Ce travail a pour but de mettre au point des nouvelles méthodes pour la recherche avancée sur les cellules souches et les cellules cancéreuses. Nous avons d'abord développé une méthode de patch pour la culture et la différentiation des cellules souches pluripotentes induites humain (hiPSCs) "hors sol". Ce patch de culture est constitué des monocouches de nanofibres réticulées de gélatine sur un support en nid d'abeilles pour assurer un minimum de contact de matériel exogène et un maximum de perméabilité. Puis, nous avons démontré la formation des tissues cardiaques et des neurones moteurs sur le patch, partis de colonies des hiPSCs en forme d'embryoïdes et de monocouches respectivement. Nous avons également développé un dispositif microfluidique avec filtre intégré pour isoler les cellules tumorales circulantes (CTCs), montrant une haute performance de capture en termes d'efficacité, de sélectivité et de viabilité cellulaire. Enfin, nous avons évalué l'effet de drogue anticancéreuse à la formation des sphéroïdes tumoraux en utilisant des multi-puits d'agarose micro-fabriqués. Tous ensembles, nous avons progressé dans la micro-ingénierie vers des applications à grande échelle. / This work aimed to provide new tools and methods that can be used for advanced studies of stem cells and cancer cells. We first developed a patch method for off-ground culture and differentiation of human induced pluripotent stem cells (hiPSCs). The culture patch we proposed consists of crosslinked monolayer gelatin nanofibers on a honeycomb frame to ensure minimal exogenous material contact and maximum permeability. Then, we demonstrated the formation of cardiac tissue constructs and motor neurons on the patch, started from embryoid-body like and monolayer hiPSC colonies, respectively. We also developed a microfluidic device with integrated filter for isolation of circulating tumor cells (CTCs), showing high capture performances in terms of efficiency, selectivity and cell viability. Finally, we evaluated the anti-cancer drug effect on the formation of tumor spheroids by using microfabricated agarose multi-wells. All together, we progressed in micro-engineering toward large scale applications.

Les cardiolipines (CL), phospholipides spécifiques des membranes mitochondriales, sont impliquées dans différentes fonctions mitochondriales. Il a été précédemment démontré que l’accumulation des CL entraînait une augmentation du gaspillage énergétique mitochondrial hépatique et une réduction du rendement de la synthèse d’ATP. Ces travaux de thèse montrent qu’à l’inverse, une diminution modérée de la quantité de CL (- 45 %) induit une réduction des capacités oxydatives mitochondriales sans diminuer la synthèse d’ATP et donc une augmentation de l’efficacité de la synthèse d’ATP. Nous démontrons également les mécanismes conduisant à l’accumulation des cardiolipines hépatiques en situation de cachexie cancéreuse. Le TNFa, cytokine proinflammatoire impliquée dans la cachexie cancéreuse, induit une surexpression spécifique de la phosphatidylglycérolphosphate synthase. La surexpression de cette enzyme impliquée dans la synthèse de novo des CL entraîne une accumulation de CL, responsable du gaspillage énergétique mitochondrial. / Cardiolipin (CL), a specific mitochondrial phospholipid, is involved in various mitochondrial functions. It has been shown that CL accumulation led to increased mitochondrial hepatic energy wasting and reduced ATP synthesis efficiency. This work showed, on the opposite, that moderate reduction in CL content (-45%) induced a decrease in mitochondrial oxidative capacity without decreasing ATP synthesis rate and thus an increased ATP synthesis efficiency. Then we demonstrated mechanisms responsible for hepatic cardiolipin accumulation during cancer cachexia. TNFa, proinflammatory cytokine involved in cancer cachexia, induced a specific overexpression of phosphatidylglycerolphosphate synthase. Overexpression of this enzyme involved into CL de novo biosynthesis led to CL accumulation, responsible for energy wasting during cancer.

