Bakgrund:Oral mukosit (OM) är en toxisk biverkan efter högdos cytostatikabehandling (HDC) och hematopoietisk stemcellstransplantation (HSCT). OM orsakar kliniska komplikationer samt negativa följder för patienten, som längre sjukhusvistelse, oral smärta, viktförlust och parenteral nutrition (PN).Syfte:Att undersöka om det föreligger skillnad i viktförändring och nutritionsstatus hos patienter som använder munsköljmedlet, Caphosol ® i tillägg till standardbehandling i jämförelse med standardbehandling vid behandling med HDC och HSCT.Metod:En randomiserad kontrollerad öppen studie där patienter > 16 år (n=40), behandlades med HDC, inför HSCT på Akademiska universitetssjukhuset, Uppsala. Patienterna randomiserades, 1:1, till oral standardbehandling och munsköljmedlet Caphosol® (EXP n=20) eller oral standardbehandling (KTR n=20). OM, oral smärta, viktförlust och dagar av PN registrerades och analyserades från baseline till 21 dagar efter avslutad HDC.Resultat:Caphosol ® hade ingen signifikant betydelse för viktförändringar mellan EXP- och KTR-grupperna. OM-smärta debuterade senare i EXP än i KTR-gruppen. KTR gruppen använde mer PN jämfört med EXP-gruppen.Konklusion:Caphosol ® hade obetydlig inverkan på förekomst, duration och svårighetsgrad av OM under HCT vid HSCT och därmed liten effekt på nutrition och vikt. Det förelåg ingen fördel att addera Caphosol ® till oral standardbehandling. / Background:Oral mucositis (OM) is a result of cytotoxic effects of high dose chemotherapy (HDCT) administered before hematopoietic stem cell transplantation (HSCT). It is a source of negative consequences for the patient, such as longer hospitalization, oral pain, weight loss, and use of parenteral nutrition (PN).Objective:To investigate whether there is differences in weight changes and nutritional status in patients receiving mouth rinse, Caphosol®, in addition to standard oral care (OC) compared to standard OC for HDCT and HSCT.Method:A randomized, controlled open study with patients > 16 years, treated with HDCT before HSCT at Akademiska University Hospital, Uppsala, Sweden. Patients randomized 1:1 to standard OC and Caphosol® (EXP, n=20) or standard OC (CTR n = 20). Oral pain, weight loss and days of PN was recorded and analysed from baseline to day 21 post HDCT.Result:Caphosol ® had no significant impact on weight changes between EXP and CTR groups. OM-pain peaked later in the EXP group than in CTR. No significance in weight change between settings. CTR group had higher use of PN compared to EXP.Conclusion:Caphosol® had little effect on frequency, duration and severity of OM and thereby little effect on nutrition and weight. There was no advantage to add Caphosol ® to standard OC.

<p>B-cell chronic lymphocytic leukemia (CLL) is the most common leukemia in the Western world. Although treatment of this disease has advanced considerably over the past decade, CLL remains incurable with current chemotherapeutics. In addition, available drug regimens for CLL are associated with frequent cytopenia-related complications, such as infection and fatigue. Thus, the major challenge in CLL treatment today is the need for alternative therapeutics with decreased toxicity and improved efficacy for disease refractory to currently available drugs.</p><p> </p><p>CLL is characterized by slow accumulation of malignant cells, which are supported in the microenvironment by cell-cell interactions and soluble cytokines such as tumor necrosis factor (TNF). We evaluated the effect of the small molecule TNF inhibitor LMP-420 on primary CLL cells. LMP-420 exhibited cytotoxic activity against these cells in the MTS assay, with similar potency to the front-line CLL drug fludarabine. LMP-420 induced time- and dose-dependent apoptosis in CLL cells, as demonstrated by annexin V staining, caspase activation, and DNA fragmentation. These changes were associated with decreased expression of the anti-apoptotic proteins Mcl-1, Bcl-xL, Bcl-2, and XIAP. CLL cells from patients with poor prognostic indicators exhibited LMP-420 sensitivity equal to that for cells from patients with favorable characteristics. In addition, LMP-420 potentiated the cytotoxic effect of fludarabine and inhibited in vitro proliferation of CLL cells. In