Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les leucémies aiguës myéloblastiques (LAM) sont un groupe hétérogène de pathologies malignes représentant environ 70% des leucémies aiguës. Il existe une prolifération, dans le cadre des LAM de cellules immatures appartenant à la lignée myéloïde appelées myéloblastes ou communément blastes. Les traitements actuels reposent essentiellement sur la chimiothérapie antimitotique. L’homéostasie du fer est une cible dans le traitement des LAM en induisant la différentiation des blastes. Le mécanisme implique la modulation des ROS. Leur action est synergique avec celle de la Vitamine D (VD) au travers de l’activation de la voie des MAPK. Cette association a été utilisée chez plusieurs patients avec succès permettant un doublement de leur espérance de vie. Nous avons ensuite montré que l’expression du récepteur expression vitamine D (VD) est altérée dans les états indifférenciés / immatures sous-types de LAM et que la diminution de l'expression du VDR et de ces gènes cibles est corrélée à un mauvais pronostic chez les patients. Le mécanisme moléculaire entraînant le blocage de l'expression VDR implique la méthylation de son promoteur. Les souris invalidées pour le VDR ont une expansion du compartiment des cellules souches hématopoïétiques demeurant à un état quiescent ainsi qu’une diminution des niveaux du stress oxydatif en leur sein. En outre, la transformation maligne des cellules déficientes en VDR a abouti à une différenciation myéloïde limitée, à l'augmentation du nombre de progéniteurs hématopoïétiques précoces et ces cellules présentaient un potentiel d'auto-renouvellement accru et étaient résistantes aux inhibiteurs de la méthyltransférase et à la chimiothérapie. Enfin, l'induction de l'expression du VDR dans les modèles de LAM par un traitement combinant des agents de déméthylation et les agonistes de VDR a permis de diminuer la séminalité, de promouvoir la différenciation cellulaire, de bloquer la croissance tumorale et de restaurer la sensibilité à la chimiothérapie. Par conséquent, nous proposons que le VDR est un gène maître contrôlant la séminalité et la prolifération / différenciation cellulaire des cellules souches hématopoïétiques normales et leucémiques. Ainsi, la combinaison d'agents déméthylants et d’agonistes de VDR pourrait à l’avenir être proposée en thérapeutique pour traiter les LAM. / Acute myeloid leukemia (AML) is a heterogeneous group of malignancies representing approximately 70% of acute leukemias. There is a proliferation of immature cells belonging to the myeloid lineage commonly called myeloblasts or blasts. Current treatments are mainly based on antimitotic chemotherapy. Iron homeostasis is a target for the treatment of AML blasts inducing cell differentiation. The mechanism involves the modulation of ROS. Their action is synergistic with that of Vitamin D (VD) through the activation of MAPK. This association has been used successfully in several patients for a doubling of life expectancy. Then, we show that Vitamin D receptor (VDR) expression was impaired in undifferentiated/immature AML subtypes and that decreased expression of VDR and VDR-targeted genes was correlated with a negative prognosis of patients. Molecular mechanism resulting in the blockade of VDR expression involved VDR promoter methylation. VDR-deficient mice showed an expansion of the hematopoietic stem cell compartment which presented an improved quiescent status and decreased ROS levels that have been shown to be involved in both AML differentiation and stem cells longevity. Moreover, malignant transformation of VDR-deficient cells resulted in limited myeloid differentiation, increased numbers of early hematopoietic progenitors and those cells presented an enhanced self-renewal potential and were resistant to DNA methyltransferase inhibitors and to chemotherapy. Finally, induction of VDR expression in AML models by combined treatment of demethylating agents and VDR agonists decreased stemness, promoted cell differentiation, blocked tumor propagation and restored sensitivity to chemotherapy. Therefore, we propose that VDR is a master gene controlling stemness and proliferation/cell differentiation of normal hematopoietic stem cells and leukemic cells. Thus, combination of demethylation agents and VDR agonists may be used therapeutically to treat AML.

