Les kinases de la famille Pim sont impliquées dans de nombreux cancers hématologiques dont la leucémie aigüe myéloïde (LAM) et le myélome multiple. Contrairement à la plupart des autres protéines kinases dont l’activation nécessite la phosphorylation préalable du domaine catalytique, l’activité des Pim kinases est constitutive. Les mécanismes de régulation de l’expression de Pim2 ainsi que ses mécanismes d’action sont très peu connus. Une partie de mon projet a consisté en l’étude de l’expression et de la stabilité de Pim dans des cellules de LAM et de myélome. J’ai montré que l’expression de Pim2 est régulée au niveau transcriptionnel par STAT5. Les trois isoformes de Pim2 ont une demi-vie très courte. Leur rapide dégradation semble constitutive et indépendante des relais de signalisation intracellulaire. Elle implique la machinerie du protéasome mais ne semble pas nécessiter l’ubiquitination préalable de la protéine. Les formes de Pim2 qui s’accumulent dans les cellules sous l’action des inhibiteurs du protéasome sont constitutivement actives. Ces premières données m’ont conduit à envisager l’intérêt d’inhibiteurs de Pim dans le myélome multiple, où l’inhibition du protéasome comme traitement favorise l’accumulation de cette kinase oncogénique. La seconde partie de mon projet a consisté en l’identification de substrats et de partenaires potentiels de Pim2 dans les LAM. Pour cela, j’ai mis au point une méthode de marquage métabolique couplée à une analyse phosphoprotéomique quantitative globale, ainsi qu’une analyse de l’interactome de Pim2 après avoir produit un anticorps contre cette protéine. Les informations obtenues m’ont permis de montrer l’activation de la voie mTORC1 par Pim2 et d’identifier la Polo-Like Kinase (PLK1) comme un nouveau substrat et partenaire de Pim2. Mes résultats montrent une colocalisation de Pim2 et de PLK1 au cours des différentes phases de la mitose et en particulier au niveau du corps intermédiaire lors de la séparation des cellules filles. / The kinases of Pim family are implicated in many haematological cancers, whose Acute Myeloid Leukemia (AML) and multiple myeloma. Contrary of the most others proteins kinases which needs activation by the preliminary phosphorylation of catalytic domain, the activity of Pim kinases is constitutive. The regulation of Pim2 expression and its mechanisms of action are not well-known. One part of my project consisted in the study of the expression and stability of Pim2 in AML and myeloma cells. I have shown that the expression of Pim2 is regulated at transcriptional level by STAT5. The three isoforms of Pim2 have very short half-lives. Theirs fast degradations seem to be constitutive and independent of intracellular pathway. It involves the proteasome machinery but not seems to need the preliminary ubiquitination of the protein. Forms of Pim2 accumulated in the cells when the proteasome is inhibited are actives. These firsts data drove me to think about the interest of Pim inhibitor in multiple myeloma, where the using of proteasome inhibitor as treatment increase the accumulation of this oncogenic kinase. The second part of my project was to identify the potentials substrates and partners of Pim2 in AML. In this aim, I developed a method of metabolic labelling coupled with a global quantitative phosphoproteomic approach, as well as a specific antibody targeted against this protein to realize an interactome analysis of Pim2. The informations obtained allowed me to show the activation of mTORC1 pathway by Pim2 and to identify the Polo-Like Kinase (PLK1) as a new substrate and partner of Pim2. My results show that Pim2 and PLK1 are colocalized during the differents mitotic phases, particularly at the midbody level during the separation of cell.

