La duplication interne en tandem au sein du gène du Fms-like tyrosine kinase 3 (FLT3) est l’une des mutations les plus fréquemment observées dans les leucémies aiguës myéloblastiques (LAM). Elle est corrélée à un mauvais pronostic. Des inhibiteurs de tyrosine kinase anti-FLT3 (FLT3-ITK) sont en cours de développement mais les premiers essais cliniques ont été décevants. Les rémissions sont de courte durée, et si une clairance leucémique sanguine est observée, la LAM persiste au sein de la moelle osseuse. Dans ce travail, nous avons démontré que les cytokines activatrices de STAT5, telles que l’interleukine-3 et la thrombopoïétine, et les basses pressions en oxygène, telles que celles observées au sein de la niche hématopoïétique augmentent l’expression et l’activité du récepteur tyrosine kinase AXL qui protège les cellules de LAM FLT3-ITD de l’apoptose induite par le FLT3-ITK quizartinib (AC220). Nous avons démontré dans un modèle murin que les cellules de LAM FLT3-ITD « knock-down » pour AXL sont plus sensibles au quizartinib, et que cette différence se révèle spécifiquement dans un modèle de prise de greffe hématopoïétique. La combinaison de stratégies inhibitrices du FLT3-ITD et d’AXL permettra d’améliorer l’efficacité des FLT3-ITK en atteignant la fraction de cellules responsable des rechutes, nichée dans son microenvironnement. A l’issue, nous avons démontré que le gilteritinib (ASP2215), double FLT3/AXL-ITK est plus efficace que le quizartinib pour atteindre ces cellules leucémiques médullaires. Enfin, nous avons démontré que la combinaison d’un anticorps monoclonal anti-AXL avec un FLT3-ITK ou de la cytarabine était une stratégie thérapeutique prometteuse dans les LAM FLT3-ITD ou sauvage. / Internal tandem duplication in Fms-like tyrosine kinase 3 gene (FLT3-ITD) is the most frequent mutation observed in acute myeloid leukemia (AML), and correlates with poor prognosis. FLT3 tyrosine kinase inhibitors (FLT3-TKI) have been promising for therapeutic strategies but clinical trials have revealed rarely long-lasting remission with persistent leukemic cells present in the bone marrow. In this work, we show that the hematopoietic niche microenvironment protects FLT3-ITD AML cells from FLT3-TKI quizartinib (AC220) through convergent up-regulation of AXL expression and activity. Cytokine-dependent activation of STAT5 enhances AXL gene transcription and expression, while low O2 concentration up-regulates AXL protein levels. Moreover, cytokines such as thrombopoietin or interleukin-3 directly activate AXL. RNA interference-based inhibition of AXL expression in FLT3-ITD AML cells allowed a selective purge of leukemic cells within their microenvironment when combined with FLT3-TKI in immuno-compromised mice. Altogether, our data support a strategy combining FLT3-TKI and anti-AXL therapy to eradicate FLT3-ITD AML cells, including those protected by the hematopoietic niche. In such a setting, we performed a study to test the efficacy of gilteritinib (ASP2215) and we showed in vitro and in vivo that this dual FLT3/AXL-TKI is more efficient to eradicate leukemic cells in their microenvironment than quizartinib which is a more specific FLT3-TKI. Finally, we also studied an anti-AXL monoclonal antibody on primary AML cells and showed that its efficacy could be interesting with FLT3-TKI and cytarabine in both FLT3-wild type and FLT3-ITD AML.

