Lymphotoxin-beta receptor and RANK signaling in TEL-JAK2-induced T-cell leukemia

Tese de doutoramento, Ciências Biomédicas, Departamento de Ciências Biomédicas e Medicina, Universidade do Algarve, 2015

IN-VITRO CYTOTOXICITY AND CELL CYCLE ANALYSIS OF TWO NOVEL BIS-1, 2, 4-TRIAZOLE DERIVATIVES: 1,4-BIS[5-(5-MERCAPTO-1,3,4-OXADIAZOL-2-yl-METHYL)-THIO-4-(p-TOLYL)-1, 2,4-TRIAZOL-3-yl]-BUTANE (MNP-14) AND 1,4-BIS[5-(CARBETHOXY-METHYL)-THIO-4-(p-ETHOXY PHENYL)-1,2,4-TRIAZOL-3-yl]-BUTANE (MNP-16)

In the present study, we have tested the cytotoxic and DNA damage activity of two novel bis-1,2,4 triazole derivatives, namely 1,4-bis[5-(5-mercapto-1,3,4-oxadiazol-2-yl-methyl)-thio4-(p-tolyl)-1,2 ,4-triazol-3-yl]-butane (MNP-14) and 1,4-bis[5-(carbethoxy-methyl)-thio-4-(p-ethoxy phenyl) -1,2,4-triazol-3-yl]-butane (MNP-16). The effect of these molecules on cellular apoptosis was also determined. The in-vitro cytotoxicity was evaluated by a 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl tetrazolium bromide (MTT) assay as well as Trypan blue dye exclusion methods against human acute lymphoblastic leukemia (MOLT4) and lung cancer cells (A549). Our results showed that MNP-16 induced significant cytotoxicity (IC50 of 3-5 mu M) compared with MNP-14. The cytotoxicity induced by MNP-16 was time and concentration dependent. The cell cycle analysis by flow cytometry (fluorescence-activated cell sorting [FACS]) revealed that though there was a significant increase in the apoptotic population (sub-G1 phase) with an increased concentration of MNP-14 and 16, there was no cell cycle arrest. Further, the comet assay results indicated considerable DNA

中药蜘蛛香的化学成分研究及以羧甲基魔芋葡苷聚糖-壳聚糖为细胞膜的天冬酰胺酶人工细胞研究

本论文由三章组成。第一章介绍了中药蜘蛛香的化学成分的研究成果，第二章为羧甲基魔芋葡苷聚糖-壳聚糖为细胞膜的天冬酰胺酶人工细胞的研究，第三章综述了人工细胞在生物医学领域的应用。 第一章报道了中药蜘蛛香（Valeriana wallichii）根部乙醇提取物的化学成分，采用正、反相硅胶层析等分离方法和MS、NMR等多种波谱手段，从中共分离鉴定出17个化合物，分别为缬草素(valtrate，1)，valechlorine（2），homobadrinal（3），baldrinal（4），乙酰缬草素(acevaltrate 5)，valeriotetrate C（6），valeriotetrate B（7），对羟基苯乙酮(4'-hydroxy-acetophenone 8)，7-hydroxy valtrate（9），8-methylvalepotriate（10），1,5-dihydroxy-3,8-epoxyvalechlorine A（11），二氢缬草素(didrovaltrate 12)，胡萝卜苷（13），橙皮苷 (hesperidin 14)，prinsepiol-4-O-β-D-glucopyranoside（15），longiflorone（16），乙基糖苷（17）。其中化合物6、7、10、和11为新化合物，化合物9、15、16为首次从该植物中得到。新化合物11为含有氯原子的刚性骨架环烯醚萜，并且确定了其绝对构型。 第二章报道了以羧甲基魔芋葡苷聚糖（CKGM）和壳聚糖（CS）为膜的固定化L-天冬酰胺酶人工细胞研究成果。利用羧甲基魔芋葡苷聚糖和壳聚糖两种生物相容性很好的天然多糖之间的静电吸引力，在非常温和的条件下制备成具有半透过性膜的人工细胞，将治疗儿童急性成淋巴细胞性白血病(ALL)的药物L-天冬酰胺酶包裹在内。通过考察温度和pH对人工细胞的影响,结果表明以CKGM- CS为膜的L-天冬酰胺酶人工细胞对温度和pH的稳定性和耐受性均高于自由酶，说明CKGM-CS对酶具有保护作用，而且小分子底物和产物可以自由进出膜内外，而包裹在膜内的生物大分子则不能泄露出来。 第三章综述了微囊化人工细胞的研究进展。 This dissertation consists of three parts. In the first part, the chemical constituents from the root of Valeriana wallichii were reported. In the second part, preparation and characteristics of L-Asparaginase Artificial cell were reported. The third part is a review on progress of microcapsule artificial cell. The first chapter is about the isolation and identification of the chemical constituents from the root of V. wallichii. Seventeen compounds were isolated from the ethanol extract of roots of V. wallichii through repeated column chromatography on normal and reversed phase silica gel. By the spectroscopic and chemical evidence, their structures were elucidated as valtrate (1), valechlorine (2), homobadrinal (3), baldrinal (4), acevaltrate (5), valeriotetrate C (6), valeriotetrate B (7), 4'-hydroxy-acetophenone (8), 7-hydroxy valtrate (9), 8-methylvalepotriate (10), 1,5-dihydroxy-3,8-epoxyvalechlorine A (11), didrovaltrate (12), daucosterol (13), hesperidin (14), prinsepiol-4-O-β-D-glucopyranoside (15), longiflorone (16), and ethyl glucoside (17). Among them, 6, 7, 10, and 11 are new compounds. 15, 16 and 9 were isolated from this plant for the first time. The absolute configuration of compound 11, an unusual iridoid bearing a C-10 chlor-group and an oxo-bridge connecting C-3 and C-8 resulting in a rigid skeleton, was confirmed. The second chapter is about the semi-permeable microcapsule of carboxymethyl konjac glucomannan-chitosan for L-asparaginase immobilization. Carboxymethyl konjac glucomannan-chitosan (CKGM-CS) microcapsules, which have good biocompatibility, prepared under very mild conditions via polyelectrostatic complexation, were used for immobilize L-asparaginase-a kind of drug for acute lymphoblastic leukemia (ALL). The activity and stability under different temperature and pH of the enzyme loaded-microcapsules were studied. The results indicated the immobilized enzyme has better stability and activity contrasting to the native enzyme. The study illustrates that the L-asparaginase could be protected in CKGM-CS microcapsules, the substrate and product could pass through the system freely.

