Glioblastoma (GBM) is the most common and deadliest of the malignant primary brain tumors in humans, with a reported 5-year survival rate of only 6.8% despite years of extensive research. Failure to improve local tumor control rates and overall patient outcome is attributed to GBM's inherent therapeutic resistance. Marked heterogeneity, extensive local invasion within the brain parenchyma, and profound immunosuppression within the tumor microenvironment (TME) are some of the unique features that drive GBM therapeutic resistance. Furthermore, tumor cells are sequestered behind the blood-brain barrier (BBB), limiting delivery of effective therapeutics and immune cell infiltration into the local tumor. Electroporation-based therapies, such as irreversible electroporation (IRE) and second generation, high-frequency IRE (H-FIRE) represent attractive alternative approaches to standard GBM therapy given their ability to induce transient BBB disruption (BBBD), achieve non-thermal tumor cell ablation and stimulate local and systemic anti-tumor immune responses without significant morbidity. The following work explores the use of H-FIRE to overcome GBM-induced therapeutic resistance and improve treatment success. Chapter 1 opens with an overview of GBM and known barriers to treatment success. Here, we emphasize the utility of spontaneous canine gliomas as an ideal translational model for investigations into novel treatment approaches. Chapter 2 introduces novel ablation methods (i.e. IRE/H-FIRE) capable of targeting treatment-resistant cancer stem cells. The focus of Chapter 3 is to highlight IRE applications in a variety of spontaneous tumor types. In Chapter 4, we investigate the feasibility and local immunologic response of percutaneous H-FIRE for treatment of primary liver tumors using a spontaneous canine hepatocellular carcinoma (HCC) model. In chapter 5, we characterize the mechanisms of H-FIRE-mediated BBBD in an in vivo healthy rodent model. In Chapter 6, we characterize the local and systemic immune responses to intracranial H-FIRE in rodent and canine glioma models to enhance the translational value of our work. Collectively, our work demonstrates the potential for H-FIRE to overcome therapeutic resistance in GBM, thereby supporting its use as a novel, alternative treatment approach to standard therapy. / Doctor of Philosophy / Glioblastoma (GBM) is the most common and deadliest form of primary brain cancer in humans, with only 6.8% of people surviving 5-years after their diagnosis. GBM is characterized by a number of unique features that make it resistant to standard treatments, such as surgery, radiation and chemotherapy. Examples include: (1) extensive invasion of tumor cells into the brain, making complete removal via surgery very difficult; (2) tumor cells are protected by a structure called the blood-brain barrier (BBB), which restricts the entry of most drugs (i.e. chemotherapy) and many immune cells, into the brain, thereby preventing them from reaching tumor cells; (3) tumor cells produce substances that block the immune system from being able to detect the tumor itself, which allows it to continue to grow undetected. High-frequency irreversible electroporation (H-FIRE) represents a new approach for the treatment of GBM. H-FIRE uses electric pulses to temporarily or permanently injure cell membranes without the use of heat, which allows for very precise treatment. The following work explores the ways in which H-FIRE can interfere with specific GBM features that drive its resistance to treatment. Here, we demonstrate that H-FIRE is capable of temporarily disrupting the BBB and characterize the mechanisms by which this occurs. This allows for drugs and immune cells within the blood to enter the brain and access the tumor cells, particularly those extending beyond the visible tumor mass and invading the brain. We also illustrate the potential for H-FIRE treatment within the brain to stimulate local and systemic immune responses by causing the release of proteins from injured cells. Similar to a vaccine, these proteins are recognized by the immune system, which becomes primed to help fight off cancer cells within the body. The end result is an anti-tumor immune response. Collectively, this work supports the use of H-FIRE as an alternative treatment approach to standard therapy for GBM given its potential to overcome certain causes of treatment resistance.