contrast to other CLL therapeutics, LMP-420 exhibited minimal effects on normal peripheral blood mononuclear cell viability, mitogen-stimulated B- and T-cell proliferation, and hematopoietic colony formation. Our data suggest that LMP-420 may be a useful treatment for CLL with negligible hematologic toxicities. </p><p> </p><p>The effect profile of this compound in normal immune cells and the microarray studies in CLL cells indicate that the mechanism of action of LMP-420 likely involves modulation of the NF-kB pathway. Our initial studies demonstrate moderate but significant inhibitory activity against p65, a key member of the NF-kB transcription factor family. Research is ongoing to gain a better understanding of the specific cytotoxicity of LMP-420 for CLL cells and to elucidate other components of its mechanism of action. Regardless of the ultimate mechanistic findings with LMP-420, our studies support this molecule as a promising new CLL therapeutic that warrants further preclinical evaluation.</p> / Dissertation

Το Μυελοδυσπλαστικό Σύνδρομο (ΜΔΣ) αποτελεί νόσημα με διαταραχή σε επίπεδο αρχέγονου αιμοποιητικού κυττάρου (stem cell) που χαρακτηρίζεται από μη αποδοτική αιμοποίηση και κυτταροπενίες του περιφερικού αίματος που περιλαμβάνουν μία ή περισσότερες αιμοποιητικές σειρές. Διάφορες ανοσολογικές διαταραχές των ασθενών με ΜΔΣ, όπως, αυξημένη ευαισθησία σε βακτηριακές λοιμώξεις, αυτοάνοσα φαινόμενα και υψηλή συχνότητα κακοηθειών του λεμφικού ιστού, υποδεικνύουν αδυναμία των ασθενών με ΜΔΣ για ανοσολογική απάντηση, οι αιτίες των οποίων παραμένουν άγνωστες μέχρι σήμερα. Τα Δενδριτικά Κύτταρα (ΔΚ) είναι κύτταρα του ανοσολογικού μηχανισμού που προέρχονται από το μυελό των οστών. Ως αντιγονοπαρουσιαστικά κύτταρα (APC), είναι εξειδικευμένα για τη πρόσληψη, επεξεργασία, μεταφορά και παρουσίαση του αντιγόνου στα Τ λεμφοκύτταρα. Στη παρούσα μελέτη πραγματοποιήθηκε ανάλυση διαφορετικών ποσοτικών και λειτουργικών παραμέτρων των ΔΚ από ασθενείς με Μυελοδυσπλαστικό Σύνδρομο, in vivo ή in vitro. Αρχικά διερευνήθηκε ο αριθμός, ο φαινότυπος, η ικανότητα ενδοκύττωσης και η αλλογενής διεγερτική δυνατότητα των ΔΚ, προερχόμενων από μονοκύτταρα του περιφερικού αίματος (ΜοΔΚ) ασθενών με ΜΔΣ και υγιών μαρτύρων, σε διαφορετικά στάδια διαφοροποίησης. Τα μονοκύτταρα των ασθενών με ΜΔΣ χαρακτηρίστηκαν από μειωμένη ικανότητα διαφοροποίησης σε ΔΚ, λόγω του μειωμένου αριθμού των διαφοροποιημένων κυττάρων και τη χαμηλή έκφραση του CD1a αντιγόνου επιφανείας. Τα ΜοΔΚ των ΜΔΣ ασθενών παρουσίασαν χαμηλή έκφραση του υποδοχέα της μανόζης και μειωμένη ικανότητα ενδοκύττωσης. ΜοΔΚ των ΜΔΣ ασθενών επέδειξαν μειωμένη απάντηση ύστερα από διέγερση με TNF-α, καθώς η έκφραση των CD83, CD80 και CD54 αντιγόνων και η αλλοδιεγερτική ικανότητα ήταν μειωμένη, ενώ η επίδραση με LPS είχε ως αποτέλεσμα να εμφανίσουν φαινοτυπικά χαρακτηριστικά και ικανότητα διέγερσης των Τ-κυττάρων, όμοια με τα ΜοΔΚ των φυσιολογικών μαρτύρων. Σε δύο από τους ασθενείς με σύνδρομο 5q-, σχεδόν όλα τα μονοκύτταρα και τα ΜοΔΚ περιείχαν τη χρωμοσωμική διαταραχή, υποδηλώνοντας την προέλευσή τους από τον παθολογικό κλώνο. Στη συνέχεια διερευνήθηκε το δυναμικό πολλαπλασιασμού και διαφοροποίησης των CD34+ προγονικών κυττάρων του μυελού ασθενών με ΜΔΣ σε δενδριτικά κύτταρα (CD34-ΔΚ) σε υγρή καλλιέργεια παρουσία κυτοκινών. Παράλληλα, έγινε ανάλυση των κυκλοφορούντων ΔΚ περιφερικού αίματος στους ίδιους ασθενείς. Τα CD34+ προγονικά κύτταρα παρουσίασαν χαμηλή δυνατότητα ανάπτυξης ΔΚ in vitro, καθώς ο αριθμός των παραγόμενων ΔΚ ανά CD34+ κύτταρο ήταν χαμηλότερος συγκριτικά με τα δείγματα των υγιών μαρτύρων. Παρά την αυξημένη απόπτωση των προγονικών κυττάρων του μυελού των ΜΔΣ ασθενών, η επιβίωση και ο πολλαπλασιασμός των CD34+ κυττάρων στην καλλιέργεια, δεν συσχετίστηκε με την απόπτωση και αποτελεί αξιοσημείωτη παρατήρηση. Φαινοτυπικά, τα CD34-ΔΚ των ΜΔΣ ασθενών δεν διέφεραν από τα ΔΚ που παρήχθησαν από τα CD34+ κύτταρα του μυελού των φυσιολογικών μαρτύρων καθώς επέδειξαν όμοια έκφραση των CD83, CD80, CD40, HLA-DR και CD54 αντιγόνων. Κυτταροεπιλεγμένα CD1a+ κύτταρα ασθενών είχαν όμοια διεγερτική ικανότητα αλλογενών Τ κυττάρων με τα CD34-ΔΚ των φυσιολογικών ατόμων. Το ποσοστό των κυκλοφορούντων μυελοειδών- και πλασματοκυτταροειδών- ΔΚ στους ασθενείς με ΜΔΣ ήταν