Elucidation of the interactions between the transcription factor E2A and the transcriptional co-activator CBP/p300

E2A is a transcription factor that plays a particularly critical role in lymphopoiesis. The chromosomal translocation 1;19, disrupts the E2A gene and results in the expression of the fusion oncoprotein E2A-PBX1, which is implicated in acute lymphoblastic leukemia. Both E2A and E2A-PBX1 contain two activation domains, AD1 and AD2, which comprise conserved ΦxxΦΦ motifs where Φ denotes a hydrophobic amino acid. These domains function to recruit transcriptional co-activators and repressors, including the histone acetyl transferase CREB binding protein (CBP) and its paralog p300. The PCET motif within E2A AD1 interacts with the KIX domain of CBP/p300, the disruption of which abrogates the transcriptional activation by E2A and the transformative properties of E2A-PBX1. The generation of a peptide-based inhibitor targeting the PCET:KIX interaction would serve useful in further assessing the role of E2A and E2A-PBX1 in lymphopoiesis and leukemogenesis. An interaction between E2A AD2 and the KIX domain has also been recently identified, and the TAZ domains of CBP/p300 have been shown to interact with several transcription factors that contain ΦxxΦΦ motifs. Thus the design of an inhibitor of the E2A:CBP/p300 interaction requires the full complement of interactions between E2A and the various domains of CBP/p300 to be elucidated. Here, we have used nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy to determine that AD2 interacts with KIX at the same site as PCET, which indicates that the E2A:KIX interaction can be disrupted by targeting a single binding site. Using an iterative synthetic peptide microarray approach, a peptide with the sequence DKELQDLLDFSLQY was derived from PCET to interact with KIX with higher affinity than the wild type sequence. This peptide now serves as a lead molecule for further development as an inhibitor of the E2A:CBP/p300 interaction. Fluorescence anisotropy, peptide microarray technology, and isothermal titration calorimetry were employed to characterize interactions between both TAZ domains of CBP/p300 and the PCET motif and AD2 of E2A. Alanine substitution of residues within PCET demonstrated that the ΦxxΦΦ motif is a key mediator of these interactions, analogous to the PCET:KIX interaction. These findings now inform future work to establish possible physiological roles for the E2A:TAZ1 and E2A:TAZ2 interactions.

The Interlaboratory Robustness Of Next-Generation Sequencing (IRON) Study Phase II: Deep-Sequencing Analyses Of Hematological Malignancies Performed In 8,867 Cases By An International Network Involving 27 Laboratories

Introduction: Amplicon deep-sequencing using second-generation sequencing technology is an innovative molecular diagnostic technique and enables a highly-sensitive detection of mutations. As an international consortium we had investigated previously the robustness, precision, and reproducibility of 454 amplicon next-generation sequencing (NGS) across 10 laboratories from 8 countries (Leukemia, 2011;25:1840-8).

