Les fusions de MLL peuvent générer trois types de leucémies aiguës (LLA-B, LMA et LLA-T). Les cellules souches/progénitrices de sang de cordon humain purifiées par une méthode de sélection négative ont été infectées par un rétrovirus contrôle exprimant la EGFP ou un rétrovirus exprimant un gène de fusion de MLL et la EGFP, avant d’être injectées dans le fémur de souris immunodéficientes. Après 20 semaines, les souris ont été sacrifiées et les organes hématopoïétiques ont été analysés par FACS. MLL-ENL a généré exclusivement des LLA-B, MLL-ELL des LLA-B et LMA, et MLL-AF9 des LLA-B et mixte. Il semble que certains partenaires peuvent jouer un rôle important dans le phénotype et que le microenvironnement murin peut favoriser le phénotype LLA-B. Cette étude peut aider à comprendre le rôle instructif des MLL-ENL, MLL-ELL et MLL-AF9 sur le phénotype leucémique et leur capacité à initier la transformation des cellules normales en cellules leucémiques. / MLL fusion genes may generate three different types of acute leukemia (B-ALL, AML and T-ALL). Purified human cord blood cells by negative selection technique (Lin-CB) and having CD34+ > 70% were transduced by control retrovirus expressing the EGFP or other retrovirus expressing an MLL fusion gene and the EGFP, and then injected into the immune-deficient NSG mouse femur to test the leukemogenic potential. After 20 weeks, the mice were sacrificed and organs were analysed by FACS. MLL-ENL exclusively produced B-ALL, MLL-ELL B-ALL and AML, and MLL-AF9 B-ALL and mixed. It seems that some MLL partner genes may play an important role in phenotype, and the murine microenvironment of our in vivo model may promote the B-ALL phenotype. This study may help understand the instructive role of MLL-ENL, MLL-ELL and MLL-AF9 fusion genes in leukemic phenotype and their ability to induce the transformation of normal hematopoietic stem/progenitor cells into leukemic cells.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2016-2017 / Les leucémies myéloïdes aiguës (LMA) sont des hémopathies rares, mais très agressives. Elles résultent d’un dérèglement du processus d’hématopoïèse qui se caractérise par une prolifération incontrôlée de cellules sanguines immatures engagées dans la lignée myéloïde. En dépit des traitements actuels qui reposent sur l’utilisation d’agents chimiothérapeutiques ciblant les cellules en prolifération, le pronostic des patients souffrants de LMA est très sombre. En effet, seuls 30% des patients souffrants de LMA survivent au-delà de 5 ans suivant la prise en charge thérapeutique. L’identification des acteurs participant au développement et au maintien des LMA est donc cruciale pour l’élaboration d’une stratégie thérapeutique efficace et ciblée. S100A8 et S100A9 sont des protéines fixatrices de calcium exprimées par les neutrophiles et les monocytes. Ce sont des alarmines jouant des rôles clés dans l’inflammation et dans des pathologies causées par une inflammation excessive. Les protéines S100A8 et S100A9 exercent également de multiples fonctions dans divers tumeurs solides. Elles favorisent la formation de niche pré-métastasique et inhibe la réponse immunitaire antitumorale. Une analyse du génome par séquençage a mis en évidence que S100A8 et S100A9 sont fortement exprimées chez les patients atteints de LMA. De plus, l’expression de la protéine S100A8 chez les patients souffrants de LMA serait corrélée avec un faible taux de survie. Principalement étudiées dans les tumeurs solides, les fonctions des protéines S100A8 et S100A9 dans les néoplasies hématologiques telles que les leucémies sont très peu documentées. Dans ces travaux de thèse, nous nous sommes donc intéressés aux rôles exercés par les protéines S100A8 et S100A9 dans les leucémies myéloïdes aiguës. À l’aide d’un modèle murin de LMA induit par la surexpression des facteurs HOXA9 et MEIS1 dans des cellules souches/progénitrices hématopoïétiques, nous avons démontré l’existence d’une fraction de cellules exprimant les protéines S100A8 et S100A9. Celle-ci est également retrouvée chez les patients atteints de leucémies aiguës myélomonocytaires et monocytaires (M4-M5 d’après la classification FAB). Les études menées in vivo et in vitro révèlent que la protéine S100A9 induit la différenciation des cellules leucémiques, tandis que la protéine S100A8, préviens l’effet de