Une personne sur trois sera diagnostiquée d'un cancer au cours de sa vie. Malgré les progrès importants dans le développement de traitements anti-cancéreux, de nombreux défis restent à relever pour les scientifiques. Certains des cancers les plus fréquents (sein, prostate, poumon) produisent souvent des métastases osseuses lorsqu'ils atteignent un stade avancé. En plus d'être associées à un pronostic pauvre, ces métastases provoquent chez les patients des douleurs qui figurent parmi les plus difficiles à traiter. Notre étude visait à développer un modèle animal qui serait le plus représentatif possible de la réalité clinique et ce, afin d'évaluer le potentiel de nouveaux traitements anti-douleurs. Nous avons donc mis au point un modèle d'injection de cellules mammaires syngéniques dans le fémur du rat. La tumeur s’est développée sur une période de 3 semaines et sa progression a été suivie à l'aide d’une évaluation comportementale et de différentes techniques d’imagerie (pCT, IRM et TEP). Nous avons pu détecter l'apparition de douleur à l'aide de plusieurs tests comportementaux à partir du jour 14 après l'implantation des cellules tumorales. L'imagerie par résonance magnétique nous a cependant permis de détecter l'apparition d'une tumeur dans la moelle osseuse à partir du jour 8 et la tomodensitométrie a permis de suivre la progression de la dégradation osseuse à partir de ce stade précoce. L’utilisation de divers traceurs de l'activité métabolique tumorale et osseuse en TEP a également permis d'analyser les effets du développement de la tumeur sur l’environnement osseux. Le volume de la tumeur et l'état de dégradation de l'os extraits de la prise d'image ont été corrélés aux niveaux de douleur mesurés chez les animaux. La mise en place de ces outils ouvre la voie à une évaluation améliorée du potentiel de traitements analgésiques ou anticancéreux dans ce modèle. Nous avons donc amorcé une étude portant sur la neurotensine et ses récepteurs NTS1 et NTS2. Nous avons pu observer que l’injection intrathécale de plusieurs analogues de la neurotensine a un bon potentiel analgésique dans notre modèle. Ces analogues et d'autres qui seront testés dans l'avenir pourraient représenter une avenue intéressante pouvant servir de complément aux thérapies actuelles. [symboles non conformes]

Le médulloblastome (MB) est la plus fréquente des tumeurs cérébrales malignes pédiatriques qui représentent la première cause de mortalité par cancer chez l’enfant. Malgré les avancées des nouveaux traitements, les risques de récidive, séquelles et décès après traitement restent importants. Le récepteur de neuropiline-1 (NRP-1) a été récemment impliqué dans la progression tumorale des MBs et semble jouer un rôle important dans le phénotype des cellules souches cancéreuses (CSCs). Le ciblage de cette molécule pourrait ainsi présenter un intérêt thérapeutique dans le traitement des MBs. Nous avons sélectionné des cellules souches de MB capables de former des médullosphères (MS) à partir de 3 lignées cellulaires (DAOY, D283-Med et D341-Med). Ces modèles ont été caractérisés par l’expression de neuropilines (NRP-1 and NRP-2) et de marqueurs phénotypiques (CD133，CD15 et NF-M). Les résultats ont montré une augmentation significative de l’expression de NRP-1 par les cellules cultivées en médullosphères confortant notre stratégie de ciblage. L’impact du traitement de ces cellules par un composé innovant ciblant spécifiquement NRP-1, le MR438, a été ensuite évalué in vitro seul et association avec la radiothérapie notamment sur l’étude de la capacité d’auto-renouvellement des CSCs de MBs. Nous avons mis en évidence une diminution de la capacité d’autorenouvellement des cellules souches de MBs après exposition au MR438 avec une radiosensibilité augmentée pour les 3 modèles cellulaires. In vivo, le composé MR438 a été evalué sur des modèles de xénogreffes hétérotopiques chez la souris nude et montre un effet radiopotentialisant