Les épidémies de gastro-entérite aigüe liées à l’eau du robinet demeurent un enjeu de santé publique au 21ème siècle dans les pays développés. La majorité des dispositifs de surveillance mis en place dans les pays se caractérisent par une sous-déclaration. En France, l’amélioration de la surveillance de ces évènements repose sur l’exploitation des données de l’Assurance Maladie. L’objectif de notre travail est de proposer une méthode pour améliorer la sensibilité et la spécificité de la détection des épidémies de gastro-entérite aigüe d’origine hydrique. Trois études ont été menées pour i) évaluer la capacité des données de l’Assurance Maladie à décrire des épidémies de gastro-entérite aigüe d’origine hydrique, ii) adapter une méthode de détection spatio-temporelle en intégrant l’exposition à l’eau du robinet, iii) évaluer les performances de cette méthode. Notre travail a permis de développer une méthode de détection spatio-temporelle des épidémies hydriques en tenant compte des unités géographiques de distribution d’eau avec une bonne sensibilité et une bonne valeur prédictive positive. Les performances de détection sont principalement liées à la taille de l’épidémie. La capacité des données de l’Assurance Maladie à détecter des épidémies d’origine hydrique peut être influencée par les habitudes de recours aux soins, la sensibilisation de la population au risque infectieux d’origine hydrique et le niveau d’agrégation temporel des cas de gastro-entérite aigüe. La finalité de nos travaux de recherche est l’application opérationnelle pour la détection automatisée des épidémies hydriques dans une finalité de prévention et de réduction de leur impact sanitaire. / Waterborne disease outbreaks (WBDO) of acute gastrointestinal illness remain a public health concern in the 21st century in developed countries. Almost all surveillance systems implemented in countries are characterized by underreporting. In France, the improvement of monitoring these events is based on the use of data from the French Health Insurance. The aim of our work was to propose a method to improve the sensitivity and specificity of the detection of WBDO. Three studies were conducted to i) evaluate the ability of French Health Insurance data to describe WBDO ii) apply a method of space-time detection by integrating the exposure to tap water, iii) evaluate the performance of this method. Our work allowed developing a method of space-time detection of WBDO by taking into account geographical units for drinking water networks units with a good sensitivity and positive predictive value. The performances for detection are mainly related to the size of the epidemic. The ability of the data from the French Health Insurance to detect WBDO can be influenced by the health-seeking behavior of people, awareness of the population to the risk of WBDO and the temporal aggregation level of cases of acute gastrointestinal illness. The purpose of our research is to carry out an operational design for the automated detection of WBDO in a purpose of prevention and reduction of health impact.

La leucémie myéloïde aigüe (LMA) est la forme de leucémie la plus fréquente chez l’adulte au Canada. Bien que de nombreux réarrangements chromosomiques récurrents aient été identifiés chez les patients LMA, près de la moitié des cas présentent un caryotype normal (LMA-CN). L’étude de la LMA-CN in vitro est rendue difficile par le fait que la survie des cellules primaires de patients est défectueuse sur le long terme et que les lignées cellulaires leucémiques ont un caryotype hautement anormal. En 2009, Munker et son équipe ont établi une nouvelle lignée cellulaire, CG-SH, ayant la particularité d’avoir un caryotype normal. L’objectif principal de ce projet d’étude est de caractériser plus en détail ce nouveau modèle d’étude. Nous avons identifié l’ensemble des variants génétiques présents dans CG-SH grâce au séquençage du génome entier. Les variants susceptibles de participer à la leucémogénèse ont été isolés, tels que des insertions détectées dans EZH2 et GATA2, et de nombreux variants faux-sens détectés dans des gènes pertinents pour la LMA. Nous avons montré que les cellules CG-SH sont sensibles à l’effet prolifératif d’une combinaison de cytokines, qui agissent sur le comportement des cellules en modifiant l’expression des gènes associés à la régulation de la prolifération, de l’apoptose et de la différentiation. De plus, les cytokines diminuent le taux de nécrose des cellules en culture sur le court terme. La présente étude a permis d’approfondir notre connaissance sur les caractéristiques moléculaires de la lignée cellulaire CG-SH, un nouveau modèle d’étude in vitro de la LMA-CN. / Acute myeloid leukemia (AML) is the most frequent form of leukemia in the adult population in Canada. Although many recurrent chromosomal rearrangements have been identified in AML, almost half of all adult patients will present with a normal karyotype (NK-AML). The in vitro study of NK-AML is difficult because the long-term survival of primary patient samples is deficient and AML cell lines have a highly abnormal karyotype. In 2009, Munker and collegues established a new cell line, CG-SH, with the advantage of having a normal karyotype. The main goal of this research project is to further characterize this new model system. We identified all the genetic variants present in the CG-SH cells using whole genome sequencing. We also isolated the variants that are susceptible to participate to leukemogenesis, including the insertions detected in EZH2 and GATA2, and several missense mutations occurring in relevant genes for AML. We found that a combination of cytokines promotes the proliferation of CG-SH cells, and that cytokines act on the cells behavior through expression changes of the genes involved in the regulation of proliferation, apoptosis and differentiation. Moreover, cytokines trigger a decrease of the necrotic rate of CG-SH on the short-term. The current study allowed us to better appreciate molecular characteristics of the CG-SH cell line, a new model to study NK-AML in vitro.

