L’érythropoïèse constitue un processus continu et ordonné au cours duquel des progéniteursérythroides commis prolifèrent et se différencient en globules rouges. Au cours d’un criblage visant à identifierdes gènes dont l’expression est régulée au cours de la différenciation terminale, nous avons identifié ISG15comme un gène dont l’expression est induite dans les stades tardifs de la différenciation érythroïde. ISG15appartient à la famille des protéines apparentées à l’ubiquitine et est conjuguée directement à des résidus Lysinede protéines cibles. La séquence des évènements moléculaires qui président à la modification de résidus Lysinedes protéines par ISG15 (ISGylation) est très semblable à ceux mis en oeuvre dans l’ubiquitination des protéines.Nous avons montré que l’expression d’ISG15 et des enzymes liées au processus d’ISGylation Ube1L, UbcM8 etHerc6 est induite au cours de l’érythropoièse in vivo et aussi dans des érythroblastes en culture induits à sedifférencier en réponse à l’Epo. Grâce à ce système de culture in vitro, nous avons montré que l’induction de cesgènes est majoritairement indépendante de la voie de signalisation IFN, et partiellement dépendante de la voie designalisation Epo. La comparaison de l’érythropoïèse dans des souris contrôles et des souris dans lesquelles legène ISG15 a été inactivé (ISG15-/-), montre une diminution du nombre de progéniteurs BFU-E et CFU-E dansla moelle osseuse avec une augmentation des BFU-E/CFU-E dans la rate des animaux ISG15-/-. Nous avonsaussi montré que les érythroblastes ISG15-/- sont inhibés dans leur différenciation terminale, à la fois in vivo et invitro. A l’inverse, la surexpression d’ISG15 dans les érythroblastes se révèle faciliter la différenciationérythroide. Au niveau moléculaire, nous avons montré que des acteurs importants de la différenciation érythroidepeuvent être ISGylés, comme par exemple STAT5, Globine, PLCγ et ERK2. En ce qui concerne plusprécisément STAT5, nous avons montré que son ISGylation est induite au cours de la différenciation et avonscherché à identifier les conséquences de son ISGylation. Dans le contexte d’une protéine de fusion, STAT5ISGylée se lie mieux à son site de liaison à l’ADN, une propriété associée avec une régulation positive de TfR etBCL-XL, deux gènes précédemment décrits comme étant régulés par STAT5 dans les érythroblastes. L’ensemblede ces résultats établit un nouveau rôle pour ISG15 au cours de la différenciation érythroide, en plus de sesfonctions anti-virales bien caractérisées / Erythropoiesis is an orderly continuous process during which committed erythroid progenitorcells proliferate and differentiate into mature red blood cells. In a search for genes that are deregulated duringthis differentiation process, we have identified ISG15 as being induced during the late stages of erythroiddifferentiation. ISG15 belongs to the ubiquitin-like protein family and is covalently linked to target proteins bythe enzymes of the ISGylation machinery. Using both in vivo and in vitro differentiating erythroblasts, we haveshown that expression of ISG15 as well as the ISGylation process related enzymes Ube1L, UbcM8 and Herc6are induced during erythroid differentiation. Moreover, using in vitro differentiating erythroblasts, we haveshown that the induction of these genes is mostly independent of IFN signaling, while it is partially dependent onEpo signaling in these cells. Our analysis of the ISG15 deficient mice have shown a decreased number of BFUE/CFU-E in the bone marrow, associated with an increased number of these cells in the spleen of these animals,a phenotype reminiscent of stress erythropoiesis. While ISG15-/- bone marrow and spleen-derived erythroblastsshowed a less differentiated phenotype both in vivo and in vitro, over-expression of ISG15 in erythroblasts wasfound to facilitate erythroid differentiation. At the molecular level, we have shown that important effectors oferythroid differentiation can be ISGylated, including STAT5, Globin, PLCγ and ERK2. Attempt to identify theconsequences of ISGylation has only been performed for STAT5. When studied in the context of a fusionprotein, ISGylated STAT5 was found endowed with a higher capacity to bind DNA, a property associated withup-regulation of TfR and Bcl-XL, two genes previously described as being regulated by STAT5 during erythroiddifferentiation. This establishes a new role for ISG15, in addition to its well-characterized anti-viral functions,during erythroid differentiation.

