La thrombopénie familiale avec prédisposition à la leucémie aiguë myéloïde (FPD/AML) est une pathologie rare caractérisée par une thrombocytopénie. La FPD/AML est causée par des mutations germinales dans le gène codant le facteur de transcription RUNX1. Ces mutations sont de type dominant négatif (DN), associées à un risque plus élevé de développer une leucémie, ou de type haploinsuffisance (HI) induisant une thrombocytopénie seule. Nous avons démontré une diminution presque complète de l’expression du répresseur transcriptionnel ZBTB1 dans les progéniteurs hématopoïétiques des patients porteurs de mutations DN. Le gène ZBTB1 pourrait être une cible directe de RUNX1, et pourrait contribuer à la dérégulation de la lymphopoïèse T conduisant à une prédisposition à la LAL-T.Nous avons identifié dans les cellules lymphocytaires murines le site de fixation de RUNX1 sur un enhanceur localisé à 270 kb en amont du promoteur de Zbtb1, et ce aux stades doubles négatifs pour les marqueurs CD4/CD8. Dans les stades plus matures (CD4+CD48+), cette fixation n’est pas observée. En utilisant des lignées lymphocytaires humaines représentant les différents stades doubles négatifs CD4/CD8 de la différenciation lymphocytaire, nous ne sommes pas arrivés à démontrer cette liaison suggérant qu’elle a lieu à un stade très précis et transitoire difficilement identifiable. Les souris KO Runx1 et KO Zbtb1 montrent un blocage de la lymphopoïèse T dès les stades les plus précoces de la maturation thymique. Nous voulions démontrer que la surexpression de Zbtb1 dans un contexte KO Runx1 aboutirait à un sauvetage du phénotype lymphocytaire. Pour cela, nous avons utilisé un modèle in vitro (culture des progéniteurs hématopoïétiques sur des lobes thymiques) et in vivo reposant sur la greffe de souris irradiées par des progéniteurs hématopoïétiques de souris KO Runx1 surexprimant Zbtb1. Le KO Runx1 incomplet et une quasi-absence de la prise de greffe dans les conditions de KO Runx1 ne nous ont pas permis de valider notre hypothèse. Cependant nous avons pu observer que ZBTB1 régule négativement le compartiment des cellules souches et la prise de greffe.Nous nous sommes aussi intéressés au phénotype mégacaryocytaire des souris KO Zbtb1. De manière intéressante, ces souris montrent in vivo un défaut du cycle cellulaire des mégacaryocytes, tandis que in vitro une diminution drastique de la différenciation mégacaryocytaire est observée suggérant ainsi une compensation du microenvironnement in vivo. De plus, nous avons montré une régulation négative directe de ZBTB1 par RUNX1 dans les mégacaryocytes humains. Dans la deuxième partie de ma thèse nous nous sommes intéressés au mécanisme d’induction de la leucémie chez un patient FPD/AML porteur de mutation de type DN (RUNX1R174Q), nous avons identifié une mutation additionnelle à une fréquence de 1% dans le gène TET2 ayant contribué à l’amplification du clone pré-leucémique. Actuellement nous étudions la coopération entre la mutation de RUNX1R174Q et le shTET2 in vivo en greffant des souris NSG avec des cellules progénitrices humaines CD34+ portant la mutation RUNX1 et le shTET2 qui mime la mutation perte de fonction de TET2P1962T observée chez le patient. Des résultats prometteurs montrent une prise de greffe primaire et secondaire plus importante dans les conditions RUNX1R174Q/shTET2 et shTET2 seul. Les expériences in vitro réalisées en parallèle montrent que la mutation de RUNX1R174Q induit des dommages à l’ADN alors que la diminution de l’expression de TET2 par shARN induit une prolifération augmentée des progéniteurs hématopoïétiques. L’addition des deux mutations pourrait ainsi conduire à l’acquisition de mutations additionnelles et à une transformation leucémique. / Familial platelet disorder with predisposition to acute myeloid leukaemia (FPD/AML) is a rare condition characterized by thrombocytopenia. FPD/AML is caused by germline mutations in the gene coding for the transcription factor RUNX1. These mutations are devided on dominant-negative (DN) mutations associated with a higher risk of developing leukaemia or haploinsufficiency (HI) mutations inducing thrombocytopenia alone.We have demonstrated an almost complete decrease in the expression of the transcriptional repressor ZBTB1 in hematopoietic progenitors of patients with DN-type mutations. ZBTB1 could be a direct target of RUNX1, and could contribute to deregulation of T lymphopoiesis, leading to a predisposition to T-ALL.In murine immature T lymphocytes (CD4-CD8- stages), we demonstrated a fixation of RUNX1 on an enhancer at 270 kb upstream of Zbtb1 promoter. This fixation is no longer observed in the more mature stages (CD4+CD8+). Using human lymphocyte cell lines representing the different CD4-CD8- differentiation stages, we have not been able to demonstrate this binding suggesting that it takes place at a very precise and transitory stage that is difficult to identify.The KO Runx1 and KO Zbtb1 mice show a blockade of T lymphopoiesis in the earliest stages of thymic maturation. We wanted to demonstrate that the overexpression of Zbtb1 in a KO Runx1 context would result at least in a partial rescue of the lymphocyte phenotype. For this we used