CELLULES SOUCHES LEUCEMIQUES
Professeur A.TURHANProfesseur A.TURHAN
SERVICE d’HEMATOLOGIE ET d’ONCOLOGIE BIOLOGIQUESSERVICE d’HEMATOLOGIE ET d’ONCOLOGIE BIOLOGIQUES
CHU DE POITIERSCHU DE POITIERS
INSERM U935, UNIVERSITÉ DE POITIERSINSERM U935, UNIVERSITÉ DE POITIERS
OVOCYTEOVOCYTE
SPERMATOZOIDESPERMATOZOIDE
FécondationFécondation
UNE HISTOIRE DES CELLULESUNE HISTOIRE DES CELLULES SOUCHESSOUCHES
2 cellules2 cellules 4 cellules4 cellules
Masse interneMasse interne
Début de la Début de la SpécialisationSpécialisation
MuscleMuscleFoieFoieMoelle osseuseMoelle osseuseCerveau..Cerveau..(4-6 semaines)(4-6 semaines)
QUE FAIT UNE CELLULE SOUCHE ?QUE FAIT UNE CELLULE SOUCHE ?
CSCS
ELLE DONNE NAISSANCE A DES CELLULES IDENTIQUES A ELLE-MEME (Autorenouvellement)
ELLE DE DIFFERENCIE POUR ASSURER LA PRODUCTION DES CELLULESFONCTIONNELLES DANS UN ORGANE
CELLULES SOUCHES ADULTES CELLULES SOUCHES ADULTES SPECIFIQUES DES TISSUSSPECIFIQUES DES TISSUS
PRODUCTION DU SANGPRODUCTION DU SANG(MOELLE OSSEUSE)(MOELLE OSSEUSE)
Cerveau:Cerveau:CS NEURALESCS NEURALES
MUSCLEMUSCLE
FOIEFOIE
Autorenouvellement Différenciation
Cellule souches hématopoietiques: Spécificités
Progéniteurs
Cellules matures
OU
QUIESCENCE« Dormance »
( x Années)GG00
MIGRATION(Homing vs
Mobilization)
NICHES HÉMATOPOÏÉTIQUES NICHES HÉMATOPOÏÉTIQUES INTRAMÉDULLAIRESINTRAMÉDULLAIRES
Ang1 / Tie2Ang1 / Tie2
OPN / IntegrinesOPN / Integrines
SpindleSpindleN Cadherin+N Cadherin+CD45- OsteoblastCD45- Osteoblast
OsteoblastOsteoblast
HSCHSC
HSCHSC
Mobilization /Mobilization /HomingHomingProlifération / DifférenciationProlifération / Différenciation
Niche OstéoblastiqueNiche OstéoblastiqueNiche vasculaireNiche vasculaire
HSCHSC
TPO / MplTPO / Mpl
HSCHSC
O2O2CSCS
QuiescentesQuiescentes
SDF1 / CXCR4SDF1 / CXCR4
CELLULES SOUCHESCELLULES SOUCHESDE LA MOELLE OSSEUSE: FABRICATION DES CELLULES DE LA MOELLE OSSEUSE: FABRICATION DES CELLULES
DU SANG (HEMATOPOIESE)DU SANG (HEMATOPOIESE)
Cellules souchesCellules souches
Globules Globules rougesrouges
PlaquettesPlaquettes
GlobulesGlobules blancsblancs
CELLULES SOUCHESCELLULES SOUCHESDE LA MOELLE OSSEUSE: FABRICATION DE LA MOELLE OSSEUSE: FABRICATION
DES CELLULES DU SANGDES CELLULES DU SANG
CELLULES SOUCHESCELLULES SOUCHESHEMATOPOIETIQUES :QUELQUES CHIFFRESHEMATOPOIETIQUES :QUELQUES CHIFFRES
Nombre de Nombre de GlobulesGlobulesRouges produits chez l’adulte Rouges produits chez l’adulte (70kg)(70kg)210 Milliards de cellules /jour210 Milliards de cellules /jour
Poids moyenPoids moyen adulte: 70 kgadulte: 70 kg
~ 8 Milliards de cellules / heure~ 8 Milliards de cellules / heure 140 gr / jour140 gr / jour
Nombre de cellules / 70 kg: ~10Nombre de cellules / 70 kg: ~101414
CELLULES SOUCHESCELLULES SOUCHESDE LA MOELLE OSSEUSE:DE LA MOELLE OSSEUSE:
Equilibre Production-DestructionEquilibre Production-Destruction
ProductionProduction
DestructionDestruction
FonctionnementFonctionnementnormalnormal
FonctionnementFonctionnementInsuffisantInsuffisantEx: AnémiesEx: Anémies
FonctionnementFonctionnementAugmentéAugmentéEx: PolyglobuliesEx: Polyglobulies
Maladies de la moelle osseuseMaladies de la moelle osseuse
COMMENT SAIT-ON QUE LES CSH COMMENT SAIT-ON QUE LES CSH EXISTENT ?EXISTENT ?
