Leucémogénèse DCEM1 CHU Amiens 2013

Plan Définition Rappels physiopathologiques Leucémogénèse: concepts généraux Leucémies La cellule souche leucémique Mécanismes: Blocage de différenciation Prolifération anormale Epigénétique Perte apoptose Relations avec le microenvironnement leucémie myéloïde chronique. T(9;22)

Définition Leucémogénèse: ensemble des mécanismes responsables de la transformation d’une cellule normale en cellule leucémique. Importance de la cellule d’origine: cf cellule souche leucémique Importance des événements oncogéniques: n’ont pas tous la même valeur et chacun a des effets propres

Cellule Souche Auto-renouvellement Différenciation Facteurs cellulaires et solubles Auto-renouvellement Différenciation

Moelle sang Progéniteurs CFU-Mix CFU-G CFU-M CFU-GM CFU-Meg CFU-E BFU-E CFU-Baso CFU-Eo matrice sang Moelle cellule stromale Cellules matures monocytes neutrophiles cell. dendritiques plaquettes hématies basophiles éosinophiles Précurseurs monoblastes myéloblastes mégacaryocytes érythroblastes CSH C. Souches Progéniteur myéloïde commun Progéniteur lymphoïde commun

sang Moelle matrice cellule stromale Cellules matures CSH C. Souches Progéniteur myéloïde commun Progéniteur lymphoïde commun Lymph. B Cell. NK Lymph. T Pro-B Thymus Pré-B Pro- Thymocyte Plasmocyte Progéniteurs Précurseurs

Déterminisme moléculaire de la différenciation cellulaire ex: régulation séquentielle de l’hématopoïèse par les facteurs de transcription

Hémopathies myéloïdes CSH Hémopathies myéloïdes Progéniteur lymphoïde CFU-L Immatures LAM MDS Progéniteur myéloïde CFU-GEMM BFU-E CFU-Mega CFU-Eo CFU-B CFU-GM Thymus Matures Sd myéloprolifératifs CFU-E Méga-caryocyte GR PNE PNB PNN TE SHE LMC Lymphocytes B et T Monocyte Splénomégalie myéloïde Vaquez Plaquettes

Progéniteur lymphoïde Hémopathies malignes LYMPHOIDES CSH Hémopathies lymphoïdes Progéniteur lymphoïde CFU-L Progéniteur myéloïde CFU-GEMM BFU-E CFU-Mega CFU-Eo CFU-B CFU-GM Thymus CFU-E Méga-caryocyte GR PNE PNB PNN Lymphocytes B et T Monocyte Plaquettes

Progéniteur lymphoïde Hémopathies lymphoïdes Hémopathies lymphoïdes Leucémies aiguës lymphoblastiques - prolifération de cellules lymphoïdes immatures (blastes) - diagnostic: >20% de myéloblastes ds la MO Lymphomes.Leucémies matures - Anomalies du tissu lymphoïde mature - hétérogénéité clinique et biologique Progéniteur lymphoïde CFU-L Immatures LAL Thymus Matures LLC Lymphomes Lymphocytes B et T

Hémopathies myéloïdes Leucémie myéloïde chronique (LMC) Sd myéloprolifératif prolifération anormale de cellules de la lignée myéloïde maintien d’une différenciation normale diagnostic biologique: hyperleucocytose à PNN + basophiles+ éosinophiles. Myélémie sans hiatus de maturation. Thrombocytose. chromosome Philadelphie: t(9;22). Bcr-Abl p210 évolution en 3 phases: chronique accélérée  blastique (LAM) Leucémies aiguës myéloblastiques (LAM1 à 7) prolifération de cellules myéloïdes immatures (blastes), caractérisée par un blocage de la différenciation, variable en fonction du sous type de LAM diagnostic: >20% de myéloblastes ds la MO - importance analyse cytologique, phénotype, CG et moléculaire

Leucémogénèse: concepts généraux Leucémies: pathologies acquises, clonales oncogénèse : oncogènes/ gènes suppresseurs de tumeurs sporadiques (très peu de cas familiaux)  nécessité caractérisation CG et moléculaire des différentes leucémies >100 mutations différentes ou réarrangements de gènes ds LAM CG: - translocations - mutations ponctuelles et réarrangement de gènes infrachromosomiques Association à certains types d’hémopathies suggèrent que ces anomalies CG peuvent être l’élément causal du processus de transformation

A- approche générale Anomalies CYTOGENETIQUES Translocations inversions 65% cas ACQUISES CLONALES RECURRENTES parfois associées à certains type d’hémopathies, de façon systématiques Découverte d’ ONCOGENES impliqués ds leucémogénèse Conséquences MOLECULAIRES Gènes de fusion Protéines de fusion Surexpression d’oncogènes Recherche d’autres oncogènes (atteints par des anomalies non détectables en CG) T(8;14) LNH Burkitt T(9;22) LMC c-MYC sous promoteur IgH BCR-ABL c-MYC ABL

ORIGINE GENETIQUE ACQUISE DES LEUCEMIES : REMANIEMENTS CHROMOSOMIQUES (DE L'ADN) Translocation Délétion * Trisomie / Monosomie Hyper / hypodiploidie Mutation (indétectable sur le caryotype)

CONSEQUENCES MOLECULAIRES DES REMANIEMENTS CHROMOSOMIQUES : MODIFICATION DE GENES CIBLES Gène de fusion Normal : 2 allèles Surexpression d'un gène * remaniements Mutation : activatrice ou inactivatrice Amplification Haplo-insuffisance ou inactivation 2ème allèle ACTIVATION D'ONCOGENES INACTIVATION DE GENES SUPPRESSEURS DE TUMEUR (ANTI-ONCOGENES)

