PPARy, un acteur majeur de l'homéostasie du stroma médullaire et une cible thérapeutique pour la myélofibrose ?

PPARy, a major player in bone marrow stromal homeostasis and a therapeutic target for myelofibrosis?

• Auteur / Autrice : Myriam Cougniot
• Direction : Stéphane Prost
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences du Cancer
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• 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 : Immunologie des maladies virales, auto-immunes, hématologiques et bactériennes
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Université Paris-Saclay. Faculté de médecine (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2020-....)

Mots clés

Mots clés libres

Cellule souche stromale mesenchymateuse

Microenvironnement de la moelle osseuse

PPARgamma

Cellule souche hématopoïétique

Leucémie

PPARgamma

Mesenchymal stem cells

Leukemia

Bone marrow microenvironment

Haematopoietic stem cells

Résumé

La myélofibrose (MF) constitue la forme la plus sévère des néoplasies myéloprolifératives (NMP) Philadelphie négative, avec une médiane de survie de 5 à 6 ans. Dans cette pathologie, une sous-population de cellules hématopoïétiques issues du clone pathologique libère dans le microenvironnement médullaire des cytokines pro-inflammatoires et des facteurs de croissance. En réponse, le microenvironnement subit un remodelage, engendrant une ostéosclérose et une fibrose des cellules stromales mésenchymateuses (MSC), associée à une perte du soutien hématopoïétique. Les traitements actuels, principalement symptomatiques, ont peu d'influence sur l'évolution naturelle de la MF, à l'exception de la greffe de cellules souches hématopoïétiques, applicable à une minorité de patients. Récemment nous avons démontré que l'activation du récepteur nucléaire PPARy par ses ligands pharmacologiques (Actos® ou Pentaza®) réduisait le développement de l'ostéosclérose, de la fibrose réticulinique de la moelle osseuse et prévenait l'anémie dans des modèles précliniques murins de la MF (Lambert, Saliba et al. 2021). Avant d'envisager le repositionnement thérapeutique de ces agents dans la prise en charge de la MF, il est impératif de caractériser le statut et la fonction de PPARy au sein des MSC médullaires, tant au stade physiologique que lors du développement des NMP. Nos premiers résultats indiquent une diminution de l'expression de PPARy dans les MSC murines et humaines au stade de la MF. Pour reproduire ce défaut d'expression, nous avons invalidé PPARy (KO) dans la lignée de MSC médullaires murines MS5. Cette invalidation altère le caractère multipotent des MSC avec une perte de la capacité de différentiation adipocytaire, associée à une augmentation du potentiel de différentiation ostéo-chondrocytaire, pouvant expliquer l'ostéosclérose observée chez les patients MF. De plus, la capacité des MSC-KO à soutenir l'hématopoïèse, à court et long terme, est significativement diminuée, reflétant les cytopénies associées à la MF. Cependant, les approches in vitro ne peuvent pas à elles seules récapituler toute la complexité d'une pathologie impliquant de multiples intervenants, dont les cellules hématopoïétiques, immunologiques, et l'ensemble des types cellulaires composants le microenvironnement médullaire. Afin d'intégrer ces paramètres, nous avons mis en place un modèle murin où l'expression de PPARy est réduite (haplo-insuffisance) ou invalidée (KO) dans les MSC médullaires des animaux. L'étude de ce modèle constituera le cœur du projet, permettant 'in vivo' : 1) de caractériser le rôle de PPARy dans l'homéostasie du microenvironnement médullaire ; 2) d'évaluer l'impact de la diminution de son expression sur le développement de la fibrose médullaire ; 3) de valider le positionnement de PPARy comme cible thérapeutique dans la fibrose médullaire et d'envisager le repositionnement de ses agonistes pharmacologiques dans cette pathologie. La présence d'une pré-fibrose/fibrose médullaire constitue un facteur de mauvais pronostic dans les NMP. Cependant, il est difficile de déterminer si cet état constitue simplement un marqueur ou s'il a un rôle actif dans le développement des hémopathies. L'utilisation de ces modèles (haplo-insuffisants ou KO pour PPARy dans les MSC) en association avec les modèles précliniques murins de NMP (LMC, Polyglobulie de Vaquez, Thrombocytémie essentielle) permettra de déterminer, dans un second temps, si : 1) la présence d'une prédisposition à la fibrose médullaire influe sur l'histoire naturelle des hémopathies ; 2) dans ces pathologies qui sont à l'origine purement hématopoïétiques (mutation de la cellule souche hématopoïétique), il est pertinent d'associer au traitement ciblant le clone malin un traitement visant à prévenir la fibrose médullaire En résumé, ce projet vise à comprendre le rôle de PPARy dans la MF, explorer son potentiel thérapeutique, et examiner l'impact de la fibrose médullaire sur l'évolution des NMP.

