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

La Leucémie Lymphoïde Chronique (LLC) est la leucémie la plus fréquente des pays occidentaux. Cette maladie est caractérisée par l’accumulation de lymphocytes B (LB) monoclonaux (CD5+/CD19+/CD23+) dans le sang, la moelle et les organes lymphoïdes secondaires. Malgré d’importants progrès durant cette dernière décennie, la LLC reste incurable avec les traitements classiques. De manière intéressante, son évolution clinique est hétérogène :certains patients ne présenteront aucun symptôme alors que d’autres évolueront rapidement nécessitant une intervention thérapeutique. De nombreuses interactions entre les cellules leucémiques et le microenvironnement (ME) médullaire, composé entre autres de cellules stromales mésenchymateuses (CSM) sécrétant une matrice extracellulaire, jouent un rôle important dans la survie cellulaire et la résistance à la chimiothérapie. Actuellement la nature des communications entre le clone leucémique et son ME n’est pas encore complétement élucidée. Notre objectif est d’étudier l’impact des vésicules extracellulaires (VEs abréviées ici EVs) (microparticules et exosomes) du ME, spécifiquement des CSM, sur les LB de LLC. Dans la 1ère partie de ce travail, nous nous sommes intéressés à la caractérisation des microparticules (MPs) par cytométrie en flux (CMF). Cette technique est un des meilleurs moyens de déterminer le phénotype des MPs, elle permet d’étudier les vésicules de 300 nm à 1 µm, excluant donc les exosomes, dont la taille est inférieure à 100 nm. Nous avons ainsi pu caractériser les MPs provenant de plaquettes et d’érythrocytes grâce à la présence respective des antigènes CD41/61 et du CD235a. Par contre, concernant les antigènes classiques des cellules mononucléées (CD3-14-19-20-56), aucun antigène n’a pu être détecté sur les MPs provenant des lymphocytes T (LT), des monocytes, des LB normaux et leucémiques et des cellules ‘’natural killer’’ (NK). Le signal positif obtenu dans certains cas était la conséquence d’un marquage aspécifique. Nous avons dès lors proposé un contrôle négatif supplémentaire qui ne se limite pas à l’utilisation d’isotypes mais qui se base sur des marquages croisés. Grâce à ce travail, nous avons démontré que les MPs dérivant de cellules positives pour un antigène donné n’étaient pas automatiquement positives pour ce dernier. Dans la seconde partie du travail, nous avons étudié les MPs et les exosomes provenant du ME médullaire, regroupés sous le terme EVs. Nous avons démontré que leur intégration dans les LB de LLC est très rapide et qu’elle permet une diminution de l’apoptose ainsi qu’une augmentation de la viabilité et de la migration des cellules leucémiques. Les EVs augmentent leur chimiorésistance vis-à-vis de différents agents leucémiques. A l’aide de la technologie Affymetrix, nous avons comparé les profils d’expression génique des LB leucémiques, ayant reçu ou non des EVs du ME. Ces analyses ont mis en évidence 805 gènes différentiellement exprimés entre les deux conditions. Une grande partie de la signature obtenue suite à l’intégration des EVs, partage de nombreuses similitudes avec des signatures de LB de LLC ayant eu un contact avec des cellules nourricières ou ayant reçu différents stimuli. Le point commun parmi ces différentes signatures est l’activation de la voie du ‘’B-cell receptor’’ (BCR) ;les EVs de CSM semblent en effet avoir la capacité d’induire dans les LB de LLC une réponse semblable à celle d’une activation BCR. Dans cette étude, nous avons démontré que le ME médullaire, en plus d’interagir par contact direct avec les LB de LLC et par la production de facteurs solubles, est également capable d’influencer le comportement des cellules leucémiques via la production d’EVs. Nos données suggèrent un rôle important des EVs dans la survie cellulaire et l’évolution de la LLC et ouvrent donc la porte à de nouvelles cibles thérapeutiques. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le réarrangement FIP1L1-PDGFRA (F/P), identifié de manière récurrente dans les leucémies chroniques à éosinophiles, est à l’origine d’une activation constitutive de l’activité tyrosine kinase de la chaîne α du récepteur au PDGFR. Les mécanismes concourant à la prolifération éosinophile exclusive et au profil de cytotoxicité spécifique à cette leucémie sont encore mal élucidés. Ce récepteur PDGFRα;, principalement exprimé dans les cellules mésenchymateuses, y exerce des effets prolifératifs et chimiotactiques, en partie induits par la production intracellulaire de dérivés réactifs de l’oxygène (ROS). Ces constatations nous ont amené à étudier les perturbations du métabolisme oxydatif dans la leucémie F/P+, en utilisant une approche d’étude globale du protéome d’éosinophiles de sujets F/P+, comparé à des éosinophiles de sujets contrôles. Dans ce travail, nous avons démontré qu’il existe, dans les éosinophiles F/P+, une dérégulation de nombreuses protéines impliquées dans la signalisation redox intracellulaire. De plus, les modifications d’expression de certaines d’entre elles (peroxiredoxine-2, src-homology-2 domain containing tyrosine phosphatase-1 ou SHP-1), non retrouvées dans les éosinophiles de patients ayant un syndrome hyperéosinophilique idiopathique, et identifiées dans une lignée cellulaire exprimant F/P, semblent spécifiquement induites par F/P. L’activation du PDGFRα; dans les éosinophiles F/P+ est donc à l’origine d’un déséquilibre du métabolisme oxydatif dont les conséquences sur la différenciation vers le lignage éosinophile ou sur la cytotoxicité seront discutées. / The FIP1L1-PDGFRA (F/P) fusion gene, identified as a recurrent molecular finding in chronic eosinophilic leukemia, induces a constitutive activation of the kinase domain of PDGFRα. However, the molecular events contributing to the predominant eosinophil lineage expansion and to the singular cytotoxicity profile of eosinophils in this leukemia remain unclear. PDGFRα;, mainly expressed in mesenchymal cells, possesses proliferative and chemotactic properties, which are, in part, mediated by the intracellular production of reactive oxygen species (ROS). These observations prompted us to investigate the disturbances of the redox signaling in the F/P-associated leukemia, using a comparative study of the proteome of F/P+-eosinophils and eosinophils of healthy controls. Here, we report, in F/P+-eosinophils, the abnormal expression of numerous proteins implicated in oxidative metabolism. Furthermore, changes in expression of particular proteins (peroxiredoxine-2 and src-homology-2 domain containing tyrosine phosphatase-1) appears specific to F/P-Eos compared to patients with idiopathic hypereosinophilic syndrome, and could be demonstrated in F/P-expressing cell line EOL-1. Thus, the activation of PDGFRα; in F/P+-eosinophils leads to a global disturbance of the redox signaling, whose consequences on the differentiation toward eosinophil lineage and cytotoxicity will be discussed.

Depuis 2011, des mutations hétérozygotes germinales du gène GATA2 ont été identifiées chez des patients et familles, associées à des maladies hématologiques (myélodysplasie (MDS), leucémie aiguë myéloblastique (LAM)), immunologiques (déficit en cellules B, NK et monocytes (DMLC syndrome)) et vasculaires (syndrome d'Emberger, associant MDS et lymphœdème) 1-3. Le gène GATA2 code pour un facteur de transcription comportant 2 doigts de zinc, essentiel dans la régulation de la prolifération et de la différenciation des cellules progénitrices et des cellules souches hématopoïétiques (CSH). De nombreuses mutations différentes du gène GATA2 ont été identifiées (mutations ponctuelles non-sens ou faux sens, larges délétions, délétions focales d'un enhancer dans l'intron 4) sans claire corrélation entre le génotype et le phénotype. Nous avons d'abord retrouvé, par séquençage des phases codantes (exome) au sein d'une famille de 4 patients suivis à Toulouse, une mutation GATA2 R396Q. Dans un second temps, l'analyse d'une cohorte nationale a permis d'identifier des patients porteurs de mutations GATA2 présentant des phénotypes cliniques de type DMLC, LAM et/ou MDS 4. Actuellement, plus de 80 patients ont été identifiés au niveau national. Au niveau fonctionnel, nous avons initié l'analyse de 2 mutations ayant des conséquences clairement distinctes : la mutation R204X qui conduit à un codon stop dans le domaine précédant le premier doigt de zinc et la mutation ponctuelle R396Q, faux sens, située à la fin du deuxième doigt de zinc. Les modèles de différenciation in vitro en milieu semi-solide à partir de progéniteurs hématopoïétiques transduits par un vecteur rétroviral ont montré que les cellules transduites avec le mutant R396Q restent bloquées à un stade précoce de différenciation granulo-monocytaire, confirmé par l'analyse cytologique (aspect de myéloblastes). Le mutant R204X ne montre aucun effet différentiel en comparaison des cellules