Les leucémies myéloïdes aigües résultent d’un dérèglement du processus de l’hématopoïèse et regroupent des maladies hétérogènes qui présentent des profils cliniques et génétiques variés. La compréhension des processus cellulaires responsables de l’initiation et du maintien de ces cancers permettrait de développer des outils thérapeutiques efficaces et ciblés. Au cours des dernières années, une quantité croissante d’anomalies génétiques reliées au développement de leucémies ont été corrélées à une expression anormale des gènes HOX et de leurs cofacteurs MEIS et PBX. Des modèles expérimentaux murins ont confirmé le rôle direct joué par ces protéines dans le développement de leucémies. En effet, la protéine MEIS1 collabore avec HOXA9 dans la leucémogenèse et requiert pour ce faire trois domaines distincts. Deux de ces domaines sont conservés chez PREP1, un membre de la même classe d’homéoprotéine que MEIS1. En utilisant une approche de gain-de-fonction, j’ai confirmé l’importance du rôle joué par le domaine C-terminal de MEIS1 dans l’accélération des leucémies induites par HOXA9. J’ai également montré que l’activité de ce domaine était corrélée avec une signature transcriptionnelle associée à la prolifération cellulaire. J’ai ensuite réalisé un criblage à haut débit afin d’identifier des antagonistes de l’interaction MEIS-PBX, également essentielle à l’accélération des leucémies HOX. À cette fin, j’ai développé un essai de transfert d’énergie de résonance de bioluminescence (BRET) permettant de détecter la dimérisation MEIS-PBX dans les cellules vivantes. Plus de 115 000 composés chimiques ont été testés et suite à une confirmation par un essai orthogonal, une vingtaine de molécules ont été identifiées comme inhibiteurs potentiels. Ces composés pourront être rapidement testés sur la prolifération de cellules leucémiques primaires dans un contexte d’étude préclinique. Finalement, deux approches protéomiques complémentaires ont permis d’identifier des partenaires potentiels de MEIS1 et PREP1. La catégorisation fonctionnelle de ces candidats suggère un nouveau rôle pour ces homéoprotéines dans l’épissage de l’ARN et dans la reconnaissance de l’ADN méthylé. / Acute myeloid leukemias are the result of a perturbed hematopoietic process and regroup heterogeneous diseases with distinct clinical and genetic profiles. Identifying and understanding the faulty cellular processes would allow the development of targeted and efficient therapeutic tools. Over the last 15 years, a growing number of disease-linked genetic anomalies have been correlated with abnormal expression levels of HOX genes and their cofactors MEIS and PBX. Mouse model experimentations revealed a direct role for these proteins in leukemogenesis. Indeed, the protein MEIS1 collaborates with HOXA9 in the acceleration of leukemia development. This specific function requires the presence of three different domains, two of which are highly conserved in PREP1, another member of the MEIS class of homeoproteins. Using a gain-of-function approach, I confirmed the importance of the C-terminal domain of MEIS1 in the acceleration of HOXA9-induced leukemias. I also correlated the activity of this domain with a transcriptional signature related to cell proliferation. Furthermore, I performed a high-throughput screen to identify antagonists of the MEIS-PBX interaction, also required for acceleration of HOX-induced leukemogenesis. In this regard I developed an assay that exploits bioluminescence resonance energy transfer (BRET) to monitor the MEIS-PBX dimerization in living cells. More than 115 000 compounds were tested and upon confirmation of their activity using an orthogonal assay, 20 small molecules were identified as potential inhibitors. These compounds will be rapidly tested on proliferation of primary leukemic cells in a preclinical setting. Finally two complementary proteomic approaches allowed the identification of new potential partners of MEIS1 and PREP1. The functional clustering of these candidates suggests a new role for homeoproteins in mRNA splicing and methylated DNA recognition.

