Des mutations acquises du gène TET2 ont été décrites dans les hémopathies malignes humaines. La fréquence de ces anomalies dans les hémopathies myéloïdes est de 10 à 20%, atteignant 50% dans les échantillons de leucémies myélo-monocytaires chroniques (LMMC). Les mutations observées sont inactivatrices, ce qui suggère que TET2 est un gène de type suppresseur de tumeur et que les mutations retrouvées conduisent à une perte de fonction de la protéine. Ce gène code pour une enzyme capable de modifier les cytosines méthylées. Il participerait ainsi au contrôle de la méthylation de l'ADN et donc à la régulation épigénétique de l'expression génique. Afin de mieux comprendre son rôle au cours de l'hématopoïèse, deux modèles murins d'inactivation du gène Tet2 ont été développés. Des expériences de greffe de cellules médullaires dans des souris syngéniques montrent que les cellules déficientes pour ce gène présentent un avantage compétitif par rapport aux cellules sauvages. L'analyse des souris invalidées pour ce gène montre une amplification des populations hématopoïétiques immatures, ainsi que des anomalies de la différenciation des lignages myéloïdes et également des lignages lymphoïdes. Une fraction des souris invalidées pour Tet2 âgées de plus de six mois développe des hémopathies malignes ressemblant à la LMMC humaine. Des anomalies équivalentes sont retrouvées dans les souris hémizygotes pour Tet2 et dans des souris portant un allèle hypomorphe du gène. L'ensemble de ces résultats montre qu'une dérégulation de l'activité de Tet2 conduit à des anomalies précoces de l'hématopoïèse, mais n'entraine pas directement la transformation des cellules progénitrices immatures. La latence du développement de ces tumeurs suggère la nécessité d'une coopération avec d'autres évènements oncogéniques, comme des anomalies d'autres acteurs épigénétiques

Die vorliegende Arbeit befasst sich dem Glykosaminoglykan (GAG) Hyaluronan (HA) und dessen Einfluss auf die Entwicklung des malignen Melanoms (MM). Das in der extrazellulären Matrix (ECM) reichlich vorkommende HA wird schon seit dem späten 20. Jahrhundert genauerer im Zusammenhang mit der Tumorentwicklung untersucht. Gegensätzliche Eigenschaften von HA, die zum einen Tumore fördern und zum anderen ihnen entgegenwirken, wurden seither veröffentlicht. Allgemeiner Konsens ist, dass das HA-Molekulargewicht über die verschiedenen Effekte von HA entscheidet. Momentan ist jedoch nicht ausreichend belegt, wie HA auf das Tumorwachstum einwirkt und welche HA-Größen dies speziell begünstigen. Diese Untersuchung basiert auf einem in vivo Knockout von der Hyaluronan Synthase 2 (Has2) in der Maus, der die Produktion von hoch-molekulargewichtigen HA (HMW-HA) weitestgehend einschränkte. Das Wachstum vom experimentellem MM wurde in Abwesenheit der meisten HMW-HA untersucht. Diese Arbeit versuchte den Beweis zu erbringen, dass das lokale Wachstum und die Metastasenbildung der MM-Zellen abhängig von der vorhandenen HMW-HA in der Nähe des Tumors ist. Der Has2-knockout in der Mauslinie C57BL6 wurde verifiziert und nach einem veränderten Phänotyp der Mäuse untersucht. Obwohl nahezu dreiviertel der absoluten HA Menge durch den Knockout fehlte, zeigten die Mäuse keinen offensichtlichen Veränderungen. Erst eine Messung der Haut-Permeabilität deutete auf eine womöglich verstärkte Ausbildung der Stratum corneum hin. Eine direkte Auswirkung vom fehlendem HA auf das Tumorwachstum und der Metastasierungsrate konnte nicht ausreichend belegt werden. Das verwendete Mausmodell sowie die Wahl des experimentellen Tumors werden in dieser Arbeit kritisch diskutiert. Parallel durchgeführte in vitro Versuche mit teilweise artifiziellen 3D Matrizen, die unterschiedliche Mengen von HA enthielten, zeigten einen stärkeren Einfluss von niedermolekulare HA (LMW-HA) auf die Proliferation und Invasion von MM Zellen. Diese Beobachtungen stimmen mit dem derzeitigen Konsens überein, dass LMW-HA aktivierende Signaltransduktion auslöst und HMW-HA eher homöostatisch wirkt.:TABLE OF CONTENT Zusammenfassung Summary Table of content List of figures List of tables Abbreviations 1 Introduction 1.1 Structures of the skin 1.2 The malignant melanoma 1.3 The tumor microenvironment (TME) 1.4 Hyaluronan 1.4.1 HA Structure 1.4.2 HA anabolism 1.4.3 HA catabolism 1.4.4 HA binding proteins 1.4.5 HA cell surface receptors 1.5 Hyaluronan in malignant melanoma 1.6 Aim of the thesis 2 Methods 2.1 Murine malignant melanoma cell lines 2.2 Inducible Has2-knockout mice 2.2.1 The Cre/loxP System 2.2.2 Genetical