significatif pour les tumeurs issues de la lignée Daoy avec une tendance à la diminution de la progression tumorale pour les 2 autres lignées. De façon intéressante, le composé MR438 induit une diminution significative du nombre de cellules souches pour l’ensemble de nos modèles. Par conséquent, le composé semblerait induire les cellules souches vers un phénotype différencié au moins pour la lignée DAOY, même si les mécanismes n’ont pas pu être clairement élucidé. En conclusion, l’inhibition de NRP-1 via MR438 semble stimuler la différenciation des cellules souches cancéreuses pouvant à terme réduire la progression du MB et apporter un bénéfice en association avec la radiothérapie. L’evaluation du composé sur des modèles orthotopiques de MB permettrait d’obtenir des informations quant à son efficacité sur des modèles plus proche de la physiopathologie tenant compte de sa distribution au niveau cérébral / Medulloblastoma (MB) is the most common malignant pediatric brain tumors which is the leading cause of cancer death in children. Despite the progress of new treatments, the risk of recurrence, morbidity, and death after treatment remain important. The neuropilin-1 receptor (NRP-1) has recently been implicated in tumor progression of MBs, which seems to play an important role in the phenotype of cancer stem cells (CSCs). Targeting this molecule could thus present an interesting therapeutic value in the treatment of MB. We have selected cancer stem like cells of MBs in the form of medullospheres (MSs) from 3 cell lines (DAOY, D283-Med and Med-D341). These models were characterized by expression of neuropilins (NRP-1 and NRP-2) and phenotypic markers (CD133, CD15 and NF-M). Results showed a significant increase of the expression of NRP-1 by our CSCs models cultured in MSs that confirms our targeting strategy. The impact of the treatment of these cells with an innovative compound specifically targeting NRP-1, MR438, was then evaluated in vitro alone and in association with radiotherapy, especially on the study of the capacity for self-renewal. A decrease of self-renewal capacity for MB stem cells after exposition of MR438 with an increase of radiosensitivity for the 3 cell models in vitro was demonstrated. In vivo, MR438 was evaluated on heterotopic xenograft models in nude mice and showed a significant augmentation of radiosensitivity for DAOY tumors with a tendency to decrease tumor progression for the other 2 cell lines. Interestingly, the compound MR438 induced a significant decrease in the number of stem cells for all of our models. The compound appeared to induce CSCs to a differentiated phenotype at least for the DAOY cells, although mechanisms could not be clearly elucidated. In conclusion, inhibition of NRP-1 via MR438 seems to stimulate the differentiation of CSCs that may eventually reduce the progression of MB and bring a benefit in association with radiotherapy. Evaluation of this compound on orthotopic models of MB would provide information on its effectiveness on models closer to the physiopathology taking into account its distribution at the cerebral level

De par leur incidence et un diagnostic tardif, les cancers du sein et du colon restent parmi les plus meurtriers en France. L’identification de marqueur précoce semble primordiale pour détecter rapidement ces maladies et ainsi améliorer la survie des patients. Le protéome de chaque stade du cancer du côlon a été identifié et quantifié par spectrométrie de masse. L’Olfactomedine-4 (OLFM4) a été définie comme un biomarqueur potentiel par sa présence dans le sérum et ses variations d’expression. Alors que cette protéine est surexprimée, au niveau du site tumoral primaire,uniquement dans les stades précoces du cancer colorectal, sa surexpression est maintenue dans le sang des patients tous stades confondus. Cette variabilité d’expression est également retrouvée dans le cancer du sein. L’OLFM4 est décrite comme un marqueur des