The CADM1 tumor suppressor gene is a major candidate gene in MDS with deletion of the long arm of chromosome 11.

Myelodysplastic syndromes (MDS) represent a heterogeneous group of clonal hematopoietic stem cell disorders characterized by ineffective hematopoiesis leading to peripheral cytopenias and in a substantial proportion of cases to acute myeloid leukemia. The deletion of the long arm of chromosome 11, del(11q), is a rare but recurrent clonal event in MDS. Here, we detail the largest series of 113 cases of MDS and myelodysplastic syndromes/myeloproliferative neoplasms (MDS/MPN) harboring a del(11q) analyzed at clinical, cytological, cytogenetic, and molecular levels. Female predominance, a survival prognosis similar to other MDS, a low monocyte count, and dysmegakaryopoiesis were the specific clinical and cytological features of del(11q) MDS. In most cases, del(11q) was isolated, primary and interstitial encompassing the 11q22-23 region containing ATM, KMT2A, and CBL genes. The common deleted region at 11q23.2 is centered on an intergenic region between CADM1 (also known as Tumor Suppressor in Lung Cancer 1) and NXPE2. CADM1 was expressed in all myeloid cells analyzed in contrast to NXPE2. At the functional level, the deletion of Cadm1 in murine Lineage-Sca1+Kit+ cells modifies the lymphoid-to-myeloid ratio in bone marrow, although not altering their multilineage hematopoietic reconstitution potential after syngenic transplantation. Together with the frequent simultaneous deletions of KMT2A, ATM, and CBL and mutations of ASXL1, SF3B1, and CBL, we show that CADM1 may be important in the physiopathology of the del(11q) MDS, extending its role as tumor-suppressor gene from solid tumors to hematopoietic malignancies

Impact of genetic alterations of PAX5 on B-cell development and in leukemogenesis of B-cell