The receptor activator of nuclear factor-kB (RANK) and its ligand, RANKL has have been implicated as an important link between breast cancer and metastasis to bone because of their ability to activate intracellular signal cascades leading to altered cancer cell behaviour and bone breakdown. The JAK/STAT5a cell signaling pathway is also crucial to breast biology and is involved in transcriptional regulation of many genes. The objective of this study is to determine if RANKL mRNA expression is regulated through the JAK/STAT5a pathway by stimulating human breast cancer cell lines, MCF-7 and MDA-MB-231, with prolactin (PRL), epidermal growth factor (EGF) and heregulin-beta1 (HRG-1), all known to activate STAT5a and play a role in breast cancer progression. This study shows that RANKL expression is upregulated by PRL, EGF and HRG-1, and that PRL and HRG-1 regulate transcription through the JAK/STAT5a pathway. / UOIT

Thesis (Ph.D. in Cancer Biology) -- University of Colorado Denver, 2007. / Typescript. Includes bibliographical references (leaves 182-210). Free to UCD affiliates. Online version available via ProQuest Digital Dissertations;

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2009. / Bibliogr.: f. 65-98. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Imatinib mesylate (imatinib) represents a potent molecularly targeted therapy against the oncogenic tyrosine kinase, BCR-ABL. Although imatinib has shown considerable efficacy against chronic myeloid leukemia (CML), displaying high rates of complete hematological and complete cytogenetic responses, treatment with imatinib is not curative and overtime advanced-stage CML patients often become refractory to further treatment. Acquired resistance to imatinib has been associated with mutations within the kinase domain of BCR-ABL, BCR-ABL gene amplification, leukemic stem cell quiescence as well as over-expression of the multidrug resistance (MDR1) gene. However, in vitro resistance models often fail to consider the role of the tumor microenvironment in the emergence of the imatinib-resistant phenotype. The bone marrow is the predominant microenvironment of CML and is a rich source of both soluble factors and extracellular matrixes, which may influence drug response. To address the influence of the bone marrow microenvironment on imatinib sensitivity, we utilized an in vitro co-culture bone marrow stroma model. Using a transwell system, we demonstrated that soluble factors secreted by the human bone marrow stroma cell line, HS-5, were sufficient to cause resistance to apoptosis induced by imatinib in CML cell lines. We subsequently determined that culturing CML cells in HS-5-derived conditioned media (CM) inhibits apoptosis induced by imatinib and other second generation BCR-ABL inhibitors. These data suggest that more potent BCR-ABL inhibitors will not overcome resistance associated with the bone marrow microenvironment. Additionally, we determined that CM increases the clonogenic survival of CML cells following treatment with imatinib. HS-5 cells are reported to express several cytokines and growth factors known to activate signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3). Given its crucial role in the survival of hematopoietic cells, we asked whether, 1) CM derived from HS-5 cells can activate STAT3 in CML cells and 2) does activation of STAT3 confer resistance to BCR-ABL inhibitors. We demonstrated that exposure of the CML cell lines, K562 and KU812, to CM caused an increase in phospho-Tyr STAT3, while no increases in phospho-Tyr STAT5 were noted. Moreover, resistance was associated with increased levels of the STAT3 target genes, Bcl-xl, Mcl-1 and survivin. Furthermore, reducing STAT3 levels with siRNA sensitized K562 cells cultured in CM to imatinib-induced cell death (p<0.05, Student’s t-test). Importantly, STAT3 dependency was specific for cells grown in CM, as reducing STAT3 levels in regular growth conditions had no effect on imatinib sensitivity. Together, these data support a novel mechanism of BCR-ABL-independent imatinib resistance and provide preclinical rationale for using STAT3 inhibitors to increase the efficacy of imatinib within the context of the bone marrow microenvironment.

