Reproduction de : Thèse de doctorat : Médecine. Biologie, Médecine, Santé. Recherche clinique, Innovation technologie, Santé publique : Nantes : 2008. / Bibliogr.

Reproduction de : Thèse d'exercice : Médecine vétérinaire : Toulouse 3 : 2007. / Titre provenant de l'écran titre. Bibliogr. p. 59-64.

Dans les neuroblastomes, le gène N-MYC est amplifié dans 20-25 % des cas,associé à un mauvais pronostic. Au laboratoire, nous avions préalablement montré que la dérégulation de l’expression du gène TWIST1 était corrélée à celle de N-MYC dans les neuroblastomes agressifs de stade IV avec une amplification de N-MYC (Valsesia-Wittmann et al., 2004). Au cours de ma thèse, j’ai pu mettre en évidence que les gènes TWIST1 et TWIST2 étaient régulés positivement ou négativement de façon dose dépendante par les oncoprotéines Myc. De façon intéressante, le maintien de l’expression de TWIST1 est dépendant de l’expression des protéines Myc. Ces résultats suggèrent que la dérégulation et l’amplification des oncoprotéines Myc dans les neuroblastomes N-MYC Amplifiés pourraient permettre l’induction sélective et le maintien de l’expression de l’oncogène TWIST, agissant comme facteur de survie. / The N-MYC gene is amplified in 20-25 % of human neuroblastoma, and this amplification is associated with poor clinical outcome. We previously reported aconstant deregulation of TWIST1 in synergy with N-MYC in aggressive stage IVneuroblastoma harboring N-MYC amplification (Valsesia-Wittmann et al., 2004). We demonstrated here that specifically in neuroblastoma cells, TWIST1 and TWIST2 are negatively or positively regulated depending on Myc oncoproteins dosage, thus being a putative Myc transcriptional target. We confirmed by EMSA that Myc proteins could bind TWIST1 promoter. We further highlighted TWIST1 maintenance of expression strictly Myc dependant. Therefore, we propose that deregulation and amplification of Myc oncoproteins in aggressive neuroblastoma tumors induce selective expression and maintenance of TWIST1 oncogene, responsible forapoptosis resistance

Les neuroblastomes, même de haut risque répondent bien à la chimiothérapie initiale mais deviendront fréquemment résistants au traitement. Les inhibiteurs de topoisomérase I représentent un outil thérapeutique important dans la prise en charge des neuroblastomes réfractaires. Pour étudier la résistance aux inhibiteurs de topoisomérase I acquise dans un contexte thérapeutique, un modèle murin de neuroblastome résistant au CPT-11 a été développé. La chimiorésistance est connue comme un phénomène multifacoriel. Nous avons donc utilisé plusieurs approches pour mieux caractériser les mécanismes à l'origine de la résistance dans notre modèle. Une approche génomique a permis d'identifier la dérégulation de la voie de signalisation formée du récepteur ALK et de deux ligands PTN et MDK. Alors que ALK est décrit comme gène majeur de prédisposition au neuroblastome, principalement par le biais de mutations activatrices, nous avons démontré que l'activation du récepteur survenait par des mécanismes alternatifs aux mutations dans une large majorité de cas et participerait à l'initiation de la maladie. En revanche, nous n'avons pas pu prouver l'implication de ce récepteur dans la progression de la maladie ou dans sa réponse au traitement. Il semble que la régulation de ALK soit complexe et le rôle exact de ce récepteur dans la progression du neuroblastome reste à établir. En revanche, nous avons démontré l'importance du ligand MDK dans la régulation de l'expression et de l'activation de ALK ainsi que dans le contrôle de la survie des cellules neuroblastiques. Inhiber cette cytokine représente une stratégie thérapeutique intéressante, complémentaire des thérapies anti-ALK, actuellement en développement clinique dans le neuroblastome. D’autre part, la caractérisation phénotypique du modèle a permis de mettre en évidence une signalisation altérée des dommages à l'ADN associée à une instabilité génétique accrue dans les tumeurs résistantes. Celles-ci présentent également une modification de progression dans le cycle cellulaire et une proportion plus importante de cellules quiescentes. Au final, ce travail a permis d'identifier différents mécanismes de résistance qui représentent des marqueurs de réponse au traitement et des cibles thérapeutiques intéressantes dans le neuroblastome. / Neuroblastoma, including high-risk cases, show a good initial response to chemotherapy but will frequently become resistant to treatment. Topoisomerase I inhibitors represent an important therapeutic option for refractory neuroblastoma. To study the reisitance to topoisomerase I inhibitors acquired in a therapeutic setting, we developed in vivo a resistant model to irinotecan (CPT-11). Chemoresistance is known as a multifactorial phenomenon. We have therefore used several approaches to better characterize mechanisms leading to resistance in our model. A genomic approach enabled us to identify the deregulation of a signaling pathway, constituted with a receptor (ALK) and two lignads (PTN and MDK). While ALK is decsribed as a major neuroblastoma predisposition gene, mainly through activating mutations, we demonstrated that the activation of ALK occurs via mechanisms others than mutation in a large majority of cases. Moreover ALK activation is an important event in the initiation of the disease. However, we couldn’t prouve the implication of the receptor in the progression of the disease or in its response to treatment. It seems that the regulation of ALK is complex and its precise role in the progression of neuroblastoma remains to be precisely defined. Nevertheless, we have demonstrated the importance of MDK, one of ALK ligands in the regulation of the expression and activation of ALK as well as in the control of the neuroblastoma cells survival. The inhibition of the cytokine, MDK represents an interesting therapeutic strategy, complementary to anti-ALK therapies, currently in clinical development in neuroblastoma. On another hand, the phenotypic characterization of the model, showed an alteration of the signaling of DNA damage and an increased genomic instability in the resistant tumors. Those tumors also harbor a modification in the cell cycle progression, particularly an increased proportion of quiescent cells. Finally, this work enables us to identify several resistance mechanism that represent markers of response to chemotherapy and relevant therapeutic targets in neuroblastoma.

