I ett försök att förstå orsakerna bakom de kardio-, metaboliska- och muskuloskeletala sjukdomar hos barn som överlevt akut lymfatisk leukemi (ALL) har vi studerat den adipogena differentieringen hos mesenkymala stromaceller från benmärg (BM MSCs). Det komplexa nätverket av faktorer som påverkar adipogenes är hittills inte helt kartlagt. Därför är vårt övergripande mål att få en bättre förståelse för den cellulära och molekylära grunden bakom utvecklingen av dessa tillstånd hos ALL-överlevare. Vi undersökte om behandling av BM MSC in vitro med cancerläkemedel, Doxorubicin och Dexamethason, kan påverka differentieringen mot adipogenes. BM MSCs analyserades med avseende på lipidackumulering, genuttryck och adipokinproduktion. Vår hypotes kunde inte bekräftas. Inga lipidackumuleringar kunde detekteras i cellerna. Vid analys av genuttryck av de adipogena transkriptionsfaktorerna PPARγ och C/EBPα sågs vissa förändringar; men på grund av brist på biologiska replikat kunde inga statistiska analyser tillämpas på resultaten. Slutligen sågs en liten ökning i den inflammation- och adipogenes-associerade cytokinen IL-6, medan cytokinerna IL-8 och TNF-a inte gick att detektera alls. / In an effort to understand the cause of late onset cardiac, metabolic, and musculoskeletal conditions in paediatric acute lymphoblastic leukaemia (ALL) survivors, the adipogenic differentiation of bone marrow (BM) mesenchymal stromal cells (MSCs) has been studied. There is a complex network of factors influencing adipogenesis, which to date is not completely understood. Hence, the overall aim is to better understand the cellular and molecular basis behind the development of these conditions in survivors. To this end, we asked whether treating BM MSCs in vitro with cancer drugs, Doxorubicin and Dexamethasone, will initiate a skewed differentiation towards adipogenesis. BM MSCs were analysed with respect to lipid accumulation, gene expression, and adipokine production. In general, our hypothesis was not confirmed. No lipid accumulations were detected in the cells. In analysis of gene expression of the adipogenic transcription factors PPARγ and C/EBPα, certain changes were seen; however, due to lack of biological replicates, no statistical analyses could be applied to the results. Lastly, the inflammation and adipogenesis associated cytokine IL-6 displayed a slight increase, whereas the cytokines IL-8 and TNF-α were undetectable.

Cette étude s’intéresse au lien entre les dynamiques cérébrales et les capacités cognitives, cette problématique a déjà été explorée auparavant en imagerie cérébrale, notamment à l’aide de tâches effectuées pendant l’imagerie. Cependant la caractérisation de l’activité spontanée a principalement été faite soit avec une faible précision spatiale (capteur EEG/MEG), soit en IRMf qui a une faible résolution temporelle. L’objectif de cette thèse est de caractériser l’activité spontanée au repos au niveau cortical associée à différents processus cognitifs et leur performance. Le second chapitre cherche à établir les corrélats neuronaux de la performance de la mémoire au repos à l’aide des puissances spectrales localisées au niveau des sources corticales. Le troisième chapitre cherche à répliquer les méthodes utilisées dans l’article 1 avec les mêmes participants, mais dans un autre domaine cognitif afin d’établir les corrélats neuronaux de la fluence verbale ainsi que de discriminer une composante verbale et exécutive. Ces deux composantes ont été mises en évidence en utilisant une factorisation avec un test purement exécutif (Trail making test- condition 4) et un autre purement verbal (richesse du vocabulaire). Dans le quatrième chapitre, nous répliquons encore la méthode de l’article 1 avec les mêmes sujets, mais sur un test d’apprentissage verbal. Lors de l’apprentissage verbal, deux stratégies d’apprentissage (sériel et sémantique) possibles sont utilisées de manière concurrente, nous avons cherché à établir si des différences comportementales se traduisaient par des patrons d’activation différents. Dans le cinquième chapitre, nous avons cherché à établir des différences fonctionnelles entre les survivants de la leucémie et des sujets contrôles, puis à établir un lien entre la neurotoxicité et le déficit cognitif rencontré chez cette population, finalement nous avons établi un modèle intégrant neurotoxicité, performance cognitive et marqueur neurophysiologique fonctionnel cérébral. Cette recherche aura approfondi les connaissances sur l’état de repos et principalement fourni les premiers travaux qui mettent en lien l’activité cérébrale spontanée au repos au niveau des sources corticales avec