La leucémie lymphoïde chronique (LLC) constitue l'hémopathie maligne la plus fréquente dans les pays occidentaux et résulte d’une accumulation de lymphocytes B (LB) monoclonaux matures porteurs de la glycoprotéine CD5. Les LB de LLC sont également caractérisées par une altération de l'homéostasie du calcium avec, d'une part, la mise en évidence de facteurs de survie contrôlés par le calcium tels que phospho-ERK, NFAT-2 et IL-10, et d'autre part par une progression de la maladie qui est associée à la réponse au calcium. Tout d'abord, afin de mieux comprendre l'impact de la molécule CD5 sur les dérégulations du calcium, il a été montré que l'introduction d'un plasmide d'expression pour CD5 dans les lignées de cellules B humaines s'accompagnait d'une entrée calcique à l’état basale. Ensuite, cette entrée, appelée entrée constitutive, a été recherchée dans les LB de LLC pour montrer qu'elle caractérisait les patients non traités en phase d'évolution. Comme pour les lignées de cellules B CD5, cette nouvelle voie d'entrée du calcium est autonome et indépendante de la voie classique de signalisation du LB de LLC : BCR-IP3R. L'étude des protéines responsables de cet influx a permis de mettre en évidence, premièrement trois partenaires STIM1, Orai1 et TRPC1, et deuxièmement l'importance de la fraction membranaire de STIM1 (STIMPM) puisque l'utilisation d'un anticorps monoclonal anti-STIM1 (Acm) est capable d’inhiber l'entrée constitutive du calcium qui à son tour agit sur la survie des LB, pour les patients STIMPM positifs, lorsque l'Acm anti-STIM1 est utilisé en association avec le rituximab, un Acm thérapeutique anti-CD20. Enfin, la modélisation de la partie Cterminale de STIM1 permet d'envisager plusieurs cibles potentielles pour le développement de nouveaux Acm anti-STIM1. En conclusion, la mise en place, par le clone malin de LLC, d'une entrée constitutive du calcium favorise son agressivité et constitue donc une nouvelle voie thérapeutique contrôlable par l'utilisation d’Acm anti-STIM1 ce qui ouvre de nouvelles perspectives comme outils diagnostiques et thérapeutiques. / Chronic lymphocytic leukemia (CLL) is the most common hematological malignancy in Western countries and is a result of the accumulation of mature monoclonal B lymphocytes (B-CLL) carrying the CD5 glycoprotein. The B-CLL are also characterized by an alteration of calcium homeostasis with, on the one hand, the demonstration of calcium-controlled survival factors such as phospho-ERK, NFAT- 2 and IL-10, and on the other hand by a progression of the disease which is associated with the response to calcium. Initially, in order to better understand the impact of the CD5 molecule on calcium deregulations, it has been shown that the introduction of an expression plasmid for CD5 into human B cell lines was accompanied by a calcium entry in the basal state. Then, this entry, called constitutive entry, was sought in the B-CLL to show that it characterized untreated patients in the evolution phase.As with CD5 B cell lines, this new calcium entry pathway is autonomous and independent of the classical B-CLL signaling pathway: BCR-IP3R. The study of the proteins responsible for this influx made it possible to highlight, firstly three partners (STIM1, Orai1 and TRPC1), and secondly the importance of the membrane fraction of STIM1 (STIMPM) since the use of a human monoclonal antibody (mAb) anti-STIM1 is able to inhibit the constitutive entry of calcium which in turn acts on the survival of B-CLL, for STIMPM positive patients, when the anti-STIM1 mAb was used in combination with rituximab, a therapeutic anti-CD20 mAb. Finally, the modeling of the C-terminal part of STIM1 makes it possible to envisage several potential targets for the development of new anti-STIM1 mAbs. In conclusion, the introduction by the CLL malignant clone of a constitutive entry of calcium favors its aggressiveness and thus constitutes a new therapeutic pathway controllable by the use of anti-STIM1 mAb, which opens new perspectives like diagnostic and therapeutic tools.

Les leucémies aigues myéloïdes (LAM) dérivent de progéniteurs hématopoïétiques dans lesquels se sont accumulés des événements génétiques conduisant à leur transformation. En établissant la hiérarchie clonale de multiples lésions récurrentes, nous démontrons que les événements impliquant les régulateurs de l'épigénétique sont les premiers événements dans le clone. A l'inverse, les mutations régulant la prolifération se produisent tardivement. Les événements précoces sont quasi constamment détectables en rémission complète. Les clones qui persistent servent de réservoir pour les rechutes, avec une variation qui augmente avec la durée de la rémission. Après xénogreffe, les échantillons de patients porteurs de lésions épigénétiques sont capables de repopulation hématopoïétique, ce qui est la signature fonctionnelle des événements pré-leucémiques. Cette hiérarchie est observée chez la majorité des patients. Cependant dans 1/3 des cas, il n'est pas retrouvé d'événement épigénétique, et on observe notamment des prédispositions germinales aux LAM, ou des mutations acquises de TP53. Chez 3 patients avec des LAM de novo, les mutations de TP53 sont associées à des mutations de DNMT3A dans un même clone. Cela suggère que les mutations de DNMT3A et de TP53 sont complémentaires pour obtenir une dominance clonale pré leucémique. En conclusion, dans la majorité des LAM, des hiérarchie clonales récurrentes, initiées par des lésions pré-leucémiques variées vont promouvoir l'expansion ou la variation clonale, jusqu'à l'émergence de la maladie. Ces données sont essentielles pour le développement de nouvelles stratégies personnalisées de suivi de la maladie résiduelle. / Acute myeloid leukaemia (AML) emerge from haematopoietic stem/progenitor cells that acquiregenomic or chromosomal aberrations, some being considered as pre-leukemic lesions. Here, byestablishing the chronological hierarchy of multiple driver lesions in AML, we show that most eventsaffecting epigenetic regulators - DNMT3A, TET2, ASXL1 mutations, as well as MLL and chromosome20q rearrangements - are the first lesions in the clone. In contrast to late mutations involving signallingpathways such as FLT3 or RAS, these early lesions are frequently detectable in complete remissionsample. By studying late relapses, we show that persistent clones behave as long-term relapsereservoirs, and variegate increasingly with delay to relapse. Cells from patients with early epigeneticdefects can repopulate bone marrow of xenotransplanted NOD/SCID/IL-2Rgc-null (NSG) mice withleukemic or non leukemic engraftment, a functional signature of pre-leukemic events. This genetichierarchy is observed in most patients but in one third of them lesions in epigenetic regulators are notthe first events. Some of these patients have genetic predisposition, or somatic mutations in TP53. Inthree de novo AMLs, but not in three secondary or therapy-related AMLs, these TP53 mutations wereaccompanied by DNMT3A mutations in a unique clone. This suggests that DNMT3A mutations maycomplement TP53 mutations to generate a dominant pre-leukemic clone. We conclude that in mostAMLs recurrent genetic hierarchies, initiated by distinct pre-leukemic lesions, promote progressiveclonal expansion or variegation, leading to the development of a full blown disease. These data areessential for the development of new personalised strategies for MRD evaluation.

