La méthylation des cytosines de l’ADN est un niveau de contrôle essentiel de la transcription génique. Elle joue un rôle primordial dans plusieurs étapes du développement comme l’inactivation du chromosome X et l’empreinte génomique. De plus, il est de plus en plus évident que la méthylation de l’ADN participe à la cancérogenèse. Actuellement, le monde de la méthylation de l’ADN n’en est encore qu’à l'aube de son histoire. En effet, les mécanismes moléculaires la gouvernant sont encore peu connus. La méthylation de l’ADN est caractérisée par deux concept clés : le verrouillage de la transcription des gènes et le ciblage en des régions spécifiques du génome. Au cours de notre travail de thèse de doctorat, nous avons poursuivi les avancées réalisées dans ces deux domaines. Dans un premier temps, nous nous sommes attachés à l’étude de la répression transcriptionnelle entraînée par la méthylation de l’ADN. Grâce à plusieurs études récentes, il paraît de plus en plus clair que la méthylation agit de paire avec la structure de la chromatine. Nous avons donc concentré nos recherches sur l’interconnexion de celle-ci avec deux machineries impliquées dans la régulation de son degré de compaction : la désacétylation et la méthylation des histones. Par diverses expérimentations, nous avons démontré un lien étroit entre ces machineries répressives pour l’imposition d’un état silencieux de la transcription. Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons dirigé notre attention sur le ciblage des Dnmt. Pour cela, nous avons mené deux stratégies de front. La première est une approche ciblée et consiste en l’étude de l’association des Dnmt avec l’oncoprotéine bien connue, Myc. La seconde approche est plus large. Grâce à l’utilisation de la technique du double hybride en levure, nous avons identifié de nouveaux partenaires des Dnmt, dont un qui pourrait s’avéré particulièrement intéressant : le protéine Cart1 (cartilage homeoproteine 1) impliquée dans le développement du système nerveux central. En conclusion, notre travail de doctorat devrait permettre une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires de la méthylation de l’ADN ainsi que son implication dans les divers processus physiologiques mais aussi pathologiques auxquels elle participe.

Chez les plantes, les processus de développement global et de plasticité développementale sont contrôlés par des mécanismes épigénétiques. La méthylation de l’ADN peut présenter un polymorphisme (épiallèles) qui est une source possible de biomarqueurs pour la sélection de génotypes d’intérêt agronomique. Pourtant, la recherche de tels biomarqueurs n’a pas encore été initiée. Dans ce contexte, nos objectifs ont concerné l'élaboration d'une stratégie pour la mise en évidence d’un contrôle épigénétique lors d’un processus développemental chez la betterave sucrière (Beta vulgaris altissima), ainsi que la recherche des biomarqueurs épigénétiques associés. Cette stratégie a d’abord été appliquée à la morphogenèse in vitro, sur trois lignées cellulaires de betterave sucrière. Une relation a pu être établie entre le niveau de méthylation de l’ADN et les propriétés morphogénétiques des lignées. Des biomarqueurs de morphogenèse in vitro ont ainsi été identifiés. La même stratégie a ensuite été appliquée in planta à la même espèce. L'existence d'un contrôle épigénétique lors de la vernalisation et de la dévernalisation chez plusieurs hybrides de betterave sucrière, avec des sensibilités à la montaison différentes, a été démontrée. Nous suggérons que l’amplitude et la cinétique des variations épigénétiques contrôlent l’induction de la montaison et sa rapidité, confirmant ainsi le rôle de la méthylation de l’ADN dans ce processus. Les loci cibles de ces remaniements de la méthylation de l'ADN lors de la vernalisation ont été définis. Un criblage a enfin permis d’identifier de potentiels biomarqueurs épigénétiques de la sensibilité à la montaison en vue de la mise au point d’un futur test de sélection agronomique. / In plants, the processes of global development and of developmental plasticity are controlled by epigenetic mechanisms. Polymorphism in DNA methylation (leading to epialleles) is a possible source of biomarkers for the selection of genotypes of agronomic interest. Until now, however, the search for such biomarkers has not been undertaken. Against this background, our objectives were to develop a strategy to investigate the existence of epigenetic control during a developmental process in sugar-beet (Beta vulgaris altissima) and to search for associated epigenetic biomarkers. The strategy was first applied to three sugar-beet cell lines, where we were able to established a relationship between the level of DNA methylation and the morphogenetic statue of the lines, and thus to identified a number of biomarkers for in vitro morphogenesis. We then applied the same strategy in planta in the same species and demonstrated the existence of epigenetic control (DNA methylation) during vernalization and devernalization in several sugar-beet hybrids that differed for bolting susceptibility. We propose that the scale and kinetics of epigenetic modifications control the induction and the rapidity of bolting, confirming the role of DNA methylation in this process. We have identified a number of target loci for these changes in DNA methylation during vernalization, and by screening these have been able to select several potential epigenetic biomarkers for bolting susceptibility, which may prove useful in future beet improvement programmes.