S100A9 permettant de maintenir ainsi le phénotype immature des cellules LMA. Le traitement par la protéine recombinante S100A9 permet d’accroitre la maturation des cellules LMA, diminue leur prolifération et prolonge la survie des souris LMA. De la même façon le traitement par les anticorps anti-S100A8 provoque un effet similaire au traitement par la protéine S100A9. Nos résultats suggèrent que de forts ratios de S100A9 sur S100A8 sont requis pour induire la différenciation des cellules LMA. Le mécanisme intracellulaire par lequel S100A9 induit la différenciation des cellules leucémiques a également été étudié dans le cadre de cette thèse. Nous avons identifié que S100A9 via la liaison au récepteur TLR (Toll-like receptor) active les voies de signalisations Mitogen Activated Protein Kinase p38, Jun N-terminal Kinase et extracellular signal-regulated kinases 1 et 2 et provoque la différenciation des cellules leucémiques. Les essais menés sur des cellules primaires de patients malades ont permis de confirmer la capacité de S100A9 et de S100A8 à réguler la différenciation des cellules leucémiques. En somme, les données présentées dans cette thèse contribuent à une meilleure compréhension des rôles des protéines S100A8 et S100A9 dans la différenciation des cellules myéloïdes. Par ailleurs, nos données permettent également d’entrevoir les bénéfices thérapeutiques liés au blocage de S100A8 ou à l’augmentation de S100A9 dans les LMA. / Acute myeloid leukemias (AMLs) are rare but still aggressive hematological diseases. They are the result of a perturbed hematopoietic process characterized by an uncontrolled proliferation of hematopoietic cells committed to the myeloid lineage. Despite current therapy based on chemotherapeutic agents, aimed at killing proliferating cells, prognosis of AML patients is dismal and only 30 % of patients survived beyond 5 years. Identification of actors involved in the initiation and sustaining LMA is crucial to the development of efficient and targeted therapy strategy. S100A8 and S100A9 are calcium-binding proteins predominantly expressed by neutrophils and monocytes, and play key roles in both normal and pathological inflammation. Recently, both proteins were found to promote tumor progression through the establishment of pre-metastatic niches and to inhibit antitumor immune responses. Although S100A8 and S100A9 have been studied in solid cancers, their functions in hematological malignancies remain poorly understood. However, S100A8 and S100A9 are highly expressed in acute myeloid leukemia (AML), and S100A8 expression has been linked to a poor prognosis in AML. Although the roles of these proteins were studies in solid tumor, little is known in their functions in hematological malignancies. We studied in this thesis the role of S100A8 and S100A9 in acute myeloid leukemia. Using AML mouse model of AML surexpressing HOXA9 and MEIS1 in hematopoietic stem and progenitor cells, we identified a small subpopulation of cells expressing S100A8 and S100A9. This subpopulation was consistently found in AML samples from patients with myelomonocytic and monocytic leukemias (M4 and M5 according FAB classification). In vitro and in vivo analyses revealed that S100A9 induces AML cell differentiation, whereas S100A8 prevents differentiation induced by S100A9 activity and maintains AML immature phenotype. Treatment with recombinant S100A9 proteins increased AML cell maturation, induced growth arrest, and prolonged survival in an AML mouse model. Interestingly, anti-S100A8 antibody treatment had effects similar to S100A9 therapy in vivo, suggesting that high ratios of S100A9 over S100A8 are required to induce differentiation. In this thesis, the mechanism of S100A9 leading to differentiation of leukemic cells was also study. Our in vitro studies on the mechanisms/pathways involved in leukemic cell differentiation revealed that binding of S100A9 to toll-like receptor 4 (TLR4) promotes activation of p38 mitogen-activated protein kinase, extracellular signal-regulated kinases 1 and 2, and Jun N-terminal kinase signaling pathways, leading to myelomonocytic and monocytic AML cell differentiation. Overall, our findings indicate that S100A8 and S100A9 are regulators of myeloid differentiation in leukemia and have therapeutic potential in myelomonocytic and monocytic AMLs.

