U1170 – Institut Gustave Roussy
Contrôle transcriptionnel et épigénétique de l’hématopoïèse maligne
Le système hématopoïétique constitue un modèle unique pour étudier la production contrôlée d’un grand nombre de cellules différenciées à partir d’une cellule souche somatique et comment l’accumulation de mutations entraine le développement de tumeurs malignes. L’hématopoïèse adulte est organisée comme une hiérarchie ayant à son sommet, une cellule souche hématopoïétique (CSH) dont les fonctions sont strictement réglementées par un microenvironnement spécifique principalement situés dans la moelle osseuse pour la CSH. Les approches actuelles (xénogreffes, modèles de souris, séquençage de prochaine génération, etc …) permettent des analyses approfondies de la dynamique de l’accumulation des mutations et leurs conséquences fonctionnelles lors de la différenciation cellulaire ou la transformation. La classification des anomalies de l’hématopoïèse a d’abord été fondée sur des données cliniques, immunologiques et cytologiques, comprenant les voies de différenciation, (myéloïde contre lymphoïde) et le stade de différenciation affectées. Certaines mutations sont spécifiques d’un sous-type tumoral, tandis que d’autres sont retrouvées dans tous les types. En outre, les types d’anomalies hématologiques diffèrent entre l’enfance et l’âge adulte.
Un nombre croissant de données indique que les tumeurs malignes adultes, aigües et chroniques, myéloïdes et lymphoïdes se développent à partir d’une phase pré-leucémique, de progéniteurs apparemment normaux mais porteurs de mutations somatiques. Nous étudions les aspects génétiques des maladies hématologiques malignes et non malignes et d’analysons leurs conséquences sur hématopoïèse normale et la transformation maligne en utilisant les méthodes de modélisation perfectionnées.
L’unité est constituée des équipes suivantes :
Equipe 1 : Virginie PENARD-LACRONIQUE
« Stades précoces de la transformation des cellules hématopoïétiques »
Equipe 2 : Thomas MERCHER
« Biologie des leucémies de l’enfant »
Virginie PENARD-LACRONIQUE DR1 I NSERM
Virginie.LACRONIQUE-PENARD@gustaveroussy.fr
Olivier BERNARD DR1 INSERM
Christel GUILLOUF DR2 CNRS
Stéphane DeBOTTON MCU-PH Paris 11
Vincent RIBRAG PH IGR
Véronique DELLA VALLE IR INSERM
Michela ESPOSITO IR (IGR)
Laure DELESTRE IR (IGR)
Amina JOUDAT Thèse Paris-Saclay
Michael DEGAUD Thèse (PLAN CANCER)
Nicolas POULAIN Thèse Paris-Saclay
Alexandra GALOISY Thèse Paris-Saclay
Marion NABENEZA Thèse Paris-Saclay
Gregoricchio S, Polit L, Esposito M, Berthelet J, Delestré L, Evanno E, Diop M, Gallais I, Aleth H, Poplineau M, Zwart W, Rosenbauer F, Rodrigues-Lima F, Duprez E, Boeva V, Guillouf C. HDAC1 and PRC2 mediate combinatorial control in SPI1/PU.1-dependent gene repression in murine erythroleukaemia. Nucleic Acids Res. (2022) Aug 12;50(14):7938-7958.
Polit L, Kerdivel G, Gregoricchio S, Esposito M, Guillouf C, Boeva V. CHIPIN: ChIP-seq inter-sample normalization based on signal invariance across transcriptionally constant genes. BMC Bioinformatics. (2021) Aug 17;22(1):407.
Heiblig M, Hachem-Khalife S, Willekens C, Paci A, Penard-Lacronique V and De Botton S. Enasidenib for the treatment of relapsed or refractory acute myeloid leukemia with an isocitrate dehydrogenase 2 mutation. Expert Review of Precision Medicine and Drug Development, 5, 421-428 (2020).
