Testicular germ cell tumors (TGCTs) are thought to arise during early embryogenesis due to the arrest of germ cell differentiation at primordial germ cells (PGCs) or gonocytes. Oxidative stress (OS) is implicated in cancer development as a factor leading to DNA damage. Reactive oxygen species (ROS) -induced instability occurs as a series of progressive steps. The cell has several defense mechanisms against the deleterious effect of ROS (e.g. antioxidants and DNA repair). When the defense mechanisms are exhausted by increasing OS, DNA damage leads to genomic instability with subsequent mutations that can be transmitted during cell division. On the other hand, male infertility is a representation of testicular dysgenesis syndrome, which carries a risk for TGCTs development. The mechanisms underlying both TGCTs and male infertility are thought to be overlapping to some extent. The central hypothesis of this work is that OS induces germ line genomic instability leading to testicular germ cell tumors. To test this hypothesis, mouse germ cell lines were established and subjected to different doses of OS in the form of H2O2. The mutation frequency was associated with the treatment dose 2 uM at days 3, 6, and 9 (p<0.001, p<0.001, and p<0.0003, respectively). The mBAT27 marker showed a mutation frequency fitting quadratic response surface regression. The mutation frequencies pointed to the possible role of OS leading to accumulation of DNA damage and initiating events that lead to TGCTs development that may occur early in life, possibly during the prenatal period. In addition, different panels of microsatellite markers from across the genome were analyzed to test for differential instability in both somatic cells and germline cells. Blood and semen samples from 18 infertile patients and 7 ethnically matched controls were used. Microsatellite markers were selected; 26 on the Y chromosome, 16 on the X chromosome, and 20 on different autosomes. Microsatellite instability was detected in markers located near genes responsible for testis development, spermatogenesis, cell differentiation, and proteins involved in mismatch repair mechanisms. This supports the hypothesis that testicular germ cell tumors may arise during early embryogenesis through acquiring multiple mutations that accumulate over time.

No description available.

In chronic myelogenous leukemia (CML), activation of BCR-ABL, the product of the bcr-abl chimeric gene, leads to constitutive activation of pathways that increase genomic instability through endogenous production of reactive oxygen species (ROS) that cause oxidative DNA damage and inactivate the function of repair proteins leading to unfaithful DNA repair. If misrepaired, oxidative DNA damage, such as 8-oxoguanine (8-oxoG), may result in point mutations and/or DNA double-strand breaks (DSBs) leading to drug resistance to the BCR-ABL kinase inhibitor imatinib mesylate (IM) and accumulation of chromosomal aberrations associated with malignant CML progression from a benign chronic phase (CP) to a fatal blast phase (BP). To determine which population of CML-CP cells, leukemia stem cells (LSCs) and/or leukemia progenitor cells (LPCs), displays elevated levels of ROS and oxidative DNA damage, and whether these elevated levels of ROS and oxidative DNA damage in CML-CP subpopulations result in the accumulation of genomic instability, we employed the tetracycline-inducible SCLtTA/BCR-ABL transgenic mouse model. We showed that LSCs, including the quiescent subpopulation, but not LPCs, displayed elevated levels of ROS and oxidative DNA damage, perhaps due to deregulated expression of genes involved in ROS metabolism, resulting in genomic instability manifested by both point mutations and genetic alterations. We also examined the effect of IM on ROS, oxidative DNA damage and genomic instability displayed by CML-CP subpopulations, and determined that elevated ROS and oxidative DNA damage were not inhibited by IM in quiescent LSCs, nor was genomic instability and deregulated gene expression prevented. To explore underlying mechanisms, i.e. BCR-ABL expression levels, by which CML-CP cells accumulate genomic instability, we examined the effect of low and high BCR-ABL expression on ROS and oxidative DNA damage in BCR-ABL-transduced human CD34+ cells. We detected elevated ROS and oxidative DNA damage in high BCR-ABL-expressing CD34+ cells compared to low BCR-ABL-expressing cells. Furthermore, BCR-ABL exerted a kinase-dependent effect on ROS-dependent DNA damage. These data support the hypothesis that genomic instability may originate from LSCs, but do not exclude the potential role of LPCs, and may have important clinical implications for CML treatment since additional genetic aberrations that encode primary resistance may protect LSCs, including the quiescent subpopulation, from eradication by tyrosine kinase inhibitors (TKIs), and the continuous accumulation of genetic errors may trigger disease relapse and progression. / Microbiology and Immunology

