no / Background Meningiomas are the most common type of intracranial tumor, accounting for between 24 and 30 % of primary intracranial tumors. Thus far, no biomarkers exist to reliably predict the clinical outcome of meningiomas. A previous genome-wide methylation analysis revealed that HOXA9 is one of the most functionally relevant biomarkers. In this study, we have examined whether HOXA9 is a potential therapeutic target in meningiomas, using HXR9, a peptide inhibitor of the interaction between HOXA9 and its cofactor PBX. Methods We determined the expression level of HOXA9 in human meningiomas, meningioma cell lines, and normal brain tissue. Meningioma in culture and in subcutaneous tumors was treated with HXR9. We also examined the disruption of HOXA9/PBX dimers. Results We first confirmed that HOXA9 is highly expressed in meningiomas, but not in normal brain tissue. The HXR9 peptide blocks the binding of HOXA9 to PBX, leading to an alteration of DNA binding, and subsequent regulation of their target genes. HXR9 markedly inhibited the growth of meningioma cells and subcutaneous meningeal tumors. Conclusion There is no effective chemotherapy for meningiomas at present, and targeting the HOXA9/PBX interaction may represent a novel treatment option for this disease.

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Introduction: Notre laboratoire a précédemment établi que Hoxa9 accélérait l’apparition de leucémie de type B induite par E2A-PBX1. Une analyse par qRT-PCR a montré que les niveaux d’ARN de Flt3, une cible de Hoxa9, étaient 32 fois plus élevés dans les leucémies Hoxa9/E2A-PBX1 par rapport que dans les leucémies E2A-PBX1. Il est important de noter que l’expression aberrante de Flt3 est retrouvée dans les leucémies ALL de type B et les AML. De plus, l’activation constitutive de Flt3 est associée à un faible pronostic. Nous avons posé l’hypothèse que la maintenance/ré-initiation des leucémies de type pré-B induites par E2A-Pbx1 est associée à la présence du récepteur Flt3. Méthodes et Résultats: Premièrement, nous avons analysé par FACS la présence de Flt3 et mesuré l’expression de Flt3 par qRT-PCR des cellules E2A-PBX1 leucémiques pré-B. Nous avons montré que les cellules leucémiques E2A-PBX1 expriment l’ARNm du gène Flt3. Cependant, le récepteur n’était détectable à la surface cellulaire que dans des proportions variant de 0.3 à 28%. Deuxièmement, nous avons évalué le potentiel leucémique des fractions positive et négative pour Flt3. Toutes deux ont été capables de ré-initier la leucémie environ 20 jours après transplantation. Des analyses par FACS ont montré qu’une proportion de cellules leucémiques exprimaient Flt3, incluant même celles provenant de la fraction Flt3-. Troisièmement, une stratégie de perte de fonction de Flt3 par shARN a été mise en œuvre afin d’examiner le rôle de la voie de signalisation de Flt3 dans les cellules leucémiques E2A-PBX1. Pour ce faire, des cellules primaires leucémiques ont été infectées, soit par le shARN anti-Flt3 soit shARN contrôle, et transplantées dans des souris receveuses. Les cellules leucémiques contenant le shARN ont été capables de régénérer la leucémie. Cependant, une proportion des cellules exprimaient toujours Flt3, ce qui indique que l’efficacité des shARn n’était pas suffisante. Conclusion et Perspectives: Nos shARN ne sont pas suffisamment efficaces sur les cellules leucémiques choisies. De ce fait, nous proposons d’utiliser des cellules leucémiques moins agressives tout en réalisant le même set-up expérimental. Des transplantations dans des receveurs KO Flt3-/- seraient également requises afin de réellement étudier l’impact de la voie de signalisation Flt3 dans la ré-initiation leucémique. / Introduction: Previous work in the laboratory have established that Hoxa9 accelerated the onset of E2A-PBX1 induced B cell leukaemia. qRT-PCR analysis showed that RNA levels of HOXA9 target Flt3 was 32-fold increased in Hoxa9/E2A-PBX1 compared to E2A-PBX1 leukaemia. It is important to note that aberrant expression of Flt3 is found in both B-ALL and AML. Moreover, constitutive activation of Flt3 is associated with a poor prognosis. We hypothesized that the acceleration of E2A-PBX1 B-ALL by Hoxa9 is caused through increased Flt3 signalling. Methods and Results: First, to evaluate whether Flt3 signalling is functionally relevant for E2A-PBX1 induced leukaemia, Flt3 expression was analysed by FACS and qRT-PCR. So far, we showed that E2A-PBX1 B-ALL express FLT3 but the receptor was detected on a variable proportion of the cells, ranging from 0.3-28 %. Secondly, we evaluated the leukemic potential of Flt3 positive and negative fractions. Both reinitiate leukaemia around 20 days post-transplantation. Thirdly, a shRNA mediated knockdown strategy for Flt3 has been applied to test the relevance of Flt3 signalling on E2A-PBX1 leukemic cells. To test this, primary leukaemic cells were infected, either with the shRNA anti-Flt3 or the shRNA control, and transplanted into recipient mice. Unexpectedly, no difference was observed between the two groups of mice. Conclusion and Relevance: Our shFLT3 is not efficient enough on the chosen leukemic cells. Therefore, we propose to apply the same set-up to a less aggressive leukaemia. Moreover, transplanting cells in Flt3-/- KO mice is required to really assess the impact of Flt3 signalling.

