Caractérisation et ciblage thérapeutique des voies de signalisation médiées par le récepteur à l'IL-7 et le pré-TCR dans les leucémies aiguës lymphoblastiques T

Characterization and therapeutic targeting of signaling pathways mediated by IL-7 receptor and pre-TCR in T-cell acute lymphoblastic leukemia

• Auteur / Autrice : Lucien Courtois
• Direction : Vahid Asnafi, Christine Tran quang
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Hematologie ed 561
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 15/12/2023
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : ED 561 Hématologie, oncogenèse et biothérapies
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ludovic Lhermitte, Philippe Rousselot, François Lemonnier, Dominique Payet-bornet, Vahid Asnafi, Christine Tran quang
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : François Lemonnier, Dominique Payet-bornet

Mots clés

Mots clés libres

Lal-t

Thymopoïèse

Il-7r

Pre-TCR

TCRgd

Thérapies ciblées

T-all

Thymopoiesis

Il-7r

Pre-TCR

TCRgd

Targeted therapies

Résumé

La thymopoïèse est un processus hautement contrôlé par les voies de signalisation issues de récepteurs comme celui de l'interleukine 7 (IL-7R) ainsi que par les points de contrôle fixés par le pré-TCR et le TCR. Les leucémies aiguës lymphoblastiques T (LAL-T) résultent de la transformation des progéniteurs T (ou thymocytes) et de leur blocage à des stades de différenciation spécifiques. Le pronostic des LAL-T reste médiocre, notamment en situation chimio réfractaire ou de rechute (LAL-T R/R). Les bases génétiques des LAL-T sont bien caractérisées mais ne se sont pas traduites en cibles thérapeutiques efficaces. Il existe donc un besoin urgent de développer de nouvelles options thérapeutiques pour les LAL-T R/R. Dans ce travail, nous avons testé l'hypothèse selon laquelle des facteurs majeurs impliqués dans la thymopoïèse (signalisations issues de l'IL-7R et du pré-TCR) peuvent rester essentiels au maintien des LAL-T, et constituer ainsi des cibles thérapeutiques. Nous avons d'abord caractérisé l'expression de l'IL-7R sur une grande cohorte de LAL-T adultes (n=200) par cytométrie en flux (CMF). La combinaison de ces données d'expression aux données mutationnelles nous a permis de définir 3 catégories de LAL-T : 1/présence de mutations activatrices de la voie IL7R/JAK/STAT (IL-7R+/Mut), 2/expression de l'IL-7R en l'absence de ces mutations (IL-7R+/WT), 3/absence d'expression de l'IL-7R (IL-7R-/WT). Grâce à l'utilisation d'un grand nombre de xénogreffes dérivées de patients (PDX, n=46), nous montrons que l'efficacité thérapeutique des inhibiteurs de JAK (ruxolitinib/tofacitinib-JAKinibs) s'étend au-delà des seules LAL-T IL-7R+/Mut, pour englober les LAL-T IL-7R+/WT, positionnant ainsi l'expression de l'IL-7R comme meilleur biomarqueur de réponse à ces thérapies ciblées que la seule présence de mutations. Nous montrons également que l'efficacité des JAKinibs sur les LAL-T IL-7R+ peut être potentialisée par leur combinaison à l'inhibiteur de Bcl-2 venetoclax, et que cette combinaison peut être utilisée dans les LAL-T R/R comme stratégie de pont vers l'allogreffe. Pour identifier les LAL-T dépendantes de la signalisation issue du pre-TCR, nous avons évalué le niveau de phosphorylation, et donc d'activation, de la kinase LCK par CMF, sur plus de 40 PDX représentatives des différents sous-types de LAL-T. Nous montrons que LCK est souvent activée dans les LAL-T de phénotype pré-ab/cortical et que ces dernières expriment un pré-TCR de surface. De manière intéressante, ces LAL-T sont sensibles à l'inhibition de LCK exercée par le dasatinib, mais à des temps d'exposition relativement long. Dans ce contexte, et en nous appuyant sur les données d'expression de l'IL-7R, nous montrons que la co-inhibition des voies de signalisation issues du pre-TCR et de l'IL-7R est fortement synergique dans les LAL-T corticales IL-7R+, et que cette co-inhibition améliore significativement la survie, par rapport à l'inhibition isolée de chaque voie, dans une PDX de LAL-T corticale. Enfin, nous avons observé qu'une proportion significative de LAL-T exprimant un TCRgd présentaient étrangement un phénotype cortical, avec parfois même une expression du pre-TCR en surface. Une analyse intégrée (oncogénétique, immunogénétique, immunophénotypique et transcriptomique) d'une grande cohorte de LAL-T TCRgd (n=157) montre que celles-ci peuvent être divisées en 2 catégories distinctes : une caractérisée par la surexpression d'oncogènes à homéodomaine (HD+), un stade d'arrêt de maturation cortical et probablement dérivée de thymocytes ab, tandis que l'autre se caractérise par l'absence d'expression de ces oncogènes (HD-) et pourrait représenter la contrepartie leucémique des thymocytes gd. Collectivement, nos résultats montrent que des voies de signalisation supportant le développement physiologique peuvent constituer des cibles thérapeutiques intéressantes dans un contexte tumoral et apportent de nouveaux éléments sur l'oncogénèse des LAL-T corticales.