transduites par GATA2 sauvage. Le mutant R396Q, à la différence du mutant R204X, peut induire une transformation leucémique des cellules in vitro lors de réensemencements sériels des progéniteurs transduits. Ces cellules peuvent être cultivées indéfiniment en milieu liquide sans cytokines, initiant une lignée leucémique. La localisation cellulaire de ces 2 protéines mutantes est distincte, nucléaire pour le mutant R396Q (identique à la protéine normale) et cytoplasmique pour le mutant R204X par perte probable du signal de localisation nucléaire. L'analyse transcriptomique a retrouvé un ensemble de gènes différentiellement exprimés entre le mutant R396Q et le gène sauvage. Différents modèles animaux sont développés. Deux modèles murins, un de reconstitution hématopoïétique après transduction et un modèle knock-in inductible, sont en cours. La première expérience de reconstitution hématopoïétique n'a pas permis de mettre en évidence de phénotype leucémique après 6 mois de suivi, par probable rétention intramédullaire et différenciation terminale des cellules transduites. Nous avons également initié une collaboration permettant d'analyser l'effet des mutations de GATA2 ou équivalents ontogéniques (serpent, pannier) dans la drosophile. Les protéines GATA sont ainsi très conservées au cours de l'évolution et dans la drosophile, les protéines de la famille GATA ont un rôle essentiel dans la différenciation du système hématopoïétique de cet animal. / Since 2011, heterozygous germline GATA2 mutations have been identified in patients and families associated with hematological (myelodysplasia (MDS), acute myelogenous leukemia (AML)), immunological (B cells, NK cells and monocytes deficiency (DMLC syndrome)) and vascular diseases (Emberger syndrome, combining MDS and lymphedema) 1-3. The GATA2 gene encodes a transcription factor containing two zinc fingers critical for the regulation of the proliferation and differentiation of progenitor and hematopoietic stem cells (HSCs). Many different GATA2 mutations were identified (nonsense or missense point mutations, large deletions, focal deletions of an enhancer in intron 4) without clear correlation between genotype and phenotype. We first identified a R396Q mutation of GATA2 by sequencing the coding frames (exome) of cells in a family of 4 patients followed in Toulouse. Then the analysis of a national cohort identified additional patients carrying GATA2 mutations with various clinical phenotypes such as DMLC, AML and/or MDS 4. Currently, over 80 patients have been identified at the national level. Functionally, we initiated the analysis of 2 specific mutations with very distinct consequences: R204X a mutation leading to a stop codon before the first zinc finger and the R396Q a missense mutation located at the end of the second zinc finger. In vitro differentiation in semi-solid medium of hematopoietic progenitors transduced with a retroviral vector have shown that the cells transduced with the mutant R396Q remain blocked at an early stage of granulo-monocytic differentiation confirmed by cytological analysis (myeloblasts). The R204X mutant shows no differential effect compared to cells transduced with wild type GATA2. The R396Q mutant, unlike the R204X, can induce leukemic transformation of cells in vitro after serial re-seeding of transduced progenitors. These cells may be grown in liquid media without cytokines indefinitely, initiating a leukemia cell line. The cellular localization of these two mutant proteins is distinct, nuclear for the R396Q mutant (identical to the wild type protein) and cytoplasmic for the R204X mutant by probable loss of the nuclear localization signal. Transcriptomic analyses have shown differential gene expression between R396Q mutant and the normal gene. Various animal models are developed. Two mice models, one of hematopoietic reconstitution after retroviral transduction and one inducible knock-in model, are ongoing. The first hematopoietic reconstitution experiment failed to demonstrate leukemic phenotype after 6 months of follow-up, likely by intramedullary retention and terminal differentiation of transduced cells. We have also initiated collaboration to analyze the effect of mutations of GATA2 or equivalent ontogenetic genes (serpent, pannier) in Drosophila. GATA proteins are very well conserved during evolution and in Drosophila, the GATA family proteins have a critical role in the differentiation of the hematopoietic system.

