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Le cancer de la prostate (PCa) est le deuxième cancer le plus courant chez les hommes au niveau mondial. Le suppresseur de la signalisation des cytokines 1 (SOCS1) est considéré comme un suppresseur de tumeur en raison de la fréquente répression épigénétique de ce gène dans de nombreux cancers. Il a été reporté que SOCS1 inhibait l’activation de STAT3 induite par l’IL-6, ainsi que les cyclines et les kinases dépendantes des cyclines dans les cellules malignes de la prostate. D’autre part, il a été montré que SOCS1 n’était pas essentiel lors du contrôle de la signalisation de l’IL-6 dans les hépatocytes dépourvus de cette protéine, cependant elle est essentielle pour atténuer la signalisation du facteur de croissance des hépatocytes (HGF) via son récepteur MET. MET est un récepteur de tyrosine kinases qui est surexprimé dans le PCa agressif et métastatique. Notre hypothèse de recherche propose que la répression de SOCS1 par méthylation du promoteur et la dérégulation de l’expression de MET et de sa signalisation, sont des mécanismes pathogéniques liés au développement et à la progression du PCa. Nous avons généré des lignées de cellules PC3 et DU145 stables exprimant SOCS1. Les cellules ont été stimulées avec HGF et l’activation des voies de signalisation a été évaluée par immunobuvardage. Des essais in vitro de migration, de prolifération et d’invasion ont été effectués en présence de HGF. Des gènes de transition épithélio-mésenchymateuse ont été évalués par PCR quantitatif en présence ou non du facteur de croissance. Les cellules du PCa transfectées ou pas avec SOCS1 ont été inoculées dans des souris NOD SCID gamma de façon sous-cutanée ou orthoptique afin d’évaluer respectivement la croissance tumorale et la formation de métastases. Les tumeurs reséquées ont été analysées histologiquement et biochimiquement. Nos résultats montrent que SOCS1 atténue l'activation de MET induite par HGF et la phosphorylation d’ERK dans les cellules PC3, ainsi que la phosphorylation d’ERK et d’AKT dans les cellules DU145. SOCS1 inhibe également la prolifération cellulaire induite par HGF, ainsi que la migration et l’invasion in vitro. De plus, SOCS1 réduit l’expression des gènes de transition épithélio-mésenchymateuse impliqués dans la dégradation des composants de la matrice extracellulaire dans les cellules DU145 mais pas dans les cellules PC3. La surexpression de SOCS1 a stimulé l’augmentation de déposition de collagène, in vivo. Les tumeurs formées par les cellules exprimant SOCS1 étaient de taille significativement plus petites avec une réduction de la prolifération comparé aux tumeurs provenant des cellules contrôles. En outre, SOCS1 a inhibé la formation de métastases à distance dans un modèle orthotopique. En conclusion, nous suggérons que SOCS1 est un suppresseur de tumeur indispensable de la prostate, et qu’au moins une partie de sa fonction a lieu via la régulation négative de la signalisation du récepteur MET. / Abstract : Prostate cancer (PCa) is the second most common cancer among men worldwide. Suppressor of cytokine signaling 1 (SOCS1) is considered a tumor suppressor due to frequent epigenetic repression of the SOCS1 gene in several human malignancies. Inactivation of SOCS1 also occurs in PCa by gene methylation and micro-RNA-mediated repression. SOCS1 has been reported to inhibit IL-6-induced STAT3 activation and down-regulates cyclins and cyclin-dependent kinases in PCa cells. It has been shown that SOCS1 is not required to control IL-6 signaling in SOCS1-deficient hepatocytes, but is essential to attenuate hepatocyte growth factor (HGF) signaling via its receptor MET. This protein is a receptor tyrosine kinase (RTK), overexpressed in aggressive and metastatic PCa. Thus we hypothesized that the repression of SOCS1 via promoter methylation and deregulated MET expression and signaling are inter-related pathogenic mechanisms in PCa development and progression. We generated stable SOCS1-expressing PCa cell lines (PC3 and DU145) using lentiviral transduction followed by clonal selection via limiting dilution. Cells were stimulated with HGF and downstream signaling events were assessed by Western blot. Proliferation, migration and invasion assays were also conducted in the presence of HGF in vitro. Epithelial mesenchymal transition genes were evaluated by qPCR in the presence or absence of the growth factor. The PCa cells transfected with SOCS1 and non-transfected controls were inoculated into NOD SCID gamma mice as xenografts or as orthotopic tumors to assess tumor growth and metastasis formation, respectively. Resected tumors were further analyzed histologically and biochemically. Our results showed that SOCS1 attenuates HGF-induced MET activation and ERK phosphorylation in PC3 and DU145 PCa cell lines. SOCS1 inhibited HGF induced cell proliferation, migration and invasion in vitro. Additionally, SOCS1 decreased epithelial mesenchymal transition genes involved in the degradation of extracellular matrix components in DU145 cells but not in PC3. In vivo, SOCS1 overexpression leads to an increase of collagen deposition. Tumors formed by SOCS1 expressing cells were significantly smaller in size with reduced cell proliferation compared to tumors arising from control cells. Furthermore, SOCS1 inhibited distant metastasis formation in the orthotopic model. Overall our results suggest that SOCS1 has a tumor suppressor role in PCa evolution and part of this function is mediated by the negative regulation of MET receptor signalling and down-regulation of genes supporting migration and invasion processes such as matrix metalloproteinases.