BACKGROUND:Cancers often arise within an area of cells (e.g. an epithelial patch) that is predisposed to the development of cancer, i.e. a "field of cancerization" or "field defect." Sporadic colon cancer is characterized by an elevated mutation rate and genomic instability. If a field defect were deficient in DNA repair, DNA damages would tend to escape repair and give rise to carcinogenic mutations.PURPOSE:To determine whether reduced expression of DNA repair proteins Pms2, Ercc1 and Xpf (pairing partner of Ercc1) are early steps in progression to colon cancer.RESULTS:Tissue biopsies were taken during colonoscopies of 77 patients at 4 different risk levels for colon cancer, including 19 patients who had never had colonic neoplasia (who served as controls). In addition, 158 tissue samples were taken from tissues near or within colon cancers removed by resection and 16 tissue samples were taken near tubulovillous adenomas (TVAs) removed by resection. 568 triplicate tissue sections (a total of 1,704 tissue sections) from these tissue samples were evaluated by immunohistochemistry for 4 DNA repair proteins. Substantially reduced protein expression of Pms2, Ercc1 and Xpf occurred in field defects of up to 10 cm longitudinally distant from colon cancers or TVAs and within colon cancers. Expression of another DNA repair protein, Ku86, was infrequently reduced in these areas. When Pms2, Ercc1 or Xpf were reduced in protein expression, then either one or both of the other two proteins most often had reduced protein expression as well. The mean inner colon circumferences, from 32 resections, of the ascending, transverse and descending/sigmoid areas were measured as 6.6 cm, 5.8 cm and 6.3 cm, respectively. When combined with other measurements in the literature, this indicates the approximate mean number of colonic crypts in humans is 10 million.CONCLUSIONS:The substantial deficiencies in protein expression of DNA repair proteins Pms2, Ercc1 and Xpf in about 1 million crypts near cancers and TVAs suggests that the tumors arose in field defects that were deficient in DNA repair and that deficiencies in Pms2, Ercc1 and Xpf are early steps, often occurring together, in progression to colon cancer.

Le système immunitaire est particulièrement dépendant des mécanismes de réparation de l’ADN, en effet le développement du système immunitaire adaptatif nécessite certains mécanismes de réparation de l’ADN, lors de la recombinaison V(D)J et lors de la commutation de classe des immunoglobulines. De plus, le système hématopoïétique est par sa nature très sensible aux lésions spontanées de l’ADN. Il existe chez l’homme de nombreux déficits immunitaires directement liés à un défaut de réparation de l’ADN. L’identification du gène responsable est importante pour un conseil génétique familial approprié et pour la prise en charge médicale. Nous avons accès aujourd’hui à de puissants outils de dépistage génétique grâce au séquençage à haut débit et la liste des gènes responsables d’un déficit immunitaire s’allonge de plus en plus en rapidement. La première partie de ce travail porte sur la mise au point d’un nouvel outil de dépistage rapide des déficits de la réparation de l’ADN, en particulier dans le cas de déficit immunitaires. Ce test est fondé sur l’observation d’un biais du répertoire du TCRdes lymphocytes T circulants lorsque les thymocytes ont une durée de vie diminuée, or un défaut de réparation de l’ADN entraîne une diminution de la survie thymocytaire. Nous avons mis au point deux techniques, par biologie moléculaire et par cytométrie en flux, pour détecter un éventuel biais du répertoire du TCRα et évaluer la pertinence de ce test dans les déficits immunitaires liés à un défaut de réparation de l’ADN. Un biais a notamment été détecté dans les cas de déficit en facteur du NHEJ et en ATM. Nous avons également établi en collaboration avec le service d’Immunologie Clinique de l’hôpital Saint-Louis une cohorte de patients atteints de déficit immunitaire commun variable (DICV) dont la présentation clinique est évocatrice d’un défaut de réparation de l’ADN. Une série de test fonctionnels de dépistages de déficit de la réparation de l’ADN ainsi que des analyses génétiques (CGH array, séquençage complet de l’exome) ont été fait chez ces patients afin d’identifier de nouveaux gènes impliqués dans les DICV. Parmi les 18 patients analysés, dans 5 cas on retrouve une sensibilité cellulaire accrue aux agents génotoxiques et chez 15 patients, un gène candidat a été identifié. Ces résultats sont encore préliminaires et la caractérisation génétique et fonctionnelle des mutations identifiées sera poursuivie par notre équipe. Pour finir, nous avons entrepris l’exploration génétique et fonctionnelle de deux mutations identifiées chez une jeune patiente atteinte de déficit immunitaire combiné (CID) associé à un syndrome lymphoprolifératif et une auto-immunité, et chez qui une hypersensibilité cellulaire à la Mitomycine C, agent pontant de l’ADN, a été détectée. La première mutation a été identifiée dans le gène ELKS qui code pour un facteur impliqué dans la réparation de l’ADN. La complémentation fonctionnelle de ce gène prouve l’implication de cette mutation dans l’hypersensibilité des cellules de la patiente à la MMC. Nous avons développé un modèle murin KO conditionnel de ce gène dans les cellules