No câncer, alterações em microRNAs (miRNAs), pequenos RNAs que regulam a tradução protéica, exerce efeito oncogênico (oncomiR). Os oncomiRs regulam genes chave para a proliferação celular e apoptose, sendo importantes para a biologia do câncer. O carcinoma papilífero de tiróide apresenta alterações genéticas alinhadas na via MAPK (RET>RAS>BRAF>ERK). Observamos que a indução do oncogene RET/PTC diminui a expressão de let-7 em células foliculares tiroidianas. Na linhagem TPC-1 (com RET/PTC-1), a introdução de let-7 diminui a proliferação celular e a fosforilaçãode ERK, indicando papel de gene supressor tumoral. No carcinoma anaplásico, avaliamos o papel da introdução do cluster miR-17-92 na linhagem ARO. Observamos que in vitro miR-17-92 atua de forma oncogênica aumentando proliferação e viabilidade celular de ARO. No entanto, estas células apresentam diminuição no crescimento em soft-agar. No xenotransplante, os tumores de ARO-miR-17-92 apresentam menor volume e expressam MMP-9 de forma reduzida, indicando também um papel de gene supressor tumoral para o cluster. / In cancer, alteration in microRNA, small RNAs (~22nt) that regulate post-transcriptionally protein levels, exerts oncogenic role (oncomiR). OncomiRs control genes involved in cell proliferation and apoptosis, influencing cancer biology. Papillary thyroid cancer displays activating genetic alterations in MAPK signaling pathway (RET>RAS>BRAF>ERK). Using conditional induction of oncogenes in thyroid cells, we observed that RET/PTC decreases let-7 miRNA expression. In papillary thyroid cancer cell TPC-1 (with RET/PTC-1) we observed that let-7 introduction inhibits cell proliferation and ERK phosphorylation, indicating tumor suppressor role for let-7. In anaplastic thyroid cancer, we evaluate the role of introduction of miR-17-92 cluster in ARO cell line. We observed in vitro that miR-17-92 increases ARO cell proliferation and viability, acting as oncogene. However, these cells show impaired soft agar growth. In xenotransplant, ARO-miR-17-92 tumors are smaller in volume and express reduced levels of MMP-9, indicating a tumor suppressor role for the cluster.

miR-17-92 cluster (Oncomir1) encodes seven microRNAs (miRNA, miR) regulating many biological processes including proliferation, differentiation or apoptosis. Overexpression of microRNAs encoded by miR-17-92 cluster is found in a number of tumors including acute and chronic myeloid leukemias (Dixon-McIver et al., 2008; Li et al., 2008; Venturini et al., 2007). Myeloid progenitors express miR-17-92 cluster at a high level, while macrophage differentiation associates with its downregulation. Our laboratory found, that miR-17-92 cluster is repressed by transcription factor Early growth response 2 (Egr2) upon differentiation of primary myeloid PUER progenitors, induced with transcription factor PU.1. Aim of this thesis is to further test the abovementioned data by preparing a reporter vectors set, carrying various fragments of miR-17-92 putative promoter, which enables us to study regulation of transcription of miR-17-92 cluster. This task complicated by presence of increased GC content of the miR-17-92 promoter was successfully accomplished resulting in amplification of eight fragments containing the various parts of miR-17-92 promoter including region -3.3 to 0 kb relative to the start of miR-17-5p sequence, that were inserted into pGL3 reporter vector. Transfection of pGL3 reporter vector carrying...

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

MiR-17-92 is an oncogenic miRNA cluster implicated in the development of several human cancers; however, it remains unknown whether miR-17-92 cluster is able to regulate hepatobiliary carcinogenesis. This study was designed to investigate the biological functions and molecular mechanisms of miR-17-92 cluster in primary liver cancer.<br>In-situ hybridization and qRT-PCR analysis showed that miR-17-92 cluster is highly expressed in human cholangiocarcinoma cells compared to the non-neoplastic biliary epithelial cells. Forced overexpression of the miR-17-92 cluster or its members, miR-92a and miR-19a, in cultured human cholangiocarcinoma cells enhanced tumor cell proliferation, colony formation and invasiveness, in vitro. Overexpression of miR-17-92 cluster or miR-92a also enhanced cholangiocarcinoma growth in vivo in SCID hairless outbred mice. The tumor suppressor PTEN was identified as a bona fide target of both miR-92a and miR-19a in cholangiocarcinoma cells. Accordingly, overexpression of PTEN open reading frame protein (devoid of 3’UTR) prevented miR-92a- or miR-19a-induced cholangiocarcinoma cell growth. Microarray analysis revealed additional targets of miR-17-92 cluster in human cholangiocarcinoma cells, including APAF-1 and PRDM2. Moreover, we observed that the expression of miR-17-92 cluster is regulated by IL-6/Stat3, a key oncogenic signaling pathway pivotal in cholangiocarcinogenesis. Taken together, our findings in this study disclose a novel IL-6/Stat3 miR-17-92 cluster PTEN signaling axis that is crucial for cholangiocarcinogenesis and tumor progression.<br>We also found the miR-17-92 is highly expressed in tumor tissue compared to non-tumor adjacent tissue in hepatocellular carcinoma patient tissue. Forced overexpression of the miR-17-92 cluster in cultured human hepatocellular carcinoma cells enhanced tumor growth in vitro; on contrast, inhibition of miR-17-92 cluster inhibited cell growth. MiR-17-92 cluster promote diethylnitrosamine-induced hepatocarcinogenesis in liver-specific miR-17-92 cluster transgenic mice. Binding sequence and mice whole genome microarray analysis revealed about 300 possible targets. RNA-sequencing data analysis showed both individual miRNAs and the host gene of miR-17-92 cluster was highly expressed in hepatocellular carcinoma patients and had negative correlation with several genes (CREBL2, PRRG1, and NTN4), among which, CREBL2 may play an important role in the hepatocarcinogenesis. / acase@tulane.edu

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La polyarthrite rhumatoïde (PR) est la maladie auto-immune la plus fréquente d’une prévalence de 1%. Les cellules résidentes de la cavité synoviale, les fibroblast-like synoviocytes (FLS), sont des acteurs majeurs de la PR. Leur activation par des récepteurs de l’immunité innée participe à l’acquisition d’un phénotype agressif menant à la destruction ostéo-articulaire. Dans cette étude, nous avons évalué le rôle régulateur de miARN sur les voies de signalisation des Toll-like receptors (TLR). L’activation de TLR2 et de TLR4 dans les FLS induit la diminution de l’expression de plusieurs miARN, dont miR-19a et b (miR-19), alors que TLR2 est surexprimé. Nous avons pu ainsi montrer que miR-19 régule Tlr2 et que la transfection de mir-19 dans les FLS activés induit une diminution de l’expression de TLR2 et de la synthèse d’IL-6 et de MMP-3. Mir-19 appartient au cluster miR-17~92, dont l’expression est abaissée dans les FLS. Il code pour 6 miARN dont miR-20a. miR-20a est également sous-régulé après activation de TLR2 et TLR4 dans les FLS et les THP-1. Nous avons montré que miR-20a régule directement l’expression d’Ask1, impliquée et surexprimée après activation de TLR4. La transfection de miR-20a in vitro nous a permis de montrer que miR-20a contrôle l’expression d’ASK1 et induit une inhibition de la synthèse de cytokines majeures de la PR dans les FLS et les THP-1. Des résultats équivalents ont été obtenus ex vivo chez la souris. Ces travaux ont permis d’identifier dans les FLS rhumatoïdes des miARN anti-inflammatoires dont la baisse d’expression permet une augmentation de l’expression de TLR2 et d’ASK1. Ces miARN pourraient donc constituer de nouvelles cibles thérapeutiques. / Rheumatoid arthritis (RA) is the most frequently autoimmune disease with a prevalence of 1%. Resident cells of joints, the fibroblast-like synoviocytes (FLS), act as key players in RA. Their activation through Pattern-recognition receptors leads to an aggressive phenotype, leading in the osteo-articular destruction of the joints. In this study, we aimed to discuss the link between Toll-like receptors (TLR) and miRNA pathway. We established the down-regulation of a few miRNA when FLS were activated through TLR2 and TLR4, including miR-19a and miR-19b (miR-19). We showed that miR-19 regulates directly Tlr2 and that transfection of miR-19 mimics leads to a decrease of IL-6 and MMP-3 synthesis in FLS. miR-19 belongs to the cluster miR-17~92, which is also down-regulated in activated FLS. This primary transcript encodes for 6 miRNA, including miR-20a, which is also down regulated upon TLR2 and TLR4 activation in FLS and further in THP-1, a monocyte cell-line. Then, we validated the predicted regulation of miR-20a on Ask1, an important kinase involved in TLR4 pathway. The transfection of miR-20a mimics in vitro represses ASK1 expression and inhibits several major cytokines in RA both in FLS and THP-1. Further, we confirmed these results on ex vivo experiments on peritoneal macrophages. These works allowed us to identify new anti-inflammatory miRNA that are downregulated and allow overexpression of TLR2 and ASK1 in RA FLS. These results open new experiments on in vivo models. All together, these data give new insights for identify new therapeutics in RA.

La polyarthrite rhumatoïde (PR) est la maladie auto-immune la plus fréquente d'une prévalence de 1%. Les cellules résidentes de la cavité synoviale, les fibroblast-like synoviocytes (FLS), sont des acteurs majeurs de la PR. Leur activation par des récepteurs de l'immunité innée participe à l'acquisition d'un phénotype agressif menant à la destruction ostéo-articulaire. Dans cette étude, nous avons évalué le rôle régulateur de miARN sur les voies de signalisation des Toll-like receptors (TLR). L'activation de TLR2 et de TLR4 dans les FLS induit la diminution de l'expression de plusieurs miARN, dont miR-19a et b (miR-19), alors que TLR2 est surexprimé. Nous avons pu ainsi montrer que miR-19 régule Tlr2 et que la transfection de mir-19 dans les FLS activés induit une diminution de l'expression de TLR2 et de la synthèse d'IL-6 et de MMP-3. Mir-19 appartient au cluster miR-17~92, dont l'expression est abaissée dans les FLS. Il code pour 6 miARN dont miR-20a. miR-20a est également sous-régulé après activation de TLR2 et TLR4 dans les FLS et les THP-1. Nous avons montré que miR-20a régule directement l'expression d'Ask1, impliquée et surexprimée après activation de TLR4. La transfection de miR-20a in vitro nous a permis de montrer que miR-20a contrôle l'expression d'ASK1 et induit une inhibition de la synthèse de cytokines majeures de la PR dans les FLS et les THP-1. Des résultats équivalents ont été obtenus ex vivo chez la souris. Ces travaux ont permis d'identifier dans les FLS rhumatoïdes des miARN anti-inflammatoires dont la baisse d'expression permet une augmentation de l'expression de TLR2 et d'ASK1. Ces miARN pourraient donc constituer de nouvelles cibles thérapeutiques.

La biologie moléculaire et, plus spécifiquement, la régulation de l’expression génique ont été révolutionnées par la découverte des microARN (miARN). Ces petits ARN d’une vingtaine de nucléotides sont impliqués dans la majorité des processus cellulaires et leur expression est dérégulée dans plusieurs maladies, comme le cancer. Un miARN reconnaît ses cibles principalement par son noyau, ce qui lui permet de réguler simultanément la traduction de centaines d’ARN messagers. Nos travaux ont montré l’existence d’une boucle de rétro-activation négative, entre deux miARN du polycistron miR-17-92 et trois facteurs de transcription de la famille E2F. E2F1, 2 et 3 induisent la transcription de miR-20 et miR-17 qui par la suite inhibent leur traduction. Nos résultats suggèrent l’implication de cette boucle dans la résistance à l’apoptose induite par E2F1 dans les cellules du cancer de la prostate, ce qui expliquerait en partie le potentiel oncogénique du polycistron miR-17-92. L’étude de ce motif de régulation nous a donc permis de réaliser le potentiel incroyable qu’ont les miARN à inhiber la traduction de plusieurs gènes. Basé sur les règles de reconnaissance des miARN, nous avons développé et validé MultiTar. Cet outil bioinformatique permet de trouver la séquence d’un miARN artificiel ayant le potentiel d’inhiber la traduction de gènes d’intérêts choisis par l’utilisateur. Afin de valider MultiTar, nous avons généré des multitargets pouvant inhiber l’expression des trois E2F, ce qui nous a permis de comparer leur efficacité à celle de miR-20. Nos miARN artificiels ont la capacité d’inhiber la traduction des E2F et de neutraliser leur fonction redondante de la progression du cycle cellulaire de façon similaire ou supérieur à miR-20. La fonctionnalité de notre programme, ouvre la voie à une stratégie flexible pouvant cibler le caractère multigénique de différents processus cellulaires ou maladies complexes, tel que le cancer. L’utilisation de miARN artificiels pourrait donc représenter une alternative intéressante aux stratégies déjà existantes, qui sont limitées à inhiber des cibles uniques. En plus d’élucider un réseau de régulation complexe impliquant les miARN, nous avons pu tirer profit de leur potentiel d’inhibition par la conception de miARN artificiels. / miRNAs are powerful regulators of gene expression in mammals. These small RNAs of around 20 nucleotides are involved in several cellular processes and diseases. MiRNAs recognize their targets mainly by a region comprising nucleotides 2-8, known as the seed. This characteristic gives them the potential to inhibit hundreds of messenger RNAs. Our first goal was to better characterize the complex network involving miRNAs in the regulation of gene expression. To achieve this, we studied the relation between a family of transcription factors, the E2Fs, and a family of miRNAs, the miR-17-92 cluster. Our results suggest a negative feedback loop involving miR-17, miR-20a, E2F1, E2F2 and E2F3. In this loop E2F1, 2 and 3 activate the transcription of the two miRNAs that inhibit their translation in return. The inhibition of the antiapoptotic function of E2F1 by miR-17 and miR-20 in a prostate cancer context, could explain the oncogenic potential of the miR-17-92 cluster that was previously reported. Studying the miR-20/E2F feedback loop made us realize how powerful was the ability of miRNAs to inhibit several targets. To overcome the lack of efficient tools able to inhibit simultaneously the expression of multiple genes, our second goal was to develop MultiTar, an algorithm able to design artificial miRNAs that target a set of predetermined genes. MultiTar was validated in silico, using known targets of endogenous miRNAs and in vivo, taking advantage of our experience with the E2F context. We designed artificial miRNAs against E2F1-3 and expressed them both in normal human fibroblasts and prostate cancer cells where they inhibited cell proliferation and induced cellular senescence. The observed phenotypes were precisely those known for inhibiting E2F activities. Hence, MultiTar can efficiently design artificial micro RNAs able to target multiple genes and is thus a flexible tool that can address the issue of multigenic diseases and complex cellular processes. The use of multitargets could be an alternative to overcome the limits of drugs or siRNAs that are designed generally to regulate only one target.

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