Das maligne Melanom ist für 90 % der Sterbefälle bei Hautkrebs verantwortlich (Garbe et al., 2022). Verschiedene Mutationen wirken sich auf die Signalwege aus und fördern die Karzinogenese, was zu einem ständigen Wandel der Melanomtherapie führt. Zusätzlich zu der, in frühen Stadien kurativen, chirurgischen Therapie, erzielt die zielgerichtete Therapie mit BRAF- und MEK-Inhibitoren in den letzten Jahren durchschlagende Erfolge für das Gesamtüberleben der Patienten, bei nicht-resezierbaren Metastasen wird weiterhin die Chemotherapie empfohlen. Zunehmende Therapieresistenzen schränken die Melanomtherapie ein. Müller et al. (2020) weisen auf Wildtyp p53 exprimierende Tumorzellen hin, die mithilfe der Expression von nukleärer Caspase-8 den G2/M-Zellzyklusarrest umgehen und so die Proliferation und Expansion entarteter Tumorzellen fördern. Bei der Untersuchung von 16 Melanomzellproben, die sich in ihrem BRAF-/NRAS- und p53 Mutationsstatus, sowie in ihren klinischen Vortherapien unterscheiden, konnte die potenziell klinische Relevanz der nukleären Caspase-8 herausgearbeitet werden. Wir konnten bestätigen, dass nukleär lokalisierte Caspase-8 bei Wildtyp p53 exprimierenden Tumorzellen zu Chemoresistenz und auch in geringem Maß zur Resistenz gegenüber zielgerichteten Therapien führt. Zunächst wurde die subzelluläre Lokalisation von Caspase-8 in den vorhandenen 16 Melanomzellproben mithilfe immunzytochemischer Färbung bestimmt, wobei sich herausstellte, dass die Melanomzellproben mit nukleärer Caspase-8, alle von Metastasen stammen. Das hohe Metastasierungspotenzial dieser Zellproben wurde weiterhin dadurch betont, dass die Melanomzellproben mit nukleär lokalisierter Caspase-8 die stärkste Migration aufwiesen. Dem gegenüberstehend präsentierten sie die geringste Proliferation, was den direkten Zusammenhang zwischen migrativen und proliferativen Eigenschaften bei Tumorzellen unterstreicht. Ebenso zeigten BRAF-mutierte Zellproben die stärkste Migration und bekräftigen, dass Melanompatienten mit BRAF-Mutation früher Metastasen entwickeln. Das stärkste Wachstum zeigten hingegen die Zellproben mit diffus lokalisierter Caspase-8, was die protektive Relevanz der diffusen Caspase-8 für Tumorzellen verdeutlicht. Ein Einfluss des p53-Mutationsstatus auf die Proliferation und Migration konnte ebenfalls nachgewiesen werden. Die Zellproben mit Wildtyp p53 migrierten stärker, wohingegen die Zellprobe mit mutp53(E285K) stark proliferierte. Bei Korrelation der subzellulären Caspase-8-Lokalisation mit der Caspase-8- und p53-Expression der Melanomzellproben mithilfe Westernblotanalysen zeigte sich, dass metastatische Zellproben verstärkt Caspase-8 exprimieren. Dies betraf besonders die metastatischen Zellproben mit nukleär lokalisierter Caspase-8, die kein p53 oder wenig Wildtyp p53 exprimieren. Diese inverse Korrelation der Caspase-8- und p53 Expression konnte ebenfalls bei den unstimulierten Zellproben mit zytoplasmatischer Caspase-8 festgestellt werden. Zellprobe M31 mit mutp53(E285K) exprimiert konstant stark p53 und wies Chemoresistenz auf. Bei Untersuchung des Zelltods 24 h und 48 h nach Cisplatinstimulation, sowie 48 h nach Stimulation mit Dabrafenib, Trametinib und deren Kombination mithilfe des IncuCyte® Readers, wurde deutlich, dass die Zellproben mit nukleär lokalisierter Caspase-8 chemoresistenter sind als die restlichen Zellproben, wobei die Zellproben mit diffus lokalisierter Caspase-8 am resistentesten gegenüber den zielgerichteten Therapeutika sind. Die protektive Rolle der diffusen Caspase-8 für die Tumorzellen konnte unterstützend durch die Zunahme der Apoptose bei einigen Zellproben nach Herunterregulierung von Caspase-8 nachgewiesen werden. Hervorzuheben ist, dass die Zellproben mit zytoplasmatischer Caspase-8 am sensitivsten, sowohl auf zielgerichtete Therapeutika als auch auf Chemotherapie reagierten. Insgesamt induzierte Cisplatin deutlich mehr Zelltod als die zielgerichteten Therapien, weshalb die potenzielle Überlegenheit der Chemotherapie, besonders bei rezidivierten Melanomen bedacht werden muss. Es bestätigte sich ebenfalls die Relevanz des BRAF-/NRAS Mutationsstatus für die Therapiesensitivität, wobei BRAF-mutierte Zellproben die größte Chemosensitivität präsentierten und NRAS-mutierte Zellproben vor allem nach der Stimulation mit Trametinib und der Kombination Dabrafenib + Trametinib Zelltod aufwiesen. Überraschenderweise zeigten sich die Zellproben vortherapierter Melanompatienten sensitiver gegenüber Dabrafenib und Cisplatin als die Zellproben therapienaiver Melanompatienten, was die Bedeutung von Chemotherapie und Dabrafenib für vortherapierte, rezidivierte Tumore bzw. Metastasen hervorhebt. Weiterhin konnte der Impact des p53-Mutationsstatus herausgearbeitet werden. Die Zellproben mit mutiertem oder ohne p53 wiesen die größte Cisplatinresistenz auf, wohingegen die Zellproben mit Wildtyp p53 am meisten Zelltod zeigten, gefolgt von den Zellproben mit dem Einzelnukleotidpolymorphismus (wt(P72R)). Nach Herunterregulierung des mutierten p53 nahm die Apoptose nach Cisplatinstimulation hoch signifikant zu. Dahingegen zeigten besonders die