Les leucémies aigües myéloblastiques (LAM) sont des proliférations malignes de blastes myéloïdes bloqués dans la différenciation. Jusqu'à ce jour, la leucémie aigüe promyélocytaire est le seul soustype de LAM à bénéficier d'un traitement rétablissant la différenciation qui repose sur la combinaison d'acide tout-trans rétinoïque ou de trioxyde d'arsenic à la chimiothérapie. Ce travail démontre que le ciblage de l'homéostasie du fer constitue une nouvelle approche thérapeutique différenciante pour tous les autres sous-types de LAM. En effet, la privation en fer provoque la différenciation des blastes myéloïdes et des progéniteurs CD34+ de sang de cordon vers le lignage monocytaire par la production d'espèces réactives de l'oxygène et l'activation de la voie des MAPkinases. L'analyse du transcriptome de la lignée leucémique HL60 a révélé que 30% des gènes modulés par la privation en fer sont communs avec ceux modulés par la vitamine D (VD). La privation en fer agit en synergie avec la VD via l'activation des MAPkinases et l'augmentation d'expression du récepteur de la VD (VDR). Ce mécanisme a été vérifié in vitro sur plusieurs lignées leucémiques et son efficacité démontrée in vivo dans un modèle de xénogreffe de souris immunodéficientes. Enfin, l'administration d'un chélateur de fer associé à la VD chez un patient leucémique a permis de corriger les cytopénies et d'induire la différenciation des blastes. L'association d'un chélateur de fer à la VD constitue donc une nouvelle approche thérapeutique différenciante pour les LAM et son efficacité en association à la chimiothérapie doit être évaluée par une étude clinique à grande échelle.

Les traitements antinéoplasiques peuvent induire des leucémies myéloblastiques (t-LAM). Ces t-LAM présentent des anomalies cytogénétiques spécifiques de l'agent mutagène. Des monosomies 5 ou 7 ou 5q-/7q- se rencontrent après expositions aux alkylants; des translocations équilibrées impliquant souvent la région 11q23, se voient après anti topoisomérases II. Ces anomalies acquises se voient aussi dans des leucémies myéloblastiques de novo (p-LAM) laissant suggérer des mécanismes leucémogènes identiques entre t-LAM et p-LAM. L'utilisation de la CGH array haute résolution permet la mise en évidence d'anomalies cryptiques. 36 patients présentant une t-LAM et 49 atteints d'une p-LAM sont étudiés avec cet outil. Le but est de rechercher des CNA (Copy Number Alteration) au sein des t-LAM et des p-LAM. Les CNA sont regroupées en régions minimales critiques (RMC) pouvant contenir des gènes candidats à la leucémogenèse. Ces résultats sont comparés à des données déjà publiées. Les RMC situées en 5q et en 7q sont encore trop grandes pour définir aisément des gènes candidats. Dans d'autres régions, RUNX1, NF1, ETS2 ou TET2 sont mis en évidence avec des fréquences différentes entre les t-LAM et les p-LAM. Un classement des anomalies génomiques acquises des LAM en 3 groupes est proposé: les anomalies communes aux t-LAM et aux p-LAM, les anomalies essentiellement retrouvées dans les t-LAM ou dans les p-LAM. L'étude du transcriptome et du miRNome a porté sur un petit nombre de patients étudiés en CGH array. L'interprétation des résultats préliminaires reste difficile lorsqu'ils sont comparés aux données génomiques.

Le RadLV/VL₃ clone V-13 est un rétrovirus murin thymotrope, non défectif, fortement leucémogène et écotrope. Il induit des lymphomes des cellules T en s'intégrant dans le génome de l'hôte. Le virus peut causer une tumeur en modifiant le fonctionnement des gènes près desquels il s'est intégré. Ces intégrations, si retrouvées au même endroit dans plus d'une tumeur, définissent un site commun d'intégration. Ce projet a pour but de trouver un ou des nouveaux sites d'intégration du rétrovirus RadLV/VL₃ clone V-13. Pour ce faire, un oligonucléotide de séquence connue, nommé splinkerette, a été utilisé. L'ADN d'une souris tumorale est coupée puis une splinkerette y est ligasée. Ceci permet d'amplifier, par des réactions de PCR, les régions flanquantes aux intégrations rétrovirales. Une fois clonées, les produits des PCR sont séquencés, permettant de situer les intégrations dans le génome de la souris, qui est disponible dans les banques de données. Il est ainsi possible de repérer les gènes à proximité de l'intégration rétrovirale. Certains gènes d'intérêt ont déjà été retrouvés grâce à cette technique pour d'autres rétrovirus. Dans le cas du RadLV/VL₃, parmi une vingtaine de tumeurs et environ 70 bandes analysées, les gènes Notch l, Rasgrp1, Rorc, Lef1, Gfi1, Ncor2, Scarb1, Lfng, Mad, Myb, Ahi1, Supt4h, Bzrap1, Sept9, Fos, Jundm2, Myc, Pim1, Ccnd3, Bcl211 et Gpc3 ont été trouvés. Plusieurs de ces oncogènes n'ont jamais été associés au rétrovirus RadLV/VL₃. Deux régions potentiellement oncogéniques sur les chromosomes 7 et 11 ont été identifiées. La compréhension du fonctionnement des oncogènes permettra d'empêcher leur expression aberrante, ou d'utiliser des rétrovirus comme vecteurs dans la thérapie génique afin de corriger l'expression de gènes mutés. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : ADN, Clonage, Leucémie, Oncogène, PCR, RadLV/VL₃, Rétrovirus, Séquençage, Site commun d'intégration, Sonde radioactive, Splinkerette, Tumeur.

