Les glioblastomes (GBs) sont les tumeurs primitives du SNC les plus agressives de l’adulte. Les causes d’échec thérapeutiques sont multiples, comme une résistance des cellules tumorales à l’apoptose, l’existence de cellules souches cancéreuses ou un microenvironnement pro-tumoral. La découverte de molécules thérapeutiques qui pourraient avoir une action pléiotrope est particulièrement attractive. Dans ce contexte nous nous sommes intéressés aux mimétiques de Smac (MS), antagonistes des inhibiteurs de l’apoptose (IAP), qui inhibent le plus souvent cIAP1, cIAP2, XIAP et ML-IAP. Nous avons recherché si les IAP pouvaient être des cibles thérapeutiques dans les GBs humains en étudiant leur expression et leurs valeurs pronostiques éventuelles : les IAP sont exprimés dans les GBs et ML-IAP est associé à un plus mauvais pronostic. Nous avons choisi d’utiliser pour la suite de nos expériences, un MS qui avait une action sur les IAP et en particulier ML-IAP : le GDC-0152. Le GDC-0152 induit l’apoptose in vitro, augmente la survie des souris porteuses de GB et ralentit la croissance tumorale in vivo. Ensuite nous avons recherché si l’effet du GDC-0152 pouvait être différent en fonction du taux d'oxygène. En effet, les GBs sont des tumeurs hypoxiques. Nous avons cultivé en normoxie et en hypoxie, quatre lignées de cellules souches de GBs. En normoxie, le GDC-0152 induit la différenciation des cellules souches (voie NF-κB) et en hypoxie il induit l’apoptose et diminue la prolifération cellulaire (voie ATR).Ces travaux soulignent l’importance du modèle préclinique utilisé dans la caractérisation de l'effet de nouvelles molécules et le potentiel thérapeutique des MS dans les GBs. / Glioblastomas (GBs) are the most aggressive primary brain tumors in adults. The causes of therapeutic failure are unknown and are multiples, such as tumor cell resistance to apoptosis, the presence of cancer stem cells or a pro-tumor microenvironment. Thus, the discovery of therapeutic molecules with pleiotropic action is particularly interesting. In this context, we are interested in smac mimetics (SM), antagonists of inhibitor of apoptosis proteins (IAPs) and most often antagonize cIAP1, cIAP2, XIAP and ML-IAP.We investigated whether IAPs could be attractive therapeutic targets in human GBs by studying their expression and their possible prognostic values. All IAPs were expressed in various degrees in GBs and ML-IAP was associated with a worse prognosis. Therefore, we chose GDC-0152 for the rest of our experiments because it antagonizes the different IAPs and in particular ML-IAP. We showed that GDC-0152 induces apoptosis in vitro, increases the survival of GB-bearing mice and slows tumor growth in vivo.We investigated whether the effect of GDC-0152 could be different depending on the oxygen level. Indeed, GBs are part of the most hypoxic tumors. For this purpose, four GB stem cell lines were grown in normoxia and hypoxia. We found that GDC-0152 has an anti-tumor effect regardless of oxygen level, but the signaling pathways involved were different. In normoxia, GDC-0152 induces differentiation of GB stem cells (NF-κB pathway) and in hypoxia it induces apoptosis and decreases cell proliferation (ATR pathway).This work highlights the importance of the preclinical model used in the characterization of a new molecule effects and the therapeutic potential of SM in GBs.

La leucémie aiguë mégacaryocytaire (LAM7) est un sous-type rare de leucémie myéloïde aiguë (LMA). Son incidence est plus élevée chez les nouveau-nés et les jeunes enfants de moins de trois ans et elle est associée à un taux de survie globale faible et à un risque accru de rechute. Des gènes de fusion oncogéniques, récurrents et mutuellement exclusifs, sont considérés comme étant des évènements transformants dans les LAM7 pédiatriques et ils sont détectés dans plus de 70% des cas, tels que CBFA2T3::GLIS2 (CG2), NUP98::KDM5A et les réarrangements de KMT2A. De nouvelles thérapies ciblées sont urgemment requises pour améliorer les résultats des traitements. Cependant, la recherche dans le domaine est retardée par la rareté des échantillons primaires de patient causée par la faible incidence de la maladie et la myélofibrose fréquente de la moelle osseuse qui rend les prélèvements difficiles chez les patients. Nous avons surmonté la limitante du nombre d’échantillons restreints pour la recherche en développant avec succès des modèles synthétiques de LAM7 pédiatriques exprimant les gènes de fusion oncogéniques pertinents. Nous avons utilisé des cellules souches et progénitrices hématopoiétiques humaines CD34+ isolées de sang de cordon, transduites avec des particules lentivirales codant pour la fusion CG2 et générant six modèles synthétiques distincts de xénogreffes en souris immunodéficientes. Ces modèles reproduisent fidèlement la maladie humaine en termes d’expression génique, d’immunophénotype, d’ontogénie et de vulnérabilités thérapeutiques. Ces derniers peuvent être maintenus en culture optimisée in vitro et transplantés de façon sériée dans les souris, procurant un substrat essentiel pour effectuer des cribles pharmacologiques à haut débit de grande envergure pour identifier de nouveaux composés thérapeutiques. Au cours de ce projet, j’ai piloté un crible pharmacologique de grande envergure avec près de 12,000 composés, incluant 2,000 molécules approuvées par la FDA, contribuant à démontrer que les échantillons LAM7 sont vulnérables à la perte de fonction génétique (knock-down) et à l’inhibition pharmacologique du facteur pro-survie BCL-XL par le BH3 mimétique navitoclax ou le dégradeur protéosomal DT2216. Par ailleurs, les échantillons LAM7 exprimant la fusion CG2 sont hautement sensibles aux inducteurs de l’apoptose classifiés comme les mimétiques de SMAC, tel que le LCL-161, une nouvelle piste inexplorée dans les LAM7. J’ai aussi étudié les rôles de facteurs pro-survie sélectionnés de la famille BCL2 dans les échantillons de LAM7 et LMA, révélant que la dépendance aux différentes protéines pro-survie est spécifique au génotype et au sous-type de LMA. Finalement, j’ai investigué le potentiel synergique de combinaisons de composés comme différents BH3 mimétiques ou des inhibiteurs de BCL-XL jumelés à de faibles doses de cytarabine. J’ai démontré que ces combinaisons étaient hautement efficaces et elles pourraient offrir de nouvelles alternatives pour le traitement des LMA pédiatriques de haute fatalité. En résumé, la génération de nouveau modèles humains de LAM7 de haute fatalité a fait progresser la recherche translationnelle et nous a permis de bénéficier d’une source inestimable d’échantillons pour réaliser des cribles pharmacologiques à grande échelle qui ont révélé de nouvelles vulnérabilités thérapeutiques pour développer des thérapies ciblées. / Acute megakaryoblastic leukemia (AMKL) is a rare subtype of acute myeloid leukemia (AML). It has the highest incidence in neonates and infants below three years of age and is associated with poor overall survival and high chance of relapse. Recurrent and mutually exclusive oncogenic fusions are considered to be the transforming event in pediatric AMKL and are detected in over 70% of cases, such as CBFA2T3::GLIS2 (CG2), NUP98::KDM5A and rearrangements of KMT2A. Novel and targeted therapies are urgently needed to improve treatment outcomes, however research in this field is hampered by the rarity of primary patient samples which is a result of the low disease incidence and common myelofibrosis in the bone marrow of patients that makes sample collection difficult. We overcame the limitation of restricted sample material for research by successfully engineering synthetic models of pediatric AMKL with the relevant oncogenic driver fusions. We used human CD34+ haematopoietic stem and progenitor cells collected from cord blood and transformed them with lentiviral particles carrying the CG2 fusion, thus generating six distinct synthetic models xenografted in immunodeficient mice that phenocopy the human disease in terms of gene expression, immunophenotype, ontogeny and therapeutic vulnerabilities. These models can be maintained in optimised in vitro cultures and serially transplant in mice, which provided us with essential material for conducting large scale high-throughput chemical screens to identify novel compounds for therapy. Moreover in this project, I conducted a large chemical screen with around 12,000 compounds, including 2,000 FDA-approved molecules, which highlighted that AMKL samples are vulnerable towards genetic knock-down and pharmacological inhibition of pro-survival factor BCL-XL by BH3 mimetic navitoclax or proteasomal degrader DT2216. In addition, AMKL samples with the CG2 fusion were highly susceptible to inducers of apoptosis classified as SMAC mimetics, namely LCL-161, a novel and yet unexplored finding in AMKL. I further investigated the role of selected pro-survival factors of the BCL2 family in samples of AMKL and AML and uncovered that the reliance on different pro-survival proteins is geno- and subtype-specific in AML. Furthermore, I investigated the potential of synergistic drug combinations with different BH3 mimetics or BCL-XL inhibition with low-dose cytarabine, and demonstrated that those combinations are highly effective and could provide novel options for the treatment of high-fatality pediatric AML. In summary, the generation of novel human models of high-fatality AMKL advanced translational research and provided us with invaluable sample material for large chemical screens that highlighted novel therapeutic vulnerabilities for targeted therapies.