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

Titre de l'écran-titre (visionné le 16 janvier 2024)

La leucémie est un cancer qui touche les cellules souches du sang. Il existe plusieurs types de leucémies, toutefois nous nous sommes intéressés à la leucémie lymphoblastique aiguë (LLA) pédiatrique. L’anomalie se trouve au niveau des cellules souches lymphoïdes, et se développe de manière soudaine, en quelques jours ou quelques semaines. De nombreuses conséquences néfastes sont connues au niveau cardiorespiratoire, musculaire, de l'énergie et de l’activité physique d’enfants en fin de chimiothérapie. L’objectif premier de l’étude était de mesurer les capacités cardiorespiratoires et musculaires réelles d’enfants atteints d’une LLA à trois temps de la chimiothérapie : l’induction (T1), la consolidation 2 (T2) et l’entretien (T3). Un deuxième objectif était de tester la faisabilité d’une épreuve d’effort maximal cardiorespiratoire pendant ou après l’induction. Le protocole de l’étude comprenait une épreuve d’effort physique sur ergocycle pour évaluer la consommation maximale d’oxygène (V ̇ O2max) un questionnaire sur la qualité de vie et un sur l’activité physique. La force musculaire était évaluée par un audit des dossiers (N=16) de physiothérapie d’anciens patients et des participants à l’étude. Une patiente a complété le test V ̇ O2max aux T1 et T2, et s’est améliorée de 54,5% entre les deux tests, mais restait nettement sous les valeurs normales. Pour l’ensemble des données de force musculaire : force de préhension, moment de force des extenseurs du genou et des fléchisseurs dorsaux de la cheville, les valeurs étaient inférieures à celles d’enfants sains, et avaient diminuées entre l’induction et la consolidation 2. Les résultats de ce mémoire démontrent que certains enfants atteints d’une LLA présentent un déconditionnement cardiorespiratoire et musculaire dès l’induction. Elles démontrent également la faisabilité d’un exercice cardiorespiratoire soutenu après la phase d’induction. Ces données importantes serviront aux professionnels de la santé dans la mise en place d’interventions en activité physique adaptée aux capacités d’enfants atteints d’une LLA. / Leukemia is a blood cancer and can be expressed in many forms, but the main focus of this thesis will be on acute lymphoblastic leukemia (ALL) in the pediatric population. The anomaly develops in the lymphoid stem cells and the disease develops rapidly, within a few days to a few weeks. Leukemia and chemotherapy have been shown to have many deleterious on the children cardiorespiratory and muscular status, energy level and engagement in physical activity mainly reported for children in the last phase of chemotherapy. The first aim of our work was to collect data on their cardiorespiratory and muscular status during three phases of the chemotherapy: induction (T1), consolidation 2 (T2) and maintenance (T3). The second aim was to test the feasibility of maximal oxygen consumption test ((V ̇ O2max) during or post induction. The protocol comprised a (V ̇ O2max) test on ergocycle, a quality of life and physical activity questionnaires. Data on muscular strength was collected through auditing the physical therapy files (n=16) of past and current patients. One participant completed the T1 and T2 (V ̇ O2max) testing and showed a 54.5% increase from T1 to T2. Despite this improvement, her score at T2 was still poor compared to her expected value. Data collected on muscular strength were: grip strength, moments of force of the knee extensors and the ankle dorsiflexors. They all showed lower values than expected compared to normative value at T1 and a decline from T1 to T2. The results outlined in this thesis show that children with ALL may present with decreased cardiorespiratory and muscular fitness with an onset as early as induction chemotherapy. Nonetheless, the results showed that high intensity cardiorespiratory exercise was feasible post induction. The data are of importance as they will help health care professionals build physical activity interventions adapted to the physical capacities of children with ALL.

