La xénogreffe dérivée du patient (PDX) est utile pour évaluer la sensibilité et le mécanisme d'action de la 5-azacitidine dans les lymphomes T folliculaires helper (TFHL)

Patient-Derived Xenograft (PDX) is a useful tool for evaluating 5-azacitidine sensitivity and mechanism of action in follicular helper T-cell lymphomas

• Auteur / Autrice : Gamze Tari
• Direction : Philippe Gaulard, François Lemonnier
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Pathologie et recherche clinique
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 23/04/2024
• Etablissement(s) : Paris 12
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de la Vie et de la Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IMRB - Institut Mondor de Recherche Biomédicale
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Equipe ORTONNE - Oncogenèse des lymphomes et tumeurs de la Neurofibromatose 1 (Neurofibromatosis and Lymphoma oncogenesis - NFL)
• Jury : Président / Présidente : Sophie Hue
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Gaulard, Laurent Genestier, Ambroise Marcais, Els Verhoyen, François Lemonnier
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Laurent Genestier, Ambroise Marcais

Mots clés

Mots clés libres

Tfhl

Lymphome

Traitement

Pdx

5-azacitidine

Tfhl

Lymphoma

Treatment

Pdx

5-azacitidine

Résumé

Le lymphome T helper folliculaire (TFHL) est un lymphome T fréquent dans le monde occidental. Il est associé à un dérèglement du système immunitaire, à une forte résistance à la chimiothérapie conventionnelle et à un résultat médiocre. La caractérisation pathologique du TFHL comprend un microenvironnement tumoral proéminent, composé d'un stroma et d'un infiltrat polymorphe de cellules réactives . Les mutations de la voie de méthylation/hydroxyméthylation de l'ADN et des voies de signalisation et de co-stimulation des cellules T sont responsables de la transformation néoplasique des cellules TFH. Les stratégies de traitement actuelles, telles que la thérapie CHOP, ont un mauvais pronostic dans le TFHL. Récemment, des agents hypométhylants ont été étudiés. Notre équipe a montré dans un essai clinique multicentrique de phase III que l'azacitidine orale avait un profil de sécurité prometteur et qu'elle était associée à une survie globale prolongée chez les patients de TFHL. Cependant, son mécanisme d'action reste uncertaine. L'un des principaux obstacles à l'innovation thérapeutique est le manque de modèles précliniques pertinents. Dans cette étude, nous avons cherché à générer et à caractériser des modèles de souris TFHL-PDX et à analyser l'efficacité et le mécanisme du traitement par la 5-azacitidine. Nous avons greffé des biopsies de patients dans des souris NSG et généré des modèles TFHL-PDX récapitulant la physiopathologie du TFHL. Les cellules tumorales isolées de différents organes des modèles PDX ont exprimé les marqueurs liés au TFH. Les modèles TFHL-PDX ont conservé les principaux clones TCR des patients au cours des passages successifs et ont montré le même paysage mutationnel que les patients TFHL. Nous avons généré 8 modèles TFHL-PDX transplantables en série, 3 modèles PDX de type lymphome et 1 modèle de lymphome à cellules B à partir de patients TFHL. Le taux de réussite global de la prise de greffe a été de 57 %. En outre, nous avons évalué l'efficacité du traitement à la 5-azacitidine sur les modèles TFHL-PDX. Le traitement à la 5-azacitidine a entraîné une diminution de l'infiltration des cellules tumorales dans différents organes, une diminution de la splénomégalie, une diminution du pourcentage de cellules tumorales circulantes tout au long de la période de traitement et une augmentation de la survie globale dans les modèles PDX11, PDX12 et PDX18 qui ont été développés à partir de patients dont la maladie était stable et de patients qui répondaient au traitement. En revanche, aucun effet du traitement par 5-aza n'a été détecté dans les modèles PDX13 et PDX6bis générés à partir de patients résistants. Ces résultats indiquent que TFHL-PDX récapitule la sensibilité des patients à la 5-azacitidine, ce qui permet de mieux comprendre les marqueurs de réponse et de développer des combinaisons thérapeutiques synergiques. L'évaluation de la méthylation de l'ADN démontré une diminution significative du niveau global de méthylation des modèles réactifs et aucun changement n'a été détecté sur le modèle résistant après le traitement. L'analyse transcriptomique réalisée sur les modèles sensibles a mis en évidence une augmentation significative de la voie p53. On a observé une augmentation constante de l'expression des gènes cibles de p53 responsables de l'arrêt du cycle cellulaire, de la réponse aux lésions de l'ADN et de l'apoptose, ainsi que des gènes de la réponse au stress. Nous avons également détecté une augmentation de la régulation des suppresseurs de tumeurs p53 et p21 au niveau des protéines et de p15 au niveau transcriptomique. En résumé, nous avons généré des modèles TFHL-PDX qui constituent un outil utile pour évaluer l'efficacité du traitement par la 5-azacitidine. Nous avons également démontré que la 5-azacitidine induit l'apoptose, l'arrêt du cycle cellulaire, des endommagements de l'ADN et un stress cellulaire selon un mécanisme commun médié par p53 dans différents TFHL-PDX.

