Contexte: La maladie de Waldenstrom (MW) est un syndrome lymphoprolifératif B caractérisé par une infiltration de la moelle osseuse par des lymphoplasmocytes et un pic monoclonal de type IgM. La mutation MYD88L265P est considérée comme un événement fondateur dans cette hémopathie. Les études par séquençage complet du génome ont identifié des mutations du gène CXCR4 (CXCR4 Muté) dans la MW. CXCR4 est un récepteur couplé aux protéines G qui participe aux processus de migration cellulaire et d’activation de différentes cascades de signalisation parmi lesquelles figurent RAS, Akt et NFKB. Les mutations de CXCR4 joueraient un rôle important dans la physiopathologie de la MW et dans les mécanismes de chimiorésistance de certaines thérapeutiques ciblées. Notre objectif a été d’étudier le profil génomique des MW avec mutations CXCR4 par séquençage à haut débit ciblé et par puces à SNP (single nucleotide polymorphism) et d’évaluer leur impact clinique. Matériel et Méthodes. Les échantillons de moelle osseuse de 98 MW ont été analysés. L’ADN tumoral a été extrait après sélection des cellules B. Des échantillons appariés (tumeur/ lymphocytes T) ont été utilisés comme référence intra-individuelle. Les mutations de CXCR4 ont été étudiées en séquençage ciblé à haut débit (NGS) ce qui a permis d’évaluer l’architecture clonale dans les cellules tumorales de MW et /ou par séquençage Sanger (exon 2). Le spectre mutationnel de 8 gènes candidats impliqués dans les voies des Toll Like Receptor, RAS et du BCR a été étudié : MYD88L265P, CD79A (domaine ITAM), CD79B (domaine ITAM), CARD11 (exon 5-9), N RAS (exon 2-3), K RAS (exons 2-3), BRAF6 (exon 15), PTEN (exon 5-7). L’analyse des profils génomiques a été réalisée en puces à SNP (Genome-Wide Human SNP Array 6.0 (Affymetrix chips) dans une cohorte de 53 patients. L’expression de CXCR4 et du CD49d (VLA4) ont été étudiées en cytométrie de flux (n=53). Résultats. Nous avons identifié une mutation de CXCR4 dans 24.5% des MW. Toutes mutations sont hétérozygotes, acquises et localisées dans le domaine C terminal de la protéine. Parmi les 17 variants observés, nous identifions 12 nouvelles mutations dans la MW. Les mutations les plus fréquentes sont le variant C1013G (S338X) (5/98) et la mutation C1013A (S338X) (3/98). Les mutations de CXCR4 muté sont associées à une plus forte expression de la protéine CXCR4 en cytométrie de flux, indépendamment du type de mutations de CXCR4 (n=53) (p=0.003). Aucun impact en terme de niveau d’expression de l’intégrine VLA4 (CD49d), qui interagit directement avec CXCR4, n’est observé. Des mutations sous clonales de CXCR4 sont identifiées en NGS dans 4/14 cas. Les mutations de CXCR4 sont présentes dans le même clone que MYD88 L265P, mais sont mutuellement exclusives des mutations de la voie du BCR (CD79A / CD79B). Nous avons ensuite identifié une signature génomique plus complexe dans le groupe des MW CXCR4 muté. Les mutations de CXCR4 sont associées aux gains du chromosome 4 (p=0.002), aux gains en Xq (p=0.002), aux délétions 6q (p=0.038) et présentent un nombre d’anomalies plus élevées (5.8 versus 2.8 per patient, p=0.046). Nous avons ensuite cherché à caractériser le profil clinico biologique des patients MW avec mutation CXCR4 muté. Les mutations de CXCR4 sont associées à un pic monoclonal IgM plus élevé (p=0.006) et à une thrombopénie (p=0.018). Aucun impact en terme de survie globale n’a été observé dans notre cohorte selon le statut mutationnel de CXCR4. Conclusion. Notre étude a permis de décrire de nouvelles mutations de CXCR4 dans la MW et d’identifier une signature génomique plus complexe associée dans les MW CXCR4 muté parmi les MW MYD88L265P. Cette analyse des mutations de CXCR4 a d’autre part montré l’existence d’une hétérogénéité intra-clonal (dans le clone muté MYD88 et CXCR4) et