cellules souches colorectales mais ses fonctions restent contradictoires. Selon le contexte cellulaire, nos travaux associent cette protéine sécrétée à l’établissement de propriétés de cellule souche cancéreuse comme la prolifération en faible adhésion et la formation de mammosphères. Elle facilite également le processus migratoire et la résistance à la chimiothérapie. De plus, des expériences in vivo ont confirmé le caractère protumoral de cette protéine. Nous avons également mis en évidence son implication dans la régulation de l’expression du facteur de transcription GLI1 de la voie Sonic Hedgehog et de protéines d’adhésion telle que l’E-Cadherine. Cette étude décrit le lien étroit entre l’induction d’un phénotype agressif et l’OLFM4 dont le dosage sérique permettrait une détection précoce de ces maladies. / Through their high frequencies and the lack of early diagnosis, breast and colorectal cancer remain poor prognosis’ diseases. Therefor, the identification of early markers appears as crucial. The proteomic approach isone of the potential tools to identify these biomarkers as it enables the study of tumour cell lines or tissues amples. Indeed, proteins enriched from a shotgun proteomic approach can be identified and quantified by mass spectrometry. In a previous study, we have analysed the proteome of colorectal tumour at different stages and defined Olfactomedine-4 (OLFM4) as a potential biomarker. While OLFM4 expression is increased at primary tumoral site only in non-invasive stages, we have observed that OLFM4 isover expressed in the blood of patients regardless of the cancer stage. The same analysis was made on breast cancer patients. Although OLFM4 has been described as a stem cell marker, its functions remain unclear. In this study, we found that OLFM4 confers cancer stem cell properties. It acts as a regulator of proliferation in low adhesion conditions, migration, mammosphere formation and tumor growth. These abilities could be dependent of Sonic Hedgehog signalling pathway, especially of transcriptional factor GLI1, and regulation of adhesion proteins like E-cadherin. According to the cellular background, all these features highlight a close relationship between a potential biomarker and its involvement in the acquisition of an aggressive phenotype.

La cachexie est un syndrome complexe caractérisé par une balance énergétique négative. Le rôle joué par le métabolisme énergétique mitochondrial dans ce syndrome est peu connu. Nos précédents travaux montraient une diminution de la synthèse de l’ATP dans les mitochondries hépatiques en stade de cachexie cancéreuse sévère. Dans ce travail, nous démontrons, in vitro, que l’augmentation de la production d’espèce réactive de l’oxygène et du contenu en cardiolipine dans des mitochondries hépatiques saines, mime partiellement les mécanismes observés lors d’un stade cachexie sévère. Nous observons cependant que l’altération du métabolisme mitochondrial hépatique apparait à un stade tardif du développement de la cachexie. En stade sévère les mitochondries musculaires ne développent pas d’altération de leur efficacité de synthèse d’ATP mais une diminution des leurs capacités oxydatives. / Cancer cachexia is a composite syndrome, characterized by a negative energetic balance. The role played by mitochondrial energetic metabolism in this syndrome is poor known. Our past work showed a decrease of ATP synthesis efficiency in hepatic mitochondria in severe state of cancer cachexia. In this work, we demonstrate, in vitro, that increase of reactive oxygen species and cardiolipine content, in healthy mitochondria, can partly mimic the mechanisms observed in severe state of cancer cachexia. We observe that alteration of hepatic mitochondrial metabolism appear last during the development of cancer cachexia. In sever state of cancer cachexia, skeletal muscle mitochondria don’t develop this alteration but demonstrated a decrease of oxidative capacities.