σημαντικά μειωμένο συγκριτικά με τους υγιείς μάρτυρες. Στους ασθενείς με 5q έλλειψη, τόσο τα CD34-ΔΚ, όσο και τα ΔΚ του αίματος, είχαν τη χρωμοσωμική ανωμαλία. Τα παραπάνω αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι η διαδικασία παραγωγής δενδριτικών κυττάρων από το μυελό (‘δενδριτοποίηση’) των ασθενών με ΜΔΣ, είναι μέρος της κλωνικής διαταραχής με αποτέλεσμα την μη αποδοτική παραγωγή ΔΚ από τα προγονικά κύτταρα του μυελού και το χαμηλό ποσοστό των κυκλοφορούντων πρόδρομων ΔΚ. Όλες οι ΔΚ υποομάδες προέρχονται από τον παθολογικό κλώνο και χαρακτηρίζονται από ποσοτικές και ποιοτικές ανωμαλίες. Το σύνολο αυτών των διαταραχών που παρατηρήθηκαν στα ΔΚ πολύ πιθανόν να συμβάλει στη διαταραγμένη ανοσολογική απάντηση έναντι παθογόνων οργανισμών, στην επιβίωση και στην επικράτηση του παθολογικού κλώνου, όπως επίσης και στην εμφάνιση αυτοάνοσων φαινομένων, που παρατηρούνται στους ασθενείς με ΜΔΣ. / Myelodysplastic syndrome (MDS) is a stem cell disorder characterized by ineffective hematopoiesis and blood cytopenias involving one or several myeloid lineages. Various immune disturbances in MDS such as increased susceptibility to bacterial infections, autoimmune phenomena and high incidence of lymphoid malignancies reveal an underlying defect of the immune response in MDS patients, the reasons for which still remain unclear. Dendritic cells (DCs) are bone marrow derived cells. As the most potent antigen presenting cells (APC), they are specialized for the uptake, processing, transport and presentation of Ag to T cells. In the present study different quantitative and functional parameters of DCs in patients with MDS were analyzed either in vivo or in vitro. The number, phenotype, endocytic ability, and allostimulatory capacity of DCs derived from peripheral blood monocytes (MoDCs) were investigated in patients with MDS and healthy controls at different stages of differentiation using the maturation stimuli-TNF-á and LPS. Monocytes in MDS showed low potential to differentiate into DCs, as determined by low cell yield and CD1a expression. MDS-MoDCs exhibited low expression of Mannose receptor and reduced endocytic capacity. When stimulated with TNF-á, MoDCs obtained from MDS patients showed a diminished response with low CD83, CD80 and CD54 expression and allostimulatory capacity, whereas in the presence of LPS MDS-MoDCs acquired phenotypic characteristics and ability to stimulate T-cells similar to MoDCs derived from controls. In two patients with 5q- syndrome the vast majority of both monocytes and MoDCs were positive for the 5q deletion, suggesting that they originate from the malignant clone. Second, we investigated the potential of bone marrow CD34+ progenitors in patients with MDS to proliferate and differentiate into DCs in a liquid cytokine supplemented culture system and also analyzed the status of blood DC subsets in those patients. CD34+ progenitors had low potential to generate DCs in vitro, as the number of DCs obtained from one CD34+ cell was significantly lower compared to controls. Interestingly, although the increased apoptotic level of bone marrow progenitors in MDS, the survival and proliferation of CD34+ cells in culture was not correlated to the degree of apoptosis. Phenotypically the MDS CD34-DCs did not differ from DCs obtained from normal BM CD34+ cells, exhibiting similar expression of CD83, CD80, CD40, HLA-DR, and CD54. FACsorted CD1a+ cells from MDS patients were as efficient stimulators of allogeneic T cells as normal CD34-DCs. The percentage of both circulating DC subsets, MDCs and PDCs in MDS patients was extremely diminished compared to controls. In cases with the 5q deletion both CD34-DCs and blood DCs harbor the cytogenetic abnormality. The results indicate that “dendritopoiesis” in MDS is affected by the transformation process resulting in ineffective production of DCs from bone marrow progenitors with low circulating blood precursors. All DC subsets were derived from the malignant clone and exhibited quantitative and qualitative abnormalities. This constellation of DCs defects probably contribute to the defective immune response against pathogens, escape and expansion of the malignant clone, as well as autoimmune phenomena, observed in MDS patients.

