Genetics and Prognostication in Splenic Marginal Zone Lymphoma: Revelations from Deep Sequencing

Purpose: Mounting evidence supports the clinical significance of gene mutations and immunogenetic features in common mature B-cell malignancies.

Experimental Design: We undertook a detailed characterization of the genetic background of splenic marginal zone lymphoma (SMZL), using targeted resequencing and explored potential clinical implications in a multinational cohort of 175 patients with SMZL.

Results: We identified recurrent mutations in TP53 (16%), KLF2 (12%), NOTCH2 (10%), TNFAIP3 (7%), MLL2 (11%), MYD88 (7%), and ARID1A (6%), all genes known to be targeted by somatic mutation in SMZL. KLF2 mutations were early, clonal events, enriched in patients with del(7q) and IGHV1-2*04 B-cell receptor immunoglobulins, and were associated with a short median time to first treatment (0.12 vs. 1.11 years; P = 0.01). In multivariate analysis, mutations in NOTCH2 [HR, 2.12; 95% confidence interval (CI), 1.02–4.4; P = 0.044] and 100% germline IGHV gene identity (HR, 2.19; 95% CI, 1.05–4.55; P = 0.036) were independent markers of short time to first treatment, whereas TP53 mutations were an independent marker of short overall survival (HR, 2.36; 95 % CI, 1.08–5.2; P = 0.03).

Conclusions: We identify key associations between gene mutations and clinical outcome, demonstrating for the first time that NOTCH2 and TP53 gene mutations are independent markers of reduced treatment-free and overall survival, respectively.

Over 30% of patients with splenic marginal zone lymphoma express the same immunoglobulin heavy variable gene: ontogenetic implications.

We performed an immunogenetic analysis of 345 IGHV-IGHD-IGHJ rearrangements from 337 cases with primary splenic small B-cell lymphomas of marginal-zone origin. Three immunoglobulin (IG) heavy variable (IGHV) genes accounted for 45.8% of the cases (IGHV1-2, 24.9%; IGHV4-34, 12.8%; IGHV3-23, 8.1%). Particularly for the IGHV1-2 gene, strong biases were evident regarding utilization of different alleles, with 79/86 rearrangements (92%) using allele (*)04. Among cases more stringently classified as splenic marginal-zone lymphoma (SMZL) thanks to the availability of splenic histopathological specimens, the frequency of IGHV1-2(*)04 peaked at 31%. The IGHV1-2(*)04 rearrangements carried significantly longer complementarity-determining region-3 (CDR3) than all other cases and showed biased IGHD gene usage, leading to CDR3s with common motifs. The great majority of analyzed rearrangements (299/345, 86.7%) carried IGHV genes with some impact of somatic hypermutation, from minimal to pronounced. Noticeably, 75/79 (95%) IGHV1-2(*)04 rearrangements were mutated; however, they mostly (56/75 cases; 74.6%) carried few mutations (97-99.9% germline identity) of conservative nature and restricted distribution. These distinctive features of the IG receptors indicate selection by (super)antigenic element(s) in the pathogenesis of SMZL. Furthermore, they raise the possibility that certain SMZL subtypes could derive from progenitor populations adapted to particular antigenic challenges through selection of VH domain specificities, in particular the IGHV1-2(*)04 allele.

The prognostic impact of clinical and molecular features in hairy cell leukaemia variant and splenic marginal zone lymphoma.

Hairy cell leukaemia variant (HCL-variant) and splenic marginal zone lymphoma (SMZL) are disorders with overlapping features. We investigated the prognostic impact in these disorders of clinical and molecular features including IGH VDJ rearrangements, IGHV gene usage and TP 53 mutations. Clinical and laboratory data were collected before therapy from 35 HCL-variant and 68 SMZL cases. End-points were the need for treatment and overall survival. 97% of HCL-variant and 77% of SMZL cases required treatment (P = 0·009). Survival at 5 years was significantly worse in HCL-variant [57% (95% confidence interval 38-73%)] compared with SMZL [84% (71-91%); Hazard Ratio 2·25 (1·20-4·25), P = 0·01]. In HCL-variant, adverse prognostic factors for survival were older age (P = 0·04), anaemia (P = 0·01) and TP 53 mutations (P = 0·02). In SMZL, splenomegaly, anaemia and IGHV genes with >98% homology to the germline predicted the need for treatment; older age, anaemia and IGHV unmutated genes (100% homology) predicted shorter survival. IGHV gene usage had no impact on clinical outcome in either disease. The combination of unfavourable factors allowed patients to be stratified into risk groups with significant differences in survival. Although HCL-variant and SMZL share some features, they have different outcomes, influenced by clinical and biological factors.