Au cours des dernières années, un nouveau mécanisme du développement tumoral a été décrit;<br />l'hyperméthylation des gènes suppresseurs de tumeur (GST). Les modifications « épigénétiques » ont été peu étudiées dans les cancers de l'enfant et aucune grande série de tumeurs pédiatriques existait avant 2002. Nous avons recherché ce type altérations dans deux groupes de tumeurs de l'enfant: les ependymomes et les neuroblastomes. Les ependymomes (EP) représentent la troisième tumeur la plus fréquente du système nerveux central (SNC) de l'enfant et n'a pas de marqueurs biologiques pronostiques identifiés. Le neuroblastome, quant à lui, est la tumeur solide extra crânienne la plus fréquente chez l'enfant et présente des anomalies génétiques et moléculaires qui ont été clairement liées au pronostic. Nos objectifs étaient de décrire un profil de méthylation de ces deux cancers de l'enfant et chercher des relations possibles avec l'évolution clinique. Dans la première étude, une série de 27 enfants avec un EP intracrânien et 7 avec papillome du plexus choroïde a été étudiée. Nous avons décrit et comparé le statut de méthylation de 19 gènes. Dans la deuxième étude, 62 neuroblastomes (NB) ont été évalués pour le statut de la méthylation de ces gènes. Nous n'avons pas trouvé de relation statistiquement significative entre la méthylation et l'évolution clinique, mais les méthylations ne semblent pas être distribuées sous une forme aléatoire dans les EP et les NB et peut représenter un mécanisme de développement et d'évolution tumorale. L'hyperméthylation a été corrélée au stade clinique des NB: stades 1, 2 et 4s étaient moins fréquemment méthylés que les stades 3 et 4 (p = 0.002). En conclusion, les résultats de nos séries indiquent que la méthylation des gènes suppresseurs peut avoir un rôle dans l'évolution et le développement des cancers de l'enfant.<br />L'étude des altérations épigénétiques est nécessaire pour améliorer la comprehension des mécanismes de la carcinogenèse dans les tumeurs pédiatriques. Ces altérations pourraient, donc, être utilisées comme des marqueurs de maladies ou d'évolutivité et les gènes méthylés pourraient être considérés comme des nouvelles cibles thérapeutiques.

Thèse (Ph. D.) -- Université Laval, 1997. / Bibliogr.: f. 176-200. Publié aussi en version électronique.