Le gène PAX5 (Paired boX 5) code un facteur de transcription essentiel pour la différenciation lymphoïde B. Nous avons montré que les deux isoformes PAX5A et PAX5B étaient différentiellement régulées mais pouvaient exercer une fonction équivalente durant l'induction de la différenciation lymphoïde B et pourraient présenter des différences fonctionnelles à la suite de l'activation des lymphocytes B. Le contrôle précis de leur expression peut ainsi refléter un moyen d'ajuster finement le dosage de PAX5 pendant le processus de différenciation des cellules de la lignée lymphoïde B. PAX5 est la cible principale d'une large diversité d'altérations somatiques dans les LAL-B de l'enfant et de l'adulte. Cependant, le rôle des protéines de fusion impliquant PAX5 dans l'initiation et la transformation des LAL-B est encore méconnu. Nous avons précédemment décrit une nouvelle translocation chromosomique récurrente t(7;9)(q11;p13) dans les LAL-B qui juxtapose PAX5 à la séquence codante du gène de l'élastine (ELN). Pour étudier la fonction de la protéine de fusion résultante, PAX5-ELN, au cours du développement leucémique, nous avons créé un modèle murin dans lequel le transgène PAX5-ELN est exprimé spécifiquement dans le compartiment B. Les souris exprimant PAX5-ELN développent un phénotype de LAL-B avec une pénétrance de 80%. Leur transformation leucémique est associée à l'acquisition de mutations secondaires récurrentes des gènes Ptpn11, Kras, Pax5, et Jak3 affectant d'importantes voies de signalisation requises pour la prolifération cellulaire. Nos études fonctionnelles ont démontré que PAX5-ELN altérait in vitro et in vivo le développement lymphoïde B et pouvait induire une expansion aberrante du compartiment progéniteur B (pro-B) au stade préleucémique. Nos approches moléculaires et computationnelles ont identifié des gènes-candidats régulés par PAX5-ELN et pouvant être impliqués dans l'initiation leucémique. Nos données fournissent ainsi un nouveau modèle d'étude in vivo récapitulant la leucémogenèse multi-étapes des LAL-B décrites chez les patients et impliquent fortement les protéines de fusion engageant PAX5 en tant que puissantes oncoprotéines dans le développement leucémique. Par ailleurs, il existe de plus en plus de preuves d'une base génétique héréditaire de prédisposition aux LAL-B pédiatriques. Dans ce contexte, quatre cas de familles non-apparentées affectées par des LAL-B et exprimant des mutations ponctuelles germinales et hétérozygotes de PAX5 ont récemment été rapportés : la mutation PAX5 G183S altérant le domaine octapeptide de PAX5 a été décrite chez trois familles alors que la mutation PAX5 R38H altérant le domaine de liaison à l'ADN de PAX5 a été identifiée chez une autre. Nous avons renforcé l'hypothèse du caractère héréditaire des LAL-B familiales avec la description de trois nouveaux cas de LAL-B au sein d'une même famille exprimant la mutation germinale PAX5 R38H. Pour étudier l'effet intrinsèque de la protéine mutée PAX5 R38H dans le développement lymphoïde B, nous avons effectué des tests fonctionnels in vitro et in vivo combinés à une analyse d'expression génique, basés sur une approche de complémentation rétrovirale. Nos résultats ont indiqué que PAX5 R38H agissait comme un fort variant hypomorphique qui échouait à induire la différenciation lymphoïde B et n'exerçait pas d'effet dominant-négatif sur la forme sauvage de PAX5. Des transplantations syngéniques de cellules exprimant PAX5 R38H ont démontré qu'elles maintenaient une capacité de prise de greffe et menaient au développement leucémique chez la souris. Notre analyse transcriptomique a confirmé la perte de fonction de PAX5 sur ses gènes cibles et a révélé une signature moléculaire spécifique au mutant. Nos données mettent ainsi en évidence l'importance de la dérégulation transcriptionnelle dans la leucémogenèse des LAL-B familiales, en particulier des gènes impliqués dans la différenciation lymphoïde B.The PAX5 (Paired boX 5) gene encodes a key transcription factor crucial for B-cell differentiation. We showed that the two PAX5 isoforms are differentially regulated but have equivalent function during early B-cell differentiation. Indeed, PAX5A and PAX5B isoforms can both induce B-cell program but may have functional differences after B-cell activation. The tight control of their expression may thus reflect a way to finely tune PAX5 dosage during B-cell differentiation process. PAX5 is a well-known haploinsufficient tumor suppressor gene in human B-cell precursor acute lymphoblastic leukemia (BCP-ALL) and is the main target of a wide diversity of somatic alterations in childhood and adult BCP-ALL, occurring in one third of sporadic cases. However, the role of PAX5 fusion proteins in BCP-ALL initiation and transformation is ill-known. We previously reported a new recurrent t(7;9)(q11;p13) chromosomal translocation in human BCP-ALL that juxtaposed PAX5 to the coding sequence of elastin (ELN). To study the function of the resulting PAX5-ELN fusion protein in BCP-ALL development, we generated a mouse model in which the PAX5-ELN transgene is expressed specifically in B cells. PAX5-ELN-expressing mice efficiently developed BCP-ALL phenotype with a penetrance of 80%. Leukemic transformation was associated with clonal Immunoglobulin gene rearrangement and recurrent secondary mutations in Ptpn11, Kras, Pax5, and Jak3 genes affecting key signaling pathways required for cell proliferation. Our functional studies demonstrated that PAX5-ELN impairs B-cell development in vitro and in vivo and induces an aberrant expansion of the pro-B cell compartment at the preleukemic stage. Our molecular and computational approaches identified PAX5-ELN-regulated candidate genes that establish the molecular bases of the preleukemic state to drive BCP-ALL initiation. In conclusion, our study provides a new in vivo model recapitulating the multistep leukemogenesis process of human BCP-ALL and strongly implicates PAX5 fusion proteins as potent oncoproteins in leukemia development. Furthermore, there is increasing evidence for an inherited genetic basis of susceptibility to childhood BCP-ALL. In this context, four unrelated families with childhood BCP-ALL expressing heterozygous PAX5 germline point mutations were recently reported: the recurrent mutation PAX5 G183S affecting the octapeptide domain of PAX5 has been described in three families while PAX5 R38H affecting its DNA-binding paired domain has been identified in another one. We strengthen the hypothesis of inherited character of familial BCP-ALL with the description of three novel familial BCP-ALL cases in related patients that express the germline PAX5 R38H mutation. To uncover the intrinsic effect of PAX5 R38H mutant in B-cell development, we performed in vitro, and in vivo functional assays combined with a gene expression analysis, based on a retroviral complementation approach. Our results indicated that PAX5 R38H mutant acts as a strong hypomorphic variant that fails to drive B-cell differentiation and does not exert a dominant-negative effect on wild-type PAX5. Syngeneic transplantation of PAX5 R38H-expressing cells demonstrated maintenance of engraftment capacity and led to development of BCP-ALL phenotype in mice. Our transcriptomic analysis of these PAX5 R38H-expressing cells showed that PAX5 R38H drastically alters the pattern of expression of PAX5 target genes but also revealed a distinct molecular signature specific to PAX5 R38H. Together with previous unrelated family study, our observations allow to establish the recurrence of the germline PAX5 R38H mutation associated with BCP-ALL. Our data also highlight the importance of transcriptional dysregulation in leukemogenesis of familial BCP-ALL, particularly of genes involved in B-cell differentiation