Stem cells and cancer are inextricably linked and many tumours, including colorectal cancers, contain a small population of self-renewing cells, referred to as cancer stem cells (CSCs), able to give rise to proliferating but progressively differentiating cells that contribute to the cellular heterogeneity typical of solid tumours. Thus, the identification of CSCs and the factors that regulate their behaviour should have a profound impact on cancer treatment. Notch signalling controls the maintenance and differentiation of stem cells in several tissues, including the intestine, where it is essential for stem cells maintenance. Based on these premises, my work was aimed at identifying and characterising the cells that express the Notch1 receptor in intestinal tumours in vivo, with the objective of getting insights into the cellular hierarchy of colon cancer cells. We found that the Notch1 receptor is expressed in rare undifferentiated tumour cells that present self-renewal and multipotency in vivo, as they indefinitely give rise to marked differentiated tumour cells and fuel tumour growth. Our analysis on the transcriptomic profile of these cells confirmed our in vivo observations that Notch1+ tumour cells represent a specific population of highly proliferative tumour cells, expressing several, but not all, known markers of normal intestinal stem cells (ISCs). Indeed, their transcriptional signature highly correlates with normal ISCs. Given that the tumour cells we characterised appear not to carry Apc mutations, we hypothesise that during the earlies steps of tumourigenesis, normal Notch1+ ISCs are engulfed within the nascent tumour (in aberrant hyperproliferative crypts) and are able to grow and expand within this new ecosystem, as they are supported by extrinsic secreted growth factors from the neighbouring mutant cells. The concept that normal ISCs might contribute to tumour expansion highlights the complications that patients can encounter during treatment, since these cells share many features with their wild-type counterparts, making therapy deleterious to normal ISCs. / Les cellules souches et le cancer sont inextricablement liés et de nombreuses tumeurs, y compris les cancers colorectaux, contiennent une petite population de cellules auto-renouvelables, appelées cellules souches cancéreuses (CSCs), capables de donner naissance à des cellules proliférantes mais progressivement différenciatrices qui contribuent à l'hétérogénéité cellulaire typique des tumeurs solides. Ainsi, l'identification des CSC et des facteurs qui régissent leur comportement devrait avoir un impact profond sur le traitement du cancer. Notch signale le contrôle le maintien et la différenciation des cellules souches dans plusieurs tissus, y compris l'intestin, où elles sont essentielles au maintien des cellules souches. Sur la base de ces prémisses, mes travaux visaient à identifier et caractériser les cellules qui expriment le récepteur Notch1 dans les tumeurs intestinales in vivo, dans le but de mieux comprendre la hiérarchie cellulaire des cellules cancéreuses du colon. Nous avons constaté que le récepteur Notch1 s'exprime dans de rares cellules tumorales indifférenciées qui se renouvellent et se multiplient in vivo, car elles donnent lieu indéfiniment à une différenciation marquée des cellules tumorales et à une croissance tumorale. Notre analyse du profil transcriptomique de ces cellules a confirmé nos observations in vivo selon lesquelles les cellules tumorales Notch1+ représentent une population spécifique de cellules tumorales hautement prolifératives, exprimant plusieurs marqueurs connus, mais pas tous, des cellules souches intestinales normales (CSI). En effet, leur signature transcriptionnelle est fortement corrélée avec les CSI normaux. Étant donné que les cellules tumorales que nous avons caractérisées ne semblent pas être porteuses de mutations Apc, nous supposons que durant les premières étapes de la tumorigénèse, les CSI normales Notch1+ sont englouties dans la tumeur naissante (dans des cryptes hyperprolifératives aberrantes) et sont capables de croître et de s'étendre dans ce nouvel écosystème, car elles sont soutenues par les facteurs de croissance extrinsèques des cellules mutantes voisines. Le concept selon lequel les CSI normaux pourraient contribuer à l'expansion tumorale met en évidence les complications que les patients peuvent rencontrer pendant le traitement, puisque ces cellules partagent de nombreuses caractéristiques avec leurs homologues de type sauvage, ce qui rend le traitement délétère pour les CSI normaux.