Molecular characterization of complete and incomplete immunoglobulin heavy chain gene rearrangements in hairy cell leukemia.

PURPOSE: We analyzed patients with hairy cell leukemia (HCL) to achieve a better understanding of the differentiation stage reached by HCL cells and to define the key role of the diversification of cell surface makers, especially CD25 expression. PATIENTS AND METHODS: We analyzed 38 previously untreated patients with HCL to characterize their complete (VDJ(H)) and incomplete (DJ(H)) immunoglobulin (Ig) heavy chain (IgH) rearrangements, including somatic hypermutation pattern and gene segment use. RESULTS: A correlation between immunophenotypic profile and molecular data was seen. All 38 cases showed monoclonal amplifications: VDJ(H) in 97%, DJ(H) in 42%, and both in 39%. Segments from the D(H)3 family were used more in complete compared with incomplete rearrangements (45% vs. 12%; P <.005). Furthermore, comparison between molecular and immunophenotypic characteristics disclosed differences in the expression of CD25 antigen; CD25(-) cases, a phenotype associated with HCL variant, showed complete homology to the germline in 3 of 5 cases (60%), whereas this characteristic was never observed in CD25(+) cases (P <.005). Moreover, V(H)4-34, V(H)1-08, and J(H)3 segments appeared in 2, 1, and 2 CD25(-) cases, respectively, whereas they were absent in all CD25(+) cases. CONCLUSION: These results support that HCL is a heterogeneous entity including subgroups with different molecular characteristics, which reinforces the need for additional studies with a larger number of patients to clarify the real role of gene rearrangements in HCL.

A Phase II Biomarker-Embedded Study of Lapatinib plus Capecitabine as First-line Therapy in Patients with Advanced or Metastatic Gastric Cancer

An exploratory phase II biomarker-embedded trial (LPT109747; NCT00526669) designed to determine the association of lapatinib-induced fluoropyrimidine gene changes with efficacy of lapatinib plus capecitabine as first-line treatment for advanced gastric cancer or gastroesophageal junction adenocarcinoma independent of tumor HER2 status. Tumor biopsies obtained before and after 7-day lapatinib (1,250 mg) to analyze changes in gene expression, followed by a 14-day course of capecitabine (1,000 mg/m(2) twice daily, 14/21 days) plus lapatinib 1,250 mg daily. Blood samples were acquired for pharmacokinetic analysis. Primary clinical objectives were response rate (RR) and 5-month progression-free survival (PFS). Secondary objectives were overall survival (OS), PFS, time to response, duration of response, toxicity, and identification of associations between lapatinib pharmacokinetics and biomarker endpoints. Primary biomarker objectives were modulation of 5-FU-pathway genes by lapatinib, effects of germline SNPs on treatment outcome, and trough steady-state plasma lapatinib concentrations. Sixty-eight patients were enrolled; (75% gastric cancer, 25% gastroesophageal junction). Twelve patients (17.9%) had confirmed partial response, 31 (46.3%) had stable disease, and 16 (23.9%) had progressive disease. Median PFS and OS were 3.3 and 6.3 months, respectively. Frequent adverse events included diarrhea (45%), decreased appetite (39%), nausea (36%), and fatigue (36%). Lapatinib induced no changes in gene expression from baseline and no significant associations were found for SNPs analyzed. Elevated baseline HER3 mRNA expression was associated with a higher RR (33% vs. 0%; P = 0.008). Lapatinib plus capecitabine was well tolerated, demonstrating modest antitumor activity in patients with advanced gastric cancer. The association of elevated HER3 and RR warrants further investigation as an important player for HER-targeted regimens in combination with capecitabine

