Obesity in long-term survivors of childhood acute lymphoblastic leukemia

Rapport de synthèse : Le traitement des leucémies aiguës chez l'enfant représente un des succès de la médecine moderne avec des taux de guérison avoisinant les 80% ce qui implique la nécessité de suivre les effets secondaires à long terme des traitements chez cette population de patients. Récemment plusieurs études internationales ont relevé une prévalence plus importante de surpoids et d'obésité chez les enfants traités pour une leucémie aiguë. L'origine de ce processus reste incertaine :aux effets secondaires bien connus et décrits des traitements (stéroïdes et radiothérapie) semblent s'ajouter des facteurs génétiques, familiaux (age, BMI au diagnostic, BMI parents et fratrie), environnementaux. L'objectif de ce travail est d'estimer la prévalence et les facteurs de risque pour le surpoids et l'obésité chez les enfants traités et guéris d'une leucémie aiguë en Suisse romande et de comparer ces résultats à ceux d'études internationales. Pour répondre à ces questions nous avons inclus 54 patients (40 de Lausanne et 14 de Genève) traités pour une leucémie aiguë. Seuls les enfants à 5 ans de leur première rémission clinique, sans atteinte du système nerveux central, testiculaire ou médullaire et traités par chimiothérapie seule sont retenus. Leur poids, taille sont enregistrés durant les phases précises de traitement (au diagnostic, à la rémission, fin de consolidation, milieumaintenance et en fin de traitement) puis annuellement jusqu'à 12 ans post fin de traitement. Le BMI (kg/ml) et sa déviation standard BMI-SDS (spécifique pour Page et le sexe) pour les patients et leurs parents sont calculés selon les valeurs internationales (IOTF) respectivement BMI-SDS >1.645 (p<0.05) pour le surpoids et> 1.96 (p<0.025) pour l'obésité. Les résultats de ce travail confirment une prévalence double de surpoids (30% versus 17%) et quadruple d'obésité (18% versus 4%) au sein de la population d'enfants traités pour une leucémie aiguë comparées à la population suisse standard. Les facteurs de risque impliqués sont le BMI initial au diagnostic et le BMI maternel contrairement à Page, sexe, stéroïdes et au BMI paternel. Ces données confirment une prévalence significative d'enfants en surpoids/obèses au sein de cette population avec des résultats similaires à ceux retrouvés dans des études internationales récentes. Les facteurs de risque identifiés semblent plutôt liés à l'environnement familial qu'aux traitements. Ces constatations pourraient être le résultat d'interactions complexes entre "le background génétique", les facteurs environnementaux, les habitudes socioculturelles (activité physique, status nutritionnel) paramètres non évalués dans cette revue. Des études plus larges, prospectives sont nécessaires pour clarifier les rôles des différents facteurs de risque et de leurs interactions ;celles-ci devraient inclure des données génétiques (LEPR), taux de leptine, activité physique et le status nutritionnel. Enfin, l'identification des patients à risque est cruciale afin de prévenir les effets secondaires cardio-vasculaires, métaboliques bien connus liés au surpoids et à l'obésité.

Health-related quality of life in long-term survivors of relapsed childhood acute lymphoblastic leukemia.

BACKGROUND: Relapses occur in about 20% of children with acute lymphoblastic leukemia (ALL). Approximately one-third of these children can be cured. Their risk for late effects is high because of intensified treatment, but their health-related quality of life (HRQOL) was largely unmeasured. Our aim was to compare HRQOL of ALL survivors with the general population, and of relapsed with non-relapsed ALL survivors. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: As part of the Swiss Childhood Cancer Survivor Study (SCCSS) we sent a questionnaire to all ALL survivors in Switzerland who had been diagnosed between 1976-2003 at age <16 years, survived ≥5 years, and were currently aged ≥16 years. HRQOL was assessed with the Short Form-36 (SF-36), which measures four aspects of physical health and four aspects of mental health. A score of 50 corresponded to the mean of a healthy reference population. We analyzed data from 457 ALL survivors (response: 79%). Sixty-one survivors had suffered a relapse. Compared to the general population, ALL survivors reported similar or higher HRQOL scores on all scales. Survivors with a relapse scored lower in general health perceptions (51.6) compared to those without (55.8;p=0.005), but after adjusting for self-reported late effects, this difference disappeared. CONCLUSION/SIGNIFICANCE: Compared to population norms, ALL survivors reported good HRQOL, even after a relapse. However, relapsed ALL survivors reported poorer general health than non-relapsed. Therefore, we encourage specialists to screen for poor general health in survivors after a relapse and, when appropriate, specifically seek and treat underlying late effects. This will help to improve patients' HRQOL.