Les leucémies lymphoïdes de type T et B sont des maladies malignes typiques des cellules sanguines. Afin d'approfondir nos connaissances concernant ces dernières, nous avons utilisé le rétrovirus murin Graffi. Pendant longtemps, on pensait que ce rétrovirus ne provoquait que l'apparition des leucémies myéloïdes pour constater, plus tard avec des outils moléculaires et plus perfectionnés, qu'il était capable d'induire différents types de leucémies (lymphoïdes et non lymphoïdes). Pour mieux caractériser les leucémies lymphoïdes et dans le but de trouver des gènes potentiellement impliqués dans ce type de leucémie ou dans le processus de l'hématopoïèse, la technique des microarrays a été retenue. Cette technique permet de mesurer en une seule expérience le niveau d'expression de plusieurs milliers de gènes. Les analyses ont porté sur 8 échantillons de souris constitués de 3 sous types de leucémies T (CD4+/CD8+, CD4+/CD8-, CD4-/CD8+), de 3 sous-types de leucémies B (CD45R low/CD19+, CD45R+/CD19+, CD45R+/CD19+/SCA1+) et d'un contrôle constitué de lymphocytes T (CD4+/CD8+) et B (CD45R+/CD19+) exprimant les marqueurs de surface exprimés à la surface de chacun des types de leucémies. Différentes approches d'analyse des résultats obtenus par les microarrays ont été appliquées de façon à distinguer ou à regrouper les gènes dont l'expression est altérée dans les différents types de leucémies analysées. Ceci nous a permis de sélectionner 56 gènes qui étaient soit spécifiques aux leucémies T, soit spécifiques aux leucémies B, soit communs à ces deux types. Parmi ces gènes se trouvent des gènes qui sont connus dans d'autres types de cancers mais qui n'ont pas encore été impliqués dans la leucémie. D'autres ne sont connus que dans les leucémies non lymphoïdes ou encore n'ont jamais été impliqués ni dans la tumorigénèse ni dans la leucémogénèse mais qui ont des fonctions physiologiques nécessaires au bon fonctionnement de l'organisme. Pour certains autres gènes, aucune information n'était disponible. L'application des microarrays a donc permis de créer une liste constituée des gènes potentiellement impliqués dans le développement de leucémies et qui pourraient servir de marqueurs diagnostiques. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Rétrovirus, Rétrovirus murin Graffi, Leucémies lymphoïdes, Leucémies non lymphoïdes, Cytométrie de flux, Tri cellulaire, Micropuces à ADN, Gènes différentiellement exprimés, Oncogènes.