hématopoïétiques qui n’a pas montré de défaut de développement du système immunitaire. La deuxième mutation identifiée se situe dans le gène BACH2 codant pour un répresseur transcriptionnel très impliqué dans le développement du système immunitaire. Les souris KO pour ce gène ont un phénotype proche du déficit immunitaire décrit chez cette patiente. Les investigations de cette mutation sont en cours chez elle et chez les membres de sa famille également porteurs de la mutation. / The immune system is particularly dependent on DNA damage response (DDR) pathways. The development of the adaptive immune system requires certain DDR mechanisms, in particular during the V(D)J recombination and during class switch recombination (CSR), furthermore, the hematopoietic system is very sensitive to spontaneous DNA lesions. Therefore, there are many immune deficiencies in human directly related to a DDR deficiency. The identification of the responsible gene is important for appropriate genetic counseling. Today, we have access to powerful genetic screening tools, in particular next generation sequencing (NGS) and the list of genes responsible for immune deficiency is growing rapidly. The first part of this work focuses on the development of a new screening tool for DDR defects, in particular in the case of immune deficiency, and evaluation of clinical interest. This test is based on the observation of a bias of the TCRα repertoire in circulating T lymphocytes when thymocytes lifespan is diminished and we know that DDR defect causes decreased thymocyte survival. We have developed two techniques, by molecular biology and by flow cytometry, to detect a potential bias of the TCRα repetoire and assess the suitability of this test in some immunodeficiencies linked to a DDR defect. A significant bias was detected in the case of ATM and NHEJ factor deficiency. Furthermore, we have established a cohort of patients suffering from common variable immunodeficiency (CVID) with a clinical presentation highly suggestive of DDR defect, in collaboration with the Clinical Immunology Service of Hôpital Saint-Louis (Paris). Functional test for DDR defect and genetic analysis (CGHarray, whole exome sequencing) were performed in these patients to identify new genes involved in CVID. Among the 18 patients analyzed until now, five cases of cellular sensitivity to genotoxic agents have been detected and a candidate gene was identified in 15 of them. These results are still preliminary and our team will pursue genetic and functional characterization of the identified mutations. Finally, we undertook genetic and functional exploration of two mutations identified in a young patient with combined immunodeficiency (CID) associated with a lymphoproliferative disease and autoimmunity, and in whom a cellular hypersensitivity to mitomycin C, a DNA crosslinking agent, was detected. The first mutation was identified in the ELKS gene, which codes for a factor involved in DNA repair. Functional complementation of this gene demonstrates the involvement of this mutation in the hypersensitivity of patient’s cells to MMC. We have developed a conditional knockout mouse model of this gene in hematopoietic cells that did not show any defect in development of the immune system. The second mutation was identified in BACH2 gene encoding a transcriptional repressor involved in the development of the immune system. Knockout mice for this gene have a similar phenotype to the immune deficiency described in this patient. Investigations on this mutation are ongoing in the patient and among family members that also carry the mutation.

Le système immunitaire est particulièrement dépendant des mécanismes de réparation de l’ADN, en effet le développement du système immunitaire adaptatif nécessite certains mécanismes de réparation de l’ADN, lors de la recombinaison V(D)J et lors de la commutation de classe des immunoglobulines. De plus, le système hématopoïétique est par sa nature très sensible aux lésions spontanées de l’ADN. Il existe chez l’homme de nombreux déficits immunitaires directement liés à un défaut de réparation de l’ADN. L’identification du gène responsable est importante pour un conseil génétique familial approprié et pour la prise en charge médicale. Nous avons accès aujourd’hui à de puissants outils de dépistage génétique grâce au séquençage à haut débit et la liste des gènes responsables d’un déficit immunitaire s’allonge de plus en plus en rapidement. La première partie de ce travail porte sur la mise au point d’un nouvel outil de dépistage rapide des déficits de la réparation de l’ADN, en particulier dans le cas de déficit immunitaires. Ce test est fondé sur l’observation d’un biais du répertoire du TCRdes lymphocytes T circulants lorsque les thymocytes ont une durée de vie diminuée, or un défaut de réparation de l’ADN entraîne une diminution de la survie thymocytaire. Nous avons mis au point deux techniques, par biologie moléculaire et par cytométrie en flux, pour détecter un éventuel biais du répertoire du TCRα et évaluer la pertinence de ce test dans les déficits immunitaires liés à un défaut de réparation de l’ADN. Un biais a notamment été détecté dans