Le neuroblastome est le cancer solide extra-cranial le plus fréquent chez l’enfant. Il est caractérisé par une très grande hétérogénéité tant au niveau clinique que moléculaire. Alors que certains patients rentrent spontanément en rémission, on peut se demander quels facteurs permettent la réémergence du cancer chez d’autres malgré traitement. Pour répondre à cette question, il convient d’identifier chez les patients ayant rechuté, les différentes populations clonales coexistant au diagnostic et/ou à la rechute. Cela permet, entre autre, d’étudier les voies différemment altérées entre ces deux temps. Dans cette optique, nous présentons ici QuantumClone, un algorithme de reconstruction clonal à partir de données de séquençage, ainsi que son application à une cohorte de patients souffrant d’un neuroblastome. Sur ces données, l’application de notre méthode a permis d’identifier des différences dans le ratio de variants prédits fonctionnels par rapport à ceux prédits passagers entre les populations ancestrales, enrichies à la rechute ou appauvries à la rechute. / Neuroblastoma is the most frequent solid extra-cranial cancer of childhood. This cancer displays a high heterogeneity both at clinical and molecular levels. Even though in some patients spontaneous remission can be observed, some others relapse despite treatment and surgical resection. It may be wondered which are the factors that distinguish these two cases. In order to answer this question, identification of populations coexisting at diagnosis and/or relapse in the patients which have relapsed is a prerequisite. This would allow, between other things, to study the pathways differently altered in clones that are specific to each time point. With this in mind, we hereby present QuantumClone, a clonal reconstruction algorithm from sequencing data. In addition, we applied this method to a cohort of patients suffering from neuroblastoma. On these data, our method identified differences in the functional mutation rate, i.e. the number of putative functional variants by total number of variants, between the ancestral clones, clones expanding at relapse, and clones shrinking at relapse.

Le neuroblastome (NB) représente 8% de tous les cancers pédiatriques et est caractérisé par sa grande hétérogénéité clinique. Afin d’évaluer son pronostic, plusieurs facteurs génétiques sont utilisés : amplification de MYCN, délétion 1p, gain 11q et gain 17q. Les buts de notre travail étaient d’abord de vérifier si l’hybridation in situ en fluorescence (FISH) permet une analyse complète de ces anomalies et ensuite, en utilisant une analyse globale du génome telle le polymorphisme nucléotidique simple (SNP), de vérifier la concordance avec les résultats de la FISH et le pronostic potentiel des anomalies du 14q, en particulier du gène AKT. Nous avons donc établi un panel de sondes pour la FISH qui a été appliqué sur 16 tumeurs non-fixées. Après isolation de l’ADN de 36 tumeurs, nous avons effectué une analyse génotypique par SNP utilisant les puces « Affymetrix Genome-Wide Human SNP Array 6.0 » contenant 945,826 sondes non polymorphiques et 906,000 sondes polymorphiques. Nos résultats ont démontré que la FISH permet l’évaluation complète des anomalies génétiques importantes du NB et que les anomalies déséquilibrées sont détectées très précisément par SNP. Les anomalies du 14q tendent à être associées avec des facteurs cliniques comme le grade et l’évolution, contrairement aux anomalies d’AKT. L’analyse du 14q a révélé trois gènes d’intérêt, MAX, BCL11B et GPHN, qui devraient être analysés sur un plus grand échantillon. Ainsi, l’étude par FISH semble adaptée pour détecter les anomalies génétiques classiques du NB, alors que celles retrouvées en 14q représentent de potentielles cibles thérapeutiques pour cette tumeur. / Neuroblastoma (NB) accounts for 8% of all childhood cancers and is characterized by its clinical heterogeneity. To evaluate its prognostic, many genetic markers are used: MYCN amplification, 1p deletion, 11q gain and 17q gain. Our goals were first to verify if fluorescence in situ hybridization (FISH) allows a complete analysis of these abnormalities and, second, using a global genomic analysis as single nucleotide polymorphism (SNP), to verify the concordance with FISH results and the prognostic potential of 14q abnormalities, especially these of AKT gene. We then established a FISH panel that has been applied on 16 unfixed tumors. After DNA isolation of 36 tumors, we made a genotypic analysis by SNP using « Affymetrix Genome-Wide Human SNP Array 6.0 » containing 945,826 nonpolymorphic probes and 906,000 polymorphic probes. Our results have demonstrated that FISH allows a complete evaluation of the NB’s important genetic abnormalities and that unbalanced abnormalities are detected very precisely by SNP. 14q abnormalities seem to be associated with clinical factors such as tumor grading and evolution, unlike AKT abnormalities. Analysis of 14q abnormalities revealed three genes of interest, MAX, BCL11B and GPHN, which should be analyzed on a larger sample. Thereby, FISH study seems appropriate to detect the NB’s classic genetic abnormalities, while those found in 14q represent potential therapeutic targets for this tumor.