La formation et le développement d’une tumeur sont provoqués par une série de défauts qui se produisent à l'intérieur de la cellule cancéreuse et dans son microenvironnement. Ces anomalies permettent à la cellule de développer ses propres stratégies de croissance, de prolifération, de différenciation et de métabolisme.La modification du métabolisme respiratoire, est l'une des stratégies utilisée par les cellules cancéreuses favorisant la fermentation lactique au lieu de la phosphorylation oxydative OXPHOS (respiration). Cette adaptation métabolique porte le nom d’effet Warburg.Nous avons proposé un concept thérapeutique novateur basé sur l'induction de changements métaboliques par l'utilisation de dichloroacétate (DCA) associée avec l'immunothérapie en utilisant les cellules NK activées. Le DCA, molécule inhibitrice de la PDK, induit l'activation de la PDH, responsable de la catalyse de pyruvate en Acétylcoenzyme A (Ac-CoA), favorise alors l’oxydation du glucose dans la mitochondrie. Le DCA a déjà été utilisé depuis longtemps comme traitement hypocholestérolémiant et bloquant l’acidose lactique. Mon équipe a montré auparavant que le changement métabolique permet aux cellules tumorales d'échapper à la réponse immune.Nous avons observé que le traitement par DCA induisait, dépendante du phénotype p53, une forte up-régulation de l'expression du mRNA et des protéines de stress MICA, MICB et ULBP1, ligands spécifiques des récepteurs activateurs NKG2D des cellules NK, et induise alors une réponse cytotoxique contre les cellules tumorale.D'autre part nous avons évalué l'effet de DCA sur l'expression des transporteurs ABC qui interviennent dans l'efflux des agents anticancéreux utilisé dans la chimiothérapie. L'expression des transporteurs ABC était fortement liée aux phénotypes de chimiorésistance. Nous avons bien confirmé que le DCA provoque une diminution de l'expression de ABCB1, ABCC1, ABCC5 et ABCG2 dans les cellules wtp53 alors qu'il induit une augmentation dans les cellules mutantp53 ou nullp53.Les promoteurs des transporteurs et les protéines de stress étudiés comportent également plusieurs sites de liaison spécifique au facteur de transcription MEF2, qui est la cible d’ERK5. Nous avons bien constaté que en plus de ca capacité de changer le métabolisme tumorale, le DCA modifie l'expression ABCB1, ABCC1, ABCC5 et ABCG2 par l'activation de la voie ERK5/MEF2 .Ces résultats sont confirmé dans diverses lignées cellulaires, ainsi que dans des cellules issues de patients et dans un modèle in vivo / Tumorigenesis is caused by a series of defects that occur within the cancer cell and its microenvironment. These abnormalities allow the tumor cell to develop its own strategies for growth, proliferation, differentiation and metabolism. In the last, cancer cells favor lactic fermentation instead of oxidative phosphorylation OXPHOS (respiration). This metabolic adaptation is called the Warburg effect.We proposed an innovative therapeutic concept based on the induction of metabolic changes by the use of dichloroacetate (DCA) and this is associated with immunotherapy using activated NK cells. DCA, a pyruvate dehydrogenase kinase (PDK) inhibitor, induces the activation of pyruvate dehydrogenase (PDH), responsible for the catalysis of pyruvate to acetylcoenzyme A (Ac-CoA), promoting the oxidation of glucose/pyruvate in the mitochondria. DCA has been used for a long time as a cholesterol-lowering and anti-lactic acidosis therapy. My team has previously shown that the metabolic change allows tumor cells to escape the immune response. I have observed that DCA treatment induced a high upregulation of mRNA and protein expression of the stress ligands MICA, MICB and ULBP1. These are recognized by the NK cell activating receptor NKG2D, inducing a NK cell-mediated cytotoxic response against tumor cells. DCA-induced expression of these stress ligands depends on wtp53 expression on the tumor cell.On the other hand, we evaluated the effect of DCA on the expression of ABC carriers, which intervene in the efflux of anticancer agents used in chemotherapy. The expression of ABC carriers is strongly related to drug resistance phenotypes. We observed that DCA causes a decrease in the expression of ABCB1, ABCC1, ABCC5 and ABCG2 in wtp53 cells while it induces an increase in mutantp53 or nullp53 cells. Conversely, DCA-induced accumulation of antitumor drugs, i.e. daunorubicin, and favors chemotherapy-induced tumor death only in wtp53-expressing cancer cells. The promoters of these ABC transporters and the stress proteins presented above contain several binding sites specific to the transcription factor MEF2, which is the target of ERK5. We have found that in addition to the ability to change tumor metabolism, DCA modifies the expression ABCB1, ABCC1, ABCC5 and ABCG2 by activation of the ERK5 / MEF2 pathway. These results are confirmed in various cell lines, in cells derived from patients and in an in vivo model