L’infection par HIV-1 représente un des problèmes de santé publique majeurs de notre société actuelle. Le traitement HAART (Highly Active AntiRetroviral Therapy) inhibe le cycle réplicatif viral mais ne permet pas l’éradication du HIV-1. La principale cause de cet échec thérapeutique est la persistance de réservoirs cellulaires infectés de manière latente par HIV-1, qui, lors de l’arrêt du traitement HAART, sont à l’origine d’un rebond de la charge plasmatique virale. Le défi actuel est donc de découvrir de nouvelles méthodes d’élimination des cellules réservoirs. Une des stratégies envisagées est de forcer l’expression virale dans les cellules infectées de manière latente afin d’entraîner leur destruction suite à leur détection par le système immunitaire ou suite aux effets cytopathiques viraux. Parallèlement, le traitement HAART serait maintenu afin de limiter la propagation des virions néo-synthétisés. Plusieurs éléments sont impliqués dans la répression transcriptionnelle associée à la latence post-intégrationnelle du virus HIV-1 : la nature du site d’intégration ; l’absence de facteurs cellulaires inductibles tels que NF-κB ; la structure chromatinienne du provirus et les modifications post-traductionnelles des histones ; l’absence de niveaux suffisants de la protéine trans-activatrice Tat. De plus, notre laboratoire a précédemment mis en évidence un lien entre deux de ces éléments, en démontrant, dans une lignée modèle de latence post-intégrationnelle, que la cytokine pro-inflammatoire TNFα, un activateur de la voie de signalisation NF-κB, permet une réactivation synergique de l’expression virale combinée à l’inhibiteur d’histone-désacétylases (HDACI) TSA. Cependant, l’utilisation thérapeutique du TNFα et de la TSA est inenvisageable en raison de leurs toxicités. Au cours de notre thèse, nous avons montré que la prostratine, un ester de phorbol non-tumorigène qui active la cascade NF-κB, combinée à des HDACIs déjà utilisés en thérapie humaine, réactive en synergie l’expression virale dans des cellules modèles de latence post-intégrationnelle (U1, J-Lat 8.4 et 15.4). Nous avons également constaté que des cellules dont l’expression virale n’est pas réactivée par un traitement individuel (prostratine ou HDACIs) peuvent être réactivées par la combinaison prostratine+HDACI. Au niveau moléculaire, nous avons montré que le VPA intensifie la cascade NF-κB induite par la prostratine, et permet, combiné à cette dernière, un remodelage plus efficace du nucléosome répresseur nuc-1 et une activation synergique de la transcription. Nous avons testé les combinaisons prostratine+HDACIs sur des cultures ex vivo de PBMCs (Peripheral Blood Mononuclear Cells) provenant de patients HIV-1+ avirémiques et traités par la HAART. Les combinaisons prostratine+HDACIs réactivent l’expression virale de 25/42 cultures de PBMCs testées avec une réactivation synergique dans 17/25 cas. De plus, la combinaison prostratine+SAHA réactive l’expression virale de 7/9 cultures testées de lymphocytes T CD4+ HLA DR-. Cette étude suggère que des traitements combinant deux types différents d’activateurs de l’expression du HIV-1 pourraient être utilisés comme adjuvant de la thérapie HAART afin d’accélérer la purge des réservoirs cellulaires infectés de manière latente.

Malgré les progrès des traitements des cancers du sein, ceux-ci demeurent la seconde cause de mortalité par cancer au Canada. Parmi les gènes associés aux cancers du sein, le récepteur des œstrogènes ERα est exprimé dans plus de 70% des tumeurs mammaires, qui prolifèrent en réponse aux œstrogènes, faisant de lui une cible de choix. ERα est un facteur de transcription ligand-dépendant, liant des éléments de réponse PuGGTCAnnnTGACCPy. Afin d’examiner la capacité des récepteurs nucléaires à reconnaitre de nouveaux motifs ADN, des mutants aux capacités de liaison modifiées ont été générés. Parmi les quatre résidus interagissant avec l’ADN, R211 ne peut pas être modifiée sans perdre complètement la liaison du récepteur à l’ADN. Néanmoins, les mutations combinées de plusieurs acides aminés contactant les bases de l’ERE ont généré des récepteurs capables de reconnaitre de nouveaux motifs, tout en conservant des niveaux de transactivation efficaces. L’utilisation potentielle des récepteurs nucléaires comme outils de thérapie génique hormono-dépendant, repose sur la prédiction des motifs de liaison efficaces. Étant donné son importance dans la carcinogenèse mammaire, ERα est une cible cruciale des thérapies anti-néoplastiques. L’anti-œstrogène total, ICI, induit la dégradation de ERα et l’arrêt de la croissance des cellules tumorales mammaires ERα-positives. De plus, la nouvelle drogue anti-tumorale HDACi, SAHA, module la voie de signalisation des œstrogènes et possède des propriétés prometteuses en association avec d’autres traitements anti-tumoraux. En effet, le co-traitement ICI et SAHA a un impact synergique sur l’inhibition de la prolifération des