Nous avons étudié la régulation et les fonctions de Cell division cycle 25A (CDC25A), phosphatase impliquée dans l'activation des cyclin-dependent kinases durant le cycle cellulaire, dans les leucémies aiguës myéloïdes portant la mutation de la tyrosine kinase Fms-Like Tyrosine kinase 3 (FLT3) FLT3-ITD, de mauvais pronostic. Nous montrons que CDC25A est une cible précoce en aval de FLT3-ITD, contrairement aux autres protéines du cycle cellulaire, par un mécanisme impliquant STAT5. L'inhibition de CDC25A était à l'origine d'une inhibition de la prolifération et d'une réinduction de la différenciation des cellules primaires ou de lignées FLT3-ITD, in vitro et in vivo, en faisant une cible prometteuse dans les LAM avec la mutation FLT3-ITD. Enfin, nous avons évalué la valeur pronostique de l'expression de CDC25A au niveau ARN messager et protéique sur une série de patients traités au CHU de Toulouse par chimiothérapie intensive. / We studied the regulation and functions of Cell division cycle 25A (CDC25A), a phosphatase involved in the activation of the cyclin-dependent kinases during the cell cycle, in acute myeloid leukemia baring the mutation of the tyrosine kinase Fms-Like Tyrosine kinase 3 (FLT3) FLT3-ITD, which confers adverse prognosis. We show that CDC25A is an early target downstream of FLT3-ITD, contrarily to other cell cycle proteins, by a mechanism involving STAT5. CDC25A inhibition gives rise to inhibition of proliferation and reinduction of differentiation in FLT3-ITD primary cells and FLT3-ITD cell lines, in vitro and in vivo. CDC25A appears as a promising target in FLT3-ITD acute myeloid leukemia. We finally evaluated the prognostic value of CDC25A expression, at the mRNA and proteic level in a series of patients treated by intensive chemotherapy at Toulouse University Hospital.

Les mutations FLT3-ITD et KITD816V sont fréquemment retrouvées dans les leucémies aiguës myéloïdes où elles sont associées à un pronostic défavorable. Ces deux récepteurs à activité tyrosine kinase (RTK) mutés sont des acteurs clés de la leucémogenèse régulant la prolifération, la survie et la différenciation cellulaire. L'objectif de ce travail de thèse a été d'étudier la régulation de l'expression protéique de FLT3 en réponse aux inhibiteurs du protéasome, le rôle de l'autophagie dans les LAM KITD816V et l'impact du 2-deoxy-D-glucose sur la localisation intracellulaire des récepteurs. Les travaux réalisés ont démontré trois manières originales de cibler des cellules portant les oncogènes FLT3-ITD ou KIT en jouant sur leur dégradation, leur localisation intracellulaire et l'autophagie. / FLT3-ITD and KITD816V mutations are recurrently found in acute myeloid leukemia, where they are associated with a poor prognosis. These two Tyrosine Kinase Receptors (TKR) are involved in leukemogenesis, regulating proliferation, survival and cell differentiation. The aim of this thesis was to study the regulation of FLT3 protein expression in response to proteasome inhibitors, the role of autophagy in KITD816V-driven AML and the impact of 2-deoxy-D-glucose (2-DG) on the intracellular localization of TKRs. Our studies investigated three original ways to target cells bearing FLT3-ITD or oncogenic KIT mutations playing on their degradation, intracellular localization and autophagy.

