Therapeutic perspectives of PPAR-gamma modulation in acute myeloid leukemia
Perspectives thérapeutiques de la modulation de PPAR-gamma dans les leucémies aiguës myéloïdes
Résumé
Acute myeloid leukemia (AML) is the most common type of acute leukemia in adults. The overall prognosis of AML remains generally poor due to the high rate of relapse, often due to the persistence of leukemic stem cells (LSC) which are unresponsive or insensitive to conventional chemotherapy. Activation of PPAR-gamma involves transcriptional downregulation of STAT5A/B, two essential transcription factors for LSC maintenance. This modulation of STAT5 levels is a potential mechanism of action for PPAR-gamma agonists in AML, as the STAT5 pathway is constitutively activated in 70% of cases and associated with poor prognosis and shortened overall survival. The PPAR-gamma agonist pioglitazone has a well-established safety profile after years of clinical use as an antidiabetic drug, making it a promising candidate for therapeutic repositioning. Our study confirms the therapeutic potential of pioglitazone as a monotherapy, exerting an antiproliferative effect on AML cell lines and primary patient cells in vitro in short-term liquid culture and in clonogenic assays. We have unraveled an in vivo resistance mechanism to PPAR-gamma agonists mediated by the bone marrow microenvironment which involved overactivation of the Gas6/AXL axis under the influence of pioglitazone. AXL is a tyrosine kinase receptor of the TAM receptor family (TYRO-3, AXL, MER) whose binding to its Gas6 ligand recruits several downstream signaling pathways involved in leukemia cell proliferation and survival.Combination with the specific AXL inhibitor bemcentinib restores pioglitazone efficacy in vitro, in a co-culture system with MS-5 stromal cells, mimicking the effect of the microenvironment. In addition to this antiproliferative effect, PPAR-gamma activation also implies anti-inflammatory and anti-fibrotic properties, as well as modulation of the MDR (Multidrug resistance) phenotype, which could be beneficial to AML patients. In this study, we analyzed a cohort of 53 patients with AML at diagnosis and found a deregulation of numerous of cytokines and growth factors. Specifically, we observed an increase in pro-inflammatory cytokines (IL-6, IL-8, S100A8/A9 et TNF-α), supporting the rationale of using pioglitazone in the treatment of AML. However, we were unable to demonstrate any modulation of the P-glycoprotein efflux pump by PPAR-gamma ligands at therapeutic doses. All these findings are currently being evaluated in an in vivo primary cell xenograft model using NOD/SCID/IL2Rgamma-/- mice. These murine models will confirm the therapeutic potential of the pioglitazone + AXL inhibitor combination, targeting and eliminating LSC within their microenvironment, and further explore the regulatory role of PPAR-gamma on inflammation and fibrosis.
La leucémie aiguë myéloïde (LAM) représente la forme la plus fréquente de leucémie aiguë chez l'adulte. Le pronostic global des LAM reste souvent médiocre en raison de la fréquence élevée des rechutes, causées par la persistance des cellules souches leucémiques (CSL) peu ou insensibles à la chimiothérapie conventionnelle. L'activation de PPAR-gamma implique la diminution transcriptionnelle de STAT5A/B, deux facteurs de transcription essentiels à la maintenance des CSL. Cette modulation du niveau de STAT5 constitue un mécanisme d'action potentiel des agonistes de PPAR-gamma dans les LAM, car la voie STAT5 est activée de manière constitutive dans 70% des cas et associée à un pronostic péjoratif ainsi qu'à une survie globale médiocre. La pioglitazone, agoniste de PPAR-gamma présente un profil de toxicité bien établi après des années d'utilisation en clinique comme anti-diabétique, faisant de ce dernier un candidat de choix pour envisager un repositionnement thérapeutique. Nous avons confirmé le potentiel thérapeutique de la pioglitazone en monothérapie, celle-ci exerce in vitro un effet antiprolifératif sur les lignées de LAM et les cellules primaires de patients en culture liquide à court terme et en test clonogénique. Ces résultats n'ayant pas pu être confirmés in vivo dans des modèles murins de xénogreffe de cellules primaires, nous avons démembré un mécanisme de résistance in vivo aux agonistes de PPAR-gamma médié par le microenvironnement médullaire. Ce mécanisme passe par la suractivation de l'axe Gas6/AXL sous l'action de la pioglitazone. AXL est un récepteur à activité tyrosine kinase de la famille des récepteurs TAM (TYRO-3, AXL, MER) dont la liaison à son ligand Gas6 recrute un certain nombre de voies de signalisation en aval, impliquées dans la prolifération et la survie. L'association avec un inhibiteur spécifique d'AXL, le bemcentinib, a permis de restaurer l'effet anti-leucémique de la pioglitazone in vitro sur un système de co-culture sur cellules stromales MS-5, mimant l'effet du microenvironnement. Outre cet effet antiprolifératif, l'activation de PPAR-gamma possède également des propriétés anti-inflammatoires, anti-fibrotiques ainsi que de modulation du phénotype MDR (Multidrug resistance) qui pourraient bénéficier aux patients atteints de LAM. Dans ce contexte, nous avons pu mettre en évidence sur une cohorte de 53 patients atteints de LAM au diagnostic, la dérégulation d'un ensemble de cytokines et facteurs de croissance, caractérisée en particulier par une augmentation des cytokines pro-inflammatoires (IL-6, IL-8, S100A8/A9 et TNF-α) justifiant le rationnel à utiliser la pioglitazone dans les LAM. En revanche, nous n'avons pas pu mettre en évidence d'activité de modulation de la pompe d'efflux glycoprotéine-P (phénotype MDR) par les ligands de PPAR-gamma aux doses thérapeutiques.L'ensemble de ces résultats est en cours d'évaluation dans un modèle in vivo de xénogreffe de cellules primaires dans des souris NOD/SCID/IL2Rgamma-/-, ces modèles murins permettront de confirmer le potentiel thérapeutique de la combinaison pioglitazone + inhibiteur d'AXL à cibler et éliminer les CSL au sein de leur microenvironnement, tout en évaluant le rôle régulateur de PPAR-gamma sur l'inflammation et la fibrose.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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