Zellproben mit zytoplasmatischer Caspase-8 und Wildtyp p53 eine Hochregulierung von p53 nach Cisplatinstimulation im Westernblot. Wir konnten nachweisen, dass die Wildtyp p53 exprimierende Zellprobe M40 nukleär lokalisierte Caspase-8 aufweist und die stärkste Chemoresistenz zeigte, wohingegen die Zellproben mit diffus oder zytoplasmatisch lokalisierter Caspase-8, die Wildtyp p53 oder den Einzelnukleotidpolymorphismus (wt(P72R)) exprimieren, am chemosensitivsten waren. Die Therapieresponsivität von Melanomen wird durch eine Vielzahl an Faktoren beeinflusst, die für die optimale Behandlung der Patienten bei Beginn einer Therapie möglichst genau bestimmt werden sollten. Wir empfehlen für die Risikostratefizierung und Prognose des Krankheitsverlaufes, sowie für die Entscheidung des Therapiewegs, die Bestimmung der subzellulären Caspase-8-Lokalisation in Kombination mit dem p53-Mutationsstatus. Weiterhin weisen wir auf die Bedeutung des BRAF-/NRAS-Mutationsstatus sowie mögliche Vortherapien in Bezug auf Therapieresistenz hin und stellen die Bedeutung der Chemotherapie, besonders für rezidivierte, BRAF-mutierte Melanompatienten bei Resistenzentwicklung gegen BRAF- und/oder MEK-Inhibitoren heraus. / Malignant melanoma is responsible for 90 % of skin cancer deaths (Garbe et al., 2022). Various mutations affect the signaling pathways and promote carcinogenesis, which leads to a constant change in melanoma therapy. In addition to surgical therapy, which is curative in the early stages, targeted therapy with BRAF and MEK inhibitors has achieved resounding successes for the overall survival of patients in recent years while chemotherapy is still recommended for non-resectable metastases. Increasing therapy resistance limits melanoma therapy, with Müller et al. (2020) pointing to wild-type p53-expressing tumor cells that use the expression of nuclear caspase-8 to bypass the G2/M cell cycle arrest and thus promote the proliferation and expansion of degenerated tumor cells. By investigating 16 melanoma cell samples differing in their BRAF/NRAS and p53 mutation status, as well as in their prior clinical therapies, the potential clinical relevance of nuclear caspase-8 could be elaborated. We were able to confirm that nuclear localized caspase-8 in wild-type p53-expressing tumor cells leads to chemoresistance and, to a lesser extent, to resistance to targeted therapies. First, the subcellular localization of caspase-8 in the existing 16 melanoma cell samples was determined using immunocytochemical staining, which revealed that the melanoma cell samples with nuclear caspase-8 all originated from metastases. The high metastatic potential of these cell samples was further emphasized by the fact that the melanoma cell samples with nuclear localized caspase-8 showed the strongest migration. In contrast, they presented the lowest proliferation, underlining the direct correlation between migratory and proliferative properties in tumor cells. Likewise, BRAF-mutated cell samples showed the strongest migration and verified that melanoma patients with BRAF mutations develop metastases earlier. In contrast, the cell samples with diffusely localized caspase-8 showed the strongest growth, which illustrates the relevance of diffusely localized caspase-8 in its protective function in tumor cells. The impact of the p53 mutation status on proliferation and migration could also be demonstrated. The cell samples with wild-type p53 migrated stronger, whereas the cell samples with mutp53(E285K) showed stronger proliferation. Correlation of subcellular caspase-8 localization with caspase-8 and p53 expression of melanoma cell samples using western blot analysis showed that metastatic cell samples express more caspase-8. This was particularly true for the metastatic cell samples with nuclearly localized caspase-8, which express little wild-type p53 or no p53. This inverse correlation of caspase-8 and p53 expression was also observed in the unstimulated cell samples with cytoplasmically localized caspase-8, respectively. Cell sample M31 with mutp53(E285K) consistently expressed high levels of p53 and exhibited chemoresistance. When examining cell death 24 h and 48 h after cisplatin stimulation, as well as 48 h after stimulation with dabrafenib, trametinib and their combination using the IncuCyte® Reader, it became clear that the cell samples with nuclearly localized caspase-8 are the most chemoresistant, whereby the cell samples with diffusely localized caspase-8 are the most resistant to the targeted therapeutics. The protective role of diffusely localized caspase-8 for the tumor cells was supportively demonstrated by the increase in apoptosis in some cell samples after downregulation of caspase-8. It should be emphasized that the cell samples with cytoplasmically localized caspase-8 responded most sensitively to both targeted therapies and chemotherapy. Overall, cisplatin induced significantly more cell death than the targeted therapies, which is why the potential superiority of chemotherapy, especially in recurrent melanoma, must be considered. The relevance of BRAF/NRAS mutation status