modification for the Has2-knockout 2.2.3 4-Hydroxytamoxifen induction of knockout 2.2.4 Experimental tumor model in mouse 2.2.5 Intravenous tumor injection 2.3 Primary Has2-knockout fibroblasts for in vitro experiments 2.3.1 Isolation of primary fibroblast from mouse skin tissue 2.3.2 Induction of Has2-ko fibroblasts 2.4 Molecular analysis 2.4.1 PCR analysis of genome DNA 2.4.2 Quantification of gene expression 2.4.3 Microarray analysis 2.4.4 Quantification of Has2 protein levels 2.4.5 Quantification of HA 2.4.6 HA size analysis by agarose gel electrophoresis 2.5 Physical analysis of the skin 2.5.1 Skin elasticity measurement 2.5.2 Skin permeability measurement 2.5.3 Skin hydration and TEWL measurement 2.6 Histological analysis 2.6.1 Cryo-fixed samples 2.6.2 Immunofluorescence staining 2.6.3 FFPE samples 2.6.4 HA staining 2.6.5 Histochemical images 2.7 Physiological analysis of MM cell proliferation with BrdU-Assay 2.8 Statistical analysis 3 Materials 3.1 Mouse lines 3.2 Cell lines 3.3 Buffer and solution recipes 3.4 Chemicals 3.5 Molecular-biological reagents and enzymes 3.6 Primers 3.7 Antibodies 3.8 Kits 3.9 Devices and tools 3.10 Disposables 3.11 Software 4 Results 4.1 The Has2-knockout mouse model 4.1.1 Has2-knockout characterization 4.1.2 Incomplete Has2 deletion 4.1.3 Effects of the HA knockdown 4.1.4 Has2-knockout efficiency in other organs 4.1.5 Effects of Has2-knockout on gene expression 4.2 In vitro Has2-knockout and effect on MM cells 4.2.1 In vitro Has2- and HA-knockdown 4.2.2 Has2-ko fibroblast conditioned media decreased MM proliferation 4.2.3 MM conditioned media influenced fibroblast’s HA secretion 4.2.4 The transition towards in vivo tumor experiments 4.3 In vivo Tumor experiments 4.3.1 HA threshold, correlation, and exclusions 4.3.2 Effects of HA knockdown on primary tumor volume and weight 4.3.3 Tumor histology and HA localization 4.3.4 HA fragments in tumors, healthy-, and tumor-related-skin samples 4.3.5 Metastasis formation 5 Discussion 5.1 HA knockdown 5.2 HA knockdown phenotype 5.2.1 Skin stiffness 5.2.2 Skin water homeostasis 5.3 Paracrine interactions between MM and fibroblasts 5.4 HA thresholding 5.5 Tumor readouts 5.6 In vitro ECM models 5.7 Metastasis 5.8 Alternative tumor models with stronger stromal interaction 5.9 The presented results considering current HA-Tumor research 6 Conclusion 7 Literature Danksagung Lebenslauf Akademischer Werdegang Stipendium und Auszeichnung Publikation und Posterpräsentation Publikationen Vorträge und Posterpräsentationen Eigenständigkeitserklärung / The present work addresses the glycosaminoglycan (GAG) hyaluronan (HA) and its influence on the development of malignant melanoma (MM). HA, which is abundant in the extracellular matrix (ECM), has been studied closely in relation to tumor development since the late 20th century. Opposing properties of HA, on the one hand promoting tumors and the other hand counteracting them, have since been published. The general consensus is that HA molecular weight determines the various effects of HA. However, there is insufficient evidence on how HA affects tumor growth and which HA sizes specifically promote it. This study is based on an in vivo knockout of hyaluronan synthase 2 (Has2) in mice, which largely restricted the production of high molecular weight HA (HMW-HA). Growth from experimental MM was examined in the absence of most HMW-HA. This work sought to provide evidence that local growth and metastasis of MM cells is dependent on the presence of HMW-HA in the vicinity of the tumor. Has2 knockout in the mouse line C57BL6 was verified and examined for an altered phenotype of the mice. Although nearly three-quarters of the absolute HA amount was absent due to the knockout, the mice showed no obvious change. Only a measurement of skin permeability indicated a possible increased barrier function of the stratum corneum. A direct effect of the lack of HA on tumor growth and metastasis rate could not be sufficiently demonstrated. The applied mouse model and the choice of experimental tumor are critically discussed in this work. Parallel in vitro experiments with partially artificial 3D matrices containing different amounts of HA showed a stronger influence of low molecular weight HA (LMW-HA) on proliferation and invasion of MM cells. These observations are consistent with the emerging consensus that LMW-HA triggers activating signal transduction and HMW-HA is more homeostatic.:TABLE OF CONTENT Zusammenfassung Summary Table of content List of figures List of