les cas de déficit en facteur du NHEJ et en ATM. Nous avons également établi en collaboration avec le service d’Immunologie Clinique de l’hôpital Saint-Louis une cohorte de patients atteints de déficit immunitaire commun variable (DICV) dont la présentation clinique est évocatrice d’un défaut de réparation de l’ADN. Une série de test fonctionnels de dépistages de déficit de la réparation de l’ADN ainsi que des analyses génétiques (CGH array, séquençage complet de l’exome) ont été fait chez ces patients afin d’identifier de nouveaux gènes impliqués dans les DICV. Parmi les 18 patients analysés, dans 5 cas on retrouve une sensibilité cellulaire accrue aux agents génotoxiques et chez 15 patients, un gène candidat a été identifié. Ces résultats sont encore préliminaires et la caractérisation génétique et fonctionnelle des mutations identifiées sera poursuivie par notre équipe. Pour finir, nous avons entrepris l’exploration génétique et fonctionnelle de deux mutations identifiées chez une jeune patiente atteinte de déficit immunitaire combiné (CID) associé à un syndrome lymphoprolifératif et une auto-immunité, et chez qui une hypersensibilité cellulaire à la Mitomycine C, agent pontant de l’ADN, a été détectée. La première mutation a été identifiée dans le gène ELKS qui code pour un facteur impliqué dans la réparation de l’ADN. La complémentation fonctionnelle de ce gène prouve l’implication de cette mutation dans l’hypersensibilité des cellules de la patiente à la MMC. Nous avons développé un modèle murin KO conditionnel de ce gène dans les cellules hématopoïétiques qui n’a pas montré de défaut de développement du système immunitaire. La deuxième mutation identifiée se situe dans le gène BACH2 codant pour un répresseur transcriptionnel très impliqué dans le développement du système immunitaire. Les souris KO pour ce gène ont un phénotype proche du déficit immunitaire décrit chez cette patiente. Les investigations de cette mutation sont en cours chez elle et chez les membres de sa famille également porteurs de la mutation. / The immune system is particularly dependent on DNA damage response (DDR) pathways. The development of the adaptive immune system requires certain DDR mechanisms, in particular during the V(D)J recombination and during class switch recombination (CSR), furthermore, the hematopoietic system is very sensitive to spontaneous DNA lesions. Therefore, there are many immune deficiencies in human directly related to a DDR deficiency. The identification of the responsible gene is important for appropriate genetic counseling. Today, we have access to powerful genetic screening tools, in particular next generation sequencing (NGS) and the list of genes responsible for immune deficiency is growing rapidly. The first part of this work focuses on the development of a new screening tool for DDR defects, in particular in the case of immune deficiency, and evaluation of clinical interest. This test is based on the observation of a bias of the TCRα repertoire in circulating T lymphocytes when thymocytes lifespan is diminished and we know that DDR defect causes decreased thymocyte survival. We have developed two techniques, by molecular biology and by flow cytometry, to detect a potential bias of the TCRα repetoire and assess the suitability of this test in some immunodeficiencies linked to a DDR defect. A significant bias was detected in the case of ATM and NHEJ factor deficiency. Furthermore, we have established a cohort of patients suffering from common variable immunodeficiency (CVID) with a clinical presentation highly suggestive of DDR defect, in collaboration with the Clinical Immunology Service of Hôpital Saint-Louis (Paris). Functional test for DDR defect and genetic analysis (CGHarray, whole exome sequencing) were performed in these patients to identify new genes involved in CVID. Among the 18 patients analyzed until now, five cases of cellular sensitivity to genotoxic agents have been detected and a candidate gene was identified in 15 of them. These results are still preliminary and our team will pursue genetic and functional characterization of the identified mutations. Finally, we undertook genetic and functional exploration of two mutations identified in a young patient with combined immunodeficiency (CID) associated with a lymphoproliferative disease and autoimmunity, and in whom a cellular hypersensitivity to mitomycin C, a DNA crosslinking agent, was detected. The first mutation was identified in the ELKS gene, which codes for a factor involved in DNA repair. Functional complementation of this gene demonstrates the involvement of this mutation in the hypersensitivity of patient’s cells to MMC. We have developed a conditional knockout mouse model of this gene in hematopoietic cells that did not show any defect in development of the immune system. The second mutation was identified in BACH2 gene encoding a transcriptional repressor involved in the development of the immune system. Knockout mice for this gene have a similar phenotype to the immune deficiency described in this patient. Investigations on this mutation are ongoing in the patient and among family members that also carry the mutation.

