Identification des cellules souches leucémiques de la leucémie myéloïde chronique dans un nouveau modèle murin

Identification of leukemic stem cells in a novel transgenic model of chronic myeloid leukemia

• Auteur / Autrice : Yasmine Pobiedonoscew
• Direction : Béatrice Turcq
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie du cancer
• Date : Inscription en doctorat le 15/12/2022
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : BoRdeaux Institute of onCology
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Modeling transformation and resistance in leukemia

Mots clés

Mots clés libres

Leucémie myéloïde chronique

In vivo

Hématopoïèse

Cellule souche hématopoïétique

Cellule souche leucémique

Hematopoietic stem cell

Hematopoiesis

In vivo

Chronic myeloid leukemia

Leukemic stem cell

Résumé

La leucémie myéloïde chronique (LMC) est un cancer du sang caractérisé par une translocation chromosomique générant l'oncogène de fusion BCR-ABL1. L'expression de BCR-ABL1 dans les cellules souches leucémiques conduit au développement de la maladie. La LMC commence par une phase chronique qui peut durer plusieurs années et qui est caractérisée par une prolifération accrue des cellules myéloïdes anormales. Non traitée, la maladie progresse vers une phase accélérée puis une crise blastique. La protéine BCR-ABL1 code une tyrosine kinase constitutive. Les inhibiteurs de tyrosine kinase (ITK) ont prouvé leur efficacité thérapeutique dans la LMC. Le traitement par ITK doit en principe être pris toute la vie car l'arrêt du traitement par ITK entraine une rechute dans 50-60% des patients. La rechute est due à la présence de cellules souches leucémiques (CSLs) indépendantes de BCR-ABL1 et résistantes aux ITK. Définir le phénotype et la fonction de ces CSLs est essentiel pour déterminer les mécanismes conduisant à la rechute afin de determiner chez quels patients il sera possible d'arrêter la thérapie de façon sure. Les modèles de LMC actuellement disponibles ne permettent pas d'étudier les CSLs. En effet, les modèles murins actuellement utilisés ne récapitulent pas les caractéristiques de la LMC en particulier la phase chronique. Ceci est dû à l'expression de BCR-ABL1 qui est, dans ces modèles, observée dans de nombreuses cellules en dehors des CSHs. Le principal but de ce projet est d'identifier et caractériser la nature des CSLs qui persistent sous traitement aux ITK et sont responsables de la rechute après l'arrêt de la thérapie. Pour ce faire, nous avons récemment établit un nouveau modèle inductible de souris transgénique LMC. Dans ce modèle, nous pouvons induire l'expression de BCR-ABL1 mais également l'expression de reporters fluorescents spécifiques d'une petite fraction des CSHs. La différence d'expression des reporters fluorescents va nous permettre d'identifier et de distinguer les CSHs normales des CSLs exprimant BCR-ABL1. Ces souris transgéniques développent une maladie qui ressemble à la LMC humaine. Après avoir traité les souris transgéniques avec des ITK nous pourrons identifier des CSLs qui persistent sous traitement. Nous caractérisons le phénotype de CSLs qui persistent et confirmer leur capacité de conduire à la rechute après arrêt du traitement. Nous ferons une analyse transcriptomique des CSLs afin d'identifier des nouvelles cibles thérapeutiques. Pour réaliser ce projet, l'expérimentation in vivo fera la base des experiences. Il sera nécessaire d'utiliser des techniques de biologie moléculaire comme la PCRq et le séquençage NGS ainsi que des techniques de biologie cellulaire comme la cytométrie en flux en fluorescence multicolore.

Chronic myeloid leukemia (CML) is a cancer of the blood caused by a chromosomal translocation that generates the BCR-ABL1 fusion oncogene. Expression of BCR-ABL1 within hematopoietic stem cells (HSCs) is thought to be transforming and lead to the development of disease. CML begins with a chronic phase that can last years and is characterized by the increased proliferation of myeloid cells. Left untreated, the disease progresses through an accelerated phase and into blast crisis that can turn fatal. BCR-ABL1 encodes an activated tyrosine kinase, and the development of tyrosine kinase inhibitors (TKIs) have proven to be an effective therapy for CML. TKIs must generally be taken for life as discontinuation of TKI therapy leads to relapse of CML in 50-60% patients. Relapse is attributed to the persistence of a leukemic stem cell (LSC) that is no longer dependent on BCR-ABL1 signaling. Defining both the phenotype and function of such LSCs is essential for determining the mechanisms underlying CML relapse and ultimately helping more people to safely stop TKI treatment. Nevertheless, LSCs cannot be studied using any current model of disease. Although transgenic animal models are widely used in CML studies, they do not recapitulate key features of the human CML, most notably the chronic phase of disease. We believe these differences are due to the manner in which BCR-ABL1 expression is regulated, as it is observed in many cell types besides HSCs. Our major goal is to identify and define the nature of the LSCs that persist upon TKI treatment of CML and lead to relapse upon discontinuation of therapy. In order to do this, we recently established a novel inducible, transgenic CML mouse model. In this model, we can induce the expression of a BCR-ABL1 transgene and two different fluorescent reporters specifically within a small fraction of HSCs. The differential expression of fluorescent reporters enables identification of and distinction between normal HSCs and BCR-ABL-expressing LSCs. A disease that closely resembles human CML develops in these animals. We will treat CML animals with TKIs and identify the LSCs that persist following treatment. We will characterize the phenotypic profile of the LSCs that persist and confirm their functional ability to give rise to disease following the discontinuation of TKI treatment. We will also perform transcriptomic analysis of LSCs in order to identify potential candidate genes that regulate LSC function. The functional relevance of candidates will be confirmed and further validated in other models. These studies rely on in vivo experimentation and will be performed using molecular and cellular biology techniques including multi-color flow cytometry, qPCR, transplantation, and next-generation sequencing.