La cancérogénicité du benzène à forte dose (CIRC, Groupe 1) a été démontrée sur la base des cas de leucémies observés dans les études épidémiologiques conduites en milieu professionnel chez l’adulte exposé à de fortes doses. Ce polluant est émis en faible concentration dans l’environnement, notamment par le trafic routier et les stations-service. L’objectif est d’étudier le lien entre exposition au benzène à faible dose et risque de leucémie chez l’enfant. L’étude GEOCAP regroupe les cas de leucémies de l’enfant diagnostiqués en France entre 2002 et 2007 issus du Registre National des Hémopathies de l’Enfant, et un échantillon de 30 000 témoins représentatif de la population générale pédiatrique. La longueur de routes à fort trafic a été calculée au voisinage de la résidence de chaque sujet géocodé dans un rayon de 150 m. Les concentrations en benzène et en NO2 ont été estimées pour l’ensemble des sujets de France continentale à une échelle de 2 km2. La distance à la station-service la plus proche a également été calculée depuis la résidence de chaque sujet. La longueur de routes au voisinage de la résidence était positivement et significativement associée au risque de leucémie aigüe myéloblastique (LAM). La prise en compte des expositions au benzène et en NO2 renforçait cette association. La distance à la station-service la plus proche était positivement mais non-significativement associée à la LAM, et cette association résultait en partie d’un effet de confusion de la longueur de routes au voisinage de la résidence. Ce travail soutient l’hypothèse selon laquelle l’exposition au benzène émis dans l’environnement pourrait induire une augmentation du risque de LAM chez l’enfant. / In adults, the relationship between benzene exposure (IARC, Group 1) and leukemia has been demonstrated in workplace for high-level exposure. This pollutant is emitted at low concentration in environment, especially by road traffic and petrol stations. The objective was to investigate the relationship between benzene exposure at low-level dose and childhood leukemia. The record-based GEOCAP study included all cases of childhood leukemia diagnosed in France over 2002-2007 and 30,000 contemporaneous population-based control children highly representative of the source population. The length of major roads was calculated around the residence of each geocoded subject in a 150-m buffer. We assigned them the yearly estimates of benzene and NO2 concentrations at the square where his residence was located on a 2-km2 grid covering continental France. The distance to the nearest petrol station from the residence was also calculated for all subjects. The length of major roads around the residence was positively and significantly associated with the risk of acute myeloblastic leukemia (AML). This association was more evident with benzene and NO2 2-km estimates, combined with the length of major roads indicator to enhance the exposure contrasts. The distance to the nearest petrol station was positively but non-significantely associated with AML, and some of this association was explained by a confouding effect of the length of major roads around the residence. This work suggests that exposure to benzene emitted in environment may increase the risk of AML in children.

Titre de l'écran-titre (visionné le 25 octobre 2023) / L'expression tumorale des enzymes UDP-glucuronosyltransférase (UGT) est associée à un pronostic défavorable dans plusieurs types de cancers. Un membre de cette famille, UGT2B17, est impliqué dans l'inactivation d'agents anticancéreux et de certains composés endogènes jouant un rôle dans le développement et la progression du cancer. L'expression élevée du gène UGT2B17 a été identifiée par notre groupe comme un marqueur indépendant de mauvais pronostic en leucémie lymphoïde chronique (LLC), associée à une survie réduite et à une moins bonne réponse au traitement. L'expression d'UGT2B17 au niveau des cellules B-LLC se caractérise par la présence de transcrits alternatifs n2, n3 et n4, dont la transcription est issue des promoteurs P2 et P3. En revanche, le transcrit canonique v1 est absent et prédomine dans d'autres tissus comme le foie, pour lequel la régulation de la transcription a été principalement étudiée. Mon projet a porté sur les mécanismes impliqués dans la régulation de l'expression d'UGT2B17 au niveau des cellules B-LLC, et visait à démontrer l'implication