interclonal (mutations du BCR et de CXCR4 dans le groupe des WM mutés MYD88L265P). Nos résultats suggèrent donc l’existence de différents sous groupes génomiques dans la MW. / Purpose. Waldenstrom macroglobulinemia (WM) is a B-cell malignancy characterized by bone marrow infiltration of clonal lymphoplasmacytic cells, which produce a monoclonal immunoglobulin M (IgM). MYD88L265P mutation may be considered as a founder event because of it high frequency in WM. Whole-genome sequencing has revealed CXCR4 mutations (CXCR4Mut) in WM. CXCR4 is a G-protein-coupled receptor that promotes migration and activation of several pathways including RAS, Akt and NFKB. CXCR4 mutation has proved to be of critical importance in WM, in part due to its role as a mechanism of resistance to several agents of targeted therapy. We have therefore sought to unravel the different aspects of CXCR4 mutations in WM using next generation sequencing, and SNP (single nucleotide polymorphism) arrays and to study the clinical impact.Experimental Design. Bone marrow samples of 98 patients with WM (mean age: 67 years) were analyzed. Tumoral DNA was extracted following CD19 B cell selection. Paired samples (tumor/T lymphocytes) were used as an intra-individual reference. CXCR4 mutation was analyzed by ultra deep targeted NGS (next generation sequencing) (all exons) allowing study of the clonal architecture in WM cells and/or sanger sequencing (SaS) (exon 2). Mutational spectrum of 8 candidate genes involved in Toll Like Receptor, RAS and B Cell Receptor (BCR) pathway along with MYD88L265P, CD79A (ITAM domain), CD79B( ITAM domain), CARD11 (exon 5-9), N RAS (exon 2-3), K RAS (exons 2-3), BRAF6 (exon 15), PTEN( exon 5-7), was also analysed in an integrative study. Genome-Wide Human SNP Array 6.0 (Affymetrix chips) was performed in 53 patients to decipher genomic signature of CXCR4Mut. Flow cytometry was performed to assess CXCR4 and CD49d (VLA4) expression (n=53).Results. We found all mutations to be heterozygous, somatic and located in the C-terminal domain of CXCR4 in 24.5% of the WM. CXCR4 mutations led to a truncated receptor protein. Among the 17 variants, 12 new variants were identified in WM. The most frequent mutation was the CXCR4 C1013G (S338X) mutation (5/98) followed by CXCR4C1013A (S338X) (3/98). Interestingly, CXCR4Mut was associated to higher expression of CXCR4 protein by flow cytometry, independently of the type of CXCR4 mutation (n=53) (p=0.003). No impact on the expression profile of the integrin VLA4 (CD49d) which directly interacts with CXCR4 was observed. Sub clonal CXCR4 mutations identified using NGS were identified in 4/14 cases. CXCR4 mutations pertain to the same clone as to MYD88 L265P mutations, but were mutually exclusive to CD79A/ CD79B mutations (BCR pathway). We identified a genomic signature in CXCR4Mut WM traducing a more complex genome. CXCR4 mutations were also associated with gain of chromosome 4 (p=0.002), gain of Xq (p=0.002) and deletion 6q (p=0.038) and a higher number of genomic abnormalities (5.8 versus 2.8 per patient, p=0.046). We thought to identify clinical-biologic characteristics of WM with CXCR4Mut features. CXCR4 mutations were associated with higher IgM monoclonal component (p=0.006) and thrombocytopenia (p=0.018). However, no impact in overall survival was observed according to CXCR4 mutational status. Conclusions. Our study panned out new CXCR4 mutations in WM, and identified a specific signature associated to CXCR4Mut, characterized with complex genomic aberrations among MYD88L265P WM. The study of CXCR4 mutations showed existence of intraclonal (variation in co-expression of MYD88 and CXCR4 mutations) and interclonal (BCR and CXCR4 mutations in MYD88L265P WM) heterogeneity. Our results suggest the existence of various genomic subgroups in WM.

