Reprogrammation métabolique et résistance aux traitements dans la Leucémie Lymphoïde Chronique (LLC) : Rôle des exosomes du microenvironnement tumoral

Metabolic reprogramming and drug resistance in Chronic Lymphocytic Leukemia (CLL): Role of the tumor microenvironment exosomes

• Auteur / Autrice : Kenza Dubois
• Direction : Santos A. Susin
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences du Cancer
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2021
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cancérologie : biologie-médecine-santé (Villejuif, Val-de-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche des Cordeliers
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté de médecine

Mots clés

Mots clés libres

Exosomes

Microenvironnement tumoral

Leucémie Lymphoïde Chronique

Résistance aux drogues

Métabolisme

Exosomes

Metabolism

Tumor microenvironment

Drug resistance

Chronic Lymphocytic Leukemia

Résumé

La leucémie lymphoïde chronique (LLC), la plus fréquence des leucémies de l'adulte, demeure une maladie incurable, la résistance aux traitements restant la cause majeure des échecs thérapeutiques. De nombreux travaux ont montré l'influence du microenvironnement tumoral sur la progression de la LLC, via l'échange de signaux favorisant la survie et l'acquisition de cette résistance. Ces signaux peuvent être de différentes natures, soit via le contact direct entre les cellules tumorales et les cellules normales qui les entourent, soit via des messagers solubles, notamment par l'intermédiaire de petites particules de l'ordre de quelques dizaines de nanomètres décrites récemment, les exosomes. Ainsi, nous proposons ici un projet de thèse original qui, impliquant également les chercheurs (Centre de recherche des Cordeliers) et les cliniciens de notre équipe (GH Pitié-Salpêtrière), consistera en l'étude du rôle des exosomes dans la modulation du métabolisme des cellules B de LLC. En effet la reprogrammation métabolique, propriété des cellules tumorales à adapter leur métabolisme pour satisfaire leurs besoins énergétiques accrus, constitue une nouvelle cible thérapeutique très prometteuse. L'étudiante commencera par analyser les spécificités métaboliques d'une cohorte représentative d'échantillons de patients atteints de LLC, incluant ceux portant des altérations cytogénétiques associées à la résistance aux drogues. Une analyse croisée du profil métabolique et du potentiel de vésiculation des cellules B de LLC sera réalisée, en présence ou non de cellules stromales (lignée cellulaire HS-5) et de différentes drogues actuellement utilisées pour le traitement de la LLC (ibrutinib, venetoclax, etc). Ceci nous permettra de déterminer quelle est l'influence des exosomes sur le profil métabolique des cellules de LLC et sur l'acquisition d'une résistance aux traitements. Ces résultats seront également mis en relation avec les données cytogénétiques, moléculaires et transcriptomiques des patients afin de prendre en compte l'hétérogénéité tumorale. Alors que notre équipe de cliniciens dispose déjà des informations concernant les altérations génétiques et paramètres cliniques des cellules B tumorales de ces patients, l'étudiante pourra réaliser une large étude transcriptomique (RNA-seq) sur les cellules B de certains patients clés, après exposition à différentes populations d'exosomes du microenvironnement. Ceci nous permettra d'étudier l'expression différentielle de régulateurs du métabolisme en fonction du stade de la maladie, des variations cytogénétiques et de la réponse aux traitements, le tout en présence ou non de la composante exosomale du microenvironnement tumoral. Une attention particulière sera portée à l'expression des miARNs, largement impliqués dans la régulation de gènes du métabolisme des cellules tumorales mais encore mal connus dans le contexte de la LLC. Ces résultats seront complémentés par une analyse bioinformatique de données publiques consistant en la comparaison des profils d'expression d'autres échantillons de patients LLC avec différentes altérations génétiques. Cette large exploration permettra de préciser la nature des acteurs moléculaires du métabolisme régulés par les exosomes du microenvironnement, et de suivre ces marqueurs au cours du développement de la maladie. Ainsi, l'étudiante pourra faire une corrélation entre métabolisme, exosomes du microenvironnement et profils génétiques/cliniques des patients LLC. => L'ensemble de ces expériences permettra de déterminer si le ciblage des exosomes et des acteurs contenus dans ces exosomes pourrait constituer une nouvelle stratégie thérapeutique. Cela conduira à plus long terme à la proposition d'applications cliniques sous la forme d'inhibiteurs du métabolisme et/ou de la communication tumeur-microenvironnement, via le blocage de la vésiculation ou du transfert du contenu des exosomes aux cellules cible.

Chronic lymphocytic leukemia (CLL) is the most common leukemia in adults in western countries. Despite the development of new targeted therapies, drug resistance remains a major cause of relapse. Numerous studies have shown the influence of tumor microenvironment on the progression of CLL, via the exchange of signals promoting survival and acquisition of drug resistance. These signals can be of different types, either via direct contact between the tumor cells and the normal cells which surround them, or via soluble messengers, in particular via small particles (few nanometers) recently described, the exosomes. Thus, we propose here an original PhD program which, also involving the researchers and clinicians of the team, will assess the role of exosomes in the modulation of CLL metabolism. In fact, contrary to normal cells, tumor cells adapt their metabolism to meet their increased energy needs. In this way, the metabolic specificity of the tumor cells constitutes a very promising new therapeutic target. In the first part of the PhD program, we propose to analyze the metabolic specificities of a representative cohort of samples from CLL patients, including those with cytogenetic alterations associated with drug resistance. A cross-analysis of the metabolic profile and the vesiculation potential of these CLL B cells will be carried out, in the presence or absence of stromal cells (HS-5 cell line) and of various treatments currently used for the treatment of CLL (ibrutinib, venetoclax, etc ). This will allow us to determine the influence of exosomes on the metabolic profile of CLL cells and on the acquisition of drug resistance. These results will also be put in relation with cytogenetic, molecular and transcriptomic data of the patients in order to take into account the tumor heterogeneity characterizing CLL. While our team of clinicians already has information concerning the genetic alterations and clinical parameters of the CLL B cells of our cohort, the student will carry out a complementary transcriptional approach of key patients, before and after exposure to different exosome populations. This will allow to study the differential expression of metabolic regulators according to the stage of the disease, cytogenetic specificities and the response to treatments, all in the presence or absence of the exosomal compartment. Particular attention will be paid to the expression of miRNAs, which appear to be widely involved in metabolic gene regulation in solid tumors, but still poorly understood in the context of CLL. These results will be complemented by a final bioinformatic analysis. This broad exploration will allow the student to specify the nature of the metabolic molecular players regulated by the exosomes of the tumor microenvironment, and to track these markers during the development of the disease. Thus, we will be able to correlate metabolism, exosomes from the microenvironment and genetic / clinical profiles of CLL patients. => Overall, this multi-parametric approach will allow us to determine how the targeting of exosomes could constitute a new therapeutic strategy to potentiate the current anti-CLL treatments (e.g., by inhibiting CLL metabolism and/or tumor-microenvironmental communication, via the blocking of vesiculation or the transfer of the contents of exosomes to CLL cells).