de facteurs de transcription préalablement identifiés et potentiellement impliqués dans l'expression des transcrits alternatifs. Mon hypothèse stipulait que l'expression d'UGT2B17 dans les lymphocytes B-LLC implique ces facteurs de transcription et sous-tend un programme transcriptionnel distinct du foie n'impliquant pas le transcrit canonique. Expérimentalement, les données présentées dans ce mémoire supportent l'implication de facteurs de transcription tels que STAT3, Nf-kB et IRF dans l'activité transcriptionnelle d'UGT2B17 dans les cellules B-LLC. Ces facteurs de transcription sont connus pour leur implication en LLC. Nous concluons que la régulation de la transcription de ce gène diffère de celle du foie. / Tumor expression of UDP-glucuronosyltransferase (UGT) enzymes is associated with poor prognosis in several cancers. A member of this family, UGT2B17, is involved in the inactivation of anticancer agents and certain endogenous compounds that play a role in the development and progression of cancer. High expression of the UGT2B17 gene has been identified by our group as an independent marker of poor prognosis in chronic lymphocytic leukemia (CLL), associated with reduced survival and poor response to treatment. The expression of UGT2B17 in B-CLL cells is characterized by the presence of alternative transcripts n2, n3 and n4, whose transcription comes from the P2 and P3 promoters. On the other hand, the canonical transcript v1 is absent and predominates in other tissues such as the liver, for which the regulation of transcription has been mainly studied. My project focused on the mechanisms involved in the regulation of UGT2B17 expression in B-CLL cells, and aimed to support the involvement of previously identified transcription factors potentially involved in the expression of alternative transcripts. My hypothesis was that expression of UGT2B17 in B-CLL cells involves these transcription factors and underlies a distinct transcriptional program than observed the liver, not involving the canonical transcript. The data presented in this thesis support the involvement of transcription factors such as STAT3, Nf-kB and IRF in the transcriptional activity of UGT2B17 in B-CLL cells. These transcription factors are known to be involved in CLL. We conclude that the regulation of transcription of this gene differs from that of the liver.

Le cancer est un enjeu majeur de santé publique et il représente la première cause de mortalité au Canada. Environ deux canadiens sur cinq seront diagnostiqués d'un cancer au cours de leur vie et un sur quatre en succombera. Malgré les avancées en matière de traitements, le cancer demeure une maladie difficile à traiter et à pronostic sévère tuant encore aujourd'hui. Par conséquent, il est impératif de développer de nouveaux traitements pour lutter contre cette maladie mortelle. C'est dans cette optique que s'inscrit mon projet de doctorat. Il porte principalement sur le développement de deux nouvelles familles d'agents anticancéreux : 1) les promédicaments antimicrotubules ciblant les cellules cancéreuses du sein exprimant le cytochrome P450 1A1 (CYP1A1) nommés N-alkyl phénylimidazolidones (AIMZs) et 2) les inhibiteurs de la dihydroorotate déshydrogénase (DHODH) ciblant les cellules leucémiques de type myéloïde aiguë (LMA) nommés N-phényl ureidobenzènesulfonates (PUB-SOs). L'un des problèmes prédominant lors du développement de nouveaux médicaments est l'hydrosolubilité des nouvelles molécules préparées et malheureusement, nos composés n'échappent pas à cette règle. De plus, la formation de sels est une stratégie incontournable utilisée dans l'industrie pharmaceutique pour améliorer cette propriété. Dans ce contexte, nous avons proposé que la formation de sels augmente l'hydrosolubilité de nos composés sans altérer leurs propriétés biologiques. L'objectif principal de mon projet de recherche doctoral était donc de concevoir, de préparer et d'évaluer les propriétés physicochimiques et biologiques de nouveaux AIMZs et PUB- SOs et leurs sels afin d'optimiser leurs propriétés biopharmaceutiques. Il est divisé en trois phases principales : 1) conception, synthèse et caractérisation des AIMZs et des PUB-SOs et leurs sels, 2) évaluation de leurs propriétés physicochimiques et biologiques en utilisant différents essais biofonctionnels et 3) évaluation pharmacocinétique des deux meilleurs candidats chez un modèle murin. À cet