Aims: In Phase II of the study, we established distinct working groups for various hematological malignancies, i.e. acute myeloid leukemia (AML), acute lymphoblastic leukemia (ALL), chronic lymphocytic leukemia (CLL), chronic myelogenous leukemia (CML), myelodysplastic syndromes (MDS), myeloproliferative neoplasms (MPN), and multiple myeloma. Currently, 27 laboratories from 13 countries are part of this research consortium. In total, 74 gene targets were selected by the working groups and amplicons were developed for a NGS deep-sequencing assay (454 Life Sciences, Branford, CT). A data analysis pipeline was developed to standardize mutation interpretation both for accessing raw data (Roche Amplicon Variant Analyzer, 454 Life Sciences) and variant interpretation (Sequence Pilot, JSI Medical Systems, Kippenheim, Germany).

Results: We will report on the design, standardization, quality control aspects, landscape of mutations, as well as the prognostic and predictive utility of this assay in a cohort of 8,867 cases. Overall, 1,146 primer sequences were designed and tested. In detail, for example in AML, 924 cases had been screened for CEBPA mutations. RUNX1 mutations were analyzed in 1,888 cases applying the deep-sequencing read counts to study the stability of such mutations at relapse and their utility as a biomarker to detect residual disease. Analyses of DNMT3A (n=1,041) were focused to perform landscape investigations and to address the prognostic relevance. Additionally, this working group is focusing on TET2, ASXL1, and TP53 analyses. A novel prognostic model is being developed allowing stratification of AML into prognostic subgroups based on molecular markers only. In ALL, 1,124 pediatric and adult cases have been screened, including 763 assays for TP53 mutations both at diagnosis and relapse of ALL. Pediatric and adult leukemia expert labs developed additional content to study the mutation incidence of other B and T lineage markers such as IKZF1, JAK2, IL7R, PAX5, EP300, LEF1, CRLF2, PHF6, WT1, JAK1, PTEN, AKT1, IL7R, NOTCH1, CREBBP, or FBXW7. Further, the molecular landscape of CLL is changing rapidly. As such, a separate working group focused on analyses including NOTCH1, SF3B1, MYD88, XPO1, FBXW7 and BIRC3. Currently, 922 cases were screened to investigate the range of mutational burden of NOTCH1 mutations for their prognostic relevance. In MDS, RUNX1 mutation analyses were performed in 977 cases. The prognostic relevance of TP53 mutations in MDS was assessed in additional 327 cases, including isolated deletions of chromosome 5q. Next, content was developed targeting genes of the cellular splicing component, e.g. SF3B1, SRSF2, U2AF1, and ZRSR2. In BCR-ABL1-negative MPN, nine genes of interest (JAK2, MPL, TET2, CBL, KRAS, EZH2, IDH1, IDH2, ASXL1) have been analyzed in a cohort of 155 primary myelofibrosis cases searching for novel somatic mutations and addressing their relevance for disease progression and leukemia transformation. Moreover, an assay was developed and applied to CMML cases allowing the simultaneous analysis of 25 leukemia-associated target genes in a single sequencing run using just 20 ng of starting DNA. Finally, nine laboratories are studying CML, applying ultra-deep sequencing of the BCR-ABL1 tyrosine kinase domain. Analyses were performed on 615 cases investigating the dynamics of expansion of mutated clones under various tyrosine kinase inhibitor therapies.

Conclusion: Molecular characterization of hematological malignancies today requires high diagnostic sensitivity and specificity. As part of the IRON-II study, a network of laboratories analyzed a variety of disease entities applying amplicon-based NGS assays. Importantly, the consortium not only standardized assay design for disease-specific panels, but also achieved consensus on a common data analysis pipeline for mutation interpretation. Distinct working groups have been forged to address scientific tasks and in total 8,867 cases had been analyzed thus far.

Serial chimerism analyses indicate that mixed haemopoietic chimerism influences the probability of graft rejection and disease recurrence following allogeneic stem cell transplantation (SCT) for severe aplastic anaemia (SAA): indication for routine assessment of chimerism post SCT for SAA

Ninety-one patients were studied serially for chimeric status following allogeneic stem cell transplantation (SCT) for severe aplastic anaemia (SAA) or Fanconi Anaemia (FA). Short tandem repeat polymerase chain reaction (STR-PCR) was used to stratify patients into five groups: (A) complete donor chimeras (n = 39), (B) transient mixed chimeras (n = 15) (C) stable mixed chimeras (n = 18), (D) progressive mixed chimeras (n = 14) (E) recipient chimeras with early graft rejection (n = 5). As serial sampling was not possible in Group E, serial chimerism results for 86 patients were available for analysis. The following factors were analysed for association with chimeric status: age, sex match, donor type, aetiology of aplasia, source of stem cells, number of cells engrafted, conditioning regimen, graft-versus-host disease (GvHD) prophylaxis, occurrence of acute and chronic GvHD and survival. Progressive mixed chimeras (PMCs) were at high risk of late graft rejection (n = 10, P <0.0001). Seven of these patients lost their graft during withdrawal of immunosuppressive therapy. STR-PCR indicated an inverse correlation between detection of recipient cells post-SCT and occurrence of acute GvHD (P = 0.008). PMC was a bad prognostic indicator of survival (P = 0.003). Monitoring of chimeric status during cyclosporin withdrawal may facilitate therapeutic intervention to prevent late graft rejection in patients transplanted for SAA.

