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Signalling through antigen specific receptors BCR and TCR is crucial for the development and the function of T cells and B cells. Although much is known about their signalling pathways a number of observations still remain to be clarified. In my thesis, I focused on the roles of Src-family kinases (SFKs) in the initiation of BCR- and TCR-mediated signalling. Several studies have suggested that in contrast to TCR signalling, BCR signal transduction could be initiated independently of SFKs or with only a minimal activity of these kinases. We used genetic approach to study the differences between TCR and BCR signalling apparatuses combined with inhibition of SFKs by pharmacological approach. Using this experimental set up, we show that the differences in the roles of SFKs and in the activities of SFKs needed for the initiation of BCR and TCR signalling are likely based on different composition or architecture of BCR and TCR. We further show that the SFK activity required for the initiation of TCR signalling is lower if ZAP-70 kinase is substituted with Syk kinase, which most likely reflects the different molecular mechanisms of Syk and ZAP-70 kinase activation. Key words: Src-family kinases, BCR receptor, TCR receptor, PP2, B cells, T cells, BCR signalling, TCR signalling.

Research Doctorate - Doctor of Philosophy (PhD) / Reversible protein phosphorylation plays a central role in the regulation of intracellular signalling, and is controlled by the opposing activities of protein kinases and phosphatases. Deregulation of these mechanisms can result in increased proliferation and enhanced survival, which is a hallmark feature of malignant transformation. For example, over 90% of chronic myeloid leukaemia (CML) patients express the BCR/ABL oncoprotein, which exhibits unrestrained tyrosine kinase activity. In addition, activating mutations within the receptor tyrosine kinase, c-KIT, contribute to the pathogenesis of gastrointestinal stromal tumours (GIST), systemic mastocytosis, acute myeloid leukaemia (AML), testicular seminoma and melanoma. The advent of small molecule tyrosine kinase inhibitors, such as imatinib, has revolutionised the treatment of malignancies driven by these oncogenic kinases. However, a proportion of patients are either unresponsive or develop resistance, and as such, relapse and disease progression is a major clinical problem. In order to improve the treatment outcome for these patients, a greater understanding of the signalling pathways regulated downstream of BCR/ABL and c-KIT is required. The data presented in this thesis indicates that oncogenic BCR/ABL and mutant c-KIT both require inhibition of the tumour suppressor, protein phosphatase 2A (PP2A), to induce tumourigenesis. PP2A is a large family of serine/threonine phosphatases that provide the fine control on signalling pathways by governing the rate and duration of phosphorylation. The heterotrimeric PP2A enzyme is comprised of a structural subunit (PP2A Aα and Aβ), a catalytic subunit (PP2Acα and cβ) and a regulatory subunit, which consists of three unrelated families: B55 (α, β, γ, δ), B56 (α, β, γ, δ, ε) and B" (PR72/130 / PR70/48). Binding of the regulatory subunit to the core PP2A AC dimer directs both the substrate specificity and cellular localisation of the enzyme. The combinatorial assembly of these individual components permits the formation of distinct complexes which have been implicated in numerous cellular functions such as proliferation, survival and mitosis. In particular, important roles for PP2A in various aspects of malignant transformation are beginning to emerge. Recent work demonstrates that PP2A is functionally inactivated by BCR/ABL in myeloid progenitor cells. Using the mouse myeloid progenitor cell line, FDC-P1, these observations were confirmed in the current study. Detailed investigation into the underlying mechanisms have demonstrated for the first time that active BCR/ABL increases the expression of the PP2A structural and certain regulatory subunits. This alters the PP2A holoenzyme composition and results in the abundance of complexes containing B55α and B56α. Consequently, B56γ, a known tumour suppressive subunit, appears to be simultaneously displaced. To investigate which subunits are functionally important for BCR/ABL-mediated leukaemogenesis, individual PP2A subunits were targeted with shRNA