β-adrenergic receptor (β-AR) stimulation increases extracellular levels of ubiquitin (UB), and exogenous UB plays an important role in β-AR-stimulated myocardial remodeling with effects on heart function, fibrosis and myocyte apoptosis. Cardiac fibroblasts are vital for maintaining the normal function of the heart, and in the structural remodeling of the heart in response to injury. Here we hypothesized that extracellular UB modulates cardiac fibroblast phenotype and function via its interaction with CXC chemokine receptor type 4 (CXCR4). Main methods: Serum starved adult cardiac fibroblasts were used to identify CXCR4 as a receptor for UB. Fluorescent microscopy, co-immunoprecipitation, western blot, proliferation, migration and collagen contraction assays were performed to investigate the role of UB/CXCR4 axis on cell signaling, and modulation of fibroblast phenotype and function. Key findings: Using fluorescent microscopy and co-immunoprecipitation assay, we provide evidence that extracellular UB interacts with CXCR4. CXCR4 antagonist, AMD3100, inhibited interaction of UB with CXCR4. UB activated ERK1/2, not Akt. It enhanced VEGF-A expression, while decreasing β3 integrins expression. Two mutated UB proteins (V70A and F4A; unable to interact with CXCR4) failed to affect the expression of VEGF-A and β3 integrins. UB treatment inhibited migration of cells into the wound and FBS-stimulated cell proliferation. UB enhanced expression of α-smooth muscle actin (marker of myofibroblast differentiation) and contraction of fibroblast-populated collagen gel pads. Most of the effects of UB were negated by AMD3100. Significance: The data presented here suggest that UB interacts with CXCR4, and UB/CXCR4 interaction affects intracellular signaling, and modulates fibroblast phenotype and function.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(医科学) / 甲第21027号 / 医科博第88号 / 新制||医科||6(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医科学専攻 / (主査)教授 杉田 昌彦, 教授 濵﨑 洋子, 教授 河本 宏 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les pDC représentent la première ligne de défense de l’organisme contre les pathogènes et établissent le lien essentiel entre l’immunité innée et adaptative. Les pDC endocytent et détruisent les particules virales et ainsi détectent leur matériel génétique grâce à des senseurs antiviraux de la famille des Toll-Like Receptors (TLR). L’activation des TLR7/9 induit la production massive d’interféron de type I (IFN-I), un antiviral puissant indispensable au contrôle de la propagation virale lors des phases aigues de l’infection. Cependant, l’IFN-I peut s’avérer avoir des effets délétères dans un grand nombre d’infections chroniques et de maladies auto-immunes. Ainsi, il semble indispensable de découvrir les mécanismes régulateurs des pDC ainsi que des modulateurs de l’activation des pDC. Nous avons ainsi montré que les monoamines (histamine, dopamine, sérotonine) et les polyamines (spermine et spermidine) inhibent l’activation complète des pDC stimulées par divers virus. Par la suite, nous avons identifié CXCR4 comme étant le récepteur des amines sur les pDC. Ainsi nous avons pu montrer que les amines pouvaient réguler les pDC en passant par CXCR4 et que ce récepteur était un interrupteur d’activation potentiel des pDC lors des infections virales. Afin de comprendre le mécanisme des amines, nous avons développé une nouvelle technologie : la transfection de siRNA dans les pDC primaires humaines. D’autre part, nous avons détecté des cellules géantes multinucléées en forme de roue de bicyclette lorsque les pDC sont cultivées in vitro avec de grandes quantités de virus VIH. Ainsi, comme les monocytes et les macrophages, les pDC peuvent former in vitro des cellules géantes multinucléées exprimant de hauts niveaux de protéines virales p24 de VIH-1. Cependant, les pDC ne sont que très peu infectées (moins de 5%). Nous nous sommes alors demandé si le corécepteur CXCR4 du virus VIH était aussi important que le récepteur CD4 pour la reconnaissance de ce dernier lors de l’activation des pDC. / PDC are the first line of defense of our organism against pathogens and establish the essential link between the innate and adaptive immunity. pDC endocyte and destroy the viral particles and thus, detect the genetic material with their antiviral sensors from the Toll-Like Family (TLR). The activation of TLR7/9 induces massive production of type I interferon (IFN-I), a powerful antiviral molecule, essential to control viral propagation during the acute phases of the infection. However, type I IFN can have deleterious effects in a large number of chronic infections and autoimmune diseases. Thus, it seems essential to discover the regulatory mechanism of pDC as well as pDC activation modulators. We showed that monoamines (histamine, dopamine and serotonin) and polyamines (spermine and spermidine) inhibit completely the activation of virus-stimulated pDC. Thus, we showed that amines regulated pDC activation through CXCR4 engagement and that this receptor was a potential switch "on-off" for pDC during viral infections. To better understand the mechanism of action by which amines inhibit pDC activation, we developed a new technology: siRNA transfection in human primary pDC. Furthermore, we detected multinuclear giant cells bearing the shape of a bicycle wheel when pDC are cultured in vitro with high quantities of HIV virus. Thus, on top of monocytes and macrophages, pDC can form in vitro multinuclear giant cells with high levels of p24 viral protein of HIV-1. However, pDC barely get infected (less than 5%). We then wondered if the receptors and co-receptors of the virus were important for the viral recognition during HIV-activation of pDC.