an in vitro model (culture of hematopoietic progenitors on thymic lobes) and in vivo based on the grafting of irradiated mice with hematopoietic progenitors of KO Runx1 overexpressing Zbtb1. The incomplete KO Runx1 and the almost complete absence of engraftment in the KO Runx1 conditions did not allow us to validate our hypothesis. However, we observed that ZBTB1 negatively regulates the stem cell compartment and the engraftment capacity.We also studied the megakaryocytic phenotype of KO Zbtb1 mice. Interestingly, these mice show, in vivo, a megakaryocyte cell cycle defect; while in vitro a drastic decrease in megakaryocytic differentiation is observed suggesting an in vivo micro-environmental compensation. We also showed a direct negative regulation of ZBTB1 by RUNX1 in human megakaryoycytes.In the second part of my thesis, we investigated the mechanism of induction of leukemia in an FPD/AML patient with a DN-type mutation (RUNX1R174Q). We demonstrated an additional mutation at a frequency of 1% in TET2 gene, which contribute to the amplification of a preleucemic clone.Currently we are studying the cooperation between the RUNX1R174Q mutation and the shTET2 in vivo by grafting NSG mice with human CD34+ progenitor cells carrying RUNX1R174Q mutation and an shTET2, which mimics the loss of function of TET2 observed in the patient. Promising results show greater primary and secondary graft under RUNX1R174Q /shTET2 and shTET2 conditions. The in vitro experiments carried out, show that the mutation of RUNX1R174Q induces DNA damages, whereas the decrease in the expression of TET2 by shRNA induces an increased proliferation of hematopoietic progenitors. The addition of the two mutations could thus lead to the acquisition of additional mutations and to a leukemic transformation.

L'activation chronique du stress du réticulum endoplasmique (RE) est une caractéristique commune à de nombreux cancers. De façon générale, toutes perturbations susceptibles d'induire une altération de l'homéostasie protéique activent un stress du RE. Afin de s'adapter, les cellules mettent en place une réponse nommée UPR pour Unfolded Protein Response. Ce programme d'adaptation est relayé par trois protéines localisées dans la membrane du RE (i) la protéine IRE1 (Inositol Requiring Enzyme 1) (ii) le facteur de transcription ATF6 (Activating Transcription Factor 6) (iii) la protéine kinase PERK (PKR-like Endoplasmic Reticulum Kinase). Parmi ces protéines, IRE1 est la seule à être conservée au cours de l'évolution. Elle possède deux activités enzymatiques, sérine/thréonine kinase et endoribonucléase. Sa cible la plus connue est l'ARNm de XBP1 (X-box Binding Protein 1) qui subit un épissage non conventionnel cytoplasmique conduisant à un décalage de phase. Ainsi, l'ARNm est traduit en un facteur de transcription actif, XBP1s (s,spliced). Le rôle de l'UPR a été particulièrement étudié dans les cancers solides. En revanche, les connaissances actuelles sur le rôle précis du stress du RE en général, et de la voie IRE1/XBP1 en particulier dans hémopathies malignes sont extrêmement parcellaires. Une étude clinique démontre que l'expression de XBP1s est corrélée à un meilleur pronostic chez les patients atteints de leucémies aiguës myéloïdes (LAMs). Cependant aucune étude fonctionnelle ne permet actuellement d'expliquer cette corrélation. Afin d'appréhender le rôle de XBP1, nous avons donc mis en place un modèle d'expression inductible dans des cellules leucémiques. L'étude de ce modèle a permis de mettre en évidence une chimiosensibilité accrue à l'aracytine, la doxorubicine et l'étoposide dans les cellules exprimant XBP1s. Nous avons pu démontrer que l'activation spécifique de la voie XBP1 active une réponse apoptotique et inhibe la croissance tumorale dans un modèle de xénogreffe. De façon à caractériser les mécanismes moléculaires sous-jacents et de mettre en évidence de nouvelles cibles, nous avons réalisé une expérience d'immunoprécipitation de la chromatine suivi d'un séquençage. Nous avons pu ainsi identifier le long ARN non codant MIR22HG, précurseur du microARN 22 comme étant une cible directe de XBP1. De nombreuses cibles caractérisées de ce microARN se classent dans la catégorie des oncogènes. Parmi ces cibles la Sirtuine 1 est surexprimée chez les patients et jouerait un rôle pro-survie dans la réponse aux dommages à l'ADN intervenant ainsi dans la résistance au traitement. Ces résultats suggèrent que le microARN 22 pourrait être un marqueur prédictif de la réponse au traitement dans les LAMs. Dans un second temps, nous avons étudié la régulation de XBP1 par un oncogène majeur, FLT3-ITD (Fms-Like Tyrosine kinase-3 receptor - Internal Tandem Duplication) et mis en évidence un mécanisme de rétrocontrôle inattendu entre ces deux acteurs, suggérant ainsi que l'expression de XBP1 peut être dérégulée dans les LAM. Ainsi l'ensemble de nos résultats permet d'appréhender le rôle et la régulation de XBP1 dans leucémies aiguës myéloïdes et pourrait, à terme, permettre de développer de nouveaux biomarqueurs utiles dans la prise en charge des patients atteints de LAM. / Endoplasmic reticulum stress activation is a common feature of cancer cells. Generally, endoplasmic