Follicular Helper T cell lymphoma (TFHL) is a frequent peripheral T cell lymphoma in the Western world. It is associated with immune deregulation, high resistance to conventional chemotherapy, and a poor outcome. The pathological characterization of TFHL includes a prominent tumor microenvironment, composed of stromal and polymorphus infiltrate of reactive cells. The mutations on the DNA methylation/ hydroxymethylation pathway and T cell signaling and co-stimulation pathways are responsible for the neoplastic transformation of TFH cells. The current treatment strategies such as CHOP therapy have a poor prognosis in TFHL. Recently, hypomethylating agents have been under investigation. Our team has shown in a multicentre phase III clinical trial that oral azacitidine has a promising safety profile and was associated with prolonged overall survival in patients with TFHL. However, the mechanism of action remains unclear. The development of new treatments and new combinations for TFHL is an urgent need. One of the main obstacles to therapeutic innovation is the lack of relevant preclinical models. In this study, we aimed to generate and characterize TFHL-PDX mouse models and analyze the efficacy and mechanism of 5-azacitidine treatment. We engrafted patients’ biopsies into NSG mice and generated TFHL-PDX models recapitulating the pathophysiology of TFHL. The tumor cells isolated from different organs of PDX models expressed TFH-related markers. TFHL-PDX models maintained the major TCR clones of the patients during successive passaging and demonstrated the same mutational landscape as TFHL patients. As a result, we generated 8 serially transplantable TFHL-PDX models, 3 lymphoma-like PDX models, and 1 B cell lymphoma model from TFHL patients. The overall success rate of engraftment was determined as 57%. Moreover, we evaluated the efficacy of 5-azacitidine treatment on TFHL-PDX models. 5-azacitidine treatment resulted in less tumor cell infiltration on different organs, less splenomegaly, a decrease in circulating tumor cell percentage following through the treatment period, and increased overall survival in PDX11, PDX12, and PDX18 models which were developed from patients with stable disease and responding patients. By contrast, no effect of treatment with 5-aza was detected in the PDX13 and PDX6bis generated from the resistant patients. These results indicate that TFHL-PDX recapitulates the patient’s sensitivity to 5-azacitidine, allowing a better understanding of the markers of response and development of synergistic treatment combinations. The evaluation of DNA methylation on the cells exposed to one cycle of 5-azacitidine versus placebo demonstrated a significant decrease in the global methylation level of responsive models and no change was detected in the resistant model. In addition, 5-azacitidine acts in a model-specific manner in TFHL-PDX. The transcriptomic analysis performed on responsive models demonstrated a significant upregulation of the p53 pathway. There was a consistent increase in the expression of p53 target genes responsible for inducing cell-cycle arrest (e.g., PLK2, GADD45G, GAS2L1, GAS6, HIST1Hs), DNA damage response (e.g., CEPBA) and apoptosis (e.g., APP, CDH17, FGR, FDXR, NLRP3, PKP1, PHLDA3 and SFN), along with stress response genes SESN3 and SEPN1. DDIT3 gene is also associated with integrated stress response activation via 5-azacitidine treatment which primes the cells for apoptosis independent of DNA methylation. We also detected upregulation of p53 and p21 tumor suppressors at the protein level and p15 at transcriptomic level. To sum up, we generated TFHL-PDX models as a useful tool to evaluate 5-azacitidine treatment efficacy. We also demonstrated that 5-azacitidine induces apoptosis, cell cycle arrest, DNA damage, and cellular stress in a common p53-mediated mechanism in different TFHL-PDX. p53-mediated 5-azacitidine activity requires further analysis.