Parallèlement au rôle central du récepteur aux androgènes, l’environnement tumoral immédiat exerce aussi une action majeure sur la progression du cancer de la prostate. L’hypoxie locale, par le biais de régulations multiples, serait impliquée dans la migration cellulaire et la dissémination tumorale. L’objectif de ma thèse a été d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques et de nouveaux marqueurs pronostiques pour ces cancers. J’ai tout d’abord participé à l’identification d’un partenaire du récepteur aux androgènes, la protéine CAD, enzyme clé de la synthèse des pyrimidines. Parallèlement, nous nous sommes intéressés au rôle d’un anti-angiogénique endogène dans la progression du cancer de la prostate, la thrombospondine-1 (TSP-1). Bien que l’activité anti angiogénique soit souvent considérée comme anti-tumorale, nous avons mis en évidence le caractère protumoral de la TSP-1, par son action promigratoire sur les cellules tumorales. Ces travaux m’ont conduits à étudier l’axe CXCR4/SDF-1, régulé en partie par l’hypoxie et stimulant la migration cellulaire. Nous avons montré sur tissu humain que CXCR4 était exprimé principalement au niveau du front tumoral des cancers localisés et localement avancés, et que son expression était associée à une transition épithélio-mésenchymateuse. SDF-1 était surexprimée selon un gradient croissant allant du centre des tumeurs vers le tissu péritumoral distant, exerçant possiblement un chimiotactisme sur les cellules du front tumoral. La surexpression de CXCR4 au front tumoral ainsi que le gradient de SDF1 étaient associés au pronostic. / In addition to the pivotal role of the androgen receptor, the immediate tumor microenvironment plays an essential role in prostate cancer progression. Local hypoxia, through multiple regulation mechanisms, may be implicated in the migration of tumor cells and dissemination. The aim of my thesis was to identify new therapeutic targets and prognostic markers for these cancers. I first participated in the identification of a new partner of the androgen receptor, the protein CAD that is a key enzyme of pyrimidine synthesis. We also studied the role of the endogenous anti-angiogenic thrombospondin-1 (TSP-1) in prostate cancer progression. Although anti-angiogenic activity is usually matched with tumor inhibition, we showed that TSP-1 exerted protumoral effects by stimulating cell migration. These observations led me to study the hypoxia-induced CXCR4/SDF-1 axis that is known to promote cell migration through the extra-cellular matrix. We showed on human tissue that CXCR4 was overexpressed in the tumor front of localized and locally advanced prostate cancers, and that its expression was associated with an epithelial mesenchymal transition. An increasing gradient of SDF-1 was observed from the tumor center to the distant peritumoral tissue, potentially attracting CXCR4-expressing tumor cells of the tumor front. CXCR4 overexpression in the tumor front, as well as SDF1 gradient, were associated with prognosis.