Exploration génétique de l'hypothyroïdie congénitale par dysgénésie thyroïdienne

L'hypothyroïdie congénitale par dysgénésie thyroïdienne (HCDT, ectopie dans plus de 80 %) a une prévalence de 1 cas sur 4000 naissances vivantes. L’HCDT est la conséquence d'une défaillance de la thyroïde embryonnaire à se différencier, à se maintenir ou à migrer vers sa localisation anatomique (partie antérieure du cou), qui aboutit à une absence totale de la thyroïde (athyréose) ou à une ectopie thyroïdienne (linguale ou sublinguale). Les HCDT sont principalement non-syndromiques (soit 98% des cas sont non-familiale), ont un taux de discordance de 92% chez les jumeaux monozygotes, et ont une prédominance féminine et ethnique (i.e., Caucasienne). La majorité des cas d’HCDT n’a pas de cause connue, mais est associée à un déficit sévère en hormones thyroïdiennes (hypothyroïdie). Des mutations germinales dans les facteurs de transcription liés à la thyroïde (NKX2.1, FOXE1, PAX8, NKX2.5) ont été identifiées dans seulement 3% des patients atteints d’HCDT sporadiques et l’analyse de liaisons exclue ces gènes dans les rares familles multiplex avec HCDT. Nous supposons que le manque de transmission familiale claire d’HCDT peut résulter de la nécessité d’au moins deux « hits » génétiques différents dans des gènes importants pour le développement thyroïdien. Pour répondre au mieux nos questions de recherche, nous avons utilisé deux approches différentes: 1) une approche gène candidat, FOXE1, seul gène impliqué dans l’ectopie dans le modèle murin et 2) une approche en utilisant les techniques de séquençage de nouvelle génération (NGS) afin de trouver des variants génétiques pouvant expliquer cette pathologie au sein d’une cohorte de patients avec HCDT. Pour la première approche, une étude cas-contrôles a été réalisée sur le promoteur de FOXE1. Il a récemment été découvert qu’une région du promoteur de FOXE1 est différentiellement méthylée au niveau de deux dinucléotides CpG consécutifs, définissant une zone cruciale de contrôle de l’expression de FOXE1. L’analyse d’association basée sur les haplotypes a révélé qu’un haplotype (Hap1: ACCCCCCdel1C) est associé avec le HCDT chez les Caucasiens (p = 5x10-03). Une réduction significative de l’activité luciférase est observée pour Hap1 (réduction de 68%, p<0.001) comparé au promoteur WT de FOXE1. Une réduction de 50% de l’expression de FOXE1 dans une lignée de cellules thyroïdienne humaine est suffisante pour réduire significativement la migration cellulaire (réduction de 55%, p<0.05). Un autre haplotype (Hap2: ACCCCCCC) est observé moins fréquemment chez les Afro-Américain comparés aux Caucasiens (p = 1.7x10-03) et Hap2 diminue l’activité luciférase (réduction de 26%, p<0.001). Deux haplotypes distincts sont trouvés fréquemment dans les contrôles Africains (Black-African descents). Le premier haplotype (Hap3: GTCCCAAC) est fréquent (30.2%) chez les contrôles Afro-Américains comparés aux contrôles Caucasiens (6.3%; p = 2.59 x 10-9) tandis que le second haplotype (Hap4: GTCCGCAC) est trouvé exclusivement chez les contrôles Afro-Américains (9.4%) et est absent chez les contrôles Caucasiens (P = 2.59 x 10-6). Pour la deuxième approche, le séquençage de l’exome de l’ADN leucocytaire entre les jumeaux MZ discordants n’a révélé aucune différence. D'où l'intérêt du projet de séquençage de l’ADN et l’ARN de thyroïdes ectopiques et orthotopiques dans lesquelles de l'expression monoallélique aléatoire dans a été observée, ce qui pourrait expliquer comment une mutation monoallélique peut avoir des conséquences pathogéniques. Finalement, le séquençage de l’exome d’une cohorte de 36 cas atteints d’HCDT a permis d’identifier de nouveaux variants probablement pathogéniques dans les gènes récurrents RYR3, SSPO, IKBKE et TNXB. Ces quatre gènes sont impliqués dans l’adhésion focale (jouant un rôle dans la migration cellulaire), suggérant un rôle direct dans les défauts de migration de la thyroïde. Les essais de migration montrent une forte diminution (au moins 60% à 5h) de la migration des cellules thyroïdiennes infectées par shRNA comparés au shCtrl dans 2 de ces gènes. Des zebrafish KO (-/- et +/-) pour ces nouveaux gènes seront réalisés afin d’évaluer leur impact sur l’embryologie de la thyroïde.

Bcl-xL (S49) and (S62) sequential phosphorylation/dephosphorylation during mitosis prevents chromosome instability and aneuploidy

