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Theses Year : 2021

BH3 profiling allows to functionally characterize T-cell prolymphocytic leukemia and to identify innovative therapeutic options

Caractérisation fonctionnelle par profilage BH3 de la leucémie prolymphocytaire T et appliquée à la recherche de nouvelles options thérapeutiques

Abstract

Conventional therapies for patients with T-cell prolymphocytic leukemia (T-PLL), such as cytotoxic chemotherapy and alemtuzumab, have limited efficacy and considerable toxicity. Several novel agent classes have demonstrated preclinical activity in T-PLL, including in- hibitors of the JAK/STAT and T-cell receptor pathways, as well as histone deacetylase (HDAC) inhibitors. Recently, the BCL-2 inhibitor venetoclax also showed some clinical activity in T-PLL.A first step was to perform a conventional drug screening with a measure of the metabolism of the cells with CTG. Venetoclax was used in pairwise combination with 25 selected drugs. This assay revealed ibrutinib as the most potent partner in primary T-PLL samples. Two patients were treated with this combination, with only a transient response to therapy.Then we sought to characterize functional apoptotic dependencies in T-PLL to identify a novel combination therapy in this disease. Twenty-four samples from patients with primary T-PLL were studied by using BH3 profiling, a functional assay to assess the propensity of a cell to undergo apoptosis (priming) and the relative dependence of a cell on different antiapoptotic proteins.Primary T-PLL cells had a relatively low level of priming for apoptosis and predominantly depended on BCL-2 and MCL-1 proteins for survival. Selective pharmacologic inhibition of BCL-2 or MCL-1 induced cell death in primary T-PLL cells. Targeting the JAK/STAT pathway with the JAK1/2 inhibitor ruxolitinib or HDAC with belinostat both independently increased dependence on BCL-2 but not MCL-1, thereby sensitizing T-PLL cells to venetoclax. Based on these results, we treated 2 patients with refractory T-PLL with a combination of venetoclax and ruxolitinib. We observed a deep response in JAK3-mutated T-PLL and a stabilization of the nonmutated disease.Our functional, precision-medicine–based approach identified inhibitors of HDAC and the JAK/STAT pathway as promising combination partners for venetoclax, warranting a clinical exploration of such combinations in T-PLL.
Les thérapies conventionnelles pour les patients atteints de leucémie prolymphocytaire à cellules T (T-PLL), telles que la chimiothérapie cytotoxique et l'alemtuzumab, ont une efficacité limitée et une toxicité importante. Plusieurs nouvelles classes thérapeutiques ont démontré une activité préclinique dans la T-PLL, notamment des inhibiteurs de la voie JAK/STAT et les inhibiteurs du récepteur des cellules T, ainsi que des inhibiteurs d'histone désacétylase (HDAC). Récemment, le venetoclax, un inhibiteur de BCL-2, a également montré une certaine activité clinique dans le traitement de la T-PLL.Une première étape a consisté à effectuer un screening classique des médicaments avec une mesure du métabolisme des cellules par CTG. Le venetoclax a été utilisé en combinaison par paires avec 25 médicaments sélectionnés. Ce test a révélé que l'ibrutinib était le partenaire le plus efficace dans les échantillons primaires de T-PLL. Deux patients ont été traités avec cette combinaison, avec seulement une réponse transitoire au traitement.Nous avons ensuite cherché à caractériser les dépendances apoptotiques fonctionnelles dans la T-PLL afin d'identifier de nouvelles combinaisons thérapeutiques dans cette maladie. Vingt-quatre échantillons primaires de patients atteints de T-PLL ont été étudiés en utilisant le profilage BH3, un test fonctionnel permettant d'évaluer la propension d'une cellule à subir le mécanisme d'apoptose (niveau de priming apoptotique). Cette technique permet aussi d'évaluer la dépendance relative d'une cellule à l'égard des différentes protéines antiapoptotiques.Les cellules primaires de T-PLL présentaient un niveau relativement faible de priming apoptotique et dépendaient principalement des protéines BCL-2 et MCL-1 pour leur survie. L'inhibition pharmacologique sélective de BCL-2 ou de MCL-1 a provoqué la mort des cellules primaires de T-PLL. Le ciblage de la voie JAK/STAT avec le ruxolitinib, un inhibiteur de JAK1/2, ou des HDAC avec le bélinostat a augmenté la dépendance à l'égard de BCL-2 mais pas de MCL-1, sensibilisant ainsi les cellules de T-PLL au venetoclax. Sur la base de ces résultats, 2 patients atteints de T-PLL réfractaires ont été traités avec une combinaison de venetoclax et de ruxolitinib. Nous avons observé une réponse profonde pour le patient avec une T-PLL mutée sur JAK3 et une stabilisation de la maladie chez la patiente avec une T-PLL non mutée sur les protéines de la voie JAK/STAT.Notre approche fonctionnelle, basée sur la médecine de précision, a permis d'identifier les inhibiteurs d'HDAC et de la voie JAK/STAT comme des partenaires prometteurs du venetoclax, ce qui justifie une exploration clinique plus aboutie de ces combinaisons dans la T-PLL.
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tel-03716117 , version 1 (07-07-2022)

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  • HAL Id : tel-03716117 , version 1

Cite

Charles Herbaux. BH3 profiling allows to functionally characterize T-cell prolymphocytic leukemia and to identify innovative therapeutic options. Human health and pathology. Université de Lille, 2021. English. ⟨NNT : 2021LILUS065⟩. ⟨tel-03716117⟩
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