Willekens C, Rahme R, Duchmann M, Vidal V, Saada V, Broutin S, Delahousse J, Renneville A, Marceau A, Clappier E, Uzunov M, Rossignol J, Pascal L, Simon L, Micol JB, Pasquier F, Raffoux E, Preudhomme C, Quivoron C, Itzykson R, Penard-Lacronique V, Paci A, Fenaux P, Attar EC, Frattini M, Braun T, Ades L, De Botton S. Effects of azacitidine in 93 patients with IDH1/2 mutated acute myeloid leukemia/myelodysplastic syndromes: a French retrospective multicenter study. Leukemia & Lymphoma, 62, 438-445 (2020).
Della-Valle V, Roos-Weil D, Scourzic L, Mouly E, Aid Z, Darwiche W, Lecluse Y, Damm F, Mémet S, Mercher T, Aoufouchi S, Nguyen-Khac F, Bernard OA, Ghamlouch H. Nfkbie-deficiency leads to increased susceptibility to develop B-cell lymphoproliferative disorders in aged mice. Blood Cancer J. (2020) Mar 13;10(3):38.
Roos-Weil D, Decaudin C, Armand M, Della-Valle V, Diop MK, Ghamlouch H, Ropars V, Hérate C, Lara D, Durot E, Haddad R, Mylonas E, Damm F, Pflumio F, Stoilova B, Metzner M, Elemento O, Dessen P, Camara-Clayette V, Cosset FL, Verhoeyen E, Leblond V, Ribrag V, Cornillet-Lefebvre P, Rameau P, Azar N, Charlotte F, Morel P, Charbonnier JB, Vyas P, Mercher T, Aoufouchi S, Droin N, Guillouf C, Nguyen-Khac F, Bernard OA. A Recurrent Activating Missense Mutation in Waldenström Macroglobulinemia Affects the DNA Binding of the ETS Transcription Factor SPI1 and Enhances Proliferation. Cancer Discov. (2019) Jun;9(6):796-811.
Dominguez PM, Ghamlouch H, Rosikiewicz W, Kumar P, Béguelin W, Fontán L, Rivas MA, Pawlikowska P, Armand M, Mouly E, Torres-Martin M, Doane AS, Calvo Fernandez MT, Durant M, Della-Valle V, Teater M, Cimmino L, Droin N, Tadros S, Motanagh S, Shih AH, Rubin MA, Tam W, Aifantis I, Levine RL, Elemento O, Inghirami G, Green MR, Figueroa ME, Bernard OA, Aoufouchi S, Li S, Shaknovich R, Melnick AM. TET2 Deficiency Causes Germinal Center Hyperplasia, Impairs Plasma Cell Differentiation, and Promotes B-cell Lymphomagenesis. Cancer Discov. 2018 Dec;8(12):1632-1653.
Quek L, David MD, Kennedy A, Metzner M, Amatangelo M, Shih A, Stoilova B, Quivoron C, Heiblig M, Willekens C, Saada V, Peniket A, Bernard OA, Agresta S, Yen K, MacBeth K, Stein E, Levine R, De Botton S, Thakurta A, Penard-Lacronique V and Vyas P. Clonal heterogeneity of acute myeloid leukemia treated with the IDH2 inhibitor Enasidenib. Nature Medicine, 24, 1167-1177 (2018).
Mouly E, Ghamlouch H, Della-Valle V, Scourzic L, Quivoron C, Roos-Weil D, Pawlikowska P, Saada V, Diop MK, Lopez CK, Fontenay M, Dessen P, Touw IP, Mercher T, Aoufouchi S, Bernard OA. B-cell tumor development in Tet2-deficient mice. Blood Adv. (2018) Mar 27;2(6):703-714.