Contrairement à la plupart des eucaryotes non-photosynthétiques, les végétaux doivent assurer la stabilité d’un génome additionnel contenu dans le plastide, un organite d’origine endosymbiotique. Malgré la taille modeste de ce génome et le faible nombre de gènes qu’il encode, celui-ci est absolument essentiel au processus de photosynthèse. Pourtant, même si ce génome est d’une importance cruciale pour le développement de la plante, les principales menaces à son intégrité, ainsi que les conséquences d’une déstabilisation généralisée de sa séquence d’ADN, demeurent largement inconnues. Dans l’objectif d’élucider les conséquences de l’instabilité génomique chloroplastique, nous avons utilisé le mutant why1why3polIb d’Arabidopsis thaliana, qui présente d’importants niveaux de réarrangements génomiques chloroplastiques, ainsi que la ciprofloxacine, un composé induisant des brisures double-brins dans l’ADN des organites. Ceci nous a permis d’établir qu’une quantité importante de réarrangements génomiques provoque une déstabilisation de la chaîne de transport des électrons photosynthétique et un grave stress oxydatif associé au processus de photosynthèse. Étonnamment, chez why1why3polIb, ces hautes concentrations d’espèces oxygénées réactives ne mènent ni à la perte de fonction des chloroplastes affectés, ni à la mort cellulaire des tissus. Bien au contraire, ce déséquilibre rédox semble être à l’origine d’une reprogrammation génique nucléaire permettant de faire face à ce stress photosynthétique et conférant une tolérance aux stress oxydatifs subséquents. Grâce à une nouvelle méthode d’analyse des données de séquençage de nouvelle génération, nous montrons également qu’un type particulier d’instabilité génomique, demeuré peu caractérisé jusqu’à maintenant, constitue une des principales menaces au maintien de l’intégrité génomique des organites, et ce, tant chez Arabidopsis que chez l’humain. Ce type d’instabilité génomique est dénommé réarrangement de type U-turn et est vraisemblablement associé au processus de réplication. Par une approche génétique, nous démontrons que les protéines chloroplastiques WHY1, WHY3 et RECA1 empêchent la formation de ce type d’instabilité génomique, probablement en favorisant la stabilisation et le redémarrage des fourches de réplication bloquées. Une forte accumulation de réarrangements de type U-turn semble d’ailleurs être à l’origine d’un sévère trouble développemental chez le mutant why1why3reca1. Ceci soulève de nombreuses questions quant à l’implication de ce type d’instabilité génomique dans de nombreux troubles et pathologies possédant une composante mitochondriale. / In contrast to most non-photosynthetic eukaryotes, plants must ensure the stability of an additional genome contained within the plastid organelle. Despite the small size of the plastid genome and its low gene content, this genome is nevertheless absolutely essential for photosynthesis and plant energy metabolism. In spite of this, the main threats this genome encounters and their underlying consequences remain poorly understood. To evaluate the consequences of generalized plastid genome instability, we use the why1why3polIb Arabidopsis thaliana mutant line, which exhibits elevated levels of plastid genome rearrangements, and ciprofloxacin, a compound that induces double strand-breaks within organelle DNA. We demonstrated that high levels of plastid genome rearrangements lead to a decrease in photosynthetic electron transport chain efficiency and to a severe photosynthesis-associated oxidative stress. Surprisingly, these high levels of reactive oxygen species are neither associated to a loss of chloroplast function, nor to cell death. Instead, this redox imbalance seems to initiate a nuclear genetic expression remodelling that allows adaptation to this photosynthetic stress and confers tolerance to subsequent oxidative stresses. Using a novel approach for the analysis of next-generation sequencing data, we have also shown that a poorly characterized type of genomic instability constitutes one of the main threats to organelle genomic integrity, both in Arabidopsis and human. We demonstrate that this particular type of genomic instability, named U-turn-like DNA rearrangement, is most probably associated to errors during the replication process. Also, a genetic approach revealed that the chloroplast-localized proteins WHY1, WHY3 and RECA1 all act to repress this type of genomic instability, probably by stabilizing and stimulating the accurate restart of collapsed replication forks. A strong accumulation of U-turn-like rearrangements is notably associated to severe developmental defects in the why1why3reca1 mutant line. This raises the question of whether this type of genomic instability could be involved in the appearance of several mitochondria-associated pathologies.