Le virus de la leucémie bovine (BLV) est un rétrovirus complexe B-lymphotrope, identifié comme l'agent étiologique de la leucose bovine enzootique, une maladie lymphoproliférative qui affecte le bétail. L'infection par le BLV se caractérise par l'absence de virémie due à la latence du virus dans la majorité des cellules infectées. Cette latence résulte de la répression transcriptionnelle de l'expression virale in vivo et favorise très probablement le développement tumoral en permettant aux cellules infectées d'échapper à la réponse immunitaire développée par l'hôte infecté. Dès lors, une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires régulant la latence du virus BLV ainsi que sa réactivation devrait permettre d'envisager de nouvelles stratégies afin de contrer le processus de transformation cellulaire développé par cet oncovirus. Notre laboratoire a précédemment mis en évidence le rôle de l’acétylation des histones dans la régulation transcriptionnelle du BLV. Au cours de ce travail, nous avons poursuivi l’étude du contrôle épigénétique de l’expression génique du BLV en nous focalisant sur une autre modification épigénétique généralement associée à la répression des gènes : la méthylation de l’ADN. Nous avons montré une activation transcriptionnelle du promoteur BLV par différents inhibiteurs de la méthylation de l’ADN. Nous avons également mis en évidence, grâce à la technique du séquençage au bisulfite de sodium, que l’hyperméthylation des régions U3 et R du LTR5’ d’un provirus intégré est associée à un état de latence vraie dans une lignée cellulaire dérivée d’un lymphome (La lignée L267) mais pas à un état de latence dite défective (la lignée YR2). La surexpression des méthyltransférases de l’ADN (DNMTs) DNMT1 et 3A mais pas DNMT3B répriment l’activité du promoteur BLV. Plus encore, les inhibiteurs de DNMTs augmentent de manière synergique l’activation transcriptionnelle du promoteur BLV par la protéine transactivatrice TaxBLV, et ce, de manière dépendante des sites CRE. Au niveau mécanistique, la méthylation des dinucléotides CpG situés aux positions -154 et -129 (situés dans les sites CRE1 et CRE2, respectivement) par rapport au site d’initiation de la transcription (nucléotide +1) abolit in vitro la liaison des facteurs de transcription CREB/CREM/ATF aux sites de liaison CRE1 et CRE2. De manière intéressante, la méthylation spécifique du site CpG -129 est suffisante pour induire une forte répression de l’expression d’un gène rapporteur contrôlé par le promoteur BLV, ce qui suggère que la méthylation d’un site spécifique du promoteur BLV peut réprimer la transcription virale par inhibition directe de la liaison de facteurs de transcription à leur site de reconnaissance et, dès lors, que la méthylation de l’ADN contribue à la latence virale permettant au virus d’échapper au système immunitaire. Notre laboratoire a précédemment déterminé la structure chromatinienne du promoteur du BLV et a mis en évidence la présence de deux sites hypersensibles au sein du LTR5’, inductibles par une combinaison de PMA+ionomycine. Au cours de la seconde partie de notre thèse, nous avons étudié la structure chromatinienne de la région située entre les deux LTRs au sein de provirus intégré dans différentes lignées cellulaires chroniquement infectées, grâce à la technique de l’indirect-end-labelling. Nous avons mis en évidence, dans le génome du provirus intégré dans la lignée cellulaire YR2, trois sites hypersensibles situés respectivement en aval du gène env (SH3) et en amont du LTR3’ (SH4 et SH5). La présence de ces sites est probablement due à l’altération locale de la structure nucléosomale dans ces régions. Nous avons observé qu’un remodelage de la structure chromatinienne de la région hypersensible SH3 dans la lignée YR2 se produit durant l’activation de l’expression génique par un inhibiteur d’histone-désacétylases, la TSA. Nous avons également étudié la structure de la région hypersensible SH3 d’un provirus intégré dans une lignée cellulaire productrice de virions, la lignée NBC-13. L’extension de la région SH3 est similaire à celle observée dans les cellules YR2 en conditions induites par la TSA. Ces résultats suggèrent une transition structurale de la chromatine associée à l’activation de l’expression des gènes viraux. Néanmoins, cette région possède les caractéristiques d’un silencer transcriptionnel lorsqu’il est cloné dans un vecteur rapporteur.