tables Abbreviations 1 Introduction 1.1 Structures of the skin 1.2 The malignant melanoma 1.3 The tumor microenvironment (TME) 1.4 Hyaluronan 1.4.1 HA Structure 1.4.2 HA anabolism 1.4.3 HA catabolism 1.4.4 HA binding proteins 1.4.5 HA cell surface receptors 1.5 Hyaluronan in malignant melanoma 1.6 Aim of the thesis 2 Methods 2.1 Murine malignant melanoma cell lines 2.2 Inducible Has2-knockout mice 2.2.1 The Cre/loxP System 2.2.2 Genetical modification for the Has2-knockout 2.2.3 4-Hydroxytamoxifen induction of knockout 2.2.4 Experimental tumor model in mouse 2.2.5 Intravenous tumor injection 2.3 Primary Has2-knockout fibroblasts for in vitro experiments 2.3.1 Isolation of primary fibroblast from mouse skin tissue 2.3.2 Induction of Has2-ko fibroblasts 2.4 Molecular analysis 2.4.1 PCR analysis of genome DNA 2.4.2 Quantification of gene expression 2.4.3 Microarray analysis 2.4.4 Quantification of Has2 protein levels 2.4.5 Quantification of HA 2.4.6 HA size analysis by agarose gel electrophoresis 2.5 Physical analysis of the skin 2.5.1 Skin elasticity measurement 2.5.2 Skin permeability measurement 2.5.3 Skin hydration and TEWL measurement 2.6 Histological analysis 2.6.1 Cryo-fixed samples 2.6.2 Immunofluorescence staining 2.6.3 FFPE samples 2.6.4 HA staining 2.6.5 Histochemical images 2.7 Physiological analysis of MM cell proliferation with BrdU-Assay 2.8 Statistical analysis 3 Materials 3.1 Mouse lines 3.2 Cell lines 3.3 Buffer and solution recipes 3.4 Chemicals 3.5 Molecular-biological reagents and enzymes 3.6 Primers 3.7 Antibodies 3.8 Kits 3.9 Devices and tools 3.10 Disposables 3.11 Software 4 Results 4.1 The Has2-knockout mouse model 4.1.1 Has2-knockout characterization 4.1.2 Incomplete Has2 deletion 4.1.3 Effects of the HA knockdown 4.1.4 Has2-knockout efficiency in other organs 4.1.5 Effects of Has2-knockout on gene expression 4.2 In vitro Has2-knockout and effect on MM cells 4.2.1 In vitro Has2- and HA-knockdown 4.2.2 Has2-ko fibroblast conditioned media decreased MM proliferation 4.2.3 MM conditioned media influenced fibroblast’s HA secretion 4.2.4 The transition towards in vivo tumor experiments 4.3 In vivo Tumor experiments 4.3.1 HA threshold, correlation, and exclusions 4.3.2 Effects of HA knockdown on primary tumor volume and weight 4.3.3 Tumor histology and HA localization 4.3.4 HA fragments in tumors, healthy-, and tumor-related-skin samples 4.3.5 Metastasis formation 5 Discussion 5.1 HA knockdown 5.2 HA knockdown phenotype 5.2.1 Skin stiffness 5.2.2 Skin water homeostasis 5.3 Paracrine interactions between MM and fibroblasts 5.4 HA thresholding 5.5 Tumor readouts 5.6 In vitro ECM models 5.7 Metastasis 5.8 Alternative tumor models with stronger stromal interaction 5.9 The presented results considering current HA-Tumor research 6 Conclusion 7 Literature Danksagung Lebenslauf Akademischer Werdegang Stipendium und Auszeichnung Publikation und Posterpräsentation Publikationen Vorträge und Posterpräsentationen Eigenständigkeitserklärung

Résumé : Cette thèse porte sur le rôle de deux expositions environnementales encore peu étudiées et pouvant influer sur l’incidence des hémopathies malignes (HME) de l’enfant : les rayons ultraviolets (UV) et les pesticides liés aux activités agricoles.Les leucémies (LA) et lymphomes de l’enfant sont les deux types principaux de HME et représentent respectivement environ 470 et 200 nouveaux cas par an en France. Leur prise en charge thérapeutique et leur survie ont fait d’immenses progrès, cependant la connaissance de leurs facteurs de risque est encore très partielle.Les études sur les effets des UV dans les cancers de l’enfant sont peu développées. Plusieurs méta-analyses récentes concluent à une augmentation du risque de LA chez l’enfant lors d’une exposition professionnelle ou domestique de la mère aux pesticides pendant la grossesse. L’exposition aux pesticides d’origine agricole a été moins étudiée, et les résultats sont hétérogènes.La première partie, écologique, de ce travail s’intéresse à l’exposition résidentielle aux UV. Une étude a été réalisée à partir des observations du Registre National des Hémopathies malignes de l’Enfant (RNHE) faites sur une longue période, entre 1990-2009 et sur l’ensemble de la France métropolitaine (9 082 cas de LA et 3 563 cas de lymphomes). Les données de l’exposition aux UV résidentiels étaient issues de la base EUROSUN. Une moyenne quotidienne d’exposition aux UV résidentiels sur l’ensemble de la période 1988-2007 à l’échelle communale a été considérée. Une augmentation