Les glioblastomes sont les tumeurs du système nerveux central les plus fréquentes et agressives. Avec une survie médiane inférieure à 2 ans, les thérapies actuelles restent inefficaces. Cet échec pourrait être expliqué en partie par l’existence de cellules particulières, les cellules souches cancéreuses. Ces cellules ont plusieurs propriétés communes aux cellules souches, qui les rendent résistantes aux traitements des glioblastomes. Il est donc important de pouvoir les identifier et les cibler pour pouvoir éliminer totalement la tumeur. L’objectif de ce travail de thèse est de déterminer des biomarqueurs des cellules souches de glioblastomes (gCSCs). Pour cela, nous avons d’abord développé une méthode générique permettant de prédire des antigènes spécifiques de cancer à partir de données de puces d’expression. Puis, nous avons travaillé sur les gCSCs, en identifiant des biomarqueurs potentiels, puis en étudiant les modifications du signal calcium, dérégulé dans de nombreux cancers. / Glioblastoma are the most common and aggressive nervous system tumors. With a median overall survival smaller than 2 years, usual therapies remain inefficient. This failure could be explained in part by the existence of cancer stem cells. These cells share several properties with stem cells which make them resistant to glioblastoma treatments. This is why it is important to identify and target them to suppress the whole tumor.The goal of this thesis work is to identify glioblastoma stem cells (gCSCs) biomarkers. To this end, we first developed a global method predicting cancer antigens from microarray data. Then, by studying gCSCs we identified several putative biomarkers and generated insights concerning the calcium signals which are deregulated in numerous cancers.

Une faible biodisponibilité et une haute toxicité des médicaments anticancéreux, ajoutées à une résistance aux médicaments, constituent des obstacles majeurs pour le traitement du cancer. L'application des nanotechnologies pour la délivrance de médicaments est largement pressentie pour aborder ces problèmes. Premièrement, nous avons utilisé un peptide CRGDK comme ligand spécifique pour les cellules cancéreuses que nous avons conjugué au DSPE-PEG2000 pour préparer les nanomicelles encapsulant le médicament anticancéreux doxorubicine. Le peptide CRGDK conjugué aux nanomicelles provoque la liaison aux récepteurs à NRP-1, conduisant à l'absorption cellulaire spécifique et à l’amélioration de l'activité anticancéreuse in vitro. Les résultats in vivo ont également confirmé que les nanomicelles décorées de CRGDK pourraient efficacement pénétrer et s’accumuler dans les tumeurs profondes.Deuxièmement, nous avons a été consacrée à la mise au point de nanomicelles originales utilisant un dendrimère amphiphile (AmDM). Ces nanomicelles sont capables d’encapsuler efficacement la doxorubicine. Les taux de remplissage de ces nanomicelles sont extrêmement élevés. Ces nanomicelles montrent une efficacité supérieure à la doxorubicine libre et ceci sur divers types de cellules cancéreuses. De plus, ce mécanisme de pénétration cellulaire permet à ces nanomicelles de contourner le relargage du médicament médié par la pompe à efflux glycoprotéine, et ainsi surmonter la résistance à la doxorubicine. L’étude sur souris montre également un excellent effet anticancéreux associé à une diminution des effets toxiques de la doxorubicine. / Poor tumor penetration and high toxicity of anticancer drugs, together with the developed drug resistance constitute challenging hurdles for cancer therapy. The application of nanotechnology for anticancer drug delivery is expected to address these issues and bring new hope for cancer treatment. In the first part of my PhD thesis, we used a new tumor-penetrating peptide, CRGDK, to conjugate onto the surface of doxorubicin encapsulated DSPE-PEG2000 nanomicelles. The CRGDK peptide conjugated on the nanomicelles triggered specific binding to Nrp-1 receptors, leading to enhanced cellular uptake and anticancer activity in vitro. The in vivo results further confirmed that the CRGDK-decorated nanomicelles could efficiently accumulate and penetrate into deeper tumors. In the second part of my PhD thesis, we established an original nanomicellar drug delivery system based on an amphiphilic dendrimer (AmDM), which could generate supramolecular micelles to effectively encapsulate the anticancer drug doxorubicin (DOX) with high drug loading capacity (> 40%), thanks to the unique dendritic structure creating large void space for drug accommodation. The resulting AmDM/DOX nanomicelles are able to specifically accumulate at tumor sites via EPR effect and penetrate deeper into tumor tissues thanks to their small size. Most importantly, these nanomicelles exhibit significantly improved anticancer activity and reduced systemic toxicity, and are very effective even towards drug resistant cancers by virtue of their macropinocytotic cell uptake mechanism and their ability to bypass cell drug efflux pumps.

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.