The frequency and prognostic impact of dic(9;20)(p13.2;q11.2) in childhood B-cell precursor acute lymphoblastic leukemia: results from the NOPHO ALL-2000 trial.

The dic(9;20)(p13.2;q11.2) is reported to be present in ∼2% of childhood B-cell precursor acute lymphoblastic leukemia (BCP ALL). However, it easily escapes detection by G-banding analysis and its true prevalence is hence unknown. We performed interphase fluorescence in situ hybridization analyses-in a three-step manner-using probes for: (i) CDKN2A at 9p21, (ii) 20p and 20q subtelomeres and (iii) cen9 and cen20. Out of 1033 BCP ALLs diagnosed from 2001 to 2006, 533 were analyzed; 16% (84/533) displayed 9p21 deletions, of which 30% (25/84) had dic(9;20). Thus, dic(9;20)-positivity was found in 4.7% (25/533), making it the third most common genetic subgroup after high hyperdiploidy and t(12;21)(p13;q22). The dic(9;20) was associated with a female predominance and an age peak at 3 years; 18/25 (72%) were allocated to non-standard risk treatment at diagnosis. Including cases detected by G-banding alone, 29 dic(9;20)-positive cases were treated according to the NOPHO ALL 2000 protocol. Relapses occurred in 24% (7/29) resulting in a 5-year event-free survival of 0.69, which was significantly worse than for t(12;21) (0.87; P=0.002) and high hyperdiploidy (0.82; P=0.04). We conclude that dic(9;20) is twice as common as previously surmised, with many cases going undetected by G-banding analysis, and that dic(9;20) should be considered a non-standard risk abnormality.

Non-classical karyotypic features in relapsed childhood B-cell precursor acute lymphoblastic leukemia.

Karyotype analysis of acute lymphoblastic leukemia (ALL) at diagnosis has provided valuable prognostic markers for treatment stratification. However, reports of cytogenetic studies of relapsed ALL samples are limited. We compared the karyotypes from 436 nonselected B-cell precursor ALL patients at initial diagnosis and of 76 patients at first relapse. We noticed a relative increase of karyotypes that did not fall into the classic ALL cytogenetic subgroups (high hyperdiploidy, t(12;21), t(9;22), 11q23, t(1;19), <45 chromosomes) in a group of 29 patients at relapse (38%) compared to 130 patients at presentation (30%). Non-classical cytogenetic aberrations in these 29 patients were mostly found on chromosomes 1, 2, 7, 9, 13, 14, and 17. We also describe six rare reciprocal translocations, three of which involved 14q32. The most frequent abnormalities were found in 9p (12/29 cases) and were associated with a marked decrease in the duration of the second remission, but not of the probability of 10-year event-free survival after relapse treatment. From 29 patients with non-classical cytogenetic aberrations, only 8 (28%) had been stratified to a high risk-arm on the first treatment protocol, suggesting that this subgroup might benefit from the identification of new prognostic markers in future studies.

Characterization of membrane vesicles circulating in the serum of patients with common acute lymphoblastic leukemia.

Common acute lymphoblastic leukemia antigen detected by radioimmunoassay in the serum of patients with common acute lymphoblastic leukemia was found to be exclusively associated with the pellet of the serum samples obtained by ultracentrifugation at 100,000 X g. The pellets were shown to contain membrane vesicles or fragments which were characterized by electron microscopy and determination of enzymatic activity. The pelleted fragments had an apparent diameter ranging between 60 and 260 nm and showed a trilaminar membrane structure. On freeze-fracture preparations, the fragments with concave profile, corresponding to the external fracture face of plasma membrane, displayed an intramembrane particle density (ranging from 0 to 750 particles per micron2) which is similar to that recorded on the corresponding fracture face of intact cells from the common lymphoblastic leukemia antigen positive leukemic cell line (Nalm-1) or of vesicles shed in the culture medium by Nalm-1 cells. Furthermore, analysis of the membrane enzyme marker 5'-nucleotidase in the pellet of patient's sera, showed that the presence of this enzyme correlated with that of common lymphoblastic leukemia antigen, but the quantitative relationship between the two surface constituents was not linear. The results suggest that the two markers are located on the same membrane fragments, but that their individual distribution on the shed fragments is heterogeneous.

Genomics and drug profiling of fatal TCF3-HLF-positive acute lymphoblastic leukemia identifies recurrent mutation patterns and therapeutic options.