cellules mammaires tumorales ERα-positives. Cette synergie repose sur la coopération des effets de ICI et SAHA pour réduire les niveaux protéiques de ERα et bloquer la progression du cycle cellulaire via la modulation de la transcription des gènes cibles des œstrogènes. En fait, les fortes doses de HDACis masquent rapidement et complètement la signalisation transcriptionnelle des œstrogènes. De plus, les gènes cibles primaires des œstrogènes, contenant des EREs, présentent la même régulation transcriptionnelle en réponse aux fortes doses de SAHA ou du co-traitement, avec des doses utilisables en clinique de ICI et SAHA. En fait, ICI mime l’impact des fortes doses de SAHA, en dégradant ERα, potentialisant ainsi la répression de la transcription ERE-dépendante par SAHA. Finalement, la synergie des effets de ICI et SAHA pourrait augmenter l’efficacité des traitements des tumeurs mammaires. / Despite the progress in breast cancer therapy, it is still the second cause of death by cancer in the western world. The estrogen receptor alpha (ER) is expressed in more than 70% of breast tumors, which then proliferate in response to E2 stimulation. ERα is a ligand-dependant transcription factor, which binds to palindromic response elements composed of PuGGTCA motifs. In order to examine the capacity of nuclear receptors to be tailored to recognize novel DNA motifs, rational design of ERα mutants with altered binding specificity were achieved. Of the four amino-acids interacting with DNA, R211 cannot be altered to another residu without a complete loss of DNA binding. However, combined mutagenesis of the amino-acids contacting the bases of the ERE generate receptors that recognized a new type of motifs with efficient transcriptional transactivation levels. In order to consider nuclear receptors as potential hormonal-dependent tools for genetic therapy, bio-informatic models predicting DNA binding are needed. Considering its importance in breast carcinogenesis, ERα is a crucial target for anti-neoplastic therapies. The full anti-estrogen ICI provokes ER degradation and ER-positive breast cancer growth arrest. Moreover, the new HDACi anti-tumoral drug, SAHA modulates the estrogen pathway and have promising properties in association with other anti-neoplastic drugs. In this context, our goal was to determine the effects of the ICI and SAHA combined treatment on breast cancer cell proliferation. The combined treatment has a synergistic impact on inhibiting ERα-positive breast cancer cell growth. It occurs through the cooperation of ICI and SAHA to reduce ER protein level, and to block the cell cycle progression through the transcriptional regulation of E2-target genes. Actually, high doses of HDACis completely and rapidly mask E2-transcriptional signaling. Moreover, primary E2-target genes show the same transcriptional regulation in presence of high doses of SAHA as with the co-treatment, using clinically feasible doses of ICI and SAHA. In fact, ICI mimics the impact of high doses of SAHA through ER degradation, and then potentiate the repressional effect of low doses of SAHA on ERE-dependant transcription. Finally, the synergy of ICI and SAHA might increase the potency of breast cancer therapy.

Malgré les progrès des traitements des cancers du sein, ceux-ci demeurent la seconde cause de mortalité par cancer au Canada. Parmi les gènes associés aux cancers du sein, le récepteur des œstrogènes ERα est exprimé dans plus de 70% des tumeurs mammaires, qui prolifèrent en réponse aux œstrogènes, faisant de lui une cible de choix. ERα est un facteur de transcription ligand-dépendant, liant des éléments de réponse PuGGTCAnnnTGACCPy. Afin d’examiner la capacité des récepteurs nucléaires à reconnaitre de nouveaux motifs ADN, des mutants aux capacités de liaison modifiées ont été générés. Parmi les quatre résidus interagissant avec l’ADN, R211 ne peut pas être modifiée sans perdre complètement la liaison du récepteur à l’ADN. Néanmoins, les mutations combinées de plusieurs acides aminés contactant les bases de l’ERE ont généré des récepteurs capables de reconnaitre de nouveaux motifs, tout en conservant des niveaux de transactivation efficaces. L’utilisation potentielle des récepteurs nucléaires comme outils de thérapie génique hormono-dépendant, repose sur la prédiction des motifs de liaison efficaces. Étant donné son importance dans la carcinogenèse mammaire, ERα est une cible cruciale des thérapies anti-néoplastiques. L’anti-œstrogène total, ICI, induit la dégradation de ERα et l’arrêt de la croissance des cellules tumorales mammaires ERα-positives. De plus, la nouvelle drogue anti-tumorale HDACi, SAHA, module la voie de signalisation des œstrogènes et possède des propriétés prometteuses en association avec d’autres traitements anti-tumoraux. En effet, le co-traitement ICI et SAHA a un impact synergique sur l’inhibition de la prolifération des cellules mammaires tumorales ERα-positives. Cette synergie