Alterações no genoma de células tumorais são eventos comuns durante a carcinogênese. Tais aberrações genômicas - como mutações e variações estruturais - são diretamente relacionadas a detecção e morte de células neoplásicas pelo sistema imune. Além da contribuição da perda de função de genes supressores tumorais (GSTs) no desenvolvimento neoplásico, GSTs também influenciam a resposta imune no câncer. Por exemplo, o GST PTEN afeta diretamente a via interferon através da desfosforilação do fator regulador de interferon 3 (IRF3). No entanto, se mantém inconclusivo se a inativação de PTEN diretamente influencia a resposta imune através de IRF3 ou por provocar altos níveis de instabilidade genômica. Para responder essa questão, conduzimos uma análise PanCancer de 33 tipos tumorais da coorte The Cancer Genome Atlas para identificar se existem associações entre a inativação do gene PTEN e alterações genômicas específicas que podem suprimir ou ativar a resposta imune antitumoral. O status de inativação de PTEN foi determinado a partir de dados de variação no número de cópias e presença de mutações de ponto. Nesse estudo, investigamos o efeito da inativação de PTEN nas alterações genômicas de tumores e na abundância de 22 células do sistema imune derivadas do algoritmo CIBERSORT. Observamos que a inativação de PTEN foi significantemente associada com níveis elevados de aneuploidia, mutações, e heterogeneidade intratumoral. Além disso, nossos achados mostraram que a inativação de PTEN é altamente específica para cada tipo tumoral. Da mesma maneira, observamos que pacientes com tumores PTEN-inativos podem apresentar variações na resposta a imunoterapia. Tal observação deriva da correlação significativa entre a inativação de PTEN e a expressão dos alvos terapêuticos proteína programada 1 da morte celular (PD1), seu ligante (PDL1), e indoleamina 2,3 dioxigenase (IDO1). Na análise PanCancer, a inativação de PTEN também foi significativamente associada à composição de células do sistema imune no microambiente tumoral, incluindo células T regulatórias (Treg) e células CD8+. A partir desses achados, conduzimos uma análise aprofundada de tumores de próstata primários e metastáticos com a perda de PTEN. Através de uma análise in silico, nós observamos que tumores primários e metastáticos apresentam maiores densidades de Treg quando há perda da proteína PTEN. Nós também observamos que, dependendo do local de metástase prostática, a deficiência de PTEN é associada a um perfil de células imunes supressivas no microambiente tumoral. A partir da análise de uma coorte brasileira composta por 94 tumores primários de próstata, observamos que a perda de PTEN se associa a uma maior densidade de Tregs e uma maior expressão da proteína imunossupressora IDO1. Além disso, tumores PTEN-deficientes com altas densidades de Tregs apresentaram o pior prognóstico entre pacientes. Coletivamente, nós demonstramos que a inativação de PTEN é associada a um estado imunossuprimido no microambiente tumoral. Ademais, a perda de PTEN possivelmente se associa a resposta imune antitumoral através da combinação de duas diferentes vias - uma dependente de IRF3 e outra relacionada ao efeito no genoma de células cancerosas. Ensaios funcionais são necessários para validar os achados desse estudo; porém, sugerimos que a avaliação do status de inativação de PTEN pode ter alto potencial para discernir pacientes que responderão à imunoterapia. / Cancer-cell genomes undergo several abnormalities during carcinogenesis. Indeed, many of the tumor-specific genomic changes, such as mutations and chromosomal aberrations, are related to how the host immune system responds to detect and kill tumor cells. In addition to these general effects, loss of function of specific tumor suppressor genes (TSG) contributes to tumor development and progression and at the same time also regulates several facets of the immune response in cancer. For instance, the TSG phosphatase and tensin homolog (PTEN) was shown to directly regulate the anti-viral interferon response by licensing the interferon regulatory factor 3 (IRF3). However, it is still unclear whether PTEN directly influences the immune response through the interferon network or by provoking higher levels of genomic instability. To address this question, we conducted a PanCancer analysis of 33 tumor types from The Cancer Genome Atlas to determine whether there were associations between PTEN inactivation and specific genomic features that are linked to immunosuppressive states in cancer. PTEN inactivation status was determined by combining copy number and point mutation data. Then, we performed a parallel analysis of genomic instability and immune-cell abundances derived from the CIBERSORT algorithm comparing PTEN deficient to intact tumors. We found that PTEN inactivation was strongly associated with enhanced levels of aneuploidy, mutation load, immunogenic mutations, and tumor heterogeneity. Furthermore, we found that the outcome of PTEN inactivation status was highly specific to each tumor type and the induced changes appeared to lead to variation in immune responses in different cancers. Response to current immunotherapeutic approaches depends on the expression of targeted immune checkpoints, and we found that tumors with PTEN deficiency had altered expression of programmed death protein 1 (PD1), its ligand (PDL1), and the immunosuppressive protein indoleamine 2,3-dioxygenase (IDO1). We also found that PTEN inactivation led to a distinct immune-cell composition in the tumor microenvironment, including regulatory T cells and CD8+ T cells. Lastly, we performed an in-depth analysis of the immune-cell content of prostate tumors that harbored PTEN protein loss. Through an in silico analysis of 622 tumors, we found that both primary and metastatic lesions had higher densities of regulatory T cells when PTEN was lost. Then, the analysis of 94 primary prostate tumors from Brazil demonstrated that PTEN protein loss was significantly associated with high Treg density and IDO1 protein expression. Moreover, PTEN-null tumors with high Treg density exhibited the worse outcome among patients. We also found that, depending on the prostate cancer metastatic site, PTEN deficiency was linked to variation in the immunosuppressive immune cell landscape. Collectively, we show that PTEN inactivation associates with the anti-tumor immune response likely through direct avenues (via licensing of IRF3) and indirectly by influencing the genome of cancer cells. Functional studies are required to validate our in silico findings; however, we speculate that determining PTEN inactivation status may allow clinicians to distinguish patients that are more likely to respond to current immunotherapies.

