La myélofibrose (MF) est la plus grave des néoplasies myéloprolifératives (NMP) Philadelphie négative avec une médiane de survie de 5-6 ans. Qu'elle soit diagnostiquée de novo (MyéloFibrose Primitive, PMF) ou qu'elle apparaisse secondairement à une autre NMP, les caractéristiques de la MF sont semblables. Une sous-population de cellules hématopoïétiques issues du clone pathologique libère dans le microenvironnement médullaire des cytokines pro-inflammatoires et des facteurs de croissance. En réponse, le microenvironnement médullaire va subir un remodelage engendrant une ostéosclérose ainsi qu'une fibrose des cellules stromales mésenchymateuses (MSC) associée à une perte du soutien hématopoïétique. La classification OMS de 2016 intègre un état de prémyélofibrose favorisant le diagnostic précoce des patients présentant un risque accru d'évolution. Toutefois, si des progrès majeurs ont été réalisés sur la pathogénèse de la maladie, avec notamment la description des mutations dites « drivers » responsables de la myéloprolifération (JAK2, CALR et MPL), en dehors de l'allogreffe de cellules souches hématopoïétiques qui ne concerne qu'une minorité de patients, les traitements actuels sont principalement symptomatiques et ont peu d'influence sur l'histoire naturelle de la MF.
Récemment, nous avons démontré que l'activation du récepteur nucléaire PPARy (Peroxisome Proliferator-Activated Receptor-gamma) par ses ligands pharmacologiques (Actos®) ou (Pentaza®) permettait de réduire le développement de l'ostéosclérose, de la fibrose réticulinique de la moelle osseuse (MO) et de prévenir l'anémie conséquente au remodelage médullaire dans trois modèles précliniques murins de la MF (Lambert, Saliba et al. 2021). Ces résultats positionnent les agonistes de PPARy comme des candidats thérapeutiques intéressants. Cependant, avant d'envisager leur repositionnement thérapeutique dans la prise en charge de la MF, il est impératif de caractériser le statut et la fonction de PPARy au sein des MSC médullaires tant au stade physiologique que lors du développement des NMP.
Dans ce projet, nos premiers résultats montrent que l'expression de PPARy est diminuée dans les MSC murines et humaines au stade de MF. En revanche aucune modification de l'expression de PPARy n'est observée dans les MSC issues des autres NMP. Les analyses transcriptomiques démontrent également que le TGF-B, une cytokine majeure du développement de la MF, est capable de réguler négativement l'expression de PPARy dans les MSC. Afin de mimer ce défaut d'expression, nous avons invalidé PPAR-y (KO) dans deux lignées de MSC médullaires, la première murine (MS5), la seconde humaine (HS5, en cours de caractérisation). Dans ces conditions, l'expression basale d'un panel de gènes associés à la MF est augmenté dans les MSC-KO au niveau de celle des lignées sauvages stimulées par le TGF-B. L'expression de ce panel est encore augmentée dans les MSC-KO en présence de TGF-B, indiquant une potentialisation du signal médié par le TGF-B en l'absence de PPARy. Cette signature transcriptomique associée aux MSC-KO est retrouvée dans les MSC murines issues du modèle de MF induite par la thrombopoïétine (TPOhigh) ainsi que dans les MSC humaines en provenance de patients présentant une PMF. En revanche ce profil d'expression n'est pas retrouvé dans les MSC de patients présentant une autre NMP, indiquant qu'il signe bien un stade de MF.
L'invalidation de PPARy n'affecte pas la signature phénotypique des MSC médullaires, toutefois leur caractère multipotent est altéré avec une perte de la capacité de différentiation adipocytaire associée à une augmentation du potentiel de différentiation ostéo-chondrocytaire. Ces observations histologiques sont corroborées par la diminution de la production des facteurs adipocytaires par les MSC-KO et une augmentation de l'expression du facteur ostéoblastique Runx-2. De plus, le surnageant de la lignée KO présente une forte augmentation de l'ostéoprotégérine (OPG), molécule soluble produite par les ostéoblastes qui entraine l'apoptose des ostéoclastes. Cette dérégulation de la balance ostéoblaste/ostéoclaste en condition KO pourrait rendre compte de l'ostéosclérose observée chez les patients présentant une MF. De plus, les productions de CXCL12 (CXC motif Chemokine Ligand 12) et le facteur de croissance médullaire SCF (c-kit ligand) sont fortement diminués en condition MSC-KO, tant au niveau transcriptomique que protéique. Ces données récapitulent les résultats décrits lors des analyses transcriptomiques des MSC de patients présentant une fibrose. Parallèlement, la capacité des MSC-KO à soutenir l'hématopoïèse, à court et long terme, est significativement diminuée reflétant les cytopénies associées à la MF.
In silico, des analyses de RNA-Seq ont été réalisées sur les lignées MS5-WT et MS5-KO. Les premières analyses d'enrichissement d'ensembles de gènes (GSEA) montrent que les voies les plus significativement affectées concernent l'inflammation, la myogénèse (transition MSC vers myofibroblaste) et le cycle cellulaire. Des analyses complètes doivent maintenant être réalisées pour mettre en évidence de nouveaux gènes candidats thérapeutiques et mieux comprendre le développement de la fibrose médullaire.

Ces premiers résultats in vitro, soutiennent le rôle clé du récepteur PPARy dans l’homéostasie du microenvironnement médullaire et dans la genèse de son remodelage lors du développement de la myélofibrose. Toutefois, les approches in vitro ne peuvent pas à elles seules récapituler toute la complexité d’une pathologie impliquant de multiples intervenants comprenant les cellules hématopoïétiques, immunologiques et l’ensemble des types cellulaires composants le microenvironnement médullaire. Pour intégrer tous ces paramètres nous avons établi un modèle murin ou l’expression de PPARy est réduite (haplo-insuffisance) ou invalidée (KO) dans les MSC médullaires des animaux. C’est l’étude de ce modèle qui constituera le cœur du projet. Il permettra dans un premier temps, in vivo :

1) De caractériser le rôle de PPARy dans l’homéostasie du microenvironnement médullaire.
2) D’évaluer l’impact de la diminution de son expression sur le développement de la fibrose médullaire.
3) De valider le positionnement de PPARy comme cible thérapeutique dans la prise en charge de la fibrose médullaire et d’envisager le repositionnement de ses agonistes pharmacologiques (Actos® ; (Pentaza®) dans cette pathologie.

La présence d’une pré-fibrose/fibrose médullaire est un facteur de mauvais pronostic dans les NMP ou les leucémies aiguës myéloïdes (LAM). Cependant il est difficile de déterminer si cet état constitue simplement un marqueur ou s’il a un rôle actif dans le développement des hémopathies. L’utilisation de ces modèles (Haplo-insuffisants ou KO pour PPARy dans les MSC) en association avec les modèles précliniques murins de NMP (LMC (BCR-ABL) ; Polyglobulie de Vaquez (JAK2 V617F), Thrombocytémie essentielle (CALRDel52)) permettra de déterminer dans un second temps si :

1) La présence d’une prédisposition à la fibrose médullaire influe sur l’histoire naturelle des hémopathies.
2) Dans ces pathologies qui sont à l’origine purement hématopoïétiques (mutation de la cellule souche hématopoïétique), il est pertinent d’associer au traitement ciblant le clone malin un traitement visant à prévenir le développement de la fibrose médullaire (activation du récepteur PPARy par ses ligands dans la condition d’haplo-insuffisance).

L’ensemble de ce projet se place dans le cadre des biotechnologies de demain (F), visant à améliorer la prise en charge des patients en développant une médecine personnalisée.