Les gènes suppresseurs de tumeurs (TSGs) contrôlent la prolifération cellulaire et leur inactivation joue un rôle important dans la leucémogénèse. Deux mécanismes épigénétiques majeurs sont impliqués dans la répression des TSGs: 1- la méthylation de l’ADN et 2- la déacétylation des histones des chromosomes. On les dit épigénétiques car ils n’affectent pas la séquence de l’ADN. Ces phénomènes sont réversibles, faisant donc d’eux des cibles thérapeutiques de choix. Dans le cadre de cette thèse, nous avons évalué le potentiel chimiothérapeutique de différents agents qui visent ces mécanismes épigénétiques et nous les avons administrés seuls et en combinaison dans le but d’améliorer leur efficacité. La 5-aza-2’-désoxycytidine (5-Aza-CdR) est un inhibiteur de la méthylation de l’ADN qui permet la ré-expression des TSGs. Cet agent s’est avéré efficace contre certaines maladies hématologiques et est d’ailleurs approuvé aux États-Unis dans le traitement du syndrome myélodysplasique depuis 2006. Cependant, le protocole d’administration optimal de cet agent, en termes de doses et de durée, n’est toujours pas établi. Nos recherches suggèrent que le celui-ci devrait être plus intensif que ce que rapporte la littérature. Les inhibiteurs des déacétylases des histones (HDACi) ont également montré une activité antinéoplasique intéressante. De récentes recherches ont montré que la combinaison d’agents ciblant à la fois la méthylation de l’ADN et la déacétylation des histones produit une réactivation synergique des TSGs, ce à quoi nous nous sommes intéressé. Nous avons observé que la co-administration d’un HDACi avec la 5-Aza-CdR potentialise son action anti-leucémique. Il est aussi possible d’augmenter l’activité de la 5-Aza-CdR en inhibant sa dégradation par l’enzyme cytidine (CR) désaminase. Nous avons observé que la co-administration du zebularine, un inhibiteur de la CR désaminase, avec la 5-Aza-CdR accroît son efficacité. Le zebularine est aussi un inhibiteur de la méthylation de l’ADN, ce qui pourrait contribuer à la potentialisation de la réponse anti-leucémique observée lors de la co-administration de ces deux agents. En résumé, il est possible d’augmenter l’efficacité anti-leucémique de la 5-Aza-CdR en : 1- intensifiant son protocole d’administration, en termes de doses et de durée, 2- la combinant avec un HDACi, et 3- diminuant sa dégradation par la CR désaminase. L’utilisation de ces résultats précliniques dans l’élaboration de protocoles cliniques pourrait être bénéfique à beaucoup de patients. / The silencing of tumor suppressor genes (TSG) that normally regulate cells proliferation plays an important role in leukemogenesis. Two major mechanisms are involved in TSG’s silencing: DNA methylation and histones deacetylation. Because those phenomenons are reversible, it makes them interesting therapeutic targets for chemotherapeutic agents. We evaluated the antineoplastic potential of different agents that target those events and we administered them alone or in combination with the goal of improving their efficiency. 5-aza-2’-deoxycytidine (5-Aza-CdR) is a DNA methylation inhibitor that can re-express TSGs that are silenced by methylations. This agent demonstrated its efficacy against hematological malignancies. Therefore, 5-Aza-CdR is used since 2006 in United States of America against myelodysplastic syndrome; but its optimal dose-schedule still needs to be established. Our researches suggest that the dose-schedule of 5-Aza-CdR should be more intensive than what is reported from the literature. Inhibitors of histones deacetylation (HDACi) also demonstrated some interesting antineoplastic activity. Recently, observations showed that combination of chemotherapeutic agent that targets both DNA methylation and histones deacetylation lead to a synergic reactivation of silenced TSG. This finding allowed us to observe that the co-administration of an HDACi with 5-Aza-CdR improve its antileukemic potential. Moreover, it is possible to increase the activity of 5-Aza-CdR by preventing its degradation by cytidine (CR) deaminase. We demonstrated that the co-administration of zebularine, an inhibitor of CR deaminase, with 5-Aza-CdR increases its activity. Zebularine is also an inhibitor of DNA methylation, which may contribute to the enhancement of the antileukemic action of this combination. In summary, our preclinical data indicate that the antileukemic activity of 5-Aza-CdR can be enhanced by: 1- increasing his dosage, 2- combining it with HDACi, and 3- preventing its inactivation by CR deaminase. The translation of those preclinical observations into clinical protocols may be effective in patients with advanced leukemia.