for therapy sensitivity was also confirmed, with BRAF-mutated cell samples presenting the greatest chemosensitivity and NRAS-mutated cell samples showing cell death particularly after stimulation with trametinib and the combination dabrafenib + trametinib. Surprisingly, the cell samples of pre-treated melanoma patients were more sensitive to dabrafenib and cisplatin than the cell samples of treatment-naive melanoma patients, which highlights the importance of chemotherapy and dabrafenib for pre-treated, recurrent tumors and metastases. Furthermore, the impact of the p53 mutation status could be worked out. The cell samples with mutated or no p53 showed the highest cisplatin resistance, whereas the cell samples with wild-type p53 showed the highest cell death, followed by the cell samples with the single nucleotide polymorphism (wt(P72R)). After downregulation of mutant p53, apoptosis increased highly significantly after cisplatin stimulation. In contrast, especially the cell samples with cytoplasmically localized caspase-8 and wild-type p53 showed an upregulation of p53 in the Western blot after cisplatin stimulation. We demonstrated that wild-type p53 and nuclear caspase-8 expressing cell sample M40 exhibited the strongest chemoresistance, whereas the cell samples with diffusely or cytoplasmically localized caspase-8 expressing wild-type p53 or the single nucleotide polymorphism (wt(P72R)) were the most chemosensitive. In summary, it is clear that the treatment response of melanoma is influenced by a variety of factors that should be determined as precisely as possible for the optimal treatment of patients at the start of therapy. We recommend the determination of subcellular caspase-8 localization in combination with the p53 mutation status for risk stratification and prognosis of disease progression, as well as for the optimal therapy. Furthermore, we point out the importance of BRAF/NRAS mutation status and possible prior therapies with regard to therapy resistance and emphasize the importance of chemotherapy, especially for relapsed, BRAF-mutated melanoma patients who developed resistance to BRAF and/or MEK inhibitors.

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Le cancer épithélial de l’ovaire est le cancer gynécologique le plus létal. La survie à 5 ans est de 30-40% chez les patientes atteintes d’une tumeur invasive (TOV), comparativement à 95% chez les patientes diagnostiquées pour une tumeur à faible potentiel de malignité ou borderline (LMP). Au laboratoire, l’analyse de l’expression des gènes de la micropuce à ADN U133 d’Affymetrix a révélé que la SERPINA1 est un gène dont l’expression varie entre les tumeurs LMP et TOV. La validation par Q-PCR nous a confirmé que cette antiprotéase est majoritairement surexprimée dans les tumeurs LMP, par rapport aux tumeurs bénignes (BOV) et aux tumeurs TOV. Nous avons donc surexprimé la SERPINA1 dans les lignées cellulaires invasives TOV 112D et TOV 1946 du cancer de l’ovaire et dérivé des clones stables. Les résultats obtenus nous indiquent que la surexpression de la SERPINA1 a un effet sur la capacité d’invasion et de migration cellulaire et non au niveau de la croissance cellulaire et la formation de structures tridimensionnelles. Les résultats issus de l’étude in vivo dans les souris SCID nous permettront de déterminer si la surexpression de la SERPINA1 a un effet sur la tumorigénèse ovarienne. Ainsi, la SERPINA1 demeure à notre avis un candidat d’intérêt pour tenter de mieux comprendre les différences biologiques entre les tumeurs LMP et TOV, ainsi que le rôle des protéases et de leurs inhibiteurs dans la progression tumorale du cancer de l’ovaire. / Epithelial ovarian cancer is the most lethal gynecologic cancer with a five-year survival rate of 30-40% in patients diagnosed with high-grade invasive disease (TOV). This is in stark contrast to the 95% five-year survival in patients diagnosed with low malignant potential (LMP) disease. It is therefore important to understand the biological differences between LMP and TOV. We have previously identified differential expression of SERPINA1 between serous LMP and TOV tumors through gene expression analysis using Affymetrix U133 DNA microarrays. Expression of this protease inhibitor in the majority of LMP tumors was confirmed and validated by Q-PCR. To study the effects of its overexpression on the invasive potential of ovarian cancer cell lines, SERPINA1 was cloned in the pcDNA3.1+ plasmid and stable clones were derived from two invasive ovarian cancer cell lines, TOV 112D and TOV 1946. Comparisons between clones and controls have shown no SERPINA1-dependent difference in cellular growth or spheroid formation. However, effects on cellular migration and invasion are observed in cells overexpressing SERPINA1. Results from an in vivo xenograft study in SCID mice will allow us to determine if SERPINA1 overexpression affects ovarian tumorigenesis. SERPINA1 remains an interesting candidate gene whose further characterization may lead to insights into its role, and the role of proteases and their inhibitors, in ovarian cancer disease progression.

