Multimeric complexes of the PML-retinoic acid receptor alpha fusion protein in acute promyelocytic leukemia cells and interference with retinoid and peroxisome-proliferator signaling pathways.

The t(15;17) chromosomal translocation, specific for acute promyelocytic leukemia (APL), fuses the PML gene to the retinoic acid receptor alpha (RAR alpha) gene, resulting in expression of a PML-RAR alpha hybrid protein. In this report, we analyzed the nature of PML-RAR alpha-containing complexes in nuclear protein extracts of t(15;17)-positive cells. We show that endogenous PML-RAR alpha can bind to DNA as a homodimer, in contrast to RAR alpha that requires the retinoid X receptor (RXR) dimerization partner. In addition, these cells contain oligomeric complexes of PML-RAR alpha and endogenous RXR. Treatment with retinoic acid results in a decrease of PML-RAR alpha protein levels and, as a consequence, of DNA binding by the different complexes. Using responsive elements from various hormone signaling pathways, we show that PML-RAR alpha homodimers have altered DNA-binding characteristics when compared to RAR alpha-RXR alpha heterodimers. In transfected Drosophila SL-3 cells that are devoid of endogenous retinoid receptors PML-RAR alpha inhibits transactivation by RAR alpha-RXR alpha heterodimers in a dominant fashion. In addition, we show that both normal retinoid receptors and the PML-RAR alpha hybrid bind and activate the peroxisome proliferator-activated receptor responsive element from the Acyl-CoA oxidase gene, indicating that retinoids and peroxisome proliferator receptors may share common target genes. These properties of PML-RAR alpha may contribute to the transformed phenotype of APL cells.

Simple method for detection of MYH11 DNA rearrangements in patients with inv(16)(p13q22) and acute myeloid leukemia.

The pericentric inversion on chromosome 16 [inv(16)(p13q22)] and related t(16;16)(p13;q22) are recurrent aberrations associated with acute myeloid leukemia (AML) M4 Eo. Both abberations result in a fusion of the core binding factor beta (CBFB) and smooth muscle myosin heavy chain gene (MYH11). A selected genomic 6.9-kb BamHl probe detects MYH11 DNA rearrangements in 18 of 19 inv(16)/t(16;16) patients tested using HindIII digested DNA. The rearranged fragments were not detectable after remission in two cases tested, while they were present after relapse in one of these two cases tested.

Alternative strategies for deciphering the genetic architecture of childhood Pre-B acute lymphoblastic leukemia

La leucémie lymphoblastique aigüe (LLA) est une maladie génétique complexe. Malgré que cette maladie hématologique soit le cancer pédiatrique le plus fréquent, ses causes demeurent inconnues. Des études antérieures ont démontrées que le risque à la LLA chez l’enfant pourrait être influencé par des gènes agissant dans le métabolisme des xénobiotiques, dans le maintient de l’intégrité génomique et dans la réponse au stress oxydatif, ainsi que par des facteurs environnementaux. Au cours de mes études doctorales, j’ai tenté de disséquer davantage les bases génétiques de la LLA de l’enfant en postulant que la susceptibilité à cette maladie serait modulée, au moins en partie, par des variants génétiques agissant dans deux voies biologiques fondamentales : le point de contrôle G1/S du cycle cellulaire et la réparation des cassures double-brin de l’ADN. En utilisant une approche unique reposant sur l’analyse d’une cohorte cas-contrôles jumelée à une cohorte de trios enfants-parents, j’ai effectué une étude d’association de type gènes/voies biologiques candidats. Ainsi, j’ai évaluer le rôle de variants provenant de la séquence promotrice de 12 gènes du cycle cellulaire et de 7 gènes de la voie de réparation de l’ADN, dans la susceptibilité à la LLA. De tels polymorphismes dans la région promotrice (pSNPs) pourraient perturber la liaison de facteurs de transcription et mener à des différences dans les niveaux d’expression des gènes pouvant influencer le risque à la maladie. En combinant différentes méthodes analytiques, j’ai évalué le rôle de différents mécanismes génétiques dans le développement de la LLA chez l’enfant. J’ai tout d’abord étudié les associations avec gènes/variants indépendants, et des essaies fonctionnels ont été effectués afin d’évaluer l’impact des pSNPs sur la liaison de facteurs de transcription et l’activité promotrice allèle-spécifique. Ces analyses ont mené à quatre publications. Il est peu probable que ces gènes de susceptibilité agissent seuls; j’ai donc utilisé une approche intégrative afin d’explorer la possibilité que plusieurs variants d’une même voie biologique ou de voies connexes puissent moduler le risque de la maladie; ces travaux ont été soumis pour publication. En outre, le développement précoce de la LLA, voir même in utero, suggère que les parents, et plus particulièrement la mère, pourraient jouer un rôle important dans le développement de cette maladie chez l’enfant. Dans une étude par simulations, j’ai évalué la performance des méthodes d’analyse existantes de détecter des effets fœto-maternels sous un design hybride trios/cas-contrôles. J’ai également investigué l’impact des effets génétiques agissant via la mère sur la susceptibilité à la LLA. Cette étude, récemment publiée, fût la première à démontrer que le risque de la leucémie chez l’enfant peut être modulé par le génotype de sa mère. En conclusions, mes études doctorales ont permis d’identifier des nouveaux gènes de susceptibilité pour la LLA pédiatrique et de mettre en évidence le rôle du cycle cellulaire et de la voie de la réparation de l’ADN dans la leucémogenèse. À terme, ces travaux permettront de mieux comprendre les bases génétiques de la LLA, et conduiront au développement d’outils cliniques qui amélioreront la détection, le diagnostique et le traitement de la leucémie chez l’enfant.