Le récepteur à activité tyrosine kinase TrkC est un récepteur aux neurotrophines qui contrôle la mise en place des neurones proprioceptifs au cours du développement du système nerveux. En présence de son ligand, la neurotrophine‐3 (NT‐3), TrkC transmet un signal de survie, tandis qu’en absence des facteurs trophiques les neurones vont mourir via l’apoptose. Cependant, les mécanismes moléculaires de ce programme de mort ne sont pas connus. D'autre part, TrkC peut également accomplir un rôle proapoptotique dans le cancer. En effet, son expression est un facteur de bon pronostic pour le neuroblastome, la tumeur solide extra crânienne la plus courante chez l'enfant. Ce paradoxe apparent pourrait s’expliquer par la notion de récepteur à dépendance : ces récepteurs induisent la mort cellulaire en situation d’absence de ligand, alors que la présence de leur ligandinhibe leur activité proapoptotique. Nous avons fourni la preuve que parmi les récepteurs aux neurotrophines, seul TrkC est un récepteur à dépendance. Son activité nécessite un clivage par des caspases, générant un fragment proapoptotique. Par ailleurs, nous avons mis en évidence la surproduction autocrine de NT‐3 dans une fraction de neuroblastomes à haut risque, permettant aux cellules malignes de contourner le mécanisme de contrôle antitumoral de TrkC. De plus, nous avons démontré que la perturbation de l'interaction TrkC/NT‐3 induit la mort des cellules de neuroblastomein vitro et empêche la croissance tumorale et les métastases dans des modèles aviaires et murins. Ces travaux établissent les bases d’une potentielle stratégie thérapeutique s'appuyant sur la restauration d'une voie d’apoptose fonctionnelle induite par TrkC dépourvu du ligand / The tyrosine kinase receptor TrkC is a neurotrophin receptor that assures an adequate establishment of proprioceptive neurons during nervous system development. Upon neurotrophin‐3 (NT‐3) binding TrkC transduces a classic survival signal, while in absence of trophic support a program of apoptotic cell death will take place. However the molecular mechanisms leading to neuron cell death are not understood. On the other hand, although TrkC was first identified as an oncogene, it may also accomplish a proapoptotic role in cancer. Indeed its expression has been correlated with a good prognosis of Neuroblastoma, the most common extracranial solid tumor of early childhood. Thisapparent paradox could be explained by the dependence receptor notion: these receptors induce apoptotic cell death in settings of absence of ligand, whereas the presence of their ligand inhibits this proapoptotic activity. We provide evidence here that among neurotrophin receptors, only TrkC is a dependence receptor and its activity relies on the caspase‐mediated cleavage of its intracellular domain, which allows the release of a proapoptotic fragment. Moreover, we show that an autocrine production of NT‐3 concerns a large fraction of aggressive neuroblastoma and provides a selective advantage by allowing malignant cells to overcome with TrkC antitumoral control. We demonstrate that the disruption of the TrkC/NT‐3 interaction triggers neuroblastoma cell death in vitro andprevents tumor growth and metastasis in avian and murine models. This work set the basis for analternative anticancer therapeutic strategy relying on the reengagement of a cell death program mediated by unbound TrkC

