Soutenance de thèse de Frédéric COURTIER

Les néoplasies Myéloprolifératives (NMP) classiques Philadelphie négatives regroupent la thrombocytémie essentielle (TE), la polyglobulie de Vaquez (PV) et la myélofibrose primaire (MFP). Elles sont caractérisées par des anomalies de la cellule souche hématopoïétique menant à la prolifération excessive d’une ou plusieurs lignées myéloïdes. Ces maladies chroniques de plutôt bon pronostic excepté pour la MFP, sont le plus souvent dues à l’altération d’un des gènes drivers JAK2, CALR ou MPL, mais peuvent posséder des anomalies moléculaires supplémentaires non spécifiques dont les impacts pronostiques restent à démontrer. Les TE et PV peuvent évoluer vers une MF secondaire (MFS) et toutes les NMP peuvent subir une transformation aigüe (TA) en Leucémie Aigüe Myéloïde (LAM) post-NMP de très mauvais pronostic, caractérisée par un excès de cellules immatures dans la moelle osseuse et dans le sang. L’objectif de mes travaux a été de mieux définir les profils moléculaires de chacune des NMP afin d’améliorer la compréhension des mécanismes qui mènent à l’aggravation des NMP. En effet, les mécanismes d’évolution vers la MF ou la LAM ne sont pas bien connus, et les marqueurs pronostiques de ces pathologies restent encore à confirmer. Une meilleure compréhension moléculaire de ces maladies et de leurs risques permettrait une meilleure prise en charge des patients. Ainsi la recherche de marqueurs spécifiques pourrait permettre une médecine personnalisée au patient. Afin de caractériser les patients atteints de ces NMP et leurs différentes phases évolutives au cours du temps, j’ai utilisé le séquençage ciblé d’une centaine de gènes ainsi que la array Comparative Genomic Hybridization. Mes travaux ce sont placés dans 4 axes : 1) La caractérisation de l’évolution des TE et PV en MFS, 2) La distinction entre MFS et MFP, 3) Les évolutions moléculaires entre la phase chronique et la phase aigüe, 4) La caractérisation des LAM post-NMP et l’impact du statut mutationnel sur le pronostic et la réponse au traitement. Les résultats ont montré que la phase chronique d’une NMP présente un faible nombre de mutations additionnelles en dehors des drivers, et qu’à l’inverse, un nombre plus important de mutations est associé à un risque croissant d’évolution de la maladie. Les mutations affectant les fonctions de l’épigénétique des histones et l’épissage des ARN sont associées aux stades de myélofibrose et il est probable que ce soit le moment et la chronologie de l’apparition des mutations qui définissent la différence entre MFS et MFP. Ces mutations de l’épigénétique des histones (mutations de ASXL1, EZH2) et de l’épissage de l’ARN (mutations de SRSF2, U2AF1, SF3B1) semblent prédisposer à l’évolution en leucémie aigüe qui nécessite toutefois l’accumulation d’autres anomalies affectant d’autres fonctions cellulaires telles que la méthylation de l’ADN (mutations de IDH1/2, TET2, DNMT3A), les facteurs de transcription (mutations de RUNX1, CUX1,…), ou des gènes suppresseurs de tumeurs comme TP53. Ces mutations associées aux phases de MF ou de LAM peuvent être retrouvées en phase chronique avant le diagnostic d’évolution à des charges alléliques plus faibles, pouvant constituer des marqueurs prédictifs, ainsi que des marqueurs pronostiques permettant de classer les patients selon leur risque global améliorant ainsi les scores cliniques classiquement utilisés. La caractérisation moléculaire des NMP permet donc une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires d’évolution et pourrait être appliquée en routine pour dépister les marqueurs de risque. L’identification de ces marqueurs chez un patient permettra d’évaluer son risque de progression avec pour objectif l’adaptation du traitement, notamment à l’heure où la médecine personnalisée et les thérapies ciblées sont en plein essor.

Classical Philadelphia-negative Myeloproliferative Neoplasms (MPN) include essential thrombocythemia (ET), polycythemia vera (PV), and primary myelofibrosis (PMF). They are characterized by abnormalities of the hematopoietic stem cell leading to the excessive proliferation of one or more myeloid lineages. These chronic diseases have good prognosis except for the PMF, are most often due to the alteration of one of three driver genes JAK2, CALR or MPL, but may have additional nonspecific molecular abnormalities whose prognostic impacts are poorly understood. ET and PV may evolve to secondary MF (SMF) and all MPNs may undergo acute transformation into post-MPN acute myeloid leukemia (AML) with very poor prognosis, characterized by an excess of immature cells in bone marrow and blood. The aims of my work were to better characterize the molecular profiles of each MPN, and to better understand the mechanisms that lead to MPN disease progression. Indeed, the mechanisms of evolution into MFS or AML are not well known, and molecular prognostic markers of these pathologies need to be validated. A better understanding of these diseases and their risk would allow better patient management and the search for specific markers could allow a personalized medicine for the patient. To identify the molecular profiles of each MPN entity and to define molecular prognostic markers that can be correlated to a clinical phenotype or a risk of transformation I used the targeted next-generation sequencing of around one hundred genes and array Comparative Genomic Hybridization, and characterized patients with various MPN and their different phases over time. My work belongs to 4 axes: 1) Characterization of ET and PV evolution to SMF, 2) Distinction between SMF and PMF, 3) Molecular evolution between chronic and acute phases, 4) Characterization of post-MPN AML and impact of mutational status on prognosis and treatment response. The results have shown that the chronic phase of an NMP results from a small number of additional mutations outside the drivers, and conversely that a larger number of mutations is associated with a higher risk of evolution of the disease. Mutations affecting the functions of chromatin modifiers and RNA splicing are associated with myelofibrosis stages and I surmise that the order of occurrence of the mutations and the pathological context of the patient define the difference between SMF and PMF. These mutations in chromatin modifiers (mutations of ASXL1, EZH2) and RNA splicing (mutations of SRSF2, U2AF1, SF3B1) seem to predispose to transformation to AML, which requires the occurrence of other abnormalities affecting other functions, such as DNA methylation (mutations of IDH1/2, TET2, DNMT3A), transcription factors (mutations of RUNX1, CUX1,...), or tumor suppressor genes such as TP53 mutations. These mutations associated with MF or acute phases could be found during chronic phase before the diagnosis of evolution at low variant allele frequency, which could identify them as predictive markers. They could be also potential prognostic markers for classification of patients according to their overall risk more effectively than classically used clinical scores. Thus, molecular characterization of MPNs allows a better understanding of the molecular mechanism of disease progression and could be applied routinely to screen prognostic risk markers. The identification of these markers for each patient will allow the evaluation of the risk of disease progression and a better adjustment of treatment, in the context of personalized medicine and targeted therapies.