Tο πρώτο μέρος της εργασίας αφορούσε την παρακολούθηση της ερυθρολευχαιμική σειρά ποντικού (MEL) διαμολυσμένη με το επισωματικό αυτό-αναπαραγώμενο όχημα pEPI-EGFP, τα κύτταρα της οποίας δεν παρουσίαζαν φθορισμό ενώ παρέμεναν ανθεκτικά στο αντιβιοτικό (G418). Αποδείχθηκε η επισωματική κατακράτηση του οχήματος για δύο μήνες μετά τη δημιουργία της διαμολυσμένης σειράς. Η διαπίστωση επίσης ότι το μεταφερόμενο γονίδιο μπορεί να μην εκφράζεται αλλά το όχημα να παραμένει για τουλάχιστον 60 ημέρες επισωματικό και χωρίς ενσωμάτωση μας ώθησε σε νέες προοπτικές αναζήτησης. Το δεύτερο μέρος της εργασίας έγινε παρασκευή δύο οχημάτων τα οποία διαφέρουν ως προς τον υποκινητή του γονιδίου αναφοράς ΕGFP τόσο μεταξύ τους όσο και από το όχημα pEPI-EGFP, το βασικό όχημα μελέτης έως τώρα. Η παρασκευή αυτή βασίστηκε στην αντικατάσταση του υποκινητή pCMV από: 1 τον υποκινητή pSFFV για την παρασκευή του οχήματος pEPI-pSFFV και 2 τον υποκινητή της β-σφαιρίνης (pβ-globin) για την παρασκευή του αντίστοιχου οχήματος pEPI-pβ-globin. Η παρασκευή των δύο αυτόν οχημάτων, του pEPI-pSFFV και pEPI-pβ-globin αποτελεί ένα σημαντικό βήμα στη ανάπτυξη νέων οχημάτων που αποτελέσουν οχήματα μεταφοράς γονιδίων σε αρχέγονα αιμοποιητικά κύτταρα. / The first part of this work concerned the observation of the mouse erithroid cell line (MEL) transected with the Replicating Episomal Vector pEPI-EGFP. The cells even thought that they had lost their florescence a few days after the transfection with the Vector pEPI-EGFP, they still endure to the antibiotic (G418). In the fist place we have shown that the Replicating Episomal Vector pEPI-EGFP remains in episomatic condition at list two months after the transfect ion of the cell line with out any insertion eventhought the transferred gene is not translated. The second part of this work concerned the construction of two new vectors. The new vectors have the same reference gene with the pEPI-EGFP vector the EGFP gene but they have tow totally deferent new promoters for the EGFP gene. This contract was based on the replacement of the promoter pCMV 1. with the promoter pSFFV for the contraction of the pEPI-pSFFV new vector 2. with the promoter pβ-globin for the contraction of the pEPI-pβ-globin new vector These two new vectors the pEPI-pSFFV and the pEPI-pβ-globin were tested for their ability of being used as Replicating Episomal Vectors to Hematopoietic Stem Cells, HSC sach as CD34+ cells.

L’infection primaire au VZV et la réactivation du VZV latent sont fréquemment observées à la suite d’une GMO ou d’une GSCO, ce qui cause de sérieuses complications chez le patient. Pour prévenir ces infections, une prophylaxie antivirale est administrée systématiquement chez tous les greffés de MO ou de SCO, alors qu’il n’existe aucun consensus sur la durée optimale d’une telle prophylaxie. Pour résoudre ce problème, notre objectif est de développer et valider une méthode ELISpot-VZV-IFN- qui permettra de suivre la reconstitution de l’immunité à médiation cellulaire anti-VZV chez les receveurs de GMO ou de GSCO et ainsi déterminer le moment opportun pour réduire ou interrompe la prophylaxie chez les receveurs de greffes de CSH. Dans un premier temps, des valeurs-seuil de la réponse à médiation cellulaire anti-VZV chez la population pédiatrique saine ont dû être générées. À la lumière de nos résultats, un enfant avec un résultat ELISpot-VZV-IFN- > 190.0 SFU/106 PBMC devrait être protégé contre une possible infection à VZV. Pour valider cette étude, une étude prospective de la reconstitution immunitaire anti-VZV a été effectuée chez 9 enfants greffés de MO ou de SCO. Nos résultats préliminaires ont montré qu’il n’y avait eu aucune reconstitution significative de l’immunité à médiation cellulaire anti-VZV dans les 18 premiers mois post-transplantation chez 8 de ces 9 enfants. Les résultats de ces expériences vont fournir d’importantes informations quant à la reconstitution de l’immunité anti-VZV à la suite d’une GMO ou d’une GSCO et pourraient permettre l’amélioration des soins apportés aux receveurs de GMO ou de GSCO. / Primary infection with VZV and reactivation of latent VZV are commonly observed following BMT and UCBT, leading to serious complications in patients. As a result, antiviral prophylaxis is systematically administered to BMT and UCBT recipients, yet there is no consensus that defines its optimal duration. To resolve this problem, our objective was to develop and validate a VZV-IFN--ELISpot with which reconstitution of VZV immunity can be followed in BMT and UCBT recipients, providing clinicians a practical tool to gauge the need for and adjust antiviral prophylaxis in individual HSCT recipients. First of all, threshold values for anti-VZV immunity in healthy pediatric subjects were generated. Based on our results, a child exhibiting > 190.0 VZV-specific SFU /106 PBMC should be protected against a possible VZV infection. To validate these results, a prospective study on the recovery of VZV-specific T cell immunity was performed on 9 children following BMT or UCBT. Preliminary results demonstrated that there was no significant recovery of VZV-specific T cell immunity in the first 18 months post-transplantation in 8 of 9 cases. Results of these experiments will yield important new information regarding reconstitution of anti-VZV immunity following BMT and UCBT and could lead to improvements in clinical management of BMT and UCBT recipients.

