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.

Encore aujourd'hui, les lésions de la moelle épinière représentent un défi colossal pour la science et la médecine. La découverte d'un traitement efficace nécessitera un approfondissement des connaissances sur les processus cellulaires et moléculaires qui sont déclenchés à la suite de la lésion, notamment concernant la réponse inflammatoire et la dégénérescence wallérienne puisque ces deux réponses pourraient influencer la régénérescence d'axones lésés. À ce sujet, nous avons récemment démontré qu'il est possible d'induire une déplétion importante des cellules myéloïdes CD Il b + chez des souris transgéniques exprimant une forme mutée du gène suicide HSV -TKmt 30 sous le contrôle du promoteur CD Il b, un promoteur spécifique aux macrophages et aux granulocytes. Nos résultats indiquent que les cellules CD Il b + sont essentielles à la régénérescence d'axones périphériques et centraux en favorisant l'élimination des débris de myéline et des inhibiteurs de croissance axonale associés à ceux-ci de même que via la synthèse de facteurs neurotrophiques et pro-angiogéniques.

L'immunothérapie utilisant les cellules présentatrices d'Ag (APC) pour induire une réponse lymphocytaire est une stratégie prometteuse dans le traitement des cancers. Cependant plusieurs questions restent en suspens pour améliorer les protocoles cliniques : Quelle APC induit la meilleure réponse ? Comment les Ag doivent-ils être délivrés ? Sous forme de cellules apoptotiques, nécrotiques, ou opsonisées ? <br />Dans cette étude pré-clinique dans le lymphome B, nous avons mis au point des techniques de purification de cellules B, et de préparation des cellules pour les induire en apoptose, en nécrose, ou les opsoniser. Nous avons ensuite étudié les macrophages, les cellules dendritiques myéloïdes et plasmacytoïdes pour leur capacité de capture et de cross-présentation d'Ag provenant des différentes préparations cellulaires. <br />Nos travaux constituent une source de données pour la mise au point d'un protocole clinique dans le lymphome et permettent de mieux comprendre le rôle des PDC dans l'immunité.

De nombreuses études en oncoimmunologie portent sur l’échec immunitaire dans le contexte de progression tumorale, mais elles sont plus rares à porter sur un contexte de régression, lorsque le système immunitaire est efficace. De ce fait, bien souvent la littérature met en avant le rôle cytotoxique des lymphocytes T CD8+, ou bien leur anergie dans le contexte de progression tumorale, causée par des cellules myéloïdes telles que les MDSC ou les macrophages de phénotypes M2, considérés comme pro-tumoraux. J’ai pour ma part étudié la réponse immunitaire dans le cadre d’une régression tumorale. Des cellules TC1 transplantées en s.c. dans des souris C57BL6/J, donnent des tumeurs solides d’environ 6mm de diamètre 11 jours plus tard. A ce moment là (J0), les souris sont vaccinées à proximité de la tumeur (priming), par un vaccin contenant la sous-unité B non toxique de la Shiga toxine couplée au peptide E7 de l’HPV16 (exprimé par les TC1), combiné à de l’IFNα. Une semaine plus tard (J7), un « boost » est effectué. Après le boost, la croissance tumorale cesse puis la tumeur régresse. L’analyse cinétique par cytométrie révèle un infiltrat immunitaire important pendant, et précédant la régression tumorale. La nature de cette infiltrat varie avec le temps. A J5, un infiltrat myéloïde est observé, suivi d’un infiltrat lymphocytaire à partir de J8. Une déplétion des cellules T CD8+ inhibe la régression tumorale, alors que dans les souris CXCR3-/-, dans lesquelles les CD8+ ne sont pas déplétés mais leur recrutement est fortement affecté, une régréssion tumorale est possible malgré un infiltrat T CD8+ très faible. Cela laisse penser que d’autres acteurs que les LT cytotoxiques sont nécessaires à la régression tumorale, comme probablement les cellules myéloïdes qui infiltrent le tumeur avant les cellules T. L’analyse de cette population montre une activation des monocytes et macrophages (MHC II+), avec un pic d’activation autour de J9, au début de la régression. La capacité cytotoxique de ces cellules, mesurée in vitro par immunofluorescence est augmentée comparée à des myéloïdes isolées de tumeurs de souris en progression. De plus, l’ajout d’un anticorps anti-TNFα inhibe partiellement cette cytotoxicité. Cela montre qu’après vaccination, les monocytes/macrophages sont capables de tuer les cellules tumorales. Une déplétion partielle des macrophages au moment de la vaccination, à l’aide du PLX3397 (inhibiteur du CSF1R), réduit l'efficacité de la vaccination. Les cellules myéloïdes, lorsqu'elles sont présentes, contribuent fortement à la régression tumorale induit par le vaccin composite, et leur action implique probablement des interactions avec les LT CD8+. C'est ce que suggère l'observation de tumeurs vaccinées dans des souris IFNϒ-/-, dans lesquelles l'efficacité vaccinale est aussi inhibée. Cette thèse montre qu’après une stimulation appropriée, qui peut, comme ici, mimer une infection virale, les cellules myéloïdes peuvent participer activement à la régression tumorale. / Most oncoimmunology studies are performed in an immune failure context of progressing tumor. They rarely describe tumor regressions, when the immune response is efficient. As a result, the literature tends to highlight the cytotoxic role of CD8+ T cell or their anergy in the context of tumor progression, caused by myeloid cells such as the MDSC or M2 polarized macrophages, considered as protumoral. My PhD work has been focused on the immune response in a context of tumor regression. TC1 cells transplanted s.c. in C57 BL6 J mice, give rise to solid tumors of approximately 6 mm diameter 11 days later. At that time (day 0), mice are vaccinated peritumorally for a priming with a composite vaccine containing the subunit B of the Shiga toxin coupled to E7 peptide from HPV16 (present on TC1), combined with the IFNα. A week later (day 7), a boost is made. After the boost, tumor growth stops and the tumor regress. Kinetic cytometric analysis revealed a significant immune infiltrate during and prior to tumor regression. The nature of this infiltrate varies with time. On day 5, a myeloid infiltrate is observed, followed by a lymphocytic infiltrate which is conspicuous after day 8. Depletion of CD8+ T cells inhibits tumor regression, while in CXCR3- /- mice, in which the CD8+ are not depleted but their recruitment is severely affected, tumor regression is possible despite a very low CD8+ T cell infiltrate. This suggests that some effectors, other than cytotoxic T cells, are required for tumor regression, including probably myeloid cells that infiltrate the tumor before T cells. The analysis of this population shows an activation of monocytes and macrophages (MHC II+) with a peak of activation around day 9, early in the regression. The cytotoxic capacity of these cells was tested in vitro, by depositing F4/80+ cells from vaccinated tumors or not, on a TC1 cell monolayers in culture. Only myeloid cells from vaccinated tumors appear to kill tumor cells, and adding an anti-TNFα inhibits this cytotoxicity. This shows that after immunization, monocytes/macrophages are capable of killing tumor cells. A partial depletion of macrophages at the time of vaccination, after treatment with PLX3397 (CSF1R inhibitor), reduces the vaccine efficacy. Myeloid cells contribute significantly to the observed tumor regression, and their action involves interactions with CD8+ T cells. This hypothesis is consistent with the observation of tumors in vaccinated IFNϒ- /- mice, in which the vaccine efficacy is also inhibited. This thesis shows that after an appropriate stimulation, for instance, here, by mimicking a viral infection, myeloid cells can actively participate in tumor regression.

Les syndromes myélodysplasiques (SMD) peuvent être conçus comme des conditions pré-leucémiques dans lesquelles l’apoptose avorte les produits de différenciation de cellules souches mutées, potentiellement malignes. Néanmoins, peut-être à cause d’une inhibition progressive de l’apoptose, les SMD se transforment fréquemment en leucémies aiguës myéloïdes (LAM). Nos données indiquent que les SMD à faible risque se caractérisent par l’absence d’activation de NF-κB au sein des cellules portant des altérations cytogénétiques typiques. Par contre, dans les SMD à haut risque de transformation en LAM (ainsi que dans les LAM post-SMD), les cellules souches hématopoïétiques et leurs produits de différenciation montrent une translocation activatrice des sous-unités p50/p65 de NF-κB. L’utilisation d’antagonistes de IKK provoque une inhibition de NF-κB conduisant à une apoptose accélérée, ainsi l’activation de NF-κB serait responsable de la suppression progressive de l’apoptose et donc de la transformation maligne. Ce projet de thèse a consisté à comprendre les mécanismes impliqués dans la dérégulation de l’apoptose dans les SMD/LAM ; ainsi qu’à utiliser des technologies de criblage pour permettre une meilleure compréhension des voies de signalisation impliquées, et à adapter de nouveaux outils d’analyse. Au cours d’une première étude, nous avons montré que les inhibiteurs de méthyltransférase de l’ADN et les inhibiteurs d’histones déacétylases induisent efficacement l’apoptose dans la lignée cellulaire SMD/LAM P39, parallèlement à une inhibition de la translocation de NF-κB du cytoplasme au noyau. Dans une seconde étude, nous avons montré que l’inhibition pharmacologique du récepteur Flt3 induit une inhibition de la voie NF-κB, et pourrait être une cible thérapeutique pertinente. Dans une troisième étude, nous avons montré que l’auto-activation d’ATM chez les patients atteints de SMD/LAM joue un rôle dans l’activation constitutive de NF-κB suggérant qu’ATM serait également une bonne cible thérapeutique dont l’inhibition pourrait réduire le défaut d’apoptose des cellules SMD et LAM. Et enfin, grâce à l’optimisation d’une technique d’analyse d’images à haut débit, nous avons identifié deux composés capables d’induire la mort cellulaire des lignées cellulaires LAM in vitro : le zinc pyrithione et la ouabain. Leurs effets d’inhibition du signal de survie NF-κB, conduisant à une réduction de l’expression de protéines anti-apoptotiques, suggèrent que ces composés pharmaceutiques pourraient être utilisés comme des agents anti-leucémiques. Ce projet de thèse nous a permis de mettre en évidence le potentiel anti-leucémique de différents agents impliqués dans les principales voies de signalisation de l’apoptose dérégulées dans les SMD/LAM, qui pourraient prochainement servir de cibles pour de nouveaux essais thérapeutiques. / Myelodysplastic syndrome (MDS) is a group of hematopoietic stem cell disorders that is characterized by an ineffective hematopoiesis (finaly leading to blood cytopenias) and by a high risk of progression to acute myeloid leukemia (AML). It can therefore be viewed as a preleukemic condition in which apoptosis aborts the differentiation products of potentially malignant mutated (stem) cells. The progression of MDS into AML is associated with progressive inhibition of apoptotsis (by e.g. the expression of antiapoptotic proteins) and a negative prognostic value, suggesting that loss of the apoptotic program could favor the MDS-to-AML transition. Therefore the present project aimed at understanding the mechanisms involved in the deregulation of apoptosis in MDS and AML and the characterization of their underlying signaling pathways by means of standard biochemical and high throughput screening approaches. Our previous work showed that inhibitors of DNA methyltransferases and histone deacetylases effectively induced apoptosis in AML cells in vivo which was associated with an inhibition of NF-κB-dependent transactivation of survival signals. We further found that the pharmacological inhibition of the Flt3 receptor in AML cells decreased NF-κB activation and might therefore constitute a relevant therapeutic target for the treatment of AML. In line with these findings we demonstrated that the constitutive activation of ATM in high-risk MDS and AML patients accounts for the activation of NF-κB suggesting ATM as yet another drugable target for antileukemic therapy. Finally we generated a high throughput image based screening platform, which enabled us to perform large scale drug screening approaches and to identify two compounds with antileukemic properties. Both agent, pyrithione zinc (PZ) and Ouabain (OUA) efficiently induced cell death in AML cells in vitro associated with the inhibition of NF-κB. PZ and OUA exerted significant anticancer effects in vivo, on human AML cells xenografts as well as ex vivo, on CD34+ (but not CD34-) malignant myeloblasts from AML patients. Summarizing this project allowed us to shed some light on the importance of NF-κB during MDS to AML progression and at the same time it helped to identify drugable targets and agents with potential anticancer properties for the treatment of leukemia.