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Notre groupe a montré que l'hypoxie sévère (0.1% O2) induit un arrêt du cycle cellulaire en G0 des cellules humaines CD34+ et des cellules murines FDCP mix. Peu d'études ont exploré l'existence de Cellules Initiatrices de Leucémie (CIL) dans les LAL et leur rôle dans les rechutes. Notre projet s'est focalisé sur l'effet de l'hypoxie sévère sur la quiescence des CIL dans les LAL, qui pourrait être responsable d'un pourcentage de rechutes. En effet dans la niche hématopoïétique, ou sont localisées les Cellules souches hématopoïétiques et probablement les CIL, la concentration d'oxygène avoisinerait 0,1%. Nous avons utilisé la lignée de LAL NALM6 pour explorer les effets de l'hypoxie sévère sur leur survie, leur cycle cellulaire et leur chimiorésistance. Nos résultats ont mis en évidence qu'une culture à 0.1% O2 durant 7 jours de la lignée NALM6: - inhibe leur prolifération sans surmortalité, - révèle une population restreinte de CIL quiescentes et chimiorésistantes capables d'induire une leucémie dans des souris. Nous avons recherché les relations entre l'hypoxie sévère et quelques caractéristiques des cellules primaires de patients atteints de LAL : existence et rôle de CIL résistantes à l'hypoxie et aux agents thérapeutiques conventionnels des LAL ; localisation de ces cellules résiduelles dans la moelle osseuse des souris xénogreffées. Nos résultats suggèrent que certaines rechutes de LAL pourraient être dues à la persistance à long terme de " quiescent/dormant " CIL dans les niches hypoxiques de la moelle osseuse. Ce modèle est intéressant pour explorer les mécanismes in vitro et in vivo de chimiorésistance dans les LAL et le rôle de l'environnement dans ce phénomène.

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Les céréales et les produits issus de leur transformation sont susceptibles d’être contaminés par des espèces fongiques capables de produire des mycotoxines. L’Homme est ainsi exposé tout au long de sa vie à travers son alimentation à ces contaminants naturels, généralement à de faibles doses et en mélange. Cependant, l’incidence de la présence simultanée de ces toxines sur notre santé, à court terme comme à plus long terme, ainsi que les mécanismes responsables de leur toxicité sont encore peu ou mal caractérisés. L’utilisation de modèles cellulaires humains pertinents et adaptés est particulièrement importante pour de telles études. L’épithélium intestinal et le système immunitaire, qui constituent la première barrière de défense de l’hôte suite à l’ingestion de contaminants alimentaires, ainsi que le foie, de par son rôle majeur dans la biotransformation des xénobiotiques, représentent des modèles d’étude pertinents en toxicologie. Dans le cadre de cette étude, des modèles cellulaires humains d’origine intestinale (Caco-2), immunitaire (THP-1) et hépatique (HepaRG) ont été employés pour évaluer le risque associé à la co-exposition aux mycotoxines de Fusarium (appelées fusariotoxines) qui sont parmi les plus problématiques dans nos régions. Différents types d’interactions, tels que de l’antagonisme et du synergisme, ont pu être observés sur la viabilité cellulaire en fonction de la nature du mélange, des doses testées, de la lignée cellulaire étudiée et du modèle mathématique utilisé pour prédire les effets combinés. Des interactions ont également été observées à l’échelle moléculaire, les effets des mélanges étant très différents de ceux induits par les toxines individuellement sur le protéome des cellules. D’autres résultats obtenus interrogent sur la façon dont les mycotoxines déclenchent réellement la réponse cellulaire. De plus, les interactions entre cellules cocultivées semblent capables de modifier la réponse cellulaire suite à l’exposition à ces toxines. Ces résultats soulignent l’importance de développer des modèles in vitro de plus en plus sophistiqués et s’approchant des conditions in vivo pour permettre une meilleure caractérisation du risque « mycotoxine ». / Cereals and cereal-based products are susceptible to be contaminated by mycotoxin-producing fungi.Thus, through their diet, humans are exposed throughout their life to these natural food contaminants, mostly at low doses and in mixture. However, the health impact of the simultaneous exposure to these toxins, in acute and chronic conditions, as well as the mechanism related to their toxicity, are still poorly characterized. The use of relevant and suitable human cell models is therefore of particular importance for such studies. The intestinal epithelium and immune system, which constitute the first host defense barrier following the food contaminant uptake, as well as the liver, due to its major function in xenobiotic biotransformation, are relevant for toxicity studies. In the framework of study, the intestinal (Caco-2), immune (THP-1) and hepatic (HepaRG) human cell models were used for risk assessment associated with co-exposure to Fusarium mycotoxins (called fusariotoxins) which are the most problematic in our regions. Different type of interactions, such as antagonism and synergism, were observed on cell viability depending on the nature of the mixture, tested concentration, studied cell line and used mathematical model to predict the combined effects. Interactions were also highlighted at the molecular level, the effects of mixtures being very different from those induced by the toxins alone on the cell proteome. Other results raised the question about how mycotoxins actually trigger the cellular response. In addition, cell-cell interactions in co-cultured systems appeared to modify the cellular response following exposures to these toxins. Overall, the obtained results highlighted the relevance of developing in vitro models increasingly sophisticated and closer to in vivo conditions to allow for a better characterization of the "mycotoxin" risk.

