Diversité, caractéristiques et mécanismes de biogenèse des vésicules extracellulaires dans l'érythroleucémie

L’érythroleucémie est un type rare de leucémie myéloïde aigüe associée à un mauvais pronostic et caractérisée par une accumulation, dans la moëlle osseuse, de précurseurs malins de globules rouges (GRs), surtout des proérythroblastes. Comme les GRs matures, les cellules érythroleucémiques libèrent des vésicules extracellulaires (VEs). Dans d’autres formes de leucémies, les VEs semblent jouer un rôle dans l’initiation et la progression du processus cancéreux. Cependant, les mécanismes de biogenèse ainsi que l’implication des VEs dans le cadre de l’érythroleucémie ne sont pas connus. Le but de mon mémoire a été d’étudier la diversité, les caractéristiques ainsi que les mécanismes de biogenèse des VEs dans le contexte de l’érythroleucémie. Pour ce dernier objectif, je me suis focalisé sur l’implication des lipides membranaires, puisqu’ils contribuent à la vésiculation des GRs au cours de leur stockage et que la dérégulation du métabolisme du cholestérol (chol) a été démontrée dans les cellules leucémiques. Deux lignées cellulaires érythroleucémiques humaines, les HEL et les TF-1, ont été utilisées comme modèles d’études afin d’explorer ces questions. J’ai commencé par comparer les deux lignées cellulaires pour la libération de VEs. L’ultracentrifugation différentielle à deux accélérations différentes (20.000 et 100.000 g) du milieu conditionné obtenu après 24 heures de culture des deux lignées en l’absence de sérum a permis d'isoler des VEs de taille différente (~250 nm à 20.000 g vs ~175 nm à 100.000 g). Ceci suggère la libération à la fois de microvésicules (MVs) à partir de la surface cellulaire et d’exosomes issus de la voie endocytaire. En termes de quantités, les cellules HEL libèrent ~3,5 fois plus de MVs et ~3 fois plus d’exosomes que les TF-1. Pour tenter de déterminer l’origine de la différence d’abondance de VEs libérées par les 2 lignées, j’ai comparé leur contenu en chol et en sphingomyéline (SM) ainsi que leur capacité à former des domaines submicrométriques, mis en évidence par le laboratoire d’accueil à la surface des GRs. Les HEL contiennent moins de chol que les TF-1 mais les 2 lignées ont un rapport SM/phospholipides similaire. Quelle que soit la lignée, la majorité des cellules montre une organisation hétérogène du chol et de la SM, soit sous forme de domaines submicrométriques répartis à la surface cellulaire (comme dans les GRs) soit sous forme d’une grande plateforme localisée à un pôle de la cellule. Cependant, la proportion de cellules montrant l’une ou l’autre organisation diffère, la majorité des HEL présentant des domaines alors que la majorité des TF-1 montre une grande plateforme. Sous déplétion en chol par traitement à la méthyl-β-cyclodextrine, la production de VEs par les 2 lignées est stimulée de manière importante, réversible et concentration-dépendante. Pour une même déplétion en chol, la stimulation de production est 2 fois plus marquée pour les MVs que pour les exosomes et légèrement plus importante pour les TF-1 (surtout en absence de GM-CSF). Cet effet s’accompagne d’une augmentation de la proportion de cellules TF-1 montrant des domaines enrichis en chol au détriment des plateformes contenant du chol alors que c’est l’inverse dans les cellules HEL. De plus, l’hétérogénéité latérale de la SM en domaines est globalement préservée, témoignant de la spécificité des effets sur le chol. A l’inverse de la déplétion en chol, le traitement avec du chol entrappé dans des molécules-cage permet d’augmenter le contenu en chol et de diminuer la vésiculation de ~2 et ~4 fois dans les cellules TF-1 et HEL, respectivement. En conclusion, ce mémoire a permis de montrer que les deux lignées humaines d’érythroleucémie sont capables de libérer des VEs mais que les HEL en libèrent davantage que les TF-1. Le nombre de VEs libérées par cellule corrèle négativement avec le contenu en chol et avec son organisation en grandes plateformes mais positivement avec la formation de domaines submicrométriques. Nous proposons qu’un contenu élevé en chol organisé en plateformes pourrait préserver les lignées érythroleucémiques de la libération de VEs alors que les domaines submicrométriques enrichis en chol pourraient contribuer à la formation de MVs à partir de la surface cellulaire, mais ceci reste à démontrer. Il reste également à confirmer l’identité des particules isolées à 100.000 g comme exosomes produits et à comprendre le rôle du chol dans leur biogenèse.