Predicting adverse events in children with fever and chemotherapy-induced neutropenia: the prospective multicenter SPOG 2003 FN study.

PURPOSE To develop a score predicting the risk of adverse events (AEs) in pediatric patients with cancer who experience fever and neutropenia (FN) and to evaluate its performance. PATIENTS AND METHODS Pediatric patients with cancer presenting with FN induced by nonmyeloablative chemotherapy were observed in a prospective multicenter study. A score predicting the risk of future AEs (ie, serious medical complication, microbiologically defined infection, radiologically confirmed pneumonia) was developed from a multivariate mixed logistic regression model. Its cross-validated predictive performance was compared with that of published risk prediction rules. Results An AE was reported in 122 (29%) of 423 FN episodes. In 57 episodes (13%), the first AE was known only after reassessment after 8 to 24 hours of inpatient management. Predicting AE at reassessment was better than prediction at presentation with FN. A differential leukocyte count did not increase the predictive performance. The score predicting future AE in 358 episodes without known AE at reassessment used the following four variables: preceding chemotherapy more intensive than acute lymphoblastic leukemia maintenance (weight = 4), hemoglobin > or = 90 g/L (weight = 5), leukocyte count less than 0.3 G/L (weight = 3), and platelet count less than 50 G/L (weight = 3). A score (sum of weights) > or = 9 predicted future AEs. The cross-validated performance of this score exceeded the performance of published risk prediction rules. At an overall sensitivity of 92%, 35% of the episodes were classified as low risk, with a specificity of 45% and a negative predictive value of 93%. CONCLUSION This score, based on four routinely accessible characteristics, accurately identifies pediatric patients with cancer with FN at risk for AEs after reassessment.

Pharmacogénétique du DHFR chez les enfants leucémiques

Le dihydrofolate réductase (DHFR) est la principale cible du méthotrexate, un important composant du traitement de la leucémie lymphoblastique aiguë (LLA). Une association des polymorphismes du promoteur de DHFR avec l’issue de la LLA a été mise en évidence au laboratoire. Une survie sans événement (EFS) réduite corrélait avec les allèles A -317 et C -1610, et l’haplotype *1, défini par ces allèles. L’haplotype *1 était aussi associé à une expression élevée du DHFR. Dans cette étude, nous étendons l’analyse à la région régulatrice adjacente, d’environ 400 pb, correspondant au transcrit mineur non-codant du DHFR, qui joue un rôle essentiel dans la régulation de la transcription au niveau du promoteur majeur. Six polymorphismes ont été identifiés, parmi lesquels 5 étaient des SNPs et un polymorphisme de longueur composé d’un nombre variable d’éléments de 9 pb et d’une insertion/délétion de 9 pb. L’analyse d’haplotype, incluant tous les polymorphismes promoteurs, a révélé une diversification de l’haploytpe *1 en 5 sous-types (*1a à *1e). Les variations du promoteur majeur et les sous-types de l’haplotype *1 ont été par la suite analysés pour l’association avec l’issue de LLA. Un EFS réduit corrélait avec l’allèle A du polymorphisme G308A (p=0,02) et avec l’haplotype *1 (p=0,01). Des niveaux élevées d’ARNm étaient trouvés chez les porteurs de l’haplotype *1b (p=0,005) et pas pour les autres sous-types de l’haplotype *1. Alors, la mauvaise issue de LLA associée avec l'haplotype *1 est en effet déterminée par le sous-type *1b. Cette étude donne un nouvel aperçu des polymorphismes régulateurs du DHFR définissant plus précisément les variations du DHFR prédisposant un événement.

