Contrôle de la signalisation oncogénique du mutant L858R de l'EGFR par la protéine suppresseur de tumeur p14ARF dans les adénocarcinomes pulmonaires. Le récepteur à l'EGF (EGFR) est un oncogène puissant impliqué dans le développement des cancers du poumon. Dans ces cancers, la présence de mutations activatrices de l'EGFR (majoritairement L858R et Del19) est un facteur prédictif de réponse aux agents pharmacologiques qui ciblent spécifiquement ce récepteur (EGFR-TKI). Cependant, l'association entre réponse thérapeutique et mutation est plus complexe que prévue, soulignant la nécessité d'approfondir la compréhension des mécanismes moléculaires impliqués dans développement de ces cancers. Nous avons précédemment montré que la quasi-totalité des tumeurs pulmonaires avec des mutations activatrices de l'EGFR présente une expression faible ou indétectable de la protéine suppressive de tumeur p14ARF. Ces résultats nous ont conduites à émettre l'hypothèse que l'expression de p14ARF était un frein essentiel à l'expansion clonale de ces cellules. Nous décrivons pour la première fois une relation fonctionnelle entre p14ARF et du mutant L858R de l'EGFR dans laquelle p14ARF inhibe la croissance de cellules exprimant ce mutant en induisant leur apoptose. Les effets suppresseurs de tumeur de p14ARF impliquent une fonction pro-apoptotique originale de STAT3 qui conduit à l'inhibition de l'expression de la protéine anti-apoptotique Bcl-2. De plus, nous montrons que les cellules EGFR-L858R maintiennent leur avantage de croissance en inhibant l'expression de p14ARF et la signalisation pro-apoptotique STAT3/Bcl-2 qui en découle. Nos résultats identifient également p14ARF comme une nouvelle cible transcriptionnelle de STAT3, mettant ainsi en évidence une boucle de rétrocontrôle positif entre ces deux protéines qui pourrait entretenir la signalisation pro-apoptotique médiée par STAT3. Sur la base de ces résultats, nous suggérons que la réactivation de la voie p14ARF/STAT3/Bcl-2 pourrait être une nouvelle stratégie thérapeutique dans le traitement de ces cancers.

La régulation de l'apoptose fait partie des nouvelles cibles thérapeutiques dans la lutte contre le cancer. L'apoptose est l'autodestruction programmée des cellules qui, suite à un besoin physiologique, permet de réguler le développement des cellules. Dans de nombreux cancers, ce mécanisme est inhibé par une surexpression des protéines anti-apoptotiques de la famille Bcl-2 comme Bcl-xL et Mcl-1. Ce phénomène entraîne le développement des cellules tumorales et des résistances aux chimiothérapies. Dans cette optique, notre équipe à l'Institut de Chimie des Substances Naturelles a développé un criblage de plantes tropicales sur ces cibles. Des écorces d'une annonacée de Malaisie, Meiogyne Cylindrocarpa, a été isolé un sesquiterpène dimère, la meiogynine A, présentant une bonne affinité vis-à-vis de Bcl-xL (Ki = 10.7 M). Sa synthèse totale a été réalisée au laboratoire afin de déterminer sa configuration absolue et d'étudier les premières relations structure activité. Un de ses diastéréoisomères a également présenté une bonne affinité vis-à-vis de la protéine Bcl-xL.Afin d'étudier et d'approfondir les premières relations structure activité, la modulation de la meiogynine A a été réalisée. La synthèse des diénophiles acides a été optimisée afin de conduire majoritairement aux diénophiles précurseurs des composés actifs. Différents triènes ont également été synthétisés au laboratoire en vue de modifier la partie Sud de la meiogynine A. Plusieurs analogues ont ainsi pu être obtenus et ont été évalués biologiquement sur des tests in vitro et ex vivo. Des études de modélisation moléculaire et de RMN structurale ont également été réalisées.

Dissertation (Ph.D.)--University of South Florida, 2007. / Title from PDF of title page. Document formatted into pages; contains 82 pages. Includes vita. Includes bibliographical references.

