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.

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.

Par une stratégie de dépistage combinant le caryotype et l’hybridation in situ en fluorescence (FISH), une insertion (X;6) présente chez des jumelles avec une leucémie myéloïde aiguë (LMA) et une translocation (12;13) dans deux cas de LMA et un cas de leucémie lymphoblastique aiguë (LLA) ont été mis en évidence. L’insertion (X;6) n’est pas rapportée et serait un variant de la translocation (X;6) rapportée dans 4 cas de LMA, dont un associe un gène de fusion MYB-GATA1. Nous avons mis en évidence la dérégulation de l’expression de ces gènes dans le cas d’insertion sans la présence de fusion MYB-GATA1. De plus, dans le premier cas de translocation (12;13) identifié, ETV6 serait fusionné à CDX2 ou FLT3. Le deuxième cas associe la délétion des gènes miR-15a et miR-16-1 à une fusion d’ETV6 et le troisième cas impliquerait une fusion ETV6- FOXO1. / By a screening strategy combining standard cytogenetics and fluorescent in situ hybridization (FISH), an insertion (X;6) in twins with acute myeloid leukemia (AML) and a translocation (12;13) in 2 cases of AML and a case of acute lymphoblastic leukemia (ALL) have been identified. Insertion (X;6) is not reported and could be a variant of translocation (X;6) described in 4 cases of AML, one of which is associated with a MYB-GATA1 fusion gene. We have identified the disruption of MYB and GATA1 in the insertion but no MYB-GATA1 fusion seems to be present. Other mechanisms could be in play for the disruption of these genes’ expression. Moreover, in the first case of translocation (12;13) identified, ETV6 is fused to either CDX2 or FLT3. The second case associates the deletion of miR-15a and miR-16-1 genes to an ETV6 fusion. In the third case, an ETV6- FOXO1 fusion seems to be involved.

La leucémie aiguë myéloïde est une hémopathie maligne génétiquement hétérogène caractérisée par de fréquents réarrangements impliquant la bande chromosomique 21q22 et le gène RUNX1. Dans ce groupe d’anomalies, les translocations t(8;21)(q22;q22) et t(3;21)(q26;q22), associées respectivement à un pronostic favorable et défavorable, sont les mieux étudiées. Or, plus de la moitié des réarrangements ciblant RUNX1 ne sont toujours pas caractérisés au niveau clinique et moléculaire. Les principaux objectifs de cette thèse sont de caractériser quatre nouvelles translocations ciblant RUNX1 et d’étudier la dérégulation transcriptionnelle associée à ces anomalies au niveau de cibles plus spécifiques ayant un rôle dans l’auto-renouvellement ou dans la différenciation hématopoïétique. À l’aide des techniques de cytogénétique et de biologie moléculaire, deux nouveaux partenaires de RUNX1, soit CLCA2 et SV2B, ont été identifiés au sein des t(1;21)(p22.3;q22) et t(15;21)(q26.1;q22) et la récurrence des partenaires USP42 et TRPS1 a été démontrée suite à l’étude des t(7;21)(p22.1;q22) et t(8;21)(q23.3;q22). Ce travail a permis de confirmer l’existence de divers modes de dérégulation de RUNX1 dans les leucémies aiguës. L’expression présumée de protéines chimériques et/ou d’isoformes tronquées de RUNX1, un dosage aberrant des transcrits de RUNX1 et la surexpression des gènes partenaires sont des conséquences révélées par l’étude de ces fusions. Le séquençage et l’analyse des jonctions génomiques des fusions récurrentes RUNX1-USP42/USP42-RUNX1 et RUNX1-TRPS1/TRPS1-RUNX1 ont démontré la présence de signatures moléculaires caractéristiques du mode de recombinaison non-homologue de type NHEJ. En raison de la structure et de la composition différente des jonctions, l’implication de composantes distinctes du mécanisme NHEJ a été proposée. Enfin, des analyses par PCR quantitative en temps réel nous ont permis de démontrer l’existence de cibles de dérégulation partagées par les fusions récurrentes et plus rares de RUNX1. Nous avons démontré que CEBPA est moins exprimé dans la majorité des spécimens étudiés