TCF3-HLF-positive acute lymphoblastic leukemia (ALL) is currently incurable. Using an integrated approach, we uncovered distinct mutation, gene expression and drug response profiles in TCF3-HLF-positive and treatment-responsive TCF3-PBX1-positive ALL. We identified recurrent intragenic deletions of PAX5 or VPREB1 in constellation with the fusion of TCF3 and HLF. Moreover somatic mutations in the non-translocated allele of TCF3 and a reduction of PAX5 gene dosage in TCF3-HLF ALL suggest cooperation within a restricted genetic context. The enrichment for stem cell and myeloid features in the TCF3-HLF signature may reflect reprogramming by TCF3-HLF of a lymphoid-committed cell of origin toward a hybrid, drug-resistant hematopoietic state. Drug response profiling of matched patient-derived xenografts revealed a distinct profile for TCF3-HLF ALL with resistance to conventional chemotherapeutics but sensitivity to glucocorticoids, anthracyclines and agents in clinical development. Striking on-target sensitivity was achieved with the BCL2-specific inhibitor venetoclax (ABT-199). This integrated approach thus provides alternative treatment options for this deadly disease.

Randomized study of reduced-intensity chemotherapy combined with imatinib in adults with Ph-positive acute lymphoblastic leukemia.

In this study, we randomly compared high doses of the tyrosine kinase inhibitor imatinib combined with reduced-intensity chemotherapy (arm A) to standard imatinib/hyperCVAD (cyclophosphamide/vincristine/doxorubicin/dexamethasone) therapy (arm B) in 268 adults (median age, 47 years) with Philadelphia chromosome-positive (Ph+) acute lymphoblastic leukemia (ALL). The primary objective was the major molecular response (MMolR) rate after cycle 2, patients being then eligible for allogeneic stem cell transplantation (SCT) if they had a donor, or autologous SCT if in MMolR and no donor. With fewer induction deaths, the complete remission (CR) rate was higher in arm A than in arm B (98% vs 91%; P = .006), whereas the MMolR rate was similar in both arms (66% vs 64%). With a median follow-up of 4.8 years, 5-year event-free survival and overall survival (OS) rates were estimated at 37.1% and 45.6%, respectively, without difference between the arms. Allogeneic transplantation was associated with a significant benefit in relapse-free survival (hazard ratio [HR], 0.69; P = .036) and OS (HR, 0.64; P = .02), with initial white blood cell count being the only factor significantly interacting with this SCT effect. In patients achieving MMolR, outcome was similar after autologous and allogeneic transplantation. This study validates an induction regimen combining reduced-intensity chemotherapy and imatinib in Ph+ ALL adult patients and suggests that SCT in first CR is still a good option for Ph+ ALL adult patients. This trial was registered at www.clinicaltrials.gov as #NCT00327678.

Cytosine arabinoside-metabolizing enzyme genes are underexpressed in children with MLL gene-rearranged acute lymphoblastic leukemia

Infant acute lymphoblastic leukemia (IALL) is characterized by mixed lineage leukemia (MLL) gene rearrangements, unique gene expression profiles, poor prognosis, and drug resistance. One exception is cytosine arabinoside (Ara-C) to which IALL cells seem to be more sensitive. We quantified mRNA expression of Ara-C key enzymes in leukemic lymphoblasts from 64 Brazilian ALL children, 15 of them presenting MLL gene rearrangement, and correlated it with clinical and biological features. The diagnosis was based on morphological criteria and immunophenotyping using monoclonal antibodies. MLL gene rearrangements were detected by conventional cytogenetic analysis, RT-PCR and/or fluorescence in situ hybridization. The DCK and HENT1 expression levels were determined by real-time quantitative PCR using SYBR Green I. Relative quantification was made by the standard curve method. The results were analyzed by Mann-Whitney and Fisher exact tests. A P value of £0.05 was considered to be statistically significant. DCK and HENT1 expression levels were significantly lower in children with MLL gene-rearranged ALL compared to children with MLL germ line ALL (P = 0.0003 and 0.03, respectively). Our results differ from previous ones concerning HENT1 mRNA expression that observed a higher expression level in MLL gene-rearranged leukemias. In conclusion, the expression of the genes related to Ara-C metabolism was lower in MLL-positive children in the sample studied, suggesting the presence of population differences in the expression profile of these genes especially for HENT1.