plusieurs tests neuropsychologiques comportementaux. Les résultats ont amené des patrons d’activation spatio-fréquentielle différents, démontrant des spécificités reliées à certains tests comportementaux ou des traitements de l’information (sériel ou sémantique). Finalement les travaux sur les survivants de la leucémie ont montré que l’état de repos pouvait caractériser le fonctionnement des déficits cognitifs à long terme et être un marqueur de remédiation pour de futurs traitements. / This study is interested in the link between brain dynamics and cognitive abilities. This problem has already been explored before in brain imaging, notably with the help of task performed during imaging. However, the characterization of spontaneous activity has mainly been done either with weak spatial resolution (EEG/MEG sensor) or in fMRI which has a low temporal resolution. The objective of this thesis is to characterize the spontaneous activity at rest at the cortical level associated with different cognitive processes and their performance. The second chapter seeks to establish the neural correlates of resting memory performance using spectral powers localized at cortical sources. The third chapter seeks to replicate the methods used in article 1 with the same participants but in another cognitive domain in order to establish the neural correlates of verbal fluency as well as to discriminate a verbal and an executive component. These two components were highlighted using a factorization with a purely executive test (Trail making test-condition 4) and another purely verbal one (vocabulary richness). In the fourth chapter, we replicate the method of article 1 with the same subjects, but on a verbal learning test. During verbal learning, two possible learning strategies (serial and semantic) are used concurrently, we sought to establish whether behavioural differences translate into different activation patterns. In the fifth chapter, we sought to establish functional differences between leukemia survivors and control subjects, then to search for a link between neurotoxicity and the cognitive deficit encountered in this population; finally we established a model integrating neurotoxicity, cognitive performance and functional neurophysiological brain markers. This research will have deepened the knowledge on the resting state and mainly provided the first works that link the spontaneous brain activity at rest at the level of cortical sources with several behavioural neuropsychological tests. The results led to different spatio-frequential activation patterns, showing specificities related to certain behavioural tests or information processing (serial or semantic). Finally, work on leukemia survivors has shown that resting states could characterize the functioning of long-term cognitive deficits and be a remediation marker for future treatments.

Acute lymphoblastic leukemia is a hematological malignancy that gains a proliferative advantage and originates in the bone marrow. One of the more common genetic alterations in ALL is KMT2A-rearrangement which constitutes 80% of the cases of ALL in infants. Patients carrying the KMT2A rearrangement have a poor prognosis and will eventually develop drug resistance. This project aimed to find new therapeutic targets which would help in the development of novel drugs. We designed a model which uses gene expression data, to infer expressions of oncogenes and the genes which could be associated with immune pathways. The data was extracted and transformed by removing the batch effects and identifying the biotypes of these genes for more focused research. Here we utilized exome RNA-seq,  hence it was necessary to reduce the high dimensionality of the data. The dimensionality reduction was performed using Monte Carlo Feature Selection. After the feature selection, a list of highly significant genes was obtained. These genes were used in a machine learning model, R.ROSETTA, which produces rule-based results centered on rough sets theory. The rules were visualized using VisuNet, an interactive tool that creates networks from the rules. Among others, we identified levels of expressions of genes such as JAK3, TOX3, and DMRTA1 and their relations to other genes  using the machine learning model. These significant genes were also used to do pathway analysis using pathfindR which allowed us to infer the oncogenic pathways. The pathway analysis helped us deduce pathways such as immunodeficiency and other signaling pathways that could be potential drugs