Résumé : La répression fréquente du gène encodant pour le « suppressor of cytokine signaling 1 » (SOCS1) dans le carcinome hépatocellulaire (CHC) et la forte susceptibilité des souris déficientes pour SOCS1 à développer des tumeurs hépatiques expérimentales suggèrent que SOCS joue un rôle de suppresseur de tumeur. Cette notion est supportée par les études impliquant la répression de l’expression de SOCS1 via des évènements épigénétiques ou par les microARN dans plusieurs autres types de cancers. Les mécanismes moléculaires sous-jacents au rôle potentiel de suppresseur de tumeur de SOCS1 dans le foie demeurent à ce jour inconnus. Bien que les récepteurs à activité tyrosine kinase (RTK) sont reconnus pour induire l’expression de l’ARNm de SOCS1, le rôle et les mécanismes par lesquels SOCS1 peut réguler la signalisation des RTK sont incertains. Le RTK MET, qui a pour ligand le facteur de croissance des hépatocytes (HGF), régule plusieurs fonctions cellulaires normales. La dérégulation de la signalisation du récepteur MET joue des rôles importants dans la pathogenèse du CHC. Des études ont démontré que l’activation de MET promeut la prolifération, l’invasion et la migration des cellules cancéreuses du foie ainsi que leur dissémination métastatique. La signalisation aberrante de MET est un trait commun de plusieurs autres cancers et serait à l’origine de l’émergence de la résistance à la chimiothérapie. Dans ce projet, j’ai investigué les mécanismes moléculaires par lesquels SOCS1 régule l’activité du récepteur MET. Mes résultats indiquent que le foie des souris Socs1[indice supérieur -/-]Ifng[indice supérieur -/-] se régénère plus rapidement que celui des souris contrôles. Suivant une stimulation au HGF, les hépatocytes issus des souris Socs1[indice supérieur -/-] Ifng[indice supérieur -/-] présentent une augmentation de la signalisation de MET, de la migration et de la prolifération cellulaires. L’expression exogène de SOCS1 dans différentes lignées cellulaires d’hépatocarcinomes humains et murins inhibe la signalisation induite par HGF. De plus, SOCS1 diminue la prolifération, la croissance indépendante de l’anchrage et la migration dans ces lignées de CHC in cellulo et réduit de façon significative leur croissance dans les essais de xénogreffes chez les souris immunodéficientes. Mes résultats suggèrent que l’activation de la signalisation HGF-MET induit la transcription du gène SOCS1, suivi par une interaction physique entre SOCS1 et MET. L’analyse de divers mutants de SOCS1 révèle que cette interaction implique principalement les domaines SH2 et « kinase inhibitory region » (KIR) de SOCS1. L’activité kinasique de MET est requise pour cette interaction puisque l’interaction entre SOCS1 et un mutant kinase-inactif de MET est fortement réduite. SOCS1 est aussi phosphorylé en aval de MET sur quatre résidus tyrosine (Tyr). Quoique ces résidus Tyr représentent théoriquement des sites d’interaction pour des protéines adaptatrices possédant des domaines de liaison aux phospho-Tyr, elles ne semblent pas impliquées dans l’interaction de SOCS1 avec MET. Je démontre également que SOCS1 induit l’ubiquitination de MET via l’élongation de chaînes de polyubiquitine de type K48, conduisant à sa dégradation par le protéasome. Cette modulation négative de MET par SOCS1 dans les cellules CHC survient indépendamment de la voie de dégradation lysosomale de Cbl qui est partagée par plusieurs autres RTK. // Abstract : Frequent repression of the gene coding for the suppressor of cytokine signaling 1 (SOCS1) in hepatocellular carcinoma (HCC) and increased susceptibility of SOCS1 deficient mice to experimental hepatocarcinogenesis suggest a tumor suppressor role for SOCS1. This notion is supported by epigenetic and micro-RNA-mediated blockade of SOCS1 expression in several other cancers. Molecular mechanisms underlying the putative tumor suppressor function of SOCS1 in the liver have not been elucidated yet. Although receptor tyrosine kinases (RTK) can induce SOCS1 mRNA expression, the role and mechanisms of SOCS1 in regulating RTK signaling are not yet clear. c-Met is the RTK for hepatocyte growth factor (HGF) and mediates several normal cellular functions. HGF signaling and MET activation also play important roles in the pathogenesis of HCC. Experimental studies have shown that the activated MET promotes proliferation, invasion and migration of liver cancer cells and enhances metastasis. Aberrant MET signaling is a hallmark of many other cancers and underlies the emergence of chemoresistant clones. In this project, I investigated the molecular mechanisms by which SOCS1 regulates MET RTK activity. My results illustrate that the Socs1[superscript -/-]Ifng[superscript -/-] liver regenerates at a faster rate than the control one. Following HGF stimulation, hepatocytes from Socs1[superscrip -/-]Ifng[superscript -/-] mice display increased MET signaling, cell migration and proliferation. Forced expression of SOCS1 inhibits HGF-induced signaling pathways in different human or murine hepatoma cell lines. Furthermore, SOCS1 also decreases cell proliferation, anchorage-independent growth, and migration of HCC cell lines in cellulo, and results in significant inhibition of their growth as xenografts in immunodeficient mice. My findings show that activation of HGF-MET signaling results in transcriptional activation of SOCS1 gene, followed a physical interaction between SOCS1 and MET. Analysis of various SOCS1 mutants reveals that this interaction is mediated primarily via the SH2 and the kinase inhibitory region (KIR) domain of SOCS1. MET kinase activity is required for this interaction since SOCS1 binding to a kinase-dead MET mutant is dramatically reduced. MET promotes phosphorylation of SOCS1 on four tyrosine (Tyr) residues. Although these Tyr might represent potential binding sites for adaptors containing phospho-Tyr-binding domains, they do not appear to be involved in the interaction of SOCS1 with MET. I also show that SOCS1 induces polyubiquitination of MET via K48-ubiquitin chain elongation leading to its degradation by proteasomes. The SOCS1-mediated downmodulation of MET expression in HCC cells occurs independently of the Cbl-mediated lysosomal degradation pathway shared by many other RTKs. Taken together, my findings show that SOCS1 attenuates HGF-induced cellular functions by targeting the activated MET receptor for proteasomal degradation.