Les protéines de choc thermiques (HSP) sont des chaperons moléculaires qui stabilisent le pliage et la conformation de protéines normales et oncogéniques, prévenant la formation d'agrégats protéiques. Elles sont impliquées dans la régulation de l'apoptose, de la survie cellulaire et dans la cancérogénèse. HSP90 est la protéine chaperone majeure de stabilisation d'oncogènes impliqués dans les hémopathies malignes. L'objectif de notre travail était de déterminer l'implication de HSP90 dans différents types d'hémopathies malignes, les Leucémies Aiguës Myéloïdes (LAM), les Syndromes Myélodysplasiques (SMD) et les Leucémies Aiguës Lymphoblastiques (LAL), et de tester son inhibition par un inhibiteur spécifique, la tanespimycine (17- AAG). Dans les LAM, nous avons évalué l'implication des différentes isoformes de la protéine dans la résistance aux chimiothérapies et aux inhibiteurs de HSP90. Ce travail met en évidence la valeur péjorative de l'expression de HSP90 dans les différents sous types d'hémopathies, corrélant avec un risque de rechute élevé ou d'évolution vers des formes plus agressives. L'utilisation de la tanespimycine a permis de déclencher l'apoptose dans les cellules immatures impliquées dans ces pathologies. HSP90 constitue donc une protéine majeure de la cellule leucémique, et son ciblage offre des perspectives intéressantes dans le traitement des hémopathies malignes / Heat shock proteins (HSP) are molecular chaperones that stabilize the folding and conformation of normal and oncogenic proteins, preventing the formation of protein aggregates. They are involved in the regulation of apoptosis, cell survival and carcinogenesis. HSP90 is the major chaperone implicated in stabilization of oncogenes involved in hematologic malignancies. The aim of our study was to determine the involvement of HSP90 in various types of malignancies, Acute Myeloid Leukemia (AML), Myelodysplastic Syndromes (MDS) and Acute Lymphoblastic Leukemia (ALL) and to test its inhibition by a specific inhibitor, the tanespimycine (17-AAG). In acute myeloid leukemia, we evaluated the involvement of different isoforms of the protein in resistance to chemotherapy and inhibitors of HSP90. This work highlights the pejorative value of HSP90 expression in different subtypes of malignancies, correlated with a high risk of relapse or progression to more aggressive forms. Use of tanespimycine has triggered apoptosis in immature cells involved in these diseases. HSP90 is therefore a major protein of the leukemic cell and its targeting offers interesting perspectives in the treatment of hematologic malignancies

Les protéines receptor-interacting protein kinase 1 (RIP1) et RIP3 ont été identifiées comme intervenant dans la régulation de la mort cellulaire apoptotique ou nécroptotique mais également dans la survie cellulaire. Ces deux protéines possèdent un domaine sérine/thréonine kinase, un domaine d’interaction spécifique RHIM (RIP homotypic interacting motif) et diffèrent dans leur domaine C-terminal car seule RIP1 possède un domaine de mort. Ces protéines font partie d’un ensemble de protéines régulatrices nommé ripoptosome. Des études ont montré une altération du ripoptosome dans les leucémies lymphoïdes chroniques (LLC) et les leucémies aigües lymphoïdes (LAL). Nous nous sommes intéressés aux leucémies aigües myéloïdes (LAM). L’analyse de l’expression des protéines RIP1 et RIP3 a été réalisée dans des blastes triées CD34+ de patients atteints de LAM ou dans des cellules CD34+ de donneurs sains en Q-RT-PCR. Les premières analyses montrent que RIP3 est significativement sous-exprimée chez les patients atteints de LAM en comparaison avec les cellules CD34+ issues de donneurs sains. Aucune différence n’a été mise en évidence pour l’expression de RIP1 dans les deux types de cellules CD34+. Afin de comprendre l’implication de l'extinction de RIP3 dans les LAM, nous avons étudié sa