Une caractéristique intéressante de la protéine Bcl-xL est la présence d'un domaine en boucle non-structurée entre les hélices α1 and α2 de la protéine. Ce domaine protéique n'est pas essentiel pour sa fonction anti-apoptotique et absent chez CED-9, la protéine orthologue chez Caenorhabditis elegans. A l'intérieur de ce domaine, Bcl-xL subit une phosphorylation et déphosphorylation dynamique sur les résidus Ser49 et Ser62 en phase G2 du cycle cellulaire et lors de la mitose. Lorsque ces résidus sont mutés et les protéines exprimées dans des cellules cancéreuses, les cellules démontrent plusieurs défauts mitotiques liés à l'instabilité chromosomique. Pour analyser les effets de Bcl-xL Ser49 et Ser62 dans les cellules normales, les présentes études ont été réalisées dans des cellules diploïdes humaines normales, et in vivo chez Caenorhabditis elegans. Dans une première étude, nous avons utilisé la lignée cellulaire de cellules fibroblastiques diploïdes humaines normales BJ, exprimant Bcl-xL (type sauvage), (S49A), (S49D), (S62A), (S62D) et les double (S49/62A) et (S49/62D) mutants. Les cellules exprimant les mutants de phosphorylation ont montré des cinétiques de doublement de la population cellulaire réduites. Ces effets sur la cinétique de doublement de la population cellulaire corrèle avec l'apparition de la sénescence cellulaire, sans impact sur les taux de mort cellulaire. Ces cellules sénescentes affichent des phénotypes typiques de sénescence associés notamment à haut niveau de l'activité β-galactosidase associée à la sénescence, la sécrétion d' interleukine-6, l'activation de p53 et de p21WAF1/ Cip1, un inhibiteur des complexes kinase cycline-dépendant, ainsi que la formation de foyers de chromatine nucléaire associés à γH2A.X. Les analyses de fluorescence par hybridation in situ et des caryotypes par coloration au Giemsa ont révélé que l'expression des mutants de phosphorylation de Bcl-xL provoquent de l'instabilité chromosomique et l'aneuploïdie. Ces résultats suggèrent que les cycles de phosphorylation et déphosphorylation dynamiques de Bcl-xL Ser49 et Ser62 sont importants dans le maintien de l'intégrité des chromosomes lors de la mitose dans les cellules normales. Dans une deuxième étude, nous avons entrepris des expériences chez Caenorhabditis elegans pour comprendre l'importance des résidus Ser49 et Ser62 de Bcl-xL in vivo. Les vers transgéniques portant les mutations de Bcl-xL (S49A, S62A, S49D, S62D et S49/62A) ont été générés et leurs effets ont été analysés sur les cellules germinales des jeunes vers adultes. Les vers portant les mutations de Bcl-xL ont montré une diminution de ponte et d'éclosion des oeufs, des variations de la longueur de leurs régions mitotiques et des zones de transition, des anomalies chromosomiques à leur stade de diplotène, et une augmentation de l'apoptose des cellules germinales. Certaines de ces souches transgéniques, en particulier les variants Ser/Ala, ont également montré des variations de durée de vie par rapport aux vers témoins. Ces observations in vivo ont confirmé l'importance de Ser49 et Ser62 à l'intérieur du domaine à boucle de Bcl-xL pour le maintien de la stabilité chromosomique. Ces études auront une incidence sur les futures stratégies visant à développer et à identifier des composés qui pourraient cibler non seulement le domaine anti-apoptotique de la protéine Bcl-xL, mais aussi son domaine mitotique pour la thérapie du cancer.

Étude fonctionnelle d’un nouveau complexe multi-enzymatique régulant l’épigénome

L’ubiquitination, une modification post-traductionnelle importante pour le contrôle de nombreux processus cellulaires, est une réaction réversible. La réaction inverse, nommée déubiquitination est catalysée par les déubiquitinases (DUB). Nous nous sommes intéressés dans nos travaux à étudier l’ubiquitination de l’histone H2A (H2Aub), au niveau des résidus lysines 118 et 119 (K118/K119), une marque épigénétique impliquée dans la régulation de la prolifération cellulaire et la réparation de l’ADN. Le régulateur transcriptionnel BAP1, une déubiquitinase nucléaire, a été initialement identifié pour sa capacité à promouvoir la fonction suppressive de tumeurs de BRCA1. BAP1 forme un complexe multi-protéique avec plusieurs facteurs transcriptionnels et sa fonction principale est la déubiquitination de H2Aub. Plusieurs études ont démontré que BAP1 est un gène suppresseur de tumeurs majeur et qu’il est largement muté et inactivé dans une multitude de cancers. En effet, BAP1 émerge comme étant la DUB la plus mutée au niveau des cancers. Cependant, le ou les mécanismes d’action et de régulation du complexe BAP1 restent très peu connus. Dans cette étude nous nous sommes intéressés à la caractérisation moléculaire et fonctionnelle des partenaires protéiques de BAP1. De manière significative nous avons caractérisé un mécanisme unique de régulation entre deux composants majeurs du complexe BAP1 à savoir, HCF-1 et OGT. En effet, nous avons démontré que HCF-1 est requis pour maintenir le niveau protéique de OGT et que cette dernière est indispensable pour la maturation protéolytique de HCF-1 en promouvant son clivage par O-GlcNAcylation, une signalisation cellulaire nécessaire au bon fonctionnement de HCF-1. Également, nous avons découvert un nouveau mécanisme de régulation de BAP1 par l’ubiquitine ligase atypique UBE2O. En effet, UBE2O agit comme un régulateur négatif de BAP1 puisque l’ubiquitination de ce dernier induit sa séquestration dans le cytoplasme et l’inhibition de sa fonction suppressive de tumeurs. D’autre part nous nous sommes penchés sur la caractérisation de l’association de BAP1 avec deux facteurs de la famille des protéines Polycombes nommés ASXL1 et ASXL2 (ASXL1/2). Nous avons investigué le rôle de BAP1/ASXL1/2, particulièrement dans les mécanismes de déubiquitination et suppression de tumeurs. Nous avons démontré que BAP1 interagit directement iii via son domaine C-terminale avec le même domaine ASXM de ASXL1/2 formant ainsi deux complexes mutuellement exclusifs indispensables pour induire l’activité déubiquitinase de BAP1. De manière significative, ASXM s’associe avec BAP1 pour créer un nouveau domaine composite de liaison à l’ubiquitine. Ces interactions BAP1/ASXL1/2 régulent la progression harmonieuse du cycle cellulaire. De plus, la surexpression de BAP1 et de ASXL2 au niveau des fibroblastes induit la sénescence de manière dépendante de leurs interactions. D’autre part, nous avons identifié des mutations de cancers au niveau de BAP1 le rendant incapable de lier ASXL1/2, d’exercer sa fonction d’autodéubiquitination et de ce fait d’agir comme suppresseur de tumeurs. Ainsi nous avons révélé un lien étroit entre le gène suppresseur de tumeurs BAP1, son activité déubiquitinase et le contrôle de la prolifération cellulaire.