présentant une fusion de RUNX1 par rapport aux spécimens avec un caryotype normal alors que JUP, une composante effectrice de la voie Wnt, est plutôt surexprimé. Malgré l’activation transcriptionnelle de JUP dans l’ensemble de ces spécimens, certaines cibles de la voie Wnt telles que CCND1 et MYC sont différemment exprimées dans ces cellules, appuyant l’hétérogénéité décrite dans ce groupe de leucémies. Malgré l’implication de partenaires variés, nos données d’expression démontrent que les chimères et les protéines tronquées de RUNX1 partagent des cibles communes d’activation et de répression transcriptionnelle et établissent, pour la première fois, des évidences moléculaires suggérant l’existence de similitudes entre la fusion récurrente RUNX1-RUNX1T1 et quatre fusions plus rares de RUNX1. Puisque des rechutes surviennent fréquemment dans ce groupe génétique, l’inhibition de JUP pourrait être une option thérapeutique intéressante et ceci est appuyé par les bénéfices observés lors de l’inhibition de la voie Wnt dans d’autres groupes génétiques de leucémies aiguës. / Acute myeloid leukemia (AML) is a genetically heterogeneous disease characterized by frequent rearrangements of the RUNX1 gene located at chromosomal band 21q22. In this subtype of leukemias, t(8;21)(q22;q22) and t(3;21)(q26;q22) translocations are among the most studied rearrangements, being respectively associated with a favourable and poor prognosis. However, approximately half of RUNX1 translocations remain uncharacterized at the clinical and molecular levels at the present time. The main objectives of this thesis are to characterize four novel RUNX1 translocations in adult patients with acute leukemias and to study the expression profiles of specific transcriptional targets of RUNX1 fusions involved in self-renewal or differentiation of hematopoietic cells. Using molecular techniques, we identified CLCA2 and SV2B genes as novel fusion partners of RUNX1 in t(1;21)(p22;q22) and t(15;21)(q26;q22) translocations. We also described the recurrence of the USP42 and TRPS1 genes involved in t(7;21)(p22;q22) and t(8;21)(q23.3;q22) translocations. Chimeric fusion proteins, truncated isoforms of RUNX1, alteration of RUNX1 transcripts expression and overexpression of the fusion partner were possible outcomes of these various fusions, thus demonstrating the diversity of RUNX1 alterations in acute leukemias. Genomic breakpoints of the recurrent RUNX1-UPS42/USP42-RUNX1 and RUNX1-TRPS1/TRPS1-RUNX1 fusions were cloned and analyzed revealing typical signatures of the non-homologous end joining recombination mechanism at fusion junctions. Since variation in the structure and composition of these junctions was observed, we proposed that distinct cellular machineries would be involved in the genesis of these abnormalities. Quantitative real-time PCR was performed on primary leukemic cells expressing these rare RUNX1 fusions. We demonstrated, for the first time, that similar downregulation of CEBPA and upregulation of JUP, an effector of the Wnt pathway, are detected in most samples studied presenting either recurrent or rare RUNX1 fusions. Despite an overexpression of JUP detected in each RUNX1 positive sample studied, other targets of the Wnt pathway like CCND1 and MYC genes were differently expressed in these cells, thus confirming the heterogeneity of this group of leukemias. Our expression data show that similar transcriptional targets, activated or repressed, are detected in cells expressing either chimeric or truncated RUNX1 proteins and establish the first molecular evidences suggesting that the recurrent RUNX1-RUNX1T1 and four rare RUNX1 fusions share common molecular deregulations. As relapse frequently occurs in RUNX1 positive leukemias, JUP overexpression could be of particular interest with regard to targeted-therapy, as demonstrated by previous work showing potential benefits of inhibiting the Wnt pathway in other genetic groups of acute leukemias.

