La leucémie aiguë lymphoblastique T (LAL-T) est une hémopathie maligne représentant environ 15% des LAL pédiatriques et 25% des LAL de l'adulte. Malgré l'amélioration de la prise en charge des LAL, le devenir des patients atteints de LAL-T reste péjoratif avec environ 30% de rechute dans les deux années suivant le diagnostic. En effet, les LAL-T constituent un groupe de leucémies particulièrement hétérogène dans lequel différents oncogènes sont activés dans des combinaisons diverses. De ce fait, l'identification de voies oncogéniques pouvant être ciblées thérapeutiquement reste un des défis majeurs dans la recherche translationnelle des LAL-T. Au cours de ma thèse, je me suis intéressée au mode d'activation de deux oncogènes majeurs dans les LAL-T: les oncogènes MYC et TAL1. Nous avons montré que l'hyperactivation de la voie AKT, notamment à travers les mutations perte de fonction du gène PTEN induisait une augmentation de la protéine MYC. Nos résultats suggèrent que les axes MYC et PTEN/AKT pourraient représenter des cibles thérapeutiques potentielles dans les LAL-T. Nous avons alors conduit une étude pharmacologique révélant qu'in vitro plusieurs drogues induisent l'apoptose ou l'arrêt de prolifération des cellules de LAL-T. Par ailleurs, certaines de ces drogues sont responsables d'une inhibition de l'expression de MYC. L'efficacité de ces drogues est maintenant testée in vivo grâce à des souris immunodéficientes xénogreffées avec des cellules de LAL-T primaires humaines. / T-Cell Acute Lymphoblastic Leukemia (T-ALL) are malignant proliferations of thymocytes which represents around 15% of pediatric and 25% of adult ALL. Despite indisputable therapeutic progress, T-ALL remains of poor prognosis and about 30% of cases relapse within the first 2 years following diagnosis. In fact T-ALL is a heterogeneous disease in which different oncogenes are activated in various combinations and this represents a major hurdle in the molecular analysis of T-ALL oncogenesis. During my thesis I investigated how MYC and TAL1, two key oncogenes in T-ALL, are activated. We showed that hyperactivation of AKT pathway, notably through PTEN loss-of-function mutations, gives rise to an increase of MYC protein level. Our data suggest that in T-ALL, MYC and PTEN/AKT axis may represent potential therapeutic targets. Then, we performed a pharmacological study which shows that, in vitro, several drugs lead to apoptosis or proliferation arrest of T-ALL cells. Moreover, some of those drugs impede MYC expression. The efficacy of these compounds are now tested in vivo using immunodeficient mice engrafted with primary human T-ALL blasts.

La Leucémie Myéloïde Chronique (LMC) est une maladie clonale caractérisée par la présence du chromosome Philadelphie codant pour Bcr-Abl, une tyrosine kinase constitutivement active responsable de la leucémogenèse. Bien que très efficaces, les inhibiteurs de tyrosine kinase (ITKs) restent cependant inactifs sur les cellules souches leucémiques. Ce travail de thèse montre que la signalisation calcique, connue pour réguler de nombreux processus dans les cellules saines et cancéreuses, est importante dans la signalisation cellulaire au décours de la LMC. Le rôle des entrées calciques dépendantes des stocks (SOCEs) médiées par STIM1 (STromal Interaction Molecule 1) et les canaux Orai1 et TRPC1 ainsi que des entrées calciques induites par la thrombine a été étudié dans la leucémogenèse. Nous avons observé une diminution de ces entrées dans les cellules exprimant Bcr-Abl pouvant être expliquée par le changement de stœchiométrie Orai1/STIM1. Ceci entraîne la diminution de l'activation de NFAT (Nuclear Factor of Activated T-cells) ainsi que des conséquences sur la prolifération et la migration cellulaire mais pas sur l'apoptose. De plus, les SOCEs sont restaurées dans les cellules cancéreuses après traitement à l'Imatinib, le principal ITK. Nous proposons alors que l'expression de Bcr-Abl joue un rôle sur l'homéostasie calcique en entraînant une