The complexity of Drosophila innate immunity

Metazoans rely on efficient mechanisms to oppose infections caused by pathogens. The immediate and first-line defense mechanism(s) in metazoans, referred to as the innate immune system, is initiated upon recognition of microbial intruders by germline encoded receptors and is executed by a set of rapid effector mechanisms. Adaptive immunity is restricted to vertebrate species and it is controlled and assisted by the innate immune system. Interestingly, most of the basic signaling cascades that regulate the primeval innate defense mechanism(s) have been well conserved during evolution, for instance between humans and the fruit fly, Drosophila melanogaster. Being devoid of adaptive signaling and effector systems, Drosophila has become an established model system for studying pristine innate immune cascades and reactions. In general, an immune response is evoked when microorganisms pass the fruit fly’s physical barriers (e.g. cuticle, epithelial lining of gut and trachea), and it is mainly executed in the hemolymph, the equivalent of the mammalian blood. Innate immunity in the fruit fly consists of a phenoloxidase (PO) response, a cellular response (hemocytes), an antiviral response, and the NF-κB dependent production of antimicrobial peptides referred to as the humoral response. The JAK/STAT and Jun kinase signaling cascades are also implicated in the defence against pathogens.

Multiple endocrine neoplasia, the old and the new: a mini review

Multiple endocrine neoplasia syndromes have since been classified as types 1 and 2, each with specific phenotypic patterns. MEN1 is usually associated with pituitary, parathyroid and paraneoplastic neuroendocrine tumours. The hallmark of MEN2 is a very high lifetime risk of developing medullary thyroid carcinoma (MTC) more than 95% in untreated patients. Three clinical subtypesdMEN2A, MEN2B, and familial MTC (FMTC) have been defined based on the risk of pheochromocytoma, hyperparathyroidism, and the presence or absence of characteristic physical features). MEN2 occurs as a result of germline activating missense mutations of the RET (REarranged during Transfection) proto-oncogene. MEN2-associated mutations are almost always located in exons 10, 11, or 13 through 16. Strong genotype-phenotype correlations exist with respect to clinical subtype, age at onset, and aggressiveness of MTC in MEN2. These are used to determine the age at which prophylactic thyroidectomy should occur and whether screening for pheochromocytoma or hyperparathyroidism is necessary. Specific RET mutations can also impact management in patients presenting with apparently sporadic MTC. Therefore, genetic testing should be performed before surgical intervention in all patients diagnosed with MTC. Recently, Pellegata et al. have reported that germline mutations in CDKN1B can predispose to the development of multiple endocrine tumours in both rats and humans and this new MEN syndrome is named MENX and MEN4, respectively. CDKN1B. A recent report showed that in sporadic MTC, CDKN1B V109G polymorphism correlates with a more favorable disease progression than the wild-type allele and might be considered a new promising prognostic marker. New insights on MEN syndrome pathogenesis and related inherited endocrine disorders are of particular interest for an adequate surgical and therapeutic approach.