La Leucémie Myéloïde Chronique (LMC) est une maladie clonale caractérisée par la présence du chromosome Philadelphie codant pour Bcr-Abl, une tyrosine kinase constitutivement active responsable de la leucémogenèse. Bien que très efficaces, les inhibiteurs de tyrosine kinase (ITKs) restent cependant inactifs sur les cellules souches leucémiques. Ce travail de thèse montre que la signalisation calcique, connue pour réguler de nombreux processus dans les cellules saines et cancéreuses, est importante dans la signalisation cellulaire au décours de la LMC. Le rôle des entrées calciques dépendantes des stocks (SOCEs) médiées par STIM1 (STromal Interaction Molecule 1) et les canaux Orai1 et TRPC1 ainsi que des entrées calciques induites par la thrombine a été étudié dans la leucémogenèse. Nous avons observé une diminution de ces entrées dans les cellules exprimant Bcr-Abl pouvant être expliquée par le changement de stœchiométrie Orai1/STIM1. Ceci entraîne la diminution de l'activation de NFAT (Nuclear Factor of Activated T-cells) ainsi que des conséquences sur la prolifération et la migration cellulaire mais pas sur l'apoptose. De plus, les SOCEs sont restaurées dans les cellules cancéreuses après traitement à l'Imatinib, le principal ITK. Nous proposons alors que l'expression de Bcr-Abl joue un rôle sur l'homéostasie calcique en entraînant une dérégulation générale des fonctions cellulaires dans les cellules leucémiques notamment via la voie PKC (Protein Kinase C). Ainsi, ces résultats montrent une dérégulation des entrées calciques dans les cellules exprimant Bcr-Abl, suggérant que la signalisation calcique puisse être une cible thérapeutique en parallèle avec les ITKs. / Chronic Myeloid Leukemia (CML) is a clonal disease characterized by the presence of the Philadelphia chromosome encoding for Bcr-Abl, a constitutively active tyrosine kinase responsible for leukemogenesis. Although Bcr-Abl tyrosine kinase inhibitors (TKIs) have revolutionized the therapy of Ph+ leukemia, the complete eradication of CML is limited by the emergence of resistance in hematopoietic stem cells. This thesis proposes that calcium (Ca2+) signaling pathways, known to govern a large number of functions in normal and cancer cells, may be important in CML cell signaling. Therefore, we studied the role of Store Operated-Calcium entry (SOCE) (i.e. STromal Interaction Molecule 1 (STIM1), Orai1 and TRPC1 channels) and thrombin induced Ca2+ entry in leukemogenesis. We found a decrease in both calcium entries in Bcr-Abl-expressing cells compared to normal cells. The reduced SOCE seems related to a change in stoichiometry of Orai1/STIM1. This leads to a reduction of the Nuclear Factor of Activated T-cells (NFAT) translocation and functional consequences on cell proliferation and migration but not on apoptosis. Moreover, we showed that SOCE is restored in malignant cells after treatment with Imatinib, the main TKI. We proposed that Bcr-Abl expression could impact on Ca2+ homeostasis enhancing a general disorganization of cell functions in leukemia cells notably via Protein Kinase C (PKC) pathway. Altogether this work shows a deregulation of Ca2+ entry in Bcr-Abl-expressing cells, suggesting that the Ca2+ signaling pathway could be a therapeutic target in parallel with TKIs.