Les cellules « spécialisées ont une durée de vie limitéeLes cellules « spécialisées ont une durée de vie limitée
GB: 24 hrs Plaquettes : 6-7 Jours Globules rouges: 120 jours.GB: 24 hrs Plaquettes : 6-7 Jours Globules rouges: 120 jours.
Un Renouvellement constant est nécessaire > 75-80 ansUn Renouvellement constant est nécessaire > 75-80 ans
SOUCHESOUCHE
CELLULES DIFF.CELLULES DIFF.
COMMENT RECONNAÎT-ON UNE CELLULE SOUCHE DE MOELLE OSSEUSE ?
Globules Globules rougesrouges
PlaquettesPlaquettesGlobulesGlobules blancsblancs
C. SOUCHEC. SOUCHENON-IDENTIFIABLENON-IDENTIFIABLEPAR TECHNIQUESPAR TECHNIQUESMICROSCOPIQUESMICROSCOPIQUES
ASPECTASPECTMORPHOLOGIQUEMORPHOLOGIQUECONNUCONNU
COMMENT RECONNAÎT-ON UNE CELLULE SOUCHE DE MOELLE OSSEUSE EN
L’ABSENCE DE METHODES DIRECTES
Methode 1:Culture 2-5 semaines
CS deviennent reconnaissablesPar différenciation
Methode 2:Injection de Cellules aux sourisimmunodéficientes
QU’EST-CE QU’UNE LEUCEMIE ? QU’EST-CE QU’UNE LEUCEMIE ?
PROLIFERATION NON CONTROLEEPROLIFERATION NON CONTROLEED’UNE SEULE CELLULE SOUCHE D’UNE SEULE CELLULE SOUCHE
(ORIGINE CLONALE)(ORIGINE CLONALE)
PLUSIEURS TYPES DE LEUCEMIES PLUSIEURS TYPES DE LEUCEMIES
LEUCEMIES LEUCEMIES LYMPHOIDESLYMPHOIDES
LEUCEMIES LEUCEMIES MYELOIDESMYELOIDES
LEUCEMIES MYELOIDESLEUCEMIES MYELOIDES
LEUCEMIES LEUCEMIES « AIGUES »« AIGUES »
LEUCEMIES LEUCEMIES « CHRONIQUES »« CHRONIQUES »
Prolifération avec Arrêt de la Différenciation:Diminution du nombre des cellules normales:
Plaquettes (hémorragies)Leucocytes (infections)Globules Rouges (Anemie)
Prolifération sans blocagede la Différenciation
Augmentation des GB, plaquettes
Debut brutalDebut brutal Debut progressifDebut progressif
LEUCEMIE AIGUES: PROLIFERATION LEUCEMIE AIGUES: PROLIFERATION CLONALE D’UNE CELLULE SOUCHE AVECCLONALE D’UNE CELLULE SOUCHE AVEC
ARRET DE DIFFERENCIATIONARRET DE DIFFERENCIATION
Stem
CellulesCellulesDifférenciéesDifférenciées
(GB, GR, Plaquettes(GB, GR, Plaquettes))
CS LEUCEMIQUE
Leucemie Aigue:Leucemie Aigue:Arret de la Arret de la
différenciationdifférenciation
Les cellules différenciées ne sont plusFabriquées: Saignements, infection
CS NORMALE
ProgéniteursProgéniteurs
« Blastes »« Blastes »
LEUCEMIE MYELOIDE CHRONIQUE: LEUCEMIE MYELOIDE CHRONIQUE: DIFFERENCIATION NON PERTURBEEDIFFERENCIATION NON PERTURBEE
Ph1+Ph1+ProgenitorsProgenitors
Crise BlastiqueCrise BlastiquePhase ChroniquePhase Chronique
DIFFERENCIATIONDIFFERENCIATION
ARRET DE LA ARRET DE LA DIFFERENCIATIONDIFFERENCIATION
Ph1Ph1