I ett försök att förstå orsakerna bakom de kardio-, metaboliska- och muskuloskeletala sjukdomar hos barn som överlevt akut lymfatisk leukemi (ALL) har vi studerat den adipogena differentieringen hos mesenkymala stromaceller från benmärg (BM MSCs). Det komplexa nätverket av faktorer som påverkar adipogenes är hittills inte helt kartlagt. Därför är vårt övergripande mål att få en bättre förståelse för den cellulära och molekylära grunden bakom utvecklingen av dessa tillstånd hos ALL-överlevare. Vi undersökte om behandling av BM MSC in vitro med cancerläkemedel, Doxorubicin och Dexamethason, kan påverka differentieringen mot adipogenes. BM MSCs analyserades med avseende på lipidackumulering, genuttryck och adipokinproduktion. Vår hypotes kunde inte bekräftas. Inga lipidackumuleringar kunde detekteras i cellerna. Vid analys av genuttryck av de adipogena transkriptionsfaktorerna PPARγ och C/EBPα sågs vissa förändringar; men på grund av brist på biologiska replikat kunde inga statistiska analyser tillämpas på resultaten. Slutligen sågs en liten ökning i den inflammation- och adipogenes-associerade cytokinen IL-6, medan cytokinerna IL-8 och TNF-a inte gick att detektera alls. / In an effort to understand the cause of late onset cardiac, metabolic, and musculoskeletal conditions in paediatric acute lymphoblastic leukaemia (ALL) survivors, the adipogenic differentiation of bone marrow (BM) mesenchymal stromal cells (MSCs) has been studied. There is a complex network of factors influencing adipogenesis, which to date is not completely understood. Hence, the overall aim is to better understand the cellular and molecular basis behind the development of these conditions in survivors. To this end, we asked whether treating BM MSCs in vitro with cancer drugs, Doxorubicin and Dexamethasone, will initiate a skewed differentiation towards adipogenesis. BM MSCs were analysed with respect to lipid accumulation, gene expression, and adipokine production. In general, our hypothesis was not confirmed. No lipid accumulations were detected in the cells. In analysis of gene expression of the adipogenic transcription factors PPARγ and C/EBPα, certain changes were seen; however, due to lack of biological replicates, no statistical analyses could be applied to the results. Lastly, the inflammation and adipogenesis associated cytokine IL-6 displayed a slight increase, whereas the cytokines IL-8 and TNF-α were undetectable.

La leucémie aigüe lymphoblastique de type B (B-LAL) est la principale cause de mortalité par maladie chez les enfants. Bien que la chimiothérapie moderne puisse guérir la majorité des patients, environ 20 % d'entre eux présentent une réponse inadéquate ou vont rechuter. La stratification des patients en sous-types moléculaires distincts grâce à la cytogénétique, à la biologie moléculaire et au profilage transcriptomique est essentielle pour adapter les thérapies en fonction des risques. Le temps nécessaire à l'analyse traditionnelle des échantillons de tumeurs empêche une intervention rapide au début du traitement. Comme alternative aux biopsies tissulaires conventionnelles, nous proposons que les vésicules extracellulaires (VE), particulièrement les exosomes présents dans le sang périphérique, sont des transporteurs potentiels de biomarqueurs tels que l’ARN. Grâce à l'analyse d'une cohorte de patients représentant deux sous-types moléculaires distincts de la B-LAL, des transcrits d'ARN encapsulés dans les exosomes ont été identifiés comme biomarqueurs non invasifs prometteurs. Ces résultats plaident en faveur d'une détection précoce et d'un suivi continu de la B-LAL de l’enfant à l'aide de biopsies liquides basées sur les exosomes. Néanmoins, le processus de purification des exosomes, long et complexe, nécessite une normalisation et une amélioration afin d'établir une crédibilité dans le suivi clinique de la maladie. Nous avons développé une nouvelle approche de capture magnétique sur une puce microfluidique, basée sur l’assemblage de nanoparticules magnétiques (MNP) en suspension pour une séparation magnétique efficace dans les biofluides. Cette technologie innovante a servi d'élément crucial au sein d'un processeur fluidique, automatisant la séparation des VE du sang total basée sur la taille et l'affinité. Au-delà de la simplification du processus, elle améliore considérablement la reproductibilité et la répétabilité de la purification des exosomes. Cette thèse présente une approche multidisciplinaire pour améliorer le pronostic du cancer. Les résultats offrent un premier aperçu du profil transcriptomique des exosomes dans le sang des patients atteints de B-ALL, révélant des biomarqueurs potentiels spécifiques au sous-type. Le dispositif microfluidique répond à un besoin pressant en permettant une