Les patients décrits initialement par J. Noonan se ressemblent et ont une cardiopathie congénitale : soit une sténose valvulaire pulmonaire (SVP), soit une persistance du canal artériel. Avant la découverte du premier gène responsable de ce qui est devenu le syndrome de Noonan, cinq études de cohortes décrivant ces patients ont répertorié la prévalence de SVP mais le spectre des cardiopathies semble large, n’a pas été décrit de manière exhautive et aucune hypothèse n’est émise ou ne fait de lien entre ces différentes manifestations cardiaques et une compréhension intégrée du développement embryonnaire. Le gène PTPN11 est le premier gène identifié chez 40% de ces patients. Une corrélation existe entre la présence d’une mutation et la survenue de SVP de même qu’entre l’absence de mutation et la présence d’une cardiomyopathie hypertrophique. Six études de cohortes ont repris la description des mutations identifiées au sein du gène PTPN11 et les phénotypes associés, mais les cardiopathies n’ont pas été systématiquement ou spécifiquement analysées (tant au sein des groupes de patients porteurs de mutation que de ceux sans mutation). Le syndrome LEOPARD est allélique du syndrome de Noonan depuis que des mutations spécifiques au sein des exons 7,12 et 13 du gène PTPN11 ont été identifiées chez 95% des patients. Afin d’appréhender les implications possibles du gène PTPN11 dans la survenue des cardiopathies chez les patients porteurs de ces deux syndromes, nous avons conduit une étude chez 272 patients au syndrome de Noonan et une étude chez 19 patients porteurs du syndrome LEOPARD. Parmi la cohorte de patients atteints du syndrome de Noonan, 104 ont été diagnostiqués porteurs d’une mutation du gène (38%). Une prévalence de survenue de cardiopathies affectant les structures droites du cœur se dégage chez les patients identifiés porteurs d’une mutation avec une différence significative pour la SVP, une tendance est relevée pour le canal atrio-ventriculaire et la communication inter-auriculaire de type Ostium Secundum. L’absence de mutation est corrélée avec la survenue de cardiomyopathie hypertrophique et de cardiopathies du cœur gauche. Parmi les patients atteints du syndrome LEOPARD, il n’existe pas de différence statistiquement significative pour les patients porteurs d’une mutation ou non et/ou pour une cardiopathie particulière. Toutes les mutations identifiées du gène PTPN11 sont des mutations ‘faux-sens’. Ce gène appartient à la famille des gènes codant pour une protéine tyrosyl phosphatase, SHP-2, ne possédant pas de récepteur trans-membranaire. Cette phosphatase est impliquée dans la voie de signalisation cellulaire des MAP (‘Mitogen-activated protein’) kinases dont l’expression est ubiquitaire et inclut le coeur. Depuis nos travaux, le concept de syndrome « neuro-cardio-facio-cutané » est établi puisque, à ce jour, 9 gènes (SOS1, RAF1, BRAF, KRAS, NRAS, HRAS, NF1, SPRED1 et SHOC2), tous impliqués dans la voie de signalisation RAS (voie des MAP kinases) sont identifiés. Un spectre phénotypique existe avec des signes communs mais aussi distinctifs chez les patients présentant le syndrome de Noonan, le syndrome LEOPARD, le syndrome de Costello, le syndrome Cardio-Facio-Cutané (CFC), le syndrome « Noonan-NF1 », le syndrome de Legius et le syndrome « Noonan/Multiple Giant Cell Lesion ». Nous rapportons enfin l’observation d’une patiente atteinte du syndrome CFC et porteuse d’une mutation (p.R257Q) au sein du gène BRAF ayant développé une cardiomyopathie hypertrophique. Ces travaux de cohortes de patients au phénotype du syndrome de Noonan, du syndrome LEOPARD et cette dernière description d’une patiente au syndrome CFC ont permis de participer à la découverte de l’implication d’une voie de signalisation cellulaire dont l’origine génétique est maintenant démontrée. Les résultats de nos travaux réalisés depuis 2002 auront permis, avec les équipes travaillant sur le même sujet, d’orienter les investigations et les nouveaux projets de recherche qui étudient spécifiquement le rôle du gène PTPN11 dans l’embryologie du cœur. Les études des orthologues (zebrafish, murin et Drosophila) porteurs à l’état hétérozygote d’une mutation du gène PTPN11 permettent d’intégrer les anomalies phénotypiques et cardiaques observées. Ces études permettent de postuler les effets cellulaires produits par les mutations chez les patients atteints du syndrome de Noonan et chez les patients atteints du syndrome LEOPARD engendrant in vitro une activation de la phosphatase (effet « gain de fonction ») pour les premiers ou une réduction de l’activité phosphatase (« dominant négatif ») mais engendrant un effet gain de fonction in vivo. Nous discutons les connaissances acquises, les compréhensions obtenues et intégrées et traçons enfin les perspectives offertes par ces travaux.