La régulation transcriptionnelle des gènes constitue une étape clef de la biologie cellulaire. Parmi les mécanismes impliqués dans la répression génique, les modifications épigénétiques jouent un rôle fondamental. Deux machineries épigénétiques, la méthylation de l’ADN et les protéines du groupe Polycomb, établissent des profils moléculaires qui permettent de distinguer les formes active et inactive de la chromatine. L’établissement et la maintenance de la répression épigénétique des gènes interviennent dans de nombreux processus liés au développement tant biologiques (inactivation du chromosome X chez les mammifères femelles, empreinte génomique ou encore l’expression de gènes tissus-spécifiques) que pathologiques (cancers). Au cours de notre thèse de doctorat, nous nous sommes attachés à l’étude des mécanismes par lesquels la méthylation de l’ADN est ciblée en des régions génomiques précises et participe à la répression de l’expression des gènes. La méthylation de l’ADN est catalysée par des enzymes, appelées méthyltransférases de l’ADN (DNMTs), qui transfèrent des résidus méthyls sur les cytosines. Cette modification chimique covalente constitue un niveau de contrôle transcriptionnel important : il existe une corrélation entre méthylation de l’ADN et répression de l’expression génique au niveau de sites génomiques spécifiques. En outre, il semble de plus en plus clair qu’une méthylation aberrante de l’ADN participe au processus de cancérogenèse. A l’heure actuelle, les mécanismes moléculaires par lesquels la méthylation contribue au développement, à la différenciation et à la répression génique restent peu connus. Les données de la littérature suggèrent l’existence d’un lien étroit entre la méthylation de l’ADN et la structure de la chromatine. Celle-ci est notamment régulée par des modifications post-traductionnelles des histones. Il apparaît de plus en plus évident que la méthylation de l’ADN et les modifications des histones prennent part à une «boucle de répression» assurant le maintien et la propagation d’états épigénétiques répressifs. L’étude des mécanismes de la répression médiée par les DNMTs s’avère donc étroitement liée à celle de la structure de la chromatine. Dans ce contexte, notre travail de thèse est basé sur l’hypothèse selon laquelle les deux principaux systèmes épigénétiques, la méthylation de l’ADN et les protéines Polycomb, agiraient de concert. Les protéines Polycomb participent au système de mémoire cellulaire, régulent l’expression et la différenciation, agissent sous forme de complexes multimériques associés à la chromatine et interviennent dans le contrôle de la prolifération cellulaire. Au cours de notre travail, nous nous sommes particulièrement intéressé à la protéine Polycomb EZH2 (Enhancer of Zeste) parce qu’elle possède une activité méthyltransférase d’histone sur les 27 de l’histone H3, impliquée dans la répression transcriptionnelle. Dans un premier temps, nous avons mis en évidence un lien mécanistique entre les deux machineries épigénétiques principales, méthylation de l’ADN et protéines du groupe Polycomb. Nous avons montré qu’EZH2 interagit in vivo avec les DNMTs et purifie une activité méthyltransférase de l’ADN in vitro. Des expériences d’immunoprécipitation de la chromatine indiquent que les DNMTs fixent les régions promotrices de gènes cibles de EZH2 et que cette liaison est dépendante de la présence d’EZH2. Par ailleurs, l’analyse des promoteurs cibles d’EZH2 par séquençage au bisulfite suggère qu’EZH2 semble également requise pour la méthylation de l’ADN de ces séquences. Nos résultats permettent l’ébauche d’un modèle où EZH2 agit comme une plateforme de recrutement pour les DNMTs (Viré et al., Nature 2006). Dans la deuxième partie de notre travail, nous avons investigué le rôle de MeCP2 dans ce modèle. MeCP2 est une protéine à domaine MBD (methyl-binding domain) qui se fixe sélectivement aux cytosines méthylées. Le recrutement de MeCP2 représente un mécanisme majeur par lequel la méthylation de l’ADN réprime la transcription. Nos données montrent que MeCP2 interagit avec EZH2 in vitro et in vivo et que ces protéines fixent des régions promotrices communes. De plus, le niveau de méthylation des cytosines semble prérequis à la présence d’EZH2. Ce travail suggère que MeCP2 puisse recruter EZH2 à la chromatine et renforcer un état réprimé de la chromatine en agissant comme un pont entre deux modifications épigénétiques essentielles, la méthylation de l’ADN et les proteins Polycomb (Viré et al., soumis). En conclusion, notre travail de doctorat devrait permettre un meilleure compréhension des mécanismes moléculaires de l’épigénétique et plus particulièrement de cerner comment la méthylation de l’ADN est intimement connectée au remodelage de la chromatine, participe à la répression transcriptionnelle, est spécifiquement ciblée au sein du génome et contribue au développement et à la cancérogenèse.

Étude de la régulation transcriptionnelle du virus de la leucémie bovine : rôle des facteurs de transcription Sp1/Sp3 et de la méthylation de l’ADN

Protocole d'entente entre l'Université Laval et l'Université du Québec à Chicoutimi / L’asthme est une maladie respiratoire chronique impliquant de l’inflammation, de l’hyperréactivité bronchique et un remodelage des voies respiratoires. Il s’agit d’un trait complexe résultant d’interactions entre des facteurs génétiques et environnementaux. La portion génétique de l’asthme a été bien décrite, avec une héritabilité estimée jusqu’à 60% selon les études. Une portion de l’héritabilité manquante dans l’asthme pourrait être expliquée par des facteurs épigénétiques, comme la méthylation de l’ADN. Comme la méthylation est spécifique à chaque tissu, il est logique d’étudier des cellules ayant un rôle important dans l’asthme. C’est le cas des lymphocytes T CD4+ qui contribuent activement à la pathophysiologie de l’asthme. L’objectif du présent projet était donc d’étudier les lymphocytes T CD4+ dans un contexte d’asthme, plus particulièrement leur patron de méthylation ainsi que leur patron d’expression. Ces lymphocytes ont été isolés du sang de plus de 200 individus faisant partie de la Cohorte familiale d’asthme du Saguenay–Lac-Saint-Jean. La méthylation et l’expression a ensuite été mesurée par séquençage. Après des contrôles de qualité, des données étaient disponibles pour 173 individus (107 asthmatiques, 66 témoins). Il a ainsi été possible d’identifier 2 146 sites CpG différemment méthylés chez les asthmatiques et 3 756 chez les asthmatiques allergiques (FDR≤0,05, -meth ≥ 5%). Pour l’expression, 57 et 33 gènes sont différemment exprimés chez les asthmatiques et les asthmatiques allergiques, respectivement (FDR≤0,05). L’intégration des données génétique et d’expression ont permis d’identifier 2 253 eQTL significatifs (FDR≤0,049). Ces résultats ont permis d’identifier l’implication de la voie de NF-B ainsi que celle de l’IL-17 et -25 dans ces cellules, mais aussi l’implication de la famille de chemokine CXC et de EGF. En somme, cette étude a permis de caractériser plus précisément un type cellulaire dans l’asthme, toujours dans le but de mieux comprendre les mécanismes sous-jacents impliqués dans cette condition.