Aberrant signaling in T-cell acute lymphoblastic leukemia: biological and therapeutic implications

T-cell acute lymphoblastic leukemia (T-ALL) is a biologically heterogeneous disease with respect to phenotype, gene expression profile and activation of particular intracellular signaling pathways. Despite very significant improvements, current therapeutic regimens still fail to cure a portion of the patients and frequently implicate the use of aggressive protocols with long-term side effects. In this review, we focused on how deregulation of critical signaling pathways, in particular Notch, PI3K/Akt, MAPK, Jak/STAT and TGF-ß, may contribute to T-ALL. Identifying the alterations that affect intracellular pathways that regulate cell cycle and apoptosis is essential to understanding the biology of this malignancy, to define more effective markers for the correct stratification of patients into appropriate therapeutic regimens and to identify novel targets for the development of specific, less detrimental therapies for T-ALL.

Implications of infectious diseases and the adrenal hypothesis for the etiology of childhood acute lymphoblastic leukemia

Acute leukemia is the most frequent cancer in children. Recently, a new hypothesis was proposed for the pathogenesis of childhood acute lymphoblastic leukemia (ALL). The so-called "adrenal hypothesis" emphasized the role of endogenous cortisol in the etiology of B-cell precursor ALL. The incidence peak of ALL in children between 3 to 5 years of age has been well documented and is consistent with this view. The adrenal hypothesis proposes that the risk of childhood B-cell precursor ALL is reduced when early childhood infections induce qualitative and quantitative changes in the hypothalamus-pituitary-adrenal axis. It suggests that the increased plasma cortisol levels would be sufficient to eliminate all clonal leukemic cells originating during fetal life. Because Brazil is a continental and tropical country, the exposure to infections is diversified with endemic viral and regionally non-viral infections, with some characteristics that support the recent adrenal hypothesis. Here we discuss this new hypothesis in terms of data from epidemiological studies and the possible implications of the diversity of infections occurring in Brazilian children.

Alternative strategies for deciphering the genetic architecture of childhood Pre-B acute lymphoblastic leukemia

La leucémie lymphoblastique aigüe (LLA) est une maladie génétique complexe. Malgré que cette maladie hématologique soit le cancer pédiatrique le plus fréquent, ses causes demeurent inconnues. Des études antérieures ont démontrées que le risque à la LLA chez l’enfant pourrait être influencé par des gènes agissant dans le métabolisme des xénobiotiques, dans le maintient de l’intégrité génomique et dans la réponse au stress oxydatif, ainsi que par des facteurs environnementaux. Au cours de mes études doctorales, j’ai tenté de disséquer davantage les bases génétiques de la LLA de l’enfant en postulant que la susceptibilité à cette maladie serait modulée, au moins en partie, par des variants génétiques agissant dans deux voies biologiques fondamentales : le point de contrôle G1/S du cycle cellulaire et la réparation des cassures double-brin de l’ADN. En utilisant une approche unique reposant sur l’analyse d’une cohorte cas-contrôles jumelée à une cohorte de trios enfants-parents, j’ai effectué une étude d’association de type gènes/voies biologiques candidats. Ainsi, j’ai évaluer le rôle de variants provenant de la séquence promotrice de 12 gènes du cycle cellulaire et de 7 gènes de la voie de réparation de l’ADN, dans la susceptibilité à la LLA. De tels polymorphismes dans la région promotrice (pSNPs) pourraient perturber la liaison de facteurs de transcription et mener à des différences dans les niveaux d’expression des gènes pouvant influencer le risque à la maladie. En combinant différentes méthodes analytiques, j’ai évalué le rôle de différents mécanismes génétiques dans le développement de la LLA chez l’enfant. J’ai tout d’abord étudié les associations avec gènes/variants indépendants, et des essaies fonctionnels ont été effectués afin d’évaluer l’impact des pSNPs sur la liaison de facteurs de transcription et l’activité promotrice allèle-spécifique. Ces analyses ont mené à quatre publications. Il est peu probable que ces gènes de susceptibilité agissent seuls; j’ai donc utilisé une approche intégrative afin d’explorer la possibilité que plusieurs variants d’une même voie biologique ou de voies connexes puissent moduler le risque de la maladie; ces travaux ont été soumis pour publication. En outre, le développement précoce de la LLA, voir même in utero, suggère que les parents, et plus particulièrement la mère, pourraient jouer un rôle important dans le développement de cette maladie chez l’enfant. Dans une étude par simulations, j’ai évalué la performance des méthodes d’analyse existantes de détecter des effets fœto-maternels sous un design hybride trios/cas-contrôles. J’ai également investigué l’impact des effets génétiques agissant via la mère sur la susceptibilité à la LLA. Cette étude, récemment publiée, fût la première à démontrer que le risque de la leucémie chez l’enfant peut être modulé par le génotype de sa mère. En conclusions, mes études doctorales ont permis d’identifier des nouveaux gènes de susceptibilité pour la LLA pédiatrique et de mettre en évidence le rôle du cycle cellulaire et de la voie de la réparation de l’ADN dans la leucémogenèse. À terme, ces travaux permettront de mieux comprendre les bases génétiques de la LLA, et conduiront au développement d’outils cliniques qui amélioreront la détection, le diagnostique et le traitement de la leucémie chez l’enfant.

