Brain tumours are the largest group of solid neoplasms in children, and they are currently the leading cause of cancer-related mortality and morbidity in the pediatric years. In Canada, pediatric astrocytomas account for 44% of all brain tumours in children. While the low-grade tumours have significant morbidity on the developing brain, the high-grade tumours have a dismal three-year survival rate varying from 10%-30%. Although extensive documentation is available on adult astrocytomas, relatively little is known about the molecular mechanisms underlying the development and progression of pediatric astrocytomas. The main goal of the work presented in this thesis was to better characterize the molecular pathogenesis of pediatric high-grade and low-grade astrocytomas (pediatric HGA and pediatric LGA). First, we aimed to identify and characterize chromosomal alterations in pediatric HGA using the Illumina Single Nucleotide Polymorphisms (SNP)-based array. Results from this study showed an unexpectedly low frequency of genetic amplification and of complete deletions, and a high frequency of loss-of-heterozygozity in the pediatric samples. Despite some commonalities, most copy-number alterations in pediatric HGA were distinct from those described in adult HGA. This study constituted the first complete profiling of the tumour cell genome using high-resolution SNP arrays. Second, using the same technique, we identified and characterized recurrent tandem duplication on chromosome 7q34, leading to an in-frame gene fusion between 2 adjacent genes: KIAA1549 and BRAF, in a subset of pediatric LGA. Our results demonstrated that this duplication occurs mainly in sporadic juvenile pilocytic astrocytomas (JPA) and is rare in other low-grade brain tumours. Moreover, this duplication showed neuroanatomomical specificity for JPA located in the cerebellar regions. Finally, using in vivo and in vitro models of JPA, we showed up-regulation of several known senescence markers indicative of the activation of an oncogene-induced senescence (OIS) program in these tumour cells. Results from these two studies suggest that the KIAA1549-BRAF gene fusion is a biological marker of JPA, and that constitutive activation of BRAF leading to oncogene-mediated senescence may explain their tendency toward growth arrest. Collectively, these studies have uncovered new chromosomal alterations specific to pediatric low-grade and high-grade astrocytomas, and they have helped elucidate molecular mechanisms leading to the development of these tumours. / Chez les enfants atteints de cancer, les tumeurs cérébrales représentent la première cause de mortalité et de morbidité. Au Canada, près de 44% d'entre elles sont des astrocytomes. Quel que soit leur grade, ces tumeurs sont majoritairement délétères pour les enfants atteints. Les tumeurs de bas grade peuvent altérer de manière significative le développement sensoriel et cognitif de patients souvent très jeunes, alors que les enfants atteints d'un astrocytome de haut grade ont une survie globale variant entre 10%-30% à cinq ans. À la différence des astrocytomes de l'adulte, il existe peu de données génétiques et moléculaires sur les mécanismes du développement des astrocytomes pédiatriques. L'objectif principal de l'étude présentée dans cette thèse est de caractériser sur le plan génétique et moléculaire la pathogénèse des astrocytomes pédiatriques de haut grade (pHGA) et de bas grade (pLGA). Tout d'abord, nous avons décrit le génome des pHGA en utilisant une puce de polymorphismes d'un seul nucléotide (SNP), qui détecte les variations génétiques en termes de nombre de copie chromosomique. L'analyse des données montrent que les tumeurs pédiatriques présentent un taux élevé de perte d'hétérozygotie, alors que les amplifications et délétions sont des événements rares. De plus, la plupart des altérations chromosomiques détectées chez les pHGA sont différentes de celles décrites chez leurs homologues adultes. Cette étude a été la première à caractériser le profil génomique des pHGA avec la puce SNP. Dans un deuxième temps, en utilisant la même technique, nous avons identifié et caractérisé une duplication en tandem sur le chromosome 7q34, récurrente dans un sous-groupe de pLGA. Cette duplication produit un gène de fusion entre deux gènes adjacents: KIAA1549 and BRAF. Dans notre cohorte de pLGA, nous avons établi que cette duplication est spécifique aux astrocytomes pilocytaires (JPA) de l'enfant alors qu'elle est rare chez les autres tumeurs cérébrales de bas grade. De plus, cette duplication est prédominante dans les tumeurs pilocytaires du cervelet. Dans la dernière partie de cette thèse, en utilisant des modèles in vivo et in vitro de JPA, nous avons démontré que plusieurs marqueurs de sénescence sont surexprimés, suggérant une activation du programme de sénescence induite par l'oncogène (OIS) dans les cellules tumorales. Ces deux dernières études montrent que le gène de fusion BRAF est un marqueur des JPA. De plus, son activation constitutive, en induisant le phénomène d'OIS pourrait expliquer l'évolution spontanée des JPA vers l'arrêt de croissance tumorale. En conclusion, ces études ont mis en évidence de nouvelles altérations chromosomiques spécifiques aux pHGA et aux pLGA, contribuant à élargir notre connaissance des mécanismes moléculaires impliqués dans le développement de ces tumeurs.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.110342 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Jacob, Karine |
| Contributors | Nada Jabado (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Human Genetics) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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