Malgré les diagnostics précoces et les avancées thérapeutiques, le taux de mortalité chez les patients diagnostiqués d’un CCR au stade métastatique reste très élevé. L’objectif de ce travail a été d’étudier le rôle de la chimiokine CXCL12 et ses deux récepteurs CXCR4 et CXCR7 dans processus métastatique. J’ai comparé l’expression de la chimiokine CXCL12 dans des tumeurs coliques humaines avec les tissus sains associés puis je me suis intéressée aux mécanismes de régulation de cette expression et plus particulièrement la régulation épigénétique. J’ai montré que le promoteur de CXCL12 est méthylé dans 35% des CCR et qu’un défaut d’acétylation des histones du promoteur entraîne la perte d’expression de CXCL12. Des enzymes impliquées dans la régulation des mécanismes épigénétiques, potentiellement liées à ce défaut d’acétylation ont été identifiées par l’analyse des tumeurs par PCR Array et parmi ces facteurs, j’ai identifié l’histone acétyl-transférase PCAF dont l’expression est diminuée dans les tumeurs. Enfin, pour comprendre le rôle respectif de CXCR4 et de CXCR7 dans la dissémination métastatique, j’ai invalidé l’expression du gène des récepteurs dans la lignée colique humaine SW480 par Crispr-Cas9, puis j’ai comparé la capacité migratoire des cellules in vitro et leur potentiel métastatique in vivo. L’induction d’une perte d’expression du récepteur CXCR7 n’a pas eu d’impact sur le développement des métastases pulmonaire et hépatique in vivo, mais a entraîné une baisse de la migration in vitro. / Despite early cancer detection and therapeutic advances, the mortality rate in patients diagnosed with CRC at the metastatic stage remains very high. The aim of this work was to study the role of the chemokine CXCL12 and its two receptors CXCR4 and CXCR7 in the metastatic process. I compared the expression of the chemokine CXCL12 in human colon tumors with the associated healthy tissues, then I focused on the mechanisms regulating this expression and more particularly the epigenetic regulation. I have shown that the CXCL12 promoter is methylated in 35% of the CCR and that a lack of histone acetylation of the CXCL12 promoter causes the loss of its expression. Enzymes involved in the regulation of epigenetic mechanisms, potentially related to this acetylation defect, were identified by Array PCR on tumors and among these factors, the histone acetyl transferase PCAF, whose expression is decreased in tumors, was identified. Finally, to understand the respective role of CXCR4 and CXCR7 in metastatic spread, I invalidated the expression of both receptor genes in the human colonic line SW480 by Crispr-Cas9, and then compared the migratory capacity of the cells in vitro and their metastatic potential in vivo. Inducing a loss of expression of CXCR7 receptor did not have an impact on the development of pulmonary and hepatic metastases in vivo, but resulted in a decrease in in vitro migration.

Das Chemokine SDF-1α und sein Rezeptor CXCR4 sind in eine Vielzahl biologischer Prozesse, wie der Organogenese, der Hämatopoese und der Immunantwort involviert. Die Entdeckung des alternativen SDF-1α-Rezeptors CXCR7 bewirkte eine erneute Untersuchung der Funktion des SDF-1-Systems in diesen Vorgängen. CXCR7 ist in der Lage, je nach Gewebe- oder Zelltyp, als \"Scavenger\"-Rezeptor, Modulator des CXCR4 oder selbstständig aktiver Rezeptor zu agieren. In dieser Arbeit wurde untersucht, inwiefern beide Rezeptoren im Verlauf der Entwicklung der Muskulatur exprimiert werden, welche Aufgabe sie dabei übernehmen und ob sich Rückschlüsse auf die Muskelregeneration daraus ableiten lassen. Hierfür erfolgten in vitro-Untersuchungen an C2C12-Zellen und die anschließende Analyse der Expression von CXCR4, CXCR7 und SDF-1α in der sich entwickelnden Gliedmaßenmuskulatur von Wildtyp- und mdx-Mäusen. Die Untersuchung von C2C12-Zellen zeigte in allen Differenzierungsstadien eine detektierbare Menge von CXCR4 und eine zunehmende Expression des CXCR7. Die Behandlung der Zellen mit SDF-1α führte zu einer Phosphorylierung von Erk1/2 und PKCζ/λ und hemmte gleichzeitig deren Differenzierung. Nach einer Blockierung des CXCR4 mit seinem pharmakologischen Antagonist AMD3100 oder nach Hemmung der Expression durch spezifische siRNA blieb die Aktivierung des Signalweges aus und der hemmende Einfluss des SDF-1α auf die Differenzierung verschwand vollständig. Im Gegensatz dazu blieben nach der pharmakologischen Blockierung oder durch siRNA vermittelten Expressionshemmung des CXCR7 alle SDF-1α induzierten Effekte vollständig erhalten. Eine Untersuchung des Signalweges am dritten Tag der Differenzierung zeigte keine Aktivierung von Erk1/2. Ebenso blieb Erk1/2 nach einer Hemmung der Expression des CXCR4 unphosphoryliert. Im Gegensatz dazu fand nach