Cell lines and animal model in the analysis of pharmacogenomics markers in childhood acute lymphoblastic leukemia

La leucémie aiguë lymphoblastique (LAL) est le cancer pédiatrique le plus fréquent. Elle est la cause principale de mortalité liée au cancer chez les enfants due à un groupe de patient ne répondant pas au traitement. Les patients peuvent aussi souffrir de plusieurs toxicités associées à un traitement intensif de chimiothérapie. Les études en pharmacogénétique de notre groupe ont montré une corrélation tant individuelle que combinée entre les variants génétiques particuliers d’enzymes dépendantes du folate, particulièrement la dihydrofolate réductase (DHFR) ainsi que la thymidylate synthase (TS), principales cibles du méthotrexate (MTX) et le risque élevé de rechute chez les patients atteints de la LAL. En outre, des variations dans le gène ATF5 impliqué dans la régulation de l’asparagine synthetase (ASNS) sont associées à un risque plus élevé de rechute ou à une toxicité ASNase dépendante chez les patients ayant reçu de l’asparaginase d’E.coli (ASNase). Le but principal de mon projet de thèse est de comprendre davantage d’un point de vue fonctionnel, le rôle de variations génétiques dans la réponse thérapeutique chez les patients atteints de la LAL, en se concentrant sur deux composants majeurs du traitement de la LAL soit le MTX ainsi que l’ASNase. Mon objectif spécifique était d’analyser une association trouvée dans des paramètres cliniques par le biais d’essais de prolifération cellulaire de lignées cellulaires lymphoblastoïdes (LCLs, n=93) et d’un modèle murin de xénogreffe de la LAL. Une variation génétique dans le polymorphisme TS (homozygosité de l’allèle de la répétition triple 3R) ainsi que l’haplotype *1b de DHFR (défini par une combinaison particulière d’allèle dérivé de six sites polymorphiques dans le promoteur majeur et mineur de DHFR) et de leurs effets sur la sensibilité au MTX ont été évalués par le biais d’essais de prolifération cellulaire. Des essais in vitro similaires sur la réponse à l’ASNase de E. Coli ont permis d’évaluer l’effet de la variation T1562C de la région 5’UTR de ATF5 ainsi que des haplotypes particuliers du gène ASNS (définis par deux variations génétiques et arbitrairement appelés haplotype *1). Le modèle murin de xénogreffe ont été utilisé pour évaluer l’effet du génotype 3R3R du gène TS. L’analyse de polymorphismes additionnels dans le gène ASNS a révélé une diversification de l’haplotype *1 en 5 sous-types définis par deux polymorphismes (rs10486009 et rs6971012,) et corrélé avec la sensibilité in vitro à l’ASNase et l’un d’eux (rs10486009) semble particulièrement important dans la réduction de la sensibilité in vitro à l’ASNase, pouvant expliquer une sensibilité réduite de l’haplotype *1 dans des paramètres cliniques. Aucune association entre ATF5 T1562C et des essais de prolifération cellulaire en réponse à ASNase de E.Coli n’a été détectée. Nous n’avons pas détecté une association liée au génotype lors d’analyse in vitro de sensibilité au MTX. Par contre, des résultats in vivo issus de modèle murin de xénogreffe ont montré une relation entre le génotype TS 3R/3R et la résistance de manière dose-dépendante au traitement par MTX. Les résultats obtenus ont permis de fournir une explication concernant un haut risque significatif de rechute rencontré chez les patients au génotype TS 3R/3R et suggèrent que ces patients pourraient recevoir une augmentation de leur dose de MTX. À travers ces expériences, nous avons aussi démontré que les modèles murins de xénogreffe peuvent servir comme outil préclinique afin d’explorer l’option d’un traitement individualisé. En conclusion, la connaissance acquise à travers mon projet de thèse a permis de confirmer et/ou d’identifier quelques variants dans la voix d’action du MTX et de l’ASNase qui pourraient faciliter la mise en place de stratégies d’individualisation de la dose, permettant la sélection d’un traitement optimum ou moduler la thérapie basé sur la génétique individuelle.