Le système immunitaire est particulièrement dépendant des mécanismes de réparation de l’ADN, en effet le développement du système immunitaire adaptatif nécessite certains mécanismes de réparation de l’ADN, lors de la recombinaison V(D)J et lors de la commutation de classe des immunoglobulines. De plus, le système hématopoïétique est par sa nature très sensible aux lésions spontanées de l’ADN. Il existe chez l’homme de nombreux déficits immunitaires directement liés à un défaut de réparation de l’ADN. L’identification du gène responsable est importante pour un conseil génétique familial approprié et pour la prise en charge médicale. Nous avons accès aujourd’hui à de puissants outils de dépistage génétique grâce au séquençage à haut débit et la liste des gènes responsables d’un déficit immunitaire s’allonge de plus en plus en rapidement. La première partie de ce travail porte sur la mise au point d’un nouvel outil de dépistage rapide des déficits de la réparation de l’ADN, en particulier dans le cas de déficit immunitaires. Ce test est fondé sur l’observation d’un biais du répertoire du TCRdes lymphocytes T circulants lorsque les thymocytes ont une durée de vie diminuée, or un défaut de réparation de l’ADN entraîne une diminution de la survie thymocytaire. Nous avons mis au point deux techniques, par biologie moléculaire et par cytométrie en flux, pour détecter un éventuel biais du répertoire du TCRα et évaluer la pertinence de ce test dans les déficits immunitaires liés à un défaut de réparation de l’ADN. Un biais a notamment été détecté dans les cas de déficit en facteur du NHEJ et en ATM. Nous avons également établi en collaboration avec le service d’Immunologie Clinique de l’hôpital Saint-Louis une cohorte de patients atteints de déficit immunitaire commun variable (DICV) dont la présentation clinique est évocatrice d’un défaut de réparation de l’ADN. Une série de test fonctionnels de dépistages de déficit de la réparation de l’ADN ainsi que des analyses génétiques (CGH array, séquençage complet de l’exome) ont été fait chez ces patients afin d’identifier de nouveaux gènes impliqués dans les DICV. Parmi les 18 patients analysés, dans 5 cas on retrouve une sensibilité cellulaire accrue aux agents génotoxiques et chez 15 patients, un gène candidat a été identifié. Ces résultats sont encore préliminaires et la caractérisation génétique et fonctionnelle des mutations identifiées sera poursuivie par notre équipe. Pour finir, nous avons entrepris l’exploration génétique et fonctionnelle de deux mutations identifiées chez une jeune patiente atteinte de déficit immunitaire combiné (CID) associé à un syndrome lymphoprolifératif et une auto-immunité, et chez qui une hypersensibilité cellulaire à la Mitomycine C, agent pontant de l’ADN, a été détectée. La première mutation a été identifiée dans le gène ELKS qui code pour un facteur impliqué dans la réparation de l’ADN. La complémentation fonctionnelle de ce gène prouve l’implication de cette mutation dans l’hypersensibilité des cellules de la patiente à la MMC. Nous avons développé un modèle murin KO conditionnel de ce gène dans les cellules hématopoïétiques qui n’a pas montré de défaut de développement du système immunitaire. La deuxième mutation identifiée se situe dans le gène BACH2 codant pour un répresseur transcriptionnel très impliqué dans le développement du système immunitaire. Les souris KO pour ce gène ont un phénotype proche du déficit immunitaire décrit chez cette patiente. Les investigations de cette mutation sont en cours chez elle et chez les membres de sa famille également porteurs de la mutation. / The immune system is particularly dependent on DNA damage response (DDR) pathways. The development of the adaptive immune system requires certain DDR mechanisms, in particular during the V(D)J recombination and during class switch recombination (CSR), furthermore, the hematopoietic system is very sensitive to spontaneous DNA lesions. Therefore, there are many immune deficiencies in human directly related to a DDR deficiency. The identification of the responsible gene is important for appropriate genetic counseling. Today, we have access to powerful genetic screening tools, in particular next generation sequencing (NGS) and the list of genes responsible for immune deficiency is growing rapidly. The first part of this work focuses on the development of a new screening tool for DDR defects, in particular in the case of immune deficiency, and evaluation of clinical interest. This test is based on the observation of a bias of the TCRα repertoire in circulating T lymphocytes when thymocytes lifespan is diminished and we know that DDR defect causes decreased thymocyte survival. We have developed two techniques, by molecular biology and by flow cytometry, to detect a potential bias of the TCRα repetoire and assess the suitability of this test in some immunodeficiencies linked to a DDR defect. A significant bias was detected in the case of ATM and NHEJ factor deficiency. Furthermore, we have established a cohort of patients suffering from common variable immunodeficiency (CVID) with a clinical presentation highly suggestive of DDR defect, in collaboration with the Clinical Immunology Service of Hôpital Saint-Louis (Paris). Functional test for DDR defect and genetic analysis (CGHarray, whole exome sequencing) were performed in these patients to identify new genes involved in CVID. Among the 18 patients analyzed until now, five cases of cellular sensitivity to genotoxic agents have been detected and a candidate gene was identified in 15 of them. These results are still preliminary and our team will pursue genetic and functional characterization of the identified mutations. Finally, we undertook genetic and functional exploration of two mutations identified in a young patient with combined immunodeficiency (CID) associated with a lymphoproliferative disease and autoimmunity, and in whom a cellular hypersensitivity to mitomycin C, a DNA crosslinking agent, was detected. The first mutation was identified in the ELKS gene, which codes for a factor involved in DNA repair. Functional complementation of this gene demonstrates the involvement of this mutation in the hypersensitivity of patient’s cells to MMC. We have developed a conditional knockout mouse model of this gene in hematopoietic cells that did not show any defect in development of the immune system. The second mutation was identified in BACH2 gene encoding a transcriptional repressor involved in the development of the immune system. Knockout mice for this gene have a similar phenotype to the immune deficiency described in this patient. Investigations on this mutation are ongoing in the patient and among family members that also carry the mutation.