purification efficace des VE à partir du sang total, prometteur pour l'application clinique. / B-cell acute lymphoblastic leukemia (B-ALL) stands as the foremost cause of mortality due to disease in children. While modern chemotherapy can cure a majority of patients, around 20% exhibit inadequate response or are susceptible to relapse. Stratifying patients into distinct molecular subtypes through cytogenetics, molecular biology, and transcriptomic profiling is essential for tailoring risk-oriented therapies. However, the time required for traditional tumor sample analysis hampers swift intervention at the onset of treatment. As an alternative to conventional tissue biopsies, we proposed that extracellular vesicles (EVs), notably exosomes present in peripheral blood, are potential carriers of RNA-based biomarkers of B-ALL. Through analysis of a patient cohort representing two distinct molecular B-ALL subtypes, exosome-encapsulated RNA transcripts emerged as promising non-invasive biomarkers. These findings advocate for the early detection and ongoing monitoring of childhood B-ALL using exosome-based liquid biopsies. Nonetheless, the lengthy and intricate exosome purification process necessitates standardization and enhancement to establish credibility in clinical disease monitoring. We then developed a novel magnetic capture approach on a microfluidic chip, employing suspended magnetic nanoparticle (MNP) assemblies for efficient in-flow magnetic separation in biofluids. This innovative technology served as a crucial element within a fluidic processor, automating the purification of exosomes from whole blood through size- and affinity-based separation. Beyond simplifying the process, it significantly heightens the reproducibility and consistency of exosomes purification. This thesis presents a multifaceted approach to enhance cancer prognosis. The results offer a first insight into the transcriptomic landscape of exosomes in the blood of B-ALL patients, revealing potential subtype-specific biomarkers. The microfluidic device addresses a pressing need by enabling efficient exosome purification from whole blood, holding promise for clinical translation.

Je tiens à remercier les bourses des IRSC en collaboration avec le programme COPSE, les Bourses du Programme de Sciences biomédicales 2014-2015 et les Bourses d’excellence de la Faculté des études supérieures et post-doctorales Hydro-Québec (2015- 2016) pour leur contribution. / Introduction. Avec l’optimisation des traitements, le taux de guérison de la leucémie lymphoblastique aigüe (LLA) de l’enfant approche 90%. Cependant, 60% des survivants devront faire face à des complications à long-terme en lien avec les traitements. Ces patients ont un risque accru de complications cardiométaboliques telles que l’obésité, la résistance à l’insuline, la dyslipidémie et l’hypertension artérielle. Alors qu’il est reconnu que des facteurs génétiques contribuent au développement de ces complications, peu d’études ont observé l’impact de ces déterminants chez les survivants. Le but de cette étude est d’évaluer les associations entre les variantes rares et communes et le développement des complications cardiométaboliques chez les survivants de la LLA. Méthodes. La caractérisation du profil cardiométabolique et le séquençage de l’exome ont été réalisés dans une cohorte de 209 survivants de la LLA pédiatrique. Les variantes associées avec les complications cardiométaboliques ont été identifiées avec PLINK (commune) ou SKAT (rare et commune) et une régression logistique a été utilisée pour évaluer leur impact dans des modèles multivariés. Résultats. Nos analyses ont démontré que des variantes rares et communes dans les gènes BAD et FCRL3 sont associées au risque de présenter un phénotype dit extrême, soit trois facteurs de risque cardiométabolique et plus. Les variantes communes dans OGFOD3 et APOB et les variantes rares et communes dans BAD ont été associées à la dyslipidémie. Les variantes communes dans BAD et SERPINA6 ont été associées respectivement à l’obésité et la résistance à l’insuline. Conclusion. Notre étude a révélé une susceptibilité génétique au développement des complications cardiométaboliques chez les survivants de la LLA pédiatrique. Ces biomarqueurs pourront être utilisés pour la détection précoce et l’intervention chez cette population à haut risque. / Background. While cure rates for childhood acute lymphoblastic leukemia (cALL) now exceed 80%, over 60% of survivors will face treatment-related long-term sequelae, including cardiometabolic complications such as obesity, insulin resistance, dyslipidemia and hypertension. Although