einer Hemmung der Expression des CXCR7 mit spezifischer siRNA erneut eine Aktivierung des Signalweges statt. Weiterhin konnte in vivo festgestellt werden, dass die Expression des CXCR4 in der Muskulatur während der embryonalen Entwicklung am höchsten ist und bereits kurz nach der Geburt stark abnimmt, wenn die sekundäre Muskelentwicklung abgeschlossen ist. Die Expression des CXCR7 hingegen steigt perinatal an und bleibt bis zum Erwachsenenalter bestehen. Zusammengefasst zeigen diese Ergebnisse, dass CXCR4 aktiv das Signalgeschehen von SDF-1α in der Myogenese vermittelt und somit zur Differenzierungshemmung von Myoblasten beiträgt. CXCR7 hingegen wirkt als passiver SDF-1α-Scavenger und induziert somit durch eine Modulierung der extrazellulären SDF-1α-Konzentration die Differenzierung. In Übereinstimmung mit der Rolle des SDF-1α-Systems bei der Muskelentwicklung, konnte eine kontinuierliche SDF-1α- Expression im Bindegewebe um pränatale und im Endomysium von postnatalen und adulten Muskelfasern festgestellt werden. Diese SDF-1α-Expression stieg ebenso wie die CXCR4-Expression bei der Analyse der Muskulatur von dystrophin-defizienten Mäusen an und zeigte somit, dass dieses System auch für die Proliferation von Muskelvorläuferzellen in der regenerativen Muskulatur eine wichtige Rolle spielt. Bemerkenswerter Weise hatte diese Muskeldystrophie keinen Einfluss auf die Expression des CXCR7 und beeinflusst vermutlich dessen Funktion über einen anderen Mechanismus. Durch die offensichtlich enge Kontrolle von Muskelentwicklung und Regeneration durch CXCR4, CXCR7 und deren Liganden SDF-1α, bilden diese ein vielversprechendes therapeutisches Ziel für bestimmte Muskelerkrankungen. / The chemokine, SDF-1α, and its receptor, CXCR4, are assumed to control a multitude of biological processes such as organogenesis, haematopoesis, and immune responses. The previous demonstration that SDF-1α additionally binds to the chemokine receptor, CXCR7, currently urges a re-evaluation of the function of the SDF-1 system in these processes. In fact, depending on the tissue and cell type, CXCR7 either acts as a scavenger receptor, a modulator of CXCR4 or an independent active receptor. This thesis is dedicated to answer the following questions: Are both SDF-1α receptors expressed during muscle development? What is the actual function of these receptors during myogenesis? Is there a role of the SDF-1 system in muscle regeneration? To adress these issues both in vitro studies with the myoblast cell line, C2C12, as well as in vivo analyses on the expression of CXCR4, CXCR7 and SDF-1α in developing and regenerating limb muscles have been performed. At all stages of differentiation, C2C12 cells exhibited measurable amounts of CXCR4. In addition, in the course of differentiation C2C12 cells showed increasing expression levels of CXCR7. Treatment of the cells with SDF-1α resulted in the phosphorylation of Erk1/2 and PKCζ/λ and subsequently blocked their myogenic differentiation. Following inactivation of CXCR4 either by its antagonist, AMD3100, or by specific siRNA, SDF-1α failed to activate both pathways and in addition no longer inhibited the myogenic differentiation of C2C12 cells. By contrast, inactivation of CXCR7 remained without effects on SDF-1α-induced cell signalling and resulting inhibitory effects on myogenic differentiation. Interestingly, SDF-1α also failed to activate Erk1/2 signalling in differentiated C2C12 cells. Cell signalling in differentiated C2C12 cells was, however, restored following inhibition of CXCR7 expression, but not following inhibition of CXCR4 expression. The in vivo analysis further revealed that in limb muscles expression of the CXCR4 is highest during embryonic development with a decrease in expression levels shortly after birth when secondary muscle development is completed. Vice versa, expression levels of CXCR7 increased perinatally and remained high into adulthood. In summary, these findings unravel that CXCR4 actively mediates SDF-1α-signalling during myogenesis. The findings further provide evidence that CXCR7 acts as a scavenger receptor during myogenesis which controls myogenic differentiation by modulating extracellular SDF-1α concentration. In further agreement with a major role of SDF-1α in muscle development, SDF-1α is continously expressed by the endomysium of postnatal and adult muscle fibers. Moreover, expression of SDF-1α as well as CXCR4 is massively increased in muscles of dystrophin-deficient mice further implying that the SDF-1 system plays an equally important role during muscle development and regeneration. The pivotal role of SDF-1α in muscle development and regeneration points to the SDF-1 system as a promising therapeutical target for certain muscle diseases.

