Involvement of the Hedgehog Pathway in Mastocytosis : Contribution of the Genetic Study of Rare Forms of Pediatric Mastocytosis
Implication de la voie Hedgehog dans la mastocytose : apport de l'étude génétique de formes rares de mastocytoses à début pédiatrique
Résumé
Introduction. Mastocytosis is a neoplastic condition characterized by the accumulation of mast cells (MCs) in one or more organs. Adults tend to have persistent, systemic mastocytosis, whereas MC infiltration in children is usually limited to the skin and classically regresses after several years. In more than 85% of both adult and pediatric patients, KIT mutations are identified, the KIT D816V mutation being present in most affected adults but in only half of affected children. All attempts to demonstrate the oncogenic effect of the D816V mutation alone have failed – suggesting that other pathogenic factors cooperate with KIT in the context of mastocytosis. Objectives. i- To identify the clinical, biological and molecular factors associated with the regression of cutaneous mastocytosis (CM) in children and ii-to identify, in rare forms of congenital mastocytosis, primitive genetic events acting in synergy with the KIT mutation, in order to analyze the underlying pathophysiological mechanisms and test them in sporadic forms. Results. Through the study of a cohort of 272 children with mastocytosis, we showed that congenital mastocytosis and the KIT D816V mutation were associated with a regression of CM. Thus, the mutational differences between children and adults (especially the high prevalence of KIT D816V mutation in adults) cannot alone explain the outcome of CM. Then, through the observation of 3 patients from 2 unrelated families, presenting with i-a Greig cephalopolysyndactyly syndrome (GCPS) - a rare polymalformative syndrome caused by a loss-of- function mutation in GLI3 gene coding for the main repressive transcription factor of the Hedgehog (Hh) signaling pathway (GLI3R) and ii-a congenital mastocytosis, we showed that Hh is overactive in neoplastic MCs from patients with aggressive systemic mastocytosis (ASM). Hedgehog pathway inhibitors suppressed MC proliferation, induced the apoptosis of neoplastic MCs, and significantly extended the survival time of mice with ASM. We showed that MCs derived from the bone marrow of Gli3Xt+/- mice (a mouse model of GCPS) and transduced with the KIT-D816V vector proliferated much more than controls - confirming the synergistic tumorigenic effects of GLI3 and KIT mutations on the onset of mastocytosis. Ectopic expression of GLI3R rapidly induced the death of pathological MCs - highlighting the protein’s tumor suppressor activity and therapeutic potential in this model. Conclusion. Our study i- opens up new hypotheses with regard to the spontaneous regression of CM in pediatric patients and ii- highlights, a new mechanism contributing to the pathogenesis of ASM and suggests new therapeutic targets in this pathology.
Introduction. Les mastocytoses sont caractérisées par une accumulation clonale de mastocytes dans un ou plusieurs organe(s). Alors que la majorité des mastocytoses à début pédiatrique sont cutanées pures (MC) et spontanément régressives, les mastocytoses adultes sont plus souvent systémiques et persistantes. Des mutations somatiques du gène KIT responsables d’une activation constitutive du récepteur à activité tyrosine kinase KIT ont été identifiées chez la majorité des patients. La mutation D816V est la plus fréquente (85% des adultes et 42% des enfants). D’autres mutations, hors codon 816, sont retrouvées chez un peu plus de 40% des enfants. Toutes les tentatives de démonstration de l'effet oncogène de la mutation KIT D816V seule ont échoué. D'autres facteurs interviennent donc dans la genèse de la maladie. Objectifs. Nos deux objectifs étaient i- d’étudier les facteurs cliniques, biologiques et moléculaires associés à la régression de la mastocytose chez l’enfant et ii- d’identifier dans des formes rares de mastocytoses congénitales des évènements génétiques primitifs agissant en synergie avec la mutation de KIT dans l’apparition de la mastocytose. Résultats. À partir d’une cohorte de 272 enfants atteints de mastocytose, nous avons montré, pour la première fois, qu'une régression spontanée des lésions cutanées était statistiquement associée au caractère congénital de la mastocytose, et à la mutation KIT D816V. Ainsi, contrairement à l’adulte, la mutation KIT D816V est associée de façon significative à la régression de la mastocytose chez l’enfant. Les différences mutationnelles dans le gène KIT n’expliquent donc pas à elles seules les différences phénotypiques observées entre ces deux populations. A partir de 3 patients appartenant à 2 familles indépendantes qui présentaient l’association d’une mastocytose congénitale et une céphalopolysyndactylie de Greig (MIM175700) – syndrome malformatif lié à des mutations hétérozygotes perte de fonction dans le gène GLI3 codant pour le principal répresseur de la voie de signalisation Hedgehog (Hh), GLI3R, nous avons montré que i) la voie Hh était constitutivement hyperactivée dans les mastocytes néoplasiques de patients atteints de mastocytoses agressives, ii) l'utilisation d'inhibiteurs de la voie de signalisation Hh inhibait la prolifération et induisait l'apoptose des mastocytes néoplasiques de patients, et retardait significativement la mort chez les souris présentant une mastocytose agressive KITD816V+ , iii) les mastocytes dérivés de moelle de souris Gli3Xt+/-, modèle murin du syndrome de Greig, et transduits avec le vecteur KIT-D816V avaient un fort potentiel prolifératif par rapport aux témoins, confirmant la coopération oncogénique entre les voies Hh et KIT. Enfin, nous avons montré que l'expression ectopique de GLI3R induisait rapidement la mort des mastocytes pathologiques, démontrant son rôle de suppresseur de tumeur dans ce modèle. Conclusion. Notre étude a permis d’identifier un nouveau mécanisme contribuant à la pathogénèse des mastocytoses agressives et suggérant ainsi des de nouvelles cibles thérapeutiques dans cette pathologie. De nouvelles hypothèses expliquent la régression de la mastocytose à début pédiatrique.
Origine : Version validée par le jury (STAR)