Pour pallier aux problèmes d'infertilité masculine, de plus en plus de cliniques de fertilité font appel à l'injection intracytoplasmique d'un spermatozoïde (ICSI) directement dans un ovule. Le gamète mâle peut alors être isolé du testicule, de l'épididyme, ou obtenu après éjaculation. Les risques associés à l'ICSI font l'objet de nombreux débats en ce qui concerne les modifications -en particulier épigénétiques- que cette technique peut induire sur les gamètes et la santé de la progéniture. L'objectif de ma thèse était de cartographier le profil de méthylation d'ADN spermatique dans les différents segments du tractus mâle, de comprendre les mécanismes impliqués dans ces changements, et ultimement évaluer les conséquences que ces marques épigénétiques pourraient avoir sur le développement embryonnaire. Dans le cadre de mon projet, les spermatozoïdes testiculaires et épididymaires ont été purifiés à partir du modèle de souris transgénique (CAG/su9-DsRed2, Acr3- EGFP) dans lequel les gamètes mâles présentent une fluorescence endogène et peuvent être isolés par cytométrie en flux. L'analyse par séquençage bisulfite d'une représentation réduite (RRBS) du méthylome de l'ADN spermatique a mis en évidence un profil de méthylation d'ADN variable au niveau post-testiculaire, les spermatozoïdes de la région proximale de l'épididyme présentant des marques de méthylation d'ADN les plus distinctes des autres régions anatomiques. L'analyse in silico de ces changements de méthylation d'ADN nous a permis de définir que la plupart des gènes ciblés par ces modifications sont associés à des fonctions importantes pour le développement embryonnaire. Afin d'étudier les mécanismes potentiellement impliqués dans ces changements, l'activité des ADN (dé)méthyltransférases a été évaluée dans l'épididyme. Bien que ces enzymes soient détectées au niveau testiculaire et post-testiculaire, leur activité est réduite dans cet organe, mettant ainsi en évidence une cause alternative à ces changements. Grâce à nos analyses de cytométrie en flux, nous avons identifié l'existence de deux populations spermatiques présentant des niveaux de fluorescence CAG-DsRed distincts dans la région proximale de l'épididyme. Ces deux populations ont des profils de méthylation d'ADN significativement différents pour trois gènes d'intérêt et sont sensibles au traitement DNAse. Ceci suggère que l'association d'ADN extracellulaire avec une sous-population spermatique serait responsable du changement du profile de méthylation d'ADN observé dans la région proximale de l'épididyme. La réalisation de ce projet nous a permis 1) de définir l'hétérogénéité du méthylome de l'ADN spermatique au cours de la maturation post-testiculaire à l'aide d'outils de pointe, et 2) d'identifier les sources potentielles de ces changements. En plus de contribuer à l'avancement des connaissances, notre recherche réalisée sur un modèle murin pourrait avoir des implications directes en santé humaine. En effet, l'évaluation du degré de conservation de cette hétérogénéité épigénétique chez l'homme pourrait ultimement améliorer les critères de sélection des spermatozoïdes de la région proximale de l'épididyme utilisés pour l'ICSI et diminuer les risques associés. / The technique, intracytoplasmic sperm injection (ICSI), is applied more and more frequently in infertility clinics to overcome male infertility issues. In that context, spermatozoa can be collected from the testis, epididymis, or from the ejaculate, and directly injected into an egg. However, the risks associated with ICSI are the subject of much debate with regard to the modifications -particularly epigenetic that this technique can induce on the gametes and the health of the offspring. Therefore, the main objective of my thesis was to map-out the sperm DNA methylation profile in different segments of the male tract to understand the mechanisms involved in these changes, and ultimately to assess the consequences that these epigenetic marks could have on embryonic development. As part of my project, testicular and epididymal spermatozoa were purified from the transgenic mouse model (CAG/su9-DsRed2, Acr3-EGFP) in which male gametes exhibit endogenous fluorescence and can be isolated by flow cytometry. Reduced representation bisulfite sequencing (RRBS) of the sperm DNA methylome showed a variable DNA methylation profile at the post-testicular level, with sperm from the epididymal proximal region exhibiting DNA methylation marks most distinct from other anatomical regions. The in silico analysis of these DNA methylation changes allowed us to define that most of the genes targeted by these modifications are associated with important functions for embryonic development. In order to study the mechanisms potentially involved in these changes, the expression and activity of (de)methyltransferases were assessed in the epididymis. Although these enzymes were detected at the testicular and post-testicular levels, their activity was reduced in this organ, thus highlighting an alternative cause for these changes. Through our flow cytometry analyses, we identified the existence of two sperm populations with distinct CAG-DsRed fluorescence levels in the proximal region of the epididymis. These two populations displayed significantly different DNA methylation profiles for three genes of interest and were sensitive to DNAse treatment. This suggests that the association of extracellular DNA with a sperm subpopulation would be responsible for the change in the DNA methylation profile observed in the proximal region of the epididymis. The achievement of this project allowed us to 1) define sperm DNA methylome heterogeneity during post-testicular maturation using state-of-the-art tools, and 2) identify potential sources of these changes. In addition to contributing to the advancement of knowledge, our research carried out on a mouse model could have direct implications for human health. Indeed, evaluating the degree of conservation of this epigenetic heterogeneity in humans could ultimately improve the selection criteria for spermatozoa from the proximal region of the epididymis used for ICSI and reduce the associated risks.