reticulum (ER) stress is triggered by any situation inducing an accumulation of misfolded proteins in the ER. To cope with these perturbations, cells set off a conserved and adaptive intracellular signaling known as UPR or Unfolded Protein Response. UPR involves the activation of three sensors which are transmembrane proteins of ER (i) IRE1 (Inositol Requiring Enzyme 1), (ii) ATF6 (Activation Transcription Factor 6) and (iii) PERK (PKR-like Endoplasmic Reticulum Kinase). IRE1 is the most conserved branch of the three pathways and signals through two catalytic domains: a kinase and an RNAse L like endoribonucleolytic domains. Its most described target is the mRNA of the transcription factor XBP1 (X-box Binding Protein). IRE1 participates to the non-conventional splicing of XBP1 mRNA (XBP1s,spliced) leading to a frameshift and the expression of a potent transcription activator. In solid tumors, the implication of ER stress has been well characterized; however, the current knowledge on the precise role of the UPR in hematological malignancies, notably in leukemia, is extremely poor. A clinical study conducted by Schardt et al. highlighted a correlation between XPB1s activation and a favorable prognosis in acute myeloid leukemia (AML). Firstly, in order to decipher on the role of XBP1, we set up a model enabling the inducible expression of XBP1s in leukemic cells. In this model, XBP1s expression potentiates the effect of chemotherapeutic treatments, aracytine, doxorubicin and etoposide. We also report that XBP1s expression induces apoptosis and inhibits tumor growth in xenograft model. In order to characterize molecular mechanism and new targets, we perform a chromatin immunoprecipitation followed by sequencing. We thus identify the long non-coding MIR22HG, precursor of the microRNA 22 as a direct XBP1 target gene. Many miR-22 targets are classified as oncogenes. Among these targets, Sirtuin 1 is overexpressed in AML patients and could act as a pro-survival factor upon DNA damages, causing drug resistance. These results suggest that miR-22 could be a potent chemotherapeutic response biomarker in AML patients. Secondly, we study XBP1 regulation by the major AML oncogene FLT3-ITD (Fms-Like Tyrosine kinase-3 receptor - Internal Tandem Duplication) and highlight an unexpected feedback mechanism suggesting that XBP1 expression could be deregulated in AML. Taken together these results enable a better understanding of the role and regulation of XBP1 in acute myeloid leukemia and could, in the longer term, enable the development of new useful biomarkers in the management of patients.

Notre travail de recherche concerne la modelisation de l'hematopoese normale et alteree. Les cellules souches hematopoetiques (CSH) sont des cellules indi erenciee qui se trouvent dans la moelle osseuse, et possedent la capacite d'autorenouvellement et de dierenciation. L'hematopoese montre souvent des anomalies qui causent les maladies hematologiques. La leucemie Myelode Chronique (LMC) est un cancer des globules blancs, resultant d'une transformation des chromosomes dans les CSH. En modelisant la LMC, nous decrivons l'evolution des CSH et cellules dierenciees dans la moelle osseuse, par un systeme d'equations dierentielles ordinaires (EDO). L'homeostasie depend de quelques lignees cellulaires, et contr^ole la division des CSH. Nous analysons le comportement asymptotique global du modele, pour obtenir les conditions de regeneration de l'hematopoese normale et la persistance de la LMC. Nous demontrons que les cellules normales et cancereuses ne peuvent pas coexister longtemps. L'imatinib est un traitement principal de la LMC, administre a des dosages variant de 400 a 1000 mg par jour. Les patients repondent a la therapie suivant les niveaux hematologique, cytogenetique et moleculaire. La therapie echoue quand les patients prennent plus de temps pour reagir (reponse suboptimale), ou bien revelent une resistance primaire ou secondaire apres une bonne reponse initiale. La determination du dosage optimal, necessaire a la reduction des cellules cancereuses represente notre objectif. Alors, nous representons les eets de la therapie par des problemes de contr^ole optimal pour minimiser le co^ut du traitement et le nombre des cellules cancereuses. La reponse suboptimale, les resistances primaire et secondaire, et le retablissement des patients, sont obtenus a travers l'in uence de l'imatinib sur la division et la mortalite des cellules cancereuses. En considerant la competition interspecique, nous construisons a partir du systeme d'EDO un modele structure en ^age, decrivant les eets de la therapie sur les CSH cancereuses. Nous etablissons les conditions d'optimalite et demontrons l'existence et l'unicite d'un contr^ole optimal. Le processus d'interaction joue un r^ole important dans la dynamique des CSH normales ; en eet, les CSH lles normales peuvent se stabiliser ou montrer un rebond durant la therapie. Le dosage optimal est soit stable ou oscillant avec le temps, et les CSH lles cancereuses peuvent cro^tre ou osciller. Cette etude contribue signicativement dans l'obtention du dosage optimal lors du traitement de l'hematopoese alteree.