Cell lines and animal model in the analysis of pharmacogenomics markers in childhood acute lymphoblastic leukemia

La leucémie aiguë lymphoblastique (LAL) est le cancer pédiatrique le plus fréquent. Elle est la cause principale de mortalité liée au cancer chez les enfants due à un groupe de patient ne répondant pas au traitement. Les patients peuvent aussi souffrir de plusieurs toxicités associées à un traitement intensif de chimiothérapie. Les études en pharmacogénétique de notre groupe ont montré une corrélation tant individuelle que combinée entre les variants génétiques particuliers d’enzymes dépendantes du folate, particulièrement la dihydrofolate réductase (DHFR) ainsi que la thymidylate synthase (TS), principales cibles du méthotrexate (MTX) et le risque élevé de rechute chez les patients atteints de la LAL. En outre, des variations dans le gène ATF5 impliqué dans la régulation de l’asparagine synthetase (ASNS) sont associées à un risque plus élevé de rechute ou à une toxicité ASNase dépendante chez les patients ayant reçu de l’asparaginase d’E.coli (ASNase). Le but principal de mon projet de thèse est de comprendre davantage d’un point de vue fonctionnel, le rôle de variations génétiques dans la réponse thérapeutique chez les patients atteints de la LAL, en se concentrant sur deux composants majeurs du traitement de la LAL soit le MTX ainsi que l’ASNase. Mon objectif spécifique était d’analyser une association trouvée dans des paramètres cliniques par le biais d’essais de prolifération cellulaire de lignées cellulaires lymphoblastoïdes (LCLs, n=93) et d’un modèle murin de xénogreffe de la LAL. Une variation génétique dans le polymorphisme TS (homozygosité de l’allèle de la répétition triple 3R) ainsi que l’haplotype *1b de DHFR (défini par une combinaison particulière d’allèle dérivé de six sites polymorphiques dans le promoteur majeur et mineur de DHFR) et de leurs effets sur la sensibilité au MTX ont été évalués par le biais d’essais de prolifération cellulaire. Des essais in vitro similaires sur la réponse à l’ASNase de E. Coli ont permis d’évaluer l’effet de la variation T1562C de la région 5’UTR de ATF5 ainsi que des haplotypes particuliers du gène ASNS (définis par deux variations génétiques et arbitrairement appelés haplotype *1). Le modèle murin de xénogreffe ont été utilisé pour évaluer l’effet du génotype 3R3R du gène TS. L’analyse de polymorphismes additionnels dans le gène ASNS a révélé une diversification de l’haplotype *1 en 5 sous-types définis par deux polymorphismes (rs10486009 et rs6971012,) et corrélé avec la sensibilité in vitro à l’ASNase et l’un d’eux (rs10486009) semble particulièrement important dans la réduction de la sensibilité in vitro à l’ASNase, pouvant expliquer une sensibilité réduite de l’haplotype *1 dans des paramètres cliniques. Aucune association entre ATF5 T1562C et des essais de prolifération cellulaire en réponse à ASNase de E.Coli n’a été détectée. Nous n’avons pas détecté une association liée au génotype lors d’analyse in vitro de sensibilité au MTX. Par contre, des résultats in vivo issus de modèle murin de xénogreffe ont montré une relation entre le génotype TS 3R/3R et la résistance de manière dose-dépendante au traitement par MTX. Les résultats obtenus ont permis de fournir une explication concernant un haut risque significatif de rechute rencontré chez les patients au génotype TS 3R/3R et suggèrent que ces patients pourraient recevoir une augmentation de leur dose de MTX. À travers ces expériences, nous avons aussi démontré que les modèles murins de xénogreffe peuvent servir comme outil préclinique afin d’explorer l’option d’un traitement individualisé. En conclusion, la connaissance acquise à travers mon projet de thèse a permis de confirmer et/ou d’identifier quelques variants dans la voix d’action du MTX et de l’ASNase qui pourraient faciliter la mise en place de stratégies d’individualisation de la dose, permettant la sélection d’un traitement optimum ou moduler la thérapie basé sur la génétique individuelle.