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Résumé : Le carcinome hépatocellulaire (HCC) est la troisième cause commune de décès de cancer et affecte plus les hommes que les femmes. Le HCC résulte d’une dérégulation des voies de signalisation impliquées dans l’initiation de l’inflammation menant ainsi à des répercussions désastreuses. De part la complexité de ce type de cancer, les traitements qui existent à ce jour ne sont pas très prometteurs et ont un faible pourcentage de « rémission ». L’immunothérapie soulève beaucoup d’espoir quant à l’orientation vers un traitement efficace plausible. En effet, plusieurs suppresseurs de tumeur se retrouvent réprimés, parmi lesquels le SOCS1. C’est dans cette optique que nos recherches se sont orientées en mettant la lumière sur le SOCS1 «suppresseur de signalisation des cytokines 1 (SOCS1) » qui est réprimé au niveau du HCC et dont la restauration pourrait contribuer à un pronostic favorable à la rémission. La protéine SOCS1 a beaucoup attisé la curiosité des chercheurs de part son rôle suppresseur de tumeur. Pour comprendre les mécanismes d’action de SOCS1 et son implication dans la neutralisation de la tumeur, nous avons généré trois types stables de la lignée cellulaire du carcinome hépatocellulaire de souris Hepa1-6, une portant un vecteur vide, l’autre exprimant le type sauvage du gène SOCS1 (SOCS1-WT; Hepa-S) et une portant une mutation au niveau du domaine SH2 (SOCS1-R105K; Hepa-R). Le mutant ne peut plus inhiber la signalisation des cytokines. Lors de l'implantation sous-cutanée des cellules Hepa1-6 modifiées, chez des souris C57BL/6 et NOD.scid.gamma (NSG). Nous avons observé que les cellules Hepa1-6 exprimant le vecteur de contrôle (Hepa-V) formaient de grosses tumeurs tandis que les cellules Hepa-S formaient de petites tumeurs chez les deux types de souris. Les cellules Hepa-R quant à elles, formaient de grosses tumeurs seulement chez des souris immunodéficientes (NSG) mais montraient une croissance nettement retardée lorsqu’elles étaient greffées aux souris (C57BL/6) immunocompétentes. Partant de ce constat intrigant, nous avons postulé que SOCS1 favorise l'immunogénicité des cellules tumorales par son domaine SOCS Box. Par conséquent, les cellules Hepa-R offrent une occasion unique de démêler le potentiel pro-immunogène de SOCS1, et ceci dans le but d'élucider les fonctions immunogènes de SOCS1 dans le cancer du foie. Jusqu'à présent aucune précédente recherche ne s’est aventurée à chercher l’implication de SOCS1 dans l’augmentation de l’immunogénicité. / Abstract : Hepatocellular carcinoma (HCC) is the third common cause of cancer deaths and affects men more than women. HCC results from a disregulation that affects many factors including inflammation, leading to disastrous repercusions. Due to the complexity of this type of cancer, existing treatments nowadays are not promising and have a low remission percentage. Immunotherapy raises great hope regarding the direction towards a plausible effective treatment. It is in this context that our research has focused on shedding light on the SOCS1 "signaling suppressor of cytokine 1 '(SOCS1)" which was found to be suppressed in HCC and whose restoration could contribute to a favorable prognosis. The SOCS1 many fueled the curiosity of researchers due to its suppressor role in tumor. To understand the underlying mechanisms, we generated three types of stable mice cell line hepatocellular carcinoma Hepa1-6, one carrying an empty vector, the other expressing the wild-type gene SOCS1 (SOCS1-WT; hepatic S) and carrying a mutation in the SH2 domain (SOCS1-R105K; Hepa-R). These mutants cannot inhibit JAK-STAT cytokine signaling. Upon subcutaneous implantation of the modified Hepa1-6 cells in C57BL/ 6 and NOD.scid.gamma (NSG) mice, the Hepa1-6 cells expressing the control (Hepa-V) formed large tumors while the Hepa-S cells formed small tumors in both types of mice. Hepa-R cells in turn, formed large tumors only in immunodeficient mice (NSG), but showed a markedly delayed growth when transplanted into (C57BL / 6) immunocompetent mice. Based on this intriguing finding, we speculate that SOCS1 could promote immunogenicity of tumor cells, which was masked by the ability of SOCS1 to inhibit signaling of growth factors. Therefore, Hepa-R cells provide a unique opportunity to unravel the pro-immunogenic potential of SOCS1, and this in order to elucidate the immunogenic functions of SOCS1 in liver cancer. So far no previous research studied the potentiel of SOCS1 in increasing immunogenicity.

