Vieillissement physiologique du microenvironnement médullaire humain et impact de l'hématopoïèse clonale.

Physiological aging of the human bone marrow microenvironment and impact of clonal hematopoiesis

• Auteur / Autrice : Noémie Ravalet
• Direction : Olivier Herault
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de la Vie et de la Santé
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 20/11/2023
• Etablissement(s) : Tours
• Ecole(s) doctorale(s) : Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant - SSBCV
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Niche, Nutrition, Cancer Oxydatif
• Jury : Président / Présidente : Fatima Mechta-grigoriou
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier HéRAULT, Marion Eveillard, Olivier Kosmider, Karl Balabanian, Patrick Vourc'h
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Marion Eveillard, Karl Balabanian

Mots clés

Mots clés libres

Vieillissement

Hématopoïèse clonale

Cellules stromales mésenchymateuses

Cytokines

Microenvironnement médullaire

Transcriptome

Aging

Clonal hematopoiesis

Mesenchymal stromal cells

Cytokines

Bone marrow microenvironment

Transcriptome

Résumé

Le microenvironnement médullaire est un acteur clé dans le développement des leucémies aiguës myéloïdes (LAM) et nous avons émis l'hypothèse qu'il pourrait également contribuer à l'expansion de cellules souches hématopoïétiques mutées en cas d'hématopoïèse clonale (HC) de signification indéterminée, favorisant l'initiation d'une LAM. Cependant, très peu d'études se sont intéressées à l'impact de la présence d'une HC sur le microenvironnement médullaire et plus particulièrement sur les cellules stromales mésenchymateuses (CSM). Afin de comprendre les facteurs favorisant le développement de LAM, des prélèvements de moelle osseuse ont été réalisés chez 100 sujets sains âgés de 18,6 à 80,1 ans au cours du protocole HEALTHOX (ClinicalTrials.gov # NCT02789839) au CHU de Tours (France). Nous avons démontré que près de 40 % des sujets âgés de plus de 50 ans de cette cohorte ont de l'HC dans leur moelle osseuse. En réalisant le dosage de 49 cytokines sur des prélèvements de cette cohorte et sur des prélèvements provenant de LAM, nous avons démontré que 7 cytokines augmentent avec l'âge (FLT3L, CXCL9, HGF, FGF-2, CCL27, IL-16, IL-18) et 8 diminuent (G-CSF, TNF, IL-2, IL-15, IL-17A, CCL7, IL-4 et IL-10). En présence d'HC, MIF et l'IL-1β augmentent, alors que l'IL-5 et l'IL-9 diminuent Les LAM de novo sont quant à elles associées à une diminution de FLT3L et une augmentation de CLEC11A. Enfin, nous avons identifié plusieurs clusters fonctionnels par single-cell RNA sequencing, dont un centré sur le système immunitaire et un autre sur la matrice extracellulaire (MEC). Avec le vieillissement, des gènes impliqués dans le système de l'Human Leukocyte Antigen de classe II sont plus exprimés, alors que les gènes impliqués dans l'organisation de la MEC sont sous-exprimés. En présence d'une HC, l'effet inverse est observé. La présence d'une HC pourrait donc induire un microenvironnement plus permissif en modifiant la MEC et le système immunitaire, favorisant ainsi l'expansion clonale.

The bone marrow microenvironment is a key player in the development of acute myeloid leukemia (AML), and we hypothesized that it may also contribute to the expansion of mutated hematopoietic stem cells in cases of clonal hematopoiesis (CH) of undetermined significance, favoring the initiation of AML. However, very few studies have investigated the impact of CH on the bone marrow microenvironment and more specifically on mesenchymal stromal cells (MSCs). To understand the factors favoring the development of AML, bone marrow samples were collected from 100 healthy subjects aged 18.6 to 80.1 years during the HEALTHOX protocol (ClinicalTrials.gov # NCT02789839) at the University Hospital of Tours (France). We demonstrated that nearly 40% of subjects over 50 years of age in this cohort had CH in their bone marrow. By analyzing 49 cytokines in samples from this cohort and in samples from AML, we showed that 7 cytokines increase with age (FLT3L, CXCL9, HGF, FGF-2, CCL27, IL-16, IL-18) and 8 decrease (G-CSF, TNF, IL-2, IL-15, IL-17A, CCL7, IL-4 and IL-10). In the presence of CH, MIF and IL-1β increased, whereas IL-5 and IL-9 decreased. De novo AML is associated with a decrease in FLT3L and an increase in CLEC11A. Finally, we identified several functional clusters by single-cell RNA sequencing, including one focused on the immune system and another on the extracellular matrix (ECM). With aging, genes involved in the human leukocyte antigen class II system are up-regulated, while genes involved in ECM organization are down-regulated. In the presence of CH, the opposite effect is observed. The presence of CH may therefore induce a more permissive microenvironment by modifying the ECM and the immune system, thereby promoting clonal expansion.