Le cancer épithélial de l’ovaire est le cancer gynécologique le plus létal. La survie à 5 ans est de 30-40% chez les patientes atteintes d’une tumeur invasive(TOV), comparativement à 95% chez les patientes diagnostiquées pour une tumeur à faible potentiel de malignité (LMP). Au laboratoire, l’analyse de l’expression des gènes de la micropuce à ADN HuFL d’Affymetrix a révélé que Cks1 est un gène dont l’expression varie entre les tumeurs LMP et TOV. En effet, ce régulateur du cycle cellulaire est surexprimé dans les tumeurs TOV par rapport aux tumeurs LMP. Nous avons donc déplété Cks1 dans des lignées cellulaires tumorales invasives du cancer de l’ovaire dérivées au laboratoire, soit la TOV112D et la TOV1946, en utilisant des shRNAs sous le contrôle d’un répresseur inductible à la tétracycline. Puis, nous avons dérivé des clones stables inductibles à la tétracycline. Les résultats obtenus nous indiquent que la déplétion de Cks1 n’a pas d’effet sur la prolifération et la migration cellulaires, ni sur la formation de structures tridimensionnelles in vitro. Ainsi, nous pouvons conclure que Cks1 ne joue pas un rôle clé dans la progression tumorale par rapport aux paramètres testés. Or, des études supplémentaires seraient nécessaires pour expliquer les différences biologiques observées entre les deux types de tumeurs étudiées, et justifier cette variation observée de l’expression de Cks1. / Epithelial ovarian cancer is the most lethal gynecologic cancer with a five-year survival rate of only 30-40% in patients diagnosed with high-grade invasive disease (TOV). This contrasts with the 95% five-year survival in patients diagnosed with the low malignant potential (LMP)disease. Previously, we have identified differential expression of Cks1 between serous LMP and TOV tumors through gene expression analysis using Affymetrix HuFL DNA microarrays. Overexpression of this cell cycle regulator was observed in the TOV tumors, but not in the LMP samples. To study its role on the invasive potential of ovarian cancer cell lines, Cks1 was depleted in two tumoral invasive ovarian cancer cell lines established in our laboratory, TOV112D and TOV1946, using an inducible shRNA strategy. Then, tetracycline-inducible stable clones were derived and studied further. Comparisons between clones and controls have shown no Cks1-dependent effect on cellular growth, neither in migration capacity nor spheroid formation. Thus, we can conclude that Cks1 does not play a crucial role in the tested parameters for cancer progression, but further experiments could elucidate the biological differences observed between the two kinds of tumors studied.

