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Stable Isotope Labeling Highlights Enhanced Fatty Acid and Lipid Metabolism in Human Acute Myeloid Leukemia

Authors :
Laure Tonini
Fanny Viars
Marie Sabatier
Justine Bertrand-Michel
Lucille Stuani
Jean-Emmanuel Sarry
Jean-Charles Portais
Fabien Riols
Pierre Millard
Aurélie Batut
Sonia Zaghdoudi
Estelle Saland
Laetitia K. Linares
Centre de Recherches en Cancérologie de Toulouse (CRCT)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Plateau MetaToul-LIPIDOMIQUE = MetaToul-Lipidomics
Institut des Maladies Métaboliques et Cardiovasculaires (I2MC)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-MetaToul-MetaboHUB
Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL)
Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT)
Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés (LISBP)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier (IRCM - U1194 Inserm - UM)
CRLCC Val d'Aurelle - Paul Lamarque-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Montpellier (UM)
This work was supported by grants from the Région Midi-Pyrénées (CRLE
J.-E.S.), Plan Cancer 2014-BioSys (FLEXAML
J.-E.S.) and the Institut national de la santé et de la recherche médicale (Inserm). MetaToul is part of the national infrastructure MetaboHUB (The French National infrastructure for metabolomics and fluxomics, www.metabohub.fr) and is supported by MetaboHUB-ANR-11-INBS-0010, by the Région Occitanie, the European Regional Development Fund, the SICOVAL, the Infrastructures en Biologie Sante et Agronomie (IBiSa, France), the Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), the Institut National de la Recherche Agronomique (INRA) and Inserm.
ANR-11-INBS-0010,METABOHUB,Développement d'une infrastructure française distribuée pour la métabolomique dédiée à l'innovation(2011)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
MetaToul-Lipidomic Core Facility, MetaboHUB, I2 MC
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
CRLCC Val d'Aurelle - Paul Lamarque-Université de Montpellier (UM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Region Midi-Pyrenees (CRLE)
Inserm
Plan Cancer 2014-BioSys (FLEXAML)
Metabo [HUB-ANR-11-INBS-0010]
Région Occitanie
European Regional Development Fund
SICOVAL
Infrastructures en Biologie Sante et Agronomie (IBiSa, France)
CNRS
Inra
Equipe Labellisée LIGUE 2018 [Toulouse] (CRCT - U1037 Inserm)
MetaToul-MetaboHUB platform - Lipidomique (Inserm/UPS U1048 - I2MC)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Equipe Labellisée LIGUE 2017 [Montpellier] (IRCM - U1194 Inserm)
ANR-11-INBS-0010/11-INBS-0010,METABOHUB,Développement d’une infrastructure française distribuée pour la métabolomique dédiée à l’innovation(2011)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
MetaToul Lipidomics
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-MetaboHUB-MetaToul
MetaboHUB-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-MetaboHUB-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL)
Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT)
Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Linares, Laetitia
Développement d'une infrastructure française distribuée pour la métabolomique dédiée à l'innovation - - METABOHUB2011 - ANR-11-INBS-0010 - INBS - VALID
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-MetaboHUB-MetaToul
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
International Journal of Molecular Sciences, International Journal of Molecular Sciences, MDPI, 2018, 19 (11), pp.3325. ⟨10.3390/ijms19113325⟩, International Journal of Molecular Sciences, MDPI, 2018, 19 (11), pp.1-18. ⟨10.3390/ijms19113325⟩, International Journal of Molecular Sciences 11 (19), 1-18. (2018), International Journal of Molecular Sciences, 2018, 19 (11), pp.3325. ⟨10.3390/ijms19113325⟩, International Journal of Molecular Sciences, Vol 19, Iss 11, p 3325 (2018), Volume 19, Issue 11
Publication Year :
2018
Publisher :
HAL CCSD, 2018.

Abstract

Background: In Acute Myeloid Leukemia (AML), a complete response to chemotherapy is usually obtained after conventional chemotherapy but overall patient survival is poor due to highly frequent relapses. As opposed to chronic myeloid leukemia, B lymphoma or multiple myeloma, AML is one of the rare malignant hemopathies the therapy of which has not significantly improved during the past 30 years despite intense research efforts. One promising approach is to determine metabolic dependencies in AML cells. Moreover, two key metabolic enzymes, isocitrate dehydrogenases (IDH1/2), are mutated in more than 15% of AML patient, reinforcing the interest in studying metabolic reprogramming, in particular in this subgroup of patients. Methods: Using a multi-omics approach combining proteomics, lipidomics, and isotopic profiling of [U-13C] glucose and [U-13C] glutamine cultures with more classical biochemical analyses, we studied the impact of the IDH1 R132H mutation in AML cells on lipid biosynthesis. Results: Global proteomic and lipidomic approaches showed a dysregulation of lipid metabolism, especially an increase of phosphatidylinositol, sphingolipids (especially few species of ceramide, sphingosine, and sphinganine), free cholesterol and monounsaturated fatty acids in IDH1 mutant cells. Isotopic profiling of fatty acids revealed that higher lipid anabolism in IDH1 mutant cells corroborated with an increase in lipogenesis fluxes. Conclusions: This integrative approach was efficient to gain insight into metabolism and dynamics of lipid species in leukemic cells. Therefore, we have determined that lipid anabolism is strongly reprogrammed in IDH1 mutant AML cells with a crucial dysregulation of fatty acid metabolism and fluxes, both being mediated by 2-HG (2-Hydroxyglutarate) production.

Details

Language :
English
ISSN :
16616596 and 14220067
Database :
OpenAIRE
Journal :
International Journal of Molecular Sciences, International Journal of Molecular Sciences, MDPI, 2018, 19 (11), pp.3325. ⟨10.3390/ijms19113325⟩, International Journal of Molecular Sciences, MDPI, 2018, 19 (11), pp.1-18. ⟨10.3390/ijms19113325⟩, International Journal of Molecular Sciences 11 (19), 1-18. (2018), International Journal of Molecular Sciences, 2018, 19 (11), pp.3325. ⟨10.3390/ijms19113325⟩, International Journal of Molecular Sciences, Vol 19, Iss 11, p 3325 (2018), Volume 19, Issue 11
Accession number :
edsair.doi.dedup.....a1f1fe54bc1a40cc47b8431b8adcd7df