EIF4E, le facteur d’initiation de la traduction chez les eucaryotes est un oncogène puissant et qui se trouve induit dans plusieurs types de cancers, parmi lesquels les sous-types M4 et M5 de la leucémie aiguë myéloblastique (LAM). EIF4E est régulé à plusieurs niveaux cependant, la régulation transcriptionnelle de ce gène est peu connue. Mes résultats montrent que EIF4E est une cible transcriptionnelle directe du facteur nucléaire « kappa-light- chain- enhancer of activated B cells » (NF-κB).Dans les cellules hématopoïétiques primaires et les lignées cellulaires, les niveaux de EIF4E sont induits par des inducteurs de NF-κB. En effet, l’inactivation pharmaceutique ou génétique de NF-κB réprime l’activation de EIF4E. En effet, suite à l’activation de NF-κB chez l’humain, le promoteur endogène de EIF4E recrute p65 (RelA) et c-Rel aux sites évolutionnaires conservés κB in vitro et in vivo en même temps que p300 ainsi que la forme phosphorylée de Pol II. De plus, p65 est sélectivement associé au promoteur de EIF4E dans les sous-types LAM M4/M5 mais non pas dans les autres sous-types LAM ou dans les cellules hématopoïétiques primaires normales. Ceci indique que ce processus représente un facteur essentiel qui détermine l’expression différentielle de EIF4E dans la LAM. Les analyses de données d’expressions par séquençage de l’ARN provenant du « Cancer Genome Atlas » (TCGA) suggèrent que les niveaux d’ARNm de EIF4E et RELA se trouvent augmentés dans les cas LAM à pronostic intermédiaire ou faible mais non pas dans les groupes cytogénétiquement favorables. De plus, des niveaux élevés d’ARNm de EIF4E et RELA sont significativement associés avec un taux de survie relativement bas chez les patients. En effet, les sites uniques κB se trouvant dans le promoteur de EIF4E recrutent le régulateur de transcription NF-κB p65 dans 47 nouvelles cibles prévues. Finalement, 6 nouveaux facteurs de transcription potentiellement impliqués dans la régulation du gène EIF4E ont été prédits par des analyses de données ChIP-Seq provenant de l’encyclopédie des éléments d’ADN (ENCODE). Collectivement, ces résultats fournissent de nouveaux aperçus sur le control transcriptionnel de EIF4E et offrent une nouvelle base moléculaire pour sa dérégulation dans au moins un sous-groupe de spécimens de LAM. L’étude et la compréhension de ce niveau de régulation dans le contexte de spécimens de patients s’avère important pour le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques ciblant l’expression du gène EIF4E moyennant des inhibiteurs de NF-κB en combinaison avec la ribavirine. / The eukaryotic translation initiation factor EIF4E is a powerful oncogene that is overexpressed in cancers, including the M4 and M5 subtypes of acute myeloid leukemia (AML). EIF4E is regulated at multiple levels; however not much is known about the transcriptional regulation of this gene. My findings show that the nuclear factor kappa-light- chain-enhancer of activated B cells (NF-κB) is a direct transcriptional regulator of EIF4E. EIF4E levels are induced in primary hematopoietic cells and in cell lines in response to NF-κB activating stimuli. Pharmacological and genetic inhibition of NF-κB suppresses EIF4E levels. NF-κB factors RelA (p65) and c-Rel are recruited to evolutionarily conserved κB sites in the EIF4E promoter in vitro and in vivo following NF-κB activation concurrent with the recruitment of p300 and phosphorylated Pol II. Furthermore, p65 is selectively associated with the EIF4E promoter in M4/M5 AML subtypes but not in other AML subtypes or normal primary hematopoietic cells and thus represents an underlying factor in determining the differential expression of EIF4E in AML. Analysis of gene expression RNA-Seq data from The Cancer Genome Atlas (TCGA) suggests that EIF4E and RELA mRNA levels are upregulated in intermediate and poor prognosis AML but not in the cytogenetically favorable group. Additionally, elevated EIF4E and RELA mRNA levels are significantly associated with worst patient survival outcome. Furthermore, 8 new putative NF-κB target genes that may be regulated with a pattern similar to EIF4E in poor prognosis AML were in silico predicted from Chip-Seq data. Finally, 6 new transcription factors that may be implicated in EIF4E gene regulation were predicted from the analysis of ChIP-Seq data from the encyclopedia of DNA elements (ENCODE). Collectively, these findings could offer novel insights into the transcriptional regulation of EIF4E and a novel molecular basis for its dysregulation in AML. Understanding this level of regulation within the context of patient specimens is important for the development of novel therapeutic strategies to target EIF4E gene expression with specific NF-κB inhibitors combined with ribavirin.