Les polymorphismes des gènes encodant les protéines apoptotiques Bim et Bax : leur rôle dans la réponse thérapeutique chez les enfants ayant la leucémie lymphoblastique aiguë

INTRODUCTION Des réponses thérapeutiques variables aux glucocorticoïdes (GCs) sont observées parmi les patients atteints de la leucémie lymphoblastique aiguë (LLA). Les protéines Bax et Bim ont déjà montré un rôle important dans l’apoptose des cellules leucémiques. L’expression de Bax était plus basse chez les patients leucémiques résistants au médicament, de même une sensibilité diminuée aux GCs a été associée avec une expression réduite de Bim. La différence dans l’expression pourrait être due à des polymorphismes présents dans ces gènes et donc être associés avec la résistance aux GCs. MÉTHODE Dix-huit polymorphismes en régions régulatrices, 2 polymorphismes exoniques et 7 polymorphismes en région 3’UTR de ces gènes ont été analysés chez les témoins (n=50) et ont permis de déterminer un nombre minimal de polymorphismes suffisants pour définir les haplotypes (tagSNPs). Ces 8 polymorphismes ont ensuite été génotypés chez 286 enfants atteints de la LLA et ont été testés pour l’issue de la maladie par l’analyse de survie. RÉSULTATS Une survie sans évènement et une survie sans rechute diminuées ont été observées pour l’haplotype 3 (p=0,03 et p=0,02). Une survie globale diminuée a été associée avec l’homozygotie pour l’allèle exonique T298C>T (p=0,03), de même que pour les haplotypes 1 et 4 (p=0,04 et p=0,02) du gène Bim. CONCLUSION Les polymorphismes ont été associés avec une survie diminuée chez des enfants atteints de LLA. Il reste à tester d’autres polymorphismes présents dans ces deux gènes ainsi qu’à définir leurs fonctions afin de comprendre leurs rôles dans la réponse aux GCs.

Mécanisme de leucémogénèse par les oncogènes SCL et LMO1

La leucémie lymphoïde représente 30% de tous les cancers chez l’enfant. SCL (« Stem cell leukemia ») et LMO1/2 (« LIM only protein ») sont les oncogènes les plus fréquemment activés dans les leucémies aiguës des cellules T chez l'enfant (T-ALL). L’expression ectopique de ces deux oncoprotéines dans le thymus de souris transgéniques induit un blocage de la différenciation des cellules T suivie d’une leucémie agressive qui reproduit la maladie humaine. Afin de définir les voies génétiques qui collaborent avec ces oncogènes pour induire des leucémies T-ALL, nous avons utilisé plusieurs approches. Par une approche de gène candidat, nous avons premièrement identifié le pTalpha, un gène crucial pour la différenciation des cellules T, comme cible directe des hétérodimères E2AHEB dans les thymocytes immatures. De plus, nous avons montré que pendant la différenciation normale des thymocytes, SCL inhibe la fonction E2A et HEB et qu’un dosage entre les protéines E2A, HEB et SCL détermine l’expression du pTalpha. Deuxièmement, par l’utilisation d’une approche globale et fonctionnelle, nous avons identifié de nouveaux gènes cibles des facteurs de transcription E2A et HEB et montré que SCL et LMO1 affectent la différenciation thymocytaire au stade préleucémique en inhibant globalement l’activité transcriptionnelle des protéines E par un mécanisme dépendant de la liaison à l’ADN. De plus, nous avons découvert que les oncogènes SCL et LMO1 sont soit incapables d’inhiber totalement l’activité suppresseur de tumeur des protéines E ou agissent par une voie d’induction de la leucémie différente de la perte de fonction des protéines E. Troisièmement, nous avons trouvé que Notch1, un gène retrouvé activé dans la majorité des leucémies T-ALL chez l’enfant, opère dans la même voie génétique que le pré-TCR pour collaborer avec les oncogènes SCL et LMO1 lors du processus de leucémogénèse. De plus, cette collaboration entre des facteurs de transcription oncogéniques et des voies de signalisation normales et importantes pour la détermination de la destinée cellulaire pourraient expliquer la transformation spécifique à un type cellulaire. Quatrièmement, nous avons trouvé que les oncogènes SCL et LMO1 sont des inducteurs de sénescence au stade préleucémique. De plus, la délétion du locus INK4A/ARF, un évènement retrouvé dans la majorité des leucémies pédiatriques T-ALL associées avec une activation de SCL, collabore aves les oncogènes SCL et LMO1 dans l’induction de la leucémie. Cette collaboration entre la perte de régulateurs de la sénescence suggère qu’un contournement de la réponse de sénescence pourrait être nécessaire à la transformation. Finalement, nous avons aussi montré que l’interaction directe entre les protéines SCL et LMO1 est critique pour l’induction de la leucémie. Ces études ont donc permis d’identifier des évènements collaborateurs, ainsi que des propriétés cellulaires affectées par les oncogènes associés avec la leucémie et de façon plus générale dans le développement du cancer.

