Reprogrammation métabolique dans les leucémies aigues myéloblastiques (LAM) : Impact clinique et mécanismes oncogéniques

Le métabolisme des cellules cancéreuses est fortement perturbé et dérégulé dans les cancers. Plusieurs exemples illustrent ce phénomène, notamment la reprogrammation métabolique décrite dans l’effet Warburg, les dérégulations fonctionnelles de certaines voies métaboliques telles que l’augmentation de la production de ROS dans les cellules cancéreuses, ou la mise en évidence d’oncométabolites liés à des mutations acquises telles que les mutations IDH1/2 qui entraînent la production d’un métabolite directement associé au processus leucémique dans les LAM. Afin de caractériser les reprogrammations métaboliques associées au processus leucémique, nous avons analysé par une approche HRMAS les métabolites produits par différentes lignées cellulaires leucémiques représentant différents sous types de LAM (génotype et phénotype différents). Dans ce modèle, nous avons montré que chaque type de lignée présentait un métabolisme particulier à l’état basal, témoin d’une signature métabolique différente selon la nature de la lignée. En situation de stress métabolique (culture en milieu sans sérum), toutes ces lignées développent des mécanismes d’adaptation de leur métabolisme à la carence en nutriments. En particulier, il existe une signature commune caractérisée par la surexpression de métabolites de la voie des phospholipides et de régulation du stress oxydant au bout de 24h de culture en milieu sans sérum. Grâce à ces mécanismes d’adaptation les cellules leucémiques retrouvent au bout de 48h, une viabilité supérieure à 95% et un profil métabolique quasi-identique aux conditions normales. Ces résultats montrent que les cellules leucémiques développent des mécanismes communs de survie, impliquant notamment des dérégulations du métabolisme des lipides, qui leur permettent de continuer à proliférer en situation de stress métabolique. D’autres conditions expérimentales ont été testées, notamment en condition de carence en glucose afin d’explorer la piste de la dérégulation de certains acides aminés comme l’alanine dans ces lignées. De plus, l’étude quantitative et qualitative des acides gras dans les LAM via une approche lipidomique révèle une adaptation similaire des profils lipidomiques des lignées dans les mêmes conditions de privation en sérum précédemment testées. En parallèle, dans une étude sur 54 patients au diagnostic de LAM, nous avons confirmé par l’approche HRMAS qu’il existait chez les patients LAM des différences de profil métabolique en fonction du sous-type de LAM. Nous avons également montré que ces signatures métaboliques étaient significativement corrélées aux sous-groupes pronostiques cytogénétiques, à la réponse au traitement par chimiothérapie et à la survie des patients. Nous montrons notamment que les métabolites surexprimés chez les patients de mauvais pronostic sont retrouvés surexprimés également chez les patients réfractaires au traitement. L’analyse de ces métabolites montrent le rôle particulier de plusieurs voies métaboliques dans le pronostic des LAM : i) la dérégulation de la synthèse de 2-hydroxyglutarate associée aux mutations de l’enzyme IDH1/2, ii) la dérégulation du métabolisme des phospholipides, retrouvant une surexpression de phospholipides dans les plasmas de patients de pronostic défavorable, et iii) la surexpression de la synthèse de certains acides aminés chez les patients chimiorésistants, suggérant une implication de la voie de signalisation LKB1/AMPK.