genetic susceptibility contributes to the development of these problems, there are very few studies that have so far addressed this issue in a cALL survivorship context. In this study, we aimed at evaluating the associations between common and rare genetic variants and long-term cardiometabolic complications in survivors of cALL. Method. We examined the cardiometabolic profile and performed whole-exome sequencing in 209 cALL survivors from the PETALE cohort. Variants associated with cardiometabolic outcomes were identified using PLINK (common) or SKAT (common and rare) and a logistic regression was used to evaluate their impact in multivariate models. Results. Our results showed that rare and common variants in the BAD and FCRL3 genes were associated (p<0.05) with an extreme cardiometabolic phenotype (3 or more cardiometabolic risk factors). Common variants in OGFOD3 and APOB as well as rare and common BAD variants were significantly (p<0.05) associated with dyslipidemia. Common BAD and SERPINA6 variants were associated (p<0.05) with obesity and insulin resistance, respectively. Conclusion. In summary, we identified genetic susceptibility loci as contributing factors to the development of late treatment-related cardiometabolic complications in cALL survivors. These biomarkers could be used as early detection strategies to identify susceptible individuals and implement appropriate measures and follow-up to prevent the development of risk factors in this high-risk population.

Le dihydrofolate réductase (DHFR) est la principale cible du méthotrexate, un important composant du traitement de la leucémie lymphoblastique aiguë (LLA). Une association des polymorphismes du promoteur de DHFR avec l’issue de la LLA a été mise en évidence au laboratoire. Une survie sans événement (EFS) réduite corrélait avec les allèles A -317 et C -1610, et l’haplotype *1, défini par ces allèles. L’haplotype *1 était aussi associé à une expression élevée du DHFR. Dans cette étude, nous étendons l’analyse à la région régulatrice adjacente, d’environ 400 pb, correspondant au transcrit mineur non-codant du DHFR, qui joue un rôle essentiel dans la régulation de la transcription au niveau du promoteur majeur. Six polymorphismes ont été identifiés, parmi lesquels 5 étaient des SNPs et un polymorphisme de longueur composé d’un nombre variable d’éléments de 9 pb et d’une insertion/délétion de 9 pb. L’analyse d’haplotype, incluant tous les polymorphismes promoteurs, a révélé une diversification de l’haploytpe *1 en 5 sous-types (*1a à *1e). Les variations du promoteur majeur et les sous-types de l’haplotype *1 ont été par la suite analysés pour l’association avec l’issue de LLA. Un EFS réduit corrélait avec l’allèle A du polymorphisme G308A (p=0,02) et avec l’haplotype *1 (p=0,01). Des niveaux élevées d’ARNm étaient trouvés chez les porteurs de l’haplotype *1b (p=0,005) et pas pour les autres sous-types de l’haplotype *1. Alors, la mauvaise issue de LLA associée avec l'haplotype *1 est en effet déterminée par le sous-type *1b. Cette étude donne un nouvel aperçu des polymorphismes régulateurs du DHFR définissant plus précisément les variations du DHFR prédisposant un événement. / Dihydrofolate reductase (DHFR) is the major target of methotrexate, a key component in childhood acute lymphoblastic leukemia (ALL) treatment. We recently reported an association of DHFR promoter polymorphisms with ALL outcome. Lower event free survival (EFS) correlated with the alleles A -317 and C -1610, and with haplotype *1, defined by these alleles. Haplotype*1 was also associated higher DHFR expression. Here we extended the analysis to adjacent 400bp regulatory region corresponding to non-coding minor DHFR transcript which plays an essential role in the regulation of transcription from the major promoter. Six polymorphisms were identified, of which 5 were SNPs and one length polymorphism composed of variable number of 9bp elements and 9bp insertion/deletion. Haplotype analysis including all promoter polymorphisms revealed diversification of haplotype *1 into 5 subtypes (*1a to *1e). Major promoter variations and haplotype *1 subtypes were subsequently analyzed for the association with ALL outcome. Lower EFS correlated with an A allele of G308A polymorphism (p=0.02) and with *1b haplotype (p=0.01). Higher mRNA levels were found in the carriers of *1b haplotype (p=0.005) and not for remaining haplotype *1 subtypes. So, the worse ALL outcome associated with haplotype *1 is actually determined by the subtype *1b. The study provides a new insight into DHFR regulatory polymorphisms defining more precisely event–predisposing DHFR variations.