Thymopoiesis is a highly orchestrated process controlled by signaling pathways activated by receptors such as the interleukin-7 receptor (IL-7R) and by pre-TCR and TCR checkpoints. T-cell acute lymphoblastic leukemia (T-ALL) results from the transformation of T-cell precursors (or thymocytes) and their arrest at specific stages of differentiation. The prognosis of T-ALL remains poor, especially for chemorefractory or relapsed cases (R/R T-ALL). Although the genetic basis of T-ALL has been well characterized, it has not yet been translated into effective therapeutic targets. Thus, there remains an urgent need to develop new therapeutic options for R/R T-ALL. In this work, we hypothesized that key factors involved in thymopoiesis (signals initiated by IL-7R and pre-TCR) may remain essential for T-ALL maintenance and thus represent therapeutic targets. We first characterized IL-7R expression in a large cohort of adult T-ALL (n=200) by flow cytometry (FCM). The combination of expression and mutation data allowed us to define 3 T-ALL categories: 1/presence of activating IL-7R/JAK/STAT pathway mutations (IL-7R+/Mut), 2/IL-7R expression without these mutations (IL-7R+/WT), 3/no IL-7R expression (IL-7R-/WT). Using a large number of patient-derived xenografts (PDX, n=46), we show that the therapeutic efficacy of JAK inhibitors (ruxolitinib/tofacitinib-JAKinibs) extends beyond the sole T-ALL IL-7R+/Mut to include T-ALL IL-7R+/WT, thus positioning IL-7R expression as a better biomarker of response to these targeted therapies than the sole presence of mutations. We also show that the efficacy of JAKinibs in T-ALL IL-7R+ can be enhanced by their combination with the Bcl-2 inhibitor venetoclax and that this combination can be used as a bridge-to-transplant strategy in R/R T-ALL.To identify T-ALL dependent on pre-TCR signaling, we assessed the phosphorylation level and thus the activation level of LCK kinase by FCM in more than 40 PDX representative of the different T-ALL subtypes. We show that LCK is frequently activated in T-ALL with a pre-ab/cortical phenotype and that the latter express a surface pre-TCR. Interestingly, these T-ALL are sensitive to LCK inhibition by dasatinib, but after relatively long exposure. In this setting, based on IL-7R expression data, we show that co-inhibition of pre-TCR and IL-7R pathways is highly synergistic in cortical IL-7R+ T-ALL and that this co-inhibition significantly prolongs survival compared to isolated inhibition of each pathway in a cortical T-ALL PDX. Finally, we observed that a significant proportion of T-ALL expressing a TCRgd surprisingly displayed a cortical phenotype, sometimes even co-expressing a surface pre-TCR. An integrated analysis (oncogenetic, immunogenetic, immunophenotypic and transcriptomic) of a large cohort of T-ALL TCRgd (n=157) shows that they can be divided into 2 distinct categories: One characterized by the overexpression of homedomain-related oncogenes (HD+), a cortical stage of maturation arrest and likely derived from ab thymocytes, while the other was characterized by the absence of expression of these oncogenes (HD-) and could represent the leukemic counterpart of gd thymocytes. Collectively, our results demonstrate that pathways supporting physiological development may represent interesting therapeutic targets in a tumor context and add new elements to cortical T-ALL oncogenesis.