Le cancer épithélial de l’ovaire (CEO) représente 4% de tous les cancers chez la femme et est la première cause de décès parmi les tumeurs gynécologiques. Dans la plupart part des cas le CEO est diagnostiqué dans les stades avancés de la maladie. Le traitement repose sur la chirurgie cytoréductive suivie de la chimiothérapie combinant les dérivés de platine et de taxanes avec un taux de réponse de plus de 80%, cependant, la plupart part des patientes font une récidive par l’émergence de la résistance. Les bases moléculaires du déclenchement et de la progression du cancer de l’ovaire sont encore mal connues empêchant ainsi le développement de nouvelles approches thérapeutiques et de diagnostique. Au cours d’un cancer, l’hyperméthylation des ilots CpG de certains promoteurs géniques conduit souvent à l’inactivation des gènes suppresseurs de tumeur. L’hypométhylation des ilots CpG de certains promoteurs est également impliquée dans la réactivation des proto-oncogènes et des gènes pro-métastatiques. Cependant l’hypométhlation de l’ADN dans le cancer de l’ovaire est très peu étudiée. En utilisant la méthode d’immunoprécipitation de l'ADN méthylée combinée à une analyse sur puce (MeDIP-chip), nous avons trouvé que l’hyperméthylation de l'ADN se produit dans les stades précoces du cancer ovarien, tandis que les stades avancés de la maladie sont liés à l’hypométhylation de l’ADN des oncogènes impliqués dans la progression de la tumeur, l’invasion/métastase et probablement dans la chimiorésistance. Cette approche épigénomique a conduit à l’identification de nouveaux oncogènes hypométhylés dans le CEO. Dans cette étude, RUNX2 est identifié comme un gène hypométhylé dans les cellules post-chimiothérapeutiques et GALNT3 et BCAT1 sont parmi les gènes hypométhylés identifiés particulièrement dans le CEO de type séreux. L’analyse fonctionnelle de ces trois gènes montre qu’ils sont associés à la prolifération (y compris le contrôle du cycle cellulaire pour GALNT3 et BCAT1), de la migration et de l'invasion cellulaire dans le CEO séreux, suggérant qu’ils ont un fort potentiel oncogène dans la progression de la tumeur et pourraient être des nouvelles cibles thérapeutiques au niveau du CEO. / Epithelial ovarian cancer (EOC) accounts for 4% of all cancers in women and is the leading cause of death from gynecologic malignancies. Most of EOC cases are diagnosed at advanced stage, which is associated with poor outcome. Despite the good initial response to chemotherapy, recurrence occurs in the majority of patients, resulting in chemotherapy resistance leading to a fatal disease. The molecular basis of EOC initiation and progression is still poorly understood, thus hindering the development of new diagnostic and therapeutic strategies for more effective EOC treatment. In cancer, the hypermethylation of gene promoter CpG islands leads to inactivation of tumor suppressor genes, and CpG islands hypomethylation is associated with proto-oncogenes and pro-metastasis genes. Similar to all malignancies, aberrant DNA methylation occurs in EOC. However, DNA hypomethylation in ovarian cancer is very briefly studied. Using methylated DNA immunoprecipitation (MeDIP) coupled to CpG island tiling arrays, we found that DNA hypermethylation occurred in less invasive/early stages of ovarian tumorigenesis, while advanced disease was associated with DNA hypomethylation of a number of oncogenes, implicated in cancer progression, invasion/metastasis and probably chemoresistance. This epigenomic approach has led to the identification of a number of novel oncogenes hypomethylated in EOC. In this thesis study, RUNX2 gene was identified as hypomethyleted gene in post-chemotherapy primary cells cultures and GALNT3 gene and BCAT1 gene were among the genes identified to be notably hypomethylated in serous EOC tumors. Subsequent functional analyses of these three genes demonstrated that they were associated with EOC cell proliferation (including cell cycle control for GALNT3 and BCAT1), migration and invasion, suggesting that they have strong oncogenic potential in serous EOC progression and that they might be novel EOC therapeutic targets.