dérégulation générale des fonctions cellulaires dans les cellules leucémiques notamment via la voie PKC (Protein Kinase C). Ainsi, ces résultats montrent une dérégulation des entrées calciques dans les cellules exprimant Bcr-Abl, suggérant que la signalisation calcique puisse être une cible thérapeutique en parallèle avec les ITKs. / Chronic Myeloid Leukemia (CML) is a clonal disease characterized by the presence of the Philadelphia chromosome encoding for Bcr-Abl, a constitutively active tyrosine kinase responsible for leukemogenesis. Although Bcr-Abl tyrosine kinase inhibitors (TKIs) have revolutionized the therapy of Ph+ leukemia, the complete eradication of CML is limited by the emergence of resistance in hematopoietic stem cells. This thesis proposes that calcium (Ca2+) signaling pathways, known to govern a large number of functions in normal and cancer cells, may be important in CML cell signaling. Therefore, we studied the role of Store Operated-Calcium entry (SOCE) (i.e. STromal Interaction Molecule 1 (STIM1), Orai1 and TRPC1 channels) and thrombin induced Ca2+ entry in leukemogenesis. We found a decrease in both calcium entries in Bcr-Abl-expressing cells compared to normal cells. The reduced SOCE seems related to a change in stoichiometry of Orai1/STIM1. This leads to a reduction of the Nuclear Factor of Activated T-cells (NFAT) translocation and functional consequences on cell proliferation and migration but not on apoptosis. Moreover, we showed that SOCE is restored in malignant cells after treatment with Imatinib, the main TKI. We proposed that Bcr-Abl expression could impact on Ca2+ homeostasis enhancing a general disorganization of cell functions in leukemia cells notably via Protein Kinase C (PKC) pathway. Altogether this work shows a deregulation of Ca2+ entry in Bcr-Abl-expressing cells, suggesting that the Ca2+ signaling pathway could be a therapeutic target in parallel with TKIs.

Les leucémies chroniques à éosinophiles sans autre spécification (CEL,NOS) sont des néoplasmes myéloprolifératifs rares caractérisés par une hyperéosinophilie (HE) clonale. Avec 12 cas décrits, la translocation t(5;12)(q31;p13), différente de la translocation t(5;12)(q32;p13) ETV6-PDGFRB classique, semble être récurrente de cette entité. Peu étudiée, sa leucémogenèse reste non élucidée.L’objectif de ce travail était la caractérisation génomique et transcriptomique de ce remaniement afin d’en comprendre la physiopathologie.L’étude FISH sur cellules triées réalisée confirmait l’HE clonale, et indiquait un avantage sélectif semblant limité aux polynucléaires éosinophiles (PNE), puisque d’autres cellules, également porteuses de la translocation, ne proliféraient pas.Un transcrit de fusion ETV6-FNIP1, jamais décrit, différent des transcrits ETV6-ACSL6 habituellement observés, a été retrouvé dans le cas d’étude. La non récurrence d’un transcrit fonctionnel commun entre les cas était en défaveur de leur implication dans la leucémogenèse par l’apport d’une nouvelle fonction.ETV6 et ACSL6 étaient constamment impactés par le réarrangement, soit par formation d’un transcrit, soit par délétion comme dans le cas d’étude. Leur diminution d’expression, en l’absence de second événement, témoignait de l’haploinsuffisance de ces gènes suppresseurs de tumeurs.Par l’étude d’une cohorte de 39 patients avec HE, nous avons montré une dérégulation spécifique d’IL-3 dans la translocation t(5;12)(q31;p13), sans atteinte d’IL-5 ni de CSF2 (GM-CSF), cytokines impliquées dans l’éosinopoïèse. Des séquences conservées situées dans l’intron 2 d’ETV6 et en aval de l’exon 11 d’ACSL6 pourraient être responsables de cette dérégulation.Sans autre anomalie spécifique retrouvée, la translocation t(5;12)(q31;p13) constitue l’évènement oncogénique principal de ces cas. Parmi les mécanismes étudiés, plusieurs, sinon tous, pourraient être nécessaires au développement de la maladie. / Chronic eosinophilic leukemias not otherwise specified (CEL, NOS) is a rare myeloproliferative neoplasm