CELLULES SOUCHES LEUCEMIQUES Professeur A TURHAN SERVICE dHEMATOLOGIE

CELLULES SOUCHES LEUCEMIQUES Professeur A. TURHAN SERVICE d’HEMATOLOGIE ET d’ONCOLOGIE BIOLOGIQUES CHU DE POITIERS INSERM U 935, UNIVERSITÉ DE POITIERS

UNE HISTOIRE DES CELLULES SOUCHES OVOCYTE Fécondation 2 cellules 4 cellules SPERMATOZOIDE Muscle Foie Moelle osseuse Cerveau. . (4 -6 semaines) Début de la Spécialisation Masse interne

QUE FAIT UNE CELLULE SOUCHE ? CS ELLE DONNE NAISSANCE A DES CELLULES IDENTIQUES A ELLE-MEME (Autorenouvellement) ELLE DE DIFFERENCIE POUR ASSURER LA PRODUCTION DES CELLULES FONCTIONNELLES DANS UN ORGANE

CELLULES SOUCHES ADULTES SPECIFIQUES DES TISSUS FOIE Cerveau: CS NEURALES PRODUCTION DU SANG (MOELLE OSSEUSE) MUSCLE

Cellule souches hématopoietiques: Spécificités MIGRATION (Homing vs Mobilization) G 0 Autorenouvellement QUIESCENCE « Dormance » ( x Années) Différenciation OU Cellules matures Progéniteurs

NICHES HÉMATOPOÏÉTIQUES INTRAMÉDULLAIRES Spindle N Cadherin+ CD 45 - Osteoblast Mobilization / HSC Homing Prolifération / Différenciation Ang 1 / Tie 2 HSC TPO / Mpl Osteoblast HSC SDF 1 // CXCR 4 OPN Integrines Niche vasculaire Niche Ostéoblastique HSC O 2 CS Quiescentes

CELLULES SOUCHES DE LA MOELLE OSSEUSE: FABRICATION DES CELLULES DU SANG (HEMATOPOIESE) Cellules souches Globules blancs Globules rouges Plaquettes

CELLULES SOUCHES DE LA MOELLE OSSEUSE: FABRICATION DES CELLULES DU SANG

CELLULES SOUCHES HEMATOPOIETIQUES : QUELQUES CHIFFRES Nombre de Globules Rouges produits chez l’adulte (70 kg) 210 Milliards de cellules /jour Poids moyen adulte: 70 kg ~ 8 Milliards de cellules / heure 140 gr / jour Nombre de cellules / 70 kg: ~1014

CELLULES SOUCHES DE LA MOELLE OSSEUSE: Equilibre Production-Destruction Production Destruction Fonctionnement normal Fonctionnement Insuffisant Ex: Anémies Fonctionnement Augmenté Ex: Polyglobulies Maladies de la moelle osseuse

COMMENT SAIT-ON QUE LES CSH EXISTENT ? Les cellules « spécialisées ont une durée de vie limitée GB: 24 hrs Plaquettes : 6 -7 Jours Globules rouges: 120 jours. Un Renouvellement constant est nécessaire > 75 -80 ans SOUCHE CELLULES DIFF.

COMMENT RECONNAÎT-ON UNE CELLULE SOUCHE DE MOELLE OSSEUSE ? C. SOUCHE Globules rouges Plaquettes Globules blancs NON-IDENTIFIABLE PAR TECHNIQUES MICROSCOPIQUES ASPECT MORPHOLOGIQUE CONNU

COMMENT RECONNAÎT-ON UNE CELLULE SOUCHE DE MOELLE OSSEUSE EN L’ABSENCE DE METHODES DIRECTES Methode 1: Culture 2 -5 semaines Methode 2: Injection de Cellules aux souris immunodéficientes CS deviennent reconnaissables Par différenciation

QU’EST-CE QU’UNE LEUCEMIE ? PROLIFERATION NON CONTROLEE D’UNE SEULE CELLULE SOUCHE (ORIGINE CLONALE)