Les lymphocytes B et T sont issus de cellules progénitrices lymphoïdes de la moelle osseuse qui se différencient grâce à l’action de facteurs de transcription, cytokines et voies de signalisation, dont l’interleukine-7 (IL-7)/IL-7 récepteur (IL-7R). Le facteur de transcription c-Myc est exprimé par les cellules lymphoïdes et contrôle leur croissance et leur différenciation. Cette régulation transcriptionnelle peut être coordonnée par le complexe c-Myc/Myc-Interacting Zinc finger protein-1 (Miz-1). Le but de ce projet était de comprendre les mécanismes qui impliquent Miz-1 et le complexe c-Myc/Miz-1 dans le développement des lymphocytes B et T. Pour réaliser ce projet, des souris déficientes pour le domaine de transactivation de Miz-1 (Miz-1POZ) et des souris à allèles mutantes pour c-MycV394D, mutation qui empêche l’interaction avec Miz-1, ont été générées. La caractérisation des souris Miz 1POZ a démontré que l’inactivation de Miz-1 perturbe le développement des lymphocytes B et T aux stades précoces de leur différenciation qui dépend de l’IL-7. L’analyse de la cascade de signalisation IL-7/IL-7R a montré que ces cellules surexpriment la protéine inhibitrice SOCS1 qui empêche la phosphorylation de STAT5 et perturbe la régulation à la hausse de la protéine de survie Bcl-2. De plus, Miz-1 se lie directement au promoteur de SOCS1 et contrôle son activité. En plus de contrôler l’axe IL-7/IL-7R/STAT5/Bcl-2 spécifiquement aux stades précoces du développement afin d’assurer la survie des progéniteurs B et T, Miz-1 régule l’axe EBF/Pax-5/Rag-1/2 dans les cellules B afin de coordonner les signaux nécessaires pour la différenciation des cellules immatures. La caractérisation des souris c-MycV394D a montré, quant à elle, que les fonctions de Miz-1 dans les cellules B et T semblent indépendantes de c-Myc. Les cellules T des souris Miz-1POZ ont un défaut de différenciation additionnel au niveau de la -sélection, étape où les signaux initiés par le TCR remplacent ceux induits par IL-7 pour assurer la prolifération et la différenciation des thymocytes en stades plus matures. À cette étape du développement, une forme fonctionnelle de Miz-1 semble être requise pour contrôler le niveau d’activation de la voie p53, induite lors du processus de réarrangement V(D)J du TCR. L’expression de gènes pro-apoptotiques PUMA, NOXA, Bax et du régulateur de cycle cellulaire p21CIP1 est régulée à la hausse dans les cellules des souris Miz-1POZ. Ceci provoque un débalancement pro-apoptotique qui empêche la progression du cycle cellulaire des cellules TCR-positives. La survie des cellules peut être rétablie à ce stade de différenciation en assurant une coordination adéquate entre les signaux initiés par l’introduction d’un TCR transgénique et d’un transgène codant pour la protéine Bcl-2. En conclusion, ces études ont montré que Miz-1 intervient à deux niveaux du développement lymphoïde: l’un précoce en contrôlant la signalisation induite par l’IL-7 dans les cellules B et T, en plus de l’axe EBF/Pax-5/Rag-1/2 dans les cellules B; et l’autre tardif, en coordonnant les signaux de survie issus par le TCR et p53 dans les cellules T. Étant donné que les thymocytes et lymphocytes B immatures sont sujets à plusieurs rondes de prolifération, ces études serviront à mieux comprendre l’implication des régulateurs du cycle cellulaire comme c-Myc et Miz-1 dans la génération des signaux nécessaires à la différenciation non aberrante et à la survie des ces cellules. Enfin, les modèles expérimentaux, souris déficientes ou à allèles mutantes, utilisés pour ce travail permettront de mieux définir les bases moléculaires de la transformation maligne des lymphocytes B et T et de révéler les mécanismes conduisant au lymphome. / Signaling pathways control the differentiation and proliferation of blood cells, like B and T lymphocytes. They converge into regulating the activity of transcription factors that influence ultimately gene expression patterns. The transcription factor c-Myc is a central regulator of cellular proliferation and growth, and its deregulated expression has been demonstrated to be involved in many types of cancers, in particular lymphoma. Recent studies have shown that repression by c-Myc can be mediated by a complex formed with the BTB/POZ domain transcription factor Miz-1 (Myc Interacting Zinc finger protein-1). Given that both c-Myc and Miz-1 proteins are expressed in lymphoid precursors and since c-Myc has been shown to be important for B- and T-cell development, the aim of this thesis was to investigate the role of Miz-1 and the c-Myc/Miz-1 complex in regulating B and T cell survival, commitment and differentiation. To do so, mice expressing a non-functional Miz-1 protein lacking the BTB/POZ domain (Miz-1POZ) and knock-in mice expressing a mutant c-MycV394D allele that no longer interacts with Miz-1 were generated. B- and T-cell development requires the coordinated action of transcription factors and cytokines, in particular interleukin-7 (IL-7). The studies presented in this work demonstrated that mice deficient for the BTB/POZ domain of transcription factor Miz-1 almost entirely lack follicular B cells and T cells, since their progenitors fail to activate the JAK/STAT5 pathway and to up-regulate Bcl-2 upon IL-7 stimulation. Miz-1 exerts a dual role in the IL-7 receptor (IL-7R) pathway by directly repressing the JAK inhibitor SOCS1 and by activating Bcl-2 expression. In B cells, a functional form of Miz-1 is also required for the proper expression of early B cell genes like E2A and EBF. These data suggest that Miz-1 represents a new regulatory element of early B- and T-cell differentiation required for the regulation of the IL-7/IL-7R/STAT5/Bcl-2 axis by monitoring SOCS1 for survival and by regulating the EBF/Pax-5/Rag-1/2 axis for the proper commitment and differentiation of the B-cell lineage. The regulation exerted by Miz-1 in B and T cells is mostly likely independent of its interacting partner c-Myc, and seems specifically linked to the BTB/POZ domain of Miz-1. Mice deficient for the BTB/POZ domain of Miz-1 have additionally a severe differentiation block at the pre-T cell “-selection” checkpoint. Miz-1 deficient pre-T cells are highly apoptotic and do show cell cycle defects. This concurs with enhanced expression of p53-target genes such as p21CIP1, Bax, PUMA and Noxa, most likely induced by the DNA double-strand breaks generated during the V(D)J recombination of the TCR. Only the co-expression of rearranged TCR and Bcl-2 fully rescued Miz-1-deficient cell numbers and enabled them to differentiate into TCR+ cells. These data suggest that Miz-1 is required for both the regulation of the p53 response and proper expression of the pre-TCR to support the proliferative burst of pre-T cells. In conclusion, the studies presented in this thesis revealed the so far unknown implication of Miz-1 in B- and T-cell development. More specifically, Miz-1 exerts early regulatory functions by monitoring the IL-7/IL-7R signaling in B and T cells. It regulates later stages of differentiation by controlling the EBF/Pax-5/Rag-1/2 in B cells and the TCR expression and the p53 response in T cells. These studies and the generated mice model (conditional knock-out and knock-in) will help characterize the implications of transcription factors that have been causally implicated in the altered genetic programming found in hematopoietic malignancies due to their capacities to regulate cell cycle. Ultimately the characterization of Miz-1 and c-Myc functions in B and T cells will help better understand the mechanisms responsible for the emergence of leukemia and lymphoma.