characterized by clonal eosinopoiesis. In this setting, we studied a patient with a t(5;12)(q31;p13) which differs from the usual t(5;12)(q32;p13) ETV6-PDGFRB translocation. In this rare translocation (11 similar examples so far described in the litterature), mechanisms driving leukemogenesis still need to be investigated.The aim of this study was the genomic and transcriptomic characterization of this translocation in order to understand its pathophysiology.Triaged FISH study confirmed clonal HE, and suggested a specific advantage limited to eosinophils, since other nonproliferative cells also carried the translocation.A novel ETV6-FNIP1 fusion transcript hitherto never described was found. This transcript was different from the usual out-of-frame ETV6-ACSL6 transcripts, and no common functional transcript was observed among the published cases. The implication of these transcripts seems unlikely.ETV6 and ACSL6 are constantly impacted by rearrangement, either by a fusion transcript or by deletion as in the case study. Their underexpression, in the absence of a second hit, support the haploinsufficiency of these tumor suppressor genes.By studying a cohort of 39 patients with HE, we show a deregulation of IL-3 in the t(5;12)(q31;p13) translocation, without deregulation of IL-5 or CSF2 (GM-CSF), cytokines involved in eosinopoiesis. Conserved sequences in ETV6 intron 2 and downstream of ACSL6 exon 11 may be responsible for this deregulation.The t(5;12)(q31;p13) constitues the main oncogenic driver. From the mechanisms studied, many, if not all, may be associated for the development of the disease.

La leucémie myéloïde chronique (LMC) est une hémopathie maligne causée par l‘apparition du chromosome Philadelphie dans la cellule souche hématopoïétique (CSH), conduisant à l‘expression de la protéine de fusion BCR-ABL1. L‘activité tyrosine kinase dérégulée de cette oncoprotéine provoque l‘activation de plusieurs voies de signalisation critiques dans la leucémogenèse. Si les inhibiteurs de tyrosine kinase (ITK) ciblant BCR-ABL1 représentent des traitements dans l'ensemble très efficaces, plusieurs études montrent que les cellules leucémiques les plus immatures de la moelle osseuse y sont insensibles. Cette thèse propose de compléter les connaissances relatives aux effets de BCR-ABL1 dans la cellule, et plus généralement aux propriétés des CSH de LMC. Notre intérêt s‘est focalisé sur le rôle potentiel des microARN. Dans un premier travail, nous nous sommes intéressés à l‘effet de l‘activité BCR-ABL1 sur le protéome et sur l‘expression des microARN dans la lignée cellulaire K562. Les résultats montrent que BCR-ABL1 régule l'expression d'un microARN fréquemment surexprimé dans les cancers, miR-21. Cet effet dépend du facteur de transcription STAT5, cible bien connue de l'activité kinase de BCR-ABL1. Dans une seconde partie, nous avons montré que dans la moelle osseuse des patients LMC, la fraction cellulaire enrichie en cellules souches (les cellules CD34+CD38low) exprime quatre microARN particuliers: mir-10a, mir-150, miR-155 et miR-146a. Deux de ces microARN (miR-150 et miR-155) sont trouvés spécifiquement dans les cellules des patients, et pas dans celles des individus sains. / In chronic myeloid leukemia (CML), the activity of the constitutively active tyrosine kinase BCR-ABL1 drives the activation of the PI3K/AKT, JAK/STAT, and RAS/RAF/MEK/ERK pathways. Among other consequences, activated or inhibited transcription factors induce important modifications of the CML cells gene expression pattern that could impact cell cycle control, apoptosis and genetic instability, leading to the expansion of the oncogene-transformed cells and to the acquisition of potentially harmful de novo mutations. However, indirect BCR-ABL1-dependant regulations might also occur, for instance through the action of microRNAs (miRNAs). Among the ~2000 miRNAs reported in humans, numerous species are up- or down-regulated in various cancer models. In the context of CML