Une transduction efficace des cellules souches hematopoïetiques est un préalable pour la thérapie génique des maladies génétiques comme la β‐thalassemie, l’Adrenoleucodystrophie et le Déficit Immunitaire Combiné Sévère. La petite molécule UM171 à été décrite comme étant une molécule capable de stimuler l’expansion in vitro des cellules souches hématopoïétiques humaines, permettant ainsi une plus large application des thérapies basées sur les cellules souches. Nous avons aussi conduit des études supplémetaires pour confirmer la capacité de UM171 à expandre les souches hématopoïétiques. Durant ce travail, nous avons découvert que UM171 pouvait aussi augmenter de maniére significative, l’efficience de la transduction lentivirale des cellules hématopoïetiques primitives dérivées de sang de cordon. En plus, nous avons montré que UM171 augmentait la transduction des cellules hématopoïeques ayant les phénotypes les plus immatures. Des études plus approfondies ont aussi révélé que UM171 pouvait aussi augmenter la transduction des cellules souches hématopoïétiques avec des lentivirus ayant diffèrent pseudotypes. Au total ces découvertes ont pour conséquence, une nette amélioration des protocoles d’expansion et de transduction des cellules souches hématopoïétiques à travers un meilleur rendement en cellules souches et des taux élevés de transfert de gène en utilisant des quantités réduites de particules virales / Efficient lentiviral gene transfer to hematopoietic stem cells is a prerequisite for theultimate goal of gene therapy for a range of major genetic diseases such as β‐thalassemia, Adrenoleucodystrophy and severe combined immnodeficiency. The small molecule UM171 was recently described as having potent ability to stimulate ex vivo expansion of human hematopoietic stem cells, another key to safer and wider application of stem cell mediated therapies. Here we have conducted additional studies to confirm the stem cell expansion properties of UM171 and in the course of this work discovered that it also has the ability to significantly enhance the efficiency of the lentiviral transduction of primitive hematopietic cells in human cord blood. Subsequent work confirmed that this enhancing effect extends importantly to the most primitive hematopoietic subset as assessed phenotypically and by functional readout in immunodeficient mouse xenografts. Further detailed characterization ofthis phenomenom revealed that UM171’s effects are manifest rapidly and extend to a range of lentiviral pseudotypes. Together these findingsprovide an avenue for improved protocols for hematopoietic stem cell transduction that achieve higher gene efficiency and stem cell recovery coupled with the potential for reduced viral titer requirements.

Les troubles neurodégénératifs, tels que la sclérose latérale amyotrophique (SLA) et la démence frontotemporale (DFT), ont été associés aux protéines de liaison à l'ARN (RBP). Les principales caractéristiques de la SLA sont l'agrégation d'une protéine de liaison à l'ARN appelée protéine de liaison TAR (TDP-43). Il a été démontré que TDP-43 se lie à G3BP1, un facteur de nucléation pour l'assemblage des granules de stress, pour le stabiliser. Les granules de stress sont des structures séparées par phases qui se forment dans des conditions stressantes et favorisent la survie cellulaire. Une altération de l’assemblage des granules de stress et une réduction du G3BP1 sont signalées dans la SLA. Cette réduction est due à un défaut dans les transcriptions codantes pour G3BP1 stabilisant TDP-43. Par conséquent, une réponse défaillante des granules de stress pourrait jouer un rôle majeur dans la maladie. Ainsi, ce projet de recherche se concentre sur la restauration de G3BP1, dont la déplétion est liée à la perte de fonction de TDP-43. En utilisant des composés de petites molécules identifiés lors d'une campagne de dépistage de médicaments, nous cherchons à augmenter l'expression de G3BP1, rétablissant ainsi le mécanisme SG endogène et favorisant la survie neuronale. La découverte de candidats principaux (NPX-047, NPX-000-115 et NPX-001-280) qui sauvent efficacement l'expression et la fonction de G3BP1 est prometteuse pour des thérapies potentielles contre la SLA. Ces composés ont été testés sur des cellules SHSY5Y traitées avec du si-TDP, mais aucune récupération de l'ARNm de G3BP1 n'a été observée malgré des niveaux