Le cancer colorectal est une affection multifactorielle qui conjugue des anomalies épigénétiques et des altérations moléculaires à une déstabilisation du génome. En dehors de deux processus bien établis, l’instabilité des microsatellites et l’instabilité des chromosomes, la déstabilisation du génome peut être consécutive à la réexpression d’éléments génétiques mobiles, HERV et LINEs-­‐1. Les HERVs ont un potentiel de modulation de l’immunité qui pourrait contrôler les réactions de l’hôte dans le processus de la carcinogenèse. Compte tenu du rôle que pourrait jouer les HERV, nous avons voulu déterminer la relation entre l’infiltrat lymphocytaire intratumoral et les différentes caractéristiques moléculaires des tumeurs. L’infiltrat lymphocytaire intratumoral a été évalué pour trois marqueurs (CD3, CD8 et CD45RO). Les marqueurs moléculaires analysés ont été : les mutations des gènes B-­‐raf, k-­‐ras et Pi3K, le statut des microsatellites, la méthylation de MLH1 et des LINEs-­‐1, un polymorphisme de C-­‐met et de HLA-­‐G. Ces marqueurs ont été comparés à la prévalence de la délétion du locus Apobec 3 pour une cohorte de 135 patients porteurs de cancer colorectal. / Colorectal cancer is a multifactorial disease associated to epigenetic abnormalities and molecular alterations inducing a destabilization of the cellular genome. Besides two well-­established processes, microsatellite instability and chromosome instability, the destabilization of the genome may follow mobilisation of endongenised mobile genetic elements, such as HERV or LINEs-­‐1. HERV have a potential to modulate immune response, which suggests that they could contribute to the process of carcinogenesis. We thus wanted to determine the relationship between intratumoral lymphocytic infiltration and the different molecular characteristics of tumours, taking into account factors that could influence the expression of HERV, such as the frequently observed deletion of a locus on 22q13 containing the Apobec 3 gene family. The intratumoral lymphocytic infiltration was assessed for three markers (CD3, CD8 and CD45RO). The molecular markers analysed were: the mutations of B-­‐raf, K-­‐ras and Pi3K genes, the instability status of microsatellites, the methylation of MLH1 and LINEs-­‐1, a polymorphism in C-­‐met and in HLA-­‐G. These markers were linked to the deletion of the locus containing Apobec 3 genes, in a cohort of 135 colorectal cancer patients.

Les rétrovirus endogènes humains ont longtemps été considérés comme d'inactifs fossiles de l'ADN humain, mais leur abondance (8%) a récemment été révélée grâce au séquençage du génome humain. Plusieurs études indépendantes ont montré une association au niveau moléculaire entre le rétrovirus endogène humain MSRV de la famille HERV-W et la sclérose en plaques (SEP) ainsi que la schizophrénie (SCZ). Les éléments de la famille HERV-W codent pour une protéine d'enveloppe (Env) très immunopathogène. Cette protéine active une cascade autoimmune et inflammatoire via l'interaction du récepteur TLR4 avec les cellules présentatrices d'antigène, provoque une dérégulation du système immunitaire et induit une cytotoxicité particulière. Grâce à un test ELISA développé pour la détection des protéines HERV-W ex vivo, la présence significative d'une antigénémie MSRV-Env a pu être détectée chez environ 75% des patients SEP, alors que tous les contrôles sains étaient négatifs. Une antigénémie positive d'environ 50% chez des patients SCZ pour les protéines Env et Gag a également été rapportée, montrant une corrélation significative avec un sous-groupe de patients ayant un niveau élevé de protéine C-réactive. De plus, un modèle animal d'encéphalomyélite autoimmune expérimentale a pu être reproduit avec l'utilisation de la protéine Env. Ce modèle a montré des signes d'inflammation et de démyélinisation confirmées par des analyses IRM et histologiques, ainsi qu'une autoimmunité anti-myéline. Un anticorps monoclonal, sélectionné pour ses propriétés inhibitrices par rapport à l'activation du TLR4 par MSRV-Env, a été testé in vivo avec ce nouveau modèle animal et in vitro avec des cellules immunitaires. Une inhibition significative des symptômes cliniques en comparaison avec des contrôles non traités a été obtenue et l'innocuité du traitement a été vérifiée. L'interaction de la protéine Env du rétrovirus MSRV avec des facteurs environnementaux pourrait être à la source de la cascade inflammatoire en association avec la SEP ou la SCZ. Cette protéine représente une nouvelle cible thérapeutique dans le cadre du développement prometteur d'un anticorps thérapeutique monoclonal. L'ensemble des ces travaux a contribué à montrer qu'une partie des rétrovirus endogènes humains ont retenu leur activité, ce qui ouvre de nouvelles perspectives de recherche dans le domaine des maladies complexes humaines / Human endogenous retroviruses (HERVs) have long been considered as inactive fossils in human DNA, but recent sequencing of the human genome revealed that they are very abundant and constitute approximately (8%) of the human genomic sequences. Recent independent molecular studies have also shown an association between the MS-associated retrovirus MSRV of the human endogenous retroviruses type “W” (HERV-W) family and Multiple Sclerosis (MS), as well as Schizophrenia (SCZ). HERV-W elements encode a powerful immunopathogenic envelope protein (Env) that activates a proinflammatory and autoimmune cascade through interaction with Toll-Like receptor 4 (TLR4) on antigenpresenting cells, triggers dysregulation of the immune system and mediates a peculiar cellular toxicity. Using a specific ELISA immunoassay for ex-vivo measurement of HERV-W proteins, a highly significant prevalence of MSRV-Env antigenemia in MS sera (about 75%) was reported, whereas all healthy controls were negative. A positive Env and Gag antigenemia (about 50%) was also found in SCZ patients, and a significant correlation with an elevated level of C-reactive protein was shown in a subgroup of SCZ patients. Moreover, the MSRV-Env protein was shown to reproduce the hallmarks of an Experimental Autoimmune Encephalomyelitis, an animal model for MS, with major inflammatory demyelination confirmed by MRI and histology, as well as anti-myelin autoimmunity. An anti-Env monoclonal antibody, selected for its inhibiting effects on MSRV-Env interaction with TLR4 in human lymphoid cell cultures, was tested in vivo with this new MS model and also in vitro with human immune cells. Significant inhibition and prevention of clinical symptoms compared to untreated controls were observed. These rodent models are also useful for initial investigation of the safety of antibody, since the Env protein is not expressed in animal species except for non-human primates. A relationship between environmental factors and the pro-inflammatory MSRV-Env protein is thus a possible hypothesis regarding initiation of a pathogenic cascade leading to diseases such as MS and SCZ. The MSRV-Env protein now represents a novel target, and the neutralizing antibody being developed by GeNeuro, a promising therapeutical approach for the cure of these severe neurological diseases