Les améliorations dans les protocoles de traitement pour la majorité des cancers pédiatriques ont augmenté de façon marquée les taux de survie. Cependant, des risques élevés de multiples problèmes de santé chez les survivants sont bien documentés. En ce qui concerne spécifiquement les problèmes neuropsychologiques, les principaux facteurs de risque individuels connus à ce jour (l’âge au diagnostic, le genre du patient, l’exposition aux radiations) demeurent insuffisants pour cibler efficacement et prévenir les séquelles à long terme. Les objectifs généraux de cette thèse étaient : 1) la caractérisation des trajectoires individuelles de problèmes de comportement chez une population de patients pédiatriques atteints de leucémie lymphoblastique aiguë; 2) l’identification des principaux déterminants génétiques, médicaux et psychosociaux associés aux problèmes de comportements. Les hypothèses étaient : 1) Il existe une association entre les trajectoires individuelles de problèmes de comportement et a - des facteurs psychosociaux liés au fonctionnement familial, b - des polymorphismes dans les gènes modérateurs des effets thérapeutiques du méthotrexate et des glucocorticoïdes, c - des variables liées aux traitements oncologiques. 2) L'utilisation de modèles statistiques multi-niveaux peut permettre d’effectuer cette caractérisation des trajectoires individuelles et l’identification des facteurs de risque associés. 138 patients pédiatriques (0-18 ans) ayant reçu un diagnostic de leucémie lymphoblastique aiguë entre 1993 et 1999 au CHU Ste-Justine ont participé à une étude longitudinale d’une durée de 4 ans. Un instrument validé et standardisés, le Child Behavior Checklist, a été utilisé pour obtenir un indice de problèmes de comportement, tel que rapporté par la mère, au moment du diagnostic, puis 1, 2, 3 et 4 ans post-diagnostic. Des données génétiques, psychosociales et médicales ont aussi été collectées au cours de cette même étude longitudinale, puis ont été exploitées dans les modélisations statistiques effectuées. Les résultats obtenus suggèrent que les problèmes de comportement de type internalisés et externalisés possèdent des trajectoires et des facteurs de risque distincts. Les problèmes internalisés sont des manifestations de troubles affectifs chez le patient, tels que des symptômes dépressifs ou anxieux, par exemple. Ceux-ci sont très prévalents tôt après le diagnostic et se normalisent par la suite, indiquant des difficultés significatives, mais temporaires. Des facteurs médicaux exacerbant l'expérience de stress, soit le risque de rechute associé au diagnostic et les complications médicales affectant la durée de l'hospitalisation, ralentissent cette normalisation. Les problèmes externalisés se manifestent dans le contact avec autrui; des démonstrations d’agression ou de violence font partie des symptômes. Les problèmes externalisés sont plus stables dans le temps relativement aux problèmes internalisés. Des variables pharmacologiques et génétiques contribuent aux différences individuelles : l'administration d’un glucocorticoïde plus puissant du point de vue des effets pharmacologiques et toxicologiques, ainsi que l’homozygotie pour l’haplotype -786C844T du gène NOS3 sont liés à la modulation des scores de problèmes externalisés au fil du temps. Finalement, le niveau de stress familial perçu au diagnostic est positivement corrélé avec le niveau initial de problèmes externalisés chez le patient, tandis que peu après la fin de la période d’induction, le niveau de stress familial est en lien avec le niveau initial de problèmes internalisés. Ces résultats supportent l'idée qu'une approche holistique est essentielle pour espérer mettre en place des interventions préventives efficaces dans cette population. À long terme, ces connaissances pourraient contribuer significativement à l'amélioration de la qualité de vie des patients. Ces travaux enrichissent les connaissances actuelles en soulignant les bénéfices des suivis longitudinaux et multidisciplinaires pour comprendre la dynamique de changement opérant chez les patients. Le décloisonnement des savoirs semble devenir incontournable pour aspirer dépasser le cadre descriptif et atteindre un certain niveau de compréhension des phénomènes observés. Malgré des défis méthodologiques et logistiques évidents, ce type d’approche est non seulement