Le cancer épithélial de l’ovaire est le plus létal des cancers gynécologiques. Les tumeurs de l’ovaire se divisent en différentes classes reflétant l’étendue de la maladie. Les tumeurs à faible potentiel de malignité présentent une survie relative à 5 ans de 90%, alors que pour les tumeurs invasives, la survie à 5 ans chute drastiquement à 35-40%. Au laboratoire, nous avons précédemment identifié la protéine Ran, un membre de la superfamille des GTPases Ras, comme marqueur fortement exprimé dans les cancers épithéliaux de l’ovaire de haut grade et de haut stade dont la surexpression est associée à un mauvais pronostic. Ran est déjà connue pour contribuer au transport nucléocytoplasmique et à la progression du cycle cellulaire, mais son rôle dans le cancer ovarien n’est pas bien défini. En utilisant une approche de shRNA inductibles à la tétracycline basée sur les lentivirus, nous avons montré que la diminution de l’expression de Ran dans des lignées cellulaires agressives du cancer de l’ovaire affecte drastiquement la prolifération cellulaire par l’induction d’une apoptose caspase-3 dépendante. Par un essai de tumeurs en xénogreffes, nous avons démontré que la déplétion de Ran résulte en une diminution de la tumorigenèse et que la formation éventuelle de tumeurs est associée à une sélection des cellules tumorales ayant la capacité de ré-exprimer la protéine Ran. Ces résultats suggèrent un rôle critique pour Ran dans la survie et la tumorigénicité des cellules du cancer ovarien, indiquant que Ran pourrait être une cible thérapeutique intéressante. / Epithelial ovarian cancer (EOC) is the most lethal gynecological cancer. Malignant epithelial tumors can be divided into different classes reflecting the extent of the disease. Low malignant potential (LMP) tumors have a 5 years survival rate of 90-95%. For invasive cancers (TOVs), the survival rate drops dramatically to 35-40%. In the laboratory, we previously identified that Ran protein, a member of the Ras GTPase family, is highly expressed in high grade and high stage serous epithelial ovarian cancers, and that its over-expression is associated with a poor prognosis. Ran is known to contribute to both nucleocytoplasmic transport and cell cycle progression, but its role in ovarian cancer is not well defined. Using a lentivirus-based tetracycline inducible shRNA approach, we show that down-regulation of Ran expression in aggressive ovarian cancer cell lines drastically affects cellular proliferation by inducing a caspase-3 dependent apoptosis. Using a xenograft tumor assay, we demonstrate that depletion of Ran results in decreased tumorigenesis, and eventual tumor formation is associated with the selection of tumor cells able to re-express the Ran protein. These results suggest a critical role for Ran in ovarian cancer cell survival and tumorigenicity and suggest that this critical GTPase may be suitable as a therapeutic target.

Le mélanome malin est l’un des cancers les plus mortels dont l’incidence continue à augmenter chaque année avec peu de traitement efficace à long terme. Il est causé et initié principalement par l’exposition excessive aux rayons ultraviolets engendrant des photoproduits hautement génotoxiques. Il est bien connu que la cascade de signalisation PI3K/Akt joue un rôle crucial dans la régulation des processus qui sont généralement dérégulés durant le développement tumoral comme la prolifération, le contrôle du cycle cellulaire et l’apoptose. Néanmoins, l’implication de cette voie moléculaire dans la réponse aux dommages à l’ADN est peu caractérisée. Chez les mammifères, trois isoformes de la protéine kinase Akt ont été identifiées: Akt1, Akt2 et Akt3. Bien qu’elles soient très homologues en termes de séquence, plusieurs études ont montré que ces isoformes ont des fonctions biologiques distinctes, et nous suggérons qu’elles puissent contribuer différemment à la régulation de la réponse génotoxique. Les objectifs de ce projet étaient de: (i) évaluer l’activation d’Akt dans les cellules de mélanomes (ii) déterminer l’impact de l’inhibition de cette activité sur la régulation de la réponse cellulaire aux UV (iii) vérifier si la perte d’expression de l’un ou de l’autre des isoformes d’Akt peut réguler la réponse aux UV. Nous avons démontré qu’Akt est transitoirement hyperactivée par phosphorylation suite aux irradiations UV dans les lignées cellulaires de mélanomes. Afin de déterminer l'importance de cette activation dans la réponse cellulaire aux UV, notre approche était de diminuer (i) la phosphorylation d’Akt par l’usage d’inhibiteurs pharmacologiques ou (ii) l’expression de chaque isoforme d’Akt par l’approche des ARN interférents. Nous avons montré que l’inhibition de la phosphorylation d’Akt amène à l’augmentation du taux de l’apoptose induit par les UV d’une manière isoforme spécifique, alors qu’elle n’a aucun effet sur la régulation de la voie de réparation par excision de nucléotides (NER), qui est la seule voie humaine pour éliminer les dommages à l’ADN induits par les UV. En somme, notre étude constitue un nouvel aspect qui permet de mieux comprendre les mécanismes moléculaires du développement de mélanomes malins suites aux irradiations ultraviolettes. / Malignant melanoma is one of the deadliest cancers whose incidence continues to rise each year with a few effective long-term treatments. It is caused and initiated mainly by excessive exposure to ultraviolet radiation generating highly genotoxic DNA photoproducts. It is well known that the PI3K/Akt signaling cascade plays a crucial role in the regulation of processes commonly deregulated in tumor development such as proliferation, cell cycle control and apoptosis. Nevertheless, the nuclear involvement of this molecular pathway in the genotoxic response is poorly characterized. In mammals, three Akt kinase isoforms have been identified: Akt1, Akt2 and Akt3. Although these exhibit a high degree of homology, several studies have shown that they have distinct biological functions; therefore, we suggest that these isoforms may contribute differently to the regulation of genotoxic response. The objectives of this project were to: (i) evaluate Akt activation in UV-irradiated melanoma cells, (ii) determine the effect of the Akt phosphorylation inhibition on the regulation of the cellular response to UV, (iii) evaluate whether the loss of the expression of one or more of Akt isoforms can regulate the cellular response to UV. We demonstrated that Akt undergoes transient hyperactivation after UV treatment in melanoma cell lines. To determine the importance of this activation, our approach was to reduce (i) the phosphorylation of Akt by the use of pharmacological inhibitors or (ii) the expression of each individual Akt isoform using RNA interference. We have shown that inhibition of Akt phosphorylation leads to increased rates of UV-induced apoptosis in an isoform specific manner, while exerting no effect on regulation of nucleotide excision repair (NER), the only human pathway for eliminating UV-induced DNA damage. In summary, our study provides a better understanding of the molecular mechanisms of malignant melanoma development in response to UV.