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

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Acute myeloid leukaemia is a heterogeneous disease characterized by uncontrolled proliferation of neoplastic haematopoietic precursor cells, which leads to the disruption of normal haematopoiesis and bone marrow failure. Impaired haematopoiesis is often associated with balanced chromosomal translocations that involve the nucleoporin Nup98 fused to around 30 different partner genes, such as the homeobox genes HOXA9 and PMX1. Nup98-associated AML is characterized by poor prognosis and poor treatment outcome for the patients. The aim of the study was to elucidate the mechanisms underlying chemotherapy-resistance. Previous experiments showed that the expression of Nup98 fusion proteins leads to changes in nuclear organization. Based on these observations, we hypothesize that the expression of Nup98 fusion proteins affect DNA double-strand break (DSB) repair. Our work shows that the expression of Nup98-HoxA9 and Nup98-HHEX in U2OS cells does not induce any DSBs. Further, we examined the repair phenotype of exogenously induced DSBs. Experiments carried out using etoposide (ETO) or neocarzinostatin (NCS) revealed that Nup98 fusion proteins affect non-homologous end joining (NHEJ). The second major DSB repair pathway, homologous recombination (HR), remains unaffected by Nup98 fusion proteins. The repair phenotype showed that at most timepoints analyzed, cells expressing Nup98 fusion proteins present less DSBs that control cells. We further performed single cell gel electrophoresis assays, also called COMET assay. This assay determines the amount of broken DNA at the single cell level. COMET assays showed that cells expressing Nup98-HoxA9 get equally damaged as control cells. Taken together, these results show that Nup98-HoxA9 induces faster DNA repair by affecting NHEJ. Additional experiments, pointed toward a role of p53 in the effect of Nup98 fusion proteins on DSB repair. Monitoring the repair phenotype in a wild-type and p53 depletion background, revealed that the effect of Nup98-HoxA9 on NHEJ is partially p53 dependent. A further search for the potentially implicated factor in the accelerated NHEJ remained inconclusive so far. In conclusion, Nup98-HoxA9 induces accelerated NHEJ in a partially p53-dependent manner. / Option Biologie moléculaire du Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La protéine de fusion E2A-PBX1 induit une leucémie lymphoblastique aigüe des cellules B pédiatrique chez l’humain. E2A-PBX1 possède de puissantes propriétés de trans-activation et peut se lier à l’ADN ainsi qu’aux protéines homéotiques (HOX) via des domaines conservés dans sa portion PBX1, ce qui suggère qu’une dérégulation des gènes cibles de HOX/PBX1 contribue à la leucémogénèse. Précédemment, Bijl et al. (2008) ont démontré que certains gènes Hox collaborent de manière oncogénique avec E2A-PBX1, et que ces interactions sont cellules-spécifiques et varient en fonction du gène Hox impliqué. Une mutagénèse d’insertion provirale suggère et supporte la collaboration des gènes Hoxa et E2A-PBX1 lors de la leucémogénèse des cellules B. La présence de ces interactions dans les cellules B et leur implication dans l’induction des B-ALL est pertinente pour la compréhension de la maladie humaine, et reste encore mal comprise. Notre étude démontre qu’Hoxa9 confère un avantage prolifératif aux cellules B E2A-PBX1. Des expériences de transplantation à l’aide de cellules B E2A-PBX1/Hoxa9 positives isolées de chimères de moelle osseuse démontrent qu’Hoxa9 collabore avec E2A-PBX1 en contribuant à la transformation oncogénique des cellules, et qu’Hoxa9 seul n’induit aucune transformation. Une analyse par Q-RT-PCR nous a permis de démontrer une forte inhibition de gènes spécifiques aux cellules B dans les leucémies co-exprimant Hoxa9 et E2A-PBX1, en plus d’une activation de Flt3, suggérant une inhibition de la différenciation des cellules B accompagnée d’une augmentation de la prolifération. De plus, la surexpression de Hoxa9 dans des cellules leucémiques de souris transgéniques E2A-PBX1, confère aussi un avantage prolifératif aux cellules in vitro, qui semblent être influencé par une augmentation de l’expression de Flt3 et Pdgfδ. En conclusion, nous démontrons pour la première fois à l’aide d’un modèle murin qu’Hoxa9 collabore avec E2A-PBX1 lors de la transformation oncogénique des cellules B et que la signalisation via Flt3 est impliquée, ce qui est potentiellement pertinent pour la maladie humaine. / The fusion protein E2A-PBX1 induces pediatric B cell leukemia in human. It has strong transactivating properties and can bind to DNA and homeobox (HOX) proteins through conserved domains in the PBX1 portion, suggesting that deregulation of HOX/PBX target genes contribute to leukemogenesis. Previously, we reported oncogenic interactions between Hox genes and E2A-PBX1, which are dependent on cell type as well as on the particular Hox member. A proviral insertional mutagenesis screen provided support for collaboration between Hoxa genes and E2A-PBX1 in B cell leukemogenesis. Whether these interactions occur in B cells and lead to B-ALL, relevant for human disease is still not clear. Here we report that Hoxa9 confers a proliferative advantage to E2A-PBX1 B cells. Transplantation experiments with E2APBX1/Hoxa9 positive B cells isolated from bone marrow (BM) chimeras showed that Hoxa9 interacts with E2A-PBX1 contributing to the oncogenic transformation of B cells, but is unable to transform B cells alone. Q-RT-PCR analysis demonstrated a strong repression of B cell specific genes in leukemias co-overexpressing Hoxa9 and E2A-PBX1 in addition to Flt3 activation, indicating inhibition of B cell differentiation in combination with enhanced proliferation. Overexpression of Hoxa9 in E2A-PBX1 mouse leukemic B cells also resulted in a growth advantage in vitro, likely mediated by the enhanced expression of Flt3 and Pdgfδ. In conclusion we show for the first time that Hoxa9 collaborates with E2A-PBX1 in the oncogenic transformation of B cells in a mouse model that involves Flt3 signaling, which is potentially relevant to human disease.

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