Impact des altérations génétiques de PAX5 sur le développement de la lignée lymphoïde B et dans la leucémogenèse des LAL-B

The PAX5 (Paired boX 5) gene encodes a key transcription factor crucial for B-cell differentiation. We showed that the two PAX5 isoforms are differentially regulated but have equivalent function during early B-cell differentiation. Indeed, PAX5A and PAX5B isoforms can both induce B-cell program but may have functional differences after B-cell activation. The tight control of their expression may thus reflect a way to finely tune PAX5 dosage during B-cell differentiation process. PAX5 is a well-known haploinsufficient tumor suppressor gene in human B-cell precursor acute lymphoblastic leukemia (BCP-ALL) and is the main target of a wide diversity of somatic alterations in childhood and adult BCP-ALL, occurring in one third of sporadic cases. However, the role of PAX5 fusion proteins in BCP-ALL initiation and transformation is ill-known. We previously reported a new recurrent t(7;9)(q11;p13) chromosomal translocation in human BCP-ALL that juxtaposed PAX5 to the coding sequence of elastin (ELN). To study the function of the resulting PAX5-ELN fusion protein in BCP-ALL development, we generated a mouse model in which the PAX5-ELN transgene is expressed specifically in B cells. PAX5-ELN-expressing mice efficiently developed BCP-ALL phenotype with a penetrance of 80%. Leukemic transformation was associated with clonal Immunoglobulin gene rearrangement and recurrent secondary mutations in Ptpn11, Kras, Pax5, and Jak3 genes affecting key signaling pathways required for cell proliferation. Our functional studies demonstrated that PAX5-ELN impairs B-cell development in vitro and in vivo and induces an aberrant expansion of the pro-B cell compartment at the preleukemic stage. Our molecular and computational approaches identified PAX5-ELN-regulated candidate genes that establish the molecular bases of the preleukemic state to drive BCP-ALL initiation. In conclusion, our study provides a new in vivo model recapitulating the multistep leukemogenesis process of human BCP-ALL and strongly implicates PAX5 fusion proteins as potent oncoproteins in leukemia development. Furthermore, there is increasing evidence for an inherited genetic basis of susceptibility to childhood BCP-ALL. In this context, four unrelated families with childhood BCP-ALL expressing heterozygous PAX5 germline point mutations were recently reported: the recurrent mutation PAX5 G183S affecting the octapeptide domain of PAX5 has been described in three families while PAX5 R38H affecting its DNA-binding paired domain has been identified in another one. We strengthen the hypothesis of inherited character of familial BCP-ALL with the description of three novel familial BCP-ALL cases in related patients that express the germline PAX5 R38H mutation. To uncover the intrinsic effect of PAX5 R38H mutant in B-cell development, we performed in vitro, and in vivo functional assays combined with a gene expression analysis, based on a retroviral complementation approach. Our results indicated that PAX5 R38H mutant acts as a strong hypomorphic variant that fails to drive B-cell differentiation and does not exert a dominant-negative effect on wild-type PAX5. Syngeneic transplantation of PAX5 R38H-expressing cells demonstrated maintenance of engraftment capacity and led to development of BCP-ALL phenotype in mice. Our transcriptomic analysis of these PAX5 R38H-expressing cells showed that PAX5 R38H drastically alters the pattern of expression of PAX5 target genes but also revealed a distinct molecular signature specific to PAX5 R38H. Together with previous unrelated family study, our observations allow to establish the recurrence of the germline PAX5 R38H mutation associated with BCP-ALL. Our data also highlight the importance of transcriptional dysregulation in leukemogenesis of familial BCP-ALL, particularly of genes involved in B-cell