Des études récentes ont mis en évidence qu’au moins 70% du génome humain est transcrit et produit une myriade d’ARN non codants. Au début de ma thèse j’ai utilisé des données de RNA-Seq sens-spécifique pour identifier les transcrits divergents dans les tissus primaires de souris. J’ai utilisé aussi des données ChIP-Seq afin d’analyser leurs caractéristiques épigénétiques. Nous avons trouvé que la transcription divergente est associée de manière significative à des gènes liés à la régulation de la transcription et le développement.Dans un deuxième temps, je me suis intéressé à l'identification et la caractérisation des lncRNA chez l'homme. J’ai appliqué des approches statistiques pour quantifier leur expression et identifier ceux qui sont (dé)régulés dans un contexte normal ou leucémique Dans un troisième temps. Au cours de ma thèse, je me suis attaché à étudier le mécanisme moléculaire épigénomique ainsi qu'à développer un pipeline bioinformatique permettant d'identifier les gènes (codant ou non codant) associés à des profils H3K4me2/3 étendus. Ainsi, j’ai mis en évidences que ces profils étendus étaient directement dépendants d'un processus transcriptionelle impliquant des nouveaux mécanismes de régulation. Cette étude a donné aussi lieu à une publication dont je suis cosignataire en premier auteur. (Zacarias, Belhocine et al. Journal of Immunology 2015). Cette nouvelle approche devrait s'avérer très utile dans d'autres modèles développementaux et/ou pathologiques et peuvent être utilisé comme outil de prioritisation des candidats les plus relevant dans des approches plus globale. / Recent studies indicate that at least 70% of the human genome is transcribed into a myriad of both coding and non-coding RNAs. at the beginning of my thesis I used RNA-Seq data to identify divergent transcripts in mouse primary tissues. I also used the ChIP-Seq data to analyze their epigenetic characteristics. The results demonstrated that divergent transcription was significantly associated with genes related to transcription regulation and development. In a second phase, I was interested in the LncRNAs identification and characterization during the development of human T lymphocytes and in T acute lymphoblastic leukemia (T-ALL). I applied statistical approaches to quantify their expression and identify those that are regulated in a normal or leukemic contextSubsequently, I determined the most appropriate approach to prioritize the functional role of LncRNAs. Indeed, I focused on studying the molecular epigenomic mechanism marking and developed a bioinformatics pipeline to identify genes (coding or non-coding) associated with the extended profiles of H3K4me2/3. Evidence generated through the pipeline demonstrated that these extended profiles were directly dependent on specific transcriptional process involving new regulatory mechanisms.In conclusion, this body of work has resulted in a more comprehensive approach to determining the true functional role of LncRNAs in both normal biological context and in human disease.

L'hématopoïèse est le processus développemental qui permet la formation des cellules qui composent le sang. Au niveau moléculaire, de nombreux facteurs de transcription permettent une régulation fine de ce processus et la dérégulation de leur activité, en affectant la différenciation ou la prolifération des cellules sanguines, peut conduire à l'apparition d'hémopathies telles que les leucémies. De manière intéressante, de nombreux gènes contrôlant l'hématopoïèse sont conservés entre la Drosophile et l'homme. Ces dernières années, cet insecte a donc émergé en tant que modèle pour l'étude du développement normal et pathologique des cellules hématopoïétiques. En tirant profit de cette conservation, mon travail de thèse a visé à caractériser, chez la Drosophile, le rôle et le mode d'action des protéines de la famille " Myeloid Leukemia Factor " (MLF). En effet, bien que le membre fondateur de cette famille soit impliqué dans le développement de Leucémies Aigües Myéloïdes chez l'homme, ces protéines restent très peu caractérisés. Les travaux réalisés dans l'équipe montrent que MLF contrôle l'homéostasie du système sanguin de la Drosophile, et qu'un aspect conservé de la fonction des protéines MLF est de réguler l'activité de facteurs de transcription de type RUNX dont Lozenge (LZ). Dans ce contexte, j'ai cherché à déterminer plus précisément la fonction de MLF dans l'hématopoïèse et à comprendre comment MLF régule les facteurs RUNX. In vivo, j'ai montré que MLF contrôle non seulement le nombre de cellules sanguines RUNX+/LZ+ mais aussi leur différenciation en "cellules à cristaux". L'établissement par RNAseq du transcriptome de ces cellules en contexte sauvage ou mutant pour mlf m'a permis d'identifier de nouveaux marqueurs de ce lignage et de montrer que mlf régule l'expression de nombre d'entre eux. De plus j'ai mis en évidence que ces deux aspects de la fonction de mlf passent par la régulation de LZ. Ainsi, bien que lz soit nécessaire au développement des cellules à cristaux, une diminution de son expression s'accompagne d'une augmentation du nombre de ces cellules qui présentent alors des caractéristiques " hyper-différenciées " et une sur-activation de la voie de signalisation Notch. Ces données mettent en exergue l'importance de la régulation du niveau du facteur RUNX LZ par MLF au cours de l'hématopoïèse. D'autre part, en utilisant une lignée