PLUSIEURS TYPES DE LEUCEMIES LYMPHOIDES LEUCEMIES MYELOIDES

LEUCEMIES MYELOIDES LEUCEMIES « AIGUES » Debut brutal Prolifération avec Arrêt de la Différenciation: Diminution du nombre des cellules normales: Plaquettes (hémorragies) Leucocytes (infections) Globules Rouges (Anemie) LEUCEMIES « CHRONIQUES » Debut progressif Prolifération sans blocage de la Différenciation Augmentation des GB, plaquettes

LEUCEMIE AIGUES: PROLIFERATION CLONALE D’UNE CELLULE SOUCHE AVEC ARRET DE DIFFERENCIATION CS NORMALE CS LEUCEMIQUE Stem « Blastes » Progéniteurs Leucemie Aigue: Arret de la différenciation Cellules Différenciées (GB, GR, Plaquettes) Les cellules différenciées ne sont plus Fabriquées: Saignements, infection

LEUCEMIE MYELOIDE CHRONIQUE: DIFFERENCIATION NON PERTURBEE Phase Chronique Ph Accéleration Crise Blastique Ph 1 ONCOGENE BCR-ABL ARRET DE LA DIFFERENCIATION Ph 1+ Progenitors DIFFERENCIATION LEUCEMIE AIGUE

QUELLE EST LA CAUSE DES LEUCEMIES ? Apparition d’une Anomalie génétique (mutation/changement De localisation d’un chromosome) Acquise 80% des cas CS «LEUCEMIQUE » PORTEUSE DE LA MUTATION Moelle « envahie » Temps

BASES GENETIQUES DES LEUCEMIES LAM, LAL LMC 22 q. Ph 1 BCR-ABL TK+++ Speck and Gilliland, Nat Rev Cancer

MÉCANISMES GÉNÉRAUX CONDUISANT À LA TRANSFORMATION LEUCÉMIQUE Inhibition de la différenciation Augmentation de la prolifération Augmentation de la survie cellulaire Augmentation de l’auto-renouvellement CIBLES THERAPEUTIQUES POTENTIELLES

CELLULES SOUCHES LEUCEMIQUES: PERSISTANCE D’UNE HIERARCHIE CSL: Cellules Souches Initiatrices De Leucémies Progéniteurs Leucémiques CD 34 - Autorenouvelllement « réservoir » Prolifération et Différenciation limitée Peu ou pas de prolifération Blocage de la différenciation

COMMENT RECONNAÎT-ON UNE CELLULE SOUCHE LEUCEMIQUE ? Injection des Cellules purifiées De patients Aux souris Immunodéficientes (pas de rejet) Greffe de cellules Humaines Analyse des marqueurs leucémiques Greffe secondaires À d’autres souris Si prise de greffe: Autorenouvellement « Leukemia Stem cell « SCID-LC IC

ORIGINE DE LA LEUCEMOGENESE: NOUVEAUX CONCEPTS CELLULE SOUCHE INITIANT LA LEUCEMIE EST PRIMITIVE LA PLUPART DES L. AIGUES AIGUE LEUCEMIE MYELOIDE CHRONIQUE CELLULE SOUCHE INITIANT LA LEUCEMIE EST DIFFERENCIEE: Acquisition des caracteristiques « souche » par « plasticité » CERTAINES L. AIGUES PHASE BLASTIQUE DE LEUCEMIE MYELOIDE CHRONIQUE

ACQUISITION DES CARACTERISTIQUES « SOUCHES » PAR DES CELLULES DEJA DIFFERENCIEES ? CSL Evenement Génétique Progéniteurs CSL Implications thérapeutiques potentielles différentes ? Progéniteur Différencié

COMMENT TRAITE-T-ON LES LEUCEMIES ? LEUCEMIES AIGUES Chimiotherapies (Induction Et traitement entretien) Greffe de cellules Souches allogéniques (en fonction des facteurs de gravité) Agents de différenciation LEUCEMIE MYELOIDE CHRONIQUE THERAPIES « CIBLEES » Visant seulement les cellules Leucémiques « Inhibiteurs » GLIVEC (IMATINIB)