réexpression dans une lignée cellulaire leucémique murine (DA1-3b) où RIP3 n’est pas exprimée par métylation de son promoteur, au moyen d'un système d’expression conditionnelle (LacSwith II, IPTG). Après 10h d’induction de l’expression, on constate que la protéine RIP3 sauvage (RIP3-WT) induit une apoptose dans les cellules DA1-3b. Afin de déterminer l’implication des domaines de RIP3, nous avons utilisé une protéine mutante kinase Dead (RIP3-KD, activité kinase abolie) et une protéine mutante dans la séquence d’interaction spécifique avec RIP1 (RIP3-RHIM). L’analyse de la mortalité cellulaire en cytométrie en flux et en microscopie électronique montre que les protéines RIP3-WT et -KD induisent toutes les deux la mort apoptotique des cellules DA1-3b respectivement de 15% et de 50% après 10h d’expression. On constate donc que la protéine RIP3-KD induit une mort plus importante et plus précoce que la protéine sauvage. La protéine RIP3 mutée dans son domaine RHIM ne peut plus induire de mort cellulaire. Il semble donc que le domaine kinase de RIP3 jouerait un rôle régulateur dans la mort cellulaire induite par RIP3. L’utilisation du modèle de leucémie murine DA1-3b a permis de réaliser un étude in vivo de l’expression conditionnelle de RIP3-WT et -KD. Seule l'expression de RIP3-KD est capable de prolonger significativement la survie des souris.De plus, il a été démontré que RIP3 pouvait également induire la nécroptose dans les cellules lorsque l’apoptose ne peut aboutir, notament lorsque les caspases sont inhibées à l’aide d’un inhibiteur de pan-caspases le Z-VAD-FMK. Le traitement des cellules exprimant RIP3-WT par 50µM de Z-VAD-FMK induit une plus forte mortalité (45%) des cellules tandis que dans les cellules exprimant RIP3-KD, l’inhibiteur des caspases inhibe complètement le processus apoptotique et permet la survie des cellules (10%). Une étude en microscopie électronique a permis de déterminer que la présence de Z-VAD-FMK induit un switch de l’apoptose vers la nécroptose. Il semble donc que le domaine de kinase possède un rôle important dans la signalisation de la nécroptose car la protéine RIP3-KD n’est plus capable d’initier le switch entre l’apoptose et la nécroptose. Quelques données préliminaires semblent indiquer que les calpaïnes ainsi que la caspase 12 pourraient également être impliquées dans la balance apoptose/nécroptose. [...] / The receptor-interacting protein kinase 1 (RIP1) and 3 (RIP3) are key signaling molecules in the regulation of apoptotic cell death or in the execution of a specific instance of regulated necrosis, named necroptosis, as well as in cell survival processes. These proteins have in common a serine/threonine kinase domain and a specific interacting motif RHIM (RIP homotypic interacting motif), while they differ in their C-terminal domain, as only RIP1 is characterized by a death domain. They belong to a family of regulatory proteins forming a cell death-inducing platform, referred to as Ripoptosome. Previous studies showed that the ripoptosome was altered in chronic lymphoid leukemia (CLL) and acute lymphoid leukemia (ALL). We decided to focus our studies on acute myeloid leukemia (AML).Expression profile of RIP1 and RIP3 was established by Q-RT PCR on CD34+ sorted cells of AML patients or healthy donors. Our first results show that if RIP3 is significantly under expressed in CD34+ cells of AML patients compared to healthy donors, there was no difference in RIP1 expression pattern in both cell types.To further understand the functional relevance of RIP3 down-regulation in the leukemia, we used a murine leukemic cell line (DA1-3b) in which RIP3 promoter is methylated, inhibiting its expression.A conditional expression system in DA1-3b cells has been realized (LacSwith II). IPTG (Isopropyl-beta-D-thiogalactoside) treatment (1mM) allows expression of the proteins of interest in these cell lines. We noticed that, 10 hours after