sequences in WT BCR/ABL FDC-P1 cells. Subsequent evaluation identified B56α as a key player which facilitates the leukaemic phenotype. In accordance with an increase in PP2A activity, knockdown of B56α significantly inhibited the cellular growth and reduced the clonogenic potential of BCR/ABL⁺ myeloid progenitors. Furthermore, suppression of the B56δ subunit in WT BCR/ABL FDC-P1 cells appears to delay progression through the cell cycle. Together, these findings provide new insights into the biology of PP2A and begin to define the precise mechanisms by which BCR/ABL induces leukaemogenesis via PP2A in CML. Investigation of the regulation of PP2A was also extended to the oncogenic tyrosine kinase, c-KIT. Using FDC-P1 cells expressing imatinib-sensitive (V560G) or –resistant (D816V) mutant c-KIT, this work demonstrates for the first time that constitutive activation of c-KIT impairs the activity of PP2A, and this is essential for tumourigenesis. Pharmacological reactivation of PP2A with FTY720 significantly reduced the proliferation, impaired the clonogenic potential and induced apoptosis of oncogenic c-KIT cells, whilst having no effect on empty vector controls or WT c-KIT cells stimulated with stem cell factor (SCF). These cytotoxic effects of FTY720 are mediated, in part, by the rapid dephosphorylation, and hence inactivation, of oncogenic c-KIT receptors. These promising in vitro findings were translated into an in vivo model, where the daily administration of FTY720 significantly delayed the growth of mutant c-KIT⁺ tumours. Furthermore, FTY720 markedly prevented the infiltration of D816V c-KIT tumour cells into secondary lymphoid organs, such as the spleen and bone marrow. As a result, the survival of FTY720-treated mice was significantly prolonged compared to saline-treated controls. Overall, this body of work greatly enhances our understanding of PP2A function and identifies the complex mechanisms of PP2A regulation by the oncogenic tyrosine kinases, BCR/ABL and c-KIT. Taken together, the data suggests that inhibition of PP2A may represent a general mechanism employed by constitutively active kinases to facilitate tumour growth. As such, this work supports the future application of PP2A-activating agents in a broad range of human malignancies.

A leucemia mielóide crônica (LMC) é resultante da proliferação clonal de uma célula tronco hematopoética, caracterizada por três fases bem definidas: crônica, acelerada e blástica e pela presença de uma anormalidade citogenética específica, o cromossomo Philadelphia (Ph). O cromossomo Ph é produto da translocação recíproca t(9;22)(q34;q11) que leva ao surgimento de um gene híbrido BCR-ABL cuja oncoproteína homônima, de 210 KD, tem uma atividade tirosino quinase intensa e desregulada, muito superior a da proteína ABL, de 145 KD. Esta atividade desregulada da proteína BCR-ABL confere o fenótipo da doença. Ao longo dos anos, houveram vários marcos terapêuticos no tratamento da LMC, desde bussulfan (BU) e hidroxiuréia (HU), até o advento do transplante alogênico de células tronco hematopoéticas (TCTH), alfa-interferon (α-IFN) e a infusões de linfócitos do doador na recaída pós transplante. O mesilato de imatinibe, aprovado pelas autoridades regulatórias em 2001, cujo alvo é a proteína BCR-ABL, revolucionou o tratamento da LMC, produzindo os melhores efeitos terapêuticos já alcançados, com exceção do TCTH. O TCTH continua sendo o tratamento comprovadamente capaz de promover a cura da doença, apesar da elevada morbi-mortalidade responsável por uma considerável redução em sua indicação terapêutica. Os resultados dos ensaios clínicos internacionais demonstraram a segurança e a eficácia do imatinibe, determinaram suas doses padrão, seus efeitos adversos e a superioridade na indução de respostas hematológicas completas (RHC), resposta citogenética maior (RCGM), melhor tolerabilidade e, principalmente, elevada freqüência de 16 resposta molecular maior (RMM), resultados jamais obtidos com o α-IFN, terapia de escolha até então. Objetivos e Métodos: O objetivo desta dissertação de mestrado é realizar um estudo de coorte retrospectivo através da análise de prontuários dos pacientes com LMC em tratamento com mesilato de imatinibe no Hospital de Clínicas de Porto Alegre (HCPA), atendidos pelo Sistema Único de Saúde (SUS), e descrever sua evolução quanto às respostas hematológicas e citogenéticas, sobrevida livre de progressão (SLP), sobrevida