Abstract Apoptosis plays a crucial part in human ovarian function from fetal development to the end of reproductive potential. Failures in the regulation of ovarian apoptosis are associated with many pathological conditions such as premature ovarian insufficiency, infertility and cancer. The purpose of the present study was to analyze the factors regulating cell survival in human fetal and adult ovaries. The fetus is exposed to maternal- and placental-derived estrogens and insufficient estrogen action has destructive effects on rodent ovarian development. We detected estrogen receptors and estrogen-converting enzymes in human fetal ovaries after primordial follicle formation, indicating that estrogens participate in human fetal ovarian development, especially after folliculogenesis. The WNT4 gene is crucial for female sexual differentiation, follicle formation and oocyte survival. We detected WNT4 in follicular cells of fetal and adult human ovaries. In addition, Wnt4- knockout mice demonstrated a dramatic loss of oocytes before birth. However, no changes were detected in protein expression patterns of common apoptosis-related proteins. The results support the possible role of WNT4 in human ovarian function and strengthen previous knowledge on the antiapoptotic role of Wnt4. Apoptosis signaling is mediated by extracellular- and mitochondria-associated- pathways, ending in caspase cascade activation and fragmentation of cellular structures. In the present study we analyzed the expression of several apoptosis-related factors and detected TRAIL, TNF, Bcl-XL, Bok and caspase-3 in human ovaries. In addition, TRAIL was found to be a potent and rapid inducer of human granulosa tumor cell (KGN) apoptosis. Lentiviral downregulation of Bok or Bcl-XL protein expression in KGN cells also resulted in significant changes in cell vulnerability to apoptosis. The results show for the first time the spatiotemporal expression patterns of TRAIL, TNF, Bcl-XL, Bok and caspase-3 in human ovaries and suggest an important functional role of TRAIL, Bok and Bcl-XL in regulation of human ovarian apoptosis. The present study offers novel information on the expression and function of cell survival factors in human ovaries. These new findings open possibilities for future clinical research in attempts to understand and treat ovarian diseases caused by imbalanced regulatory pathways of apoptosis.

Bcl-xL et Mcl-1 sont deux protéines anti-apoptotiques de la famille Bcl-2 dont dépendent les cancers de l’ovaire pour leur survie, leur inhibition semble donc être une stratégie pertinente. La molécule BH3-mimétique ABT 737 (ou son analogue oral, l’ABT-263), est un puissant inhibiteur de Bcl-xL mais l’inhibition de Mcl-1 reste problématique. Les voies de signalisation PI3K/Akt/mTOR et MAPK/ERK régulent l’expression et l’activité de cette dernière protéine et de ses partenaires BH3-only (Bim, Puma, Noxa). Nous nous sommes donc intéressés à l’intérêt de leur inhibition pour sensibiliser les cellules cancéreuses ovariennes à l’ABT-737. La première étude menée avec le BEZ235, double inhibiteur PI3K/mTOR développé par le laboratoire Novartis, montre qu’il inhibe l’expression de Mcl-1 et induit celle de Puma, et qu’il sensibilise les cellules cancéreuses ovariennes à l’ABT-737 à condition que l’expression de Bim soit également induite. La deuxième étude a évalué les effets de l’AZD8055, inhibiteur du site actif de mTOR développé par le laboratoire AstraZeneca, et du trametinib, inhibiteur allostérique de MEK développé par le laboratoire GlaxoSmithKline et actuellement en clinique, sur trois lignées cancéreuses ovariennes. L’inhibition de l’expression de Mcl-1 et l’induction de celle de Puma par l’AZD8055 ne permettent pas de diminuer suffisamment le ratio [Mcl-1/protéines BH3-only] pour sensibiliser les cellules à l’ABT-737. En revanche, la forte induction de Bim sous forme active déphosphorylée par le trametinib permet de diminuer suffisamment ce ratio pour sensibiliser deux des trois lignées testées à l’ABT-737. C’est cependant la triple combinaison AZD8055/trametinib/ABT-737 qui est la plus efficace pour induire une apoptose massive dans les trois lignées. Par ailleurs, de façon intéressante, l’association de l’AZD8055 et du trametinib est cytotoxique sans ABT 737 dans une des lignées testées. Ces résultats mettent en évidence l’efficacité de différentes stratégies thérapeutiques multi-cibles et la nécessité de définir des marqueurs prédictifs de la réponse afin d’évoluer vers un traitement personnalisé pour améliorer la prise en charge des cancers de l’ovaire. / Ovarian cancers depend on Bcl-xL and Mcl-1, two anti-apoptotic protein of the Bcl-2 family, for their survival and their inhibition seems to by a relevant strategy. The BH3-mimetic molecule ABT-737 (or its oral form, ABT-263), is a strong Bcl-xL inhibitor, but Mcl-1 inhibition remains problematic. Signaling pathways PI3K/Akt/mTOR and MAPK/ERK regulate expression and activity of Mcl-1 and its BH3-only partners (Bim, Puma, Noxa). We focused on the interest of their inhibition to sensitize ovarian cancer cells to ABT-737. The first study with BEZ235, a PI3K/mTOR dual inhibitor developed by Novartis, inhibits Mcl-1 expression and induces the one of Puma, and sensitizes ovarian cancer cells to ABT-737 provided that Bim expression is induced. The second study evaluated the effects of AZD8055, mTOR active site inhibitor developed by AstraZeneca, and of trametinib, MEK allosteric inhibitor developed by GlaxoSmithKline and currently in clinic, on three ovarian cancer cell lines. Mcl-1 expression inhibition and Puma expression induction by AZD8055 does not sufficiently reduce [Mcl-1/BH3-only proteins] ratio to sensitize cells to ABT-737. On the other hand, strong Bim induction in its active dephosphorylated form by trametinib sufficiently reduce this ratio to sensitize two of the three cell lines tested to ABT-737. Nevertheless, the triple combination AZD8055/trametinib/ABT-737 is the most efficient to induce massive apoptosis in the three cell lines. Besides, interestingly, AZD8055 and trametinib association is cytotoxic without ABT-737 in one of the tested cell lines. These results highlight the efficacy of different multi-targets therapeutic strategies and the need of predictive marker definition of the response to develop personalized treatment and to improve ovarian cancer management.