Problèmes de comportement à long terme chez les patients pédiatriques atteints de leucémie lymphoblastique aiguë

Les améliorations dans les protocoles de traitement pour la majorité des cancers pédiatriques ont augmenté de façon marquée les taux de survie. Cependant, des risques élevés de multiples problèmes de santé chez les survivants sont bien documentés. En ce qui concerne spécifiquement les problèmes neuropsychologiques, les principaux facteurs de risque individuels connus à ce jour (l’âge au diagnostic, le genre du patient, l’exposition aux radiations) demeurent insuffisants pour cibler efficacement et prévenir les séquelles à long terme. Les objectifs généraux de cette thèse étaient : 1) la caractérisation des trajectoires individuelles de problèmes de comportement chez une population de patients pédiatriques atteints de leucémie lymphoblastique aiguë; 2) l’identification des principaux déterminants génétiques, médicaux et psychosociaux associés aux problèmes de comportements. Les hypothèses étaient : 1) Il existe une association entre les trajectoires individuelles de problèmes de comportement et a - des facteurs psychosociaux liés au fonctionnement familial, b - des polymorphismes dans les gènes modérateurs des effets thérapeutiques du méthotrexate et des glucocorticoïdes, c - des variables liées aux traitements oncologiques. 2) L'utilisation de modèles statistiques multi-niveaux peut permettre d’effectuer cette caractérisation des trajectoires individuelles et l’identification des facteurs de risque associés. 138 patients pédiatriques (0-18 ans) ayant reçu un diagnostic de leucémie lymphoblastique aiguë entre 1993 et 1999 au CHU Ste-Justine ont participé à une étude longitudinale d’une durée de 4 ans. Un instrument validé et standardisés, le Child Behavior Checklist, a été utilisé pour obtenir un indice de problèmes de comportement, tel que rapporté par la mère, au moment du diagnostic, puis 1, 2, 3 et 4 ans post-diagnostic. Des données génétiques, psychosociales et médicales ont aussi été collectées au cours de cette même étude longitudinale, puis ont été exploitées dans les modélisations statistiques effectuées. Les résultats obtenus suggèrent que les problèmes de comportement de type internalisés et externalisés possèdent des trajectoires et des facteurs de risque distincts. Les problèmes internalisés sont des manifestations de troubles affectifs chez le patient, tels que des symptômes dépressifs ou anxieux, par exemple. Ceux-ci sont très prévalents tôt après le diagnostic et se normalisent par la suite, indiquant des difficultés significatives, mais temporaires. Des facteurs médicaux exacerbant l'expérience de stress, soit le risque de rechute associé au diagnostic et les complications médicales affectant la durée de l'hospitalisation, ralentissent cette normalisation. Les problèmes externalisés se manifestent dans le contact avec autrui; des démonstrations d’agression ou de violence font partie des symptômes. Les problèmes externalisés sont plus stables dans le temps relativement aux problèmes internalisés. Des variables pharmacologiques et génétiques contribuent aux différences individuelles : l'administration d’un glucocorticoïde plus puissant du point de vue des effets pharmacologiques et toxicologiques, ainsi que l’homozygotie pour l’haplotype -786C844T du gène NOS3 sont liés à la modulation des scores de problèmes externalisés au fil du temps. Finalement, le niveau de stress familial perçu au diagnostic est positivement corrélé avec le niveau initial de problèmes externalisés chez le patient, tandis que peu après la fin de la période d’induction, le niveau de stress familial est en lien avec le niveau initial de problèmes internalisés. Ces résultats supportent l'idée qu'une approche holistique est essentielle pour espérer mettre en place des interventions préventives efficaces dans cette population. À long terme, ces connaissances pourraient contribuer significativement à l'amélioration de la qualité de vie des patients. Ces travaux enrichissent les connaissances actuelles en soulignant les bénéfices des suivis longitudinaux et multidisciplinaires pour comprendre la dynamique de changement opérant chez les patients. Le décloisonnement des savoirs semble devenir incontournable pour aspirer dépasser le cadre descriptif et atteindre un certain niveau de compréhension des phénomènes observés. Malgré des défis méthodologiques et logistiques évidents, ce type d’approche est non seulement souhaitable pour étudier des processus dynamiques, mais les travaux présentés dans cette thèse indiquent que cela est possible avec les moyens analytiques actuels.

Identification et caractérisation des cibles transcriptionnelles de ETV6, un facteur de transcription impliqué dans la leucémie de l’enfant.