Malgré une amélioration de la prise en charge thérapeutique au cours des dernières années, les leucémies aiguës myéloïdes (LAM) pédiatriques sont des hémopathies graves, avec des taux de rechute pouvant atteindre 30% et des taux de survie inférieurs à 75%. Une meilleure description des anomalies moléculaires chez les enfants atteints de LAM est nécessaire pour affiner le pronostic de ces patients. En utilisant le séquençage haut débit ciblé sur 36 gènes et la technique de LD (ligation-dependent) RT-PCR, ce travail décrit le profil moléculaire ainsi que sa signification pronostique chez 385 enfants atteints de LAM de novo inclus dans l’essai clinique prospectif ELAM02. 76 % des patients présentent au moins une mutation parmi les gènes étudiés. Les mutations les plus fréquentes concernent les gènes contrôlant les voies de signalisation des tyrosine kinases (61 %), suivis par les facteurs de transcription (16 %), les suppresseurs de tumeurs (14 %), les modificateurs de la chromatine (9 %), la méthylation de l'ADN (8 %), la cohésine (5 %) et le spliceosome (3 %). De plus, un transcrit de fusion est détecté dans près de la moitié des cas. Au final, les réarrangements impliquant le CBF, les mutations de NPM1 et double-mutations de CEBPA (CEBPA-dm) représentent 37% de la cohorte et définissent un sous-groupe moléculaire au pronostic favorable (survie globale à 3 ans: 92,1%) alors que les fusions impliquant NUP98, les mutations WT1, RUNX1 et PHF6 (15% de la cohorte) constituent un sous-groupe moléculaire au pronostic péjoratif (survie globale à 3 ans: 46,1%). Les réarrangements de KMT2A (21 % de la cohorte) sont associés à un risque intermédiaire. Malgré quelques similitudes, le profil moléculaire et sa signification pronostique diffèrent entre les LAM de l’enfant et de l’adulte. Ces résultats contribuent à affiner la stratification du risque pronostique des LAM pédiatriques et ainsi améliorer leur prise en charge thérapeutique. Cette classification moléculaire reste à valider dans d’autres cohortes pédiatriques indépendantes. / Despite major treatment improvements over the past decades, pediatric acute myeloid leukemia (AML) is still a life-threatening malignancy with relapse rates up to 30% and survival rates below 75%. A better description of the pattern of molecular aberrations in childhood AML is needed to refine prognostication in such patients. We report here the comprehensive molecular landscape using both high-throughput sequencing focused on 36 genes and ligation-dependent RT-PCR in 385 children with de novo AML enrolled in the prospective ELAM02 trial and we evaluated their prognostic significance. 76% of patients had at least one mutation among the genes we screened. The most common class of mutations involved genes that control kinase signaling (61%) followed by transcription factors (16%), tumor suppressors (14%), chromatin modifiers (9%), DNA methylation controllers (8%), cohesin genes (5%) and spliceosome (3%). Moreover, a recurrent transcript fusion was detected in about a half of pediatric patients. Overall, CBF rearrangements, NPM1 and double CEBPA mutations represented 37% of the cohort and defined a favorable molecular subgroup (3-years overall survival: 92.1%) while NUP98 fusions, WT1, RUNX1 and PHF6 mutations (15% of the cohort) segregated into a poor molecular subgroup (3-years overall survival: 46.1%). KMT2A-rearrangements (21% of the cohort) were associated with an intermediate risk. Despite some overlaps, the spectrum of molecular aberrations and their prognostic significance differ between childhood and adult AML. These data have important implications to contribute in refining risk stratification of pediatric AML and show the need for further validations in independent pediatric cohorts.