global (SG) e advento de efeitos adversos em um seguimento de 18 meses desde o início do tratamento com imatinibe. Resultados: Foram incluídos 81 pacientes que foram subdivididos em fase crônica inicial ou fase crônica tardia, fase acelerada ou fase blástica, de acordo com a fase da LMC em que estavam no início do tratamento com imatinibe. RHC foi alcançada por 90,9% dos pacientes em fase crônica inicial, 92,8% em fase crônica tardia e em 60,0% dos pacientes em fase acelerada. RGCM foi obtida por 83,3%, 85,7% e 20,0% nas fases crônica inicial, tardia e acelerada, respectivamente, enquanto a SLP foi de 83,3%, 94,7% e 58,8%. A probabilidade de SG foi de 91,7% na fase crônica inicial, 100% na tardia, 86,2% na fase acelerada e 0% na fase blástica. Os pacientes em fase blástica foram incluídos apenas para análise de SG. Na fase crônica inicial ou tardia, 5,3% dos pacientes apresentaram efeitos tóxicos de graus 3 ou 4 enquanto na fase acelerada, 23,5%. Quanto aos efeitos tóxicos hematológicos, pancitopenia ocorreu em 10,9%, principalmente na fase crônica tardia. Apenas 6,8% dos pacientes nas fases crônica ou acelerada suspenderam a terapia devido à toxicidade do tratamento. Conclusão: Os pacientes tratados com mesilato de imatinibe no HCPA, atendidos a parte de ensaios clínicos, apresentaram elevada freqüência de respostas hematológicas e citogenéticas, SLP e SG semelhantes às descritas na literatura mundial, justificando o investimento feito pelo SUS na aquisição deste medicamento.

A leucemia mielóide crônica (LMC) é resultante da proliferação clonal de uma célula tronco hematopoética, caracterizada por três fases bem definidas: crônica, acelerada e blástica e pela presença de uma anormalidade citogenética específica, o cromossomo Philadelphia (Ph). O cromossomo Ph é produto da translocação recíproca t(9;22)(q34;q11) que leva ao surgimento de um gene híbrido BCR-ABL cuja oncoproteína homônima, de 210 KD, tem uma atividade tirosino quinase intensa e desregulada, muito superior a da proteína ABL, de 145 KD. Esta atividade desregulada da proteína BCR-ABL confere o fenótipo da doença. Ao longo dos anos, houveram vários marcos terapêuticos no tratamento da LMC, desde bussulfan (BU) e hidroxiuréia (HU), até o advento do transplante alogênico de células tronco hematopoéticas (TCTH), alfa-interferon (α-IFN) e a infusões de linfócitos do doador na recaída pós transplante. O mesilato de imatinibe, aprovado pelas autoridades regulatórias em 2001, cujo alvo é a proteína BCR-ABL, revolucionou o tratamento da LMC, produzindo os melhores efeitos terapêuticos já alcançados, com exceção do TCTH. O TCTH continua sendo o tratamento comprovadamente capaz de promover a cura da doença, apesar da elevada morbi-mortalidade responsável por uma considerável redução em sua indicação terapêutica. Os resultados dos ensaios clínicos internacionais demonstraram a segurança e a eficácia do imatinibe, determinaram suas doses padrão, seus efeitos adversos e a superioridade na indução de respostas hematológicas completas (RHC), resposta citogenética maior (RCGM), melhor tolerabilidade e, principalmente, elevada freqüência de 16 resposta molecular maior (RMM), resultados jamais obtidos com o α-IFN, terapia de escolha até então. Objetivos e Métodos: O objetivo desta dissertação de mestrado é realizar um estudo de coorte retrospectivo através da análise de prontuários dos pacientes com LMC em tratamento com mesilato de imatinibe no Hospital de Clínicas de Porto Alegre (HCPA), atendidos pelo Sistema Único de Saúde (SUS), e descrever sua evolução quanto às respostas hematológicas e citogenéticas, sobrevida livre de progressão (SLP), sobrevida global (SG) e advento de efeitos adversos em um seguimento de 18 meses desde o início do tratamento com imatinibe. Resultados: Foram incluídos 81 pacientes que foram subdivididos em fase crônica inicial ou fase crônica tardia, fase acelerada ou fase blástica, de acordo com a fase da LMC em que estavam no início do tratamento com imatinibe. RHC foi alcançada por 90,9% dos pacientes em fase crônica inicial, 92,8% em fase crônica tardia e em 60,0% dos pacientes em fase acelerada. RGCM foi obtida por 83,3%, 85,7% e 20,0% nas fases crônica inicial, tardia e acelerada, respectivamente, enquanto a SLP foi de 83,3%, 94,7% e 58,8%. A probabilidade de SG foi de 91,7% na fase crônica inicial, 100% na tardia, 86,2% na fase acelerada e 0% na fase blástica. Os pacientes