repose sur la coopération des effets de ICI et SAHA pour réduire les niveaux protéiques de ERα et bloquer la progression du cycle cellulaire via la modulation de la transcription des gènes cibles des œstrogènes. En fait, les fortes doses de HDACis masquent rapidement et complètement la signalisation transcriptionnelle des œstrogènes. De plus, les gènes cibles primaires des œstrogènes, contenant des EREs, présentent la même régulation transcriptionnelle en réponse aux fortes doses de SAHA ou du co-traitement, avec des doses utilisables en clinique de ICI et SAHA. En fait, ICI mime l’impact des fortes doses de SAHA, en dégradant ERα, potentialisant ainsi la répression de la transcription ERE-dépendante par SAHA. Finalement, la synergie des effets de ICI et SAHA pourrait augmenter l’efficacité des traitements des tumeurs mammaires. / Despite the progress in breast cancer therapy, it is still the second cause of death by cancer in the western world. The estrogen receptor alpha (ER) is expressed in more than 70% of breast tumors, which then proliferate in response to E2 stimulation. ERα is a ligand-dependant transcription factor, which binds to palindromic response elements composed of PuGGTCA motifs. In order to examine the capacity of nuclear receptors to be tailored to recognize novel DNA motifs, rational design of ERα mutants with altered binding specificity were achieved. Of the four amino-acids interacting with DNA, R211 cannot be altered to another residu without a complete loss of DNA binding. However, combined mutagenesis of the amino-acids contacting the bases of the ERE generate receptors that recognized a new type of motifs with efficient transcriptional transactivation levels. In order to consider nuclear receptors as potential hormonal-dependent tools for genetic therapy, bio-informatic models predicting DNA binding are needed. Considering its importance in breast carcinogenesis, ERα is a crucial target for anti-neoplastic therapies. The full anti-estrogen ICI provokes ER degradation and ER-positive breast cancer growth arrest. Moreover, the new HDACi anti-tumoral drug, SAHA modulates the estrogen pathway and have promising properties in association with other anti-neoplastic drugs. In this context, our goal was to determine the effects of the ICI and SAHA combined treatment on breast cancer cell proliferation. The combined treatment has a synergistic impact on inhibiting ERα-positive breast cancer cell growth. It occurs through the cooperation of ICI and SAHA to reduce ER protein level, and to block the cell cycle progression through the transcriptional regulation of E2-target genes. Actually, high doses of HDACis completely and rapidly mask E2-transcriptional signaling. Moreover, primary E2-target genes show the same transcriptional regulation in presence of high doses of SAHA as with the co-treatment, using clinically feasible doses of ICI and SAHA. In fact, ICI mimics the impact of high doses of SAHA through ER degradation, and then potentiate the repressional effect of low doses of SAHA on ERE-dependant transcription. Finally, the synergy of ICI and SAHA might increase the potency of breast cancer therapy.

Les propriétés invasives des cellules cancéreuses sont liées à des modulations importantes de l’expression de gènes. Des protéases doivent être exprimées afin de permettre la dégradation de la matrice extracellulaire (MEC), l’activation protéolytique de protéines matricielles et la libération de facteurs de croissance, de cytokines, de récepteurs et de molécules d’adhérence. Parmi ces protéases, les métalloprotéinases matricielles (MMPs) jouent un rôle crucial dans la dégradation de la MEC et dans le remodelage tissulaire observéau cours de l’invasion tumorale. L’émergence de thérapeutiques anticancéreuses basées sur des stratégies épigénétiques nécessitent d’évaluer leurs effets sur les propriétés des cellules tumorales. Ce travail a pour objectif d’analyser les effets de modulateurs épigénétiques (un agent hypométhylant de l’ADN et des inhibiteurs d’histone désacétylases (inhibiteursd’HDACs ou HDIs)) sur l’expression des MMP-1, -2 et -9 dans la lignée cellulaire de fibrosarcome humain HT1080. Dans un premier temps, il apparaît que l’agenthypométhylant de l’ADN, la 5-aza-2’désoxycytidine (5-azadC), augmente l’expressiongénique et protéique des MMP-1, -2 et -9. Ces modifications de l’expression sont associées à (i) une déméthylation globale de l’ADN et (ii) des modifications de la supra-organisation chromatinienne correspondant globalement à une chromatine moins condensée. De plus, la5-azadC est capable d’accroître les propriétés invasives des cellules par l’intermédiaire,notamment, d’une augmentation de l’expression de la MMP-1 par un mécanisme transcriptionnel. Cette augmentation de la transcription implique le recrutement du facteurSp1 et un remodelage chromatinien au niveau du promoteur du gène de la MMP-1.Néanmoins, une déméthylation totale de ce