De nombreuses altérations épigénétiques ont été décrites dans les leucémies aiguës myéloïdes (LAM). Nous avons récemment mis en évidence un enrichissement anormal en la marque histone H3K27me3, située sur 70 kb du cluster HIST1 (6p22) dans 50% des échantillons de patients atteints d'une LAM avec un caryotype normal (CN). Nous étudions dans ce travail, les conséquences cliniques et moléculaires de cette marque. H3K27me3 HIST1high est associé à 1) une meilleure survie des patients en analyse multivariée 2) la sous-expression du mRNA de plusieurs gènes histones (HIST1H1D, HIST1H2BG et HIST1H2BH) 3) un enrichissement fonctionnel en gènes associés à la réponse immunitaire ou inflammatoire, en faveur d’un engagement dans la différenciation granulocytaire, surexprssion confirmée pour trois de ces gènes (CYBB, FCN1 et CLEC4A) par RT-qPCR dans les blastes de patients H3K27me3 HIST1high 4) une diminution de la quantité absolue de protéine histone linker H1d par spectormétrie de masse et par Western blot et 5) une meilleure sensibilité à la différenciation induite par l'acide rétinoïque dans la lignée OCI-AML3 avec un KD de H1d (augmentation de l’expression des marqueurs de différenciation CD11B et CD11C, présence de granules intra-cytoplasmiques et expression des gènes CYBB et ITGAM). En conclusion, le biomarqueur H3K27me3 HIST1high est associé à une meilleure survie dans les LAM-CN NPM1mut, un phénotype plus différencié des blastes et une sous-expression génique et protéique de certains histones incluant le sous-type histone linker H1d. H1d semble être important dans la différenciation des blastes de LAM NPM1mut et pourrait constituer une cible thérapeutique. / The epigenetic machinery is frequently altered in acute myeloid leukemia (AML). We previously described an abnormal histone H3K27me3 repressive enrichment covering 70 kb on the HIST1 cluster (6.p22). In the present work, we further studied the medical significance and the molecular impact of this new epigenetic biomarker. We observed that H3K27me3 HIST1high is associated with 1) a better patients' outcome in multivariate analysis, 2) a lower histone mRNA expression of several histone genes (HIST1H1D, HIST1H2BG and HIST1H2BH), 3) a mature granulocytic gene expression profile including immune or inflammatory responsive genes, (we confirmed the higher expression of three of these genes, CYBB, FCN1 and CLEC4A, using qPCR in the H3K27me3 HIST1high patients' samples), 4) a decrease in histone linker H1d absolute protein abundance by Mass spectrometry and by Western blot analyses and 5) a better retinoic acid sensitization of the H1d KD OCI-AML3 cell line (i.e. increase of CD11B and CD11C expression on cell surface, higher percentage of cytoplasmic granules and mRNA up-expression of two mature granulocytic genes, CYBB and ITGAM). To conclude, this study showed that epigenetic silencing of the HIST1 locus by the H3K27me3 mark is associated with a better outcome, but also a mature gene expression profile in the NPM1mut subgroup of patients. We suggested that H1d has an important role of histone linker expression in AML blast cell differentiation. This protein could constitute a new epigenetic target.

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.