Le cancer de l’ovaire représente 4% de tous les cancers chez la femme et est la première cause de décès parmi les tumeurs gynécologiques en occident. Le cancer épithélial de l’ovaire (CEO) représente 90% de toutes les tumeurs de l’ovaire. Malgré les avancées médicales et chirurgicales, le taux de survie à long terme demeure décevant en raison de la nature asymptomatique de la maladie. Le traitement repose sur la chirurgie cytoréductive suivie de la chimiothérapie combinant les dérivés de platine et de taxanes avec un taux de réponse de plus de 80%. Cependant, la des patientes font une récidive par l’émergence de la résistance à ces drogues conventionnelles. Les bases moléculaires du déclenchement et de la progression du cancer de l’ovaire sont encore méconnues. Au cours d’un cancer, l’hyperméthylation des ilots CpG de certains promoteurs géniques conduit souvent à l’inactivation des gènes suppresseurs de tumeur. Parallèlement, l’hypométhylation des ilots CpG de certains promoteurs est également impliquée dans la réactivation des proto-oncogènes et des gènes pro-métastatiques. La technologie des micropuces à ADN est grandement utilisée au niveau de la recherche sur le cancer, y compris celles portant sur les mécanismes et les biomarqueurs associés à la progression et à la chimiorésistance dans les cancers ovariens. Dans ce travail de thèse, nous avons évalué le profil de méthylation abberante dans les différents grades des tumeurs de CEO de type séreux par rapport aux tissus normaux de l’ovaire, et dans les cellules primaires post-chimiothérapeutiques par rapport aux cellules primaires pré-chimiothérapeutiques de l’ovaire de deux patientes. Nos résultats ont montré que l’hyperméthylation est un événement très précoce de la carcinogenèse avec suppression des gènes ayant un rôle protecteur. Alors que l’hypométhylation massive est associée à la phase avancée de la maladie avec la surexpression des gènes impliqués dans l’invasion et la métastase. Découlant de ces études, RUNX1 et RUNX2 ont été identifiés comme des gènes hypométhylés dans les cellules post-chimiothérapeutiques. Les études fonctionnelles ont montré que ces deux gènes sont associés à la prolifération, la migration et l’invasion cellulaire dans le CEO. Cependant, ces effets similaires sont exercés par des mécanismes moléculaires différents. / Ovarian cancer accounts for 4% of all cancers in women and is the leading cause of death among Gynecologic tumours in the western countries. The epithelial ovarian cancer (EOC), which represents 90% of all ovarian tumors. Despite advances in medical and surgical treatment, long term survival rate remains disappointing due to the asymptomatic nature of the disease. The treatment uses cytoreductive surgery followed by chemotherapy combining derivatives of platinum and taxanes with a response rate of over 80%. However, the most part of the patients have a recurrence by the emergence of resistance to these conventional drugs. The molecular basis of the initiation and progression of ovarian cancer are still unknown. During cancer, hypermethylation of gene promoter CpG islands often leads to inactivation of some tumor suppressor genes. At the same time, CpG islands hypomethylation is also associated to reactivation of proto-oncogenes and pro-metastatiques genes. The microarray technology has been successfully used in cancer research, including studies on mechanisms and biomarkers linked to ovarian cancer progression and chemoresistance. In this study, we have evaluated the aberrant DNA methylation profile in tumour grades of serous type EOC compared to normal ovarian tissue, and primary cells culture prior to and post chemotherapy (CT) treatment from 2 EOC patients. Our results showed that hypermethylation is an early event in carcinogenesis with down-regulation of genes having a protective role. While massive hypomethylation is associated with advanced serous EOC with upregulation of genes involved in cell invasion and metastasis. From these studies, we identified RUNX1 and RUNX2 as hypomethylated genes in post-chemotherapy primary cells culture. Sebsequent functional analyses pointed to RUNX1 and RUNX2 association with EOC cell proliferation (including cell cycle control for RUNX1), migration and invasion. However, RUNX1 and RUNX2 display overlapping functions in EOC dissemination, these nevertheless employ distinct molecular mechanisms, specific for each gene. Our data are indicative of strong oncogenic potential of both transcription factors in EOC progression.