Des lésions de l’ADN sont impliquées dans les mécanismes de l’oncogenèse. De plus, la prolifération incontrôlée des cellules tumorales induit l’accumulation d’aberrations géniques. En réponse à ce stress génotoxique, les cellules en transformation expriment les ligands NKG2D MICA et MICB, molécules du CMH de classe I non conventionnelles qui activent une réponse cytotoxique T et NK contre cette transformation. Dans les syndromes lymphoprolifératifs chroniques, les mécanismes de la leucémogenèse reposent essentiellement sur une stimulation antigénique ou une activation des voies du récepteur à l’antigène (BCR) qui induit la prolifération cellulaire. De plus, les ligands MICA/B ne sont pas retrouvés à la surface de ces cellules. Les objectifs de cette thèse sont (i) rechercher si l’activation de la prolifération lymphocytaire peut induire l’expression de MICA/B et (ii) étudier les mécanismes induisant cette expression et leurs liens avec les voies de lésions/réparations de l’ADN. Pour cela, nous avons mis en place des conditions d’activation du récepteur à l’antigène permettant d’obtenir une prolifération (objectivée après marquage par CFSE) de lymphocytes B sains et de lymphocytes issus de patients porteurs de leucémie lymphoïde chronique (LLC), la plus fréquente des leucémie de l’adulte. L’expression des ligands MICA et MICB a ensuite été évaluée par qPCR, cytométrie en flux, western blots et ELISA. L’implication des différentes voies de signalisation en aval du récepteur à l’antigène a été analysée, ainsi que la cinétique d’apparition des lésions de l’ADN durant ce processus. Mes résultats montrent que MICA/B ne sont pas exprimés à la surface des lymphocytes B issus de donneurs sains ou de patients porteurs de LLC. Cependant, l’activation de la prolifération lymphocytaire induit une activation transcriptionnnelle de MICA ainsi que son expression à la surface de ces cellules. Cette expression est induite par différentes voies du récepteur à l’antigène ainsi que par la voie JAK/STAT et est indépendante des lésions de l’ADN qui surviennent plus tardivement dans la cellule. Au total, l’activation du récepteur à l’antigène qui induit la prolifération lymphocytaire induit également l’expression du ligand MICA (et non MICB) à la surface des lymphocytes sains et cette capacité d’expression est conservée dans les cellules de LLC qui ne l’expriment pas. Ces résultats suggèrent que MICA pourrait jouer un rôle crucial aux stades précoces de l’immunité anti-proliférative, ce qui ouvre la voie à de potentielles applications thérapeutiques. / Tumor cell’s uncontrolled proliferation induces an accumulation of genetic aberrations. In response to this genotoxic stress, most cells in transformation express NKG2D ligands (not expressed on resting cells), including MICA and MICB, which are non-conventional MHC class I molecules that could induce a cytotoxic T and NK response against the transformed cell. In chronic lymphoproliferative conditions, leukemogenic mechanisms rely in part on antigenic stimulations and/or activation of the B cell antigen receptor (BCR) pathways that induce cell proliferation. My thesis aims at studying : (i) the induction of MICA/B expression during lymphocyte proliferation and (ii) the mechanisms inducing this expression and their relationship with the DNA damage/repair pathways.I did generate BCR activation conditions to obtain B cells proliferation from healthy control individuals and from patients suffreing from chronic lymphocytic leukemia (CLL), the most common leukemia in adults. MICA and MICB expression was assessed by quantitative PCR, flow cytometry, Western blotting and ELISA after activation of B-cell proliferation. The different signaling pathways downstream BCR were analyzed, as were the kinetics of the DNA damage during this process. The results show that MICA/B aren’t expressed on cell surface of B cells from healthy control individuals or CLL patients before activation. Lymphoproliferative stimulation however up-regulates both MICA mRNA and surface protein in these same cells. This expression was induced by several BCR and by JAK/STAT pathways and seems to be indpendant of DNA damage. In conclusion, antigen receptor activation that induces lymphocyte proliferation also induces MICA expression (but not MICB) on B cells surface from healthy control individuals and this expression capacity is conserved in B cells from patients suffering from CLL. These results suggest that MICA may play a crucial role in the early stages of anti-proliferative immunity, which opens the avenue for therapeutic interventions.