La leucémie lymphoblastique aiguë (LLA) est responsable d’environ 25% de l’ensemble des cancers pédiatriques. Chez 85% des enfants diagnostiqués, la LLA entraîne une prolifération massive et incontrôlée de lymphocytes immatures de type précurseurs B dans la moelle osseuse (LLA pré-B). Des avancées intéressantes ont été faites au cours des trente dernières années et ont mené à une augmentation de l’efficacité des traitements thérapeutiques. Plus de 80% des enfants atteints de LLA seront guéris de cette maladie. Malheureusement, ces traitements manquent de spécificité à cause du manque de connaissances sur les mécanismes moléculaires impliqués durant l’initiation et le développement de la LLA pré-B pédiatrique. En d’autres termes, nous connaissons peu de chose sur l’étiologie de cette maladie. Plus de 25% des enfants atteints de la LLA pré-B présentent la translocation chromosomique t(12;21)(p13;q22) qui implique les gènes ETV6 et AML1. Celle-ci est formée in utero et mène à l’expression de la protéine chimère transcriptionnelle ETV6-AML1, dont la présence seule ne suffit pas au développement de la LLA pré-B. Ainsi, d’autres événements génétiques sont nécessaires au développement de cette leucémie. La délétion de l’allèle résiduel de ETV6 est un événement génétique fréquemment rencontré au moment du diagnostic de la LLA pré-B t(12;21)+. Cette délétion entraîne l’inactivation complète de ETV6 dans les lymphocytes pré-B leucémiques. ETV6 est un répresseur transcriptionnel de la famille Ets. Mon hypothèse de recherche est que ETV6 agit comme gène suppresseur de tumeur dans la LLA pré-B pédiatrique. L’inactivation de ETV6 causerait une dérégulation de l’expression de ses cibles transcriptionnelles et, par le fait même, favoriserait l’initiation et le déroulement de la leucémogenèse pédiatrique. Dans le cadre de mon projet, comme peu de cibles transcriptionnelles de ETV6 sont connues, j’ai effectué des expériences d’immunoprécipitation de la chromatine et des essais luciférases qui ont permis d’identifier six nouvelles cibles transcriptionnelles: TP53 (p53 et Δ133p53), SPHK1, IL-18, PTGER4 et LUM. J’ai démontré que la régulation transcriptionnelle médiée par ETV6 requiert la présence de ses deux domaines fonctionnels: PNT (interactions protéiques) et ETS (liaison à l’ADN). Ces domaines favorisent la reconnaissance d’un site EBS consensus dans une région située près du promoteur de base. Ce mécanisme peut dépendre du promoteur régulé par ETV6, mais également du contexte cellulaire. Des études fonctionnelles réalisées sur des lymphocytes pré-B leucémiques ont permis de mesurer l’impact de la dérégulation de l’expression des cibles transcriptionnelles de ETV6 sur trois voies biologiques: la prolifération cellulaire, l’apoptose induite par un stress génotoxique et la migration cellulaire dirigée par la voie de signalisation CXCL12/CXCR4. Ceci a permis de démontrer l’implication des gènes SPHK1, IL-18 et PTGER4 durant la leucémogenèse pédiatrique. Cette étude est une des premières à suggérer le rôle de ETV6 comme gène suppresseur de tumeur dans la LLA pré-B pédiatrique. Suite à l’inactivation du répresseur transcriptionnel ETV6, l’augmentation de l’expression de ses cibles transcriptionnelles favoriserait la prolifération et la survie des lymphocytes pré-B leucémiques dans la moelle osseuse. L’identification de nouveaux gènes impliqués dans le développement de la LLA pré-B pédiatrique ouvre la porte au développement de nouveaux traitements thérapeutiques qui pourront présenter une meilleure spécificité envers l’étiologie de la maladie.

Caractérisation de la translocation (12;13)(p12;q12-14) et l’insertion (X;6)(p11.23;q21q23.3) dans des leucémies aiguës pédiatriques

Par une stratégie de dépistage combinant le caryotype et l’hybridation in situ en fluorescence (FISH), une insertion (X;6) présente chez des jumelles avec une leucémie myéloïde aiguë (LMA) et une translocation (12;13) dans deux cas de LMA et un cas de leucémie lymphoblastique aiguë (LLA) ont été mis en évidence. L’insertion (X;6) n’est pas rapportée et serait un variant de la translocation (X;6) rapportée dans 4 cas de LMA, dont un associe un gène de fusion MYB-GATA1. Nous avons mis en évidence la dérégulation de l’expression de ces gènes dans le cas d’insertion sans la présence de fusion MYB-GATA1. De plus, dans le premier cas de translocation (12;13) identifié, ETV6 serait fusionné à CDX2 ou FLT3. Le deuxième cas associe la délétion des gènes miR-15a et miR-16-1 à une fusion d’ETV6 et le troisième cas impliquerait une fusion ETV6- FOXO1.