Les Leucémies Aiguës Myéloïdes (LAM) représentent un groupe hétérogène d’hémopathies malignes, caractérisées par une accumulation de progéniteurs myéloïdes indifférenciés. Cette accumulation proviendrait de l’existence de cellules souches leucémiques responsables de la résistance aux traitements et de la rechute de la maladie. Les Cellules Souches Leucémiques (CSL) se comportent comme les cellules souches embryonnaires, lesquelles expriment des marqueurs embryonnaires leur procurant des capacités de prolifération, d’autorenouvellement et d’absence de différenciation. Plusieurs études ont démontré le rôle des marqueurs embryonnaires (OCT4, NANOG, SOX2, SSEA1 et SSEA3) dans la cancérogénèse mais peu de données concernent les LAM. Dans le but d’identifier le rôle fonctionnel des marqueurs embryonnaires dans la LAM, une évaluation de leur expression dans les compartiments CD34+ de cellules souches hématopoïétiques et leucémiques a été réalisée. Leur sur-expression et leur implication dans les propriétés des cellules leucémiques (notamment OCT4), nous laisse penser que ces antigènes embryonnaires peuvent être utilisés comme marqueurs discriminants de la maladie résiduelle mais aussi comme cible thérapeutique potentielle. Cependant, les mécanismes de leucémogénèse par lesquels les antigènes embryonnaires seraient impliqués restent encore à être élucidés / Acute Myeloid Leukemias (AMLs) represent a heterogeneous group of malignant haemopathies, characterized by an accumulation of undifferentiated myeloid progenitors. This accumulation comes from the presence of Leukemic Stem Cells (LSCs) responsible for the resistance to treatment and relapse of the disease. LSCs behave as embryonic stem cells, which express embryonic markers giving them proliferation, self-renewal and lack of differentiation. Several studies have demonstrated the role of embryonic markers (OCT4, NANOG, SOX2, SSEA1 and SSEA3) in carcinogenesis, but there is few data in AML. In order to identify the functional role of the embryonic markers in AML, an evaluation of their expression in haematopoietic and leukemic stem cells CD34+ compartments was carried out. Their overexpression and involvement in the properties of leukemic cells (especially OCT4), suggest that these embryonic antigens can be used as discriminating markers of residual disease as well as a potential therapeutic target. However, the mechanisms of leukemogenesis by which embryonic antigens are involved remain to be elucidated

Le séquençage du génome humain et l'émergence de nouvelles technologies de génomique à haut débit, ont initié de nouveaux modèles d'investigation pour l'analyse systématique des maladies humaines. Actuellement, nous pouvons tenter de comprendre les maladies tel que le cancer avec une perspective plus globale, en identifiant des gènes responsables des cancers et en étudiant la manière dont leurs produits protéiques fonctionnent dans un réseau d’interactions moléculaires. Dans ce contexte, nous avons collecté les gènes spécifiquement liés à la Leucémie Lymphoblastique Aiguë (LLA), et identifié de nouveaux partenaires d'interaction qui relient ces gènes clés associés à la LLA tels que NOTCH1, FBW7, KRAS et PTPN11, dans un réseau d’interactions. Nous avons également tenté de prédire l’impact fonctionnel des variations génomiques tel que des fusions de gènes impliquées dans LLA. En utilisant comme modèles trois différentes translocations chromosomiques ETV6-RUNX1 (TEL-AML1), BCR-ABL1, et E2A-PBX1 (TCF3-PBX1) fréquemment identifiées dans des cellules B LLA, nous avons adapté une approche de prédiction d’oncogènes afin de prédire des perturbations moléculaires dans la LLA. Nous avons montré que les circuits transcriptomiques dépendant de Myc et JunD sont spécifiquement dérégulés suite aux fusions de gènes TEL-AML1 et TCF3-PBX1, respectivement. Nous avons également identifié le mécanisme de transport des ARNm dépendant du facteur NXF1 comme une cible directe de la protéine de fusion TCF3-PBX1. Grâce à cette approche combinant les données interactomiques et les analyses d'expression génique, nous avons fourni un nouvel aperçu à la compréhension moléculaire de la Leucémie Lymphoblastique Aiguë. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Par une stratégie de dépistage combinant le caryotype et l’hybridation in situ en fluorescence (FISH), une insertion (X;6) présente chez des jumelles avec une leucémie myéloïde aiguë (LMA) et une translocation (12;13) dans deux cas de LMA et un cas de leucémie lymphoblastique aiguë (LLA) ont été mis en évidence. L’insertion (X;6) n’est pas rapportée et serait un variant de la translocation (X;6) rapportée dans 4 cas de LMA, dont un associe un gène de fusion MYB-GATA1. Nous avons mis en évidence la dérégulation de l’expression de ces gènes dans le cas d’insertion sans la présence de fusion MYB-GATA1. De plus, dans le premier cas de translocation (12;13) identifié, ETV6 serait fusionné à CDX2 ou FLT3. Le deuxième cas associe la délétion des gènes miR-15a et miR-16-1 à une fusion d’ETV6 et le troisième cas impliquerait une fusion ETV6- FOXO1. / By a screening strategy combining standard cytogenetics and fluorescent in situ hybridization (FISH), an insertion (X;6) in twins with acute myeloid leukemia (AML) and a translocation (12;13) in 2 cases of AML and a case of acute lymphoblastic leukemia (ALL) have been identified. Insertion (X;6) is not reported and could be a variant of translocation (X;6) described in 4 cases of AML, one of which is associated with a MYB-GATA1 fusion gene. We have identified the disruption of MYB and GATA1 in the insertion but no MYB-GATA1 fusion seems to be present. Other mechanisms could be in play for the disruption of these genes’ expression. Moreover, in the first case of translocation (12;13) identified, ETV6 is fused to either CDX2 or FLT3. The second case associates the deletion of miR-15a and miR-16-1 genes to an ETV6 fusion. In the third case, an ETV6- FOXO1 fusion seems to be involved.

La leucémie aiguë myéloïde est une hémopathie maligne génétiquement hétérogène caractérisée par de fréquents réarrangements impliquant la bande chromosomique 21q22 et le gène RUNX1. Dans ce groupe d’anomalies, les translocations t(8;21)(q22;q22) et t(3;21)(q26;q22), associées respectivement à un pronostic favorable et défavorable, sont les mieux étudiées. Or, plus de la moitié des réarrangements ciblant RUNX1 ne sont toujours pas caractérisés au niveau clinique et moléculaire. Les principaux objectifs de cette thèse sont de caractériser quatre nouvelles translocations ciblant RUNX1 et d’étudier la dérégulation transcriptionnelle associée à ces anomalies au niveau de cibles plus spécifiques ayant un rôle dans l’auto-renouvellement ou dans la différenciation hématopoïétique. À l’aide des techniques de cytogénétique et de biologie moléculaire, deux nouveaux partenaires de RUNX1, soit CLCA2 et SV2B, ont été identifiés au sein des t(1;21)(p22.3;q22) et t(15;21)(q26.1;q22) et la récurrence des partenaires USP42 et TRPS1 a été démontrée suite à l’étude des t(7;21)(p22.1;q22) et t(8;21)(q23.3;q22). Ce travail a permis de confirmer l’existence de divers modes de dérégulation de RUNX1 dans les leucémies aiguës. L’expression présumée de protéines chimériques et/ou d’isoformes tronquées de RUNX1, un dosage aberrant des transcrits de RUNX1 et la surexpression des gènes partenaires sont des conséquences révélées par l’étude de ces fusions. Le séquençage et l’analyse des jonctions génomiques des fusions récurrentes RUNX1-USP42/USP42-RUNX1 et RUNX1-TRPS1/TRPS1-RUNX1 ont démontré la présence de signatures moléculaires caractéristiques du mode de recombinaison non-homologue de type NHEJ. En raison de la structure et de la composition différente des jonctions, l’implication de composantes distinctes du mécanisme NHEJ a été proposée. Enfin, des analyses par PCR quantitative en temps réel nous ont permis de démontrer l’existence de cibles de dérégulation partagées par les fusions récurrentes et plus rares de RUNX1. Nous avons démontré que CEBPA