Understanding the transcriptional control of EIF4E and its dysregulation in acute myeloid leukemia: role of NF-κB

EIF4E, le facteur d’initiation de la traduction chez les eucaryotes est un oncogène puissant et qui se trouve induit dans plusieurs types de cancers, parmi lesquels les sous-types M4 et M5 de la leucémie aiguë myéloblastique (LAM). EIF4E est régulé à plusieurs niveaux cependant, la régulation transcriptionnelle de ce gène est peu connue. Mes résultats montrent que EIF4E est une cible transcriptionnelle directe du facteur nucléaire « kappa-light- chain- enhancer of activated B cells » (NF-κB).Dans les cellules hématopoïétiques primaires et les lignées cellulaires, les niveaux de EIF4E sont induits par des inducteurs de NF-κB. En effet, l’inactivation pharmaceutique ou génétique de NF-κB réprime l’activation de EIF4E. En effet, suite à l’activation de NF-κB chez l’humain, le promoteur endogène de EIF4E recrute p65 (RelA) et c-Rel aux sites évolutionnaires conservés κB in vitro et in vivo en même temps que p300 ainsi que la forme phosphorylée de Pol II. De plus, p65 est sélectivement associé au promoteur de EIF4E dans les sous-types LAM M4/M5 mais non pas dans les autres sous-types LAM ou dans les cellules hématopoïétiques primaires normales. Ceci indique que ce processus représente un facteur essentiel qui détermine l’expression différentielle de EIF4E dans la LAM. Les analyses de données d’expressions par séquençage de l’ARN provenant du « Cancer Genome Atlas » (TCGA) suggèrent que les niveaux d’ARNm de EIF4E et RELA se trouvent augmentés dans les cas LAM à pronostic intermédiaire ou faible mais non pas dans les groupes cytogénétiquement favorables. De plus, des niveaux élevés d’ARNm de EIF4E et RELA sont significativement associés avec un taux de survie relativement bas chez les patients. En effet, les sites uniques κB se trouvant dans le promoteur de EIF4E recrutent le régulateur de transcription NF-κB p65 dans 47 nouvelles cibles prévues. Finalement, 6 nouveaux facteurs de transcription potentiellement impliqués dans la régulation du gène EIF4E ont été prédits par des analyses de données ChIP-Seq provenant de l’encyclopédie des éléments d’ADN (ENCODE). Collectivement, ces résultats fournissent de nouveaux aperçus sur le control transcriptionnel de EIF4E et offrent une nouvelle base moléculaire pour sa dérégulation dans au moins un sous-groupe de spécimens de LAM. L’étude et la compréhension de ce niveau de régulation dans le contexte de spécimens de patients s’avère important pour le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques ciblant l’expression du gène EIF4E moyennant des inhibiteurs de NF-κB en combinaison avec la ribavirine.