souhaitable pour étudier des processus dynamiques, mais les travaux présentés dans cette thèse indiquent que cela est possible avec les moyens analytiques actuels. / Recent improvements in pediatric cancers treatment have led to marked increases in patient survival rate. However, it has been well documented that pediatric cancer survivors are at elevated risk for various other health problems. With respect specifically to neuropsychological side effects, known predictors (mainly: age at diagnosis, patient gender, exposure to radiation therapy) remain insufficient so far to target, and prevent efficiently, long term sequelae in this population. General objectives related to this thesis were: 1) characterization of individual trajectories of behavioral problems in pediatric patients with acute lymphoblastic leukemia; 2) the identification of genetic, medical and psychosocial determinants of behavioral problems in this population. This research program was based on the following hypotheses: 1) there is an association between the trajectories of individual behavioral problems and a – familial well-being-related psychosocial factors, b – gene polymorphisms involved in the therapeutic responses to methotrexate and glucocorticoids, c – anti-cancer treatments-related variables. 2) Multilevel statistical modeling can be used to characterize patient groups according to their individual behavioral problem trajectories, and can also identify predictive factors. 138 pediatric patients (0-18 years old) who received an acute lymphoblastic leukemia diagnosis between 1993 and 1999 at CHU Ste-Justine participated in this 4 years-long longitudinal study. A standardized and validated instrument, the Child Behavior Checklist, was used to measure behavior problems, as reported by the mother, at diagnosis, and then 1, 2, 3 and 4 years post-diagnosis. Genetic, psychosocial and medical data were also collected during this longitudinal study; these data were exploited in the context of the statistical modeling performed. Results obtained suggest that internalized and externalized behavioral problems have distinct trajectories and have different predictive factors. Internalized problems are affective issues presented by the patient, such as depressive or anxious symptoms. They are highly prevalent post-diagnosis and normalize over the following years, suggestive of temporary yet significant problems. Stress-enhancing medical variables such as a higher relapse risk at diagnosis and medical complications requiring a longer hospitalization slow down the normalization process. Externalized problems need interpersonal contact to occur; violence or aggressiveness manifestations are some examples. Compared to internalized problems, externalized problems are much more stable across time. However, pharmacological and genetic variables do contribute to individual differences in trajectories. In particular, administration of a more potent glucocorticoid (from pharmacological and toxicological perspectives) and being homozygous for NOS3 gene -786C844T haplotype are linked to modulation of externalized problems in time. Finally, the level of perceived family stress at time of diagnosis is positively correlated with initial externalized problems, while shortly after the induction period, the level of familial stress is linked with the initial internalized problems. Together, these results support the idea that a holistic care strategy is essential to develop efficient, preventive interventions in this population, due to the multifactorial nature of these behavioral problems. The knowledge generated in the present studies could contribute to better quality of life for these patients. This thesis also brings a more holistic contribution to our current knowledge of behavioral problems in this population, by highlighting the need for individual, multidisciplinary follow-ups, with particular emphasis on repeated measurements and appropriate statistical analyses. More than ever, knowledge de-compartmentalization appears essential in reaching a certain comprehension level of observed phenomena, rather than adhering to descriptive settings. It indicates that, despite obvious methodological and logistic challenges, this type of research is not only desirable in studying dynamic processes, but is certainly achievable with current analytical tools.