Les interactions protéine-protéine (IPPs) contrôlent de nombreux processus physiologiques importantsdans les cellules humaines. Une caractéristique des cancers est l'échappement des cellules àl'apoptose, qui est souvent associé à la surexpression de protéines anti-apoptotiques, membres de lafamille de protéines Bcl-2. Cette famille comprend des membres anti-apoptotiques (Bcl-2, Bcl-xL,Mcl-1) et pro-apoptotiques. Dans de nombreux cancers dont les cancers de l’ovaire chimiorésistants,l'équilibre entre les membres pro- et anti-apoptotiques de la famille de protéines Bcl-2 est altéré etconduit à la survie des cellules cancéreuses. Une des stratégies envisagées pour surmonter cettechimiorésistance est rétablir l’apoptose par l’inhibition concomitante des protéines Mcl-1 et Bcl-xL.L’objectif est de concevoir des inhibiteurs à dualité d’action visant les protéines Mcl-1 et Bcl-xL.Les travaux antérieurs du laboratoire ont permis la découverte d’un inhibiteur sélectif de la protéineMcl-1, appelé Pyridoclax. Par une approche combinant les méthodes de Fragment-Based Drug Designet Structure-Based Drug Design, à partir de la structure du Pyridoclax, la conception de dual inhibiteurs,leur synthèse et leur évaluation biologique, sont rapportées dans cette thèse. L’exploration de nouveauxespaces chimiques et biologiques est ainsi rendue possible par la mise en oeuvre de cette approche ausein de laquelle le développement de nouvelles méthodologies de synthèse dans le but de concevoirdes fragments tridimensionnels originaux sera présenté.Ces travaux de thèse ont permis de concevoir, synthétiser et caractériser plus de 90 molécules.Certaines ont montré une activité pro-apoptotique intéressante en inhibant les protéines Mcl-1 et Bcl-xLnotamment. / Protein-protein interactions (PPIs) control many important physiological processes within human cells.A hallmark of cancers is the escape of cells from apoptosis, which is often associated with theoverexpression of the anti-apoptotic proteins of the Bcl-2 family. This family comprises pro-survival(Bcl-2, Bcl-xL, Mcl-1) and pro-apoptotic members. In many cancers and, in particular, chemoresistantovarian cancers, the balance between the pro- and anti-apoptotic Bcl-2 family members is alteredleading to the survival of cancerous cells. One of the strategies used to overcome chemoresistance isto re-establish apoptosis by the concomitant inhibition of Mcl-1 and Bcl-xL proteins. Therefore, theobjective is to design dual Mcl-1/Bcl-xL inhibitors.Our groups previous work allowed the discovery of a selective Mcl-1 inhibitor, named Pyridoclax. UsingFragment-Based Drug Design and Structure-Based Drug Design approaches, from the structure ofPyridoclax, the design, synthesis and biological evaluation of dual inhibitors are reported in this thesis.The exploration of novel chemical and biological space is possible by the implementation of thisapproach. The development of synthetic methodologies for the design of new 3-dimensional fragmentswill be presented.In this work, around 90 molecules were synthesized using an approach which combined Fragment-Based Drug Design and Structure-Based Drug Design methods. Some showed a pro-apoptotic activityby inhibiting Mcl-1 and Bcl-xL proteins.

Glutamate, a major excitatory neurotransmitter in the CNS, plays a critical role in neurological disorders such as stroke and Parkinson's disease. Recent studies have suggested that glutamate excess can result in a form of cell death called glutamate-induced oxytosis. In this study, we explore the protective effects of necrostatin-1 (Nec-1), an inhibitor of necroptosis, on glutamate-induced oxytosis. We show that Nec-1 inhibits glutamate-induced oxytosis in HT-22 cells through a mechanism that involves an increase in cellular glutathione (GSH) levels as well as a reduction in reactive oxygen species production. However, Nec-1 had no protective effect on free radical-induced cell death caused by hydrogen peroxide or menadione, which suggests that Nec-1 has no antioxidant effects. Interestingly, the protective effect of Nec-1 was still observed when cellular GSH was depleted by buthionine sulfoximine, a specific and irreversible inhibitor of glutamylcysteine synthetase. Our study further demonstrates that Nec-1 significantly blocks the nuclear translocation of apoptosis-inducing factor (a marker of caspase-independent programmed cell death) and inhibits the integration of Bcl-2/adenovirus E1B 19 kDa-interacting protein 3 (a pro-death member of the Bcl-2 family) into the mitochondrial membrane. Taken together, these results demonstrate for the first time that Nec-1 prevents glutamate-induced oxytosis in HT-22 cells through GSH related as well as apoptosis-inducing factor and Bcl-2/adenovirus E1B 19 kDa-interacting protein 3-related pathways.

