Peripheral neuropathy and B cell malignancy : anti MAG neuropathy and cell cytotoxicity induced by FTY720 in chronic lymphocytic leuckemia
Neuropathies périphériques et hémopathies B : de l'étude clinique des neuropathies associées à une gammapathie monoclonale IgM à activité anti-MAG au mécanisme de mort cellulaire induit par le Fingolimod (FTY720) dans les hémopathies B
Résumé
Fingolimod (FTY720) is an immunosuppressive drug that was recently approved for the treatment of multiple sclerosis and is currently under pre-clinical investigation as a therapy for a number of haematological malignancies. Previous studies have indicated a role for FTY720 in inducing autophagy and caspase-independent cell death in cancer cells through incompletely characterized molecular mechanisms. Our study thus aims at a beeer understanding of the way of action of FTY720. In chronic lymphocytic leukaemia (CLL) cells, FTY720 induced cell death with typical features of apoptosis, including phosphatidylserine exposure and caspase-3 activation, and features of autophagy, including LC3 conversion, autophagolysosome formation and lysosomal cathepsins activation. However, neither caspase nor autophagy blockade prevented the cytotoxic effect of FTY720, suggesting another mechanism of cell death. Using electron and fluorescence microscopy, flow cytometry and biochemical analyses, we found that FTY720 treatment increased a fraction of annexin V-/7-AAD+ cells both in primary and transformed leukemic cells and induced morphological changes representative of necrosis, including oncosis, mitochondrial and plasma membrane alteration. FTY720 treatment resulted in increased plasma membrane permeability as shown by the extracellular translocation of the nuclear high mobility group box 1 (HMGB1) protein and by the release into the culture medium of the cytosolic enzyme lactate dehydrogenase (LDH). Interestingly, cell death induced by FTY720 was not prevented by pharmacological inhibition of RIPK1 and PP2A. In contrast, FTY720--‐induced necrosis was accompanied by an early relocation to the mitochondria of Dynamin Related Protein 1, DRP1. Importantly, FTY720 stimulation led to ma tior changes in the phosphorylation of serine residues associated with the mitochondrial fission activity of DRP1. Finally, siRNA--‐mediated knockdown of DRP1 significantly reduced necrotic cell death induced by FTY720. In this study, we thus demonstrate that in leukemic cells the cytotoxic effect of the immunosuppressive drug Fingolimod involves a DRP1--‐dependent regulated necrosis. These observations are important in line of the future development of Fingolimod as a new therapeutic agent in haematological malignancies.
Les neuropathies à anticorps anti-MAG sont secondaires à une gammapathie monoclonale IgM dirigée contre la MAG des gaines de myéline des nerfs périphériques. Le traitement est celui de l’hémopathie sous‐jacente. Même si les thérapeutiques sont de plus en plus efficaces, les hémopathies restent le plus souvent incurables. Le rituximab est couramment utilisé dans le traitement des neuropathies à anticorps anti‐MAG, mais son efficacité n’a pas pu être clairement démontrée dans deux études contrôlées. Le FTY720 ou fingolimod est un sphingolipide, analogue de la sphingosine, qui inhibe les récepteurs de la sphingosine-1-phosphate (S1P). Il est utilisé comme immunosuppresseur dans la Sclérose en Plaques. Des études ont également rapporté un effet cytotoxique du FTY720 dans des hémopathies sans toutefois clairement expliquer son mécanisme d’action. L’objectif de ce travail est d’élucider les mécanismes moléculaires de l’effet cytotoxique du FTY720 dans un modèle d’hémopathie B, la leucémie lymphoïde chronique (LLC). Des cellules leucémiques primaires de LLC et une lignée cellulaire MEC1 ont été utilisées comme modèle expérimental in vitro. Le FTY720, comme la sphingosine, entraîne une cytotoxicité dose‐dépendante dans la LLC. Cet effet, médié par la forme non phosphorylée de FTY720, est indépendant des récepteurs au S1P. Le FTY720 induit l’expression de marqueurs d’apoptose: exposition de la phosphaJdylsérine, clivage de PARP et de caspase 3. Cependant sa toxicité apparaît indépendante des caspases. La lipidation accrue de LC3 et la formation d’autophagolysosomes indiquent que le FTY720 augmente également le flux autophagique. Cependant, des inhibiteurs de l’autophagie ne permettent pas de bloquer la mort cellulaire induite par le FTY720, suggérant que l’autophagie a ici un rôle protecteur vis à vis de la toxicité du FTY720. Plusieurs éléments permettent de conclure que le FTY720 est responsable d’une nécrose cellulaire : aspect morphologique de nécrose en microscopie électronique, perméabilisation membranaire précoce avec relocalisation cytoplasmique de HMGB1, libération extracellulaire de LDH, perméabilisation de la membrane lysosomale associée à une activation des cathepsines. Au niveau moléculaire, l’action du FTY720 n’est pas bloquée par la nécrostatine 1, indiquant que la nécrose induite par le FTY720 est indépendante de RIPK1 (receptor interacJng protein 1), une kinase clef des voies extrinsèques de nécrose cellulaire programmée. Par contre, nos travaux ont établi l’implication de DRP1 (dynamin related protein), une enzyme régulatrice de la fission mitochondriale, dans le processus de nécrose induite par le FTY720. En plus d’une relocalisation précoce de DRP1 à la mitochondrie accompagnée d’une augmentation de sa phosphorylation sur des sites régulateurs de son activité, nos expériences montrent que la suppression de son expression par interférence à ARN dans les cellules leucémiques réduit fortement la mort cellulaire induite par le FTY720. Le FTY720 est donc responsable dans la LLC d’une nécrose cellulaire programmée dépendante de DRP1. Nos résultats illustrent l’implication des sphingolipides dans la régulation de la survie cellulaire et dans les voies de nécrose programmée. Le FTY720 a un mode d’action original différent de l’apoptose induite par les chimiothérapies classiques. Le FTY720 pourrait donc être une alternative thérapeutique dans les néoplasies B résistantes aux chimiothérapies usuelles et dans certaines manifestations auto‐immunes des hémopathies comme les neuropathies à anticorps anti‐MAG.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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