however, there is no clear consensus regarding the role of specific miRNAs, despite several studies. The first aim of this thesis was to study the effects of a clinically relevant concentration of imatinib, a tyrosine-kinase inhibitor (TKI) that blocks BCR-ABL1, on the CML cell line K562: both the microRNA expression profile and the cells proteome were analyzed. Using microarray hybridization, RT-qPCR experiments and a functional assay, we identified miR-21 as one of the most significantly down-regulated microRNA in cells that were treated with imatinib. In parallel, a semi-quantitative proteomic approach identified the tumor suppressor programmed cell death protein 4 (PDCD4) as the most over-expressed protein in imatinib-treated cells. We showed that miR-21 can bind to PDCD4 3'UTR and decrease its expression. The STAT5 - miR-21 - PDCD4 pathway was conserved in CML primary CD34+ cells, and to some extent in acute myeloid leukemia (AML) models as well; the known functions of miR-21 and PDCD4 suggest that their regulation by BCR-ABL1 could participate in the antileukemic response triggered by tyrosine kinase inhibitors. In the second part of this manuscript, we was interested in the immature stem cells population that cannot be eliminated by TKI. The underlying mechanisms of this resistance are not fully understood. The TKI-resistant CML stem cells reside in the CD34+/CD38low subpopulation, that can be sorted from the mononuclear cells fraction using FACS. In this project, we propose to describe the microRNA repertoire of the CML CD34+/CD38low cells to highlight the potential role of microRNA in the resistance mechanisms by identifying some of their targets, using bioinformatic and experimental approaches. This combination of miRNome and functional analysis would allow to increase the knowledge of the biology of the TKI-resistant CML stem cells. Our results have shown that the cellular fraction enriched in stem cells (CD34+CD38low) expressed specifically four microRNA: miR-10a, miR-146, miR-150 and miR-155. It is also interested to notice that only two of them, miR-150 and miR-155, are highly expressed in CML-patient CD34+CD38low cells compared to normal cells.

La leucémie T de l’adulte (ATL), caractérisée par une prolifération dérégulée de lymphocytesT CD4+ activés, se développe chez des individus infectés par le virus T-lymphotropehumain (HTLV-1). Une période asymptomatique de plusieurs décennies sépare l’infection del’apparition des symptômes cliniques de l’ATL, rendant complexe la compréhension des étapesinitiales de la leucémogenèse. Le modèle de la souris humanisée dans laquelle est reconstituéun système hémato-lymphoïde humain est pertinent pour étudier ces étapes, depuis l’infectionpar HTLV-1 jusqu’à l’apparition de la lymphoprolifération. Grâce à ce modèle, mes travaux dethèse ont aidé à mieux comprendre deux mécanismes importants. D’abord, le rôle du chimiotactisme dans le contact cellule infectée-cellule non infectée in vivo. En inhibant la sécrétion de leukotriène B4, un chimioattractant, dans des souris humanisées et infectées, la charge proviraleest plus faible que celle des souris témoins et la prolifération des CD4+ activés est égalementréduite, soulignant le rôle du leukotriène B4 dans la primo-infection. Ensuite, j’ai étudié l’implicationdes protéines PDZ dans le processus leucémogène in vivo. En effet, certaines de cesprotéines, dont Scribble, interagissent avec le PBM (PDZ-domain Binding Motif) de la protéinevirale Tax. Des souris humanisées ont été infectées avec un provirus soit sauvage soit muté auniveau du PBM et j’ai montré, dès 5 semaines après infection, que l’interaction de ce domaineavec des protéines PDZ augmente la prolifération des CD4+ activés et perturbe l’expression degènes impliqués dans la prolifération, l’organisation du cytosquelette et des voies de l’apoptose.Ces résultats attestent du rôle du PBM de Tax dans le soutien de la lymphoprolifération in vivo. / Human T-Cell Leukemia Virus 1 (HTLV-1) is the