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The full text will be available at the end of the embargo period: 3rd April 2025 / The author's name as given on this thesis is Francis MPRAH BARNIEH. His publications use the name format Francis M. Barnieh.

T-cell prolymphocytic leukemia (T-PLL) is the most common mature T-cell leukemia. It is a typically aggressively growing and chemotherapy-resistant malignancy with a poor prognosis. T-PLL cells resemble activated, post-thymic T-lymphocytes with memorytype effector functions. Constitutive transcriptional activation of genes of the T-cell leukemia 1 (TCL1) family based on genomic inversions/translocations is recognized as a key event in T-PLL’s pathogenesis. TCL1’s multiple effector pathways include the enhancement of T-cell receptor (TCR) signals. New molecular dependencies around responses to DNA damage, including repair and apoptosis regulation, as well as alterations of cytokine and non-TCR activation signaling were identified as perturbed hallmark pathways within the past years. We currently witness these vulnerabilities to be interrogated in first pre-clinical concepts and initial clinical testing in relapsed/refractory TPLL patients. We summarize here the current knowledge on the molecular understanding of T-PLL’s pathobiology and critically assess the true translational progress around this to help appraisal by caregivers and patients. Overall, the contemporary concepts on T-PLL’s pathobiology are condensed in a comprehensive mechanistic disease model and promising interventional strategies derived from it are highlighted.

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京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(人間・環境学) / 甲第24692号 / 人博第1065号 / 新制||人||250(附属図書館) / 2022||人博||1065(吉田南総合図書館) / 京都大学大学院人間・環境学研究科相関環境研究専攻 / (主査)教授 高田 穣, 教授 宮下 英明, 教授 川本 卓男, 教授 原田 浩 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Human and Environmental Studies / Kyoto University / DFAM

Yes / The present study investigated the genoprotective and genotoxic effects of myricetin bulk (10 μM) and nano forms (20 μM) in the lymphocytes from pre-cancerous, monoclonal gammopathy of unknown significance (MGUS) patients and healthy individuals using the Comet and micronucleus assays. The study also evaluated the effect of myricetin on P53 expression levels, using the Western blot technique. Results showed that throughout the in-vitro treatment, lymphocytes from the patients group had higher levels of baseline DNA damage compared to the healthy group. Myricetin in both forms induced significant DNA damage, only at higher concentrations (>40 μM). The micronucleus assay showed a significant reduction (P < 0.01) in the frequency of micronuclei in mono-nucleated cells in the patient group treated with the nano form of myricetin at the non-toxic dose of 20 μM. There was a significant increase in both gene and protein P53 levels in lymphocytes isolated from healthy individuals and pre-cancerous patients. These results suggested a protective effect of myricetin and indicated its nutritional supplement potential for protection against cancer development among patients suffering from MGUS. / This study was kindly funded by Mr Nasir Qayyum, Bradford, UK.

La protéine E4F1 découverte comme cible cellulaire de l'oncoprotéine adénovirale E1A est une protéine ubiquitaire agissant comme facteur de transcription et comme E3-ligase atypique. La protéine E4F1 interagit également directement avec plusieurs gènes suppresseurs de tumeurs et des oncoprotéines, suggérant son implication dans la tumorigénèse. Des travaux antérieurs du laboratoire, sur les fonctions cellulaires d’E4F1 dans les cellules cancéreuses ont montré que sa déplétion entraîne une mort cellulaire massive dans les Mefs transformés déficients en p53. De plus, E4F1 contrôle directement l'expression de 38 gènes, notamment impliqués dans le métabolisme cellulaire et les checkpoints du cycle cellulaire/Réponse aux dommages de l'ADN (DDR), tel que Chek1 qui code un composant majeur du checkpoint ATR/ATM. Conformément à ce rôle d’E4F1 dans la survie des cellules cancéreuses chez la souris, des patientes atteintes d'un cancer du sein triple négatif (TNBC) exprimant fortement E4F1 présentent une survie sans rechute (RFS) plus faible.Nous avons donc décidé d’étudier pour la première fois le programme transcriptionnel d’E4F1 dans les cellules humaines et d’explorer son rôle dans la survie des cellules de TNBC, avec une attention particulière pour son rôle dans la réponse aux agents de chimiothérapie.Les transcriptomes (RNAseq) de cellules SUM159 de TNBC montrent, lors de la déplétion d’E4F1, une diminution de l’expression de 147 des 276 gènes associés à la DDR. La combinaison de RNAseq et de ChIPseq révèle qu’E4F1 régule directement 57 gènes dans les cellules de TNBC humaines. Parmi ces gènes, E4F1 lui-même, CHEK1, mais aussi TTI2 et