Clinical and physiopathological roles of redox balance and of extracellular S100A8 protein in de novo adult acute myeloid leukemia (APL excluded)

Les leucémies aigues myéloïdes (LAM) sont caractérisées par une expansion clonale de cellule(s) souche(s) leucémique(s) bloquée à un stade précoce de maturation. Malgré les avancées thérapeutiques, leur pronostic reste sombre et des progrès thérapeutiques doivent encore être réalisés. Dans les LAM, les espèces réactives de l’oxygène (ROS) sont considérées comme, d’une part, participant à la leucémogenèse et, d’autre part, comme hautement impliquées dans la sensibilité aux chimiothérapies conventionnelles. Par ailleurs, l’équilibre redox qui participe aux dérégulations métaboliques associées au processus leucémique, dépend de nombreux régulateurs, dont la protéine S100A8, protéine connue pour son action stimulatrice sur la NADPH oxydase et sa valeur pronostique dans les LAM.Ce travail s’est donc intéressé à la caractérisation des désordres oxydatifs dans les LAM afin d’évaluer leur impact clinico-biologique, et d’autre part au rôle de la sécrétion de la S100A8 dans le microenvironnement médullaire. De plus, à partir de lignées leucémiques, nous avons étudié l’impact de la S100A8 exogène sur la production de ROS, la respiration mitochondriale et le métabolome des cellules blastiques.A partir d’une cohorte de 84 patients atteints de LAM de novo au diagnostic, nous avons mis en évidence des désordres de l’équilibre redox à la fois dans les cellules leucémiques, dans les cellules normales de l’environnement médullaire ainsi que sur les systèmes régulateurs antioxydants (SOD, GPX, glutathion…). De plus, nous avons montré que la production des ROS observée en réponse à des modulateurs de la mitochondrie, qui reflète indirectement la fonctionnalité mitochondriale, joue un rôle pronostique indépendant des facteurs pronostiques habituels. L’analyse de la S100A8 dans les plasmas médullaires montre une expression augmentée dans les LAM, d’origine monocytaire majoritairement et est associée à des anomalies moléculaires de bon pronostic (inv(16), NPM1) ou un sous-groupe de patients FLT3-ITD mutés présentant une meilleure survie. Enfin, l’étude de la S100A8 sur les lignées leucémiques a permis de mettre en évidence la diversité de ses effets sur la croissance cellulaire, l’apoptose, la production de ROS ainsi qu’une variation métabolique de la phosphocholine dont les mécanismes restent à explorer.En conclusion, mon travail apporte des éléments originaux sur les particularités de l’équilibre bio-énergétique dans les LAM. Il souligne, que l’impact de ses dérégulations sur le pronostic des patients résulte de la combinaison d’un ensemble de facteurs métaboliques, qui doivent être appréhender dans leur globalité pour une meilleure efficacité thérapeutique.Acute myeloid leukemia (AML) is characterized by clonal expansion of leukemic(s) cell(s) blocked at an early stage of maturation. Despite therapeutic advances, their prognosis remains poor and therapeutic improvements are needed. In AML, reactive oxygen species (ROS) are considered to contribute to leukemogenesis and, on the opposite, standard chemotherapies exert cytotoxicity via ROS. In addition, the redox balance acts on metabolic dysregulation in AML and depends on many regulators, such as S100A8 protein, associated with worst prognostic in AML and known to stimulate NADPH oxidase.In this context, this work focuses on oxidative disorders, and S100A8 expression in bone marrow microenvironment according to clinical-biological characteristics and evaluate their prognostic impact in AML. In addition, we investigated the impact of exogenous S100A8 on ROS production, mitochondrial respiration, and metabolism in leukemia cell lines.In a cohort of 84 de novo AML at diagnosis, we demonstrate the existence of redox balance disorders on leukemic cells, on normal cells from bone marrow microenvironment, and on antioxidant systems (SOD, GPX, glutathione ...). In addition, ROS production observed in response to mitochondrial modulators indirectly reflects mitochondrial functionality plays a prognostic role independent of the current prognostic factors. The analysis of S100A8 in bone marrow plasmas shows a higher expression in AML than in healthy controls or other hematological neoplasms. This hyperexpression is predominantly of monocytic origin and is associated with molecular abnormalities of good prognosis such as (inv (16), NPM1) or with a subgroup of mutated FLT3-ITD patients with better survival. Finally, the study of S100A8 on leukemia cell lines highlights its heterogeneous effect on cell growth, apoptosis, ROS production and on NOX regulation. Furthermore, we observe a S100A8-phosphocholine change which remains to be explored.In conclusion, this work provides original information on bio-energetic balance in AML and their prognostic impacts, emphasizing that these metabolic alterations impact AML prognosis through complex interactions