L’entrée virale du VIH-1 dans ses cellules cibles constitue une cible thérapeutique de choix. À l’heure actuelle, un inhibiteur de fusion et un inhibiteur ciblant le corécepteur CCR5 sont utilisés en thérapie. Dans notre étude, notre objectif était d’évaluer le profil antiviral et fonctionnel de plusieurs types moléculaires envisagés comme inhibiteurs d’entrée du corécepteur CXCR4, soient : 1) de dérivés peptidiques mimant des portions du récepteur 2) de dérivés peptidiques issus du ligand naturel de CXCR4, le SDF-1 et 3) de dérivés du puissant inhibiteur de faible poids moléculaire, le T140. Notre recherche se concentrait sur la mise au point de molécules capables d’inhiber l’entrée du VIH en ciblant sélectivement le corécepteur CXCR4 tout en conservant les fonctions naturelles de ce dernier. Parmi les molécules testées, certaines possèdent un grand potentiel dans le développement de nouveaux médicaments antirétroviraux. / HIV entry into target cell is one of the main therapeutic goals in AIDS research. One fusion inhibitor is actually used as therapeutics and one more entry inhibitor targeting the CCR5 coreceptor was approved recently. The discovery of inhibitors targeting the second HIV coreceptor CXCR4 with high antiviral power versus low interference with natural functions of CXCR4 represents a crucial issue in AIDS research. In our study, antiviral properties and functional effect of different kinds of molecules were tested: 1) peptides derivative mimicking CXCR4 domains 2) SDF-1 derivative peptides and 3) T140 (a low molecular weight inhibitor) derivative molecules. These molecules were investigated in HIV infection and cellular migration. The main goal of our study was to determine molecules having great antiviral properties versus low interference on chemotactic response induced by the natural ligand of CXCR4 (SDF-1). Within the panel of molecules tested, some have great potential to become lead compounds for inhibition of viral entry through CXCR4.