em fase blástica foram incluídos apenas para análise de SG. Na fase crônica inicial ou tardia, 5,3% dos pacientes apresentaram efeitos tóxicos de graus 3 ou 4 enquanto na fase acelerada, 23,5%. Quanto aos efeitos tóxicos hematológicos, pancitopenia ocorreu em 10,9%, principalmente na fase crônica tardia. Apenas 6,8% dos pacientes nas fases crônica ou acelerada suspenderam a terapia devido à toxicidade do tratamento. Conclusão: Os pacientes tratados com mesilato de imatinibe no HCPA, atendidos a parte de ensaios clínicos, apresentaram elevada freqüência de respostas hematológicas e citogenéticas, SLP e SG semelhantes às descritas na literatura mundial, justificando o investimento feito pelo SUS na aquisição deste medicamento.

L’application des approches probabilistes pour tenir compte des incertitudes dans le domaine des barrages est un sujet en développement. Cependant, la plupart des études ont été réalisées sur l’évaluation de la sécurité des barrages pendant leur service. Ce travail de thèse vise à appliquer ce type d’approches et à faire une contribution à l’analyse de risque des barrages en béton compacté au rouleau (BCR) d`es sa construction, à l’aide d’une simulation numérique. Les travaux présentés dans ce manuscrit proposent l’application d’une méthodologie qui vise à quantifier la vulnérabilité vis-à-vis de l’apparition de la fissuration pendant la construction du barrage, ce qui peut affecter `a long-terme la perméabilité et par conséquent, compromettre son comportement structurel. Pour ce faire, l’accent est mis sur les incertitudes liées à quelques caractéristiques des matériaux (e.g., résistance, rapport eau-ciment, entre autres) et aux conditions environnementales pendant la phase de construction. Un modèle thermo-chemo-mécanique est utilisé pour décrire le comportement du BCR. En ce qui concerne le modèle probabiliste, deux aspects sont étudiés: i) comment les incertitudes liées aux variables d’entrée sont propagées dans le modèle, et ii) quelle est l’influence de leur dispersion par rapport à la dispersion totale de la sortie. Ce dernier est évalué par l’intermédiaire d’une analyse de sensibilité globale effectuée avec la méthode RBD-FAST. En outre, la variabilité spatiale des paramètres d’entrée est aussi prise en compte à travers des champs aléatoires bidimensionnels. Par ailleurs, un couplage entre des méthodes de fiabilité et la méthode d’éléments finis est effectué de façon à évaluer le potentiel de fissuration dans chaque couche de BCR lors de sa construction en utilisant un concept de densité de fissuration. Comme résultat important issu de ce travail de recherche, des courbes de probabilité pour la densité de fissuration sont obtenues au niveau de chaque couche en fonction de leur âge et des conditions aux limites, ce qui est considérée comme étant une contribution originale de cette thèse.La méthodologie proposée peut être utilisé pour aider à comprendre comment les incertitudes vont affecter le comportement du barrage pendant sa construction et servir d’appui dans le futur pour améliorer et soutenir la phase de conception du projet de barrage. / The use of fully probabilistic approaches to account for uncertainties within dam engineering is a recently emerging field on which studies have been mostly done concerning the safety evaluation of dams under service. This thesis arises within this framework as a contribution on moving the process of risk analysis of dams beyond empirical knowledge, applying probabilistic tools on the numerical modelling of a roller compacted concrete (RCC) dam during its construction phase.The work developed here aims to propose a methodology so as to account for risks related to cracking during construction which may compromise the dam’s functional and structural behaviour.In order to do so, emphasis is given to uncertainties related to the material itself (i.e.strength, water-to-cement ratio, among others) as well as to ambient conditions during the construction phase of RCC dams. A thermo-chemo-mechanical model is used to describe theRCC behaviour. Concerning the probabilistic model, two aspects are studied : how the uncertainties related to the input variables are propagated through the model, and what is the influence of their dispersion on the dispersion of the output, assessed by performing a global sensitivity analysis by means of the RBD-FAST method. Also, spatial variability of some input parameters