plus élevés de signaux de luciférase. Ainsi, une enquête approfondie sur les divergences dans nos résultats constitue notre prochaine étape, ce qui n’a pas été possible pendant la durée limitée de cette mémoire. De plus, les cibles non ciblées de ces composés seront étudiées à l’aide du séquençage Bru Chase. Dans l’ensemble, cette étude explore de nouvelles stratégies pour restaurer l’expression de G3BP1, offrant ainsi une voie potentielle d’intervention thérapeutique dans la SLA. / Neurodegenerative disorders, such as Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) and Frontotemporal Dementia (FTD), have been associated with RNA-binding proteins (RBPs). Major hallmark of ALS is aggregation of an RNA-binding protein called TAR binding protein (TDP-43). TDP-43 has shown to bind to G3BP1, a nucleating factor for stress granule assembly, to stabilize it. Stress granules (SGs) are phase separated structures that form under stressful conditions and promote cell survival. Impaired stress granules assembly and reduced G3BP1 is reported in ALS. This reduction is due to a defect in TDP-43 stabilizing G3BP1 encoding transcripts; thus, a failed stress granule response could have a major role in the disease. Thus, this research focuses on restoring G3BP1, whose depletion is linked to TDP-43 loss of function. By utilizing small-molecule compounds identified through a drug screening campaign, we seek to increase G3BP1 expression, consequently reinstating the endogenous SG mechanism and promoting neuronal survival. The discovery of lead candidates (NPX-047, NPX-000-115, and NPX-001-280) that effectively rescue G3BP1 expression and function offers promise for potential ALS therapies. These compounds were tested on SH-SY5Y cells treated with si-TDP however no rescue of G3BP1 mRNA was observed despite higher levels of luciferase signals. Thus, in-depth investigation of discrepancies in our results is our next step which was not possible during the limited timeline of this thesis. In addition, off-targets of these compounds will be investigated using BruChase-sequencing. Overall, this study explores novel strategies to restore G3BP1 expression, providing a potential avenue for therapeutic intervention in ALS.

Les biothérapies (anticorps monoclonaux, récepteurs solubles) ciblant les cytokines IL-6 etTNF-alpha pour le traitement des maladies inflammatoires chroniques ont constitué un succèsmajeur de l’industrie pharmaceutique. Elles présentent néanmoins des inconvénientsimportants : résistances, mode d’administration contraignant, coût élevé.Notre équipe travaille sur l’identification de petites molécules inhibant directement cescytokines, afin d’élargir l’offre thérapeutique existante. Administrées par voie orale, ellesconstitueraient une alternative particluièrement favorable aux patients.Durant ma thèse, j’ai réalisé le criblage expérimental (tests cellulaires et tests biochimiquesde liaison) des meilleurs composés identifiés par criblage virtuel d’un grande chimiothèque dediversité, ainsi que de composés dérivés de pyridazine issus d’une chimiothèque médicinale. J’aiainsi pu identifier plusieurs inhibiteurs directs du TNF-alpha et de l’IL-6. De plus, mon travail apermis d’affiner les procédures de criblage du Laboratoire.Ces travaux ouvrent de nouvelles pistes pour le développement de médicaments anti-cytokines. / Anti-cytokine biologics (monoclonal antibodies, soluble receptors) targeting TNF-alpha and IL-6in chronic inflammatory diseases have been a major success for pharmaceutical industry.However, they exhibit several drawbacks : resistance, difficult administration, high costs.Our team works on the discovery of small molecule inhibitors of cytokines suck as TNF-alphaand IL-6, in order to widen the range of therapeutic drugs. Orally active drugs would represent ahighly beneficial alternative for patients.During my PhD, I have performed an experimental screening (using cellular and biochemicalbinding testings) of the best compounds identified through virtual screening of a large chemicallibrary, and on pyridazine compounds of a medicinal chemical library. I have been able toidentify several small molecules inhibiting the interaction of TNF-! and IL-6 with their receptor.Moreover, my work will have an impact on the laboratory screening strategies.Overall, this work opens new avenues for anti-cytokine drug discovery.

Les biothérapies (anticorps monoclonaux, récepteurs solubles) ciblant les cytokines IL-6 etTNF-alpha pour le traitement des maladies inflammatoires chroniques ont constitué un succèsmajeur de l’industrie pharmaceutique. Elles présentent néanmoins des inconvénientsimportants : résistances, mode d’administration contraignant, coût élevé.Notre équipe travaille sur l’identification de petites molécules inhibant directement cescytokines, afin d’élargir l’offre thérapeutique existante. Administrées par voie orale, ellesconstitueraient une alternative particluièrement favorable aux patients.Durant ma thèse, j’ai réalisé le criblage expérimental (tests cellulaires et tests biochimiquesde liaison) des meilleurs composés identifiés par criblage virtuel d’un grande chimiothèque dediversité, ainsi que de composés dérivés de pyridazine issus d’une chimiothèque médicinale. J’aiainsi pu identifier plusieurs inhibiteurs directs du TNF-alpha et de l’IL-6. De plus, mon travail apermis d’affiner les procédures de criblage du Laboratoire.Ces travaux ouvrent de nouvelles pistes pour le développement de médicaments anti-cytokines. / Anti-cytokine biologics (monoclonal antibodies, soluble receptors) targeting TNF-alpha and IL-6in chronic inflammatory diseases have been a major success for pharmaceutical industry.However, they exhibit several drawbacks : resistance, difficult administration, high costs.Our team works on the discovery of small molecule inhibitors of cytokines suck as TNF-alphaand IL-6, in order to widen the range of therapeutic drugs. Orally active drugs would represent ahighly beneficial alternative for patients.During my PhD, I have performed an experimental screening (using cellular and biochemicalbinding testings) of the best compounds identified through virtual screening of a large chemicallibrary, and on pyridazine compounds of a medicinal chemical library. I have been able toidentify several small molecules inhibiting the interaction of TNF-! and IL-6 with their receptor.Moreover, my work will have an impact on the laboratory screening strategies.Overall, this work opens new avenues for anti-cytokine drug discovery.

Le facteur de transcription T-bet joue un rôle central dans la régulation de la différenciation des lymphocytes T. La protéine tyrosine kinase, la glycogène synthase kinase 3 (GSK-3), inhibe l'activation des lymphocytes T et contrôle l'expression de leurs récepteurs inhibiteurs PD-1 et LAG- 3. Bien que l'inhibition de GSK-3 puisse augmenter l'expression de T-bet, l'interrelation entre T-bet et GSK-3 dans l'immunité tumorale est inconnue. Dans cette étude, nous montrons que les souris knock-out T-bet (Tbet - / -) sont compromises dans leur capacité à contrôler la croissance des cellules tumorales du mélanome B16. Cependant, l'injection d'une petite molécule inhibitrice (SMI) de GSK-3 inverse cette condition compromise entraînant le contrôle de la croissance tumorale similaire à celle observée chez les souris de type sauvage. Un examen de Tbet - / - a montré une perte de cellules dendritiques (DC) et de cellules leucocytes polymorphonucléaires (PMN) potentiellement suppressives et de lymphocytes tumoraux T (TILs) CD4 + accompagnée d'une augmentation de cellules T CD8 +. L'analyse viSNE (avancé tSNE) a en outre montré une réduction de la population effectrice expérimentée à l'antigène dans les TILs CD8 + chez Tbet -/-. Cette population est marquée par la réduction de CD44. L'inhibition de GSK-3 n'a montré aucun effet sur la perte de DC, TILs CD4 +, PMN et les TILs CD8 + ainsi que l’expression de Granzyme B (GZMB) sur les cellules T CD8 +. La seule exception était une augmentation mineure néanmoins statistiquement significative du facteur de transcription Eomesdermin (Eomes) dans les TILs CD8 +. L'étude