CD Etude du microenvironnement pro-inflammatoire de la moelle osseuse pour la compréhension de l'évolution des syndromes myélodysplasiques (SMD)

école doctorale

équipe

Equipe 6 : Ingénierie Cellulaire, Immunothérapie Cellulaire et Approches Translationnelles

contexte

L'hématopoïèse clonale est définie par l'acquisition de mutations somatiques dans les cellules du tissu hématopoïétique. Elle augmente le risque de développer une hémopathie maligne de type syndrome myélodysplasique (SMD) / leucémie aiguë myéloïde (LAM) [1] et est associée à une morbi-mortalité cardiovasculaire [2]. Le développement de cette hématopoïèse clonale est associée à des stimuli génotoxiques [3]. Le vieillissement induit un micro-environnement médullaire pro-inflammatoire qui favorise le développement de l'hématopoïèse clonale [4],[5]. Dans des modèles précliniques animaux (murins), l'activation soutenue par l'IFN-α/γ au cours d'une infection chronique, altère la fonction de la cellule souche hématopoïétique (CSH) saine [6]. La signalisation chronique par TNF-α a été reliée au développement des SMD [7]. Un stroma riche en protéines de la sénescence (appelées SASP (IL-1, TNF et IL-6)) biaise la différenciation hématopoïétique et favorise la prolifération du clone mutant [8] par hyperactivation de voies de signalisation de l'immunité innée. Dans la moelle osseuse, les cellules stromales mésenchymateuses (CSM-MO) jouent un rôle important du microenvironnement médullaire [9, 10]. Ainsi, dans un modèle de souris transgénique S100A9 conduisant à la surexpression de S100A9, l'interaction de S100A9 du stroma avec le CD33 des cellules myéloïdes favorise l'accumulation de cellules myéloïdes suppressives appelées « myeloid derived suppressor cells » (définies sur des critères phénotypiques : Lin-, HLA-DR-, CD11b+, CD33+, « MDSC ») et concourt au développement d'un SMD expérimental [11]. Chez l'homme, les cultures classiques in vitro de CSM-MO issues de patients SMD, orientent les monocytes issus de donneurs sains, en MDSCs capables de réguler négativement la cytotoxicité de cellules lymphocytaires telles que les NK [12] et les LT8 [13]. L'hyperactivation de l'inflammasome dans les CSM-MO de patients SMD est corrélée à la sénescence de la CSM [14], avec une augmentation de production d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) mitochondriales [15] de façon corrélée à l'évolutivité des SMD [16]. Une étude récente a montré que les CSM-MO de patients SMD ont un secrétome pro-inflammatoire (IL-6, IL-17, INF-γ et TNF-α) [17]. Toutes ces observations nous permettent de conclure que la CSM-MO pro-inflammatoire [18] influence la myélopoïèse [19, 20]. Par ailleurs, les fonctions et le métabolisme des lymphocytes TCD8 et des cellules NK seraient modifiés chez les patients avec un microenvironnement très inflammatoire notamment avec des taux élevés de S100A8/9[21]. L'activation dérégulée de ces voies pro-inflammatoires est statistiquement corrélée à un pronostic sombre, en lien avec la progression de la maladie et la faible réponse aux traitements [22], sans qu'on ne comprenne précisément pourquoi. Si l'inflammation chronique (et entre autres le vieillissement ou « inflamaging ») favorise l'évolution rapide de l'hématopoïèse clonale vers une hémopathie maligne [23], le rôle exact des « MDSC » qui semblent induites par les CSM-MO du microenvironnement médullaire, reste non résolu. En effet, ces MDSC s'accumulent dans la moelle des patients atteints de SMD de haut risque [24, 25], mais leur origine reste énigmatique, décrites comme non dérivées du clone mutant dans certains modèles murins[11]. Ces cellules surexpriment les récepteurs aux signaux de danger et aux alarmines. En réponse à ces signaux, elles sécrétent des alarmines, qui