Étude de l'hétérogénéité des clones mutés FLT3 dans la leucémie aiguë myéloïde et implication dans la réponse au traitement

Heterogeneity of FLT3 mutated clones in acute myeloid leukemia and implication in treatment response

• Auteur / Autrice : Romane Joudinaud
• Direction : Claude Preudhomme, Nicolas Duployez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Hématologie
• Date : Soutenance le 27/01/2025
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Hétérogénéité, plasticité et résistance aux thérapies des cancers (CANTHER) - Hétérogénéité, Plasticité et Résistance aux Thérapies des Cancers = Cancer Heterogeneity, Plasticity and Resistance to Therapies - UMR 9020 - U 1277
• Jury : Président / Présidente : Hélène Lapillonne
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marion Eveillard, Jean-Max Pasquet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Résistance aux substances

Clones cellulaires

antagonistes et inhibiteurs

Protein-tyrosine kinases

Tyrosine kinase-3 de type fms

Mutation

Séquençage nucléotidique à haut débit

Leucémie aigüe myéloïde

Résistance aux médicaments

Clones (biologie)

Inhibiteurs des tyrosine kinases

Mutation (biologie)

Séquençage à haut débit

Leucémie aigüe myéloïde

Mots clés libres

FLT3

Séquençage unicellulaire

Leucémie aiguë myéloïde

Chimiorésistance

Inhibiteur de tyrosine kinase

FLT3

Single-Cell sequencing

Acute myeloid leukemia

Chemoresistance

Tyrosine kinase inhibitor

Résumé

Les mutations de NPM1 et les mutations FLT3-ITD sont les plus fréquemment mises en évidence au diagnostic de leucémie aiguë myéloïde (LAM). Les LAM mutées NPM1 ont un pronostic globalement favorable. Toutefois, elles présentent des co-mutations et des phénotypes très hétérogènes, susceptibles d’influencer le pronostic ainsi que la réponse au traitement. Afin d’explorer le lien entre les mutations somatiques et la différenciation phénotypique, nous avons utilisé une plateforme de séquençage unicellulaire multi-omique chez 11 échantillons diagnostiques de LAM mutées NPM1. Notre analyse a mis en évidence des associations spécifiques entre les co-mutations et l’expression de protéines de surface. Même si ces associations étaient propres à chaque patient, elles ont permis l'enrichissement en sous-clones génétiques spécifiques par tri cellulaire et ouvrent ainsi la voie à la caractérisation fonctionnelle des clones génétiques minoritaires.Depuis 2017, les patients mutés FLT3 sont traités en première ligne par une association de chimiothérapie intensive (CTI) et de midostaurine (MIDO), un inhibiteur de FLT3. Bien que l’ajout de la MIDO ait permis d’améliorer la survie des patients, lestaux de rémission complète obtenus demeurent proches de 60-70% et les rechutes surviennent encore dans plus de 40% des cas. Afin d’identifier les mécanismes de résistance à l’oeuvre, nous avons réalisé une étude rétrospective et multicentrique incluant 150 patients en rechute ou réfractaires (R/R) présentant une mutation FLT3-ITD (n = 130) et/ou FLT3-TKD (n = 26) au diagnostic en analyse de fragments. Les patients ont été traités en première ligne soit par l’association CTI et MIDO (n = 54)soit uniquement par CTI (n = 96). Pour la première fois, nous avons étudié l’évolution des clones FLT3-ITD entre le diagnostic et le stade R/R à l’aide d’une approche de séquençage à haut débit permettant d’identifier les microclones FLT3-ITD (ratioallélique < 0,05). Nous avons démontré que l’ajout de MIDO à la CTI diminue le taux de persistance de la mutation FLT3-ITD au stade R/R. Chez les patients traités par CTI et MIDO, la présence de plusieurs clones FLT3-ITD au diagnostic était associée à une probabilité plus importante de conserver un statut FLT3-ITD positif au stade R/R.Au sein des deux groupes de traitement combinés, bien que seulement 24% des microclones FLT3-ITD aient été conservés à la rechute, 43% d’entre eux sont devenus des macroclones. Au total, ces résultats identifient des paramètres influençant l’évolution des clones FLT3-ITD et soulignent l’importance d’utiliser des techniques sensibles pour rechercher les mutations FLT3-ITD en pratique clinique.

NPM1 and FLT3-ITD mutations are the most commonly detected at acute myeloid leukemia (AML) diagnosis.NPM1-mutated AMLs have a favorable outcome. However, they display highly heterogeneous co-mutations and phenotypes, which can influence both prognosis and response to treatment. To explore the link between somatic mutations and phenotypic differentiation, we used a multi-omics single-cell sequencing platform on 11 NPM1-mutated AML diagnostic samples. Our analysis revealed unique associations between co-mutations and surface protein expression. Although these associations were patient-specific, they allowed the enrichment of genetic subclones by cell sorting,paving the way for the functional characterization of minority genetic clones.Since 2017, FLT3-mutated patients have been treated in the first-line setting with a combination of intensive chemotherapy (ICT) and the FLT3-inhibitor midostaurin (MIDO). Although the addition of MIDO has improved overall survival, complete remission rates remain close to 60-70%, and relapses still occur in over 40% of cases.To identify the underlying mechanisms of resistance, we conducted a retrospective,multicenter study including 150 relapsed or refractory (R/R) patients harboring FLT3-ITD (n = 130) and/or FLT3-TKD (n = 26) at diagnosis as assessed by fragment analysis. Patients were treated in front-line with either ICT and MIDO (n = 54) or ICT alone (n = 96). For the first time, we examined the evolution of FLT3-ITD clones between diagnosis and R/R disease with a high-throughput sequencing approach allowing the detection of FLT3-ITD microclones (allelic ratio < 0.05). We demonstrated that the addition of MIDO to ICT reduced the FLT3-ITD persistence rate at R/R disease.In patients receiving ICT and MIDO, the presence of several FLT3-ITD clones at diagnosis was associated with a higher probability of retaining a positive FLT3-ITDstatus at R/R disease. Considering both treatment groups, if only 24% of FLT3-ITDmicroclones were retained at relapse, 43% of these became macroclones. Together,these results identify some parameters influencing the fitness of FLT3-ITD clones and highlight the importance of using sensitive techniques for FLT3-ITD screening inclinical practice.