démontre un effet compensatoire inattendu de l'inhibition de GSK-3 sur la perte de T-bet. Il reste à élucider la nature complète du parcours de cette compensation. / The transcription factor T-bet plays a central role in regulating T-cell differentiation, while the protein tyrosine kinase, glycogen synthase kinase 3 (GSK-3) inhibits T-cell activation and controls the expression of inhibitory receptors PD-1 and LAG-3 on T-cells. Although GSK-3 inhibition can increase T-bet expression, the inter-relationship between T-bet and GSK-3 in tumor immunity is unknown. In this study, we show that T-bet knock-out (Tbet-/-) mice are compromised in their ability to control the growth of the B16 melanoma tumor cells. However, the injection of a small molecule inhibitor (SMI) of GSK-3 reverses this compromised condition resulting in the control of tumor growth similar to that seen in wild type mice. An examination of Tbet-/- showed a loss of dendritic cells (DC) and potentially suppressive polymorphonuclear leucocytes (PMN) and CD4+ cell tumor infiltrating lymphocytes (TILs) accompanied by an increase in CD8+ cells. viSNE analysis (advanced tSNE- t-Distributed Stochastic Neighbor Embedding) further showed a reduction of antigen experienced effector marker CD44 in CD8+ TILs in Tbet-/-. GSK-3 inhibition showed no effect on the loss of DCs, CD4+ TILs or the presence of PMNs or CD8+ T-cells or the loss of Granzyme B (GZMB) on CD8+ cells. The one exception was a minor but statistically significant increase in the transcription factor Eomesodermin (Eomes) in CD8+ TILs. The study demonstrates an unexpected compensatory effect of GSK-3 inhibition on the loss of T-bet. The full nature of the pathway that accounts for this compensation remains to be elucidated.

Dans l'introduction, diverses voies de trafic intracellulaire et endocytose seront discutées. Je familiarise le lecteur avec des protéines inactivant les ribosomes, en mettant l'accent sur la structure, l'endocytose, et le trafic intracellulaire de la toxine bactérienne Shiga toxin (STX). STx et la ricine suivent la voie rétrograde pour exercer leur effet toxique sur les cellules. Ils sont respectivement, une menace maladie infectieuse pour la santé humaine et des outils potentiels pour le bioterrorisme pour lequel aucun antidote n’existe actuellement. D'un criblage à haut débit, Retro-1 et Retro-2 avaient déjà été identifiés comme de puissants inhibiteurs de la voie rétrograde à l'interface des endosomes précoces-TGN, et Retro-2 a été démontré pour protéger les souris contre la ricine. Parmi les facteurs de trafic analysés, seule la protéine SNARE syntaxine-5 a été ré- localisée dans les cellules traitées avec Rétro - 2. / In the introduction, various endocytic and intracellular trafficking pathways will be discussed. I acquaint the reader with ribosome-inactivating proteins, with emphasis on the structure, endocytosis, and intracellular trafficking of the bacterial toxin Shiga toxin (STx). STx and ricin follow the retrograde route to exert their toxic effect on cells. They are respectively, an infectious disease threat to human health and potential tools for bioterrorism for which no antidote currently exists. From a high throughput screening, Retro-1 and Retro-2 had previously been identified as potent inhibitors of the retrograde route at the early endosomes-TGN interface, and Retro-2 was demonstrated to protect mice against ricin. Of the trafficking factors analyzed, only the SNARE protein syntaxin-5 was re-localized in Retro-2 treated cells. Yet, whether syntaxin-5 is the direct target of Retro-2 and whether its re-localization was directly responsible for retrograde transport inhibition remained to be established.

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