La leucémie lymphoïde chronique (LLC) est le type de leucémie le plus commun chez l'adulte en occident. L'évolution clinique des patients est hétérogène et difficile à prédire. Notre groupe a mis en évidence que la LLC est plus agressive chez les patients ayant une expression élevée de la voie glycosyltransférase UGT2B17 au niveau des cellules B leucémiques. En effet, UGT2B17 est associé à une survie sans progression et une survie globale réduite des patients LLC, et constitue ainsi un marqueur pronostique indépendant de ceux utilisés en clinique actuellement. UGT2B17 est également associée à de la pharmacorésistance accrue de certains antileucémiques tel que l'ibrutinib, une molécule inhibitrice de la tyrosine kinase de Bruton (BTK) de la voie pro-survie du récepteur des cellules B (BCR). La résistance aux médicaments demeure un obstacle important à la guérison des patients atteints de LLC. Mon projet avait pour objectif de se pencher sur le ou les mécanismes impliqué(s) par lequel ou lesquels UGT2B17 affecte la progression et la réponse au traitement de la LLC en étudiant la voie du BCR. Nos données révèlent une modification significative de l'expression en ARNm et au niveau protéique d'effecteurs de la voie du BCR lors de la surexpression d'UGT2B17. Ceci suggère un effet transcriptionnel d'UGT2B17 par un mécanisme encore inconnu. De plus, la modification du statut phosphorylé de protéines de la voie du BCR appuie une influence d'UGT2B17 sur la transduction du signal de ce récepteur. De plus, une interaction protéine-protéine entre UGT2B17 et BTK de la voie du BCR, a pu être observée, suggérant l'implication d'un réseau d'interaction complexe dans les cellules B leucémiques impliquant UGT2B17. Ces résultats indiquent une influence d'UGT2B17 sur la voie de signalisation du BCR. UGT2B17 pourrait promouvoir des phénotypes oncogéniques et une réponse réduite aux traitements anticancéreux en favorisant la signalisation du BCR. / Chronic lymphocytic leukemia (CLL) is the most common leukemia in adults in the western world. Patient outcomes are heterogenous and can be difficult to predict. Our group evidenced that CLL is more aggressive in patients with high expression of the glycosyltransferase pathway UGT2B17 in leukemic B cells. UGT2B17 is associated with shorter treatment-free survival and global survival of CLL patients, providing novel information for risk assessment independent of known prognostics markers used in clinic. UGT2B17 also affects B-cells sensitivity to drugs such as ibrutinib, an emerging therapy inhibiting the pro-survival B cell receptor (BCR)-associated Bruton's tyrosine kinase (BTK). Drug's resistances remain a clinic obstacle to CLL patients' recovery. My project's objectives were to study UGT2B17 mechanisms that affects progression and treatment response in CLL by investigating the BCR signaling pathway. Our results reveal a significative modulation of the expression in mRNA and in protein of effectors of the BCR pathway with UGT2B17 surexpression. That suggests a transcriptional effect of UGT2B17 via an unknown mechanism. Moreover, the modification of the phosphorylation status of downstream proteins supports an influence of UGT2B17 on the signal transduction of this receptor. A protein-protein interaction between UGT2B17 and the Bruton's tyrosine kinase (BTK) of the BCR pathway has been observed. This interaction suggests the implication of a complex interaction network in the leukemic B cells that involves UGT2B17. Those results indicate an influence of UGT2B17 on the BCR signaling pathway. UGT2B17 could promote oncogenic phenotypes and an altered anticancer treatment response favoring the BCR signaling pathway.

La leucémie lymphoblastique aiguë (LLA) est le cancer pédiatrique le plus fréquent. Le taux de survie à 5 ans est d'environ 90%. La cause principale d'échec au traitement demeure la rechute survenant dans environ 20% des cas. Avec le plafonnement du taux de survie, considérer de nouvelles approches pour mieux prévenir, anticiper et gérer la chimiorésistance entraînant l'échec thérapeutique est nécessaire. La pharmacoépigénomique est une discipline émergente qui étudie comment les changements de l'épigénome, dont la méthylation de l'ADN (meADN), influencent la réponse aux médicaments. Sachant que les signaux environnementaux peuvent changer la meADN, certaines marques de méthylations présentent en LLA au diagnostic ou acquises durant le traitement pourraient prédire la réponse initiale au traitement ou l'évolution vers la chimiorésistance.Le but de mon projet était d'identifier des marques de meADN associées à la réponse aux thérapies en LLA pédiatrique. Le premier objectif a identifié dans une cohorte de LLA pédiatrique, 16 sites CpG de pharmacogènes candidats dont la méthylation au diagnostic est associée à un pronostic favorable (*DOK5, PTGS2, VEGFC*) ou défavorable (*ACTG1, ADORA2A, PATZ1*). Le second objectif a évalué les changements de meADN de régions de 100pb dans un modèle cellulaire de LLA chimiorésistant au méthotrexate. Plusieurs changements de meADN ont été observés dans le modèle résistant alors que peu de changements étaient présents dans le modèle sensible après 72 