Caractérisation des cellules souches leucémiques et mécanismes de leur persistance dans la leucémie myéloïde chronique // Characterization of leukemic stem cells and mechanisms of their persistence in chronic myeloid leukemia

La leucémie myéloïde chronique (LMC) est un cancer du sang caractérisé par une translocation chromosomique générant l'oncogène de fusion BCR::ABL1. L'expression de BCR::ABL1 dans des cellules souches leucémiques conduit au développement de la maladie. La LMC commence par une phase chronique qui peut durer plusieurs années et qui est caractérisée par une prolifération accrue des cellules myéloïdes anormales. Non traitée, la maladie progresse vers une phase accélérée puis une crise blastique. La protéine BCR::ABL1 code une tyrosine kinase constitutive. Les inhibiteurs de tyrosine kinase (ITK) ont prouvé leur efficacité thérapeutique dans la LMC. Le traitement par ITK doit en principe être pris toute la vie car l'arrêt du traitement par ITK entraine une rechute dans 50-60% des patients. La rechute est due à la présence de cellules souches leucémiques (CSLs) indépendantes de BCR::ABL1 et résistantes aux ITK. Définir le phénotype et la fonction de ces CSLs est essentiel pour déterminer les mécanismes conduisant à la rechute afin de determiner chez quels patients il sera possible d'arrêter la thérapie de façon sûre. Les modèles murins de LMC actuellement disponibles ne récapitulent pas les caractéristiques de la maladie en particulier la phase chronique et ne permettent donc pas d'étudier les CSLs. Ceci est dû à l'expression de BCR::ABL1 qui est, dans ces modèles, observée dans de nombreuses cellules en dehors des CSHs.
Ainsi, nous avons récemment établi un nouveau modèle inductible de souris transgénique de LMC. Dans ce modèle, nous pouvons induire l'expression de BCR::ABL1 mais également l'expression de rapporteurs fluorescents spécifiques d'une petite fraction des CSHs. La différence d'expression des rapporteurs fluorescents va nous permettre d'identifier et de distinguer les CSHs normales des CSLs exprimant BCR::ABL1. Ces souris transgéniques développent une maladie qui ressemble à la LMC humaine.
Le projet s'articulera autour de 2 grands axes :
1. Impact de la leucémie sur le microenvironnement : nous avons observé qu'un mécanisme inflammatoire se développait au cours de la phase chronique de maladie induisant une inflammation puis une fibrose de la moelle osseuse induisant l'apparition d'une hématopoïèse extramédullaire dans la rate (organe hématopoïétique secondaire). L'étude de ces mécanismes permettront de mieux comprendre la mise en place de la maladie mais pourront servir à d'autres pathologies similaires.
2. Identification et caractérisation des CSLs : Après avoir traité les souris transgéniques avec des ITK nous pourrons identifier des CSLs qui persistent sous traitement. Nous caractérisons le phénotype de ces CSLs persistantes et réaliserons une analyse transcriptomique à l'échelle de la cellule unique afin d'identifier des nouvelles cibles thérapeutiques.
Pour réaliser ce projet, l'expérimentation in vivo sera la base des expériences. Il sera nécessaire d'utiliser des techniques de biologie moléculaire comme la PCRq et le séquençage NGS ainsi que des techniques de biologie cellulaire comme la cytométrie en flux et l'imagerie multiparamétrique.
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Chronic myeloid leukemia (CML) is a cancer of the blood caused by a chromosomal translocation that generates the BCR::ABL1 fusion oncogene. Expression of BCR::ABL1 within hematopoietic stem cells (HSCs) is thought to be transforming and lead to the development of disease. CML begins with a chronic phase that can last years and is characterized by the increased proliferation of myeloid cells. Left untreated, the disease progresses through an accelerated phase and into blast crisis that can turn fatal. BCR::ABL1 encodes an activated tyrosine kinase, and the development of tyrosine kinase inhibitors (TKIs) have proven to be an effective therapy for CML. TKIs must generally be taken for life as discontinuation of TKI therapy leads to relapse of CML in 50-60% patients. Relapse is attributed to the persistence of a leukemic stem cell (LSC) that is no longer dependent on BCR::ABL1 signaling. Defining both the phenotype and function of such LSCs is essential for determining the mechanisms underlying CML relapse and ultimately helping more people to safely stop TKI treatment. Although several animal models of CML exist, they do not recapitulate key features of the disease, notable a chronic phase, preventing the study of LSCs. We believe these differences are due to the manner in which BCR::ABL1 expression is regulated, as it is observed in many cell types besides HSCs.
We recently established a novel inducible, transgenic CML mouse model. In this model, we can induce the expression of a BCR::ABL1 transgene and two different fluorescent reporters specifically within a small fraction of HSCs. The differential expression of fluorescent reporters enables identification of and distinction between normal HSCs and BCR::ABL1-expressing LSCs. A disease that closely resembles human CML develops in these animals.
The project consists of two main objectives
1. Impact of leukemia on the microenvironment: we have observed the development of an inflammatory state during the chronic phase of the disease, which leads to fibrosis of the bone marrow and aplasia as well as extramedullary hematopoiesis of the spleen (secondary hematopoietic organ). Studying the mechanisms that regulate these events will provide insight into the development of the disease but may also be relevant for studying other similar diseases.
2. Identification and characterization of leukemic stem cells: we will identify the LSCs that persist following treatment of CML mice with TKIs. We will perform single cell phenotypic and transcriptomic analysis of persistent cells in order to identify new therapeutic targets.
These studies rely on in vivo experimentation and will be performed using molecular and cellular biology techniques including multi-color flow cytometry, multiplexed imaging, qPCR, transplantation, and next-generation sequencing.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Contrat doctoral libre

Université de Bordeaux

154 Sciences de la Vie et de la Santé

Connaissances approfondies en biologie moléculaire et génétique Savoir réaliser des expériences simples de biologie moléculaire et cellulaire. Etre ouvert à l'expérimentation animale.
Extensive knowledge in molecular biology and genetics. Be able to perform basic experiments in molecular and cellular biology. Be open to working with animals.