effet, plus de 100 nouveaux dérivés et analogues des AIMZs et des PUB-SOs ont été conçus et préparés en ajoutant une fonction ionisable au niveau de leur architecture moléculaire afin de former leurs sels. Ils ont été par la suite caractérisés chimiquement et évalués biologiquement. Les nouveaux AIMZs et leurs sels présentent une puissante activité antiproliférative de l'ordre du nanomolaire au bas micromolaire et une sélectivité importante sur les cellules cancéreuses mammaires exprimant le CYP1A1. De plus, les composés les plus puissants arrêtent la progression du cycle cellulaire en phase G2/M, inhibent la polymérisation des microtubules et perturbent le cytosquelette en se liant au site de liaison de la colchicine. Ils sont également bioactivés par N-désalkylation via le CYP1A1 en leurs puissants dérivés antimitotiques et présentent un profil de propriétés physicochimiques et de stabilité hépatique in vitro adéquat pour des études in vivo. De leur côté, les nouveaux PUB-SOs et leurs sels montrent une activité antiproliférative allant de la centaine de nanomolaire au bas micromolaire sur des lignées cellulaires LMA. Les composés les plus puissants arrêtent le cycle cellulaire en phase S et induisent la phosphorylation de l'histone H2AX, un marqueur de stress réplicatif. Ils inhibent l'activité de la DHODH, induisent la différenciation des cellules leucémiques et présentent un profil de propriétés physicochimiques et de stabilité hépatique sur des microsomes de foie murin et humain appropriés pour des études chez les animaux. Les nouveaux sels des deux familles présentent une solubilité supérieure par rapport à leur composé correspondant neutre sans altérer leur activité biologique. Finalement, les deux sels des dérivés PUB-SOs les plus actifs in vitro ont été administrés à des souris femelles CD-1 pour déterminer leur demi-vie (t[indice 1/2]). Les deux composés ont montré des t[indice 1/2]) se situant dans la dizaine de minutes. Somme toute, mon projet a permis de préparer de nouveaux analogues AIMZs et PUB-SOs et leurs sels avec une solubilité aqueuse améliorée en conservant leur activité biologique et un profil de propriétés physicochimiques adéquat. Ces résultats mettent en lumière que la formation de sels sur la structure chimique des AIMZs et des PUB-SOs est une stratégie appropriée afin d'améliorer l'hydrosolubilité et de faciliter la formulation de ces composés. Néanmoins, des études plus poussées devront être réalisées afin de comprendre et d'améliorer leur faible t[indice 1/2]). En somme, mes travaux contribueront ultimement à l'optimisation de thérapies plus efficaces et moins toxiques pour améliorer la qualité de vie des patients atteints de cancers mammaires et leucémiques. / Cancer is a major public health concern and represents the leading cause of death in Canada. Approximately two out of five Canadians will be diagnosed with cancer during their lifetime and one out of four will die from it. Despite advances in treatments, cancer remains a challenging disease to treat still claiming lives today. Therefore, it is imperative to develop new treatments to treat this lethal disease. As a result, my doctoral project primarily focuses on the development of two new families of anticancer agents: 1) antimicrotubule prodrugs targeting breast cancer cells expressing cytochrome P450 1A1 (CYP1A1) designated as N-alkyl phenylimidazolidones (AIMZs), and 2) dihydroorotate dehydrogenase (DHODH) inhibitors targeting acute myeloid leukemia (AML) cells named N-phenyl ureidobenzenesulfonates (PUB-SOs). One of the predominant issues during the development of new drugs is the water solubility of the newly prepared molecules and unfortunately our compounds are not exempt from this problem. Moreover, salt formation is an essential strategy used in the pharmaceutical industry to improve this property. In this context, we proposed that salt formation increases the water solubility of our compounds without altering their biological properties. Therefore, the main objective of my doctoral project was to design, prepare, and evaluate the physicochemical and biological properties of new AIMZs, PUB-SOs and their salts to optimize their biopharmaceutical properties. It is divided into three main phases: 1) design, synthesis, and characterization of AIMZs and PUB-SOs and their salts, 2) evaluation of their physicochemical and biological properties using various