4-1BB (CD137) est un membre de la superfamille TNFR qui est impliqué dans la transmission des signaux de survie aux lymphocytes. TRAF1 est une protéine adaptatrice qui est recrutée par 4-1BB et autres TNFRs et est caractérisée par une expression très restreinte aux lymphocytes, cellules dendritiques et certaines cellules épithéliales. TRAF1 est nécessaire pour l’expansion et la survie des cellules T mémoire en présence d'agonistes anti-4-1BB in vivo. De plus, TRAF1 est requise en aval de 4-1BB pour activer (phosphoryler) la MAP kinase Erk impliquée dans la régulation de la molécule pro-apoptotique Bim. Suite à l’activation du récepteur 4-1BB, TRAF1 et ERK sont impliqués dans la phosphorylation de Bim et la modulation de son expression. L’activation et la régulation de TRAF1 et Bim ont un rôle important dans la survie des cellules T CD8 mémoires. Dans cette étude, nous avons utilisé une approche protéomique afin de pouvoir identifier de nouveaux partenaires de liaison de TRAF1. Utilisant cette stratégie, nous avons identifié que LSP1 (Leukocyte Specific Protein 1) est recruté dans le complexe de signalisation 4-1BB de manière TRAF1 dépendante. Une caractérisation plus poussée de l’interaction entre TRAF1 et LSP1 a montré que LSP1 lie la région unique N-terminal de TRAF1 de façon indépendante de la région conservée C-terminal. À l’instar des cellules T déficientes en TRAF1, les cellules T déficientes en LSP1 ne sont pas capables d’activer ERK en aval de 4-1BB et par conséquent ne peuvent pas réguler Bim. Ainsi, TRAF1 et LSP1 coopèrent en aval de 4-1BB dans le but d’activer ERK et réguler en aval les niveaux de Bim dans les cellules T CD8. Selon la littérature, le récepteur 4-1BB n’est pas exprimé à la surface des cellules B murines, mais le récepteur 4-1BB favorise la prolifération et la survie des cellules B humaines. Cependant, il est important d'étudier l'expression du récepteur 4-1BB dans les cellules B murines afin de disposer d'un modèle murin et de prédire la réponse clinique à la manipulation de 4-1BB. En utilisant différentes stimulations de cellules B murines primaires, nous avons identifié que le récepteur 4-1BB est exprimé à la surface des cellules B de souris suite à une stimulation avec le LPS (Lipopolysaccharides). Une caractérisation plus poussée a montré que le récepteur 4-1BB est induit dans les cellules B murines d'une manière dépendante de TLR4 (Toll Like Receptor 4). Collectivement, notre travail a démontré que la stimulation avec le LPS induit l’expression du récepteur 4-1BB à la surface des cellules B murines, menant ainsi à l'induction de TRAF1. De plus, TRAF1 et LSP1 coopèrent en aval de 4-1BB pour activer la signalisation de la Map kinase ERK dans les cellules B murines de manière similaire aux cellules T. Les cellules B déficientes en TRAF1 et les cellules B déficientes en LSP1 ne sont pas en mesure d'activer la voie ERK en aval de 4-1BB et montrent un niveau d’expression du récepteur significativement diminué comparé aux cellules B d’une souris WT. Ainsi, TRAF1 et LSP1 sont nécessaires pour une expression maximale du récepteur 4-1BB à la surface cellulaire de cellules B murines et coopèrent en aval de 4-1BB afin d'activer la cascade ERK dans les cellules B murines. / 4-1BB (CD137) is a member of the TNFR superfamily, which is involved in the transmission of survival signals in lymphocytes. TRAF1 is an adapter protein that is recruited by 4-1BB and other TNFRs and is characterized by a very restricted expression in lymphocytes, dendritic cells and some epithelial cells. TRAF1 is necessary for the expansion and survival of memory T cells in the presence of anti-4-1BB agonist in vivo. Also, TRAF1 is required downstream of 4-1BB to activate (phosphorylate) the MAP kinase ERK involved in the regulation of the proapoptotic molecule Bim. Upon activation of 4-1BB, TRAF1 and ERK are involved in the phosphorylation of Bim and modulation of its expression. The activation and regulation of TRAF1 and Bim have an important role in the survival of CD8 memory T cells. In this study, we used a proteomic approach in order to identify new TRAF1 binding partners. Using this strategy, we have identified that LSP1 (Leukocyte Specific Protein 1) is recruited to the 4-1BB signaling complex in a TRAF1-dependent manner. It has been shown that LSP1 is a target protein for signaling ERK / MAP kinase. Further characterization of the interaction between TRAF1 and LSP1 has shown that LSP1 binds the N-terminal