Les cellules de la lignée myéloïde jouent un rôle majeur dans la pathogénèse du VIH, servant à la fois de réservoir viral et permettant la transmission du virus aux cellules T. Cependant, ces cellules sont relativement résistantes à l’infection lentivirale par comparaison aux cellules provenant d’autres lignées. Des études provenant de divers laboratoires, dont le notre, ont montré que les étapes précoces de l’infection semblent se dérouler beaucoup moins efficacement dans ces cellules. Nous avons donc cherché à identifier des facteurs spécifiquement exprimés dans ces cellules pouvant être à l’origine de ce blocage. Ainsi, nous avons pu identifier APOBEC3A (A3A), un membre de la famille des APOBEC3s. A3A est spécifiquement exprimée dans les cellules de la lignée myéloïde mais n’était pas connue pour bloquer la réplication du VIH. Nous avons pu montrer que le pool d’A3A présent dans les cellules cibles est capable de cibler les particules entrantes d’une manière dépendante de son activité enzymatique. Sa déplétion, au moyen d’ARNs interférents, permet d’augmenter l’accumulation de l’ADN viral. Nos données suggèrent donc que A3A induit la dégradation des génomes viraux et que son activité antivirale est dirigée plus généralement contre les lentivirus de Primates. Cependant, la protéine Vpx des membres de la famille VIH-2/SIVSM permet de protéger contre l’action de A3A en induisant sa dégradation via le protéasome.Nous avons mis à jour un nouveau rôle de A3A lors de l’infection lentivirale des cellules myéloïdes. Ces données remettent en question le mode de fonctionnement des membres de la famille des APOBECS et ouvrent de nouvelles questions sur leurs modes d’action et leurs régulations dans les cellules primaires. / Myeloid cells are important for HIV pathogenesis both for viral transmission to T cells and as a viral reservoir. Nonetheless, these cells are quite restrictive to HIV infection compared to established cell lines or primary T cells. Studies from our group as well as other laboratories suggest thatthe early steps of infection are particularly inefficient in these cells . We tried to identify cellular factors specifically expressed in myeloid cells that could be responsible for this block. We identified APOBEC3A as one of such factors. A3A is a member of the APOBEC3 family and is the sole specifically expressed in myeloid cells. We showed that A3A blocks HIV incoming viral particles and more generally primates lentiviruses specifically in myeloid cells in a cytidine deaminase dependant manner. Our data suggest that A3A decreases viral DNA accumulation by inducing the degradation of newly synthesized genome most probably after deamination. Among the proteins coded by primate lentivirus, the HIV-2/SIVsm Vpx protein interacts and degrades A3A thus providing partial protection against A3A.Overall, our data reveal a novel role for A3A in the infection of myeloid cells and raises important questions about the regulation of the cell type specific antiviral role of A3A in primary myeloid cells.

Des études menées sur des modèles animaux ont montré que le métabolisme oxydatif joue un rôle important dans l’hématopoïèse normale et leucémique via le contrôle de l’activation de p38 MAPK. Nous avons établi que les cellules CD34+CD38- médullaires humaines ont un très faible niveau d’H2O2 et une forte expression de GPX3, le gène codant l’enzyme antioxydante glutathion peroxydase-3 (GPx-3), un déterminant majeur du potentiel souche des cellules hématopoïétiques. De plus, la niche leucémique étant essentielle pour l’auto-renouvellement des cellules souches leucémiques, nous avons étudié, chez l’homme, le rôle des cellules souches/stromales mésenchymateuses (CSM) médullaires primaires, dans la régulation de l’axe GPx-3/H2O2/p38 MAPK des cellules leucémiques et avons montré que les CSM contrôlent cet axe dans les cellules leucémiques humaines KG1a en régulant l’expression de GPx-3. Ces résultats ont bénéficié du développement de deux méthodes originales, l’une quantifiant l’expression des gènes antioxydants par RT-qPCR (« antioxydogramme », brevet) et l’autre permettant une analyse en haute résolution du cycle cellulaire par cytométrie en flux. / Studies in animal models have demonstrated that oxidative metabolism plays an important role in normal and leukemic hematopoiesis by controlling the p38 MAPK activation. We have established that the human bone marrow CD34+CD38- cells have a very low H2O2 level and express GPX3, the gene encoding for the antioxidative enzyme gluthathione peroxidase-3 (GPx-3) which is a major determinant of the stem cell potential of hematopoietic cells. As the niche is essential for the leukemic stem cell self-renewal, we have studied the role of human primary bone marrow mesenchymal stromal/stem cells (MSCs) in regulating the axis GPx-3/H2O2/p38 MAPK in human leukemic cells and we have shown that MSCs control this axis in human KG1a leukemic cells by regulating the expression of GPx-3. These results benefited from the development of two original methods, the first one quantifying the expression of by RT-qPCR of antioxidative genes (“antioxidogram”, patent) and the second one for high resolution analysis of the cell cycle by flow cytometry.