Fonctions de l'oncoprotéine LMO2 déterminées par ses interactions protéiques

La leucémie lymphoïde représente environ 30% des cas de cancer chez l’enfant. Elle est souvent causée par des réarrangements chromosomiques impliquant des gènes encodant des facteurs de transcription, qui contrôlent des programmes génétiques complexes. Par exemple, LMO2 (LIM-only 2) est un facteur de transcription oncogénique fréquemment exprimé de façon aberrante dans les leucémies lymphoblastiques aigues des cellules T (T-ALL). Dans l’hématopoïèse normale, LMO2 est essentiel à la génération des cellules souches hématopoïétiques à l’origine de toutes les cellules sanguines. D’ailleurs, certaines cellules leucémiques possèdent des propriétés normalement réservées aux cellules souches hématopoïétiques. Ainsi, l’étude de la fonction de LMO2 dans les cellules souches hématopoïétiques peut être pertinente autant dans le contexte hématopoïétique normal que leucémique. Afin de mettre en évidence de nouvelles fonctions moléculaires pour LMO2, j’ai choisi d’identifier les protéines qui s’y associent. En plus de ses partenaires connus, j’ai identifié plusieurs protéines de transcription/remodelage de la chromatine, en accord avec son rôle transcriptionnel. Plusieurs nouvelles fonctions potentielles ont été révélées, indiquant que cette protéine adaptatrice pourrait faire partie de complexes non transcriptionnels, régulant d’autres processus cellulaires. Les oncogènes comme LMO2 pourraient être des régulateurs à large spectre. Particulièrement, j’ai identifié des interactions entre LMO2 et des protéines de réplication de l’ADN. J’ai montré que LMO2 contrôle la réplication de l’ADN dans les cellules hématopoïétiques, et possiblement durant la leucémogenèse, indépendamment de son rôle transcriptionnel. Ensemble, ces études ont donc permis de révéler de nouvelles fonctions pour LMO2, et pourraient servir de paradigme pour d’autres facteurs de transcription oncogéniques, particulièrement aux autres protéines de la famille LMO, qui sont aussi des oncogènes puissants.

Immunothérapie cellulaire de la leucémie aiguë lymphoblastique de l'enfant à partir de sang de cordon dans un modèle murin xénogénique

La leucémie aigüe lymphoblastique de précurseurs des cellules B (pré-B LAL) est le cancer le plus fréquent chez l’enfant. La transplantation de cellules souches hématopoïétiques (TCSH) est nécessaire dans environ 20 à 30 % des enfants ayant une pré-B LAL. Les rechutes après TCSH sont habituellement réfractaires aux thérapies actuelles, et par conséquent, il est important de développer et d’optimiser de nouvelles stratégies thérapeutiques. Dans cette étude, nous nous sommes intéressés aux cellules « cytokine-induced killer » (CIK). En effet, ces cellules ont été montrées comme hautement cytotoxique contre beaucoup de types de cancers. Cependant, leur activité cytotoxique contre les pré-B LAL n’est pas vraiment efficace. Par conséquent, nous avons étudié la possibilité de combiner l’immunothérapie des cellules CIK avec l’interféron alpha (IFN-α) afin d’optimiser l’activité lytique de ces cellules contre les cellules pré-B LAL. De plus, vu qu’il a été démontré que l’activité cytotoxique des cellules CIK provient de la fraction CD56+, plus particulièrement les cellules CD3+CD56+, nous avons décidé d’utiliser la fraction CD56+ (cellules CD56+) dans l’ensemble de nos expériences. Nous avons observé in vitro que les cellules CD56+ lysent mieux les lignées cellulaires pré-B LAL comparativement aux cellules CIK non purifiées. Aussi, leur activité cytotoxique peut être augmentée par le traitement avec l’IFN-α. Par ailleurs, nous avons démontré l’efficacité des cellules CD56+ traitées par l’IFN-α contre les lignées cellulaires pré- B LAL in vivo, dans le modèle de souris NOD/SCID/gamma c- (NSG). La survie des souris est significativement prolongée lorsqu’elles reçoivent les cellules pré-B LAL avec les cellules CD56+ traitées par l’IFN-α. Nous avons par la suite étudié le mécanisme d’action des cellules CD56+ contre les lignées cellulaires pré-B LAL. Nous avons observé que les cellules CD56+ provenant de sang de cordon sont plus efficaces que les cellules CD56+ provenant de sang I périphérique pour tuer les lignées cellulaires pré-B LAL. Nous avons également montré que les cellules CD56+ utilisent seulement la voie NKG2D ou bien les voies NKG2D et TRAIL selon la lignée cellulaire pré-B LAL cible et selon la provenance de la source des cellules CD56+. Par ailleurs, nous avons remarqué que les cellules CIK sont sensibles à l’apoptose par Fas, et que cette sensibilité influence leur activité cytotoxique contre les cellules tumorales. En conclusion, les cellules CD56+ sont cytotoxiques contre les lignées cellulaires pré-B LAL, et leur effet lytique est augmenté par l’IFN-α aussi bien in vitro qu’in vivo dans le modèle de souris NSG. Ces données précliniques sont encourageantes pour tester cette nouvelle approche d’immunothérapie dans le traitement contre la pré-B LAL.