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L’abeille domestique (Apis mellifera) est un insecte qui contribue à l’agriculture par sa pollinisation. Le taux élevé des mortalités hivernales des colonies est préoccupant depuis des décennies au Canada. Plusieurs facteurs sont impliqués, particulièrement Varroa destructor; un parasite qui se nourrit du corps gras de l’abeille. Le développement d’outils adaptés permettrait un meilleur suivi des colonies. Le projet consiste à corréler l’infestation de varroa avec les concentrations en sucres sériques et les co-infections (virales et bactériennes). Cette étude compare dans le temps six ruches fortement infestées et six ruches traitées (témoins). Un prélèvement d’hémolymphe a été effectué pour mesurer les concentrations en sucres en utilisant un glucomètre humain préalablement validé. Les concentrations en sucres (glucose et tréhalose) dans l’hémolymphe étaient significativement plus faibles (p<0.001) dans les ruches fortement infestées que les témoins en septembre. L’analyse RT-PCR multiplexe de six virus (DWV A/B, BCQV, KBV, IAPV et ABPV) a démontré que les ruches fortement infestées présentent une infection simultanée virale avec des charges plus élevées que chez les ruches témoins (p<0.05) pour la majorité des virus, sauf pour ABPV. Chez les ruches fortement parasitées, les charges virales pour DWVA et BQCV sont plus élevées en septembre qu’en juillet (p≤0.0001). Serratia marcescens a été seulement détectée dans une ruche infestée et une ruche témoin. Une exposition continue et élevée à varroa occasionne, en automne, une augmentation des charges virales et une diminution des sucres, suggérant une altération de l’immunité, du métabolisme et des réserves. Ces paramètres provoquent une faiblesse et une mortalité des colonies. / The European honeybee (Apis mellifera) contributes to the agriculture by its pollination; however, the mean overwintering loss rate of colonies over the last decades in Canada is worrisome. Varroa destructor, which feeds on the fat bodies of honeybees, is considered one of the most important causes of bee colony declines. The development of adapted diagnostic tools would improve the monitoring of honeybee health. This project aims to correlate the infestation by varroa to the hemolymph sugar concentrations (trehalose and glucose) and bacterial and viral coinfections. Six highly infested and six treated hives were compared over time. Pooled hemolymph of honeybees was collected for sugar concentration measurements using a previously validated portable glucometer. The hemolymph samples were also submitted for bacteriology. Multiplex RT-PCR analyses were performed on pooled honeybees for six viruses: Deformed wing virus A and B (DWV-A/B), Bee Queen Cell Virus (BQCV), Acute Bee Paralysis Virus (ABPV), Kashmere Bee Virus (KBV), Israeli Acute Paralysis Virus (IAPV). The results show that, in September, sugar concentrations in hemolymph were significantly lower in highly infested hives (p<0.001). Infested hives showed markedly higher viral loads (p<0.05), except for ABPV. Viral loads were significantly higher (p≤0.0001) in September than in July for DWV-A and BQCV. Serratia marcescens was only detected in one infested hive and one control. Overall, a continued and severe exposure to varroa leads to increased viral charges and decreased sugar concentrations, suggesting alterations in immunity, metabolism and reserve mobilization. All these parameters contribute to the weakening and mortality of the colonies.