La sclérose en plaques est une maladie auto-immune dirigée contre les protéines de la myéline du cerveau. Plusieurs mécanismes physiopathologiques sont impliqués dans la SEP tels que l'inflammation, la démyélinisation et l’atteinte axonale. La SEP est associée à une expression accrue de cytokines et à une activation des rétrovirus endogènes humains (HERVs). Dans les conditions physiologiques, ces unités transcriptionnelles sont maintenues dans un état réprimé par un même mécanisme répresseur dépendant de la chromatine : la tri-méthylation de la lysine 9 de l’histone H3 (H3K9me3), qui crée un site de liaison aux protéines de la famille HP1. Nous avons trouvé qu’à la fois, les gènes de l’immunité et les HERVs nécessitent les protéines hétérochromatiniennes HP1α pour leur répression transcriptionnelle. Nous avons montré que la peptidylarginine déiminase 4, une enzyme qui joue un rôle dans la SEP, affaiblit la liaison de HP1α à la lysine 9 tri-méthylée de l'histone H3 en citrullinant l’arginine 8. Nous avons apporté la preuve que de multiples événements de la réactivation de la transcription chez les patients atteints de la SEP peuvent être expliqués par un défaut du mécanisme unique de répression génique. Nous avons également montré qu'il est possible de renforcer la répression de HP1 à l'aide de petites molécules. Par exemple, l’EGCG, un composé de thé vert, est en mesure de réduire à la fois l’expression des HERVs et des cytokines en augmentant l'activité de l’histone méthyltransférase SUV39H1. Cela conduit à une accumulation de la marque répressive H3K9me3, qui va favoriser la liaison de HP1.Ensemble, ces résultats suggèrent que HP1 est une composante importante de la SEP au niveau de la régulation des cytokines et des HERVs. / Multiple Sclerosis is an autoimmune disease resulting in damage to myelin structures of the brain. Several physiopathological mechanisms are involved in MS including inflammation, demyelination, and axonal damage. MS is associated with increased cytokine expression and activation of human endogenous retroviruses (HERVs). These two types of transcriptional units are kept in check by chromatin-dependent silencing associated with lysine 9 trimethylation of histone H3, and subsequent of HP1 proteins. We find that both the cytokine genes and the HERVs require the heterochromatin protein HP1 for their transcriptional repression. Furthermore, we have shown that the peptidylarginine deiminase 4, an enzyme with a suspected role in MS, weakens the binding of HP1 to tri-methylated histone H3 lysine 9 by citrullinating histone H3 arginine 8. We thereby evidence that multiple events of transcriptional reactivation in MS patients can be explained by deficiency of a single mechanism of gene silencing. We have also shown that it is possible to reinforce HP1 repression by using small molecules. For example, EGCG, a green tea compound, is able to reduce both HERVs and cytokines expression by increasing histone methyltransferase activity SUV39H1. This leads to increased accumulation of H3K9me3 repressive marks and favors binding of HP1. All together, these results suggest that HP1 is an important component of the regulation of cytokine genes and HERVs in MS patients.

High grade aggressive lymphomas have high mortality. By their nature, more than 40% of patients die from these diseases even with the improved treatment strategies currently available for oncology patients. The characteristic feature is that they are functionally heterogeneous and therefore have different biological and molecular signatures which make it difficult for all groups to respond to same line of treatment. Based on the above, I set out to look at the impact of viral and cellular gene products on these groups of diseases: In chapter 3 I developed monoclonal antibodies against HERV‐K10. I subsequently investigated their expressions in aggressive lymphomas including Diffuse Large B‐cell lymphoma, Hodgkin’s lymphoma and Primary CNS lymphomas. I showed HERV‐K10 is expressed in cell lines of aggressive lymphomas, but not in paraffin‐embedded tissues. In chapter 4 I showed that the expression of ATM using immune‐histochemistry techniques in aggressive lymphomas does offer a guide to prognosis and treatment. Nearly 30% of Diffuse Large B‐cell lymphomas express ATM, 55% of Hodgkin’s lymphomas and more than 80% of Primary CNS lymphomas. I also showed there is a correlation of ATM expression and EBV‐driven aggressive lymphomas and that this has a poor prognostic significance. Chapter 5 analysed the results obtained by generating, validating and evaluating data base of DLBCL and PCNSL from a retrospective cohort over a 17‐year period. The results confirmed that prognostic indicators including ATM, S1PR2, Autotaxin and EBV using immuno‐histochemistry techniques help with categorising aggressive lymphomas into different prognostic groups and does influence future management. In summary, my results showed there is a critical place for immuno‐histochemistry techniques in convincingly helping understand the expressions of viral and cellular gene products in aggressive lymphomas and in contributing positively to their management.