LEUCÉMIE MYÉLOÏDE CHRONIQUE: DE LA « LEUCOCYTHEMIA » AUX MUTATIONS 1996 Imatinib (IM) 1845 Description Initiale Bennett, Virchow 1974 t (9; 22) J. Rowley 1960 Chromosome Ph Nowell & Hungerford 1984 BCR-ABL 1999 -2007 IRIS Mutations BCR-ABL Resistance IM Nouveaux ITK Dasatinib Nilotinib

PRINCIPES THERAPIES CIBLEES DE LA LMC Cellule Normale: Absence de la protéine BCR-ABL Cellule leucémique: Presence de la protéine BCR-ABL Mort cellulaire Survie= cellules normales Non atteintes INHIBITEURS BCR-ABL Effets secondaires réduits

MODELES MURINS: ETUDE DE L’EFFICACITE DES INHIBITEURS TK - Imatinib Wolf and Ilaria, Blood 2001 + Imatinib

COMPARAISON IM VS IFN-ARA-C : ESSAI IRIS Groupe 1 IFN 5 M UI/M 2/J+ ARA-C 19 Mois RCM RCC FFP 34% 14% 91. 5 87% 76% 97. 5 LMC DIAGNOSTIC (1106 Pts) Groupe 2 Imatinib 400 mg 19 Mois IM : TRAITEMENT DE PREMIERE LIGNE DE LA LMC N Engl J Med. 2003 Mar 13; 348(11): 994 -1004.

IM EN PREMIERE LIGNE : ARRETS DU TRAITEMENT SUIVIS DE RECHUTES

Etude STIM : survie sans rechute moléculaire n = 100 A M 12, la probabilité d’être en RMC est de 43% (95% CI : 33 -53%)

Etude STIM : survie sans rechute moléculaire en fonction du score de gravité n = 60 A M 12, la probabilité de RMC est de : 58 % (39%-73%) pour les patients faible risque 36 % (17%-56%) pour les patients risque intermédiaire 29% (4%-61%) pour les patients haut risque p = 0. 028 faible risque intermédiaire haut risque

PROBLEME ACTUEL: RESISTANCE DES CELLULES SOUCHES AUX THERAPIES CIBLEES % gene leucémique DIAGNOSTIC 1012 ZONE DE SENSIBILITE AU TRAITEMENT 100 Ph 1+ 10 1 0. 1 Ph 1 / RT-PCR+ 0. 01 0. 0001 106 ZONE DE RESISTANCE RT-PCR - 0 CS RESISTANTES 1?

LE DEFI DES CELLULES SOUCHES Ph 1+: RESISTANCE ET PERSISTENCE Bcr-abl+ Ph 1 Bcr-abl Resistance Imatinib(IM) Dasatinib Nilotinib 20% Mutations ABL-K+ Genetic Instablity Mutation: Résistance Imatinib Sensibilité Imatinib LMC Bcr-abl+++ T 315 I LMC Avec Mutations ABL ex. T 315 I Les CS les plus primitives persistent sous ITK: Caractérisation Développement de résistances aux ITK : Instabilité génétique

LMC EN REMISSION COMPLETE: QUESTIONS Persistance Des CSL Leucémiques ? Potentiel Décisionnel Pour arret ? Détection Et quantification ? Developpement de nouveaux Tests (U 935)

DEFIS EN 2010: NOUVEAUX TESTS PREDICTIFS PREDICTION REPONSES / RESISTANCES PREDICTION RECHUTES -Tests basés sur les cellules souches -Tests moléculaires -Tests d’instabilité génétique

PEUT ON DEVELOPPER DES THEREAPIES CIBLEES DES LEUCEMIES EN FONCTION DE LA CELLULE SOUCHE « CIBLE » ? « HSC » LEUKEMIA « CMP » LEUKEMIA MICROARRAY m. IRNA Epigenetics Drug sensitivity « GMP » LEUKEMIA NOVEL TARGETS FOR ADAPTED THERAPY ?