Complications hématologiques du syndrome de Shwachman-Diamond : neutropénie et leucémie aiguë myéloïde

Hematological complications in Shwachman-Diamond syndrome : neutropenia and acute myeloid leukemia

• Auteur / Autrice : Jean-Alain Martignoles
• Direction : François Delhommeau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Hématologie
• Date : Soutenance le 16/12/2022
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Hématologie, oncogenèse et biothérapies (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche Saint-Antoine (Paris ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean Soulier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean Soulier, Pierre Sujobert, Marlène Pasquet, Hana Raslova, Béatrice Gaugler
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre Sujobert, Marlène Pasquet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Leucémie aigüe myéloïde

Réticulum endoplasmique

Neutropénie

Syndrome de Shwachman-Diamond

Mots clés libres

Syndrome de Shwachman-Diamond

Neutropénie

Stress du réticulum endoplasmique

Unfolded protein Response (UPR)

TP53

Hématopoïèse clonale

Leucémie aiguë myéloïde

Ribosome profiling

Shwachman-Diamond syndrome

Neutropenia

Endoplasmic reticulum-Stress

Unfolded Protein Response

TP53

Clonal hematopoiesis

Acute myeloid leukemia

Ribosome profiling

Résumé

Le syndrome de Shwachman-Diamond (SDS) est une maladie congénitale autosomique récessive rare. Les patients sont porteurs de mutations bialléliques, du gène SBDS (Shwachman-Bodian-Diamond-Syndrome) dans la majorité des cas. Mais d'autres gènes, comme SRP54, peuvent être impliqués et conduire à des syndromes Shwachman-like (SDS-like). SBDS collabore avec la GTPase EFL1 afin de permettre l'éviction du facteur anti associatif eIF6 de la grosse SU 60S permettant d'achever sa maturation cytoplasmique terminale. Mais en cas de mutation de SBDS, eIF6 n'est pas relarguée de la SU 60S. Or, eIF6 est située sur la face de la SU 60S qui doit entrer en interaction avec la SU 40S. Sa rétention empêche donc l'interaction et la liaison entre les deux SU et la formation de ribosomes 80S. La fonction principale de eIF6 est de prévenir l'association des deux sous-unités ribosomiques au niveau nucléaire. Le SDS est donc considéré comme une ribosomopathie. Sur le plan clinico-biologique, les patients souffrent essentiellement, d'une insuffisance pancréatique exocrine responsable de diarrhées, d'atteintes osseuse, et sur le plan hématologique, le SDS est caractérisé par une neutropénie congénitale responsable d'infections graves à répétition, et une évolution fréquente en hémopathies myéloïdes malignes : leucémies aiguës myéloïdes et syndromes myélodysplasiques. En effet, plus de 36% des patients auront développé une hémopathie myéloïde avant l'âge de 30 ans. La spécificité de l'atteinte clinico-biologique est perçue comme une énigme dans le contexte de la ribosomopathie. En effet, si l'on considère que les ribosomes sont tous identiques, et que toutes les cellules de l'organisme, du fait de la mutation germinale, présentent le même déficit en ribosomes, alors tous les organes et tissus de l'organisme devraient être atteints. La physiopathologie de la neutropénie ne s'explique donc pas directement via la compréhension des conséquences sur la ribosomogenèse des mutations de SBDS. Mais l'explication réside probablement dans la mise en lumière des conséquences traductionnelles induites spécifiquement dans la lignée granuleuse par la ribosomopathie. L'étude et la compréhension des mécanismes responsables de la neutropénie dans les syndromes SDS-like, liés à des mutations de gènes non impliquées dans la biogenèse ribosomique, peuvent également nous orienter vers les voies à explorer. Ainsi, l'étude des conséquences fonctionnelles des mutations de SRP54 a révélé l'implication du stress du réticulum endoplasmique (RE) et de l'activation de la voie subséquente à ce stress, l'UPR (unfolded protein response), dans la physiopathologie de la neutropénie. Cette voie s'active en cas d'accumulation des protéines mal conformées dans la lumière du RE. Il est également intéressant de noter que son implication dans la physiopathologie des neutropénies de type ELANE, JAG1, G6PC3, qui n'entrent pas dans le cadre des SDS-like, a été démontrée. Ainsi, l'UPR semble être une voie fréquemment impliquée dans les processus physiopathologiques des neutropénies. Quant aux hémopathies myéloïdes malignes secondaires au SDS, de façon surprenante, elles présentent quasiment toutes des caryotypes complexes. Anomalies caryotypiques classiquement associées aux mutations de TP53. L'existence et la très haute fréquence (quasiment 100%) de ces mutations a été confirmé par séquençage des hémopathies en question. La très haute fréquence de ces mutations est très étonnante, compte tenu du fait qu'elles font partie des mutations récurrentes les moins fréquentes dans les LAM de novo, soit environ 10% des cas. Ces éléments amènent à se questionner premièrement sur les causes de l'activation de la voie TP53, et deuxièmement, sur le fait que son inactivation pourrait conférer un avantage sélectif aux cellules mutées dans le contexte du SDS. La perte de fonction de TP53 semble donc être un élément essentiel à la leucémogenèse chez les patients SDS.