significative de l’incidence des leucémies aiguës lymphoblastiques à précurseurs B (LAL-Pré B) chez les moins de 5 ans a été observée avec l’exposition aux UV résidentiels au moment du diagnostic. L’association n’était pas modifiée après une stratification par périodes ; par tranches d’unités urbaines ; par grandes régions, et par un indice de défaveur français. Une deuxième étude, individuelle, sur les UV ne trouvait pas de modification de l’association en prenant en compte le rôle de facteurs individuels soupçonnés d’être associés aux LAL et en regardant l’exposition à la naissance. Les données individuelles de ces facteurs provenaient de deux études cas-témoins en population générale, l’enquête ESCALE (2003-2004) et l’enquête ESTELLE (2010-2011).La dernière partie de la thèse se penche sur l’exposition résidentielle aux pesticides liés aux activités agricoles. Cette étude s’appuie sur les données du RNHE, recueillant 10 994 cas de LA et 4 301 cas de lymphomes sur la période 1990-2013. L’intensité de l’activité agricole dans le canton de résidence au moment du diagnostic a été choisie comme proxy de l’exposition aux pesticides. Cette intensité a été à partir des données cantonales du Recensement général Agricole de 2000. Dans cette première approche aucune association n’a été mise en évidence entre les HME et la part de Surface Agricole Utile (SAU) totale. Les analyses par grands types de cultures montrent, dans cette première approche, une association positive et significative entre l’intensité de cultures en oléagineux et l’incidence des LAL Pré-B et des lymphomes de Burkitt. Des analyses de sensibilité montraient des résultats hétérogènes par période d’étude. / Abstract: This thesis deals with the role of two environmental exposures not much studied and that could have an impact on the incidence of childhood hematological malignancies (CHM): ultraviolet radiation (UV) and agricultural pesticides.The two major diagnostic groups are acute leukemia (AL) and lymphomas and represent respectively around 470 and 200 new cases per year in France. Despite the progress made in improving therapeutic caring and survival, the etiology of these cancers remains largely unknown.There are very few studies on the association between UV and these cancers. Meta-analyses found a coherent association between childhood AL and parental professional or domestic pesticides exposure during pregnancy. However the association with residential exposure to agricultural pesticides has been less studied and results are heterogeneous.The first, ecological, part of the thesis addressed the associations between residential UV exposure at diagnosis and the incidence of types and subtypes of CHM in France. The 9,082 cases of acute leukemia (AL) and 3,563 cases of lymphoma diagnosed before the age of 15 years from 1990 to 2009 were provided by the French National Registry of Childhood Hematological Malignancies. UV data from 1988 to 2007 were extracted from the EUROSUN database. The annual daily average UV exposure of the children estimated at the municipalities of residence was considered. There was a significant increase in precursor B-cell acute lymphoblastic leukemia (PBC-ALL) in children aged less than 5 years with residential exposure to UV. The results remained stable in analyses stratifying by deprivation index or degree of urbanization of the municipalities.A second, individual, study found no change in the association between UV and PBC-ALL after taking into account the influence of suspected individual risk factors for ALL, and evaluated this association at birth. Individual data were collected by interviews in the ESCALE (2003-2004) and ESTELLE (2010-2011) nationwide case-control studies.The last part of this work focused on the residential exposure to agricultural pesticides. The 10,994 cases of AL and the 4,301 cases of lymphomas diagnosed among children less than 15 years old were obtained from the French National Registry of Childhood Hematological Malignancies over the period 1990-2013. Intensity of agricultural activities by Canton was used as a proxy of residential agricultural pesticides exposure. This proxy was estimated from the 2000 French agricultural census data. At this first step of the analysis, no associations were found between total agricultural area and incidence of CHM. Analyses by types of crops showed, at this first step, a significant association between oilseeds and PBC-ALL and Burkitt lymphoma. Sensitivity analyses evidenced heterogeneous results by time period.

