Thèse Année : 2023

Role of inflammatory microenvironment in T-cell acute lymphoblastic leukemia

Rôle du microenvironnement inflammatoire dans les leucémies aiguës lymphoblastiques T

Résumé

Background: T-cell acute lymphoblastic leukemia (T-ALL) is a malignant hematological disorder characterized by an increased proliferation and incomplete maturation of T lymphocyte precursors. The T-ALLs diversity driven by multiple oncogenic events causes a variability in the response to drugs targeting the tumor cells. Despite our knowledge of these cell-intrinsic alterations, successful alternative therapeutic approaches have yet to be developed to improve patient outcome, supporting the importance of further understanding the interaction between T-ALLs and their microenvironment. Cellular and molecular actors in the microenvironment have been identified to impact several types of leukemia (B-ALL, B-CLL, AML and ATL). Recently, the supportive role of myeloid cells has been described in T-ALL. Moreover, interaction between receptors and ligands such as DL1, IL-18, IL-7, IGF1 and CXCL12 sustain proliferation, survival or initiation of T-ALL. Together these results point microenvironment factors as major regulators of T-ALL. Aims: Following previous work, we investigate whether and how an inflammatory microenvironment can support T-ALL to uncover new cellular or molecular mechanisms involved in T-ALL to unveil new potential therapeutic approaches. Methods: We used mouse T-ALL cells with a constitutive activation of Notch1 (ICN1). Additional T-ALL cells were isolated from mice with constitutive expression of TAL1 and LMO1 oncogenes. T-ALL cells were injected intravenously into immunocompetent syngeneic mice to assess T-ALL progression, evolution of immune cell populations and secreted factors in the plasma. We used depleting antibody, and chemicals to suppress immune cells in vivo to identify their role. NECA, an agonist of adenosine receptors, was injected to control inflammatory molecules secretion in vivo. Results: We show that T-ALLs enhance myeloid cell levels, such as neutrophils and resident monocytes in the blood, accompanied with an acute secretion of inflammatory molecules in the plasma. Depleting neutrophils does not modulate plasmatic inflammatory molecule secretion and T-ALL progression. Besides, depleting phagocytes including resident monocytes decreases T-ALL evolution without impacting inflammatory molecule secretion or mice survival. However, the inhibition of inflammatory molecule secretion by the microenvironment using NECA diminishes T-ALL progression with an increased proportion of leukemic cells in the G0 cell cycle phase resulting in enhanced mouse survival. Transcriptional analysis of leukemic cells highlights a deregulation of inflammatory response after NECA treatment. Focusing on the most decreased molecule in the plasma of the T-ALL mice treated with NECA, we uncover Hepatocyte Growth Factor (HGF), a common regulator of proliferation and migration of tumor cells as a potential molecular actor in T-ALL. Conclusion: Altogether, we show that targeting innate immune cells like neutrophils or resident monocytes in vivo is not sufficient to modify inflammatory molecule secretion and to impact T-ALL mice survival. On the other hand, inhibiting inflammatory molecule secretion drastically decreases T-ALL progression, identifying HGF as a putative driver of T-ALL, and a promising target for new treatments.
Introduction : Les leucémies aiguës lymphoblastiques T (LAL-T) sont des hémopathies malignes caractérisées par la prolifération clonale de précurseurs hématopoïétiques lymphoïdes T bloqués dans leur maturation. Les LAL-T comportent une diversité intrinsèque caractérisée par de multiples d'évènements oncogéniques qui entraine une variabilité de réponse aux traitements actuels. Les patients qui ne répondent pas aux chimiothérapies ou qui subissent une rechute, sont souvent de mauvais pronostiques et il est donc nécessaire d'identifier de nouvelles stratégies thérapeutiques. Parmi les pistes, le microenvironnement tumoral comprenant différents acteurs cellulaires et moléculaires représente une cible prometteuse puisqu'il est impliqué dans de nombreux types leucémiques (LAL-B, LCL-B, LAM, LTA). En effet, le rôle de support des cellules myéloïdes dans les LAL-T a récemment été démontré ainsi que l'interaction entre les cellules de LAL-T et les ligands comme DL1, IL-18, IL-7, IGF-1 ou CXCL12 qui supportent la prolifération, la survie, ou l'initiation leucémique. En somme, ces résultats montrent que les acteurs du microenvironnement sont des régulateurs majeurs des LAL-T. Objectifs : Identifier de nouveaux mécanismes cellulaires et moléculaires du microenvironnement inflammatoire impliqués dans les LAL-T afin de déceler de nouvelles pistes thérapeutiques. Méthodes : Nous avons utilisé 2 modèles de LAL-T murines injectées en souris syngéniques immunocompétentes. La première comporte une activation constitutive de Notch1 (ICN1) et la deuxième a été isolée de souris comportant 2 oncogènes TAL1 et LMO1. La progression leucémique ainsi que l'évolution de cellules immunitaires et la sécrétion de molécules inflammatoires dans le plasma ont été suivies dans les souris receveuses. Des anticorps ou molécules ciblant les cellules immunitaires ont été injectées pour identifier leur rôle au cours de la LAL-T. Dans un second temps un agoniste des récepteurs à l'adénosine, le NECA a été injecté pour contrôler la sécrétion de molécules inflammatoires. Résultats : Nous avons montré que les LAL-T favorisent le recrutement de cellules immunitaires comme les neutrophiles et les monocytes résidents dans le sang, accompagné d'une augmentation de la sécrétion de molécules inflammatoires dans le plasma. La déplétion des neutrophiles avec l'injection d'anticorps in vivo ne modifie pas la progression leucémique et n'impacte pas la sécrétion de molécules inflammatoires. De plus, la déplétion des phagocytes incluant les monocytes résidents diminue le pourcentage de cellules leucémiques dans les organes sans améliorer la survie des souris ou sans impacter la sécrétion de molécules inflammatoires. Cependant, l'inhibition de la sécrétion de molécules par le NECA diminue la progression leucémique et induit une accumulation de cellules leucémique en phase G0 du cycle cellulaire, accompagnée d'une augmentation de la survie de souris. L'analyse transcriptomique de cellules leucémiques provenant de souris traitées par le NECA a montré une diminution de l'activation de voies transcriptomiques associées à l'inflammation comparé aux cellules contrôles. En se concentrant sur les molécules les plus fortement diminuées par le traitement NECA, nous avons identifié l'HGF, un régulateur commun de la prolifération et la migration de cellules tumorales comme acteur moléculaire potentiel dans la LAL-T. Conclusion : En résumé, nous avons montré que cibler les cellules immunitaires innées comme les neutrophiles ou les monocytes résidents in vivo n'est pas suffisant pour diminuer la sécrétion de molécules inflammatoires ou améliorer la survie des souris LAL-T. Cependant, inhiber la sécrétion de molécules inflammatoires diminue drastiquement la progression leucémique, ce qui nous a permis d'identifier l'HGF comme un potentiel acteur moléculaire majeur dans la LAL-T et une cible prometteuse pour de nouveaux traitements.
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Citer

Charly Le Maout. Rôle du microenvironnement inflammatoire dans les leucémies aiguës lymphoblastiques T. Hématologie. Université Paris Cité, 2023. Français. ⟨NNT : 2023UNIP5042⟩. ⟨tel-04894770⟩
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