LEUCEMIE AIGUELEUCEMIE AIGUE
Ph AccélerationPh Accéleration
ONCOGENEONCOGENEBCR-ABLBCR-ABL
CS «LEUCEMIQUE »PORTEUSE DE LA MUTATION
QUELLE EST LA CAUSE DES LEUCEMIES ? QUELLE EST LA CAUSE DES LEUCEMIES ? Apparition d’une Apparition d’une Anomalie génétiqueAnomalie génétique(mutation/changement(mutation/changementDe localisation d’un chromosome)De localisation d’un chromosome)AcquiseAcquise80% des cas80% des cas
Moelle « envahie »Moelle « envahie »
TempsTemps
BASES GENETIQUES DES LEUCEMIESBASES GENETIQUES DES LEUCEMIES
22q-22q-Ph1Ph1
BCR-ABLBCR-ABLTK+++TK+++
LAM, LAL LMC
Speck and Gilliland, Nat Rev CancerSpeck and Gilliland, Nat Rev Cancer
MÉCANISMES GÉNÉRAUX CONDUISANT À LA TRANSFORMATION LEUCÉMIQUE
Augmentation Augmentation de l’auto-renouvellementde l’auto-renouvellement
Augmentation de Augmentation de la survie cellulairela survie cellulaire
Augmentation de la
prolifération
Inhibition de la différenciation
CIBLESTHERAPEUTIQUES POTENTIELLES
CELLULES SOUCHES LEUCEMIQUES:PERSISTANCE D’UNE HIERARCHIE
CSL:Cellules Souches InitiatricesDe Leucémies
Prolifération et Prolifération et Différenciation limitéeDifférenciation limitée
ProgéniteursLeucémiques
AutorenouvelllementAutorenouvelllement « réservoir »« réservoir »
Peu ou pas de Peu ou pas de prolifération prolifération Blocage de laBlocage de ladifférenciationdifférenciation
CD34-
COMMENT RECONNAÎT-ON UNE CELLULECOMMENT RECONNAÎT-ON UNE CELLULESOUCHE LEUCEMIQUE ?SOUCHE LEUCEMIQUE ?
Injection des Injection des Cellules purifiéesCellules purifiées
De patientsDe patientsAux sourisAux souris
ImmunodéficientesImmunodéficientes(pas de rejet)(pas de rejet)
Greffe de cellulesGreffe de cellulesHumainesHumaines
Analyse des marqueursAnalyse des marqueursleucémiquesleucémiques
Si prise de greffe: Si prise de greffe: AutorenouvellementAutorenouvellement
« Leukemia Stem cell « « Leukemia Stem cell « SCID-LC ICSCID-LC IC
Greffe secondairesGreffe secondairesÀ d’autres sourisÀ d’autres souris
ORIGINE DE LA LEUCEMOGENESE: ORIGINE DE LA LEUCEMOGENESE: NOUVEAUX CONCEPTSNOUVEAUX CONCEPTS
CELLULE SOUCHECELLULE SOUCHEINITIANT LA INITIANT LA
LEUCEMIE EST LEUCEMIE EST PRIMITIVE PRIMITIVE
CELLULE SOUCHECELLULE SOUCHEINITIANT LA LEUCEMIE INITIANT LA LEUCEMIE
EST DIFFERENCIEE:EST DIFFERENCIEE:Acquisition desAcquisition descaracteristiquescaracteristiques« souche » par « souche » par « plasticité »« plasticité »
LA PLUPARTDES L. AIGUESAIGUE
LEUCEMIEMYELOIDECHRONIQUE CERTAINES
L. AIGUES
PHASEBLASTIQUEDE LEUCEMIEMYELOIDECHRONIQUE
CSL ?
