IRF8 restrains a neutrophil alarmin program that drives inflammatory remodeling of the bone marrow niche

Résumé technique : L'IRF8 freine un programme d'alarmines des neutrophiles qui induit un remodelage inflammatoire de la moelle osseuse

Énoncé du problème
La leucémie myéloïde chronique (LMC) est pilotée par l'oncoprotéine BCR-ABL1, pourtant sa pathogenèse s'étend au-delà du clone malin pour inclure un remodelage profond de la niche de la moelle osseuse (MO). Ce remodelage implique des altérations vasculaires, une modification du remodelage osseux et une fibrose, qui sont associées à des résultats cliniques inférieurs et à des réponses sous-optimales au traitement par inhibiteurs de la tyrosine kinase (ITK). Bien que l'implication du stroma soit reconnue, les mécanismes spécifiques reliant l'hématopoïèse aberrante à l'inflammation de la niche et à la restructuration fibreuse restent incomplètement compris. Il existe une lacune critique dans la définition des circuits cellulaires précoces qui traduisent l'hématopoïèse leucémique en changements structurels de la niche, particulièrement parce que l'accès longitudinal à la moelle osseuse humaine est limité. Le facteur de transcription Interferon Regulatory Factor 8 (IRF8) est connu pour être supprimé dans la LMC et constitue un régulateur central de la différenciation myéloïde, mais son rôle spécifique dans la gouvernance des interactions réciproques entre les cellules immunitaires et la niche stromale lors de la phase chronique de la LMC n'a pas été pleinement disséqué.

Méthodologie
L'étude a employé une approche multimodale combinant des modèles murins, la génomique à cellule unique et une validation clinique humaine :

• Modèles murins : Les auteurs ont utilisé des souris déficientes en Irf8 (Irf8ᵈ/ᵈ) pour modéliser les défauts hématopoïétiques de la LMC. Pour distinguer les moteurs hématopoïétiques des moteurs stromaux, ils ont réalisé des expériences de transplantation de moelle osseuse en utilisant des donneurs Irf8ᵈ/ᵈ dans des receveurs porteurs du rapporteur Gli1ᶜʳᵉᴱᵀ;tdTomato (pour tracer le remodelage stromal) et des receveurs Irf8⁺/⁺ ou Irf8ᵈ/ᵈ transplantés avec des cellules sauvages transduites par BCR-ABL1 (pour tester les effets de la niche sur la progression de la leucémie).
• Transcriptomique à cellule unique (scRNA-seq) : Les cellules de la moelle osseuse et de la rate de souris entières Irf8ᵈ/ᵈ et de chimères hématopoïétiques ont été soumises à un séquençage scRNA-seq 10x Genomics. Cela a permis la résolution des populations hématopoïétiques et stromales, l'analyse de trajectoire de pseudotemps de la différenciation, et l'inférence de l'interaction cellule-cellule (CCI).
• Validation spatiale et moléculaire : Les techniques incluaient l'imagerie multiplexée CODEX pour visualiser l'architecture spatiale, la cytométrie en flux pour le phénotypage, la coloration de la réticuline et du collagène pour l'évaluation de la fibrose, ainsi que le séquençage par immunoprécipitation de la chromatine (ChIP-seq) pour identifier les cibles de liaison directe d'IRF8.
• Validation humaine : L'étude a analysé des échantillons de patients atteints de LMC (sang périphérique et biopsies de moelle osseuse) pour corréler l'expression d'IRF8, l'abondance de S100A8/A9 et les grades de fibrose. De plus, des organoïdes de moelle osseuse dérivés d'iPSC humaines ont été utilisés pour modéliser des niches hypoxiques et inflammatoires.

Contributions clés et résultats

1. La suppression d'IRF8 est une caractéristique spécifique de la LMC :
   Les auteurs ont établi que l'expression d'IRF8 est sélectivement réduite dans la LMC humaine et murine par rapport aux contrôles et à d'autres néoplasies myéloprolifératives (comme la polyglobulie). De manière importante, les niveaux d'IRF8 ont été restaurés après un traitement efficace par l'interféron-α, suggérant que sa suppression marque un état pathologique actif et réversible.