expression’s induction, the wild-type RIP3 protein (RIP3-WT) induces apotptosis in DA1-3b cells. In order to decipher the role of each RIP3 domains in this cell-death-induced phenomenon, several mutants were employed. We used a mutant protein with a non functional kinase domain, RIP3 Kinase Dead (KD) and a mutant unable to interact with RIP1, RIP1-RHIM. Cell death analysis, performed by flow cytometry and by electron microscopy, shows that both RIP3-WT and RIP3-KD induce apoptosis in DA1-3b cells (respectively 15% and 50%) after 10 hrs of expression. However, these results show that RIP3-KD induces a stronger and more rapid cell-death than the wild-type protein. In agrement with previous findings, we found that the protein mutated in the RHIM domain cannot engage a cell-death process. Our results thereby suggest that the RIP3 kinase domain palys a major regulatory role in cell-death.Taking advantage of a mouse model of leukemia, we also performed an in vivo study of conditional expression RIP3-WT and –KD. As a matter of fact, DA1-3b cells, obtained from C3H mice are able to induce a leukemia in these mice after transplantation. We have shown that the inducible expression of RIP3-KD in DA1-3b cells can increase significatively mice survival. Moreover, we have shown that, in certain conditions, RIP3 could also induce necroptosis when apoptosis is prevented by a pan-caspase inhibitor, Z-VAD-FMK. Treating RIP3-WT expressing cells with 50µM of Z-VAD-FMK induces a strong mortality (45%) while it inhibits totally the apoptotic process in RIP3-KD expressing cells, allowing cell survival (10%).Using electronic microscopy, we were able to demonstrate that the use of Z-VAD-FMK leads to a switch from apoptosis to necroptosis. Thus, as the kinase dead protein is not able to induce this switch, the kinase domain could play an important role in necroptotic signaling. Preliminary results suggest that calpains, as well as caspase 12, could also be involved in apoptosis/necroptosis balance. It has been shown that RIP1 and RIP3 could play a role in Nf-kB pathway regulation. Studying the effects of RIP3-KD expression on Nf-kB pathway, we were able to demonstrate that it led to a specific cleavage of Nf-kB p65 protein, forming two fragments of about 25 kDa and 40 kDa. [...]

Les gènes RUNX1 et CBFB codent pour les sous-unités du core binding factor (CBF), facteur de transcription hétérodimérique essentiel de l’hématopoïèse définitive. La dérégulation du CBF est l'une des anomalies les plus fréquemment rencontrées dans les hémopathies malignes. Puisque la perturbation seule du CBF est insuffisante au développement d’une leucémie aiguë myéloïde (LAM), les LAM impliquant le CBF sont considérées comme des modèles de leucémogénèse multi-étapes, nécessitant la coopération d’anomalies génétiques additionnelles.Dans ce travail, nous nous sommes intéressés aux LAM de type CBF, caractérisées soit par une t(8;21)/fusion RUNX1-RUNX1T1 soit par une inv(16)/fusion CBFB-MYH11, ainsi qu’aux LAM avec mutations germinales de RUNX1 (définissant la thrombopénie familiale avec prédisposition aux leucémies aiguës ou FPD/AML). Afin d’identifier des anomalies additionnelles, nous avons étudié les prélèvements de patients atteints de LAM CBF inclus dans les essais français ELAM02 (0-18 ans) et CBF2006 (18-60 ans) par séquençage à haut débit (n=215) et single nucleotide polymorphism-array (n=198). Les échantillons de 25 individus atteints de FPD/AML (issus de 15 familles), diagnostiqués entre 2005 et 2014, ont également été séquencés au stade thrombopénique et au moment de la transformation en leucémie aiguë.Dans les LAM CBF, les mutations activatrices des voies tyrosines kinases (TK) sont les événements les plus fré-quents quel que soit le sous-type de LAM CBF [t(8;21) ou inv(16)], comme cela a déjà été rapporté dans d’autres études. En revanche, les mutations affectant les gènes du remodelage