Les lymphocytes B et T sont issus de cellules progénitrices lymphoïdes de la moelle osseuse qui se différencient grâce à l’action de facteurs de transcription, cytokines et voies de signalisation, dont l’interleukine-7 (IL-7)/IL-7 récepteur (IL-7R). Le facteur de transcription c-Myc est exprimé par les cellules lymphoïdes et contrôle leur croissance et leur différenciation. Cette régulation transcriptionnelle peut être coordonnée par le complexe c-Myc/Myc-Interacting Zinc finger protein-1 (Miz-1). Le but de ce projet était de comprendre les mécanismes qui impliquent Miz-1 et le complexe c-Myc/Miz-1 dans le développement des lymphocytes B et T. Pour réaliser ce projet, des souris déficientes pour le domaine de transactivation de Miz-1 (Miz-1POZ) et des souris à allèles mutantes pour c-MycV394D, mutation qui empêche l’interaction avec Miz-1, ont été générées. La caractérisation des souris Miz 1POZ a démontré que l’inactivation de Miz-1 perturbe le développement des lymphocytes B et T aux stades précoces de leur différenciation qui dépend de l’IL-7. L’analyse de la cascade de signalisation IL-7/IL-7R a montré que ces cellules surexpriment la protéine inhibitrice SOCS1 qui empêche la phosphorylation de STAT5 et perturbe la régulation à la hausse de la protéine de survie Bcl-2. De plus, Miz-1 se lie directement au promoteur de SOCS1 et contrôle son activité. En plus de contrôler l’axe IL-7/IL-7R/STAT5/Bcl-2 spécifiquement aux stades précoces du développement afin d’assurer la survie des progéniteurs B et T, Miz-1 régule l’axe EBF/Pax-5/Rag-1/2 dans les cellules B afin de coordonner les signaux nécessaires pour la différenciation des cellules immatures. La caractérisation des souris c-MycV394D a montré, quant à elle, que les fonctions de Miz-1 dans les cellules B et T semblent indépendantes de c-Myc. Les cellules T des souris Miz-1POZ ont un défaut de différenciation additionnel au niveau de la -sélection, étape où les signaux initiés par le TCR remplacent ceux induits par IL-7 pour assurer la prolifération et la différenciation des thymocytes en stades plus matures. À cette étape du développement, une forme fonctionnelle de Miz-1 semble être requise pour contrôler le niveau d’activation de la voie p53, induite lors du processus de réarrangement V(D)J du TCR. L’expression de gènes pro-apoptotiques PUMA, NOXA, Bax et du régulateur de cycle cellulaire p21CIP1 est régulée à la hausse dans les cellules des souris Miz-1POZ. Ceci provoque un débalancement pro-apoptotique qui empêche la progression du cycle cellulaire des cellules TCR-positives. La survie des cellules peut être rétablie à ce stade de différenciation en assurant une coordination adéquate entre les signaux initiés par l’introduction d’un TCR transgénique et d’un transgène codant pour la protéine Bcl-2. En conclusion, ces études ont montré que Miz-1 intervient à deux niveaux du développement lymphoïde: l’un précoce en contrôlant la signalisation induite par l’IL-7 dans les cellules B et T, en plus de l’axe EBF/Pax-5/Rag-1/2 dans les cellules B; et l’autre tardif, en coordonnant les signaux de survie issus par le TCR et p53 dans les cellules T. Étant donné que les thymocytes et lymphocytes B immatures sont sujets à plusieurs rondes de prolifération, ces études serviront à mieux comprendre l’implication des régulateurs du cycle cellulaire comme c-Myc et Miz-1 dans la génération des signaux nécessaires à la différenciation non aberrante et à la survie des ces cellules. Enfin, les modèles expérimentaux, souris déficientes ou à allèles mutantes, utilisés pour ce travail permettront de mieux définir les bases moléculaires de la transformation maligne des lymphocytes B et T et de révéler les mécanismes conduisant au lymphome. / Signaling pathways control the differentiation and proliferation of blood cells, like B and T lymphocytes. They converge into regulating the activity of transcription factors that influence ultimately gene expression patterns. The transcription factor c-Myc is a central regulator of cellular proliferation and growth, and its deregulated expression has been demonstrated to be involved in many types of cancers, in particular lymphoma. Recent studies have shown that repression by c-Myc can be mediated by a complex formed with the BTB/POZ domain transcription factor Miz-1 (Myc Interacting Zinc finger protein-1). Given that both c-Myc and Miz-1 proteins are expressed in lymphoid precursors and since c-Myc has been shown to be important for B- and T-cell development, the aim of this thesis was to investigate the role of Miz-1 and the c-Myc/Miz-1 complex in regulating B and T cell survival, commitment and differentiation. To do so, mice expressing a non-functional Miz-1 protein lacking the BTB/POZ domain (Miz-1POZ) and knock-in mice expressing a mutant c-MycV394D allele that no longer interacts with Miz-1 were generated. B- and T-cell development requires the coordinated action of transcription factors and cytokines, in particular interleukin-7 (IL-7). The studies presented in this work demonstrated that mice deficient for the