de cellules sanguines de Drosophile en culture (cellules Kc167), j'ai pu montrer que MLF régule post-traductionnellement le niveau de LZ et que MLF et LZ interagissent physiquement. Pour ouvrir de nouvelles pistes quant aux mécanismes moléculaires d'action de MLF, j'ai également cherché ses partenaires par spectrométrie de masse. J'ai ainsi identifié la protéine chaperonne DNAJ1/HSP40 et j'ai pu mettre en évidence que ce partenaire de MLF est aussi impliqué dans la régulation de l'activité et du niveau d'expression de LZ en culture cellulaire. J'ai ensuite généré un mutant de ce gène chez la Drosophile par CRISPR et j'ai pu montrer qu'il contrôle lui aussi le développement des cellules sanguines LZ+, probablement en interaction avec MLF. Mes résultats suggèrent donc que MLF pourrait faire partie d'un complexe chaperon impliqué dans le contrôle de l'activité de LZ et dans l'hématopoïèse. / Haematopoiesis is the developmental process responsible for the formation of all blood cell types. At the molecular level, many transcription factors allow tight regulation of this process and deregulation of their activity, by affecting blood cell proliferation or differentiation, can lead to the appearance of various diseases including leukaemia. Interestingly, many genes implicated in haematopoiesis are conserved between Drosophila and human. Consequently, this insect has emerged as a potent model to study normal and pathological blood cell development. Taking advantage of this conservation, my thesis aimed at characterizing the role and mode of action of the "Myeloid Leukemia Factor" (MLF) family in Drosophila. Indeed, although the founding member of this family is involved in the development of Acute Myeloid Leukaemia in humans, this family remains poorly characterised. Previous work showed that MLF controls Drosophila blood cell homeostasis and that one conserved aspect of MLF function is to regulate the activity of RUNX transcription factor activity, including that of the Drosophila hematopoietic factor LOZENGE (LZ). Further to these results, I sought to determine more precisely MLF function in haematopoiesis and its molecular mechanism of action on RUNX factors. In vivo, I showed that mlf controls not only the number of LZ + blood cells but also their differentiation into "crystal cells. Notably, the establishment of wild type or mlf-/- LZ+ cells transcriptome by RNAseq allowed me to identify new markers for this lineage and revealed that mlf regulates the expression of a large number of them. Interestingly, I found that mlf controls both LZ+ cell number and their differentiation by regulating LZ level. Indeed, although lz is required for crystal cell development, a decrease in lz level is associated with increased LZ+ cell number and these cells exhibit "hyper-differentiated" phenotypes as well as Notch signalling pathway over-activation. These data underline the crucial role of RUNX level regulation by MLF for normal blood cell development. In parallel, using a Drosophila blood cell line (Kc167 cells), I showed that MLF physically interacts with LZ and post-translationally regulates its level. To open new leads concerning the molecular mode of action of MLF, I undertook a proteomic approach to identify its partners. Thereby, I found that the chaperon protein DNAJ1/HSP40 binds to MLF and I demonstrated that DNAJ1 is also implicated in the regulation of LZ level and activity in Kc cells. Using a CRISPR approach, I then generated a null dnaj1 allele in Drosophila and its phenotypic characterisation allowed me to show that DNAJ1 also controls the development of LZ+ blood cells, probably in interaction with MLF. All together, my results suggest that MLF could be part of a " chaperon " complex involved in controlling RUNX activity and haematopoiesis.

Un des mécanismes d’évasion des cellules tumorales au système immunitaire fait intervenir la famille des molécules de type B7. Ces molécules de costimulation ont aussi un rôle dans les mécanismes de tolérance immunitaire. La molécule B7-H1 (PD-L1 ou CD274) inhibe directement les lymphocytes T cytotoxiques (CTL) et est fortement exprimée à la surface de nombreux types de cellules tumorales. Les mécanismes de régulation de son expression ne sont pas bien connus. Il existe une augmentation d’expression de cette molécule après stimulation par l’IFNγ et récemment les ligands des Toll-Like-Receptor (TLR) 2, 4 et 9 ont été impliqués dans sa régulation au niveau du myélome multiple. L’implication possible des TLR dans l’expression de B7-H1 suggère un rôle possible de pathogènes dans l’échappement des tumeurs au système immunitaireIl n’existe aucune donnée dans la littérature sur l’expression des TLR au niveau des cellules blastiques de patients atteints de leucémies aigues myéloblastique (LAM). Nous avons dans un premier temps étudié l’expression des TLR dans les LAM et l’inductibilité de l’expression de la molécule B7-H1 par les ligands des TLR en cytométrie en flux. Nos résultats montrent que les TLR sont exprimés dans les LAM, avec une grande variabilité suivant les patients. On observe une augmentation significative de l’expression de B7-H1 après stimulation par le LPS (ligand TLR4) alors qu’elle n’est pas significative pour les autres ligands (PGN et ODN). Comme dans les tumeurs solides et le myélome multiple, l’expression de B7-H1 est augmentée par l’IFN γ. Des tests de lyse CTL sont en cours afin de confirmer