par un effet autocrine et paracrine amplifient l'activation des voies de l'inflammation[26]. L'accumulation des MDSC a été décrite comme corrélée au risque IPSS[27] et à l'épuisement des LT cytotoxiques [28, 29]. Pourtant, nous connaissons bien les MDSC dans un contexte inflammatoire (G-CSF, allogreffe)[30], [31]. Outre la caractérisation phénotypique, la définition des MDSC doit comporter la preuve in vitro de propriétés immunosuppressives vis-à-vis des lymphocytes T. En effet, notre groupe a montré que, dans la moelle osseuse des patients atteints de SMD, les cellules de phénotype MDSC peuvent acquérir des propriétés tantôt immunosuppressives (SMD en rechute post-greffe), tantôt pro-inflammatoire (SMD sans rechute (Notarantonio AB, Bertrand A. et al. article en révision). L'un de nos principaux axes d'étude au sein de l'équipe 6 du laboratoire IMoPA est le stroma médullaire (notamment les CSM-MO sénescentes pro-inflammatoires) et ses interactions avec les cellules hématopoïétiques (tumorales ou saines) dans le contexte d'hémopathies myéloïdes (SMD et LAM). Ce projet propose d'étudier spécifiquement la myélopoïèse et notamment la différenciation mono-macrophagique au sein du microenvironnement pro-inflammatoire des SMD. L'environnement pro-inflammatoire et l'hématopoïése inefficace apoptotique chronique des SMD constituent des conditions favorables pour l'endocytose de corps apoptotiques et donc la modulation de la différenciation mono-macrophagique L'environnement inflammatoire chronique du SMD a pour l'heure souvent été exploré sous l'angle des médiateurs solubles pro-inflammatoires tels que les signaux dangers (endogènes et exogènes, respectivement DAMPS et PAMPS), les amines vasoactives et les cytokines pro-inflammatoires. Depuis quelques années, et grâce au développement d'outils technologiques d'analyse du métabolome, un genre nouveau de médiateurs solubles appelés pro-resolving mediators (PRM) a été identifié. Ces médiateurs ont des propriétés de régulation/ résolution de l'inflammation en modulant l'activation et la clairance des signaux anti- et pro-inflammatoires et ainsi limiter les effets destructeurs sur les tissus inflammatoires. Ces PRM sont la Lipoxine, la Resolvine E, Maresine et la Protectine. Les PRM sont particulièrement sécrétés par les mono-macrophages qui jouent un rôle essentiel lors de la résolution de l'inflammation en éliminant les cellules apoptotiques (phagocytose appelée efferocytose). Ce défaut de résolution de l'inflammation a été bien démontré dans les maladies cardio-vasculaire [33] et dysimmunitaire [34, 35], mais n'est à ce jour pas exploré dans les SMD. Lorsque cette résolution de l'inflammation est insuffisante, dysfonctionnelle ou saturée en situation pathologique (comme ce pourrait être le cas dans la myélodysplasie), les mono-macrophages modifient leur métabolisme et leurs propriétés fonctionnelles. Les résolvines sont connues dans l'équipe comme agonistes de PPAR gamma qui joue un rôle très large dans la modulation du métabolisme et la régulation de l'expression de certains gènes [36, 37]. Quelques expériences préliminaires au sein de notre équipe ont objectivé l'acquisition d'un phénotype membranaire et de propriétés immunosuppressives compatibles avec des MDSC sur des cultures de monocytes issus de donneurs sains avec certains agonistes de PPAR gamma. Ce projet de recherche propose de mieux comprendre l'impact du microenvironnement inflammatoire et notamment la balance pro/anti-inflammatoire sur l'émergence et l'évolutivité rapide d'une hématopoïèse clonale vers un SMD avec excès de blastes/ leucémie aiguë myéloïde.

spécialité

Sciences de la Vie et de la Santé - BioSE

laboratoire

IMoPA - Ingénierie Moléculaire et Physiopathologie Articulaire