BTB/POZ domain of transcription factor Miz-1 almost entirely lack follicular B cells and T cells, since their progenitors fail to activate the JAK/STAT5 pathway and to up-regulate Bcl-2 upon IL-7 stimulation. Miz-1 exerts a dual role in the IL-7 receptor (IL-7R) pathway by directly repressing the JAK inhibitor SOCS1 and by activating Bcl-2 expression. In B cells, a functional form of Miz-1 is also required for the proper expression of early B cell genes like E2A and EBF. These data suggest that Miz-1 represents a new regulatory element of early B- and T-cell differentiation required for the regulation of the IL-7/IL-7R/STAT5/Bcl-2 axis by monitoring SOCS1 for survival and by regulating the EBF/Pax-5/Rag-1/2 axis for the proper commitment and differentiation of the B-cell lineage. The regulation exerted by Miz-1 in B and T cells is mostly likely independent of its interacting partner c-Myc, and seems specifically linked to the BTB/POZ domain of Miz-1. Mice deficient for the BTB/POZ domain of Miz-1 have additionally a severe differentiation block at the pre-T cell “-selection” checkpoint. Miz-1 deficient pre-T cells are highly apoptotic and do show cell cycle defects. This concurs with enhanced expression of p53-target genes such as p21CIP1, Bax, PUMA and Noxa, most likely induced by the DNA double-strand breaks generated during the V(D)J recombination of the TCR. Only the co-expression of rearranged TCR and Bcl-2 fully rescued Miz-1-deficient cell numbers and enabled them to differentiate into TCR+ cells. These data suggest that Miz-1 is required for both the regulation of the p53 response and proper expression of the pre-TCR to support the proliferative burst of pre-T cells. In conclusion, the studies presented in this thesis revealed the so far unknown implication of Miz-1 in B- and T-cell development. More specifically, Miz-1 exerts early regulatory functions by monitoring the IL-7/IL-7R signaling in B and T cells. It regulates later stages of differentiation by controlling the EBF/Pax-5/Rag-1/2 in B cells and the TCR expression and the p53 response in T cells. These studies and the generated mice model (conditional knock-out and knock-in) will help characterize the implications of transcription factors that have been causally implicated in the altered genetic programming found in hematopoietic malignancies due to their capacities to regulate cell cycle. Ultimately the characterization of Miz-1 and c-Myc functions in B and T cells will help better understand the mechanisms responsible for the emergence of leukemia and lymphoma.

Les uvéites non infectieuses sont considérées actuellement comme une des plus importantes cause de déficience visuelle dans la population des jeunes adultes. Les uvéites non infectieuses sont des atteintes inflammatoires de la rétine et de l’uvée et sont généralement considérées comme autoimmunes et initiées par la perte de la tolérance immune aux protéines rétiniennes. Elles sont orchestrées d’une part, systémiquement par deux sous populations lymphocytaires dont la signature cytokinique est l’IFNγ (Th1) et l’IL-17 (Th17) et d’autre part, localement, par l’activation du tissu rétinien. Néanmoins, la vision systémique actuelle est plus complexe et fait intervenir une activation pathologique de l’immunité innée, donnant une composante d’autoinflammation aux uvéites non infectieuses. En plus de ce volet systémique, de nombreux travaux attestent de l’importance de l’activation des cellules rétiniennes dans le développement d’uvéites non infectieuses. Loin de jouer un rôle passif durant la maladie, elles vont être stimulées par une série de molécules pro-inflammatoires et ainsi permettre le recrutement et l’activation de cellules immunocompétentes. <p>Notre travail de thèse s’inscrit précisément dans ce contexte du rôle de l’activation des cellules rétiniennes et plus spécifiquement de celles de la barrière hémato rétinienne (BHR) dans le développement d’uvéite non infectieuses.<p>Lors de ce travail, nous avons tout d’abord caractérisé in vivo, dans deux modèles expérimentaux, l’expression de la molécule d’adhésion VCAM-1 (Vascular Adhesion Molecule) sur les cellules de la BHR. VCAM-1 est une molécule d’adhésion qui facilite l’extravasation des leucocytes du sang vers les tissus. Nous avons montré que VCAM-1 n’est pas exprimé dans l’œil sain mais est induit progressivement lors de la maladie et que l’intensité et l’extension de son expression étaient dépendantes de la sévérité de la maladie. Par ailleurs, nous avons montré que VCAM-1 pouvait être induit sur l’ensemble des cellules de la BHR. <p>Nous avons ensuite analysé in vitro, sur les cellules de l’EPR (Epithélium Pigmentaire Rétinien) qui forment la partie externe de la BHR, les effets antagonistes du TNFα sur l’induction des molécules de CMH de classe II par l’IFNγ. Durant le processus inflammatoire, l’EPR est la cible d’un ensemble de cytokines secrétées par les cellules inflammatoires. Il a été donc intéressant d’étudier les effets d’autres cytokines présentes lors de l’inflammation sur l’induction du CMHII par l’IFNγ au niveau de l’EPR. Nous avons démontré que le TNFα inhibe l’expression du CMH II induit par l’IFNγ sur les ARPE par régulation négative du CIITA (Class II Transactivator). Comme l’activation des lymphocytes T par les cellules de l’EPR dépend de leur niveau d’expression du CMH II, notre étude soutient l’idée que le TNFα possède des propriétés immunomodulatrices sur l’activation de ces cellules, et participe ainsi à la phase de résolution de l’inflammation.