FACS-based purification of Arabidopsis microspores, sperm cells and vegetative nuclei

Background: The male germline in flowering plants differentiates by asymmetric division of haploid uninucleated microspores, giving rise to a vegetative cell enclosing a smaller generative cell, which eventually undergoes a second mitosis to originate two sperm cells. The vegetative cell and the sperm cells activate distinct genetic and epigenetic mechanisms to control pollen tube growth and germ cell specification, respectively. Therefore, a comprehensive characterization of these processes relies on efficient methods to isolate each of the different cell types throughout male gametogenesis. Results: We developed stable transgenic Arabidopsis lines and reliable purification tools based on Fluorescence-Activated Cell Sorting (FACS) in order to isolate highly pure and viable fractions of each cell/nuclei type before and after pollen mitosis. In the case of mature pollen, this was accomplished by expressing GFP and RFP in the sperm and vegetative nuclei, respectively, resulting in 99% pure sorted populations. Microspores were also purified by FACS taking advantage of their characteristic small size and autofluorescent properties, and were confirmed to be 98% pure. Conclusions: We provide simple and efficient FACS-based purification protocols for Arabidopsis microspores, vegetative nuclei and sperm cells. This paves the way for subsequent molecular analysis such as transcriptomics, DNA methylation analysis and chromatin immunoprecipitation, in the developmental context of microgametogenesis in Arabidopsis.

Reprogramming of DNA Methylation in Pollen Guides Epigenetic Inheritance via Small RNA

Epigenetic inheritance is more widespread in plants than in mammals, in part because mammals erase epigenetic information by germline reprogramming. We sequenced the methylome of three haploid cell types from developing pollen: the sperm cell, the vegetative cell, and their precursor, the postmeiotic microspore, and found that unlike in mammals the plant germline retains CG and CHG DNA methylation. However, CHH methylation is lost from retrotransposons in microspores and sperm cells and restored by de novo DNA methyltransferase guided by 24 nt small interfering RNA, both in the vegetative nucleus and in the embryo after fertilization. In the vegetative nucleus, CG methylation is lost from targets of DEMETER (DME), REPRESSOR OF SILENCING 1 (ROS1), and their homologs, which include imprinted loci and recurrent epialleles that accumulate corresponding small RNA and are premethylated in sperm. Thus genome reprogramming in pollen contributes to epigenetic inheritance, transposon silencing, and imprinting, guided by small RNA.

Exploration génétique de l'hypothyroïdie congénitale par dysgénésie thyroïdienne

L'hypothyroïdie congénitale par dysgénésie thyroïdienne (HCDT, ectopie dans plus de 80 %) a une prévalence de 1 cas sur 4000 naissances vivantes. L’HCDT est la conséquence d'une défaillance de la thyroïde embryonnaire à se différencier, à se maintenir ou à migrer vers sa localisation anatomique (partie antérieure du cou), qui aboutit à une absence totale de la thyroïde (athyréose) ou à une ectopie thyroïdienne (linguale ou sublinguale). Les HCDT sont principalement non-syndromiques (soit 98% des cas sont non-familiale), ont un taux de discordance de 92% chez les jumeaux monozygotes, et ont une prédominance féminine et ethnique (i.e., Caucasienne). La majorité des cas d’HCDT n’a pas de cause connue, mais est associée à un déficit sévère en hormones thyroïdiennes (hypothyroïdie). Des mutations germinales dans les facteurs de transcription liés à la thyroïde (NKX2.1, FOXE1, PAX8, NKX2.5) ont été identifiées dans seulement 3% des patients atteints d’HCDT sporadiques et l’analyse de liaisons exclue ces gènes dans les rares familles multiplex avec HCDT. Nous supposons que le manque de transmission familiale claire d’HCDT peut résulter de la nécessité d’au moins deux « hits » génétiques différents dans des gènes importants pour le développement thyroïdien. Pour répondre au mieux nos questions de recherche, nous avons utilisé deux approches différentes: 1) une approche gène candidat, FOXE1, seul gène impliqué dans l’ectopie dans le modèle murin et 2) une approche en utilisant les techniques de séquençage de nouvelle génération (NGS) afin de trouver des variants génétiques pouvant expliquer cette pathologie au sein d’une cohorte de patients avec HCDT. Pour la première approche, une étude cas-contrôles a été réalisée sur le promoteur de FOXE1. Il a récemment été découvert qu’une région du promoteur de FOXE1 est différentiellement méthylée au niveau de deux dinucléotides CpG consécutifs, définissant une zone cruciale de contrôle de l’expression de FOXE1. L’analyse d’association basée sur les haplotypes a révélé qu’un haplotype (Hap1: ACCCCCCdel1C) est associé avec le HCDT chez les Caucasiens (p = 5x10-03). Une réduction significative de l’activité luciférase est observée pour Hap1 (réduction de 68%, p<0.001) comparé au promoteur WT de FOXE1. Une réduction de 50% de l’expression de FOXE1 dans une lignée de cellules thyroïdienne humaine est suffisante pour réduire significativement la migration cellulaire (réduction de 55%, p<0.05). Un autre haplotype (Hap2: ACCCCCCC) est observé moins fréquemment chez les Afro-Américain comparés aux Caucasiens (p = 1.7x10-03) et Hap2 diminue l’activité luciférase (réduction de 26%, p<0.001). Deux haplotypes distincts sont trouvés fréquemment dans les contrôles Africains (Black-African descents). Le premier haplotype (Hap3: GTCCCAAC) est fréquent (30.2%) chez les contrôles Afro-Américains comparés aux contrôles Caucasiens (6.3%; p = 2.59 x 10-9) tandis que le second haplotype (Hap4: GTCCGCAC) est trouvé exclusivement chez les contrôles Afro-Américains (9.4%) et est absent chez les contrôles Caucasiens (P = 2.59 x 10-6). Pour la deuxième approche, le séquençage de l’exome de l’ADN leucocytaire entre les jumeaux MZ discordants n’a révélé aucune différence. D'où l'intérêt du projet de séquençage de l’ADN et l’ARN de thyroïdes ectopiques et orthotopiques dans lesquelles de l'expression monoallélique aléatoire dans a été observée, ce qui pourrait expliquer comment une mutation monoallélique peut avoir des conséquences pathogéniques. Finalement, le séquençage de l’exome d’une cohorte de 36 cas atteints d’HCDT a permis d’identifier de nouveaux variants probablement pathogéniques dans les gènes récurrents RYR3, SSPO, IKBKE et TNXB. Ces quatre gènes sont impliqués dans l’adhésion focale (jouant un rôle dans la migration cellulaire), suggérant un rôle direct dans les défauts de migration de la thyroïde. Les essais de migration montrent une forte diminution (au moins 60% à 5h) de la migration des cellules thyroïdiennes infectées par shRNA comparés au shCtrl dans 2 de ces gènes. Des zebrafish KO (-/- et +/-) pour ces nouveaux gènes seront réalisés afin d’évaluer leur impact sur l’embryologie de la thyroïde.