Véritable immunothérapie adoptive, l’allogreffe de Cellules Souches Hématopoïétiques (CSH) est destinée à prévenir la rechute d’une hémopathie maligne grâce au combat immunologique du greffon contre la maladie (effet GVL, Graft Versus Leukemia), dans lequel les lymphocytes T apportés par le greffon sont déterminants. Ils peuvent aussi compromettre le résultat escompté, en induisant une réaction du greffon contre l'hôte (GVH, Graft Versus Host) qui reste une complication redoutée de l’allogreffe. Dans une précédente étude prospective portant sur 62 couples donneur/receveur nous avons pu étudier l'impact de la composition du greffon en cellules T de phénotypes naïfs et mémoires sur le devenir des receveurs d’allogreffes à partir d'un donneur HLA-identique apparenté ou non; et nous avons pu démontrer qu’une proportion élevée de lymphocytes T CD4+CCR7+ dans le greffon était un facteur de risque de la survenue, la précocité et la sévérité de la GVH aiguë, sans influence sur la GVH chronique ou la rechute. Dans le but de séparer l’effet GVL de la GVH, nous avons voulu à travers des travaux de cette thèse, étudier le concept d’une T déplétion partielle et sélective du greffon en lymphocytes T CD4+CCR7+. Nous travaux se sont scindés en trois parties :1) Au plan clinique, nous avons pu confirmer nos précédents résultats sur une cohorte additionnelle de 137 patients. Non seulement, nous avons confirmé qu’une proportion élevée de lymphocytes T CD4+CCR7+ dans le greffon était un facteur de risque de la survenue, de la GVH aiguë, mais également, nous avons observé un effet préférentielle de la sous-population naïve des lymphocytes T CD4+ sur l’incidence de la GVH aiguë. Bien entendu, aucun impact sur l’incidence de la rechute post-allogreffe n’a été enregistré.2) Dans un modèle expérimental utilisant des cultures lymphocytaires en présence des cellules dendritiques provenant des six couples (frère/sœur) HLA-identiques, nous avons pu démontrer que les lymphocytes T CD4+ naïfs déclenchaient la réponse allogénique la plus importante et avec un degré moindre les cellules mémoires centrales par rapport aux effecteurs mémoires T CD4+. Ces résultats non seulement, valident in vitro les constatations cliniques mais aussi mettent l’accent sur le rôle prépondérant des lymphocytes T naïfs dans l’alloréactivité, notamment en situation de compatibilité HLA.3) Nous avons dans la troisième partie pu démontrer qu’une déplétion partielle sélective des greffons en lymphocytes T CD4+CCR7+ n’altère pas la réponse immunologique secondaires vis-à-vis des virus.La suite de nos travaux se focalise sur l’effet de la déplétion partielle sélective des greffons en lymphocytes T CD4+CCR7+ sur la réaction anti-tumorale du greffon dans la situation HLA compatibilité chez l’homme.Nos résultats constituent une pierre angulaire dans le concept de déplétion partielle sélective des greffons en lymphocytes T CD4+CCR7+, ex vivo chez l’homme, en vue de réduire l’incidence de la GVHD sans altérer la réponse anti-infectieuse ou tumorale du greffon notamment chez les donneurs présentant un taux élevé de lymphocytes T CD4+ naïfs et/ou mémoire centrale . / A genuine adoptive immunotherapy, Haematopoietic Stem Cell (HSC) allotransplantation aims to prevent the recurrence of a malignant blood disease via an immunological action of the graft against disease (GVL or Graft Versus Leukaemia effect), in which the T lymphocytes supplied by the transplant play a key role. They may also compromise the targeted result, by triggering a GVH (Graft Versus Host) reaction, which remains a serious complication of allotransplantation. In a previous prospective study conducted in 62 donor/recipient pairings, we examined the impact of the transplant\\\'s naive and memory phenotype T cell composition on the fate of recipients of allotransplants from an HLA-identical donor, related to the recipient or otherwise. We demonstrated that a high proportion of CD4+CCR7+ T lymphocytes in the transplant was a risk factor for the development, early onset and severity of acute GVHD, with no influence on chronic GVHD or recurrence. With the objective of separating the GVL effect from the GVH effect, we wanted to investigate the concept of partial and selective CD4+CCR7+ T cell depletion of the graft in the studies conducted as part of this research. Our studies were split into three parts:1) Clinically, we confirmed our previous results in an additional cohort of 137 patients. In addition to confirming that a high proportion of CD4+CCR7+ T lymphocytes in the transplant was a risk factor for the development of acute GVH, we also observed a preferential effect of the naive CD4+T lymphocyte sub-population on the incidence of acute GVHD. Obviously, no impact on the incidence of post-allotransplantation recurrence was recorded.2) In an experimental model using lymphocyte cultures in the presence of dendritic cells taken from six HLA-identical pairings (brother/sister), we demonstrated that naive CD4+ T lymphocytes triggered the greatest allogenic response and, to a lesser degree, central memory cells compared to effector memory CD4+ T cells. Not only do these results validate the clinical observations made in vitro, they also highlight the dominant role of naive T lymphocytes in alloreactivity, particularly in situations of HLA incompatibility.3) In the third part, we demonstrated that selective partial CD4+CCR7+ T cell depletion of the transplants does not impair the secondary immunological response to viruses.The next phase of our research focuses on the effect of selective partial CD4+CCR7+ T cell depletion of grafts on the transplant's anti-tumoural reaction in situations of HLA compatibility in humans.Our results represent a cornerstone in the concept of partial selective T CD4+CCR7+ T cell depletion of transplants, ex vivo in humans, with a view to reducing the incidence of GVHD, without impairing the anti-infectious or anti-tumoural response of the graft, particularly in donors with high levels of naive and/or central memory CD4+ T lymphocytes.

La technologie iPSC (induced pluripotent stem cells) permet l’obtention d’une source cellulaire illimitée pour la modélisation et la thérapie de maladies génétiques, la médecine régénérative, l’étude pharmacologique et récemment la modélisation et l’étude du cancer. La leucémie myéloïde chronique (LMC) est la pathologie modèle du concept de « cellule souche cancéreuse » : des cellules souches LMC (CS-LMC) s’avèrent résistantes aux inhibiteurs de tyrosine kinases (ITK), traitement conventionnel de ce syndrome myéloprolifératif. Elles sont responsables de la persistance d’une maladie résiduelle et de rechutes lors de l’interruption du traitement. Malheureusement, leur isolement est difficile. Nous proposons dans ce travail de modéliser les CS-LMC par les iPSC LMC. Nous montrons pour la première fois dans les iPSC LMC que BCR-ABL1 réprime l’expression des facteurs clés de la pluripotence (OCT4,NANOG, le cluster miR302-367) via les kinases ERK1/2. Les ITK, en bloquant l’activité deBCR-ABL1, entraîne une hausse des niveaux d’expression de ces marqueurs. L’effet « prosouche» des ITK, découvert dans les iPSC LMC, est également observé lors du traitement de CS-LMC primaires. L’agent thérapeutique pourrait ainsi, en maintenant ou renforçant le compartiment LMC immature, participer paradoxalement à la persistance de la maladie résiduelle. Étonnamment, les ITK augmentent également l’expression des marqueurs« souches » dans les iPSC et CS hématopoïétiques normales. Ce résultat suggère un effet« pro-souche » généralisé à plusieurs types cellulaires. / IPSC (induced pluripotent stem cells) offer renewable source of biologically relevant human cells for genetic diseases modelling and therapy, regenerative medicine, pharmacological study and, recently, cancer research. The proof of « cancer stem cell concept » was established in chronic myeloid leukemia (CML) : CML stem cells (CML-SC) are resistant to treatment (tyrosine kinase inhibitors (TKI)). They are involved in residual disease persistence and relapse when treatment is discontinued in the majority of patients. We modelled CML-SC with CML iPSC. We showed, for the first time, that BCR-ABL1 acts as a repressor of key stemness markers (OCT4, NANOG, miR302-367 cluster) via ERK1/2 in human CML iPSC. By blocking BCR–ABL1 activity, TKI increase pluripotency gene expression. Interestingly, a similar pro-stemness effect was observed during CML-SC treatment. By inducing a more primitive stemness phenotype, TKI could promote residual disease and relapse. Interestingly, an increase of stemness gene expression was also observed during TKI treatment of healthy cells (iPSC and hematopoietic stem cells). These data suggest a global TKI pro-stemness effect in other stem cell types.

Les leucémies aiguës myéloïdes (LAM) avec dysplasie, identifiées par la classification OMS 2008 sous le nom de LAM-MRC (« AML with myelodysplasia-related changes »), sont actuellement définies par la présence de critères cliniques, cytologiques et cytogénétiques. Elles forment un groupe hétérogène tant sur le plan biologique que pronostique. Nous avons fait l'hypothèse que la caractérisation moléculaire des LAM-MRC pourrait permettre d'identifier des marqueurs spécifiques associés à ces pathologies et d'en distinguer différents sous-groupes. Nous avons mis en évidence que les LAM-MRC de risque cytogénétique intermédiaire présentent un profil mutationnel spécifique caractérisé par un taux élevé de mutation d'ASXL1 et une faible proportion de mutations de DNMT3A, NPM1 et FLT3. Les LAM-MRC de risque cytogénétique défavorable, essentiellement complexes et/ou monosomales, sont quant à elle associées aux mutations de TP53. Alors que les critères actuels des LAM-MRC ne permettent pas d'en stratifier le pronostic, nous avons montré que les mutations d'ASXL1 ou de TP53 sont des facteurs pronostics péjoratifs majeurs. Ainsi, une reclassification basée sur la présence de ces altérations moléculaires exclusives entre elles permettrait d'affiner le diagnostic et la stratification pronostique de ces maladies. Enfin, dans une stratégie de médecine personnalisée combinant le séquençage à haut débit à des tests de sensibilité thérapeutique in vitro, l'identification de tels marqueurs moléculaires permettraient de prédire la réponse aux traitements, de guider les choix thérapeutiques et d'orienter le développement de nouvelles drogues. / Acute myeloid leukemia (AML) with myelodysplasia-related changes (AML-MRC) as reported in the WHO 2008 classification are defined by the presence of clinical, morphological and cytogenetic criteria. AML-MRCs are heterogeneous diseases with prognostic heterogeneity. We hypothesized that molecular characterization of AML-MRC could identify specific molecular markers and disease subgroups. We showed that AML-MRCs with intermediate cytogenetic risk harbor a specific mutational profile characterized by a high frequency of ASXL1 mutations and a low incidence of DNMT3A, NPM1 and FLT3 mutations. Unfavorable cytogenetic risk AML-MRCs, especially due to complex and/or monosomal karyotypes, are associated with TP53 mutations. While WHO criteria do not stratify the prognosis of AML-MRC patients, we showed that the mutations of ASXL1 or TP53 are major poor prognostic factors. The criteria defining AML-MRC do not identify distinct clinical and biological subgroups and do not predict outcome of patients with AML-MRC. In contrast, ASXL1 and TP53-mutated AML identify two distinct biological subgroups of AML-MRC with very poor outcome. This molecular characterization could be useful to redefine AML-MRC in a future classification aiming at merging biological characterization and specific prognostic value. Finally, we showed that a personalized treatment approach combining next generation sequencing and in vitro drug screening could be useful to predict therapeutic response and to guide both treatment choices and new targeted drug developments.

Mon travail de thèse consistait à caractériser le rôle de la protéine TIF1γ (transcriptional intermediary factor 1 gamma) dans l’hématopoïèse adulte. L’hématopoïèse est un processus actif, ordonné, et hautement régulé faisant intervenir des étapes de prolifération, de différenciation et d’apoptose et permettant la production de toutes les cellules sanguines matures à partir d’un nombre restreint de cellules souches hématopoïétiques. La dérégulation des mécanismes intervenant dans l’hématopoïèse induit le développement d’hémopathies, notamment de leucémies. Les souris nullizygotes pour Tif1γ meurent au cours de l’embryogenèse du fait de graves défauts du développement. Afin d’étudier le rôle de Tif1γ dans l’hématopoïèse murine, et plus particulièrement sa contribution au développement et à la différenciation des cellules souches et des progéniteurs hématopoïétiques, nous avons généré des souris déficientes pour Tif1γ uniquement dans les cellules hématopoïétiques. Nous avons observé que Tif1γ agit en tant que gène suppresseur de tumeur dans ces cellules. Nous avons aussi démontré que Tif1γ est un régulateur clef du devenir des cellules souches hématopoïétiques chez les mammifères. Nous avons mis en évidence que, chez les souris âgées, la délétion de Tif1γ provoque l’apparition d’un syndrome myéloprolifératif dysplasique, ressemblant fortement au phénotype de la leucémie myélomonocytaire chronique (LMMC) humaine. De façon intéressante, nous avons identifiéé que plus de 40% de patients atteints de cette pathologie présentent un faible taux de TIF1γ. La décitabine, molécule hypométhylante utilisée en thérapeutique, permet le rétablissememnt d’une expression normale de TIF1γ. Chez certains patients, nous avons corrélé la diminution de l’expression de TIF1 avec l’hyperméthylation de l’ADN et un patron spécifique de modifications d’histones (acétylations et méthylations) sur le promoteur du gène TIF1γ. Ces résultats suggèrent une signature épigénétique spécifique de la leucémie myélomonocytaire chronique sur le promoteur de TIF1γ. L’ensemble de nos données indiquent donc que TIF1γ est un gène suppresseur de tumeur régulé épigénétiquement dans les cellules hématopoïétiques. / My thesis deals with the characterization of the role of the protein TIF1γ (transcriptional intermediary factor 1 gamma) in adult hematopoiesis. Hematopoiesis is an active process, orderly and highly regulated, using proliferation, differentiation and apoptosis steps, and allowing the production of mature blood cells from a restricted number of hematopoietic stem cells. Deregulation of mechanisms involved in hematopooiesis leads to the development of leukemias. Tif1γ knockout mice die during embryogenesis with severe development defects. In order to study the role of Tif1γ in murine hematopoiesis, and more particularly its contribution to hematopoietic stem and progenitor cells development and differentiation, we generated hematopoietic Tif1γ deleted mice. We showed that Tif1γ functions as a tumor suppressor gene in hematopoietic cells. Moreover, we identified Tif1γ as a key player in the commitment of mammal hematopoietic stem cells. In ageing mice, we demonstrated that the Tif1γ deletion leads to a myeloproliferative and myelodysplastic syndrome, phenotypically very close to the human chronic myelomonocytic leukemia (CMML). We also identified a very low level of TIF1γexpression in the monocytes of 40% CMML patients. Decitabine, a hypomethylating molecule used in CMML therapy, allows the restoration of a normal TIF1γ expression. In some patients, we have highlighted the correlation between the low expression of TIF1γ, the DNA hypermethylation and a specific pattern of histone modifications (acetylation and methylation) on TIF1γ gene promoter. These results suggest a specific epigenetic signature of the disease on this promoter. Taking together, our data indicate that TIF1γ is a tumor suppressor gene, epigenetically regulated in hematopoietic cells.