<p>Enfin, nous avons étudié les effets du blocage de l’activation des cellules rétiniennes par l’IFNγ en surexprimant le gène SOCS1 (Suppressor Of Cytokine Signaling) in vivo et in vitro.<p>Nous avons surexprimé le gène SOCS1 au niveau rétinien et étudier l’effet de cette surexpression sur le développement de l’UAE. L’analyse des grading clinique n’a pas montré de différence significative entre les yeux injectés par l’AAV2-SOCS1 versus l’AAV2-EGFP contrôle. Afin de normaliser par rapport à la diversité inter-individuelle de la maladie, nous avons calculé pour chaque souris un ratio des grades cliniques de l’œil injecté sur l’œil non-injecté. L’analyse de la moyenne de ces ratios montre un effet à la limite de la significativité entre le groupe SOCS1 et le groupe EGFP en terme de grades cliniques. La différence devient par contre significative lorsque l’analyse de ces ratios est faite sur les grades histologiques. Nos expériences mènent donc plutôt à la conclusion que l’expression de SOCS1, médié par injection intravitréenne de l’AAV2 ne protège globalement pas les yeux du développement d’une UAE.<p>Cette absence d’effet peut avoir comme explication que l’injection intravitréenne conduit à une infection relativement limitée des cellules rétiniennes impliquées dans le développement de l’UAE. Il se pourrait également que le niveau d’expression de la protéine SOCS1 soit trop faible pour obtenir un effet protecteur ou que la surexpression de SOCS1 affecte uniquement l’activation des cellules de la rétine par l’IFNγ mais pas par d’autres cytokines telles le TNFα, l’IL-17, ou l’IL-22 qui jouent aussi un rôle important dans le développement d’UAE. C’est cette dernière hypothèse que nous avons choisi d’investiguer in vitro. Nos résultats montrent que la surexpression de ce même gène SOCS1 dans les cellules d’EPR a un effet inhibiteur sur leur activation par l’IFNγ mais pas par le TNFα.<p>Ce travail met tout d’abord en évidence l’importante expression, in vivo, de VCAM1 par les cellules de la BHR lors d’UAE et in vitro les effets antagonistes du TNFα et de l’IFNγ sur la régulation de l’expression de molécules du CMHII à la surface de l’EPR. Nos expériences démontrent que la surexpression du gène SOCS1 après injection intravitréenne du vecteur AAV-CAG-SOCS1 n’a que peu d’effet sur le développement de la maladie. Par ailleurs, la surexpression de ce même gène SOCS1 dans les cellules d’EPR a un effet inhibiteur sur leur activation par l’IFNγ mais pas par le TNFα et l’IL-17.<p> / Doctorat en sciences biomédicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Abstract : CD8 + T cells can be programmed in their naïve state with pro-inflammatory cytokines such as IL-15 and IL-21. IL-15 induces the proliferation of CD8 + T cells and allows the generation of memory cells. IL-21 programs CD8 + T cells to become more cytotoxic while retaining a memory type phenotype. In the laboratory, we studied the effect of these two cytokines in different contexts by using the mouse model MHC-I-restricted Pmel-1 transgenic TCR specific to the melanoma-derived gp10025-33 antigen, which is also expressed by normal melanocytes. First, we elucidated the effect of IL-15 on CD8 + T cells in the Pmel-1 transgenic model lacking the protein Suppressor of cytokine signaling 1 (SOCS1). SOCS1 is a critical regulator of T cell homeostasis. We have found that these mice have CD8 + T-cells expressing surface proteins characteristic of memory T cells (CD44, Ly6C, CD122 and CD62L). However, these cells decrease the expression of the TCR and increase that of CD5, indicative of TCR activation in vivo. When stimulated in vitro, these cells displayed a highly cytotoxic phenotype but very low proliferation. Adoptive cell transfer studies in Rag1 - / - mice showed that these cells can undergo homeostatic proliferation under lymphopenic conditions. This proliferation was characterized by severe inflammatory lesions in the skin, extremities and eyes. This study demonstrates the importance of IL-15 and SOCS1 in the regulation of self-reactive cells that can be activated under lymphopenic conditions and can cause autoimmune diseases. Second, we studied the synergistic effect of IL-15 and IL-21 in native CD8+ T cells for cancer immunotherapy. We used the mouse melanoma model B16-F10 (B16) which expresses very weakly MHC-I molecules. In parallel, we studied the effect of NOD-like receptor CARD domain containing 5 (NLRC5) overexpression, the trans-activator of MHC-I genes, in B16 cells in order to increase their immunogenicity and restore anti-tumor immunity. We generated stable lines of B16 cells