Cellules souches hématopoïétiques, Thérapie génique, Erreur innée de l'immunité, Inflammation chronique, Épuisement, Apprentissage automatique, Séquençage de l'ARN sur cellule unique

Les cellules souches hématopoiétiques (CSH) assurent la production et le maintien de toutes les lignées de cellules sanguines grâce à leur capacité d'autorenouvellement et de multipotence. Les propriétés des CSH peuvent être altérées par l'inflammation chronique comme par exemple dans le cas de la granulomatose septique chronique (CGD), un déficit immunitaire causé par une mutation dans une des sous-unités du complexe enzymatique NADPH oxydase qui entraine un défaut de la phagocytose, des infections potentiellement mortelles et des complications inflammatoires. Le seul traitement curatif reste la transplantation de cellules souches et progéniteurs hématopoietiques et en l'absence de donneur compatible, de nouvelles thérapies ont été développées comme la thérapie génique. Dans le cadre d'un essai de thérapie génique pour la CGD liée à l'X, réalisé à l'hôpital Necker, quatre patients ont été traités à l'aide d'un vecteur lentiviral, exprimant le gène thérapeutique CYBB. Chez deux patients une prise de greffe stable et une amélioration significative des signes cliniques ont été observées, tandis que chez les deux autres une perte progressive des cellules génétiquement modifiées a été constatée. Mon projet de thèse s'est concentré sur la caractérisation des altérations des CSH et des progéniteurs hématopoiétiques, induites par l'inflammation chronique, ceci afin de mieux comprendre l'échec de prise de greffe chez 2 patients sur 4. L'analyse transcriptomique unicellulaire a révélé une fréquence significativement plus faible des CSH chez les patients CGD, en particulier chez les deux patients présentant une prise de greffe défectueuse, non détecté par les phénotypages classiques. J'ai pu identifier une signature transcriptomique interféron (IFN-a et IFN-g) dans les CSH des patients CGD. Les deux patients en échec présentent un score interferon plus élevé ainsi qu'une fréquence plus élevée de progéniteurs myéloïdes. Nous avons également développé un modèle d'apprentissage automatique sur les CSH, basé sur la régression logistique, qui a permis d'identifier un ensemble de gènes interféron et de facteurs de transcription prédictifs de l'échec de la greffe. Chez l'un des patients en échec, les CSH présentent une expression aberrante de CEBPB ainsi qu'une faible capacité de greffe dans un modèle de xénotransplantation, suggèrant l'épuisement des CSH dans ce contexte d'inflammation chronique. Ces résultats permettent d'envisager de futurs traitements, ciblant de façon plus spécifique les voies de signalisations affectées. Le contrôle de l'inflammation in vivo par ces traitements devrait favoriser le maintien des propriétés des CSH et ainsi permettre d'améliorer les futurs approches de thérapie génique pour la CGD.