heures d'exposition au méthotrexate (55 445 vs 390 régions). Des analyses d'enrichissement génique de ces régions révèlent des voies liées à des fonctions cellulaires importantes, dont la réponse cellulaire au stress et le métabolisme des carbohydrates. Ces résultats appuient l'intérêt de comprendre la contribution des changements de meADN dans la réponse et la chimiorésistance en LLA pour les exploiter comme outils cliniques. L'étude des mécanistiques par lesquels ces changements mènent à la progression et la chimiorésistance pourrait révéler des cibles thérapeutiques innovantes. / Acute lymphoblastic leukemia (ALL) is the most common pediatric cancer. The 5-year survival rate is approximately 90%. The main cause of treatment failure is disease relapse, occurring in about 20% of cases. With the survival rate plateauing, it is imperative to consider new approaches to better anticipate and manage chemotherapy resistance, which inevitably leads to relapse. The pharmacoepigenomics is an emerging discipline that studies how changes in the epigenome, including DNA methylation, influence drug response. The methylation marks can change under the influence of environmental signals. Some methylation marks present in ALL at diagnosis could be determinants of the initial treatment response and their evolution during exposure to chemotherapy could participate in chemoresistance acquisition. The goal of my project was to identify DNA methylation marks associated with therapy response in pediatric ALL. Using a pediatric ALL cohort, the first objective has identified 16 CpG sites in pharmacogenes for which the methylation at diagnosis was associated with a favorable (*DOK5, PTGS2, VEGFC*) or an unfavorable (*ACTG1, ADORA2A, PATZ1*) outcome. The second objective was to evaluate the changes in methylation of 100bp DNA regions in an ALL cell model with conferred resistance to methotrexate chemotherapy. While the resistant model gained or lost thousands of methylation marks (55,445 regions), exposing a sensitive model to 72 hours of methotrexate resulted in fewer changes (390 regions). Gene Set Enrichment Analysis of the modified regions showed an enrichment of pathways linked with important cellular functions such as cellular stress responses and carbohydrate metabolism. These results support the need to better understand the role of DNA methylation changes in chemotherapy response and resistance in order to employ them as clinical tools. Investigating the mechanisms by which these changes contribute to the progression or drug resistance in ALL may reveal novel therapeutic targets.

RESUME GENERAL<p><p>Contexte :une association entre exposition prolongée aux champs magnétiques (CM) d’extrêmement basses fréquences (ELF) et risque sanitaire a été établie pour la leucémie infantile (CM 50/60 Hz de l’électricité, RR = 2,0 pour ≥ 0,4 µT d‘intensité moyennée dans le temps) et est suggérée pour le décès par maladie d’Alzheimer (CM 50/60 Hz, CM 16,7 Hz des voies ferrées pour 21 µT d’intensité moyennée dans le temps) et pour certaines hémopathies chez l’adulte (CM 16,7 Hz). Ces associations restent inexpliquées à ce jour. Sur base d’observations animales (effets des CM ELF sur la sécrétion de mélatonine) d’une part, et de la sensibilité magnétique confirmée des cryptochromes (régulateurs des biorythmes) d’autre part, il a été suggéré que ces associations puissent être dues à une perturbation des biorythmes par les CM ELF. Selon les instances internationales, une intensité > 1 mT est requise pour l’existence d’effets biologiques. <p>Objectifs et méthode :sur base d’une revue exhaustive de la littérature et de modèles théoriques reconnus, le présent travail développe certains mécanismes possibles pour un effet perturbateur des biorythmes par les CM ELF. L’impact en santé publique de cette hypothèse est ensuite évalué. Enfin, des protocoles sont proposés pour sa mise à l’épreuve, tenant compte des mécanismes envisagés. <p>Résultats :la possibilité existe d’une interaction des oscillations ELF de l’intensité et/ou de l’orientation du CM (somme vectorielle du CM ELF et du CM terrestre ou CMT) avec les cryptochromes rétiniens. Chez l’animal magnétosensible (dont le rongeur), une perturbation des biorythmes pourrait être consécutive à un mécanisme non spécifique de perturbation sensorielle. Toute observation animale pourrait donc ne pas être extrapolable à l’Homme. Chez ce dernier, une perturbation des biorythmes pourrait être causée par les oscillations de l’intensité du CM (peut- être dès < 100 µT d’intensité de CM ELF). Une telle perturbation pourrait aussi être causée par les variations spatiales de l’intensité du CMT qui existent dans l’environnement résidentiel (proximité de structures métalliques). Par ailleurs, dans l’éventualité de l’existence, chez l’Homme également, d’une sensibilité directionnelle basée sur les cryptochromes rétiniens, les oscillations de l’orientation du CM pourraient alors aussi interférer avec ces cryptochromes (peut-être dès ≤ 10 µT). Dans l’hypothèse où une telle interférence affecte les biorythmes, seules pourraient alors être concernées les oscillations dont l’amplitude atteint plusieurs degrés d’angle. Un tel