expressing NLRC5 (B16-5); the co-stimulatory molecule of T cells, CD80 (B16-CD80), or both (B16-5 / 80). The over-expressing NLRC5 cells positively regulated the MHC-I and LMP2, LMP7 and TAP1 genes. B16-5 cells efficiently presented gp10025-33 to CD8+ Pmel-1 T cells and induced their proliferation. This proliferation was very robust when Pmel-1 naive cells were pre-stimulated with IL-15 and IL-21 prior to activation. In the presence of CD80, B16-5 cells stimulate Pmel-1 cells even without the addition of gp100, indicating that NLRC5 facilitates the treatment and presentation of endogenous tumor antigens. During subcutaneous implantation, B16-5 cells showed a significant reduction in tumor growth in C57BL/6 hosts but not in immunodeficient hosts, indicating that tumor cells expressing NLRC5 generated an anti-tumor immunity. This response is dependent on CD8 + T cells since in mice depleted of these cells, B16-5 cells formed large subcutaneous and pulmonary tumors. Finally, immunization with irradiated B16-5 cells allowed anti-tumor protection during challenge of parental B16 cells. Collectively, our results indicate that NLRC5 could be exploited to restore tumor immunogenicity and to stimulate protective antitumor immunity. / Les cellules T CD8+ peuvent être programmées à leur état naïf avec des cytokines pro-inflammatoires telles que l’IL-15 et l’IL-21. IL-15 induit la prolifération de cellules T CD8+ et permet la génération de cellules T CD8+ mémoire. IL-21 programme les cellules T CD8+ à devenir plus cytotoxiques tout en conservant un phénotype de type mémoire. Dans le laboratoire, nous avons étudié l’effet de ces deux cytokines dans différent contextes en utilisant le modèle de souris transgénique Pmel-1 qui possède des récepteurs de cellules T (TCR) spécifiques envers le peptide gp10025-33, exprimé par des cellules de mélanome et aussi par des mélanocytes. Premièrement, nous avons élucidé l’effet de l’IL-15 sur les cellules T CD8+ dans le modèle transgénique Pmel-1 déficient dans la protéine Suppressor of cytokine signaling 1 (SOCS1). SOCS1 est un régulateur critique de l’homéostasie de lymphocytes T. Nous avons trouvé que ces souris ont de cellules T CD8+ exprimant des protéines de surface caractéristique de cellules T mémoire (CD44, Ly6C, CD122 et CD62L). Cependant, ces cellules diminuent l’expression du TCR et augmentent celle de CD5, ce qui témoigne d’une activation du TCR in vivo. Lorsque stimulées in vitro, ces cellules montrent un phénotype hautement cytotoxique mais une prolifération très faible. Lorsque nous avons fait des études de transfert cellulaire adoptive dans de souris Rag1-/-, ces cellules ont proliféré de façon importante causant des lésions inflammatoires sévères dans la peau, les extrémités et les yeux. Cette étude démontre l’importance de l’IL-15 et de SOCS1 dans la régulation de cellules auto-réactives qui peuvent être activées sous des conditions lymphopéniques et qui peuvent causer de maladies auto-immunitaires. Deuxièmement, nous avons étudié l’effet synergique d’IL-15 et d’IL-21 dans les cellules T CD8+ naïves pour l’immunothérapie du cancer. Nous avons utilisé le modèle B16-F10 (B16) de mélanome de souris qui exprime très faiblement des molécules de CMH-I. En parallèle, nous avons étudié l’effet de la surexpression de NOD-like receptor CARD domain containing 5 (NLRC5), le trans-activateur de gènes de CMH-I dans les cellules B16, dans le but d’augmenter leur immunogénicité et de restaurer l’immunité anti-tumorale. Nous avons généré des lignées stables de cellules B16 exprimant NLRC5 (B16-5); la molécule co-stimulatrice de cellules T, CD80 (B16-CD80), ou les deux (B16-5 / 80). Les cellules sur-exprimant NLRC5 ont régulé positivement de manière constitutive les gènes MHC-I et LMP2, LMP7 et TAP1. Les cellules B16-5 ont efficacement présenté gp10025-33 aux cellules T CD8+ Pmel-1 et ont induit leur prolifération. Cette prolifération a été très robuste lorsque les cellules naïves Pmel-1 étaient pré-stimulées avec IL-15 et IL-21 avant leur activation. En présence de CD80, les cellules B16-5 stimulent les cellules Pmel-1 même sans l'addition de gp100, ce qui indique que NLRC5 facilite l’apprêtement et la présentation des antigènes tumoraux endogènes. Lors de l'implantation sous-cutanée, les cellules B16-5 ont montré une réduction significative de la croissance tumorale chez des hôtes C57BL/6, mais pas chez des hôtes immuno-déficients, ce qui indique que les cellules tumorales exprimant NLRC5 ont provoqué une immunité anti-tumorale. Cette réponse est dépendante de cellules T CD8+ puisque chez les souris déplétées de ces dernières, les cellules B16-5 ont formé de grandes tumeurs sous-cutanées et pulmonaires. Enfin, l'immunisation avec des cellules B16-5 irradiées a permis une protection anti-tumorale lors de la réimplantation des cellules B16 parentales. Collectivement, nos résultats indiquent que NLRC5 pourrait être exploité pour restaurer l'immunogénicité tumorale et pour stimuler l’immunité anti-tumorale protectrice.

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