It is now clear that human and animal exposure to estrogenic compound occurs through several sources. This include: i) naturally occurring endogenous estrogens, ii) exogenous or intentional estrogens for prophylactic (e.g. oral contraceptive) and therapeutic (e.g. as replacement therapy for ovulation in nulliparous women and in menopausal women, and in some men suffering from prostate cancer) purposes, iii) accidental via estrogenic chemical exposure (e.g. pesticides, industrial byproducts) and phytoestrogens (e.g. soybeans). It has long been recognized that estrogen, a female sex hormone, functions not only on the reproductive system, but also on various other systems including the immune system. Estrogens are thought to be of both physiologic and pathologic importance. Female in general, have better immune capabilities than males, a phenomenon attributed to the action of sex hormones on the immune system. There is also a female-gender bias in susceptibility to autoimmune diseases. Estrogens have been linked either directly or indirectly to the etiology and pathogenesis of various female-predominant autoimmune diseases. Estrogens have also been linked to the onset of cancer, and conditions where the immune system often malfunctions. Estrogen affects the functions of both B and T cells, possibly by regulating such factors as lymphokine gene expression and/or cellular death by apoptosis. However, the functioning of both B and T cells under the influence of long-term exposure to estrogen has not been fully understood. The primary aim of this thesis was to investigate the effect of long-term exposure to 17β-estradiol on lymphokine and bcl-2/fas (proto-oncogenes) mRNA expression. We evaluated the effects of estrogen on the expression of genes for lymphokines, which are essential for the immune response. It is hypothesized that estrogen may regulate the immune system by modifying the expression of lymphokine genes and/or genes that regulate apoptosis. The results demonstrated that long-term 17β-estradiol exposure reduced the viability of lymphocytes when compared to lymphocytes from placebo-treated mice. IL-2 and IFN-g mRNA was consistently higher in ConA-stimulated lymphocytes from estrogen-treated mice (P < 0.05). The mRNA for TGF-β₁ lymphokine was also increased but was not consistent at all time points of incubation. The expression of IL-4 mRNA was not noticeably affected by estrogen treatment of mice. Long-term exposure to 17β-estradiol appear to have some influence on the mRNA expression of proto-oncogenes fas and bcl-2 in splenic and thymic T lymphocytes. There was a trend of increased bcl-2 mRNA expression in estrogen-treated mice compared to placebo-treated mice, whereas the mRNA expression of fas gene appeared to be lower compared to controls. Overall, these findings suggest that 17β-estradiol may selectively influence lymphokine and proto-oncogene mRNA expression. These results suggest that the one mode of modulation of the immune response by 17β-estradiol may be through alterations in the lymphokine and proto-oncogene expression. Since estrogen-treatment markedly induces atrophy of the thymus and diminishes the cellularity of the lymphoid organs (e.g. Spleen), it became necessary to perform multiple assays on the same cells, particularly lymphokine and apoptosis gene expression. A secondary objective of this thesis was to investigate whether lymphocytes, which have undergone proliferation in Lympho-Pro™ assay (Alamar Blue assay), could be utilized for further analysis. In this regard, we found that a non-radioactive assay that utilizes Alamar Blue had significant advantages over the conventional ³H-thymidine incorporation assay. By using cells from estrogen and placebo-treated mice in the Alamar Blue assay, we found that this assay not only allowed determination of lymphocyte proliferation, but also the assessment of mRNA expression, cytogenetics, apoptosis and immunophenotyping of the same lymphocytes. / Master of Science

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The BioChemical Library (BCL) cheminformatics toolkit is an application-based academic open-source software package designed to integrate traditional small molecule cheminformatics tools with machine learning-based quantitative structure-activity/ property relationship (QSAR/QSPR) modeling. In this pedagogical article we provide a detailed introduction to core BCL cheminformatics functionality, showing how traditional tasks (e.g., computing chemical properties, estimating druglikeness) can be readily combined with machine learning. In addition, we have included multiple examples covering areas of advanced use, such as reaction-based library design. We anticipate that this manuscript will be a valuable resource for researchers in computer-aided drug discovery looking to integrate modular cheminformatics and machine learning tools into their pipelines.