mécanisme ne pourrait donc s’appliquer à la relation entre CM ELF et leucémie infantile que dans l’éventualité où les intensités les plus élevées (+ 1 à 2 SD) de CM ELF y jouent un rôle. Au cas où l’hypothèse de la perturbation des biorythmes par les CM ELF se voyait confirmée, d’autres troubles de santé seraient alors concernés et d’autres sources de CM seraient en cause, tels les CM statiques d’intensité variable émis par les lignes de transport électrifié. Les paramètres d’exposition considérés devraient inclure l’orientation relative CM ELF/CMT, mais aussi l’intensité locale du CMT (facteur à la fois déterminant et confondant dans la présente hypothèse). L’expérimentation animale devrait investiguer l’expression des clock genes. L’expérimentation humaine devrait investiguer les biorythmes chez l’enfant. Et l’épidémiologie devrait investiguer l’incidence de troubles liés à une perturbation des biorythmes en relation avec l’exposition aux CM ELF ainsi qu’aux variations locales de l’intensité du CMT. <p>Conclusions :malgré les incertitudes persistantes quant aux fonctions précises des cryptochromes de la rétine humaine et quant à l’exactitude des modèles théoriques qui décrivent les interactions entre CM et cryptochromes, certains mécanismes paraissent possibles pour une interaction entre CM ELF et biorythmes. En l’absence persistante d’alternative valide pour l’explication de l’association entre CM ELF et leucémie infantile, l’hypothèse de la perturbation des biorythmes par ces CM paraît devoir être investiguée plus avant, mais en tenant compte des variations locales d’intensité du CMT. <p>Background: An association between prolonged exposure to extremely low frequency (ELF) magnetic fields (MF) and health risk has been established for childhood leukemia (50/60 Hz MF of electricity, RR = 2.0 for ≥ 0.4 µT of time-averaged intensity) and is suggested for death by Alzheimer's disease (50/60 Hz MF, 16.7 Hz MF of railways at 21 µT of time-averaged intensity) and for some hematologic malignancies in adults (16.7 Hz MF). These associations remain unexplained so far. Based on animal studies (effects of ELF MF on melatonin secretion) on the one hand, and on the confirmed magnetic sensitivity of cryptochromes (regulators of biorhythms) on the other hand, it has been suggested that these associations may be due to a disruption of biorhythms by ELF MF. From current data, however, biological effects seem only possible at > 1 mT of intensity.<p>Objectives and methods: on the basis of an exhaustive literature review and with use of recognized theoretical models, this paper develops some possible mechanisms for disruption of biorhythms by ELF MF. The public health impact of this hypothesis is then evaluated. Finally, protocols are proposed for the testing of it, with taking into account the proposed mechanisms.<p>Results: an interaction seems possible between ELF oscillations of the intensity and/or the orientation of the ambient MF (the vector sum of both the ELF MF and the geomagnetic field or GMF) with retinal cryptochromes. In magnetosensitive animals (including rodents), disruption of biorhythms may then be secondary to a non-specific mechanism of sensory disturbance. All animal observation could therefore not be extrapolated to humans. In the latter, on his turn, a disruption of biorhythms may be caused by the oscillations of the MF intensity (perhaps from <100 µT of ELF MF intensity). Such disruption could also be caused by spatial variations of the intensity of the GMF that exist in residential environment (near steel structures). Moreover, in case of the existence in humans (like in animals) of a directional sensitivity based on retinal cryptochromes, then the oscillations of the MF orientation also could interfere with these cryptochromes (perhaps from ≤ 10 µT). In the event that such interference affects biorhythms, only oscillations of several degrees of amplitude would then be concerned. As a consequence, such a mechanism could apply to the relation between ELF MF and childhood leukemia only in the event that the highest MF intensities (Mean + 1-2 SD) also play a role in that relation. In the event the hypothesis of disruption of biorhythms by ELF MF is confirmed, other health problems would be concerned and other kind of MF would be involved, such as the static MF of variable intensity that are emitted by the lines of electrified transport. The considered exposure parameters should include the relative orientation of ELF MF and GMF, but also the local intensity of GMF (both determining factor and confounder in this case). Animal experiments should investigate the expression of clock genes. Human experimentation should investigate biorhythms in children. And epidemiology should investigate the incidence of disorders related to disruption of biorhythms in relation to exposure to ELF MF as well as to local variations in the intensity of the GMF.