le rôle fonctionnel de cette expression de B7-H1 via les TLR dans les LAM.Une autre partie de l’étude a été réalisée sur deux lignées murines leucémiques : DA1-3B et WEHI-3B, afin de disposer de modèles expérimentaux d’expression de B7-H1. On retrouve sur ces deux modèles l’augmentation d’expression de B7-H1 après stimulation par l’IFN γ et les ligands des TLR. L’utilisation de différents inhibiteurs chimiques des voies de signalisation suggère le rôle des voies MEK/ERK et de la voie JAK/STAT dans l’expression de cette molécule. La voie PI3kinase/Akt semble au contraire jouer un rôle inhibiteur. Le travail se poursuit avec la transfection de transdominants négatifs des différentes voies et de mutants constitutivement actifs. L’objectif à terme est de tester des stratégies d’immunothérapies des LAM par blocage pharmacologique de l’expression de B7-H1. / B7-H1 (PD-L1) is a B7-related protein that inhibits T-cell responses. B7-H1 participates in the immunoescape of cancer cells and is also involved in the long-term persistence of leukemic cells in a mouse model. B7-H1 can be constitutively expressed by cancer cells but is also induced by various stimuli. We therefore examined the constitutive and inducible expression of B7-H1 and the consequences of expression in human acute myeloid leukemia (AML). We analyzed B7-H1 expression in a cohort of 79 patients with AML. Blast cells were also studied after incubation with interferon-gamma or TLR ligands. Functionality was evaluated by cytotoxic T-cell activity against blast cells. Expression of B7-H1 at diagnosis was high in 18% of patients. Expression of toll-like receptors (TLR) 2, 4, and 9 was detected in one-third of AML samples. Expression of TLR2 and TLR4 ligands or IFN- induced by B7-H1 was found to protect AML cells from CTL-mediated lysis. Spontaneous B7-H1 expression was also found to be enhanced at relapse in some patients. MEK inhibitors including UO126 and AZD6244 reduced B7-H1 expression and restored CTL-mediated lysis of blast cells. In AML, B7-H1 expression by blasts represents a possible immune escape mechanism. The inducibility of B7-H1 expression by IFN- or TLR ligands suggests that various stimuli, either produced during the immune response against leukemia cells or released by infectious microorganisms, could protect leukemic cells from T-cells. The efficacy of MEK inhibitors against B7-H1-mediated inhibition of CTLs suggests a possible cancer immunotherapy strategy using targeted drugs.

Les leucémies aiguës myéloïdes (LAM) sont des hémopathies malignes caractérisées par une accumulation dans la moelle et le sang de progéniteurs hématopoïétiques bloqués dans un stade différenciation. La mutation FLT3-ITD, qui entraîne une activation constitutive du récepteur à activité tyrosine kinase FLT3, est retrouvée dans 20-25% des LAM et est associée à un mauvais pronostique. De nombreux inhibiteurs de FLT3 ont été développés et certains sont testés en clinique mais des études mettent en évidence l'apparition de résistance. Une meilleure compréhension des mécanismes oncogéniques de FLT3-ITD est donc nécessaire afin d'améliorer le traitement des LAM. Mes travaux de thèse ont été centrés sur l'analyse du processus autophagique qui correspond à l'un des mécanismes de résistance décrits dans les cellules cancéreuses en réponse aux traitements. Au cours de cette étude, nous avons constaté que l'expression de FLT3-ITD augmente l'autophagie basale des cellules de LAM, et que l'inhibition du récepteur réduit cette autophagie dans des échantillons primaires de LAM et dans des lignées cellulaires. Nous avons pu montrer que l'autophagie est requise pour la prolifération et la survie in vitro et in vivo des cellules de LAM et que sont ciblage permet de surmonté la résistance aux inhibiteurs de FLT3. De plus, nous avons identifié la protéine ATF4 comme un acteur essentiel au processus d'autophagie en aval de FLT3-ITD. Ces résultats suggèrent que le ciblage de l'autophagie ou d'ATF4 chez les patients exprimant les mutations de FLT3 peut représenter une stratégie thérapeutique prometteuse et innovatrice dans les LAM. / Acute myeloid leukemias (AMLs) are a family of hematological malignancies characterized by an accumulation in the marrow and blood of hematopoietic progenitors blocked in their differentiation process. The FLT3-ITD mutation is found in 20-25% of AMLs and is associated with a poor prognosis. Different FLT3 inhibitors have been developed and some of them are clinically tested but resistance to treatment has been observed in many patients. A better understanding of AML biology is necessary in order to improve the treatment of AMLs. My thesis project focused on the analysis of the autophagic process, which is one of the mechanisms described in the resistance of cancer cells. In this study, we found that the FLT3-ITD expression increases basal autophagy in AML cells, and that the receptor inhibition reduced this autophagy in primary patient samples and cell lines. We show that autophagy is required for proliferation and survival in vitro and in vivo of leukemic cells lines and inhibition of autophagy overcomes resistance to FLT3 inhibitors. In addition, we identified the ATF4 protein as a key actor of the autophagy process induced by the FLT3-ITD mutation. These results suggest that targeting autophagy or ATF4 may represent a promising and innovative therapeutic strategy for FLT3 mutated AMLs.