est moins exprimé dans la majorité des spécimens étudiés présentant une fusion de RUNX1 par rapport aux spécimens avec un caryotype normal alors que JUP, une composante effectrice de la voie Wnt, est plutôt surexprimé. Malgré l’activation transcriptionnelle de JUP dans l’ensemble de ces spécimens, certaines cibles de la voie Wnt telles que CCND1 et MYC sont différemment exprimées dans ces cellules, appuyant l’hétérogénéité décrite dans ce groupe de leucémies. Malgré l’implication de partenaires variés, nos données d’expression démontrent que les chimères et les protéines tronquées de RUNX1 partagent des cibles communes d’activation et de répression transcriptionnelle et établissent, pour la première fois, des évidences moléculaires suggérant l’existence de similitudes entre la fusion récurrente RUNX1-RUNX1T1 et quatre fusions plus rares de RUNX1. Puisque des rechutes surviennent fréquemment dans ce groupe génétique, l’inhibition de JUP pourrait être une option thérapeutique intéressante et ceci est appuyé par les bénéfices observés lors de l’inhibition de la voie Wnt dans d’autres groupes génétiques de leucémies aiguës. / Acute myeloid leukemia (AML) is a genetically heterogeneous disease characterized by frequent rearrangements of the RUNX1 gene located at chromosomal band 21q22. In this subtype of leukemias, t(8;21)(q22;q22) and t(3;21)(q26;q22) translocations are among the most studied rearrangements, being respectively associated with a favourable and poor prognosis. However, approximately half of RUNX1 translocations remain uncharacterized at the clinical and molecular levels at the present time. The main objectives of this thesis are to characterize four novel RUNX1 translocations in adult patients with acute leukemias and to study the expression profiles of specific transcriptional targets of RUNX1 fusions involved in self-renewal or differentiation of hematopoietic cells. Using molecular techniques, we identified CLCA2 and SV2B genes as novel fusion partners of RUNX1 in t(1;21)(p22;q22) and t(15;21)(q26;q22) translocations. We also described the recurrence of the USP42 and TRPS1 genes involved in t(7;21)(p22;q22) and t(8;21)(q23.3;q22) translocations. Chimeric fusion proteins, truncated isoforms of RUNX1, alteration of RUNX1 transcripts expression and overexpression of the fusion partner were possible outcomes of these various fusions, thus demonstrating the diversity of RUNX1 alterations in acute leukemias. Genomic breakpoints of the recurrent RUNX1-UPS42/USP42-RUNX1 and RUNX1-TRPS1/TRPS1-RUNX1 fusions were cloned and analyzed revealing typical signatures of the non-homologous end joining recombination mechanism at fusion junctions. Since variation in the structure and composition of these junctions was observed, we proposed that distinct cellular machineries would be involved in the genesis of these abnormalities. Quantitative real-time PCR was performed on primary leukemic cells expressing these rare RUNX1 fusions. We demonstrated, for the first time, that similar downregulation of CEBPA and upregulation of JUP, an effector of the Wnt pathway, are detected in most samples studied presenting either recurrent or rare RUNX1 fusions. Despite an overexpression of JUP detected in each RUNX1 positive sample studied, other targets of the Wnt pathway like CCND1 and MYC genes were differently expressed in these cells, thus confirming the heterogeneity of this group of leukemias. Our expression data show that similar transcriptional targets, activated or repressed, are detected in cells expressing either chimeric or truncated RUNX1 proteins and establish the first molecular evidences suggesting that the recurrent RUNX1-RUNX1T1 and four rare RUNX1 fusions share common molecular deregulations. As relapse frequently occurs in RUNX1 positive leukemias, JUP overexpression could be of particular interest with regard to targeted-therapy, as demonstrated by previous work showing potential benefits of inhibiting the Wnt pathway in other genetic groups of acute leukemias.