<p>Conclusions: Despite the persisting uncertainties about the precise functions of retinal cryptochrome as well as about the accuracy of the theoretical models that describe the interactions between MF and cryptochromes, some mechanisms seem possible for an interaction between ELF MF and biorhythms. In the persisting absence of valid alternative explanation for the association between childhood leukemia and ELF MF, the hypothesis of biorhythm disturbance by ELF MF deserves further investigation, however with taking into account local intensity variations of the GMF.<p> / Doctorat en Sciences de la santé publique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Parmi les rétrovirus tumorigènes, les rétrovirus appelés « complexes » dont font partie HTLV-1 chez l’homme et BLV chez le mouton, sont responsables de leucémies lymphoïdes chroniques caractérisées par des pathogenèses similaires. Bien que la contribution essentielle de la protéine Tax dans la leucémogenèse soit bien établie pour ces deux virus, il existe toujours une contreverse quant à l’expression des protéines virales -dont l’oncoprotéine Tax- dans les cellules transformées. Dans le cas de HTLV-1 et BLV, le virus est latent. Une hypothèse attrayante suggère que l’extinction complète du provirus accompagnée du blocage transcriptionnel de l’expression de Tax dans la cellule leucémique serait un élément indispensable au développement de la tumeur en réduisant son immunogénicité. Le silencing viral permettrait à la cellule infectée d’échapper à la reconnaissance par le système immunitaire de l’hôte. <p>Dans la première partie de notre travail, nous avons pu montrer, grâce à l’observation et le suivi de deux moutons infectés par BLV, que l’extinction virale était associée au développement tumoral. Alors que la phase asymptomatique est caractérisée par l’existence de différents clones cellulaires infectés et exprimant le virus, la phase tumorale est caractérisée par l’existence d’un seul clone cellulaire dans lequel l’expression virale est éteinte. Dans le cas du mouton S2531, nous avons mis en évidence que le silencing observé dans la phase tumorale est d’origine génétique. L’extinction de l’expression virale et la domination du clone muté au niveau de la protéine Tax (K303) sont associées à l’émergence de la leucémie et constituent une caractéristique de la phase tumorale. Le deuxième mouton étudié, S267, est caractérisé par la présence de cellules infectées non transformées et transformées au même moment. Par ailleurs, le mouton S267 est caractérisé par une absence de mutations ou délétions au niveau du provirus intégré dans les cellules tumorales. Dans la deuxième partie de notre travail, nous avons pu, grâce à l’établissement de la lignée L267 dans laquelle le silencing viral n’est pas lié à une défection dans la structure génomique du provirus, élucider les mécanismes épigénétiques responsables du silencing. Nous montrons que ce provirus silencieux peut être réactivé in vitro 1) lorsque la protéine Tax sauvage est introduite par transfert rétroviral, 2) après traitement des cellules par la trichostatine A (TSA), un inhibiteur des histones désacétylases, 3) par traitement des cellules à la 5’azacytidine, un agent inhibiteur de DNA méthyltransférases. La réactivation du provirus silencieux lui confère la capacité d’infecter des moutons sains, suggérant que le provirus est complet et exempt de mutation qui pourrait altérer son fonctionnement. Les complexes de désacétylation des histones msin3A et HDAC-1 jouent un rôle important dans l’établissement du silencing viral via la condensation de la chromatine, et ce changement de la structure chromatinienne est lié a un ensemble de modifications ciblant les acides aminés des queues N-terminales des histones H3 et H4 établissant ainsi un code histone pour l’extinction et l’expression du provirus. Enfin, l’étude comparative des profils d’expression génique de cellules B tumorales dans lesquelles le provirus BLV est soit silencieux, soit ré-activé suite à l’expression exogène de Tax a montré que les mécanismes épigénétiques de silencing se superposent même dans le modèle génétique de silencing. De plus le rétablissement de l’expression virale par Tax est associé à une élimination des complexes de désacétylation des histones au niveau du promoteur viral.<p>Nos résultats ouvrent le champ vers l’utilisation de modèle de leucémie ovine dans des essais thérapeutiques basés sur la combinaison du traitement par des inhibiteurs des HDACs et des DNMTs et une immunothérapie ciblant des antigènes tumoraux d’origine virale ou cellulaire. De telles expériences in vivo constitueront un modèle utile pour le traitement l’ATLL et de pathologies prolifératives touchant les cellules B chez l’homme.<p><p> / Doctorat en sciences biomédicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La leucémie lymphoïde chronique (LLC) est la plus fréquente des leucémies qui touchent le monde occidental. Cette pathologie est toujours incurable et se caractérise par une hétérogénéité d’évolution clinique marquée par une survie globale oscillant de quelques mois à des dizaines d’années. Il est donc primordial de savoir à quel type d’évolution le patient sera confronté afin d’adapter au mieux le suivi de la maladie et la précocité ou non du traitement.<p><p>\ / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / 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.

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