Willekens C, Renneville A, Broutin S, Saada V, Poinsignon V, Bories C, Berthon C, Itzykson R, Boissel N, Micol JB, Quivoron C, Terroir-Cassou-Mounat M, Bosq J, Preudhomme C, Paci, A, Penard-Lacronique V, and De Botton S. Mutational profiling of isolated myeloid sarcomas and utility of serum 2HG as biomarker of IDH1/2 mutations. Leukemia, 32, 2008-2081 (2018)
Popovici-Muller J, Lemieux RM, Artin E, Saunders J, Salituro FG, Travins J, Cianchetta G, Cai Z, Zhou D, Cui D, Chen P, Straley K, Tobin E, Wang F, David MD, Penard-Lacronique V, Quivoron C, Saada V, de Botton S, Gross S, Dang L, Yang H, Utley L, Chen Y, Kim H, Gu Z, Yao G, Luo Z, Lv X, Fang C, Yan L, Olaharski A, Silverman L, Biller S, Su S-S M and Yen K. Discovery of ivosidenib (AG-120) : A first-in-class inhibitor of IDH1 mutant enzymes for the treatment of cancers harboring IDH1 mutations. ACS Medicinal Chemistry Letters, 9, 300-305 (2018)
Koubi M, Poplineau M, Vernerey J, N’Guyen L, Tiberi G, Garciaz S, El-Kaoutari A, Maqbool MA, Andrau JC, Guillouf C, Saurin AJ, Duprez E. Regulation of the positive transcriptional effect of PLZF through a non-canonical EZH2 activity. Nucleic Acids Res. (2018) Apr 20;46(7):3339-3350.
Stades précoces de la transformation des cellules hématopoïétiques
Les travaux de l’équipe sont consacrés à l’identification et à l’étude des mutations caractérisant les étapes précoces de la transformation des cellules hématopoïétiques. La plupart des hémopathies malignes de l’adulte surviennent à l’issue d’une phase pré-leucémique impliquant l’expansion infra-clinique de cellules souches/progénitrices hématopoïétiques anormales. Ces clones pré-leucémiques dits “fondateurs”, se caractérisent par la présence d’un nombre réduit de mutations et précèdent les clones leucémiques caractérisant la maladie. Ces mutations précoces peuvent affecter des gènes impliqués dans des fonctions cellulaires variées : régulation de la transcription (PU.1/SP11, AML1/RUNX1, GATA1/2, CEBPA), épissage de l’ARN (SRSF2, SF3B1) ou modifications épigénétiques (EZH2, ASXL1, DNMT3A, TET2, MLL1, IDH1/2).
Nous étudions les conséquences fonctionnelles de mutations affectant les gènes TET2, IDH et SPI1/PU.1 et leur coopération avec des anomalies génétiques survenant précocement lors de la transformation des cellules, et identifiées par des méthodes d’analyse à haut débit (NGS). Nos modèles murins et cellulaires permettent l’étude de ces mutations et servent également de modèles précliniques.
Biologie des leucémies de l’enfant
L’équipe Biologie des leucémies de l’enfant est rattachée à l’UMR 1170 Dynamique moléculaire de la transformation hématopoïétique et fait partie du réseau national sur les leucémies de l’enfant CONECT-AML et coordonne le consortium PEDIAC. Les cancers pédiatriques affectent environ 1 enfant sur 600 et représentent la deuxième cause de décès des enfants en France. Les hémopathies malignes représentent 45% des cancers pédiatriques. Les caractéristiques cliniques des cancers pédiatriques suggèrent qu’ils ont des bases moléculaires différentes comparées aux cancers similaires chez l’adulte. Cependant, les mécanismes de la transformation leucémique et les bases de l’association exclusive entre plusieurs mutations et certains cancers pédiatriques sont mal connus. L’objectif de nos études est d’identifier les bases moléculaires des leucémies de l’enfant et de caractériser les mécanismes de transformation afin de permettre le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques. A la suite d’analyses génétiques ayant pour objectif d’identifier les altérations chromosomiques et géniques observées dans les leucémies, nous développons des modèles utilisant des cellules humaines (xénogreffes de cellules primaires de patients, approche CRISPR/Cas9) ou des modèles transgéniques. Les caractérisations moléculaires et fonctionnelles (ex: expression génique, état chromatinien, criblage fonctionnel par inactivation) sont analysées par des approches informatiques réalisées au sein de l’équipe et permettent l’identification de nouvelles cibles thérapeutiques.