promoteur n’est pas nécessaire à cette induction. De manière complémentaire, le traitement des cellules HT1080 par différents HDIs révèle le rôle potentiel d’HDACs dans la régulation de l’expression de la MMP-1. Un HDIà large spectre, la trichostatine A (TSA), est capable de moduler l’expression de la MMP-1 et la texture nucléaire, mais uniquement après déméthylation préalable de l’ADN par la 5-azadC. Par contre, l’HDI spécifique des HDACs de classe I, le MS-275, est capable d’induire, à lui seul, l’expression génique et protéique de la MMP-1. Cette expression génique requiert un remodelage de la chromatine et le recrutement de l’histone acétyltransférase p300 au niveau du promoteur du gène de la MMP-1. L’ensemble de ces résultats suggèrent que des mécanismes épigénétiques jouent un rôle crucial dans le contrôle de l’expression de laMMP-1 dans les cellules HT1080, influençant ainsi les propriétés invasives de ces cellules. / Invasive properties of cancer cells require critical changes in gene expression. Proteasesmust be expressed for the degradation of the extracellular matrix (ECM), the proteolyticactivation of matrix proteins and the release of bioactive molecules such as growth factors,cytokines, receptors and adhesion molecules. Among these proteases, the matrixmetalloproteinase (MMP) family members play a crucial role in the ECM breakdown andremodeling of tissues during tumor invasion. The introduction of epigenetic strategies in thetherapeutic arsenal against cancer led to the need to evaluate the effects of suchtherapeutic approaches on cell behavior. Here we focused our attention on the effects ofepigenetic modulators, a DNA hypomethylating agent and histone deacetylase inhibitors(HDAC inhibitors or HDI), on the expressions of MMP-1,-2, and -9 in the human HT1080fibrosarcoma cell line. First, we showed that the DNA hypomethylating drug 5-aza-2’deoxycytidine (5-azadC) increases MMP-1, -2, -9 expressions both at the mRNA andprotein levels. These changes in gene expression are associated with (i) a global DNAdemethylation and with (ii) modifications in chromatin supra-organization which globally correspond to a more decondensed chromatin. Moreover, 5-azadC is able to increase theinvasive properties capability of the HT1080 cells mainly via MMP-1 transcription-dependent expression. This enhancement of transcription occurs through (i) Sp1 recruitment, (ii)chromatin remodeling and (iii) in absence of full demethylation on the MMP-1 genepromoter. Using different HDIs reveals that HDACs could potentially play a role in MMP-1expression. The pan-HDI trichostatin A (TSA) act in synergy with 5-azadC and is able tomodulate MMP-1 expression and nuclear texture, but only after DNA demethylation. Incontrast, the HDAC class I inhibitor, MS-275, which display additive effect with 5-azadC, isable to induce, alone, MMP-1 gene expression through chromatin remodeling and p300recruitment to its promoter. These data suggest that epigenetic mechanisms play a crucialrole in MMP-1 expression control in HT1080 cells thus influencing the invasive potential ofthese cells.

L’infection par HIV-1 représente un des problèmes de santé publique majeurs de notre société actuelle. Le traitement HAART (Highly Active AntiRetroviral Therapy) inhibe le cycle réplicatif viral mais ne permet pas l’éradication du HIV-1. La principale cause de cet échec thérapeutique est la persistance de réservoirs cellulaires infectés de manière latente par HIV-1, qui, lors de l’arrêt du traitement HAART, sont à l’origine d’un rebond de la charge plasmatique virale. Le défi actuel est donc de découvrir de nouvelles méthodes d’élimination des cellules réservoirs. Une des stratégies envisagées est de forcer l’expression virale dans les cellules infectées de manière latente afin d’entraîner leur destruction suite à leur détection par le système immunitaire ou suite aux effets cytopathiques viraux. Parallèlement, le traitement HAART serait maintenu afin de limiter la propagation des virions néo-synthétisés. Plusieurs éléments sont impliqués dans la répression transcriptionnelle associée à la latence post-intégrationnelle du virus HIV-1 :la nature du site d’intégration ;l’absence de facteurs cellulaires inductibles tels que NF-κB ;la structure chromatinienne du provirus et les modifications post-traductionnelles des histones ;l’absence de niveaux suffisants de la protéine trans-activatrice Tat. De plus, notre laboratoire a précédemment mis en évidence un lien entre deux de ces éléments, en démontrant, dans une lignée modèle de latence post-intégrationnelle, que la cytokine pro-inflammatoire TNFα, un activateur de la voie de signalisation NF-κB, permet une réactivation synergique de l’expression virale combinée à l’inhibiteur d’histone-désacétylases (HDACI) TSA. Cependant, l’utilisation thérapeutique du TNFα et de la TSA est inenvisageable en raison de leurs toxicités.<p>\ / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished