Interactions Leuco/Stromales dans l'hématopoïèse normale et pathologique

 

L'hématopoïèse est le mécanisme biologique par lequel les cellules souches hématopoïétiques (CSH) donnent naissance à tous les éléments figurés du sang. Chez les mammifères adultes, elle se déroule dans la moelle osseuse et nécessite des interactions entre cellules hématopoïétiques et stromales au sein d'unité micro-anatomiques appelées "niches". Durant la dernière décennie, le concept de "niches" a été étendu aux différents stades de différenciation des cellules hématopoïétiques suggérant que des "niches" spécifiques existent. Par ailleurs, il est admis que les cellules stromales médullaires jouent un rôle essentiel dans la résistance des cellules leucémiques aux traitements.

La thématique de recherche de l’équipe consiste à caractériser les mécanismes moléculaires impliqués dans les interactions entre cellules hématopoïétiques et stromales au sein des niches afin de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques adjuvantes visant à réduire la résistance aux traitements dans les Leucémies Aigües. Ces projets sont adossés aux études que nous avons précédemment menées sur nos molécules d'intérêt dans l'hématopoïèse normale: JAM-B/JAM-C et Pré-BCR. Les études in vivo sont complémentées par des études in vitro faisant appel à des technologies d'imagerie d' avant-garde permettant une observation dynamique des interactions entre cellules leucémiques et stromales à l'échelle de la molécule unique.

 

Projet 1: Molécules d'Adhérence Jonctionnelles dans les interactions Leuco-Stromales

Nous avons récemment montré que les molécules d'Adhérence Jonctionnelles JAM-B et JAM-C jouent un rôle essentiel dans la maintenance et la quiescence des CSH humaines et de souris (Arcangeli et al, Stem Cells, 2014; Blood, 2011). La suite de ce projet consiste en l'étude de la régulation de l'expression de JAM-B et de JAM-C en condition physiologique et pathologique (Leucémie Aigüe Myéloïde) afin de déterminer les indications d'un ciblage thérapeutique de ces molécules d'adhérence. Nos résultats préliminaires démontrent que ces protéines sont régulées de façon transcriptionnelle et post-transcriptionnelle par des mécanismes de transport. Cette hétérogénénéité d'expression au sein de populations cellulaires homogènes est actuellement utilisée afin de mieux caractériser l'hétérogénéité des CSH (Figure) et afin de générer de nouvelles souches de souris génétiquement modifiées dans lesquelles la régulation des JAMs est affectée. 

Par ailleurs, deux approches sont actuellement développées afin d'inhiber l'activité de l'axe JAM-B/JAM-C:

  • développement d'anticorps monoclonaux bloquants
  • recherche de molécules chimiques inhibitrices d'interactions protéine/protéine

 

Responsable du Projet: Michel Aurrand-Lions

Projet 2: Régulation du développement et de la survie des lymphocytes B normaux et pathologiques par les niches de cellules stromales

La différenciation des lymphocytes B (LB) normaux dépend de signaux spécifiques transmis par des niches de cellules stromales spécialisées de la moelle osseuse. En effet, alors que les cellules pro-B sont localisées à proximité de cellules sécrétant l’IL-7, nous avons démontré que les cellules pré-B sont au contact de cellules stromales exprimant la galectine-1, et différentes de la niche IL-7+ des cellules pro-B (Mourcin et al, Blood 2011). Le projet que nous développons actuellement a pour objectif de déterminer les mécanismes moléculaires permettant la migration et l’adhésion spécifiques des différentes sous-populations de LB à leurs niches respectives.

Par ailleurs, des récepteurs de surface impliqués dans les interactions entre les leucémies aiguës lymphoblastiques de type B (LAL-B, équivalents malins des LB en développement), et des cellules stromales de la moelle osseuse, ont été identifiées par des tests fonctionnels. Leur rôle dans la progression leucémique est en cours d’investigation. La génération d’antagonistes des interactions LAL-B / cellules stromales est une nouvelle stratégie thérapeutique adjuvante prometteuse qui devrait permettre de réduire les résistances aux chimiothérapies. L’objectif principal de ce projet est de caractériser ces inhibiteurs et de définir les conditions d’utilisation dans des modèles d’étude pré-cliniques.

 

Responsable du projet: Stéphane Mancini

 

 

Projet 3: Vidéonanoscopie des molécules d’adhérence

Les interactions entre cellules hématopoïétiques et stromales sont profondément remaniées par les leucémies et les traitements myéloablatifs. Les progrès de la microscopie optique rendent aujourd’hui possible la détection de molécules fluorescentes individuelles, avec une précision proche du nanomètre. Ainsi, le suivi de la dynamique de JAM à la membrane et dans la cellule par vidéonanoscopie permet d’étudier la mise en place et l’évolution de jonctions cellulaires.

L’analyse des trajectoires moléculaires à l’aide d’un algorithme personnel dédié, le Multi-Target Tracing (Sergé et al. Nature Methods 2008; Rouger et al. J Vis Exp 2012), révèle la signature d’évènements d’interaction, de stabilisation ou encore de trafic intracellulaire. Notre objectif est de caractériser les mécanismes d’interaction et de migration de cellules tumorales ainsi que de maintien de cellules souches dans des niches de la moelle osseuse.

Nous avons également développé une méthode automatisée appelée For3D (Sergé et al. J Immunol Methods 2015) pour reconstruire et quantifier des organes d’intérêt en 3D.

Responsable du projet : Arnauld Sergé

Cellules stromales OP9 marquées avec un anticorps anti-JAM-B (vert) co-cultivées avec des cellules leucémiques KG1 marquées avec un anticorps anti-JAM-C (rouge). A gauche : projection d’une vidéo de 500 images (100 ms/image). A droite : trajectoires de JAM-B (vert) et de JAM-C (rouge) superposées à l’image de phase. Les événements de colocalisation sont marqués par un cercle jaune.
Rendu 3D d’un lobe thymique de souris (cortex en vert et médulla en rouge) à partir d’images de coupes sériées marquées par immunohistochimie