CSLCSL
ACQUISITION DES CARACTERISTIQUES « SOUCHES » ACQUISITION DES CARACTERISTIQUES « SOUCHES » PAR DES CELLULES DEJA DIFFERENCIEES PAR DES CELLULES DEJA DIFFERENCIEES
EvenementEvenementGénétiqueGénétique
ProgéniteursProgéniteursProgéniteurProgéniteurDifférenciéDifférencié
Implications thérapeutiques potentielles différentes ?Implications thérapeutiques potentielles différentes ?
COMMENT TRAITE-T-ON LES LEUCEMIES ? COMMENT TRAITE-T-ON LES LEUCEMIES ?
LEUCEMIES LEUCEMIES AIGUES AIGUES
LEUCEMIE LEUCEMIE MYELOIDEMYELOIDE
CHRONIQUECHRONIQUE
Chimiotherapies (InductionChimiotherapies (InductionEt traitement entretien)Et traitement entretien)Greffe de cellulesGreffe de cellulesSouches allogéniquesSouches allogéniques(en fonction des facteurs de gravité)(en fonction des facteurs de gravité)Agents de différenciationAgents de différenciation
THERAPIES « CIBLEES »THERAPIES « CIBLEES »Visant seulement les cellulesVisant seulement les cellulesLeucémiquesLeucémiques
« Inhibiteurs »« Inhibiteurs »
GLIVECGLIVEC(IMATINIB)(IMATINIB)
LEUCÉMIE MYÉLOÏDE CHRONIQUE:DE LA « LEUCOCYTHEMIA » AUX
MUTATIONS
1845Description InitialeBennett, Virchow
1960Chromosome PhNowell & Hungerford
1974t (9;22)J. Rowley
1996Imatinib
(IM)
IRIS MutationsBCR-ABLResistance IMNouveaux ITKDasatinibNilotinib1984
BCR-ABL
1999-2007
PRINCIPES THE THERAPIESPRINCIPES THE THERAPIESCIBLEES DE LA LMC CIBLEES DE LA LMC
Cellule leucémique:Cellule leucémique:Presence de la protéinePresence de la protéineBCR-ABLBCR-ABL
Cellule Normale:Cellule Normale:Absence de la protéineAbsence de la protéineBCR-ABLBCR-ABL
INHIBITEURS BCR-ABLINHIBITEURS BCR-ABL
Mort cellulaireMort cellulaire Survie= cellules normalesSurvie= cellules normalesNon atteintesNon atteintes
Effets secondairesEffets secondaires réduitsréduits
MODELES MURINS: ETUDE DE MODELES MURINS: ETUDE DE L’EFFICACITE DES INHIBITEURS TKL’EFFICACITE DES INHIBITEURS TK
Wolf and Ilaria, Blood 2001 Wolf and Ilaria, Blood 2001
+ Imatinib + Imatinib - Imatinib - Imatinib
LMC LMC DIAGNOSTICDIAGNOSTIC(1106 Pts)(1106 Pts)
Groupe 1Groupe 1IFN IFN 5M UI/M5M UI/M22/J+ ARA-C/J+ ARA-C
Groupe 2 Groupe 2 Imatinib 400 mgImatinib 400 mg
19 Mois19 Mois
19 Mois19 Mois
RCM RCC FFPRCM RCC FFP
34% 14% 91.534% 14% 91.5
87% 76% 97.587% 76% 97.5
IM : TRAITEMENT DE PREMIERE LIGNE DE LA LMCIM : TRAITEMENT DE PREMIERE LIGNE DE LA LMC
N Engl J Med. 2003 Mar 13;348(11):994-1004.