chromatinien ou du complexe de la cohésine sont identifiées à des fréquences élevées (41% et 18% respectivement) dans les LAM avec t(8;21) tandis qu’elles sont pratiquement absentes dans les LAM avec inv(16). Dans les LAM avec t(8;21), la coexistence de ces mutations avec les mutations de type TK est associée à un pronostic défavorable suggérant une synergie entre ces événements. D'autres événements fréquemment retrouvés incluent les mutations de ZBTB7A et DHX15 dans les LAM avec t(8;21) (20% et 6% respectivement) et les délétions/mutations de FOXP1 dans les LAM avec inv(16) (7%). Enfin, nous avons décrit la perturbation de CCDC26 comme une possible lésion associée à une signalisation aberrante des TK dans les LAM CBF (4,5% des cas).Dans les FPD/AML, l'analyse mutationnelle a révélé l'acquisition d'un deuxième événement impliquant RUNX1 chez tous les patients ayant développé une LAM. Ce deuxième événement correspondait soit à une mutation somatique du second allèle de RUNX1 soit à la duplication de la mutation germinale de RUNX1 (par perte d'hétérozygotie sans anomalie du nombre de copies ou trisomie 21 acquise). En pratique clinique, cela suggère que la présence de deux mutations différentes de RUNX1 ou d'une seule mutation avec un ratio allélique supérieur à 50% chez un patient atteinte de LAM doit alerter sur la possibilité d’un syndrome FPD/AML sous-jacent. / RUNX1 and CBFB encode subunits of the core binding factor (CBF), a heterodimeric transcription factor required for the establishment of definitive hematopoiesis. Deregulation of the CBF is one of the most frequent aberrations in hematological malignancies. Since CBF disruption alone is insufficient to induce acute myeloid leukemia (AML) on its own, AML with CBF involvement is considered as a model of multistep leukemogenesis requiring additional genetic aberrations.Here, we focused on acute myeloid leukemia (AML) with t(8;21)/RUNX1-RUNX1T1 fusion and AML with inv(16)/CBFB-MYH11 fusion, reported together as CBF AML, as well as AML with germline RUNX1 mutation (defining the familial platelet disorder with propensity to develop leukemia or FPD/AML).In order to explore additional genomic aberrations, we performed comprehensive genetic profiling in CBF AML patients enrolled in the French trials ELAM02 (0-18 years) and CBF2006 (18-60 years) using both high-throughput sequencing (n=215) and single nucleotide polymorphism-array (n=198). In addition, we sequenced samples from 25 individuals with FPD/AML (15 pedigrees) diagnosed between 2005 and 2014 at thrombocyto-penic stage and during leukemic progression.In CBF AML, mutations in genes activating tyrosine kinase (TK) signaling were frequent in both subtypes as previously described by others. By contrast, we found mutations in genes encoding chromatin modifiers or members of the cohesin complex with high frequencies in t(8;21) AML (41% and 18% respectively) while they were nearly absent in inv(16) AML. Interestingly, such mutations were associated with a poor prognosis in patients with TK mutations suggesting synergic cooperation between these events. Other events included ZBTB7A and DHX15 mutations in t(8;21) AML (20% and 6% respectively) and FOXP1 deletions or truncating mutations in inv(16) AML (7%). Finally, we described CCDC26 disruption as a possible new lesion associated with aberrant TK signaling in this particular subtype of leukemia (4.5% of CBF AML).In FPD/AML, mutational analysis revealed the acquisition of a second event involving RUNX1 in all patients with AML including somatic mutation of the second allele or duplication of the germline RUNX1 mutation through copy-neutral loss of heterozygosity and trisomy 21. In clinical practice, we suggest that the occurrence of two different RUNX1 mutations or a single RUNX1 mutation with a variant allele frequency higher than 50% in a patient with AML should alert about the possibility of FPD/AML.