biofunctional assays, and 3) pharmacokinetic evaluation of the two best candidates in a mouse model. To this end, over 100 new derivatives and analogues of AIMZs and PUB-SOs were designed and prepared by adding an ionisable function to their molecular architecture to enable salt formation. They were subsequently chemically characterized and biologically evaluated. First, the new AIMZs and their salts exhibit potent antiproliferative activity in the nanomolar to low micromolar range and significant selectivity against breast cancer cells expressing CYP1A1. Moreover, the most potent compounds arrest cell cycle progression in the G2/M phase, inhibit microtubule polymerization, and disrupt the cytoskeleton by binding to the colchicine-binding site. They are also bioactivated by CYP1A1 microsomes into their potent antimitotic derivatives by N-dealkylation and exhibit suitable physicochemical properties and in vitro hepatic stability profiles for in vivo studies. Second, the new PUB-SOs and their salts show antiproliferative activity ranging from hundreds of nanomolar to low micromolar on AML cell lines. The most potent compounds arrest the cell cycle in the S-phase and induce phosphorylation of histone H2AX, a marker of replicative stress. They inhibit DHODH activity, induce differentiation of leukemia cells, and exhibit physicochemical properties and hepatic stability profiles on murine and human liver microsomes suitable for animal studies. The new salts of both families exhibit higher solubility compared to their corresponding neutral counterparts without altering their biological activity. Finally, the half-life (t[subscript 1/2]) of the two most promising salts of PUB-SO derivatives were evaluated in a healthy female CD-1 mice. Both compounds showed t[subscript 1/2] in the range of ten minutes. Overall, my project has enabled the preparation of new AIMZ and PUB-SO analogues and their salts with improved aqueous solubility while retaining their biological activity and an adequate physicochemical properties profile. These results highlight that salt formation on the chemical structure of AIMZs and PUB-SOs is an appropriate strategy to improve the water solubility and facilitate the formulation of these compounds. Nonetheless, further studies will need to be performed to understand and improve their short t[subscript 1/2]. My work will ultimately contribute to the optimization of more effective and less toxic therapies to improve the quality of life for patients with breast and leukemia cancers.

La leucémie lymphoblastique aigüe à lymphocyte T (T-ALL) est un cancer découlant de la transformation des progéniteurs lymphoïdes T. La chimiothérapie reste le traitement privilégié pour cette pathologie, mais le taux de récidive dû au développement de la chimiorésistance demeure important. Le site principal de développement des cellules T-ALL est la moelle osseuse, où le collagène représente la protéine de la matrice extracellulaire la plus abondante. Le collagène, via ses récepteurs, notamment les intégrines, est un acteur majeur dans la progression tumorale, et ses interactions avec les cellules cancéreuses sont associées à la chimiorésistance dans divers types de cancer. Notre laboratoire a précédemment démontré que le collagène favorise la chimiorésistance des cellules T-ALL via l'intégrine α2β1. Récemment, un autre récepteur du collagène, le récepteur à domaine discoïdine 1 (DDR1), a été décrit comme pouvant jouer un rôle dans plusieurs cancers. Cependant, son rôle dans la chimiorésistance des T-ALL n'a pas encore été étudié. Dans ce projet de maîtrise, nous avons étudié la contribution de DDR1 in vitro dans la chimiorésistance des cellules T-ALL induite suite à leur adhésion sur des matrices de collagène. Nous avons pu démontrer que DDR1 est exprimé sur les cellules T-ALL et que son inhibition permet de sensibiliser les cellules T-ALL à l'apoptose induite par la chimiothérapie. L'inhibition de DDR1 réduisait l'adhésion des cellules T-ALL au Matrigel et au collagène, mais pas à la fibronectine, montrant son action spécifique pour ces ligands. Ces résultats suggèrent que DDR1 participe à la chimiorésistance des T-ALL en partie en favorisant l'adhésion des cellules T-ALL au collagène, et pourrait donc représenter une cible thérapeutique intéressante pour le développement de thérapies combinatoires afin de réduire la chimiorésistance dans ce type de leucémie.