Soutenance de thèse de TESTUT Céline
Titre de thèse
Rôle de l'adhérence médié par JAM-C dans le maintien du caractère souche des cellules de leucémie aigüe myéloïde
Role of JAM-C-mediated adhesion in the maintenance of stemness of acute myeloid leukemia cells
Résumé de la thèse
La leucémie aigüe myéloïde (LAM) est une maladie hétérogène causée par une accumulation d'altérations génétiques au niveau des cellules souches et progénitrices hématopoïétiques (CSPH) localisées dans la moelle osseuse. Ces altérations entraînent une prolifération incontrôlée des blastes leucémiques qui sont bloqués à un stade précoce de différenciation causant l'envahissement de la moelle osseuse. Bien que la plupart des patients éligibles à la chimiothérapie intensive répondent au traitement la survie globale à 2 ans est estimée à 29% à cause des rechutes. Ces dernières sont causées par une population de cellules souches leucémiques (CSL) issues d'une sélection clonale ou d'une adaptation au traitement.
Il a été montré dans l'équipe que la molécule d'adhérence JAM-C identifie une fraction des CSL et que la fréquence de cellules exprimant JAM-C au diagnostic est corrélée à un mauvais pronostic chez les patients atteints de LAM de novo. De plus, la délétion de JAM-C dans les CSH de souris leucémiques modifie le compartiment des CSL en altérant l'expression de gènes appartenant aux voies de signalisation AP-1/TNF-a/NFkB.
L'objectif de ma thèse consistait donc à définir les mécanismes directs ou indirects par lesquels JAM-C contrôle l'expression génique dans les CSL.
Un premier aspect de mon travail a consisté à valider les résultats observés chez la souris en les “transférant” chez les patients atteints de LAM. J'ai ainsi pu montrer que le compartiment CSL, mesurable par le score de référence LSC17 pouvait être subdivisé en deux bras de pronostic différent par le score ATIC calculé sur la base de l'expression de gènes des voies AP-1/TNF-a/NFkB. Ces résultats ouvrent de nouvelles possibilités de stratification des patients selon la nature des sous-compartiments de CSL présents au diagnostic et ont fait l'objet d'un article publié dans Blood Advances sur lequel je suis deuxième auteure.
Le deuxième volet de ma thèse visait à comprendre le rôle fonctionnel de JAM-C dans la maintenance de la quiescence et du nichage des cellules souches leucémiques. Des expériences de coculture entre les cellules leucémiques et des cellules stromales nous ont permis de montrer que l'expression de JAM-C favorise le nichage des cellules leucémiques. En revanche, la voie de signalisation AP-1 est activée indépendamment de l'expression de JAM-C et semble dépendre de la nature des cellules stromales. Ces résultats nous ont permis de conclure que JAM-C sert de molécule d'ancrage à la niche hématopoïétique alors que la nature des cellules stromales contrôle l'activation d'AP-1. Enfin, nous nous sommes intéressés à la relation structure/fonction entre l'activité adhésive de JAM-C et la régulation de son expression. Pour cela, nous avons établi des modèles cellulaires dans lequel le clivage constitutif de la protéine pouvait être étudié, indépendamment de sa régulation transcriptionnelle. Ce travail a permis d‘identifier une séquence cytosolique de JAM-C (NYIRT) qui régule sa fonction adhésive et le clivage de son domaine intracellulaire. La mutation de cette séquence chargée en cinq alanines augmente le nichage des cellules leucémiques en coculture suggérant que cette séquence puisse être impliquée dans la régulation du nichage des CSL.
Pour conclure, ce travail de thèse a permis de mieux comprendre la fonction de JAM-C dans le maintien du caractère souche et du nichage des CSL dans la LAM.
Thesis resume
Acute myeloid leukaemia (AML) is a heterogeneous disease caused by an accumulation of genetic alterations in haematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) located in the bone marrow. These alterations lead to uncontrolled proliferation of leukaemic blasts, which are blocked at an early stage of differentiation, causing invasion of the bone marrow. Although most patients eligible for intensive chemotherapy respond to treatment, overall survival at 2 years is estimated at 29% due to relapses. Relapses are caused by a population of leukaemic stem cells (LSCs) resulting from clonal selection or adaptation to treatment.
The team has shown that the adhesion molecule JAM-C identifies a fraction of LSCs and that the frequency of cells expressing JAM-C at diagnosis correlates with a poor prognosis in patients with de novo AML. Furthermore, deletion of JAM-C in HSCs from leukaemic mice alters the LSC compartment by altering the expression of genes belonging to the AP-1/TNF-a/NFkB signalling pathways.
The aim of my thesis was therefore to define the direct or indirect mechanisms by which JAM-C controls gene expression in LSCs.
The first aspect of my work was to validate the results observed in mice by ‘transferring' them to AML patients. I was able to show that the LSC compartment, measured by the LSC17 reference score, could be subdivided into two arms with different prognoses by the ATIC score calculated on the basis of the expression of genes in the AP-1/TNF-a/NFkB pathways. These results open up new possibilities for stratifying patients according to the nature of the SLC subcompartments present at diagnosis and were the subject of an article published in Blood Advances on which I am second author.
The second part of my thesis was aimed at understanding the functional role of JAM-C in the maintenance of leukaemic stem cell quiescence and engraftment. Co-culture experiments between leukaemic cells and stromal cells enabled us to show that expression of JAM-C promotes nesting of leukaemic cells. In contrast, the AP-1 signalling pathway was activated independently of JAM-C expression and appeared to depend on the nature of the stromal cells. These results led us to conclude that JAM-C serves as an anchor molecule for the haematopoietic niche, while the nature of the stromal cells controls AP-1 activation. Finally, we investigated the structure/function relationship between the adhesive activity of JAM-C and the regulation of its expression. To do this, we established cell models in which the constitutive cleavage of the protein could be studied, independently of its transcriptional regulation. This work enabled us to identify a cytosolic sequence of JAM-C (NYIRT) that regulates its adhesive function and the cleavage of its intracellular domain. Mutation of this sequence, which is loaded with five alanines, increases the nesting of leukaemia cells in coculture, suggesting that this sequence may be involved in regulating the nesting of LSCs.
In conclusion, this thesis work has led to a better understanding of the function of JAM-C in maintaining the stemness and nesting of LSCs in AML.