differentiation.Le gène PAX5 (Paired boX 5) code un facteur de transcription essentiel pour la différenciation lymphoïde B. Nous avons montré que les deux isoformes PAX5A et PAX5B étaient différentiellement régulées mais pouvaient exercer une fonction équivalente durant l'induction de la différenciation lymphoïde B et pourraient présenter des différences fonctionnelles à la suite de l'activation des lymphocytes B. Le contrôle précis de leur expression peut ainsi refléter un moyen d'ajuster finement le dosage de PAX5 pendant le processus de différenciation des cellules de la lignée lymphoïde B. PAX5 est la cible principale d'une large diversité d'altérations somatiques dans les LAL-B de l'enfant et de l'adulte. Cependant, le rôle des protéines de fusion impliquant PAX5 dans l'initiation et la transformation des LAL-B est encore méconnu. Nous avons précédemment décrit une nouvelle translocation chromosomique récurrente t(7;9)(q11;p13) dans les LAL-B qui juxtapose PAX5 à la séquence codante du gène de l'élastine (ELN). Pour étudier la fonction de la protéine de fusion résultante, PAX5-ELN, au cours du développement leucémique, nous avons créé un modèle murin dans lequel le transgène PAX5-ELN est exprimé spécifiquement dans le compartiment B. Les souris exprimant PAX5-ELN développent un phénotype de LAL-B avec une pénétrance de 80%. Leur transformation leucémique est associée à l'acquisition de mutations secondaires récurrentes des gènes Ptpn11, Kras, Pax5, et Jak3 affectant d'importantes voies de signalisation requises pour la prolifération cellulaire. Nos études fonctionnelles ont démontré que PAX5-ELN altérait in vitro et in vivo le développement lymphoïde B et pouvait induire une expansion aberrante du compartiment progéniteur B (pro-B) au stade préleucémique. Nos approches moléculaires et computationnelles ont identifié des gènes-candidats régulés par PAX5-ELN et pouvant être impliqués dans l'initiation leucémique. Nos données fournissent ainsi un nouveau modèle d'étude in vivo récapitulant la leucémogenèse multi-étapes des LAL-B décrites chez les patients et impliquent fortement les protéines de fusion engageant PAX5 en tant que puissantes oncoprotéines dans le développement leucémique. Par ailleurs, il existe de plus en plus de preuves d'une base génétique héréditaire de prédisposition aux LAL-B pédiatriques. Dans ce contexte, quatre cas de familles non-apparentées affectées par des LAL-B et exprimant des mutations ponctuelles germinales et hétérozygotes de PAX5 ont récemment été rapportés : la mutation PAX5 G183S altérant le domaine octapeptide de PAX5 a été décrite chez trois familles alors que la mutation PAX5 R38H altérant le domaine de liaison à l'ADN de PAX5 a été identifiée chez une autre. Nous avons renforcé l'hypothèse du caractère héréditaire des LAL-B familiales avec la description de trois nouveaux cas de LAL-B au sein d'une même famille exprimant la mutation germinale PAX5 R38H. Pour étudier l'effet intrinsèque de la protéine mutée PAX5 R38H dans le développement lymphoïde B, nous avons effectué des tests fonctionnels in vitro et in vivo combinés à une analyse d'expression génique, basés sur une approche de complémentation rétrovirale. Nos résultats ont indiqué que PAX5 R38H agissait comme un fort variant hypomorphique qui échouait à induire la différenciation lymphoïde B et n'exerçait pas d'effet dominant-négatif sur la forme sauvage de PAX5. Des transplantations syngéniques de cellules exprimant PAX5 R38H ont démontré qu'elles maintenaient une capacité de prise de greffe et menaient au développement leucémique chez la souris. Notre analyse transcriptomique a confirmé la perte de fonction de PAX5 sur ses gènes cibles et a révélé une signature moléculaire spécifique au mutant. Nos données mettent ainsi en évidence l'importance de la dérégulation transcriptionnelle dans la leucémogenèse des LAL-B familiales, en particulier des gènes impliqués dans la différenciation lymphoïde B