causative agent of Adult T-cell Leukemia(ATL) characterized by a deregulated proliferation of activated CD4+ T cells. An asymptomaticperiod of several decades separates the infection and the onset of the leukemia, complicating thestudy of the initial leukemogenic steps. Humanized mouse models are relevant to study thosesteps as these mice harbor human hemato-lymphoid cells that can be infected by HTLV-1.I used this animal model to better characterized two biological mecanisms during my thesis.First, the role of chemotaxis in infected-non infected cell contact in vivo. Inhibiting the secretionof leukotriene B4, a potent chemoattractant, in HTLV-1-infected humanized mice reduces theproviral load and the proliferation of activated CD4+ T cells. Those results establish the importanceof leukotriene B4 in HTLV-1 primo-infection. Next, I focused on the importance of thePDZ proteins in the leukemogenic process in vivo. The PDZ-domain Binding Motif (PBM) ofthe Tax viral protein interacts with several cellular PDZ proteins including Scribble. I infectedhumanized mice either with a wild-type or a PBM-mutated provirus of HTLV-1. I showed thatinteraction of the Tax PBM with PDZ proteins enhances activated CD4+ T cells proliferationfrom 5 weeks after infection and disrupts expression of genes implicated in cell proliferation,apoptotic processes and cytoskeleton organization. This study indicated that the PBM of Taxis important for sustaining the lymphoproliferation in vivo.

STAT5A et B sont des facteurs de transcription qui constituent le point de convergence de nombreux signaux extracellulaires. Parmi leurs fonctions biologiques, ils sont connus pour leur rôle dans le développement et la différentiation des cellules hématopoïétiques. Cependant, un taux d’activation et/ou d’expression élevé de ces protéines aboutit à une prolifération incontrôlée des cellules aboutissant ainsi à une leucémogenèse. Ce présent travail vise à caractériser des aptamères ADN (Apta1 et Apta2) sélectionnés préalablement au sein de notre laboratoire contre STAT5B afin de réguler son activité dans le contexte leucémique. Les aptamères ADN sont des oligonucléotides simple brin qui adoptent une structure 3D et interagissent de manière spécifique avec leurs cibles. Contrairement aux anticorps, ils sont peu immunogènes ; ils possèdent alors un potentiel thérapeutique intéressant. La première partie de ce projet se focalise sur l’étude de la capacité d’Apta1 et Apta2 à interagir avec la forme cellulaire et recombinante de STAT5B par pull down et calorimétrie à titrage isotherme. La seconde partie concerne l’évaluation de l’activité d’Apta2 par l’étude de son effet sur la viabilité d’un modèle de leucémie myéloïde chronique et sur sa capacité à perturber la voie de signalisation impliquant STAT5. / STAT5A and B are common transcription factors that constitute a convergent point for many cellular pathways. Among their multiple biological functions, they are well known in promoting immune cell development and differentiation. When some oncogenic mutations occur, STAT5A and B are highly activated leading to uncontrolled proliferation and then to leukemia. Thus, they constitute a prime target to therapeutic intervention. In this work, we characterize new DNA aptamers (Apta1 and Apta2) selected previously by our laboratory against STAT5B. DNA aptamers are single stranded DNA molecules that can adopt 3D structures and recognize specific targets. Unlike antibodies, they fail to induce the immune response: they emerge as potentiel therapeutic molecules. In the first part of this work, the selected aptamers were assessed on their ability to interact with the cellular and recombinant form of STAT5B by using pull down assay and Isothermal Titration Calorimetry. In the second part, we focused on evaluating the effect of Apta2 on chronic myeloid leukemia cell line. For this purpose, cell viability, apoptosis process and JAK-STAT5 signaling pathway were depicted when cells are treated with Apta2.