Le busulfan (Bu) est un composé clé de la phase de conditionnement chez les enfants subissant une transplantation des cellules souches hématopoïétiques (TCSH). Les différences inter-individuelles de la pharmacocinétique (PK) du Bu pourraient affecter son efficacité et sa toxicité. Le Bu est principalement métabolisé par la glutathion-S-transférase (GST). Nous avons étudié la relation des génotypes GSTA1, GSTM1 et GSTP1 avec la PK de la première dose de Bu et la relation avec les résultats de la TCSH chez 69 enfants recevant un régime de conditionnement myéloablatif. Le génotype GSTM1 nul a corrélé avec une exposition élevée du Bu et une faible clairance (CL) chez les patients âgés de 4 ans (p ≤ 0,04). Dans le respect du rôle fonctionnel suggéré d’haplotype GSTA1 *A2, il a été associé à des niveaux plus faibles de médicaments et des niveaux élevés de CL (p ≤ 0,03). L’effet Gène-dose a également été observé (p = ≤ 0,007). L’haplotype de GSTA1 était associé avec les résultats de la TCSH. Les porteurs de deux copies d’haplotype *A2 avaient une meilleure survie sans événement (p = 0,03). En revanche, les individus homozygotes pour haplotypes * B et *B1 ont un risque plus élevé d’atteindre la maladie veino-occlusive (MVO) (p = 0,009). Les individus porteurs de GSTM1 nul âgés de 4 ans possèdent un risque plus fréquent d’avoir la maladie du greffon contre l'hôte (GvHD) (p = 0,03). En conclusion, nous avons montré que les variantes génétiques de GST influencent la PK du BU et les résultats de la TCSH chez les enfants. Pour l'ajustement de la posologie, un modèle avec l'inclusion des facteurs génétiques et non génétiques devrait être évalué et validé dans une étude prospective. / Busulfan (Bu) is a key compound of conditioning regimen in children undergoing hematopoietic stem cell transplantation (HSCT). Inter-individual differences in Bu pharmacokinetics might affect Bu efficacy and toxicity. Since Bu is mainly metabolized by glutathione S-transferase (GST), we investigated the relationship between GSTA1, GSTM1 and GSTP1 genotypes with first-dose Bu pharmacokinetics (PK), and relationship with HSCT outcomes in 69 children receiving myeloablative conditioning regimen. GSTM1 null genotype correlated with higher Bu exposure and lower clearance in patients older than 4 years (p≤0.04). In accordance with the suggested functional role GSTA1*A2 haplotype was associated with lower drug levels and higher drug clearance (p≤0.03). Gene-dosage effect was also observed (p=≤0.007). GSTA1 haplotypes were associated with HSCT outcomes Patients with two copies of haplotype *A2 had better event free survival (p=0.03). In contrast, homozygous individuals for haplotypes *B and *B1 had higher occurrence of veno-occlusive disease (p=0.009). GSTM1 null individuals older than 4 years had more frequently graft versus host disease (p=0.03). In conclusion, we showed that GST gene variants influence Bu PK and outcomes of HSCT in children. A model for the dosage adjustment with the inclusion of genetic and non-genetic factors should be evaluated in a future prospective validation cohort.

L’expansion des cellules souches hématopoïétiques ex vivo représente une option des plus intéressante afin d’améliorer les greffes de moelle osseuse. Le facteur de transcription HOXB4 semble être le candidat ayant le plus de potentiel jusqu’à présent. Cependant, la très courte demi-vie de la protéine représente un obstacle majeur dans l’élaboration de protocoles cliniques. Par contre, la substitution d’un acide aminé (3 mutations individuelles) dans la partie N-terminale de la protéine augmente de près de 3 fois la stabilité intracellulaire de HOXB4. Nous avons comparé l’activité biologique de ces mutants à celle de HOXB4 natif (« wt ») dans des essais in vitro et in vivo. Nous avons démontré que la surexpression de HOXB4 muté par infection des cellules souches hématopoïétiques n’affectait pas leur pouvoir de reconstitution hématopoïétique à long terme dans des souris transplantées. Par ailleurs, nous avons noté que dans les essais de reconstitution hématopoïétique en compétition et en non compétition, les cellules surexprimant les protéines mutées ont une expansion supérieure in vitro et reconstituent le sang et la rate avec une répartition de cellules lymphoïdes et myéloïdes plus près de souris non-transplantées comparativement aux cellules exprimant HOXB4 « wt ». De plus, les cellules surexprimant la protéine HOXB4 mutée apparaissent beaucoup plus rapidement et en plus grande proportion dans le sang comparativement aux cellules surexprimant la forme native. Une des protéines HOXB4 mutées (1426) ne permet pas l’expansion des progéniteurs myéloïdes immatures (CMP) contrairement à la protéine « wt ». Et finalement, par les études de modulation intracellulaire protéique, nous avons démontré que les comportements des protéines HOXB4 « wt » et mutées envers les cellules souches hématopoïétiques et progéniteurs n’étaient pas complètement dus à un effet de concentration protéique. / Ex vivo hematopoietic stem cell expansion represents a most appealing option to improve bone marrow transplantation. Utilization of the unique hematopoietic stem cell (HSC) expansion abilities of the transcription factor HOXB4 for clinical applications is hampered by its short intracellular half-life. To overcome this difficulty, 3 different single amino-acid substitution mutants of HOXB4 with 3-4 fold increased half-life were generated and their biologic activity compared to that of wild type (wt) HOXB4 using in vitro and in vivo assays. We have shown that overexpression of mutated HOXB4 in HSC using an infection strategy did not impair their long term hematopoietic reconstitution potential in transplanted mice. We have found that cells overexpressing mutant HOXB4 had greater expansion in vitro in competitive and non-competitive designs than wt HOXB4. Moreover, in vivo peripheral blood and spleen repopulation had lymphoid and myeloid contributions closer to untransplanted animals with mutant than wt HOXB4. In addition, cells overexpressing mutant HOXB4 protein were detected much more rapidly and in greater proportion in peripheral blood than cells overexpressing the wt form. One of the mutated HOXB4 proteins (1426) did not promote the expansion of common myeloid progenitors in comparison to wt HOXB4. Finally, using intracellular protein modulation studies, we have shown that the effects of mutated and wt HOXB4 proteins in hematopoietic stem and progenitor cells were not completely due to a HOXB4 concentration effect.

Le traitement du cancer à l’aide d’une exposition aux radiations ionisantes peut mener au développement de plusieurs effets secondaires importants, dont un retard de réparation et de régénération du tissu hématopoïétique. Les mécanismes responsables de ces effets demeurent encore inconnus, ce qui limite le développement de nouvelles approches thérapeutiques. À l’aide d’un modèle murin de prise de greffe, nos résultats démontrent que l’endommagement du microenvironnement par l’irradiation a un impact limitant sur le nichage hématopoïétique. Parce que le microenvironnement est composé principalement de cellules dérivées des cellules souches mésenchymateuses (CSM), nous avons évalué le potentiel des CSM à régénérer le tissu hématopoïétique par la reconstitution de la niche osseuse. Cette thérapie a mené à une augmentation remarquable du nichage hématopoïétique chez les souris irradiées. Les causes moléculaires impliquées dans le nichage hématopoïétiques sont encore inconnues, mais nous avons remarqué l’augmentation de la sécrétion de la cytokine « granulocyte-colony stimulating factor » (G-CSF) dans l’espace médullaire suite à l’irradiation. Le G-CSF est impliqué dans la mobilisation cellulaire et est fort possiblement nuisible à une prise de greffe. Nous avons évalué le potentiel d’une thérapie à base de CSM sécrétant le récepteur soluble du G-CSF afin de séquestrer le G-CSF transitoirement et les résultats obtenus démontrent que le blocage du G-CSF favorise le nichage hématopoïétique. Globalement, les données présentées dans ce mémoire démontrent que le microenvironnement osseux et le niveau de G-CSF dans la moelle sont importants dans le processus de nichage hématopoïétique et que la baisse du potentiel de régénération du tissu hématopoïétique suite à l’irradiation peut être renversée à l’aide d’une thérapie cellulaire de CSM génétiquement modifiées ou non. / Cancer treatment using ionizing radiation may lead to significant side effects, including delayed hematopoietic tissue repair and regeneration. The mechanisms mediating these defects remain unknown, thus limiting the development of new therapeutic approaches. Using a mouse engraftment model, our results show that microenvironment damage by irradiation limits hematopoietic homing. Since the microenvironment is mainly composed of mesenchymal stem cells (MSCs)-derived cells, we evaluated the potential of MSCs to improve hematopoietic tissue regeneration by bone marrow niche reconstitution. This therapy led to remarkable enhancement of hematopoietic homing in irradiated mice. The molecular causes involved in hematopoietic homing remain unknown, but we noticed an increased in “granulocyte-colony stimulating factor” (G-CSF) secretion within the medullary space after irradiation. G-CSF is involved in cellular mobilization and may possibly be harmful to engraftment. We evaluated the therapeutical potential of MSC genetically-engineered to secrete a soluble G-CSF decoy receptor that would transiently sequester G-CSF. Results obtained show that G-CSF blocking improved hematopoietic homing. Overall, the findings presented in this thesis indicate that bone marrow microenvironment and G-CSF levels are important in hematopoietic homing process, and that the decline in hematopoietic tissue regeneration potential following irradiation can be reversed by cellular therapy using MSC genetically modified or not.

Les modifications post-transcriptionnelles de l’ARN messager (ARNm), comme l’épissage alternatif, jouent un rôle important dans la régulation du développement embryonnaire, de la fonction cellulaire et de l’immunité. De nouvelles évidences révèlent que l’épissage alternatif serait également impliqué dans la régulation de la maturation et de l’activation des cellules du système hématopoïétique. Le facteur hnRNP L a été identifié comme étant le principal régulateur de l’épissage alternatif du gène codant pour le récepteur CD45 in vitro. Le récepteur CD45 est une tyrosine phosphatase exprimée par toutes les cellules du système hématopoïétique qui contrôle le développement et l’activation des lymphocytes T. Dans un premier temps, nous avons étudié la fonction du facteur hnRNP L dans le développement des lymphocytes T et dans l’épissage de l’ARNm de CD45 in vivo en utilisant des souris dont le gène de hnRNP L a été supprimé spécifiquement dans les cellules T. La délétion de hnRNP L dans les thymocytes résulte en une expression aberrante des différents isoformes de CD45 avec une prédominance de l'isoforme CD45RA qui est généralement absent dans le thymus. Une conséquence de la délétion de hnRNP L est une diminution de la cellularité du thymus causée par un blocage partiel du développement des cellules pré-T au stade DN4. Cette réduction du nombre de cellules dans le thymus n’est pas liée à une hausse de la mort cellulaire. Les thymocytes déficients pour hnRNP L démontrent plutôt une prolifération augmentée comparée aux thymocytes sauvages due à une hyper-activation des kinases Lck, Erk1/2 et Akt. De plus, la délétion de hnRNP L dans le thymus cause une perte des cellules T en périphérie. Les résultats des expériences in vitro suggèrent que cette perte est principalement due à un défaut de migration des thymocytes déficients pour hnRNP L du thymus vers la périphérie en réponse aux chimiokines. L’épissage alternatif de CD45 ne peut expliquer ce phénotype mais l’identification de cibles par RNA-Seq a révélé un rôle de hnRNP L dans la régulation de l’épissage alternatif de facteurs impliqués dans la polymérisation de l’actine. Dans un second temps, nous avons étudié le rôle de hnRNP L dans l’hématopoïèse en utilisant des souris dont la délétion de hnRNP L était spécifique aux cellules hématopoïétiques dans les foies fœtaux et la moelle osseuse. L’ablation de hnRNP L réduit le nombre de cellules progénitrices incluant les cellules progénitrices lymphocytaires (CLPs), myéloïdes (CMPs, GMPs) et mégakaryocytes-érythrocytaires (MEPs) et une perte des cellules hématopoïétiques matures. À l’opposé des cellules progénitrices multipotentes (MPPs) qui sont affectées en absence de hnRNP L, la population de cellules souches hématopoïétiques (HSCs) n’est pas réduite et prolifère plus que les cellules contrôles. Cependant, les HSCs n’exprimant pas hnRNP L sont positives pour l'Annexin V et expriment CD95 ce qui suggère une mort cellulaire prononcée. Comme pour les thymocytes, une analyse par RNA-Seq des foies fœtaux a révélé différents gènes cibles de hnRNP L appartenant aux catégories reliées à la mort cellulaire, la réponse aux dommages à l’ADN et à l’adhésion cellulaire qui peuvent tous expliquer le phénotype des cellules n’exprimant pas le gène hnRNP L. Ces résultats suggèrent que hnRNP L et l’épissage alternatif sont essentiels pour maintenir le potentiel de différenciation des cellules souches hématopoïétiques et leur intégrité fonctionnelle. HnRNP L est aussi crucial pour le développement des cellules T par la régulation de l’épissage de CD45 ainsi que pour leur migration. / Post-transcriptional modifications of pre-mRNA by alternative splicing are important for cellular function, development and immunity. New evidence reveals that alternative splicing is implicated in the regulation of maturation and activation of hematopoietic cells. HnRNP L has been identified as the main regulator of alternative splicing of CD45 in vitro. The receptor tyrosine phosphatase CD45, which is expressed on all hematopoietic cells, is known for its role in the development and activation of T cells. First, we have investigated the function of hnRNP L in T cell development and CD45 pre-mRNA splicing in vivo using T cell specific deletion of hnRNP L in mice. The hnRNP L deletion results in aberrant expression of CD45 isoforms, predominantly CD45RA, which