A distinct DNA methylation signature defines pediatric pre-B cell acute lymphoblastic leukemia

Pre-B cell acute lymphoblastic leukemia (ALL) is the most prevalent childhood malignancy and remains one of the highest causes of childhood mortality. Despite this, the mechanisms leading to disease remain poorly understood. We asked if recurrent aberrant DNA methylation plays a role in childhood ALL and have defined a genome-scale DNA methylation profile associated with the ETV6-RUNX1 subtype of pediatric ALL. Archival bone marrow smears from 19 children collected at diagnosis and remission were used to derive a disease specific DNA methylation profile. The gene signature was confirmed in an independent cohort of 86 patients. A further 163 patients were analyzed for DNA methylation of a three gene signature. We found that the DNA methylation signature at diagnosis was unique from remission. Fifteen loci were sufficient to discriminate leukemia from disease-free samples and purified CD34+ cells. DNA methylation of these loci was recurrent irrespective of cytogenetic subtype of pre-B cell ALL. We show that recurrent aberrant genomic methylation is a common feature of pre-B ALL, suggesting a shared pathway for disease development. By revealing new DNA methylation markers associated with disease, this study has identified putative targets for development of novel epigenetic-based therapies.

Validation of DNA methylation biomarkers for diagnosis of acute lymphoblastic leukemia

DNA methylation biomarkers capable of diagnosis and subtyping have been found for many cancers. Fifteen such markers have previously been identified for pediatric acute lymphoblastic leukemia (ALL). Validation of these markers is necessary to assess their clinical utility for molecular diagnostics. Substantial efficiencies could be achieved with these DNA methylation markers for disease tracking with potential to replace patient-specific genetic testing.

Epigenetic deregulation in pediatric acute lymphoblastic leukemia

Similar to most cancers, genome-wide DNA methylation profiles are commonly altered in pediatric acute lymphoblastic leukemia (ALL); however, recent observations highlight that a large portion of malignancy-associated DNA methylation alterations are not accompanied by related gene expression changes. By analyzing and integrating the methylome and transcriptome profiles of pediatric B-cell ALL cases and primary tissue controls, we report 325 genes hypermethylated and downregulated and 45 genes hypomethylated and upregulated in pediatric B-cell ALL, irrespective of subtype. Repressed cation channel subunits and cAMP signaling activators and transducers are overrepresented, potentially indicating a reduced cellular potential to receive and propagate apoptotic signals. Furthermore, we report specific DNA methylation alterations with concurrent gene expression changes within individual ALL subtypes. The ETV6-RUNX1 translocation was associated with downregulation of ASNS and upregulation of the EPO-receptor, while Hyperdiploid patients (> 50 chr) displayed upregulation of B-cell lymphoma (BCL) members and repression of PTPRG and FHIT. In combination, these data indicate genetically distinct B-cell ALL subtypes contain cooperative epimutations and genome-wide epigenetic deregulation is common across all B-cell ALL subtypes.

B lineage acute lymphoblastic leukemia transformation in a child with juvenile myelomonocytic leukemia, type 1 neurofibromatosis and monosomy of chromosome 7 - Possible implications in the leukemogenesis

This report describes the case of an 8-month-old infant with a diagnosis of juvenile myelomonocytic leukemia (JMML) and type I neurofibromatosis that presented progression to B lineage acute lymphoid leukemia (ALL). The same rearrangement of gene T-cell receptor gamma (TCRgamma) was detected upon diagnosis of JMML and ALL, suggesting that both neoplasias may have evolved from the same clone. Our results support the theory that JMML may derive from pluripotential cells and that the occurrence of monosomy of chromosome 7 within a clone of cells having an aberrant neurofibromatosis type 1 (NFI) gene may be the cause of JMML and acute leukemia. (C) 2002 Elsevier B.V. Ltd. All rights reserved.

Translocation (11;19)(q23;p13.3) associated with a novel t(5;16) (ql3;q22) in a patient with acute myelocytic leukemia

A novel association of t(11;19)(q23;p13) and t(5;16)(q13;q22) was detected by G-banding and spectral karyotyping studies in an 18-year-old patient. While balanced t(11; 19) has been often described in acute myelocytic leukemia (AML) French-American-British Cooperative Group subtypes M4 and M5, this patient was diagnosed with the variant AML-M4 with eosinophilia (AML-M4Eo), which is associated with abnormalities in 16q22 and has good prognosis. However, the patient relapsed after allogeneic transplant and died within 2 years of diagnosis, which suggests that the association of these two translocations correlates with a poor prognosis. This report expands the molecular basis of the variability in clinical outcomes and adds the novel t(5;16)(q13;q22) to the spectrum of chromosome 16q22 abnormalities in AML. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved.

Atypical chromosome abnormalities in acute myeloid leukemia type M4

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)