CELL QUIESCENCE AND REPROGRAMMING ARE DISTINCTIVE FEATURES OF PRE- LEUKEMIC STEM CELLS IN BACUTE LYMPHOBLASTIC LEUKEMIA

International audienc

PAX5-ELN oncoprotein promotes multistep B-cell acute lymphoblastic leukemia in mice

International audiencePAX5 is a well-known haploinsufficient tumor suppressor gene in human B-cell precursor acute lymphoblastic leukemia (B-ALL) and is involved in various chromosomal translocations that fuse a part of PAX5 with other partners. However, the role of PAX5 fusion proteins in BALL initiation and transformation is ill-known. We previously reported a new recurrent t(7;9)(q11;p13) chromosomal translocation in human BALL that juxtaposed PAX5 to the coding sequence of elastin (ELN). To study the function of the resulting PAX5-ELN fusion protein in BALL development, we generated a knockin mouse model in which the PAX5-ELN transgene is expressed specifically in B cells. PAX5-ELN-expressing mice efficiently developed BALL with an incidence of 80%. Leukemic transformation was associated with recurrent secondary mutations on Ptpn11, Kras, Pax5, and Jak3 genes affecting key signaling pathways required for cell proliferation. Our functional studies demonstrate that PAX5-ELN affected B-cell development in vitro and in vivo featuring an aberrant expansion of the pro-B cell compartment at the preleukemic stage. Finally, our molecular and computational approaches identified PAX5-ELN-regulated gene candidates that establish the molecular bases of the pre-leukemic state to drive BALL initiation. Hence, our study provides a new in vivo model of human BALL and strongly implicates PAX5 fusion proteins as potent oncoproteins in leukemia development

Une reprogrammation de type cellule souche est nécessaire pour l’activité initiatrice de la leucémie dans B-ALL

International audienceB cell acute lymphoblastic leukemia (B-ALL) is a multistep disease characterized by the hierarchical acquisition of genetic alterations. However, the question of how a primary oncogene reprograms stem cell-like properties in committed B cells and leads to a preneoplastic population remains unclear. Here, we used the PAX5::ELN oncogenic model to demonstrate a causal link between the differentiation blockade, the self-renewal, and the emergence of preleukemic stem cells (pre-LSCs). We show that PAX5::ELN disrupts the differentiation of preleukemic cells by enforcing the IL7r/JAK-STAT pathway. This disruption is associated with the induction of rare and quiescent pre-LSCs that sustain the leukemia-initiating activity, as assessed using the H2B-GFP model. Integration of transcriptomic and chromatin accessibility data reveals that those quiescent pre-LSCs lose B cell identity and reactivate an immature molecular program, reminiscent of human BALL chemo-resistant cells. Finally, our transcriptional regulatory network reveals the transcription factor EGR1 as a strong candidate to control quiescence/ resistance of PAX5::ELN pre-LSCs as well as of blasts from human BALL

Germline PAX5 mutation predisposes to familial B-cell precursor acute lymphoblastic leukemia

International audienceNo abstract availabl