La télomérase est une ribonucléoprotéine, constituée d’un composant ARN (hTR) qui sert dematrice à l’addition des séquences télomériques aux extrémités des chromosomes et d’un composantprotéique catalytique à activité de transcriptase inverse (hTERT). La réactivation de la télomérasedans 90% des cancers compense le raccourcissement des télomères, permettant ainsil’immortalisation et la survie des cellules tumorales. Ce rôle canonique de la télomérase estaujourd’hui bien documenté. Cependant des travaux récents suggèrent que la télomérase pourraitavoir d'autres fonctions indépendantes de son rôle sur le maintien de la longueur des télomères dansla tumorigénèse et/ou la progression tumorale.Dans les neuroblastomes (NB), l’augmentation du niveau d’activité télomérase (AT) estassociée à un stade avancé de la maladie et à un mauvais pronostic. En effet, plusieurs études ontmontré que les neuroblastomes agressifs ont un niveau élevé d’AT alors que les tumeurs de bonpronostic, ont peu ou pas d’AT. En effet, les NB de stade 4S ayant la capacité de régresserspontanément ont un très faible niveau d'AT. Ces observations suggèrent que la télomérase peutjouer un rôle crucial dans le développement des NB.Afin de mieux comprendre l’implication de la télomérase dans le phénotype agressif desneuroblastes malins et dans la chimiorésistance, nous avons caractérisé les modificationsphénotypiques et génotypiques induites par l’inhibition de la télomérase via l’expression ectopiqued’un mutant dominant négatif catalytiquement inactif (DN-hTERT) dans la lignée IGR-N-91 induit unedifférenciation cellulaire de type stromale et une sensibilisation à l’apoptose en réponse à trois agentscytotoxiques (cisplatine, staurosporine, TRAIL). Cette chimiosensibilisation n’est pas la conséquenced’un raccourcissement des télomères mais probablement celui d’une modulation de l’expression decertains gènes impliqués dans la réponse apoptotique (ré-expression de la caspase 8 et de p53sauvage), suggérant une fonction non canonique de la télomérase. De plus, nous avons montréqu’hTERT régule activement l’expression de N-Myc. En effet, l’expression ectopique du mutanthTERT-DN entraîne une perte des copies surnuméraires de N-Myc conduisant à l’extinction del'expression de la protéine alors que la surexpression d’hTERT sauvage augmente au contraire lenombre de copies du gène. Cette élimination de la protéine N-Myc pourrait être le signe d’une pertedu caractère agressif des cellules tumorales comme en témoigne la diminution de l’expression de laNSE (marqueur de mauvais pronostique des NB) et l’induction du CD44 dans les cellules hTERT-DN.L’ensemble de nos résultats démontre donc un nouveau rôle majeur de la télomérase,indépendant de sa fonction canonique d’élongation des télomères, dans l’acquisition du phénotypemalin et dans la chimiorésistance des NB. Ces résultats sont importants en termes de connaissancede la biologie du NB et des possibilités thérapeutiques. En effet, ces résultats suggèrent quel’inhibition de la télomérase comme stratégie anti-cancéreuse est une approche qui présente un intérêttout particulier dans les cas de NB de stade 4 dans lesquels le taux de survie des patients reste trèsinsuffisant malgré les thérapeutiques les plus intensives. / Telomerase is a ribonucleoprotein consisting of an RNA component (hTR) that serves as atemplate for the addition of telomeric sequences at the ends of chromosomes and a proteincomponent catalytic activity of reverse transcriptase (hTERT). The reactivation of telomerase in 90%of cancers compensates the shortening of telomeres, allowing the immortalization and survival oftumor cells. This canonical role of telomerase is now well documented. However recent studiessuggest that telomerase may have other functions beyond its role in maintaining telomere length intumorigenesis and / or tumor progression.In neuroblastoma (NB), increased levels of telomerase activity (TA) is associated withadvanced disease and poor prognosis. Indeed, several studies have shown that aggressiveneuroblastomas have a high level of TA while favourable tumors, have little or no TA. Therefore, lowtelomerase activity appears to be linked with regression or maturation of NB as it can be seen in theparticular group of 4S stage neuroblastoma. These observations suggest that telomerase may play acrucial role in the development of NB.To better understand the involvement of telomerase in the aggressive phenotype of malignantneuroblasts and drug resistance, we characterized the phenotypic and genotypic changes induced byinhibition of telomerase via ectopic expression of a mutant dominant negative catalytically inactive(DN-hTERT) in a metastatic chemoresistant NB cell line IGR-N-9. Our results show that theexpression of this mutant induces a stromal-type cell differentiation a sensitization to apoptosis inresponse to three cytotoxic agents (cisplatin, staurosporine, TRAIL). The chemosensitization is not theresult of telomere shortening but probably f a modulation of the expression of certain genes involved inthe apoptotic response (re-expression of caspase 8 and wild-type p53), suggesting a noncanonicalfunction of telomerase Furthermore, we showed that hTERT actively regulates the expression ofMYCN. Indeed, ectopic expression of the inactive mutant causes a loss of supernumerary copies ofMYCN leads to the extinction of the expression of the protein, whereas overexpression of wild hTERTincreases the number of copies of the MYCN gene. The elimination of MYCN protein could be a signof a loss of the aggressiveness of the tumor cells as evidenced by the decreased expression of NSE(a marker of poor prognosis of NB) and induction of CD44 in DN-hTERT cells.Overall, our findings thus demonstrate a new role of telomerase independent of its canonicalfunction of telomere elongation in the acquisition of the malignant phenotype and drug resistance inNB. These results are important in terms of knowledge of the biology of NB and therapeuticpossibilities. Indeed, our data suggest that inhibition of telomerase as an anticancer strategy is anapproach that has a particular interest in cases of stage 4 NB in which the survival rate of patientsremains very inadequate despite the therapeutic more intensive.