La protéine p53 (« Gardien du génome ») doit être altérée pour que le cancer puisse se développer. Les nombreuses thérapies anti-cancéreuses disponibles sont très efficaces mais la réponse clinique est souvent transitoire et les cancers disséminés rechutent ou progressent du fait de l'évolution de sous-populations cancéreuses résistantes au traitement, impliquant souvent TP53 qui est le gène le plus muté dans les formes agressives de nombreux cancers. Nous l’avons étudié dans la leucémie lymphoïde chronique (LLC) et les syndromes myélodysplasiques avec délétion 5q (SMD del(5q)). Grâce à l’étude rétrospective longitudinale de 40 patients atteints de SMD del(5q), nous avons généré des données de NGS ciblé et montré que le statut mutationnel de TP53 au diagnostic ne permettait pas de prédire la progression tumorale, contrairement à ce qui avait été publié précédemment (Jädersten et al., JCO 2011). Nous avons montré que c’était l’évolution clonale du gène TP53 qui était l’élément clé de la progression des SMD del(5q). Nous avons observé de nombreuses émergences de clones mutés entre le stade diagnostique et un stade ultérieur de la maladie, toujours après initiation du traitement par lénalidomide.Le lénalidomide a été approuvé comme nouveau traitement spécifique et très efficace contre l’anémie liée aux SMD del(5q), permettant à la plupart des patients d’être indépendants des transfusions sanguines. Le lénalidomide permet souvent d’éradiquer le clone tumoral porteur de l’anomalie génétique del(5q) isolée, induisant une rémission clinique. Malheureusement, cette rémission est courte avec une durée médiane de 2 ans, puis, dans environ 1 cas sur 2, survient une transformation en leucémie aiguë secondaire de pronostic péjoratif.Nous avons étudié un possible lien entre le traitement par lénalidomide et l’évolution clonale de TP53 par annotation clinico-bio-thérapeutiques des résultats de séquençage de TP53 chez les 24 patients dont les échantillons séquentiels avaient été analysés. Dans notre étude, les patients avec progression tumorale (dont 10 évolutions clonales de TP53 et 1 évolution clonale de RUNX1) avaient reçu une dose cumulée de lénalidomide supérieure à celle reçue par les patients dont la tumeur était restée stable (p = 0.036). Nous avons observé chez plusieurs patients que l’éradication de la tumeur n’était pas utile à l’amélioration de la qualité de vie des patients. La non-éradication semblait même permettre un maintien de l’équilibre clonal et une compétition entre les différents sous-clones de la tumeur, résistants ou non au lénalidomide.Nous discutons de l’évolution de l'écologie de la tumeur au cours du traitement, i.e., l’évolution de ses interactions avec son micro-environnement qui se modifie après chaque nouvelle dose de traitement. Un modèle évolutif dit théorie de la thérapie adaptative, développée récemment remet en question les protocoles conventionnels de thérapie anti-cancéreuse qui préconisent souvent d'administrer la dose maximale tolérée par le patient (Gatenby, 2009). Elle suggère que la dose minimale efficace présenterait l’avantage de ne pas éradiquer les cellules cancéreuses sensibles au traitement pour qu'elles restent en compétition avec les cellules cancéreuses résistantes et limiter la progression ou la rechute. Nous suggérons de prendre en compte également la diminution des effets indésirables pour le patient, améliorant ainsi sa qualité de vie, et enfin la diminution des dépenses de santé pour la collectivité. A ce jour, peu d’études cliniques évaluent l’intérêt de l’adoption de tels protocoles de thérapie adaptative.Néanmoins, des modèles in vivo (xénogreffes) et in silico (modèles statistiques) ont permis d’analyser la dynamique évolutive des populations tumorales en fonction du traitement reçu. Ces modèles prédisent que la survie de l’hôte peut être maximisée par la mise en place d’une thérapie adaptative. / P53 protein is named «guardian of the genome » because it must be altered to let cancer grow.TP53 is the most mutated gene in agressive cancers.Numerous systemic therapies are successful for treatment of disseminated cancers. However, clinical response is often transient, and cancer undergo relapse or progression due to emergence of resistant populations. These latter often harbour TP53 mutations. We studied TP53 in chronic lymphoid leukemia (CLL) and lower-risk myelodysplastic syndroms with del(5q), MDS del(5q). We conducted a retrospective longitudinal study in 40 patients suffering from MDS del(5q). We obtained targeted NGS data showing that TP53 mutational status at diagnosis could not predict tumor progression, by contrast with previously published data (Jädersten et al., JCO 2011). We show that TP53 clonal evolution is the key feature of tumor progression in MDS del(5q). We observed numerous mutated sub-clones emerging between diagnosis and follow-up. In our study, this emergence always followed onset of lenalidomide treatment. Lenalidomide was recently