La leucémie aiguë lymphoblastique (LAL) est le cancer pédiatrique le plus fréquent. Plusieurs réarrangements chromosomiques ont été associés à cette maladie, dont la translocation t(12;21), qui est observée dans 25% des cas de LAL de type pré-B. Cette translocation engendre l’expression de la protéine de fusion ETV6-AML1. Toutefois, celle-ci n’est pas suffisante pour initier seule une leucémie, ce qui suggère que des mutations additionnelles sont nécessaires à la transformation oncogénique. Or, on observe que l’allèle non-réarrangé d’ETV6 est perdu dans 75% des cas de t(12;21). Cette délétion entraîne l’inactivation complète du facteur de transcription ETV6 et l’abolition de sa fonction biologique. Puisqu’ETV6 semble jouer un rôle de suppresseur de tumeurs, nous croyons que son inactivation favoriserait le développement de la leucémie via la dérégulation de ses gènes cibles. Ce projet visait donc à identifier de nouvelles cibles transcriptionnelles d’ETV6, afin d’élucider son implication dans la leucémie. Une expérience de RNA-Seq a permis d’identifier plus de 200 gènes dont l’expression est corrélée avec celle d’ETV6 dans des cellules souches hématopoïétiques CD34+. Parmi ceux-ci, plusieurs gènes sont impliqués dans la réponse immunitaire et inflammatoire, la migration cellulaire, l’homéostasie ionique et la signalisation intracellulaire. Nous avons également mis en place une approche d’immunoprécipitation de la chromatine afin d’identifier les régions auxquelles le facteur de transcription ETV6 peut se lier. À l’aide de cette méthode, nous avons démontré une interaction entre ETV6 et SLCO2B1, un gène dont l’expression est également co-régulée avec ETV6. Finalement, notre étude suggère qu’ETV6 contribuerait à la leucémogenèse en dérégulant l’expression de certains gènes ayant des propriétés oncogéniques. / Acute lymphoblastic leukemia (ALL) is the most common childhood cancer. Many chromosomal rearrangements have been identified in leukemia, including the translocation t(12;21), which is observed in approximately 25% of children diagnosed with pre-B ALL. This translocation results in the expression of the ETV6-AML1 chimera. However, the fusion protein ETV6-AML1 is not sufficient to initiate leukemia by itself, suggesting that additional mutations are required to promote oncogenic transformation. Accordingly, the expression of the non-rearranged ETV6 allele is lost in 75% of the t(12;21) cases. This deletion leads to the complete inactivation of ETV6 transcription factor and the abolition of its biological function. Because ETV6 seems to be a tumor suppressor, we believe that its inactivation could promote the development of leukemia through the deregulation of its downstream target genes. This project aimed to identify new transcriptional targets of ETV6, in order to elucidate its role in leukemogenesis. A RNA-Seq experiment has led to the identification of more than 200 genes whose expression is correlated with ETV6 mRNA levels in CD34 + hematopoietic stem cells. Among these, several genes are involved in immune and inflammatory responses, cell migration, ion homeostasis and intracellular signaling. We also implemented a chromatin immunoprecipitation approach to identify the binding sites of ETV6. This approach confirmed an interaction between ETV6 and SLCO2B1 gene, whose expression is also co-regulated with ETV6. This study suggests that ETV6 may contribute to leukemogenesis by deregulating the expression levels of several oncogenes.

Leukemia is the most common malignant disease in children patients. In our laboratory (CLIP) a novel subtype of B-cell precursor Acute Lymphoblastic Leukemia (BCP-ALL) with lineage switch during early phase of treatment towards myeloid lineage (swALL) was recently documented. SwALL incidence is almost 4 % of all BCP-ALLs (Slámová et al., 2014). DNA methylation (presence of 5-methylcytosine) is together with post-translational histone modifications and non- coding RNAs an epigenetic mechanism which regulates gene expression without changes of genetic code. DNA methylation is easily detected by bisulphite conversion and subsequent sequencing. The aim of this work was to compare genome-wide DNA methylation patterns between patients with swALL and control BCP-ALLs. The first step in achieving that was revision and improvement of bioinformatic processing protocol for eRRBS data from massive parallel sequencing. To improve the sequence adapter trimming I tested four bioinformatic tools - FAR, cutadapt, Trimmomatic and fastx_clipper. I implemented the fastest and most effective - Trimmomatic into the processing protocol. As a next step I analysed the data with improved protocol and extended the analysis in R programming environment where the comparison of studied groups was performed. The comparison of...