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Hematopoiesis proceeds through three developmental phases, each with a unique and indispensable function. The individual roles of these phases in the pathogenesis of blood disorders is unknown. We have adapted murine lineage trace models to identify the relative contributions of embryonic, fetal, and adult hematopoietic phases to the origin of Juvenile Myelomonocytic Leukemia. We hypothesized that the fetal phase would have the most pronounced contribution to the development of JMML, a pediatric myeloproliferative disorder whose disease-initiating somatic mutations occur in utero. Progenitors expressing PTPN11E76K from all three waves were growth hypersensitive to GM-CSF due to hyperactive RAS-ERK signaling. However, fulminant myeloproliferation was only seen in fetal and adult cohorts. We observed equal disease severity in FLT3Cre; PTPN11E76K; ROSA26mTmG and CSF1R-MCM; PTPN11E76K; ROSA26YFP cohorts, which had high and low mutant allele frequencies, respectively. This led to the revelation that all progenitors in the BM niche of mutant animals have equal growth hypersensitivity and RAS-ERK hyperactivation due to non-cell autonomous effects of PTPN11E76K. We further identified that FLT3Cre has hematopoietic-restricted expression, and thereby circumvented morbidity from PTPN11E76K expression in endothelial and stromal cells. This led us to hypothesize that FLT3Cre; KrasG12D; ROSA26mTmG would be the first faithful model of JMML to express this disease-initiating mutation. Indeed, FLT3Cre; KrasG12D mice were born at expected Mendelian ratio and showed normal weight gain to 2 weeks of age. Thereafter, they acquired defining features of JMML including monocytosis, anaemia, thrombocytopenia, and hepatosplenomegaly. All FLT3Cre; KrasG12D mice succumb to a JMML-like disease, which was propagated following transplantation. This is in contrast with CSF1R-MCM; KrasG12D; ROSA26YFP mice, in which low mutant allele frequencies in either fetal or adult HSCs uniformly resulted in T-ALL. Our models reveal previously underappreciated features of JMML including an expansion of dendritic cells and a pronounced defect in T-lymphocyte development. We are the first to demonstrate non-cell autonomous effects of hematopoietic-restricted PTPN11E76K expression. Most importantly, we have shown that both the spatial and the temporal origin of JMML-initiating mutations will affect disease manifestations. Each of our findings suggest novel strategies to treat this intractable disease.

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Les patients décrits initialement par J. Noonan se ressemblent et ont une cardiopathie congénitale :soit une sténose valvulaire pulmonaire (SVP), soit une persistance du canal artériel. Avant la découverte du premier gène responsable de ce qui est devenu le syndrome de Noonan, cinq études de cohortes décrivant ces patients ont répertorié la prévalence de SVP mais le spectre des cardiopathies semble large, n’a pas été décrit de manière exhautive et aucune hypothèse n’est émise ou ne fait de lien entre ces différentes manifestations cardiaques et une compréhension intégrée du développement embryonnaire. Le gène PTPN11 est le premier gène identifié chez 40% de ces patients. Une corrélation existe entre la présence d’une mutation et la survenue de SVP de même qu’entre l’absence de mutation et la présence d’une cardiomyopathie hypertrophique. Six études de cohortes ont repris la description des mutations identifiées au sein du gène PTPN11 et les phénotypes associés, mais les cardiopathies n’ont pas été systématiquement ou spécifiquement analysées (tant au sein des groupes de patients porteurs de mutation que de ceux sans mutation). Le syndrome LEOPARD est allélique du syndrome de Noonan depuis que des mutations spécifiques au sein des exons 7,12 et 13 du gène PTPN11 ont été identifiées chez 95% des patients. <p><p>Afin d’appréhender les implications possibles du gène PTPN11 dans la survenue des cardiopathies chez les patients porteurs de ces deux syndromes, nous avons conduit une étude chez 272 patients au syndrome de Noonan et une étude chez 19 patients porteurs du syndrome LEOPARD. Parmi la cohorte de patients atteints du syndrome de Noonan, 104 ont été diagnostiqués porteurs d’une mutation du gène (38%). Une prévalence de survenue de cardiopathies affectant les structures droites du cœur se dégage chez les patients identifiés porteurs d’une mutation avec une différence significative pour la SVP, une tendance est relevée pour le canal atrio-ventriculaire et la communication inter-auriculaire de type Ostium Secundum. L’absence de mutation est corrélée avec la survenue de cardiomyopathie hypertrophique et de cardiopathies du cœur gauche. Parmi les patients atteints du syndrome LEOPARD, il n’existe pas de différence statistiquement significative pour les patients porteurs d’une mutation ou non et/ou pour une cardiopathie particulière. <p><p>Toutes les mutations identifiées du gène PTPN11 sont des mutations ‘faux-sens’. Ce gène appartient à la famille des gènes codant pour une protéine tyrosyl phosphatase, SHP-2, ne possédant pas de récepteur trans-membranaire. Cette phosphatase est impliquée dans la voie de signalisation cellulaire des MAP (‘Mitogen-activated protein’) kinases dont l’expression est ubiquitaire et inclut le coeur. Depuis nos travaux, le concept de syndrome « neuro-cardio-facio-cutané » est établi puisque, à ce jour, 9 gènes (SOS1, RAF1, BRAF, KRAS, NRAS, HRAS, NF1, SPRED1 et SHOC2), tous impliqués dans la voie de signalisation RAS (voie des MAP kinases) sont identifiés. Un spectre phénotypique existe avec des signes communs mais aussi distinctifs chez les patients présentant le syndrome de Noonan, le syndrome LEOPARD, le syndrome de Costello, le syndrome Cardio-Facio-Cutané (CFC), le syndrome « Noonan-NF1 », le syndrome de Legius et le syndrome « Noonan/Multiple Giant Cell Lesion ». Nous rapportons enfin l’observation d’une patiente atteinte du syndrome CFC et porteuse d’une mutation (p.R257Q) au sein du gène BRAF ayant développé une cardiomyopathie hypertrophique. <p><p>Ces travaux de cohortes de patients au phénotype du syndrome de Noonan, du syndrome LEOPARD et cette dernière description d’une patiente au syndrome CFC ont permis de participer à la découverte de l’implication d’une voie de signalisation cellulaire dont l’origine génétique est maintenant démontrée. Les résultats de nos travaux réalisés depuis 2002 auront permis, avec les équipes travaillant sur le même sujet, d’orienter les investigations et les nouveaux projets de recherche qui étudient spécifiquement le rôle du gène PTPN11 dans l’embryologie du cœur. Les études des orthologues (zebrafish, murin et Drosophila) porteurs à l’état hétérozygote d’une mutation du gène PTPN11 permettent d’intégrer les anomalies phénotypiques et cardiaques observées. Ces études permettent de postuler les effets cellulaires produits par les mutations chez les patients atteints du syndrome de Noonan et chez les patients atteints du syndrome LEOPARD engendrant in vitro une activation de la phosphatase (effet « gain de fonction ») pour les premiers ou une réduction de l’activité phosphatase (« dominant négatif ») mais engendrant un effet gain de fonction in vivo. Nous discutons les connaissances acquises, les compréhensions obtenues et intégrées et traçons enfin les perspectives offertes par ces travaux.<p> / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

<p>  </p> <p>Metastatic breast cancer (MBC) is an extremely recalcitrant disease capable of overcoming targeted therapies and evading immune surveillance via the engagement of complicated signaling networks. Resistance to targeted therapies and therapeutic failure of immune checkpoint blockade (ICB) are two major challenges in treating MBC. To survive in the dynamic tumor microenvironment (TME) during metastatic progression, shared signaling nodes are required for MBC cells to regulate the signaling networks efficiently, which are potential multifunctional therapeutic targets. SH2 containing protein tyrosine phosphatase-2 (SHP2) is a druggable oncogenic phosphatase that is a key shared node in both tumor cells and immune cells. How tumor-cell autonomous SHP2 manages its signaling inputs and outputs to facilitate the growth of tumor cells, drug resistance, immunosuppression, and the limited response of ICB in MBC is not fully understood. Herein, we used inducible genetic depletion and two distinct types of pharmacological inhibitors to investigate anti-tumor effects with immune reprogramming during SHP2 targeting. </p> <p>We first focus on the signaling inputs and outputs of SHP2. We find that phosphorylation of SHP2 at Y542 predicts the survival rates of breast cancer patients and their immune profiles. Phosphorylation of SHP2 at Y542 is elevated with differential activation mechanisms under a growth-factor-induced and extracellular matrix (ECM)-rich culture environment. Phosphorylation of SHP2 at Y542 is also elevated in HER2 positive MBC cells upon acquired resistance to the HER2 kinase inhibitor, neratinib. The resistant cells can be targeted by SHP2 inhibitors. SHP2 inhibitors block ERK1/2 and AKT signaling and readily prevented MBC cell growth induced by multiple growth factors. Inhibition of SHP2 also blocks these signaling events generated from the ECM signaling. In fact, the inhibitory effects of SHP2 blockade are actually enhanced in the ECM-rich culture environment. We utilize the <em>in vitro</em> T-cell killing assays and demonstrate that pretreatment of tumor cells with FGF2 and PDGF reduces the cytotoxicity of CD8+ T cells in a SHP2-dependent manner. Both growth factors and ECM-rich culture environment transcriptionally induce PD-L1 via SHP2. SHP2 inhibition balances MAPK signaling and STAT1 signaling, which prevents growth factor-mediated suppression of INF-γ-induced expression of MHC class I. </p> <p>Next, we evaluate the efficacy of SHP2 inhibitors. Blockade of SHP2 in the adjuvant setting decreased pulmonary metastasis <em>in vivo</em> and extended the survival of systemic tumor-bearing mice. Tumor-cell autonomous depletion of SHP2 reduces pulmonary metastasis and relieves exhaustion markers on CD8+ and CD4+ cells. Meanwhile, both systemic SHP2 inhibition and tumor-cell autonomous SHP2 depletion reduce tumor-infiltrated CD4+ T cells and M2-polarized tumor associated macrophages. </p> <p>Finally, we investigate potential combination therapies with SHP2 inhibitors. The combination of SHP2 inhibitors and FGFR-targeted kinase inhibitors synergistically blocks the growth of MBC cells. Pharmacological inhibition SHP2 sensitizes MBC cells growing in the lung to α-PD-L1 antibody treatment via relieving T cell exhaustion induced by ICB. </p> <p>Overall, our findings support the conclusion that MBC cells are capable of simultaneously engaging several survival pathways and immune-suppressive mechanisms via SHP2 in response to multiple growth factors and ECM signaling. Inhibition of SHP2, potentially in combination with other targeted agents and ICB, holds promise for the therapeutic management of MBC.</p>

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Juvenile Myelomonocytic Leukemia (JMML) is rare, fatal myeloproliferative disease (MPD) affecting young children, and is characterized by expansion of monocyte lineage cells and hypersensitivity to Granulocyte Macrophage-Colony Stimulating Factor (GM-CSF) stimulation. JMML is frequently associated with gain-of-function mutations in the PTPN11 gene, which encodes the protein tyrosine phosphatase, Shp2. Activating Shp2 mutations are known to promote hyperactivation of the Ras-Erk signaling pathway, but Akt is also observed to have enhanced phosphorylation, suggesting a potential role for Phosphatidylinositol-3-Kinase (PI3K)-Akt signaling in mutant Shp2-induced GM-CSF hypersensitivity and leukemogenesis. Having demonstrated that Class IA PI3K is hyperactivated in the presence of mutant Shp2 and contributes to GM-CSF hypersensitivity, I hypothesized the hematopoietic-specific Class IA PI3K catalytic subunit p110δ is a crucial mediator of mutant Shp2-induced PI3K hyperactivation and GM-CSF hypersensitivity in vitro and MPD development in vivo. I crossed gain-of-function mutant Shp2 D61Y inducible knockin mice, which develop fatal MPD, with mice expressing kinase-dead mutant p110δ D910A to evaluate p110δ’s role in mutant Shp2-induced GM-CSF hypersensitivity in vitro and MPD development in vivo. As a comparison, I also crossed Shp2 D61Y inducible knockin mice with mice bearing inducible knockout of the ubiquitously expressed Class IA PI3K catalytic subunit, p110α. I found that genetic interruption of p110δ, but not p110α, significantly reduced GM-CSF-stimulated hyperactivation of both the Ras-Erk and PI3K-Akt signaling pathways, and as a consequence, resulted in reduced GM-CSF-stimulated hyper-proliferation in vitro. Furthermore, I found that mice bearing genetic disruption of p110δ, but not p110α, in the presence of gain-of-function mutant Shp2 D61Y, had on average, smaller spleen sizes, suggesting that loss of p110δ activity reduced MPD severity in vivo. I also investigated the effects of three PI3K inhibitors with high specificity for p110δ, IC87114, GDC-0941, and GS-9820 (formerly known as CAL-120), on mutant Shp2-induced GM-CSF hypersensitivity. These inhibitors with high specificity for p110δ significantly reduced GM-CSF-stimulated hyperactivation of PI3K-Akt and Ras-Erk signaling and reduced GM-CSF-stimulated hyperproliferation in cells expressing gain-of-function Shp2 mutants. Collectively, these findings show that p110δ-dependent PI3K hyperactivation contributes to mutant Shp2-induced GM-CSF hypersensitivity and MPD development, and that p110δ represents a potential novel therapeutic target for JMML.