Les protéines du groupe Polycomb (PcG) sont des facteurs épigénétiques dont le rôle est de maintenir la répression de leurs gènes cibles au niveau de la chromatine via la modification des protéines histones. EZH2 est une protéine clé dans les mécanismes de régulation puisqu’elle catalyse la mise en place de la marque répressive H3K27me3. Dans le cadre de ma thèse, je me suis intéressée au modèle des leucémies aiguës myéloïdes (LAM) dans lesquelles, contrairement à d’autres pathologies myéloïdes, des mutations affectant EZH2 ou des membres Polycomb ne sont retrouvées que très rarement (˂1%). Des études ont montré que dans ce type de leucémies, de nombreux gènes cibles d’EZH2 sont dérégulés bien que son activité répressive soit toujours présente, mettant en évidence d’éventuels défauts de recrutement de cette protéine. Parmi les facteurs de transcription susceptibles de réguler l’association des protéines PcG à la chromatine, se trouve PLZF qui est un candidat intéressant. En effet, le laboratoire a mis en évidence une interaction entre PLZF et la protéine Polycomb BMI-1 et a montré que la distribution génomique de PLZF concorde avec celle de certains composants des Polycomb. L’objectif de mon travail de thèse a donc été de déterminer dans quelle mesure PLZF intervient dans le recrutement ou l’activité d’EZH2. / Polycomb group (PcG) proteins are epigenetic factors which play a major role in maintaining epigenetic silencing via histone modifications at the chromatin level. EZH2 is a key regulator that catalyzes the trimethylation of H3K27, which is a repressive mark. During my PhD, I was interested in the acute myeloid leukemia (AML) model in which, unlike other myeloid malignancies, EZH2 or other PcG protein mutations are very rare (˂1%). Studies have shown that in this type of leukemia, many of EZH2 target genes are deregulated although its repressive activity is still present highlighting possible EZH2 recruitment defects. Among the transcription factors that regulate the association of PcG proteins to chromatin, the transcription factor PLZF is an interesting candidate. Indeed, the laboratory has demonstrated an interaction between PLZF and the Polycomb protein BMI -1 and showed that the genomic distribution of PLZF is consistent with that of some Polycomb components. The aim of my thesis was therefore to determine in which extent PLZF is involved in the recruitment or activity of EZH2.

La télomérase est présente dans un nombre limité de cellules, telles que la plupart des cellules cancéreuses où son activité est indispensable pour l’immortalisation de ces dernières. C’est pourquoi cette enzyme a été proposée comme cible prometteuse pour des thérapies anticancéreuses. Ainsi, il est d’un intérêt certain d’identifier les mécanismes par lesquels elle est régulée, notamment via sa sous-unité catalytique, hTERT. Les rétinoïdes sont des inducteurs bien connus de la maturation granulocytaire associée à une répression de hTERT dans les blastes de leucémie aiguë promyélocytaire (LAP). Dans une lignée cellulaire LAP résistant à la maturation induite par les rétinoïdes (NB4-LR1), a précédemment été identifiée une nouvelle voie de répression transcriptionnelle de hTERT en absence de différenciation. De plus, mon laboratoire d’accueil a isolé un variant de la lignée NB4-LR1 résistant à cette répression transcriptionnelle de hTERT, la lignée NB4-LR1SFD. Ensemble, ces lignées cellulaires, qui se comportent différemment face à un traitement à l’ATRA, fournissent un outil unique et puissant pour obtenir plus d’informations sur plusieurs problèmes de la régulation de la biologie moléculaire de la télomérase. Dans cette étude, en utilisant plusieurs approches complémentaires (immunoprécipitation de la chromatine combinée à une technique d’analyse à haut débit du positionnement des nucléosomes et de la méthylation de l’ADN et une approche de FISH), j’ai pu obtenir une vue intégrée des événements épigénétiques qui promeuvent la transition du promoteur de hTERT d’un état silencieux à un état actif et inversement. Cette information sera cruciale pour le développement de stratégies anticancéreuses ciblant l’expression de hTERT. / Telomerase is present in a limited number of cells, most