PPP5C codant pour des régulateurs post-transcriptionnels de l'axe ATM/ATR-CHK1, et définissant ainsi un "régulon" ATM/ATR-CHK1, encore inconnu et dépendant d’E4F1. TTI2 forme avec TELO2 et TTI1, le complexe TTT nécessaire au repliement correct et à la stabilité des protéines de la famille PIKK, telles qu’ATR et ATM. La phosphatase PPP5C est impliquée dans l'activation de la signalisation ATR-CHK1. Fait important, nous montrons qu’E4F1 se fixe sur et régule probablement ces trois gènes in vivo dans des tumeurs TNBC dérivées de patientes (PDTX). Dans la lignée SUM159 et les PDTX, le recrutement d’E4F1 sur ces gènes est augmenté lors du traitement avec la Gemcitabine, un agent de chimiothérapie bloquant la réplication de l’ADN. Étonnamment, nous avons révélé qu’E4F1 contrôle aussi indirectement l'expression de TELO2, un second membre du complexe TTT. Par conséquent, dans les cellules TNBC déplétées en E4F1, les taux de protéines des CHK1, TTI2, TELO2 mais aussi des kinases ATM/ATR, sont fortement diminués, entraînant une déficience de la DDR. Ainsi, les cellules SUM159 déplétées en E4F1 ne parviennent pas à s'arrêter en phase S lors du traitement à la Gemcitabine et sont hautement sensibilisées à cet agent de chimiothérapie, ainsi qu'à d'autres agents endommageant l'ADN comme le Cisplatine. Dans leur ensemble, mes travaux de thèse révèlent que la voie de signalisation ATM/ATR-CHK1, et la réponse au stress / dommages de l'ADN sont étroitement contrôlées aux niveaux transcriptionnel et post-transcriptionnel par E4F1. E4F1 apparait donc comme un acteur central dans la survie cellulaire des cellules TNBC, en particulier lorsqu'elles sont exposées à des agents endommageant l'ADN ou à des agents de chimiothérapie. Ainsi E4F1 pourrait représenter un marqueur pronostique de réponse à la chimiothérapie et une cible thérapeutique potentielle. / The E4F1 protein discovered as the cellular target of the adenoviral oncoprotein E1A is a ubiquitous protein acting both as a transcription factor and as an atypical E3-ligase. E4F1 protein also interacts directly with several cellular tumor suppressors and oncoproteins, suggesting its involvement in tumorigenesis. Previous laboratory work on the cellular functions of E4F1 in cancer cells has shown that its depletion leads to massive cell death in transformed Mefs deficient in p53. In addition, E4F1 directly controls the expression of 38 genes, including genes involved in cell metabolism and cell cycle checkpoints/DNA Damage Response (DDR), such as Chek1 that encodes a major component of the ATR/ATM checkpoint. Consistent with this role of E4F1 in cancer cell survival in mice, patients with triple-negative breast cancer (TNBC) with high E4F1 expression exhibit a poorer relapse free survival (RFS).We therefore aimed to study for the first time the transcriptional program of E4F1 in human cells and explore its role in the survival of TNBC cells, with particular focus on its role in the response to chemotherapy agents.Transcriptomes (RNAseq) of SUM159 TNBC cells show, when E4F1 is depleted, a decrease in expression of 147 out of 276 DDR-associated genes. The combination of RNAseq and ChIPseq shows that E4F1 directly regulates 57 genes in human TNBC cells. Among these genes, E4F1 itself, CHEK1, but also TTI2 and PPP5C coding for post-transcriptional regulators of the ATM/ATR-CHK1 axis, and thus defining an ATM/ATR-CHK1 "regulon", undescribed and E4F1-dependent. TTI2 composes with TELO2 and TTI1, the TTT complex required for the correct folding and stability of PIKK family proteins, such as ATR and ATM. PPP5C phosphatase is involved in the activation of ATR-CHK1 signaling. Importantly, we show that E4F1 binds to and probably regulates these three genes in vivo in Patient Derived TNBC Xenografts (PDTX). In both SUM159 cells and PDTX, the recruitment of E4F1 on these genes is increased upon Gemcitabine treatment, a chemotherapy agent that impairs DNA replication. Surprisingly, we found that E4F1 also indirectly controls the expression of TELO2, a second member of the TTT complex. Consequently, in TNBC cells depleted of E4F1, the protein levels of CHK1, TTI2, TELO2 but also ATM/ATR kinases, are significantly decreased, leading to DDR deficiency. Thus, SUM159 cells depleted of E4F1 fail to stop in phase S during Gemcitabine treatment and are highly sensitized to this chemotherapy agent, as well as other DNA damaging agents such as Cisplatin. Altogether, my thesis results demonstrate that the ATM/ATR-CHK1 signaling pathway, and the response to stress / DNA damage are tightly controlled at the transcription and post-transcription levels by E4F1. E4F1 therefore appears to be a central actor in the cellular survival of TNBC cells, particularly when exposed to DNA-damaging agents or chemotherapy agents. Thus, E4F1 could represent a prognostic marker for chemotherapy response and a potential therapeutic target.