STAT5 est impliqué dans le développement d'une multitude de cellules et de tissus, et potentiellement dans les cellules de Leydig où son rôle demeure inconnu. STAT5B est un effecteur de l 'hormone de croissance, hormone dont le rôle est mal connu au niveau des cellules de Leydig. Ce projet consistait à comprendre le mécanisme d'activation de la transcription des gènes Star et Cyp11a1 au sein des cellules de Leydig par STAT5B et l 'hormone de croissance. Dans un premier temps, j'ai caractérisé l'expression de Stat5a et Stat5b au niveau de l'ARNm dans différentes lignées immortalisées de cellules de Leydig. Par la suite, j'ai étudié l'effet de l'hormone de croissance sur les niveaux d' ARNm de Stat5 et sur les niveaux de la protéine STAT5 dans le noyau. Un parallèle a également été fait avec l'expression cytoplasmique de STAR. Ensuite, j'ai utilisé des constructions sauvages et mutantes (site STAT muté), d'environ lkb, des promoteurs proximaux murins Star et Cyp11a1 et analysé leur activité par des essais de transfections transitoires et/ou de stimulation à l 'hormone de croissance dans la lignée cellulaire de cellules de de cellules de Leydig MA-10. Par des analyses de retardement sur gel (EMSA), j'ai pu confirmer la liaison d'une protéine aux éléments GAS présents dans les promoteurs murins sauvages Star et Cyp11a1. Par des analyses de super-retardement sur gel, j'ai pu confirmer que la protéine se liant aux sites GAS identifiés est une protéine STAT5. Enfin, j'ai pu caractériser les niveaux d'expressions endogènes de Star et Cyp11a1, en réponse à une surexpression de STAT5B constitutivement actif, en quantifiant leur niveau d' ARNm.

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Les traitements par immunothérapie adoptive actuels sont compromis par une faible infiltration et expansion des LT CD8 injectés. Les travaux antérieurs de l'équipe ont montré une synergie entre les signaux du TCR et du récepteur à l'IL-2 pour la différenciation en Lymphocytes T (LT) effecteurs compétents, un effet qui peut être mimé par une forme constitutivement active du facteur de transcription STAT5 (STAT5CA). Mon projet de thèse à viser à exprimer ce STAT5 actif dans des LT CD8 anti-tumoraux dans le but d'augmenter leur réactivité. Nous démontrons que STAT5CA soutient l'expression de gènes contrôlant la migration, la survie, la composition des granules cytolytiques, la sécrétion de cytokines de type Tc1 (IFNy/TNF&#945;) et leur potentiel de réponse secondaire. Les LT modifiés par STAT5CA sur-expriment les facteurs de transcription T-bet et Eomes qui sont associés respectivement à la différenciation en LT effecteur mémoire et central mémoire. Le potentiel cytolytique et migratoire des LT modifiés par STAT5CA rend ces cellules plus efficaces que des LT contrôlent pour induire une régression tumorale dans des modèles de mélanome transplanté ou induit (modèle TiRP). Ces résultats suggèrent une résistance accrue aux mécanismes d'immunosuppression intra-tumoraux. Contrairement aux LT contrôles, les LT modifiés par STAT5CA sous-expriment l'IL-6R&#945; et le TGF&#946;RII et ont une moindre sensibilité à l'action immunosuppressive des cytokines IL-6 et TGF&#946;1. / Adoptive therapies are compromised by poor infiltration and expansion of injected CD8 T cells. Previous work in our team has demonstrated that signals from TCR and IL-2 receptor are acting in synergy to promote the differentiation of CD8 T cells. Moreover, this IL-2 effect can be mimicked by a constitutive active form of STAT5 (STAT5CA). During my PhD, I expressed this active STAT5 in anti-tumor CD8 T cells in order to enhance their activity. We demonstrated that STAT5CA sustains gene expression involved in migration, survival, cytolytic granules composition, Tc1 cytokine secretion (IFNy/TNF&#945;) and secondary response potential. T cells transduced with STAT5CA up-regulate expression of the transcription factors T-bet and Eomes which are involved respectively in effector or central memory T cell differentiation. Cytolytic and migratory properties of STAT5CA T cells contribute to their capacities to induce regression of both transplanted and induced (TiRP model) melanomas, while control T cells were inefficient. Those results suggest that STAT5CA T cells are less sensitive to tumor-derived immunosuppression. Compared to control T cells, STAT5CA T cells show a down-regulation of IL-6R&#945; and TGF&#946;RII which correlate with their decreased sensitivity to IL-6 and TGF&#61538;1 derived immunosuppression. Moreover, STAT5CA T cells infiltrate lung, liver and pancreas which open possible treatments for highly frequent tumors that are not efficiently cured.