of them cancerous where its activity is crucial for their immortalisation. Thus, that enzyme has been proposed as a promising target for anticancer therapies. Therefore, it is of great interest to identify the mechanisms by which it is regulated, notably through its catalytic subunit hTERT. Retinoids are well-known inducers of granulocytic maturation associated with hTERT repression in acute promyelocytic leukemia (APL) blasts. However, in NB4-LR1, a maturation-resistant APL cell line, was previously identified a new pathway of retinoid-induced hTERT transcriptional repression independent of differentiation. Furthermore, my host lab reported the isolation of a variant of NB4-LR1 cells resistant to this repression: NB4-LR1SFD. These two cell lines, which behave distinctly in response to ATRA treatment, provide a unique and interesting tool to gain further insights into the molecular biology of telomerase regulation. In this thesis project, using several complementary approaches (chromatin immunoprecipitation combined to a high-resolution, single-molecule nucleosome positioning assay and DNA methylation, and a FISH approach) allowed me to shed more light on the integrated epigenetic events that lead to hTERT promoter transition from its silent to its active state and vice versa. The information obtained could be crucial for the development of anticancer strategies targeting hTERT expression.

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.

Au sein des hémopathies myéloïdes malignes, les syndromes myélodysplasiques(SMD) et les leucémies aiguës myéloïdes (LAM) représentent des pathologies complexes ethétérogènes résultant d’anomalies clonales des cellules souches médullaires. Elles sontcaractérisées par une hématopoïèse inefficace provoquant des cytopénies sanguines graves.Les connaissances sur les anomalies moléculaires des SMD et des LAM, notammentà caryotype normal, sont globalement pauvres et leur physiopathologie encore mal connue.Une meilleure définition moléculaire est nécessaire pour une évaluation pronostique plusprécise de ces hémopathies et pour optimiser secondairement les stratégies thérapeutiques.Cette thèse présente un panorama des classifications cytogénétiques et moléculairesactuelles des SMD et LAM ainsi que l’étude de certaines altérations moléculairesrencontrées dans ces maladies.Grâce à l’apport des techniques d’analyse génomique à grande échelle, notamment laCGH-array, notre laboratoire a identifié de nouvelles altérations génétiques, parmi lesquellesles mutations du gène ASXL1, ainsi que des altérations des gènes codant les protéines de laCohésine et des régulateurs de la protéine CBL. Nous avons analysé une combinaison demutations de gène et émis l’hypothèse d’un modèle de leucémogenèse à 4 classes demutations, afin d’apporter des pistes dans la compréhension de la physiopathologie des SMDet LAM. / Among myeloid malignancies, myelodysplastic syndromes (MDSs) represent a groupof complex diseases characterized by clonal abnormalities of bone marrow hematopoieticprecursor cells. They are defined by an ineffective hematopoiesis leading to peripheralcytopenias. About 40% of MDSs secondarily evolve to acute myeloid leukemia (AML).This risk of transformation is evaluated by several international prognostic scoringsystems like IPSS and WPSS. The WHO classification recognizes several classes of MDSsessentially based on morphology and cytogenetics features, some with a high progressionrisk, like refractory anemia with excess of blasts type 2, others with a low risk, likerefractory anemia with ringed sideroblasts. However, the classification of MDSs is stillunsatisfactory and relevant prognostic markers allowing earlier treatments for patients with ahigh risk of transformation are still lacking. The physiopathology of SMDs and AMLs withnormal karyotype remains unclear. Currently, the only potentially curative treatment isallogenic stem cell transplant, which is feasible for a restricted number of patients and candisplay side effects and failures.A better knowledge of the molecular biology of MDSs and AMLs is necessary for abetter understanding of these diseases and may provide new early prognosis indicators andbetter strategies of treatments.