La sous-famille BTN3A comprend 3 isoformes : BTN3A1, A2 et A3. Le domaine intracellulaire B30.2 de BTN3A1 est impliqué dans la reconnaissance du Phosphoantigène (Pag) et l’activation des lymphocytes T Vγ9Vδ2(LTVγ9Vδ2). BTN3A2, dépourvue de B30.2, pourrait être un récepteur-leurre. L’anticorps monoclonal (Acm) 20.1 reconnaît les trois isoformes de BTN3A et sensibilise les tumeurs à la lyse par les LTVγ9Vδ2, mimant l’action des Biphosphonates (N-BP). Nous avons étudié l’expression, la régulation et le ciblage de BTN3A en contexte d’hémopathie maligne et de tumeur solide. Nous avons montré que BTN3A2 est l’isoforme majoritairement exprimée par les blastes de Leucémie Aiguë Myéloïde (LAM) primaire. Cependant, l’Acm 20.1 sensibilise les blastes de LAM primaire à la lyse par les LT Vγ9Vδ2, même ceux résistants aux N-BP. Cet effet est confirmé dans des souris NOD-SCID-γcKO xénogreffées avec la lignée U937 ou des blastes primaires. Nous avons ensuite montré l’expression de BTN3A sur des lignées et des tumeurs pancréatiques primaires et observé qu’elle est associée au pronostic chez les patients atteints de cancer du pancréas. L’expression de BTN3A2, isoforme majoritairement exprimée augmente en contexte de stress cellulaire hypoxique et métabolique. La faible expression de BTN3A1 comparativement à BTN3A2 et le clivage des BTN3A pourraient favoriser l’échappement tumoral à la reconnaissance par les LT Vγ9Vδ2. Cependant, les LT Vγ9Vδ2 ont des fonctions cytolytiques préservées en hypoxie. Le ciblage de BTN3A par l’Acm 20.1 sur les tumeurs étudiées, en restaurant la lyse par les LT Vγ9Vδ2, offrirait des perspectives thérapeutiques notamment pour les tumeurs chimiorésistantes. / BTN3A subfamily comprises three isoforms: BTN3A1, A2 and A3. The B30.2 intracellular domain of BTN3A1is involved in Phosphoantigen recognition and Vγ9Vδ2 T cells activation. BTN3A2, devoid of B30.2 domain, could be « a decoy receptor ». The agonist anti-BTN3A monoclonal Antibody (mAb) 20.1 recognizes the three BTN3A isoforms and sensitizes tumors to Vγ9Vδ2 T cell lysis. This mAb mimics the effect of Aminobisphosphonates (N-BP). We studied BTN3A expression, regulation and targeting in tumors of hematological and solid origin. We showed that primary Acute Myeloïd Leukemia (AML) blasts express BTN3A with a main expression of BTN3A2. However, the 20.1 mAb sensitizes primary AML blasts to Vγ9Vδ2 T cell lysis even N-BP-poorly sensitive blasts. This was confirmed in NOD-SCID-γc KO mice xenografted with U937 human cell line or primary blasts. Next, we have demonstrated BTN3A expression in pancreatic cell lines and primary tumors. We observed that BTN3A is associated to prognosis in patients with pancreatic cancer. BTN3A2 is the most highly expressed isoform and its level of expression increases upon hypoxic and metabolic cellular stress. The weak expression of BTN3A1 compared to BTN3A2 isoform together with BTN3A molecules shedding could constitute an immune escape mechanism of tumor cells from Vγ9Vδ2 T cells recognition. Though, Vγ9Vδ2 T cells have preserved cytotoxic functions under hypoxic condition. BTN3A targeting with anti-BTN3A 20.1 mAb on the tumors we studied would open new therapeutic perspectives notably in chemoresistant tumors, thanks to the restoration of Vγ9Vδ2 T cell lysis.