Les gènes suppresseurs de tumeurs (TSGs) contrôlent la prolifération cellulaire et leur inactivation joue un rôle important dans la leucémogénèse. Deux mécanismes épigénétiques majeurs sont impliqués dans la répression des TSGs: 1- la méthylation de l’ADN et 2- la déacétylation des histones des chromosomes. On les dit épigénétiques car ils n’affectent pas la séquence de l’ADN. Ces phénomènes sont réversibles, faisant donc d’eux des cibles thérapeutiques de choix. Dans le cadre de cette thèse, nous avons évalué le potentiel chimiothérapeutique de différents agents qui visent ces mécanismes épigénétiques et nous les avons administrés seuls et en combinaison dans le but d’améliorer leur efficacité. La 5-aza-2’-désoxycytidine (5-Aza-CdR) est un inhibiteur de la méthylation de l’ADN qui permet la ré-expression des TSGs. Cet agent s’est avéré efficace contre certaines maladies hématologiques et est d’ailleurs approuvé aux États-Unis dans le traitement du syndrome myélodysplasique depuis 2006. Cependant, le protocole d’administration optimal de cet agent, en termes de doses et de durée, n’est toujours pas établi. Nos recherches suggèrent que le celui-ci devrait être plus intensif que ce que rapporte la littérature. Les inhibiteurs des déacétylases des histones (HDACi) ont également montré une activité antinéoplasique intéressante. De récentes recherches ont montré que la combinaison d’agents ciblant à la fois la méthylation de l’ADN et la déacétylation des histones produit une réactivation synergique des TSGs, ce à quoi nous nous sommes intéressé. Nous avons observé que la co-administration d’un HDACi avec la 5-Aza-CdR potentialise son action anti-leucémique. Il est aussi possible d’augmenter l’activité de la 5-Aza-CdR en inhibant sa dégradation par l’enzyme cytidine (CR) désaminase. Nous avons observé que la co-administration du zebularine, un inhibiteur de la CR désaminase, avec la 5-Aza-CdR accroît son efficacité. Le zebularine est aussi un inhibiteur de la méthylation de l’ADN, ce qui pourrait contribuer à la potentialisation de la réponse anti-leucémique observée lors de la co-administration de ces deux agents. En résumé, il est possible d’augmenter l’efficacité anti-leucémique de la 5-Aza-CdR en : 1- intensifiant son protocole d’administration, en termes de doses et de durée, 2- la combinant avec un HDACi, et 3- diminuant sa dégradation par la CR désaminase. L’utilisation de ces résultats précliniques dans l’élaboration de protocoles cliniques pourrait être bénéfique à beaucoup de patients. / The silencing of tumor suppressor genes (TSG) that normally regulate cells proliferation plays an important role in leukemogenesis. Two major mechanisms are involved in TSG’s silencing: DNA methylation and histones deacetylation. Because those phenomenons are reversible, it makes them interesting therapeutic targets for chemotherapeutic agents. We evaluated the antineoplastic potential of different agents that target those events and we administered them alone or in combination with the goal of improving their efficiency. 5-aza-2’-deoxycytidine (5-Aza-CdR) is a DNA methylation inhibitor that can re-express TSGs that are silenced by methylations. This agent demonstrated its efficacy against hematological malignancies. Therefore, 5-Aza-CdR is used since 2006 in United States of America against myelodysplastic syndrome; but its optimal dose-schedule still needs to be established. Our researches suggest that the dose-schedule of 5-Aza-CdR should be more intensive than what is reported from the literature. Inhibitors of histones deacetylation (HDACi) also demonstrated some interesting antineoplastic activity. Recently, observations showed that combination of chemotherapeutic agent that targets both DNA methylation and histones deacetylation lead to a synergic reactivation of silenced TSG. This finding allowed us to observe that the co-administration of an HDACi with 5-Aza-CdR improve its antileukemic potential. Moreover, it is possible to increase the activity of 5-Aza-CdR by preventing its degradation by cytidine (CR) deaminase. We demonstrated that the co-administration of zebularine, an inhibitor of CR deaminase, with 5-Aza-CdR increases its activity. Zebularine is also an inhibitor of DNA methylation, which may contribute to the enhancement of the antileukemic action of this combination. In summary, our preclinical data indicate that the antileukemic activity of 5-Aza-CdR can be enhanced by: 1- increasing his dosage, 2- combining it with HDACi, and 3- preventing its inactivation by CR deaminase. The translation of those preclinical observations into clinical protocols may be effective in patients with advanced leukemia.

La plasticité cérébrale pathologique qui se met en place en réponse à l'administration répétée de drogue nécessite des modifications de l’expression des gènes, au moyen,entre autres, de mécanismes épigénétiques tels que la méthylation de l’ADN. Dans ces travaux, nous avons montré que l’inhibition des ADN méthyl transférases par la 5-aza-2’-désoxycytidine augmentait les propriétés renforçantes de la cocaïne dans un protocole d’auto-administration intraveineuse, et ce, sans affecter la motivation des rats pour la cocaïne, ni la réactivation du comportement de recherche après une période de sevrage.L’analyse du méthylome dans le cortex préfrontal médian nous a permis de caractériser près de 190000 régions génomiques différentiellement méthylées suite au traitement par la cocaïne, en association ou non avec la 5-aza-2’-désoxycytidine. Nous avons sélectionné une vingtaine de régions situées soit dans les promoteurs soit au sein de gènes participant à la plasticité neuronale. L’analyse de la transcription de ces gènes a permis, pour certains d’entre eux, de corréler les variations de méthylation avec celles d’expression, comme dans le cas du gène Hdac2. / Repeated drug administration lead to pathological brain plasticity that requires modifications of gene expression through, among others, epigenetic mechanisms such DNA methylation. Here, we showed that DNA methyltransferases inhibitors such 5-aza-2’-deoxycytidine increase reinforcing properties of cocaine in an intravenous self administration paradigm without affecting the motivation of rats for the drug, nor drug seeking after withdrawal. The analysis of the methylome in the medial prefrontal cortex allowed us to identify approximatively 190000 differentially methylated genomic regions in response to cocaine treatment, in association or not with 5-aza-2’-deoxycytidine. We selected around twenty regions within promoters or body of genes known to participate in neuronal plasticity. The study of the transcription of these genes permitted for some of them to correlate the modifications of the DNA methylation with the modifications of the expression, like, for example, in the case of the gene Hdac2.