is usually absent from the thymus. Ablation of hnRNP L results in a partial block in pre-T cell development at the DN4 stage. This reduction in thymic cellularity is not due to an increase in cell death. In fact, hnRNP L deficient thymocytes demonstrate accelerated proliferation compared to wild-type cells due principally to a hyper-activation of the kinases Lck, Erk1/2 and Akt. Moreover, hnRNP L deletion results in a loss of peripheral T cells. In vitro studies suggest that this loss of peripheral cells is caused by a defect in response to chemokine signals. Since CD45 pre-mRNA splicing cannot explain this phenotype, the identification of hnRNP L targets by RNA-Seq has shown that hnRNP L plays a role in the regulation of alternative splicing of factors involved in actin polymerization. Secondly, we studied the role of hnRNP L in hematopoiesis using knockout mice in which hnRNP L is conditionally deleted specifically in fetal liver and bone marrow hematopoietic cells. Ablation of hnRNP L reduces the number of cell lineage committed progenitors including the common lymphoid progenitors (CLPs), common myeloid and granulocyte progenitors (CMPs, GMPs) and the megakaryocyte-erythrocyte progenitors (MEPs) as well as the mature hematopoietic cells. In contrast to multipotent progenitors (MPPs) that are affected by the absence of hnRNP L, the hematopoietic stem cell (HSC) population is not reduced. In fact, HSCs from hnRNP L deleted mice demonstrate increased cell cycling. However, hnRNP L deficient HSCs express high levels of Annexin V and CD95, which suggests an increased cell death. As for the thymus, a RNA-Seq analysis of fetal livers revealed different targets of hnRNP L among gene categories related to cell death, DNA damage responses and cell adhesion that may explain the phenotype observed in the hnRNP L deficient HSCs. These results suggest that hnRNP L and alternative splicing are essential for the survival and maintenance of the differentiation potential of HSCs. HnRNP L is also crucial for the development of T cells by regulating both their migration and the splicing of CD45.

The central properties of stem cells are the pluripotency and the capacity of self-renewal. Hematopoietic stem cells (HSCs) posses such common features that allows them to generate all the cells of the hematopoietic compartments, maintaining in the same time the HSC pool. We develop approaches focused on ex vivo HSC expansion through activation by exogenous HOXB4 (human HSCs) or Notch/Dll-4 ligand (murine HSCs). Two independent transcriptomic analyses surprisingly converged toward an increased expression of two genes never identified sofar as crucial for HSC functions: Pumilio1 (Pum1) and Pumilio2 (Pum2). Pum1 and Pum2 are posttranscriptional regulators belonging to the Pumilio-FBF (PUF) family of RNA-binding proteins. Although it was established that the primordial role of PUF proteins is to sustain mitotic proliferation of stem cells in Invertebrates, so far nothing is known about the role of Pum1 and Pum2 in human and murine HSCs.For these reasons, we have investigated the roles and mechanisms of action of Pum1 and Pum2 in murine and human HSCs through shRNA strategy. Pum1 and Pum2 knockdown (KD) in murine HSCs led to a decreased HSC expansion and clonogenic potential ex vivo, associated with an increased apoptosis and a cell cycle arrest in G0/G1 phase. KD of both Pum1 and Pum2 enhanced these effects, suggesting a cooperative effect. Expansion and clonogenic potential of KD Pum1 HSCs were rescued by enforced expression of Pum1 (insensitive to our shRNA), thus validating the specificity of our shRNA. Enforced expression of Pum1 could not rescue the functions of Pum2 KD HSCs, highlighting the non-redundant role of these proteins. Furthermore, when Pum1 or Pum2 KD HSCs were inoculated into lethally irradiated mice to follow the long-term hematopoietic potential, only rare bone marrow cells derived from Pum1 and Pum2 KD HSCs were evidenced after 4 months, contrary to control HSCs. Identical results were obtained with human Pum1 or Pum2 KD HSCs.In conclusion, our results demonstrate the involvement of Pumilio factors in stemness maintenance, expansion and survival of murine and human HSCs. Identification of Pumilio factors and their targets as new regulators of HSCs expansion will allow consider them as new tools for therapeutic perspectives.