L’hématopoïèse regroupe l'ensemble des mécanismes qui assurent le renouvellement continu et régulé des cellules sanguines, à partir des cellules souches hématopoïétiques. La différenciation des cellules souches en cellules matures est un phénomène finement orchestré par divers signaux (facteurs de croissance, hormones, cytokines et microenvironnement médullaire) capables de stimuler la prolifération de cellules quiescentes ainsi que leur engagement dans diverses voies de la maturation hématopoïétique. Ces processus sont généralement régulés via l’activation de facteurs de transcription, mais également par des mécanismes épigénétiques. Le gène RINF/CXXC5 a initialement été décrit comme essentiel pour les processus de différenciation granulocytaire normale. Toutefois, son implication dans d’autres voies de l’hématopoïèse n’avait pas été étudiée. Afin de définir son rôle dans la différenciation et l’engagement vers des lignages hématopoïétiques autres que la voie granulocytaire, notamment érythroïde et monocytaire, sa contribution fonctionnelle dans des lignées hématopoïétiques et dans des cellules primaires CD34+ de moelle osseuse (donneurs sains) a été étudiée par une approche de perte ou gain de fonction. Ces expériences, dans des modèles de la voie granulocytaire (lignée NB4 et HL60 traitées par les rétinoïdes) et de la voie érythroïde (lignées K562 et UT7/GM traitées par l’hémine ou l’EPO) démontrent l’implication de RINF dans la maturation terminale de ces deux lignages. Ces données ont ensuite été validées dans des progéniteurs hématopoïétiques (tests clonogéniques) où l’expression de RINF favorise la différenciation granuleuse et interfère négativement avec la différenciation érythroïde, sans impacter la voie monocytaire. En effet, l’extinction de son expression diminue le nombre des colonies granuleuses et augmente le nombre de colonies érythroïdes. Des dérégulations au niveau de l’expression des facteurs ou co-facteurs de trancription qui régulent l’hématopoïèse peuvent aboutir à des hémopathies, telles que les Leucémies Aiguës Myéloïdes. Ces pathologies sont la résultante de l’association d’une augmentation de la prolifération cellulaire et d’un blocage des processus de différenciation. Au vu de son rôle important au cours de la granulopoïèse et de l’érythropoïèse, l’hypothèse que des dérégulations de RINF pourraient intervenir dans les processus de leucémogenèse a été testée par l’étude de son niveau d’expression dans les différentes Leucémies Aiguës Myéloïdes. Ainsi, il a été démontré que parmi les patients dont le niveau d’expression de RINF est le plus élevé, le pronostic vital est mauvais, associé à une résistance aux traitements chimiothérapeutiques. L’ensemble de ces données a permis d’aboutir à la conclusion que des dérégulations de l’expression de RINF pourraient contribuer au processus de leucémogenèse, et qu’ainsi RINF pourrait être une potentielle cible thérapeutique dans le cadre des LAM. D’un point de vue moléculaire, le mode d’action de la protéine RINF reste à ce jour du domaine de l’hypothèse, mais la présence d’un doigt de zinc de type CXXC lui permettrait d’intervenir dans des mécanismes des régulations épigénétiques, tels que la méthylation de l’ADN. Une meilleure compréhension des mécanismes régulés par la protéine pourrait permettre à terme une meilleure compréhension des régulations de l’hématopoïèse, voire des processus de leucémogenèse. / During hematopoiesis, hematopoietic stem cells (HSC) differentiation is orchestred by different signals, able to stimulate cell proliferation of quiescent cells, and their commitment in the different hematopoietic lineages. These process are regulated by transcription factors activation, as well by epigenetic mecanisms. By a microarray approach, we have identified a novel retinoid-responsive gene (CXXC5) encoding a Retinoid-Inducible Nuclear Factor (RINF) that plays an essential role during in vitro human hematopoiesis. Indeed, expression studies and gene silencing experiments both demonstrate RINF requirement during in vitro terminal differentiation of myeloid leukemia cells (NB4, HL60), but also during normal myelopoiesis of bone marrow progenitors (CD34+ HSPC cells in presence of cytokines). In the present study, we demonstrate that in cell lines, RINF overexpression provokes an earlier myeloid differentiation under retinoids treatement and slow-downs erythroid maturation induced by hemin whereas its down-regulation accelerates erythroid terminal differentiation. In normal CD34+ HSCP, we demonstrated that RINF down regulation (1) promotes differentiation in erythroid lineage at the expense of granulocyte lineage, and (2) accelerates terminal erythroid differentiation. Overexpression, contribute to promote myeloid pathway even though cells are in erythroid conditions. Because of its role during hematopoiesis regulation and its gene localization in 5q31.2, we investigated CXXC5/RINF expression in primary human acute myeloid leukemia (AML) cells derived from 594 patients. A wide variation in CXXC5/RINF mRNA levels was observed in the immature leukemic myeloblasts. Furthermore, patients with low-risk cytogenetic abnormalities showed significantly lower levels compared to patients with high-risk abnormalities, and high RINF/CXXC5/ mRNA levels were associated with decreased overall survival for patients receiving intensive chemotherapy for newly diagnosed AML. CXXC5/RINF knockdown in AML cell lines caused increased susceptibility to chemotherapy-induced apoptosis, and regulation of apoptosis also seemed to differ between primary human AML cells with high and low RINF expression. The association with adverse prognosis together with the antiapoptotic effect of CXXC5/RINF suggests that targeting of CXXC5/RINF should be considered as a possible therapeutic strategy, especially in high-risk patients who show increased expression in AML cells compared with normal hematopoietic cells.