Myelofibrosis (MF) is the most severe form of Philadelphia-negative myeloproliferative neoplasms (MPN), with a median survival of 5-6 years. In this condition, a subset of hematopoietic cells from the pathological clone releases pro-inflammatory cytokines and growth factors into the bone marrow microenvironment. In response, the microenvironment undergoes remodeling, leading to osteosclerosis and fibrosis of mesenchymal stromal cells (MSCs), accompanied by a loss of hematopoietic support. Apart from allogeneic hematopoietic stem cell transplantation which only concerns a minority of patients, current treatments are mainly symptomatic and have little influence on the natural history of MF. Recently, we demonstrated that activation of the nuclear receptor PPARγ by its pharmacological ligands (Actos® or Pentaza®) reduces osteosclerosis, reticulin fibrosis of the bone marrow, and prevents anemia in murine preclinical models of MF (Lambert, Saliba et al. 2021). Before considering the therapeutic repositioning of these agents in managing MF, it is imperative to characterize the status and function of PPARγ within medullary MSCs, both physiologically and during MPN development. Our initial results indicate a decrease in PPARγ expression in murine and human MSCs at the MF stage. To mimic this expression defect, we invalidated PPARγ (KO) in the murine medullary MSC lineage MS5. This invalidation alters the multipotent nature of MSCs, causing a loss of adipocyte differentiation capacity, associated with an increase in osteo-chondrocytic differentiation potential, potentially explaining the observed osteosclerosis in MF patients. Moreover, the ability of MSC-KO to support hematopoiesis, both short and long-term, is significantly reduced, reflecting the cytopenias associated with MF. However, in vitro approaches alone cannot recapitulate the complexity of a pathology involving multiple contributors, including hematopoietic and immunologic cells, and various cellular types composing the medullary microenvironment. To integrate these parameters, we established a murine model where PPARγ expression is reduced (haplo-insufficiency) or invalidated (KO) in medullary MSCs. The study of this model will constitute the core of the project, allowing 'in vivo': 1) characterization of PPARγ's role in medullary microenvironment homeostasis; 2) assessment of the impact of its reduced expression on medullary fibrosis development; 3) validation of PPARγ as a therapeutic target in medullary fibrosis and consideration of the repositioning of its pharmacological agonists in this pathology. The presence of pre-fibrosis/medullary fibrosis is a poor prognostic factor in MPNs. However, determining whether this state is merely a marker or plays an active role in hematologic disorder development is challenging. The use of these models (haplo-insufficient or KO for PPARγ in MSCs), in conjunction with murine preclinical models of MPNs (CML, Polycythemia Vera, Essential Thrombocythemia), will determine, in a second phase, whether: 1) the presence of a predisposition to medullary fibrosis influences the natural history of hematologic disorders; 2) in these disorders originating purely from hematopoietic cells (mutation of hematopoietic stem cells), it is relevant to associate treatment targeting the malignant clone with treatment aiming to prevent medullary fibrosis. In summary, this project aims to understand the role of PPARγ in MF, explore its therapeutic potential, and examine the impact of medullary fibrosis on the evolution of MPNs.