etude des voies moléculaires impliquées dans la fonction des cellules souches leucémiques des leucémies aiguës lymphoblastiques t humaines

contexte scientifique le devenir des cellules souches hématopoïétiques (csh), entre auto-renouvellement et différenciation, est contrôlé par des signaux intrinsèques et extrinsèques. un dérèglement de ces signaux conduit à une hématopoïèse anormale et à des leucémies. il a été récemment montré que les leucémies sont générées à partir d’un contingent restreint de cellules appelées les cellules souches leucémiques (csl). expérimentalement, ces cellules sont les seules à pouvoir recréer une tumeur identique à la tumeur d’origine dans un modèle animal. l'équipe du dr f. pflumio a développé des modèles spécifiques in vivo et in vitro pour l’étude des cellules souches leucémiques des leucémies aiguës lymphoblastiques t (t-csl) : i) un modèle de xénogreffe de cellules leucémiques de lal-t humaines primaires à des souris nod, scid, permettant d'analyser fonctionnellement le potentiel de cellule souche leucémique- ii) un système d'expansion in vitro des cellules leucémiques de lal-t par co-culture avec des cellules stromales ms5 exprimant (ou pas) un ligand de notch1, qui permet d'analyser les voies moléculaires impliquées dans les propriétés des cellules souches leucémiques. description du projet des résultats obtenus dans l'équipe ont mis en évidence un rôle crucial de la signalisation notch1 dans l'activité de t-csl (armstrong f et al., soumis). des données préliminaires suggèrent également que erk est un régulateur négatif de l’actvité de t-csl. la cascade des mapkinases est une des voies majeures de transduction du signal activée par les cytokines. les protéines erk sont impliquées dans la différenciation de plusieurs lignages hématopoïétiques. leur rôle dans les csh reste à définir. mon projet vise à analyser en détail le rôle de la voie mek, erk dans la régulation de l’activité t-csl et ses interactions éventuelles avec la voie notch1. pour cela nous utiliserons des inhibiteurs spécifiques de notch1 et de erk, ainsi que des vecteurs lentiviraux mek1, puis analyserons les conséquences moléculaires (expression des gènes cibles) et fonctionnelles (développement leucémique chez les souris greffées). nous analyserons également le niveau d’activation et le rôle de la voie mek, erk dans la différenciation et la prolifération des progéniteurs normaux et dans le maintien des csh, en utilisant des souris invalidées et des systèmes d’extinction d’expression par shrna. nous essaierons de comprendre les mécanismes de spécificité de l’activation des erk dans les fonctions des csh et leur implication dans les propriétés des t-csl, à travers l’identification de gènes cibles dans les différents contextes. résultats attendus un élément déterminant de l’efficacité des traitements à long terme est l’éradication complète des cellules tumorales, ce qui implique la capacité à cibler le pool de cellules capables de régénérer la tumeur. considérant l’espoir généré par l’utilisation d’inhibiteurs ciblés dans le traitement des cancers, y compris des leucémies (inhibiteurs des voies ras et mapkinases, inhibiteurs de sécrétase, etc), il sera particulièrement important de mieux connaître les voies cellulaires impliquées dans les propriétés spécifiques des csl. nos travaux devraient permettre de comprendre le rôle des voies de signalisation notch et mek, erk dans les csl des lal-t, et lesquelles de leurs cibles sont impliquées ou dérégulées. ces études devraient aider à définir les propriétés des t-csl et créer de nouvelles opportunités pour manipuler sélectivement les csh. elles pourraient également permettre de mieux comprendre la résistance aux chimiothérapies et apporter des éléments pour le développement de futures stratégies thérapeutiques dans les lal-t.

scientific context the decision of hematopoietic stem cells (hsc) for self-renewal or differentiation is strictly controlled by intrinsic and extrinsic mechanisms. disruption of this balance is associated with impaired hematopoiesis or leukemias. leukemic stem cells (lsc) have been recently identified as leukemic cells capable of self-regeneration and tumor repopulation. it has been recently shown that leukemias are generated from a small contingent of cells, the leukemic stem cells (lscs). f pflumio’s team has developped original models to study lsc from human primary t-cell acute lymphoblastic leukemias (t-lsc): a nod, scid mouse xenograft model, and an in vitro culture system (ms5-dl1). description du projet first results have demonstrated a critical role for notch signaling in t-lsc activity (armstrong et al., submitted). recent data also indicate a role for erk pathway. i will go further in analysing the implication of these molecular pathways in t-lsc regulation. the erk mapk cascade is one of the major signaling pathways relaying signals elicited by cytokines. erks are involved in differentiation toward various hematopoietic lineages. their role in hscs has not yet been directly investigated. the goal of my project is to analyse the role of the mek, erk pathway in the regulation of t-csl and its potential interactions with the notch pathway. to that purpose, we will use notch and erk specific inhibitors and mek1 lentiviral vectors, and then analyse molecular consequences (target genes expression) and functionnal effects (leukemic development in engrafted mice). we will alo analyse the level of activation and the role of the mek, erk pathway in differentiation, proliferation of progenitors or in hsc maintenance, using erk knock-out and knock-down models. we will try to decipher the mechanisms by which erk activation is connected selectively to hsc functions and involved in t-lscs, through identification of its specific downstream targets in these different contexts. expected results: a critical aspect of long term achievement of anti-cancer therapy is complete eradication of tumor cells, which implies the capacity to target the cells capable of tumor regeneration. considering the increasing interest for targeted therapies in leukemias, like ras and mapkinases inhibitors or secretase inhibitors, a better understanding of molecular pathways involved in lsc properties will be of major importance. our work should allow to elucidate the role of notch and erk signaling pathways in t-lsc and to define t-lsc properties to find new opportunities to selectively manipulate normal stem cells. it should also help in understanding chemo-resistance and bring new clues for the development of future therapeutic strategies in t-all.