Les cassures double-brin (DSB) sont des dommages dangereux de l’ADN et représentent un facteur de risque pour la stabilité du génome. Le maintien de l'intégrité du génome est essentiel pour les cellules souches adultes, qui sont responsables de la régénération des tissus endommagés et de l'homéostasie tissulaire tout au long de la vie. La régénération musculaire chez l'adulte repose sur les cellules souches musculaires (cellules satellites, SCs) qui possèdent une remarquable capacité de réparation des DSB, mais dont le mécanisme sous-jacent reste inconnu. Ce projet de thèse consistait à étudier comment la différenciation musculaire est affectée lorsque la réparation des DSB est altérée, et quels sont le(s) mécanisme(s) et les conséquences de ce défaut de réparation sur la régénération musculaire. Au cours de cette étude, il est apparu de façon originale que les facteurs de réparation des DSB peuvent affecter la myogenèse, indépendamment de leur fonction dans la réparation de l'ADN. La présente étude a porté sur le rôle de la protéine kinase dépendante de l'ADN (DNA-PK), un facteur crucial pour la réparation non-homologue des DSBs (NHEJ), au cours de la différenciation musculaire chez la souris. L’étude a ciblé l'activation des SCs et la régénération musculaire in vitro et in vivo et a également abordé la régulation de cette kinase. Le rôle "canonique" de la DNA-PK, et donc du NHEJ, dans les SCs a également été étudié en présence de lésions de l'ADN radio-induites. Le rôle d’ATM, une kinase qui orchestre les réponses cellulaires aux DSB, a également été abordé dans le contexte de la régénération musculaire. Ces résultats confirment la notion émergente du rôle multifonctionnel des protéines de réparation de l’ADN dans d’autres processus physiologiques que la réparation elle-même, ce qui m’a également permis de réaliser une étude bibliographique. Ce travail i) identifie de nouveaux régulateurs de la myogenèse et ii) contribue à la compréhension de la résistance des cellules souches musculaires au stress génotoxique. Ces résultats pourraient avoir des implications dans l'amélioration des thérapies cellulaires de la dysfonction musculaire en agissant sur les régulateurs nouvellement découverts. / DNA double-strand breaks (DSBs) are dangerous DNA damages and a risk factor for genome stability. The maintenance of genome integrity is crucial for adult stem cells that are responsible for regeneration of damaged tissues and tissue homeostasis throughout life. Muscle regeneration in the adult relies on muscle stem cells (satellite cells, SCs) that have a remarkable DSB repair activity, but the underlying mechanism is not known. The aims of the present PhD project were to investigate how muscle differentiation is affected when DSB repair is impaired, and which are the mechanism(s) and the consequences on muscle regeneration. During this study, a novel possibility has arisen, namely that DSB repair factors affects myogenesis independently of their DNA repair activity, suggesting a novel function, not previously anticipated, of these factors. The present study has addressed the role of DNA-dependent protein kinase (DNA-PK), a crucial factor in non-homologous end-joining (NHEJ) repair of DSBs, in muscle differentiation in the mouse. Studies have targeted SC activation and muscle regeneration in vitro and in vivo and also addressed the regulation of this kinase. In parallel the more “canonical” role of DNA-PK, and thereby of NHEJ, has been investigated in SCs via radiation-induced DNA damage. The role of ATM, a kinase that orchestrates cellular responses to DSBs in muscle regeneration has also been addressed. These results support the emerging notion of multifunctional repair proteins in a variety of physiological processes beyond the repair process itself, on which I have conducted a bibliographical study. This work i) identifies novel regulators of myogenesis, and ii) helps understanding the resistance of muscle stem cells to genotoxic stress. It has potential implications for improving cellular therapies for muscle dysfunction by acting on the newly discovered regulators.