Thomas MERCHER DR2 INSERM
thomas.mercher@gustaveroussy.fr
Marie Baille, Thèse, Université de Paris
Fabien Boudia, Thèse, Université de Paris
Muriel Gaudry, CR1 INSERM
Maroussia Halter, Assistante ingénieure
Zakia Aid, IR IGR
Julie Rivière, IR2 INSERM
Elie Robert, Ingénieur bioinformatique
B. Arkoun, E. Robert, F. Boudia, S. Mazzi, V. Dufour, A. Siret, Y. Mammasse, Z. Aid, M. Vieira, A. Imanci, M. Aglave, M. Cambot, R. Petermann, S. Souquere, P. Rameau, C. Catelain, R. Diot, G. Tachdjian, O. Hermine, N. Droin, N. Debili, I. Plo, S. Malinge, E. Soler, H. Raslova, T. Mercher and W. Vainchenker. Stepwise GATA1 and SMC3 mutations alter megakaryocyte differentiation in a Down syndrome leukemia model. J Clin Invest. 2022 https://doi.org/10.1172/JCI156290.
S. Benbarche, CK Lopez, E. Salataj, et al., Screening of ETO2-GLIS2–induced Super Enhancers identifies targetable cooperative dependencies in acute megakaryoblastic leukemia. Sci. Adv. 8, 2022, doi : 10.1126/sciadv.abg9455
Fagnan A, Otzen Bagger F, Piqué-Borràs MR, Ignacimouttou C, Caulier A, Lopez CK, Robert E, Uzan B, Gelsi-Boyer V, Aid Z, Thirant C, Moll U, Tauchmann S, Kurtovic-Kozaric A, Maciejewski J, Dierks C, Spinelli O, Salmoiraghi S, Pabst T, Shimoda K, Deleuze V, Lapillonne H, Sweeney C, De Mas V, Leite B, Kadri Z, Malinge S, de Botton S, Micol JB, Kile B, Carmichael CL, Iacobucci I, Mullighan C, Caroll M, Valent P, Bernard OA, Delabesse E, Vyas P, Birnbaum D, Anguita E, Garçon L, Soler E, Schwaller J, Mercher T. Human erythroleukemia genetics and transcriptomes identify master transcription factors as functional disease drivers. Blood. 2020;136(6):698-714. PMID: 32350520 Comment:Strouboulis J. Erythroleukemia: all roads lead to GATA1?. Blood. 2020;136(6):648-649. doi:10.1182/blood.2020006107
Leonards K, Almosailleakh M, Tauchmann S, Bagger F, Thirant C, Juge S, Bock T, Mereau H, Bezerra M, Tzankov A, Ivanek R, Losson R, Peters A, Mercher T, Schwaller J. Inactivation of the nuclear interacting SET domain protein 1 impairs GATA1-regulated erythroid differentiation and causes erythroleukemia. Nat Commun. 2020 Jun 12;11(1):2807. PMID: 32533074
Dossin F, Jan J. Zylicz JJ, Pinheiro I, Roensch J, Collombet S, Le Saux A, Chelmicki T, Kapoor V, Zhan Y, Dingli F, Loew D, Mercher T, Dekker J, Heard E. SPEN integrates transcriptional and epigenetic control of X-inactivation. Nature. 2020 Feb;578(7795):455-460. PubMed PMID: 32025035
Bertuccio SN*, Boudia F*, Cambot M 2,4 *, Lopez CK, Lordier L, Donada A, Robert E, Thirant C, Aid Z, Serravalle S, Astolfi A, Indio V, Locatelli F, Pession A, Vainchenker W, Masetti R, Raslova H, Mercher T. The pediatric acute leukemia fusion oncogene ETO2-GLIS2 increases self-renewal and alters differentiation in a human induced pluripotent stem cells-derived model. Hemasphere. 2020 Jan 22;4(1):e319. PubMed PMID: 32072139