Die Erforschung von Mechanismen der malignen Transformation ermöglicht das Verständnis von zahlreichen Signalwegen in der Zelle. In dieser Arbeit wurden Mechanismen untersucht, in die die Proliferation und das Homing leukämischer Progenitorzellen involviert sind. Diese Ergebnisse wurden im Anschluss mit gesunden Kontrollen korreliert. Die Migration von Stammzellen ist ein wichtiger zellulärer Mechanismus in der hämatopoetischen Stammzell-Biologie und in der Leukämie-Forschung. CXCR4 und sein Ligand SDF-1 sind wichtige Regulatoren der Stammzell-Migration und des Homings. Sie beeinflussen physiologische, pathologische und zelluläre Migrationsprozesse, die unter anderem für die Vaskularisierung (Nagasawa, 2001), aber auch für die Metastasierung von Tumorzellen (Helbig et al., 2003) von zentraler Bedeutung sind. FLT3 mutierte AML-Zellen zeigen erhöhte CXCR4-Level und ein verbessertes Anwachsen den Zellen im Knochenmark nach Transplantation in NOD/SCID-Mäuse. Tierexperimentelle Daten deuten darauf hin, dass ein verstärktes Homing von leukämischen Zellen mit einer erhöhten Resistenz gegenüber Chemotherapie assoziiert ist. Möglicherweise ist dies eine der Hauptursachen für das Therapieversagen bei diesen Patienten. Das Ziel des Projektes, dem diese Arbeit zugrunde liegt, war es, Interaktionen zwischen FLT3-ITD und CXCR4 zu untersuchen und mögliche Auswirkungen dieser Interaktionen für Migration und Homing von Stammzellen zu ermitteln. Letztlich können diese Erkenntnisse sowohl zur Verbesserung der klinischen Stammzell-Transplantationen und zur Definition neuer Strategien zur Behandlung von Patienten mit akuter myeloischer Leukämie beitragen. Untersuchungsgegenstände dieser Arbeit waren zum einen die Gewinnung von Erkenntnissen über die Wirkung einer FLT3-ITD-Überexpression auf die Expression verschiedener Signalmoleküle und ihr möglicher Einfluss auf CXCR4/SDF-1 vermittelte Signalwege. Des Weiteren die Rolle der CXCR4/SDF-1-Achse und der Einfluss einer Mikroumgebung auf AML-Zellen. Zum anderen die Wirkung des CXCR4 Inhibitiors AMD3100 auf AML-Blasten sowie die Blockierung der CXCR4/SDF-1-Achse als mögliche Therapie gegen AML. Interne Tandemduplikation (ITD)-Mutationen des FLT3-Rezeptors sind mit einer hohen Inzidenz von Rückfällen bei akuter myeloischer Leukämie (AML) verbunden. Die Expression des CXCR4-Rezeptors in FLT3-ITD-positiven AML-Blasten ist mit schlechten Prognosen für die Patienten verbunden. Die Blockierung von CXCR4 führt zu einer Sensibilisierung von AML-Blasten gegenüber einer Chemotherapie. Im Rahmen dieser Arbeit wurden primäre Blasten von Patienten mit FLT3-ITD oder FLT3-wt-AML verwendet. Darüber hinaus wurden humane CD34+ hämatopoetische Vorläuferzellen (HSCs) bis zu 80% mit retroviralen Vektoren transduziert, die ein humanes FLT3-ITD-Transgen beinhalteten. Im Gegensatz zu früheren Daten von murinen Zellen wurde in dieser Arbeit gezeigt, dass eine Überexpression des FLT3-ITD-Transgens in humanen HSCs eine signifikant reduzierte Migration zu SDF-1-in vitro aufweist. Dies spiegelte sich außerdem in einem reduzierten Knochenmark-Homing in NOD/SCID-Mäusen wider. Ko-Kultivierungsexperimente von sowohl FLT3-ITD-positiven AML-Blasten als auch von FLT3-ITD-positiven HSCs auf Stromazellen des Knochenmarks führten zu einem signifikanten Proliferationsvorteil und zu erhöhten zeitigen CAFCs im Vergleich zu FLT3-wt-AML-Blasten bzw. zu kontrolltransduzierten HSCs. Die Zugabe des CXCR4-Inhibitors AMD3100 zeigte während der Ko-Kultur eine deutliche Reduktion der Proliferation und von CAFCs bei FLT3-ITD-positiven Zellen, aber nicht bei FLT3-wt-Blasten. Zusammenfassend liefert diese Studie den Beweis für eine Stroma-vermittelte Resistenz von FLT3-ITD-positiven HSCs und Blasten. Die Ergebnisse dieser Arbeit demonstrieren, dass die Hemmung von CXCR4 die zellulären Wechselwirkungen von Stromazellen und leukämischen Zellen behindert. Somit bestätigt sich eine funktionelle Bedeutung der CXCR4/SDF-1-Achse bei AML. Um die Kontrolle über leukämische Zellen und ihre Proliferation zu bekommen, könnte die Hemmung von CXCR4 eine neue therapeutische Strategie bei Patienten mit fortgeschrittener FLT3-ITD-positiver AML sein.