COMPARAISON IM VS IFN-ARA-C : COMPARAISON IM VS IFN-ARA-C : ESSAI IRISESSAI IRIS
IM EN PREMIERE LIGNE : ARRETSDU TRAITEMENT SUIVIS DE RECHUTES
A M12, la probabilité d’être en RMC est de 43% (95% CI : 33-53%)
Etude STIM : survie sans rechute moléculaire n = 100
Etude STIM : survie sans rechute moléculaire en fonction du score de gravité n = 60
A M12, la probabilité de RMC est de : 58 % (39%-73%) pour les patients faible risque36 % (17%-56%) pour les patients risque intermédiaire 29% (4%-61%) pour les patients haut risque
p = 0.028
faible risque
risque intermédiaire
haut risque
DIAGNOSTIC100
10
0.1
0.01
0.001
0.0001
0
1
Ph1+
Ph1 / RT-PCR+
RT-PCR -
1012
106
1 ?
% geneleucémique
ZONE DE SENSIBILITEZONE DE SENSIBILITEAU TRAITEMENTAU TRAITEMENT
CSCSRESISTANTESRESISTANTES
PROBLEME ACTUEL: RESISTANCE DES CELLULESPROBLEME ACTUEL: RESISTANCE DES CELLULESSOUCHES AUX THERAPIES CIBLEESSOUCHES AUX THERAPIES CIBLEES
ZONE DE RESISTANCEZONE DE RESISTANCE
LE DEFI DES CELLULES SOUCHES Ph1+: RESISTANCE LE DEFI DES CELLULES SOUCHES Ph1+: RESISTANCE ET PERSISTENCEET PERSISTENCE
Ph1Ph1
Bcr-abl+Bcr-abl+ResistanceResistanceImatinib(IM)Imatinib(IM)DasatinibDasatinibNilotinibNilotinib
Sensibilité Sensibilité ImatinibImatinib
20%20%MutationsMutationsABL-K+ABL-K+
Genetic InstablityGenetic InstablityMutation: Résistance ImatinibMutation: Résistance Imatinib
Bcr
-ab
lB
cr-a
bl
T315I LMCLMC
Bcr-abl+++Bcr-abl+++
LMC AvecLMC AvecMutations ABLMutations ABL
exT315IexT315I
Les CS les plus primitives persistent sous ITK: CaractérisationLes CS les plus primitives persistent sous ITK: CaractérisationDéveloppement de résistances aux ITK : Instabilité génétiqueDéveloppement de résistances aux ITK : Instabilité génétique
LMC EN REMISSION LMC EN REMISSION COMPLETE: QUESTIONS COMPLETE: QUESTIONS
PersistancePersistanceDes CSLDes CSL
Leucémiques ? Leucémiques ?
DétectionDétectionEt quantification ? Et quantification ?
Developpement de Developpement de nouveaux nouveaux
Tests (U935) Tests (U935) PotentielPotentiel
DécisionnelDécisionnelPour arret ? Pour arret ?
DEFIS EN 2010: NOUVEAUX TESTSDEFIS EN 2010: NOUVEAUX TESTS PREDICTIFSPREDICTIFS
PREDICTIONREPONSES
/ RESISTANCES
PREDICTIONRECHUTES
-Tests basés sur les cellules souches-Tests moléculaires
-Tests d’instabilité génétique
PEUT ON DEVELOPPER DES THEREAPIESPEUT ON DEVELOPPER DES THEREAPIESCIBLEES DES LEUCEMIES EN FONCTION DE LA CIBLEES DES LEUCEMIES EN FONCTION DE LA
CELLULE SOUCHE « CIBLE » ? CELLULE SOUCHE « CIBLE » ?
« HSC »« HSC » LEUKEMIALEUKEMIA
« CMP »« CMP » LEUKEMIALEUKEMIA
« GMP »« GMP » LEUKEMIALEUKEMIA
MICROARRAYMICROARRAYmIRNAmIRNAEpigeneticsEpigeneticsDrug sensitivityDrug sensitivity
NOVEL TARGETSNOVEL TARGETSFOR ADAPTEDFOR ADAPTED
THERAPY ?THERAPY ?