Translocations réciproques et leucémogénèse Protéines impliquées par translocations ds leucémies: Protéines jouant un rôle ds hématopoïèse (différenciation): RAR, tjs impliqué ds LAM3 (promyélocyte) AML1 impliqué ds LAL-B de l’enfant t(12;21): TEL-AML1 LAM de l’adulte T(8;21): ETO-AML1 Protéines de fusion impliquant une protéine à activité TK: En général  activité TK constitutive Soit R à acté TK: PDGF-R, ALK, FGFR1 Soit prot à acté TK intra cellulaire: ABL, ARG, JAK2 Nature de séquence en amont peut modifier fonction de protéine de fusion (cf BCR-ABL p190 et p210)

Altérations génétiques sans anomalies CG mutations ponctuelles microdélétions  activation d’oncogènes Essentiellement, Mutations de gènes impliqués ds transduction du signal (N-RAS, K-RAS) Mutations de R à activité TK: FLT3, c-KIT Mutations de FT impliqués ds l’hématopoïèse: c/EBP, mutations AML1

Leucémogénèse: processus multi étapes(1) Généralités: Anomalies récurrentes, associées à un type de leucémie. Mécanisme causal? Insuffisantes à elles seules pour donner leucémie, en tous cas, LA sauf LMC: BCR-ABL suffisant Arguments: Jumeaux syngéniques: TEL-AML1 in utéro. Latence et variabilité de survenue d’une LAL-B Analyse sang de cordons: ETO-AML1 100x + fréquent que incidence de LAM Existence de prédispositions génétiques à LAM: FPD mutations de AML1, latence avant LAM Modèles animaux Comme oncogénèse

2- modèle en 2 étapes (Gilliland) Leucémogénèse: processus multi étapes(2) 2- modèle en 2 étapes (Gilliland) avantage prolifératif (aN transduction signal et TK) blocage de différenciation (aN FT° impliqués ds hématopoïèse) bcr-abl TEL-PDGFRβ RAS FLT3 autres TK activées CBF RARα Réarr MLL Co activateurs C/EBP LEUCEMIE AIGUE

Leucémogénèse: processus multi étapes(3) 3- réalité complexe blocage de différenciation avantage prolifératif CBF RARα Réarr MLL Co activateurs C/EBP bcr-abl TEL-PDGFRβ RAS FLT3 autres TK activées LEUCEMIE AIGUE auto-renouvellement autres… WNT Notch Bmi-1 Hox Apoptose? Epigénétique MiRNA … ?

Modèle de la leucémie myéloïde chronique Sd myéloprolifératif Stimulation lignées myéloïdes, essentiellement granuleux chromosome Philadelphie: T(9;22)  BCR-ABL Modèle de leucémogénèse++ Évolution en 3 étapes: chronique/ accélérée/ blastique (= LAM) Chaque étape: agressivité supplémentaire, acquisition aN CG et perte de différenciation

B- anomalie cytogénétique récurrente: t(9;22)

C- conséquences moléculaires de t(9;22) 1- structure et fonction des protéines partenaires Protéine Abl normale TK non R fonction complexe: Intègre signaux extra et intra C et influence réponse cellulaire: cycle cellulaire, apoptose.. Protéine bcr normale sérine-thréonine K fonction mal connue

Fraction ABL constante – fraction BCR variable 2- transcrits de fusion BCR-ABL p190 p210 p230 Fraction ABL constante – fraction BCR variable

D- mécanismes de transformation t(9;22) Dérégulation de l’activité TK de Abl: activation constitutive Altération de la fonction auto-inhibitrice de SH3 par fusion avec BCR, … Conséquences fonctionnelles: 1- activation constitutive de signaux mitogènes  activation voie RAS-MAP kinases  activation voie JAK-STAT  activation PI3Kinase  activation voie Myc 2- altération de l’adhésion aux C stromales et MEC Stroma régule négativement prolifération cellulaire. IFN réverse aN d’adhésion. Rôle intégrines 3- réduction de l’apoptose - via Bcl2 - phosphorylation de Bad (proapoptotique) Effets PROLIFERATIFS et ANTI-APOPTOTIQUES

E- biologie de la crise blastique de LMC Évolution inéluctable de toute LMC (délai médian 5 ans) Augmentation prolifération et survie des cellules + arrêt de différenciation anomalies cytogénétiques supplémentaires fréquentes coopération entre Bcr-Abl et anomalies génétiques surajoutées Bcr-Abl favorise instabilité génomique dc anomalies 2daires anomalies de p53 ou Rb anomalies de gènes de différenciation : C/EBP

F- LMC: aspects thérapeutiques autrefois: AraC-IFN allogreffe de CSH: seul Ttt curateur développement d’un inhibiteur de TK: STI 571 (Glivec®) - compétition ave ATP pour fixation poche à ATP pas de Pylation rémissions CG et moléculaires complètes sous Glivec® seul: apoptose cellules LMC Bcr-Abl efficacité surtout en phase chronique, moins ds phases avancées rechute à l’arrêt du traitement pas d’effet sur cellules souches leucémiques apparition de résistances par mutations ds domaine kinase

avantage prolifératif VIII: leucémogénèse: vers des thérapeutiques ciblées ? CBF RARα Réarr MLL Co activateurs C/EBP blocage de différenciation (aN FT° impliqués ds hématopoïèse) bcr-abl TEL-PDGFRβ RAS FLT3 autres TK activées avantage prolifératif (aN transduction signal et TK) LEUCEMIE AIGUE inhibiteurs de TK: GLIVEC inhibiteurs FLT3 FTI Agents différenciants: ATRA, AsO3 inhibiteurs HDAC