Le cancer, qui représente la première cause de mortalité en France, a dans environ 25% des cas une origine virale. Dans ce contexte le virus HTLV-1 (Human T-cell Leukemia Virus Type 1) est l'agent étiologique d'une forme très agressive de leucémie et/ou de lymphome appelée ATL (Adult T-cell Leukemia), caractérisée par une grande instabilité génétique et chromosomique. Cette pathologie se développe après une phase asymptomatique de plusieurs décennies et ne connaît à se jour aucun traitement efficace. Parmi l'ensemble des protéines virale, La protéine Tax joue un rôle crucial dans la transformation cellulaire notamment en activant des facteurs de transcription impliqués dans la prolifération et la survie, mais aussi en contrôlant des étapes clefs de la régulation du cycle cellulaire et de la réparation des endommagements de l'ADN. Mon travail de thèse a consisté, dans un premier temps, à étudier le rôle de l'enzyme AID (Activationinduced cytidine deaminase) dans l'instabilité génomique des lymphocytes T. Nos résultats démontrent que AID est exprimée dans les lymphocytes T CD4+ infectés par HTLV-1, que son expression est induite par la protéine virale Tax et que l'enzyme est fonctionnelle. En utilisant différentes techniques nous avons pu démontrer que AID induit une désamination des deoxycytidines en deoxyuraciles in vitro et des endommagements de l'ADN, de type cassures de l'ADN, dans les cellules infectées par HTLV-1 ou transfectées par Tax. L'accumulation de ces endommagements pourrait participer à la transformation cellulaire au cours de l'infection par HTLV-1 suggérant ainsi un rôle de AID dans la leucémogenèse associée à HTLV-1. La longue période de latence avant le développement de l'ATL suggère la mise en place de mécanismes de survie dans les cellules infectées par HTLV-1. Nous avons donc en parallèle étudié les mécanismes de régulation de l'expression de la protéine anti-apoptotique Bfl-1 et son implication dans la survie des cellules infectées / Cancer, which is the leading cause of death in France, has a viral origin in about 25% of cases. In this context, HTLV-1 (Human T-cell Leukemia Virus Type 1) is the etiologic agent of a very aggressive form of leukemia/lymphoma called ATL (Adult T-cell Leukemia), characterized by genetic and chromosomal instability. ATL occurs after an asymptomatic period of several decades and to date there is no effective treatment. Among all the viral proteins, Tax protein plays a crucial role in cell transformation especially by activating transcription factors involved in proliferation and survival, but also by controlling the key steps of the cell cycle regulation and the DNA damage response. The aim of my PhD work was, firstly, to investigate the role of the enzyme AID (activation-induced cytidine deaminase) in the genomic instability of T cells. Our results demonstrate that AID is expressed in HTLV-1-infected CD4+ T cells, that its expression is induced by the viral protein Tax and that AID is functional. Using different techniques we have demonstrated that AID induces deamination of deoxycytidines into deoxyuracils in vitro and DNA damage, like DNA breaks, in HTLV- 1-infected or Tax-expressing cells. Accumulation of DNA damage could be involved in cellular transformation of HTLV-1-infected cells, suggesting a role of AID in leukemogenesis associated with HTLV-1. The long latency period before the development of ATL suggests establishment of survival mechanisms in HTLV-1-infected cells. Thus we studied the mechanisms regulating the expression of anti-apoptotic Bfl-1 protein and its involvement in the survival of infected cells. We have shown that Tax protein induces expression of Bfl-1 via the NF-B and AP-1 pathways, but also that a second viral protein, HBZ, is able to modulate Bfl-1 expression induced by Tax. In addition, the use of Bfl-1 specific shRNA allowed us to highlight the role of Bfl-1 in survival of infected cells as well as in chemoresistance of HTLV-1-infected T cell lines. Thus Bfl-1 appears as a potential therapeutic target in the treatment of ATL