Neutrophile sind Zellen des Immunsystems von Säugetieren. Ihre zerstörerische Kraft spielt eine essentielle Rolle bei der Bekämpfung von Mikroorganismen, birgt aber auch das Potential erheblicher Kollateralschäden. Um chronische Entzündungen zu vermeiden, müssen diese Zellen streng reguliert werden. Die Neutrophilen selber nehmen an dieser Regulierung durch das Freisetzen von pro- und antiinflammatorischen Signalen Teil, unter anderem produzieren sie Zytokine oder initiieren rechtzeitig die Apoptose. Ein Eckpfeiler der Regulierung dieser Funktionen ist der oxidative Burst, bei dem Neutrophile reaktive Sauerstoffspezies (ROS) bilden. Die molekularen Ziele von ROS, welche diese Mechanismen regulieren, sind nicht alle identifiziert. Wir haben ataxia-telangiectasia mutated (ATM) Kinase, ein Regulator der DNA-Schadensantwort (DDR), als einen ROS-abhängigen Modulator von Neutrophilen identifiziert. Mutationen in ATM führen zu der Erkrankung Ataxia Telangiectasia (AT). AT Patienten leiden nicht nur unter den Folgen der fehlerhaften DNA-Reparatur sondern zeigen auch inflammationsassoziierte Krankheitserscheinigungen. Diese Beobachtung veranlasste uns, die Neutrophilen von AT Patienten genauer zu untersuchen. Wir zeigen, dass Neutrophile von AT Patienten erhöhte Menge an Zytokinen produzieren und Apoptose verzögern. Wir zeigen auch, dass DNA Schaden die Zytokinproduktion unterdrückt und Apoptose durch einen Mechanismus, der ATM, p38, und Chk2 verwendet initiiert. ROS sind notwendig für die endogene Regulierung dieser Prozesse. Diese Arbeit enthüllt einen neuartigen Mechanismus der Regulierung von Neutrophilen und etabliert die DDR als ein Ziel der ROS-gesteuerten Immunmodulation. Im Zusammenhang wird auch gezeigt, dass dysregulierte Neutrophilenaktivitäten einem inflammatorischen Phänotyp in AT zugrundeliegen könnte. Wir glauben, dass Entzündung eine treibende Kraft hinter Teilen der Pathologie von AT sein könnte und somit ein Ziel für klinische Intervention darstellt. / Neutrophils are cells of the mammalian innate immune system whose inflammatory functions are essential for microbial clearance but cause collateral tissue damage. Inflammation is regulated by both pro- and anti-inflammatory signals, including cytokine production and initiation of apoptosis. A cornerstone of the regulation of these functions is the oxidative burst, by which neutrophils generate reactive oxygen species (ROS). The downstream targets of ROS responsible for regulating these functions are not fully identified. We have identified ataxia telangiectasia mutated (ATM) kinase, a master regulator of the DNA damage response (DDR), as a ROS-dependent modulator of neutrophil responses. Mutations in ATM cause the disease Ataxia-telangiectasia (AT). In addition to disorders resulting from defective DNA repair, AT patients suffer from symptoms linked to inflammation, leading us to examine their neutrophil responses. We report that neutrophils from AT patients overproduce pro-inflammatory cytokines and delay apoptosis. We further show that DNA damage in neutrophils suppresses cytokine production and can initiate apoptosis via a mechanism involving ATM, p38, and Chk2. Furthermore, the oxidative burst was required for activation of ATM to regulate these processes.. This work reveals a novel mechanism for the regulation of neutrophil functions, establishing the DDR as a mediator of immune regulation by ROS. Furthermore, it indicates that neutrophil dysregulation may underlie chronic inflammation in AT patients. We propose that inflammation may be a driving force behind some of the pathology of AT, providing a potential target for clinical intervention for some symptoms of this currently untreatable disease.