approved as a new therapy specifically improving anemia in patients with MDS del(5q). It allows most patients to become red-blood-cells-transfusion independent. Lenalidomide often eradicates the major tumor clone harbouring the isolated genetic abnormality deletion (5q) and allows clinical remission. Unfortunately, this remission is short (median, 2 years) and is followed, in 1 case out of 2, by a secondary acute leukemic transformation with a very poor prognosis.We studied the issue of a possible link between lenalidomide therapy and TP53 clonal evolution by annotating TP53 sequencing results with acute biological, clinical and therapeutic features in the 24 patients with sequential samples analyzed. In our study, patients with tumor progression (10 TP53 clonal evolution and 1 RUNX1 clonal evolution) were given a higher cumulative dose of lenalidomide compared to patients with stable disease (p = 0.036). Similarly to « adaptive therapy theory »(Gatenby 2009), we observed that eradication of the tumor wasn’t useful for improvement of quality of life. Absence of eradication might even allow to maintain a clonal equilibrium and a clonal competition between the distinct tumor sub-clones, resistant to lenalidomide or not, and therefore maintain stable disease.This theory of adaptive therapy questions the classical protocols of treatments against cancer, in which the maximal tolerated dose is preferred to the minimal effective dose. The latter might however slow down cancer progression or cancer relapse, with decreased side effects in patients, and decreased health costs.To date, few clinical trials (if any) questions such protocols of adaptive therapy. However, in vivo experiments (xenografts) and in silico statistical models allowed to study evolutionary dynamics of tumor sub-populations with and without therapy.The models predict that host survival can be maximized if “treatment-for-cure strategy” is replaced by “treatment-for-stability.” Specifically, the models predict that an optimal treatment strategy will modulate therapy to maintain a stable population of chemosensitive cells that can, in turn, suppress the growth of resistant populations under normal tumor conditions, Dr Gatenby said.

La lutte contre le cancer est certainement l’un des défis majeurs de ce 21ème siècle. Les résistances qui émergent contre les agents de thérapie ciblée présentent un aspect particulièrement épineux de cette problématique. La thèse présentée ici s’inscrit dans ce cadre. Elle vise à développer des molécules bioactives pouvant circonvenir les résistances apparues contre les traitements de certaines hémopathies malignes : la leucémie myéloïde chronique (LMC) et le syndrome myélodysplasique (SMD). Après avoir mis au point une méthodologie de synthèse monotope permettant de transformer un azoture en un 5-alcynyl-1,2,3-triazole, nous avons synthétisé deux séries de produits : nucléosidique et non nucléosidique. Pour chacune de ces séries, des relations structure-activité ont été établies. Après plusieurs cycles d’optimisation, trois composés lead très efficaces contre des lignées cellulaires résistantes de LMC et SMD, ont été sélectionnés. De surcroît, leur mode d’action s’est révélé très intéressant : il repose (partiellement ou entièrement, suivant le composé) sur un processus cellulaire qui connaît un véritable regain d’intérêt, à savoir l’autophagie. Une évaluation in vivo a été réalisée et a permis de valider l’activité prometteuse de notre composé lead nucléosidique. Par ailleurs, des études visant à déterminer la localisation intracellulaire et les cibles moléculaires de nos produits sont actuellement en cours / The fight against cancer is certainly one of the biggest challenges of the 21st century. Resistance that comes up against targeted therapy agents presents a particularly important aspect of this issue. The thesis presented here takes part within that framework. It aims at developing bioactive molecules able to circumvent resistance that have emerged against the treatment of certain hematological malignancies: chronic myeloid leukemia (CML) and myelodysplastic syndrome (MDS). Having developed a one-pot synthesis methodology that converts azides into 5-alkynyl-1,2,3-triazole, we synthesized two series of products: nucleosidic and non-nucleosidic. For each of these series, structure-activity relationships have been established. After running several cycles of optimization, three lead compounds particularly active on resistant cell lines of CML and MDS were selected. Further, their mode of action proved to be very interesting. It is based (partially or fully, depending on the compound) on a cellular process, which is experiencing a real renewed interest, the autophagy. An in vivo evaluation confirmed the promising activity of our nucleosidic lead compound. Moreover, studies aiming at determining the intracellular localization and molecular targets of our products are currently in progress

L'interleukine-6 (IL-6) exerce des propriétés biologiques multiples telles que l'activation des cellules immunocompétentes, l'activation de la réponse inflammatoire et l'hématopoïèse. Produite également par les cellules tumorales, l'IL-6 impacte la prolifération, la différenciation et la survie de ces dernières. L'IL-6 représente donc depuis plusieurs années une cible thérapeutique pertinente. Dans la première partie de ce travail, nous avons exploré une nouvelle piste potentielle pour bloquer l'activité biologique de l'IL-6, en utilisant un antagoniste naturel que notre équipe a identifié dans plusieurs lignées d'adénocarcinomes du rein, à savoir la molécule tronquée tIL-6. Suite à l'évaluation comparée de deux systèmes d'expression (E. coli versus CHO), nous avons retenu les cellules CHO comme source de production de fractions enrichies en tIL-6 par chromatographie de gel d'exclusion. Disposant d'un panel d'adénocarcinomes de rein (ACHN, Caki1, CLB CHA, CLB VER) et d'une lignée érythroleucémique (TF1), l'activité fonctionnelle de tIL-6 in vitro a été étudiée sur (1) la signalisation IL-6 induite, (2) la prolifération cellulaire IL-6 induite, la survie cellulaire et (4) la modulation de l'expression de protéines relevantes de l'apoptose. La molécule tIL-6 bloque la phosphorylation de la tyrosine Tyr705 de STAT3, qui est un des éléments clés de la voie de signalisation de l'IL-6. Nous rapportons également une autre observation nouvelle indiquant que tIL-6 exerce un effet pro-apoptotique sur certaines lignées RCC. Dans la seconde partie de notre étude, l'impact d'un Ac Mo anti IL-6 dans la réversion de la résistance aux cytotoxiques ou à la radiothérapie a été étudié. Nos résultats démontrent que la voie IL-6 ne constituerait pas un mécanisme majeur de résistance / Interleukin-6 (IL-6) plays numerous physiological roles including haematopoiesis, immune response and inflammation, but also plays a role in modulating cell growth, differentiation and survival of tumors cells. The first goal of the present study was to investigate on the potential role of the truncated protein IL-6 (tIL-6) encoded by the spliced IL-6 mRNA discovered in renal carcinoma cells (RCC). The R&D program was designed based on an industrial approach, aiming at reaching the decision stage to enter or not into preclinical development. Firstly two different expression systems were investigated (E. coli versus CHO cell line). The mammalian expression system was selected as the protein source since a recombinant glycosylated tIL-6 with a molecular weight similar to the predicted natural molecule was obtained from enriched fractions following size exclusion chromatography. Secondly by using a cell line panel including renal carcinoma cells (ACHN, Caki-1, CLB CHA, CLB-VER ) and an erythroleucemic cell line (TF1), in vitro tIL-6 functional activity were analyzed on (1) IL-6 induced signaling, (2) IL-6 induced cell proliferation, (3) on cell survival and also (4) on expression of specific set of proteins involved in apoptosis pathways. The truncated IL-6 was found inhibit IL-6 induced STAT3 Tyr705 and to induce apoptosis in some RCC cell lines which could be depending on IL-6 expression. Understanding more precisely the role of natural truncated IL-6 and its impact in cell tumour growth control will be a major issue in the development of innovative approach to antagonize directly or not IL6. The second goal of the present study was to investigate on reversing resistance of cancer cell lines to cytotoxics or ionizing radiations through the use of a monoclonal antibody directed against IL-6. Our data support the fact that IL-6 is not the preponderant actor of cell resistance to cytotoxics and ionizing radiations, which seems to be regulated by a complex network of proteins

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.

Daten des humanen Genomprojektes zeigen, dass ca. 8% des gesamten humanen Genoms aus retroviralen Sequenzen besteht. Der überwiegende Teil dieser Proviren ist aufgrund verschiedener Mutationen defekt. Im Gegensatz zu allen anderen HERV Proviren scheinen einige HERV-K Proviren intakt zu sein und besitzen offene Leserahmen für alle viralen Proteine. Die Familie des humanen endogenen Retrovirus K HML2 umfasst ca. 30 eng verwandte Proviren. Zusätzlich zu den Strukturproteinen Gag und Env und der Reversen Transkriptase, exprimiert HERV-K zwei regulatorische Proteine, Rec und Np9. Beide sind im Nukleus lokalisiert und tumorigene Eigenschaften bzw. eine Expression in Assoziation mit Tumorgeweben wurde nachgewiesen. Neben Zelllinien, wie die Teratokarzinomzelllinie GH und einigen Brustkrebszelllinien, für die die Expression von HERV-K mRNA und die Produktion von Viruspartikeln bekannt ist, konnte die Expression von HERV-K Proteinen und Partikeln für Melanomzellen gezeigt werden. Volllängen mRNA von HERV-K war in allen untersuchten humanen Proben nachweisbar. Gespleißtes env und rec war in 39% der Gewebe und in 38% der Melanomzelllinien exprimiert. Zusätzlich werden HERV-H, -R und -W exprimiert. Von den auf spezifische Antikörper gegen HERV-K Proteine untersuchten Seren der Melanompatienten waren 16% positiv für das transmembrane Hüllprotein, jedoch reagierte kein Serum mit Re oder Np9. Da im Zuge der Entstehung von Tumoren immer auch eine Dedifferenzierung der entarteten Zellen diskutiert wird, wurde die Expression von HERVs in undifferenzierten, embryonalen Stammzellen bestimmt. In den untersuchten embryonalen Stammzellen lässt sich Volllängen mRNA, sowie gespleißte env, rec und np9 mRNA nachweisen. Während der Differenzierung zu neuronalen Vorläuferzellen sinkt die Expression jedoch wieder auf ein mit normalen Zellen vergleichbares Niveau. Obwohl gespleißte RNA und virale Proteine von HERV-K vor allem in Tumoren und Tumorzelllinien exprimiert werden, ist deren Funktion während der Tumorentstehung noch immer ungeklärt. Auch die Bedeutung der HERV-K Expression in humanen Stammzellen ist noch unklar, insbesondere in Hinblick auf eine mögliche Tumorigenität. / In contrast to all other human endogenous retroviruses, proviruses of the human endogenous retrovirus family HERV-K have maintained open reading frames for all viral proteins. Although most proviruses are defective, structural proteins Gag and Env, the reverse transcriptase and two regulatory proteins, Rec and Np9, have been described. Rec resembles the Rev protein of HIV and tumourigenic potential was confirmed. Np9 as well is located in the nucleus and expression in association with tumour tissues was observed. Additionally to cell lines known to produce HERV-K virus particles, such as the teratocarcinoma cell line GH and breast cancer cell lines, recently melanoma cells were described to express HERV-K proteins and particles. In order to study the expression of HERV-K, -H, -R and -W, in melanoma cell lines and biopsies primer sets were used. Antisera specific for HERV-K proteins were used for immunohistochemistry and sera from melanoma patients were investigated for HERV-K specific antibodies. Full length mRNAs of all HERVs were found in all human cells. Spliced env and rec of HERV-K were detected in 39% of the melanoma biopsies and in 38% of the melanoma cell lines. Expression of HERV-K in situ was shown by immunohistochemistry. In addition, 16% of the patients sera tested showed antibodies against the HERV-K transmembrane envelope protein, but no antibodies against Np9 or Rec could be detected. A certain dedifferentiation of cells as a consequence of tumour development is discussed. Therefore the expression of HERV-K in undifferentiated embryonic stem cells was investigated. The investigated stem cells showed expression of HERV-K full length, env, rec and np9 mRNA. Although the expression decreased with differentiation to neuronal precursor cells. Even though HERV-K mRNA and proteins were expressed in a high percentage of melanomas their function in tumour development is still unclear. As well as the meaning of the HERV-K expression in embryonic stem cells, particularly for a tumourigenic potential.

Les hémopathies malignes humaines sont associées à des remaniements chromosomiques récurrents. NUP98 est un gène à multipartenaires, remanié de manière récurrente dans les hémopathies malignes. Il code pour une nucléoporine qui participe au complexe de pore nucléaire. Deux nouveaux partenaires CCDC28A en 6q24 et HMGB3 en Xq28 ont été caractérisés chez deux patients présentant une hémopathie maligne avec remaniement de NUP98. Une fusion NUP98-NDS1 est décrite dans une translocation complexe. Une revue rétrospective des cas publiés indiquent que les remaniements du gène NUP98 sont rares. Ils surviennent essentiellement dans des hémopathies myéloïdes de novo, parfois dans les leucémies lymphoïdes T, jamais dans les leucémies lymphoïdes B. Les gènes partenaires comprennent des gènes à homéboites, des gènes remaniant la chromatine et des gènes codant pour des protéines cytoplasmiques. En proportion, les partenaires les plus fréquemment remaniés sont les gènes HOX. Les hémopathies sont toujours à caryotypes simples. Il existe une corrélation génotype/phénotype. La protéine CCDC28A, de fonction inconnue, est de localisation cytoplasmique. Une protéine analogue, CCDC28B, est impliquée en génétique humaine dans le syndrome de Bardet-Biedl. Le transcrit CCDC28A est exprimé précocement dans l'embryogénèse et dans tous les tissus humains. HMGB3 est un gène de l'hématopoïèse murine et des cellules souches embryonnaires. L'étude fonctionnelle des fusions NUP98-CCDC28A et NUP98-HMGB3, dans des progéniteurs hématopoïétiques murins, greffés chez la souris irradiée, a montré leurs forts pouvoirs transformants. Ces fusions induisent des leucémies aigues rapidement létales. De manière originale, ces fusions dérégulent peu les HOX, et ne dérégulent pas MEIS1, contrairement à plusieurs fusions NUP98, notamment NUP98-HOXA9, suggérant un mécanisme de transformation différent, situé en aval de la voie canonique Hoxa9-Meis1.