Hétérogénéité intra-clonale de la dynamique télomérique et des marqueurs d'âge biologique chez les patients atteints de leucémie myéloïde chronique

Intra-clonal heterogeneity of telomere dynamics and age-related biomarkers in chronic myeloid leukemia patients

• Auteur / Autrice : Joévin Besombes
• Direction : Marc Berger, Andrei Tchirkov
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie santé
• Date : Inscription en doctorat le 04/01/2023
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne (2021-...)
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de la Vie, Santé, Agronomie, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Role of intra-Clonal Heterogeneity and Leukemic environment in ThErapy Resistance of chronic leukemias

Mots clés

Mots clés libres

Telomères

Leucémie myéloïde chronique

Âge biologique

Telomeres

Myeloid chronic leukemia

Biological age

Résumé

La leucémie myéloïde chronique (LMC) est un syndrome myéloprolifératif qui évolue naturellement vers une leucémie aiguë. Son pronostic a été bouleversé par la mise sur le marché des inhibiteurs de tyrosine kinase (ITKs), qui ont permis d'obtenir une survie moyenne à 5 ans supérieure à 85%. Cependant, les ITKs permettent rarement d'éradiquer la LMC. Les mécanismes impliqués dans la résistance de ces cellules aux ITKs sont mal connus et il n'existe à ce jour aucun biomarqueur permettant de caractériser précocement les patients susceptibles de présenter une rémission prolongée sans traitement. De plus la tolérance aux ITKs est variable et plus mauvaise chez les patients âgés. L'âge chronologique des patients est un paramètre récurrent dans les scores pronostiques de la LMC mais il ne reflète pas systématiquement le vieillissement individuel. Ce dernier, appelé âge biologique, peut être apprécié à l'aide de différents biomarqueurs comme la longueur des télomères. Dans la LMC, le raccourcissement des télomères est corrélé à l'agressivité de la maladie et à la réponse thérapeutique à certains ITKs. La dynamique télomérique reste cependant mal connue dans cette hémopathie. Des résultats préliminaires de l'équipe CHELTER ont mis en évidence une hétérogénéité intra-clonale de la longueur des télomères dans les cellules LMC, avec un raccourcissement accentué dans la sous-population des cellules immatures CD34+, associée à une dérégulation de l'expression de certains acteurs de la dynamique télomérique. Le statut de méthylation de l'ADN de certaines régions du génome est également décrit comme un marqueur de l'âge biologique (« horloge épigénétique ») et la méthylation des régions subtélomériques est corrélée à la longueur des télomères. L'équipe CHELTER a ainsi retrouvé un vieillissement cellulaire accéléré chez les patients LMC les plus jeunes et un « rajeunissement » biologique chez les plus âgés. L'objectif de cette thèse est ainsi d'étudier la relation entre la longueur des télomères et la méthylation des régions subtélomériques dans le clone LMC afin d'identifier des anomalies spécifiques et leur lien avec (1) la réponse/tolérance aux ITKs et (2) l'âge biologique. Ce travail sera mené sur des cohortes de patients pour lesquels des échantillons biologiques sont déjà disponibles (études IMIC et TENIR) et sera complété par des échantillons de patients au diagnostic, en cours d'inclusion dans l'étude EPIK (promoteur : Pr Marc Berger, CHU de Clermont-Ferrand). Afin de mieux caractériser l'hétérogénéité intra-clonale de la dynamique télomérique, la longueur des télomères sera évaluée (1) par qPCR après tri cellulaire, technique disponible au sein du laboratoire sous la supervision du Pr Andreï Tchirkov et (2) par cytométrie en flux couplée à de l'hybridation in situ en fluorescence (Flow-FISH) dont la mise au point fera partie intégrante de ce travail. Des données de méthylation de l'ADN, disponibles pour l'étude EPIK (thèse d'université du Dr Benjamin Lebecque), seront utilisées afin d'étudier en particulier les régions subtélomériques. Enfin, la méthylation de l'ADN sur un nombre limité de régions subtélomériques sera évaluée par PCR digitale sur un plus grand nombre de patients. Cette étude permettra d'évaluer l'interrelation de la dynamique télomérique et de la méthylation des régions subtélomériques ainsi que le lien entre les éventuelles anomalies, la réponse thérapeutique aux ITKs et l'âge biologique. Ces résultats pourraient permettre de définir de nouveaux algorithmes afin d'optimiser la prise en charge des patients atteints de LMC et de façon plus large, des patients atteints d'autres hémopathies/cancers traités par thérapie ciblée.

Chronic myeloid leukemia (CML) is a myeloproliferative syndrome that naturally progresses to acute leukemia. Its prognosis has been revolutionized by the introduction of tyrosine kinase inhibitors (TKIs), which have resulted in an average 5-year survival rate of over 85%. However, TKIs rarely eradicate CML. The mechanisms involved in the resistance of these cells to TKIs are poorly understood and there are no biomarkers to date that would allow for the early identification of patients likely to achieve prolonged remission without treatment. Moreover, tolerance to TKIs is variable and worse in elderly patients. Chronological age of patients is a recurrent parameter in CML prognostic scores but it does not systematically reflect individual aging. The latter, called biological age, can be assessed using different biomarkers such as telomere length. In CML, telomere shortening is correlated with disease aggressiveness and therapeutic response to some TKIs. However, telomere dynamics remain poorly understood in this hemopathy. Preliminary results from the CHELTER team have demonstrated intra-clonal heterogeneity of telomere length in CML cells, with a pronounced shortening in the subpopulation of immature CD34+ cells, associated with a deregulation of the expression of some actors of telomere dynamics. The DNA methylation status of some regions of the genome is also described as a marker of biological age ("epigenetic clock") and methylation of subtelomeric regions is correlated with telomere length. The CHELTER team has thus found accelerated cellular aging in the youngest CML patients and biological "rejuvenation" in the oldest. The objective of this work is to study the relationship between telomere length and methylation of subtelomeric regions in CML clones in order to identify specific abnormalities and their link with (1) response/tolerance to TKIs and (2) biological age. This work will be carried out on cohorts of patients for whom biological samples are already available (IMIC and TENIR studies) and will be completed by samples from patients at diagnosis, currently being included in the EPIK study (promoter: Prof. Marc Berger, CHU of Clermont-Ferrand). In order to better characterize the intra-clonal heterogeneity of telomere dynamics, telomere length will be evaluated (1) by qPCR after cell sorting, a technique available in the laboratory under the supervision of Prof. Andrei Tchirkov and (2) by flow cytometry coupled to fluorescence in situ hybridization (Flow-FISH), the development of which will be an integral part of this work. DNA methylation data, available for the EPIK study (university thesis of Dr Benjamin Lebecque), will be used to study in particular the subtelomeric regions. Finally, DNA methylation on a limited number of subtelomeric regions will be evaluated by digital PCR on a larger number of patients. This study will allow to evaluate the interrelation of telomere dynamics and methylation of subtelomeric regions as well as the link between possible abnormalities, therapeutic response to TKIs and biological age. These results could help define new algorithms to optimize the management of CML patients and more broadly, patients with other hematological diseases/cancers treated with targeted therapy.