unique region independently of the conserved C-terminal of TRAF1. Like the T cells deficient in TRAF1, T cells deficient in LSP1 are not capable of activating ERK downstream of 4-1BB and therefore cannot regulate Bim levels in T cells. Thus, TRAF1 and LSP1 cooperate downstream of 4-1BB in order to activate ERK and regulate Bim levels in murine CD8 T cells. According to the literature, the 4-1BB receptor is not expressed on the surface of murine CD19+ B cells, but 4-1BB activation promotes the proliferation and survival of human CD19+B cells. However, it is important to study the expression of 4-1BB receptor in murine B cells to have a murine model and predict the clinical response to the manipulation of 4-1BB. Using different stimulation of primary murine CD19+B cells, we have found that the 4-1BB receptor is expressed on the surface of murine B cells in response to LPS (lipopolysaccharide) stimulation. Further characterization showed that the 4-1BB was induced in murine CD19+B cells in a TLR4-dependent manner (Toll like Receptor 4). Collectively, our work has shown that the stimulation with LPS induces the expression of 4-1BB on the surface of murine B cells leading to the induction of TRAF1. Also, TRAF1 and LSP1 cooperate downstream of 4-1BB to activate the signaling of the Map kinase ERK in murine B cells similarly to T cells. Similarly, as for the T cells, TRAF1-/- B cells or LSP1-/- B cells are not able to activate the ERK pathway downstream of 4-1BB. In addition, the B cells deficient in either TRAF1 or LSP1 show a level of expression of the 4-1BB receptor significantly decreased compared to B cells from a WT mouse. Thus, TRAF1 and LSP1 are required for maximal expression of the 4-1BB receptor on the cell surface of murine B cells and cooperate downstream of 4-1BB to activate the ERK cascade in the murine B cells.

Malignant lymphomas are tumors arising by clonal proliferation of lymphocytes stopped at a specific stage of differentiation. All tumor cells arising from the original clone thus share the same characteristics and that can be used in their detection. Finding a suitable molecular marker of tumor cells is an essential step not only to disease diagnosis, but also for monitoring of minimal residual disease. Minimal residual disease is defined as the subclinical disease level, which malignant cells are not detectable for conventional cytological methods during the therapy. These residual cells can cause relapse. The main goals of the diploma thesis are a detection and analysis of immunoglobulin genes rearrangement and chromosomal translocation t(11; 14) in the MTC region, and a development and optimization of RQ-PCR system for detection of minimal residual disease. Quantification of clonal rearrangement or chromosomal translocation allows the detection of minimal residual disease level in patients with malignant lymphomas. Clonal immunoglobulin genes rearrangement or characteristic chromosomal translocation were analyzed in 19 patients with malignant lymphomas. There were analyzed individual gene segments, N-region and combination variability in immunoglobulin genes rearrangement. There was developed...

In all of the developed countries, malignant neoplasms are, along with cardiovascular diseases, among the most frequent causes of death. This tendency persists in the European Union countries for many years. The goal of this diploma thesis is to analyze the development of mortality caused by selected malignant neoplasms in the European Union countries from the year 1996 until 2010. The analysis is divided into 4 sections. Aside from standard demographic methods of evaluating the mortality rates by means of age-adjusted death rates calculation, statistical methods are used in this thesis as well. Primary methods used are Joinpoint regression, analysis of the course of specific death rates according to age groups and cluster analysis. In the observed period of time, mortality caused by stomach, cervical, and within the male population also respiratory tract malignant neoplasms declines. On the contrary, within the female population, the death rate caused by respiratory tract malignant neoplasms increases. Malignant skin melanoma represent a great future danger concerning the male population, and malignant pancreatic neoplasms concerning both genders. Over the observed time period, malignant skin melanoma death rate almost doubled in some of the countries. Within the European Union, the variations...