is accounted for through bi-dimensional random fields. Furthermore, a coupling between reliability methods and finite element methods is performed in order to evaluate the cracking potential of each casted RCC layer during construction by means of a cracking density concept. As an important outcome of this applied research,probability curves for cracking density within each casted layer as functions of both age and boundary conditions are predicted, which is believed to be an original contribution of this thesis. The proposed methodology may therefore be seen as a contribution to help engineers understand how uncertainties will affect the dam behaviour during construction and rely on it inthe future to improve and support the design phase of the dam project.

A leucemia mielóide crônica (LMC) é resultante da proliferação clonal de uma célula tronco hematopoética, caracterizada por três fases bem definidas: crônica, acelerada e blástica e pela presença de uma anormalidade citogenética específica, o cromossomo Philadelphia (Ph). O cromossomo Ph é produto da translocação recíproca t(9;22)(q34;q11) que leva ao surgimento de um gene híbrido BCR-ABL cuja oncoproteína homônima, de 210 KD, tem uma atividade tirosino quinase intensa e desregulada, muito superior a da proteína ABL, de 145 KD. Esta atividade desregulada da proteína BCR-ABL confere o fenótipo da doença. Ao longo dos anos, houveram vários marcos terapêuticos no tratamento da LMC, desde bussulfan (BU) e hidroxiuréia (HU), até o advento do transplante alogênico de células tronco hematopoéticas (TCTH), alfa-interferon (α-IFN) e a infusões de linfócitos do doador na recaída pós transplante. O mesilato de imatinibe, aprovado pelas autoridades regulatórias em 2001, cujo alvo é a proteína BCR-ABL, revolucionou o tratamento da LMC, produzindo os melhores efeitos terapêuticos já alcançados, com exceção do TCTH. O TCTH continua sendo o tratamento comprovadamente capaz de promover a cura da doença, apesar da elevada morbi-mortalidade responsável por uma considerável redução em sua indicação terapêutica. Os resultados dos ensaios clínicos internacionais demonstraram a segurança e a eficácia do imatinibe, determinaram suas doses padrão, seus efeitos adversos e a superioridade na indução de respostas hematológicas completas (RHC), resposta citogenética maior (RCGM), melhor tolerabilidade e, principalmente, elevada freqüência de 16 resposta molecular maior (RMM), resultados jamais obtidos com o α-IFN, terapia de escolha até então. Objetivos e Métodos: O objetivo desta dissertação de mestrado é realizar um estudo de coorte retrospectivo através da análise de prontuários dos pacientes com LMC em tratamento com mesilato de imatinibe no Hospital de Clínicas de Porto Alegre (HCPA), atendidos pelo Sistema Único de Saúde (SUS), e descrever sua evolução quanto às respostas hematológicas e citogenéticas, sobrevida livre de progressão (SLP), sobrevida global (SG) e advento de efeitos adversos em um seguimento de 18 meses desde o início do tratamento com imatinibe. Resultados: Foram incluídos 81 pacientes que foram subdivididos em fase crônica inicial ou fase crônica tardia, fase acelerada ou fase blástica, de acordo com a fase da LMC em que estavam no início do tratamento com imatinibe. RHC foi alcançada por 90,9% dos pacientes em fase crônica inicial, 92,8% em fase crônica tardia e em 60,0% dos pacientes em fase acelerada. RGCM foi obtida por 83,3%, 85,7% e 20,0% nas fases crônica inicial, tardia e acelerada, respectivamente, enquanto a SLP foi de 83,3%, 94,7% e 58,8%. A probabilidade de SG foi de 91,7% na fase crônica inicial, 100% na tardia, 86,2% na fase acelerada e 0% na fase blástica. Os pacientes em fase blástica foram incluídos apenas para análise de SG. Na fase crônica inicial ou tardia, 5,3% dos pacientes apresentaram efeitos tóxicos de graus 3 ou 4 enquanto na fase acelerada, 23,5%. Quanto aos efeitos tóxicos hematológicos, pancitopenia ocorreu em 10,9%, principalmente na fase crônica tardia. Apenas 6,8% dos pacientes nas fases crônica ou acelerada suspenderam a terapia devido à toxicidade do tratamento. Conclusão: Os pacientes tratados com mesilato de imatinibe no HCPA, atendidos a parte de ensaios clínicos, apresentaram elevada freqüência de respostas hematológicas e citogenéticas, SLP e SG semelhantes às descritas na literatura mundial, justificando o investimento feito pelo SUS na aquisição deste medicamento.