2. La déficience en IRF8 recapitule les phénotypes de la phase chronique de la LMC :
   Les souris Irf8ᵈ/ᵈ présentaient un état de type phase chronique caractérisé par :

• Expansion granulocytaire : Expansion marquée de neutrophiles matures Ly6G⁺ dans la moelle osseuse et la rate.
• Hématopoïèse extramédullaire : Splénomégalie avec une architecture de la pulpe blanche perturbée et une expansion de l'hématopoïèse de la pulpe rouge.
• Dysplasie mégacaryocytaire : Augmentation de l'agrégation, présence de micromégacaryocytes et emperipolèse (neutrophiles au sein des mégacaryocytes).
• Fibrose précoce : Fibrose réticulique légère et dépôt de collagène I, particulièrement dans la rate et la moelle osseuse.

3. Identification d'un axe de communication neutrophile-stroma :
   Le scRNA-seq a révélé que la perte d'Irf8 induit un programme coordonné où les neutrophiles inflammatoires communiquent avec les cellules stromales périvasculaires (spécifiquement les cellules réticulaires abondantes en CXCL12 [CAR], les péricytes et les cellules endothéliales).

• Axe de signalisation : La voie de communication dominante identifiée était le S100A8/A9 (alarmines) provenant des neutrophiles se liant au TLR4 sur les cellules stromales. Ceci était couplé à une signalisation TGF-β–intégrine.
• Réponse stromale : Recevant ces signaux, les cellules CAR et les cellules périvasculaires ont régulé à la hausse des programmes pro-fibrotiques (TGF-β, biosynthèse du collagène, différenciation des myofibroblastes) et des signatures associées à l'hypoxie (HIF-1α).
• Mécanisme de régulation : Le ChIP-seq a confirmé qu'IRF8 se lie directement au locus S100a8, agissant comme un répresseur transcriptionnel. La perte d'IRF8 libère la production de S100A8/A9 dans les neutrophiles.

4. Causalité et amplification de la niche :

• Suffisance hématopoïétique : La transplantation de cellules hématopoïétiques Irf8ᵈ/ᵈ dans des receveurs de type sauvage était suffisante pour induire un remodelage stromal, une expansion vasculaire et une fibrose dans la niche du receveur, prouvant que la perte d'IRF8 hématopoïétique conduit le processus.
• Amplification de la leucémie par la niche : Inversement, la transplantation d'une leucémie pilotée par BCR-ABL1 dans une niche déficiente en Irf8 a entraîné une progression de la maladie plus sévère, des niveaux de S100A8/A9 plus élevés et une fibrose plus étendue par rapport aux receveurs de type sauvage. Cela indique qu'une niche déficiente en IRF8 et inflammatoire amplifie la charge leucémique.

5. Corrélation clinique :
   Chez les patients atteints de LMC, l'abondance stromale de S100A8 est positivement corrélée au grade de fibrose réticulée. De plus, les taux sériques de lactate déshydrogénase (LDH), un marqueur du renouvellement tissulaire, sont corrélés à la sévérité de la fibrose, soutenant la pertinence de l'axe de la niche inflammatoire dans la maladie humaine.

Signification
L'article affirme identifier l'IRF8 comme un régulateur hématopoïétique critique qui freine un programme d'alarmines des neutrophiles (S100A8/A9) qui, lorsqu'il est libéré, induit un remodelage inflammatoire de la niche de la moelle osseuse. L'étude propose un modèle à deux composants de la pathogenèse de la LMC :

1. Les cellules leucémiques pilotent l'expansion initiale.
2. La suppression d'IRF8 dans les cellules myéloïdes entraîne une surproduction de S100A8/A9, qui active le TLR4 sur les cellules stromales, déclenchant un cycle auto-entretenu d'hypoxie, d'inflammation et de fibrose.

Les auteurs concluent que cet axe IRF8–S100A8/A9–TLR4 représente un circuit inflammatoire ciblable. La disruption thérapeutique de cette voie pourrait potentiellement traiter la composante microenvironnementale de la persistance de la maladie, particulièrement chez les patients présentant une fibrose résiduelle ou un remodelage inflammatoire malgré une réponse moléculaire à l'inhibition de BCR-ABL1. Ce travail positionne l'IRF8 comme un « frein moléculaire » empêchant l'hématopoïèse inflammatoire d'évoluer vers une pathologie stromale auto-entretenue.