Bcl-xL (S49) and (S62) sequential phosphorylation/dephosphorylation during mitosis prevents chromosome instability and aneuploidy

Une caractéristique intéressante de la protéine Bcl-xL est la présence d'un domaine en boucle non-structurée entre les hélices α1 and α2 de la protéine. Ce domaine protéique n'est pas essentiel pour sa fonction anti-apoptotique et absent chez CED-9, la protéine orthologue chez Caenorhabditis elegans. A l'intérieur de ce domaine, Bcl-xL subit une phosphorylation et déphosphorylation dynamique sur les résidus Ser49 et Ser62 en phase G2 du cycle cellulaire et lors de la mitose. Lorsque ces résidus sont mutés et les protéines exprimées dans des cellules cancéreuses, les cellules démontrent plusieurs défauts mitotiques liés à l'instabilité chromosomique. Pour analyser les effets de Bcl-xL Ser49 et Ser62 dans les cellules normales, les présentes études ont été réalisées dans des cellules diploïdes humaines normales, et in vivo chez Caenorhabditis elegans. Dans une première étude, nous avons utilisé la lignée cellulaire de cellules fibroblastiques diploïdes humaines normales BJ, exprimant Bcl-xL (type sauvage), (S49A), (S49D), (S62A), (S62D) et les double (S49/62A) et (S49/62D) mutants. Les cellules exprimant les mutants de phosphorylation ont montré des cinétiques de doublement de la population cellulaire réduites. Ces effets sur la cinétique de doublement de la population cellulaire corrèle avec l'apparition de la sénescence cellulaire, sans impact sur les taux de mort cellulaire. Ces cellules sénescentes affichent des phénotypes typiques de sénescence associés notamment à haut niveau de l'activité β-galactosidase associée à la sénescence, la sécrétion d' interleukine-6, l'activation de p53 et de p21WAF1/ Cip1, un inhibiteur des complexes kinase cycline-dépendant, ainsi que la formation de foyers de chromatine nucléaire associés à γH2A.X. Les analyses de fluorescence par hybridation in situ et des caryotypes par coloration au Giemsa ont révélé que l'expression des mutants de phosphorylation de Bcl-xL provoquent de l'instabilité chromosomique et l'aneuploïdie. Ces résultats suggèrent que les cycles de phosphorylation et déphosphorylation dynamiques de Bcl-xL Ser49 et Ser62 sont importants dans le maintien de l'intégrité des chromosomes lors de la mitose dans les cellules normales. Dans une deuxième étude, nous avons entrepris des expériences chez Caenorhabditis elegans pour comprendre l'importance des résidus Ser49 et Ser62 de Bcl-xL in vivo. Les vers transgéniques portant les mutations de Bcl-xL (S49A, S62A, S49D, S62D et S49/62A) ont été générés et leurs effets ont été analysés sur les cellules germinales des jeunes vers adultes. Les vers portant les mutations de Bcl-xL ont montré une diminution de ponte et d'éclosion des oeufs, des variations de la longueur de leurs régions mitotiques et des zones de transition, des anomalies chromosomiques à leur stade de diplotène, et une augmentation de l'apoptose des cellules germinales. Certaines de ces souches transgéniques, en particulier les variants Ser/Ala, ont également montré des variations de durée de vie par rapport aux vers témoins. Ces observations in vivo ont confirmé l'importance de Ser49 et Ser62 à l'intérieur du domaine à boucle de Bcl-xL pour le maintien de la stabilité chromosomique. Ces études auront une incidence sur les futures stratégies visant à développer et à identifier des composés qui pourraient cibler non seulement le domaine anti-apoptotique de la protéine Bcl-xL, mais aussi son domaine mitotique pour la thérapie du cancer.