Schwachman- Diamond Syndrome (SDS) is a rare recessive autosomal disease. In the majority of cases, patients carry a biallelic mutation of the SBDS gene (Schwachman-Bodian-Diamond-Syndome). Other genes, e.g. SRP54 can lead to Schwachman-like (SDS-like). SBDS associates with a GTPase, EFL1, in order to ensure the eviction of the anti-association factor, eIF6, of the large ribosomal subunit (SU) 60S and allow the proper cytoplasmic maturation of the ribosome. If SBDS is mutatated, eIF6 isn't evicted from the 60S SU. Knowing that eIF6 is located at the interface that interacts with the 40S SU, its presence prevents the association of both subunits and therefore the formation of a mature 80S ribosome. Consequently, eIF6's main role is to prevent the unwanted association of the subunits in the nucleus. Hence, SDS is a ribosomopathy. Clinically significant features include, an exocrine pancreatic insufficiency causing diarrhea and developmental delay, skeletal defects, and from a hematological side, the disease is characterized by chronic neutropenia responsible of severe, repetitive infections, and a frequent evolution towards myeloïd malignancies, including acute myeloid leukemia. More than 36% of patients tend to developpe a malignant blood disease by age 30. The high specificity of the clinical symptoms is intriguing in the framing of ribosomopathy. If one considers that all ribosomes are identical, and all cells present the same defect as a result of the germline mutation, then every tissue and organ should be affected. The physiopathology behind the neutropenia cannot be directly explained by the consequences that SBDS mutations have on the ribosomogenesis. Whereas, the explanation could be found in the understanding of the translational consequences specifically induced by the ribosomopathy in the granular lineage. The study and understanding of the mechanisms responsible for neutropenia in SDS-like syndromes, tied to mutations in genes without a role in ribosomal biogenesis, could narrow down the pathways worth exploring. Thus, the study of the functional consequences of SRP54 mutations revealed the implication of endoplasmic reticulum (ER) stress and the activation of the subsequent pathway, the Unfolded Protein Response (UPR). The pathway is active following the accumulation of misfolded proteins in the lumen of the ER. It is also interesting to note that the UPR is also an actor in several other neutropenia, including ELANE, JAG1, G6PC3, that are unrelated to SDS-like diseases. Consequently, the UPR pathway looks like a pathway frequently found in the mechanisms underlying neutropenia. As for malignant blood diseases following SDS, surprisingly, they all present a complex karyotype. And more precisely, karyotypic anomalies frequently associated with TP53 mutations. Both the existence and the high frequency (close to 100%) of these mutations are confirmed by sequencing of these malignant blood diseases. The high frequency is both curious and troubling, knowing that TP53 mutations are among the least recurring mutations in de novo AML (in about 10% of cases). All the elements combined, lead us first to question the causes resulting in the activation of the TP53 pathway, and secondly how its inactivation can give a selective advantage to mutated cells in a SDS environment. TP53 loss of function seems to be essential to the establishment of leukemogenesis in SDS patients.