INTRODUCTION : Les femmes souffrant d'un cancer du sein (CS) ont un risque accru de développer un second cancer du sein controlatéral (CSC). Ce risque est 3 à 5 fois plus élevé que le risque de développer un premier cancer par des femmes de la population générale. La méthylation de l'ADN est connue pour être impliquée dans le développement du cancer, et des changements dans le profil de méthylation des cellules tumorales mammaires ont déjà été observés. OBJECTIF : Nos objectifs étaient d’étudier les changements de la méthylation globale de l'ADN dans les tissus mammaires normaux ainsi qu’identifier les sites spécifiques différentiellement méthylés qui étaient associés à une augmentation du risque de CSC. MÉTHODES : Il s’agit d’une étude cas-témoins (1:1) nichée dans une cohorte de 1242 femmes avec CS. Les cas (n=20) ont été diagnostiqués avec un CSC pendant leur suivi, mais pas les témoins (n=20). Les cas étaient appariés aux témoins pour les facteurs de risque de CSC tels que l'année de chirurgie, l'âge, l’histoire familiale de CS et le traitement. L’ADN a été extrait des tissus mammaires normaux (pour minimiser l’effet de champs) à plus de 1 cm de la tumeur enrobés en paraffine et la méthylation a été mesurée par Illumina Infinium 450K. RÉSULTATS : L’hypométhylation globale de l’ADN a été associée à une diminution de risque de CSC avec un rapport de cotes et intervalle de confiance à 95% = 0,714 (0,227-2,251), mais cette association n’était pas significative. De plus, une hypométhylation non significative dans les régions 3’UTR et intergéniques a été observée chez les cas par rapport aux témoins. Nous avons noté aussi une hyperméthylation des gènes ELOVL6, DACT2, LHX2, GABRA5 et OSBP2 qui peut être associée au risque de développer un CSC. CONCLUSION : L'hypométhylation à l'échelle de l'épigénome de l'ADN à partir des tissus mammaires normaux adjacents à la tumeur peut être prédictive du risque de CSC. De plus, l’hyperméthylation de certains gènes spécifiques dans les tissus mammaires normaux peut possiblement être utile en tant que biomarqueur clinique du CSC si nos résultats étaient validés dans une cohorte plus grande / INTRODUCTION: Women with breast cancer (BC) have an increased risk of developing a contralateral breast cancer (CBC). This risk is 3 to 5 times higher than the risk of developing primary breast cancer by women in the general population. The methylation of DNA is known to be involved in the development of cancer, and changes in methylation profile in breast tumor cells have already been observed. OBJECTIVE: Our aims are to identify changes in global DNA methylation as well as the differentially methylated sites that are associated with an increased risk of developing CBC. METHODS: This is a case-control study (1:1) nested in a cohort of 1242 women. Cases (n = 20) were diagnosed with CBC during follow-up but not Controls (n = 20). Cases were matched to controls for CSC risk factors such as year of surgery, age, family history of BC, and the treatment. The DNA was extracted from normal breast tissue (to minimize field effect) more than 1 cm from the paraffin-embedded tumor and the methylation was measured by Illumina Infinium 450K. RESULTS: Global DNA hypomethylation was associated with a decreased risk of CBC with an odd ratios and a confidence interval at 95% = 0.714 (0.227-2.251), but this association was not significant. In addition, non-significant hypomethylation in 3'UTR and intergenic regions was observed in cases compared with controls. We have also found hypermethylation of the ELOVL6, DACT2, LHX2, GABRA5 and OSBP2 genes that may be associated with the risk of developing CBC. CONCLUSION: Global DNA hypomethylation from adjacent normal tissues may be predictive of the risk of CBC. In addition, hypermethylation of specific genes such as CCDC108, ELOVL6, DACT2, LHX2, GABRA5 and OSBP2 in normal breast tissues may therefore be useful as a clinical biomarker of CBC if our results were validated in a larger cohort.