Les Leucémies Aigues Myéloïdes (LAM) sont des hémopathies au pronostic sombre. A l’exception des Leucémies Aigues Promyélocytaires (LAP), un sous type minoritaire de LAM, la plupart des patients sont traités par une chimiothérapie d’induction composée de la cytarabine et d’une anthracycline. Cependant, une fraction importante (20-30%) des patients ne répond pas à la chimiothérapie d’induction et les taux de rechutes sont très élevés.Il n’existe actuellement pas d’outils disponibles au diagnostic permettant de prédire la réponse des patients aux chimiothérapies. De tels tests permettraient d’adapter les doses utilisées pour augmenter le taux de réponse et limiter la toxicité des chimiothérapies, très importante chez les personnes âgées.Les protéines de la famille de l’Ubiquitine (UbL), dont l’ubiquitine, SUMO (-1,-2,-3) et Nedd8 sont les membres les plus étudiés, sont des modificateurs post-traductionnels peptidiques conjugués de façon covalente sur des milliers de protéines. Elles sont impliquées dans la plupart des fonctions cellulaires et dérégulées dans de nombreuses pathologies. De nombreux travaux suggèrent que leur dérégulation est associée à la chimiorésistance des LAM.La première partie de nos travaux a consisté à identifier un ensemble de protéines dont le niveau de modification par l’ubiquitine, SUMO et NEDD8 pourrait constituer des biomarqueurs de la réponse des LAM aux drogues chimiothérapeutiques. Nous avons de plus développé un test permettant d’évaluer leur niveau de modification par des extraits de cellules de patients de manière simple et rapide, utilisable en clinique au diagnostic.Le ciblage des voies Ubiquitine, SUMO et Nedd8 est en train d’apparaître comme une stratégie thérapeutique prometteuse dans les cancers et plusieurs molécules ciblant ces voies ont été récemment décrites. Le développement clinique de ces molécules nécessite la mise au point de tests compagnons pour suivre leur efficacité sur leurs cibles moléculaires. Nous avons ainsi développé un test d’activité permettant de mesurer de façon simple et quantitative l’efficacité des molécules ciblant les modificateurs de la famille de l’ubiquitine,Enfin, compte tenu du potentiel thérapeutique du ciblage de la SUMOylation, nous avons débuté le développement d’un inhibiteur de la SUMOylation basé sur l’inhibition de l’interaction entre les enzymes E1 et E2 par des peptides agrafés. / Acute Myeloid Leukemias (AML) are severe haematological malignancies with a poor prognosis. Except Acute Promyelocytic Leukemia (APL), a minor subtype of AML, most patients receive an induction chemotherapy consisting of cytarabine and an anthracycline. However, a large number (20-30%) of patients do not respond to this induction chemotherapy, and relapses are frequent.There are currently no tools available at diagnosis to predict patient response to chemotherapy. Such tests would make it possible to adapt the doses used to increase the response rate and limit the toxicity of chemotherapies, which is significant in older patients.Ubiquitin-like modifiers (UbL), among which ubiquitin, SUMO (-1, -2, -3) and Nedd8 are the most studied members, are post-translational modifiers covalently conjugated to thousands of proteins. They are involved in most cellular pathways, and deregulated in several pathologies. Many studies suggest that their deregulation is associated with LAM chemoresistance.The first part of our work consisted in identifying a set of proteins whose level of modification by ubiquitin, SUMO and NEDD8 could constitute biomarkers of AMLs response to chemotherapeutic drugs. We have also developed a test to evaluate their level of modification by extracts of patient cells in a simple and rapid manner, usable in clinical diagnosis.Targeting of the Ubiquitin, SUMO and Nedd8 pathways is emerging as a promising therapeutic strategy in cancers and several molecules targeting these pathways have recently been described. The clinical development of these molecules requires the development of companion tests to monitor their efficacy on their molecular targets. We have developed an activity test to measure in a simple and quantitative way the efficacy of molecules targeting ubiquitin-like modifiers.Finally, given the therapeutic potential of targeting SUMOylation, we have started the development of a SUMOylation inhibitor based on the inhibition of the interaction between E1 and E2 enzymes by stapled peptides.

Le facteur de transcription Ikaros est un régulateur essentiel de la lymphopoïèse. Ikaros est nécessaire à la différenciation des lymphocytes B et joue aussi un rôle important dans la suppression des LAL-T. Contrairement aux souris mutantes nulles pour Ikaros, les souris mutantes hypomorphes IkL/L développent des lymphocytes B matures après la naissance. Avec l'âge, toutes les souris IkL/L développent des leucémies T Notch dépendantes avec des mutations similaires à celles trouvées chez les patients atteints de LAL-T. La souris IkL/L est donc un excellent modèle pour étudier l'activation des cellules B matures et la pathogenèsedes LAL-T. Nous avons montré que la délétion spécifique du promoteur et de l'exon 1 de Notch1 dans les cellules T conduit à l'activation de promoteurs cryptiques dans la région 3' du gène, qui génèrent des transcrits codant pour des protéines Notch1 constitutivement actives qui accélèrent la leucémogenèse dans la souris IkL/L. De plus, nous mettrons en évidence l'existence de cellules initiatrices de leucémie dans les tumeurs IkL/L puisque nous avons trouvé que des cellules ayant la capacité de s'auto-renouveler représentent 1 sur 500. Enfin, nous avons montré que les cellules B IkL/L ont une activation excessive d'ERK et dep38 après la stimulation du BCR, ce qui résulte en une hyper-prolifération et une production d'autoanticorps liés au lupus systémique érythémateux. Nos résultats suggèrent qu'Ikaros est un régulateur négatif de l'activation des lymphocytes B.