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Le stade pre-B représente un point de contrôle crucial du développement des lymphocytes B dans la moelle osseuse. A ce stade, il y aura formation d'un récepteur intermédiaire nommé pre-BCR. Le pre-BCR est constitué de deux chaines lourdes Igµ et de deux pseudo-chaines légères (SLCs). Chaque SLC est constituée des protéines λ5 et VpreB, qui possèdent des régions « uniques » à leur extrémité N et C-terminale, respectivement. Ces régions uniques sont cruciales pour les fonctions du récepteur. La première partie de mes travaux sur l'étude du domaine λ5-UR nous a permis de proposer un modèle original d'assemblage du pre-BCR et d'apporter les bases structurales du rôle de chaperonne intramoléculaire de λ5-UR. L'activation du récepteur est permis par la formation d'une synapse immunologique. Des interactions entre la galectine-1 et λ5-UR vont permettre la formation d'un treillis d'interactions. L'étude structurale du complexe GAL1/λ5-UR, réalisée dans la seconde partie de ma thèse, a permis de déterminer la structure du complexe. L'interaction GAL1/λ5-UR engendre une modification d'affinité de GAL1 pour le lactose. Ce résultat suggère que l'interaction entre le pre-BCR et la galectine-1 peut influencer l'équilibre des interactions au niveau de la lattice en modulant l'affinité de la galectine-1 pour certains glycans. Dans la troisième partie de mon travail de thèse, des approches de glycomique fonctionnelle et structurale nous a permis l'élaboration d'un mécanisme de formation-dissolution de la synapse pre-B basés sur une modification d'affinité de GAL1 pour certains carbohydrates en présence de λ5-UR. / The pre-B stage represents a critical checkpoint in the development of B cells in the bone marrow. At this stage , there will be formation of a receptor intermediate called pre-BCR . The pre -BCR is composed of two heavy chains Igμ and two surrogate light chains ( SLCs ) . Each SLC consists of two proteins: λ5 and VpreB , which have "unique region" to their N-terminus and C -terminus, respectively. These unique regions are crucial for the functions of the receptor. The first part of my work on the domain λ5-UR has allowed us to propose an original model for assembling the pre -BCR and provide the structural basis of the role of intramolecular chaperone of λ5-UR. Receptor activation is allowed by the formation of an immunological synapse. Interactions between galectin-1 and λ5-UR will allow the formation of a lattice interactions. The structural study of complex GAL1/λ5-UR , conducted in the second part of my thesis, has allowed to determine the structure of the complex. These interactions GAL1/λ5-UR generate a modification of affinity of GAL1 for lactose. This result suggests that the interaction between the pre-BCR and galectin-1 may affect the balance of interactions at the lattice by modulating the affinity for galectin-1 for some glycans. In the third part of my thesis, approaches to structural and functional glycomics has allowed us to develop a mechanism of formation-dissolution of the synapse pre-B based on a modified affinity of GAL1 for certain carbohydrates in presence of λ5-UR.