Étude fonctionnelle d’un nouveau complexe multi-enzymatique régulant l’épigénome

L’ubiquitination, une modification post-traductionnelle importante pour le contrôle de nombreux processus cellulaires, est une réaction réversible. La réaction inverse, nommée déubiquitination est catalysée par les déubiquitinases (DUB). Nous nous sommes intéressés dans nos travaux à étudier l’ubiquitination de l’histone H2A (H2Aub), au niveau des résidus lysines 118 et 119 (K118/K119), une marque épigénétique impliquée dans la régulation de la prolifération cellulaire et la réparation de l’ADN. Le régulateur transcriptionnel BAP1, une déubiquitinase nucléaire, a été initialement identifié pour sa capacité à promouvoir la fonction suppressive de tumeurs de BRCA1. BAP1 forme un complexe multi-protéique avec plusieurs facteurs transcriptionnels et sa fonction principale est la déubiquitination de H2Aub. Plusieurs études ont démontré que BAP1 est un gène suppresseur de tumeurs majeur et qu’il est largement muté et inactivé dans une multitude de cancers. En effet, BAP1 émerge comme étant la DUB la plus mutée au niveau des cancers. Cependant, le ou les mécanismes d’action et de régulation du complexe BAP1 restent très peu connus. Dans cette étude nous nous sommes intéressés à la caractérisation moléculaire et fonctionnelle des partenaires protéiques de BAP1. De manière significative nous avons caractérisé un mécanisme unique de régulation entre deux composants majeurs du complexe BAP1 à savoir, HCF-1 et OGT. En effet, nous avons démontré que HCF-1 est requis pour maintenir le niveau protéique de OGT et que cette dernière est indispensable pour la maturation protéolytique de HCF-1 en promouvant son clivage par O-GlcNAcylation, une signalisation cellulaire nécessaire au bon fonctionnement de HCF-1. Également, nous avons découvert un nouveau mécanisme de régulation de BAP1 par l’ubiquitine ligase atypique UBE2O. En effet, UBE2O agit comme un régulateur négatif de BAP1 puisque l’ubiquitination de ce dernier induit sa séquestration dans le cytoplasme et l’inhibition de sa fonction suppressive de tumeurs. D’autre part nous nous sommes penchés sur la caractérisation de l’association de BAP1 avec deux facteurs de la famille des protéines Polycombes nommés ASXL1 et ASXL2 (ASXL1/2). Nous avons investigué le rôle de BAP1/ASXL1/2, particulièrement dans les mécanismes de déubiquitination et suppression de tumeurs. Nous avons démontré que BAP1 interagit directement iii via son domaine C-terminale avec le même domaine ASXM de ASXL1/2 formant ainsi deux complexes mutuellement exclusifs indispensables pour induire l’activité déubiquitinase de BAP1. De manière significative, ASXM s’associe avec BAP1 pour créer un nouveau domaine composite de liaison à l’ubiquitine. Ces interactions BAP1/ASXL1/2 régulent la progression harmonieuse du cycle cellulaire. De plus, la surexpression de BAP1 et de ASXL2 au niveau des fibroblastes induit la sénescence de manière dépendante de leurs interactions. D’autre part, nous avons identifié des mutations de cancers au niveau de BAP1 le rendant incapable de lier ASXL1/2, d’exercer sa fonction d’autodéubiquitination et de ce fait d’agir comme suppresseur de tumeurs. Ainsi nous avons révélé un lien étroit entre le gène suppresseur de tumeurs BAP1, son activité déubiquitinase et le contrôle de la prolifération cellulaire.