Epigallocatechin-3-gallate induces cell death in acute myeloid leukaemia cells and supports all-trans retinoic acid-induced neutrophil differentiation via death-associated protein kinase 2

Acute promyelocytic leukaemia (APL) patients are successfully treated with all-trans retinoic acid (ATRA). However, concurrent chemotherapy is still necessary and less toxic therapeutic approaches are needed. Earlier studies suggested that in haematopoietic neoplasms, the green tea polyphenol epigallocatechin-3-gallate (EGCG) induces cell death without adversely affecting healthy cells. We aimed at deciphering the molecular mechanism of EGCG-induced cell death in acute myeloid leukaemia (AML). A significant increase of death-associated protein kinase 2 (DAPK2) levels was found in AML cells upon EGCG treatment paralleled by increased cell death that was significantly reduced upon silencing of DAPK2. Moreover, combined ATRA and EGCG treatment resulted in cooperative DAPK2 induction and potentiated differentiation. EGCG toxicity of primary AML blasts correlated with 67 kDa laminin receptor (67LR) expression. Pretreatment of AML cells with ATRA, causing downregulation of 67LR, rendered these cells resistant to EGCG-mediated cell death. In summary, it was found that (i) DAPK2 is essential for EGCG-induced cell death in AML cells, (ii) ATRA and EGCG cotreatment significantly boosted neutrophil differentiation, and 67LR expression correlates with susceptibility of AML cells to EGCG. We thus suggest that EGCG, by selectively targeting leukaemic cells, may improve differentiation therapies for APL and chemotherapy for other AML subtypes.

Extramedullary relapse in acute promyelocytic leukemia treated with all-trans retinoic acid and chemotherapy

We analyzed the incidence, presenting features, risk factors of extramedullary (EM) relapse occurring in acute promyelocytic leukemia (APL) treated with all-trans retinoic acid (ATRA) and chemotherapy by using a competing-risk method. In total, 740/ 806 (92%) patients included in three multicenter trials (APL91, APL93 trials and PETHEMA 96) achieved CR, of whom 169 (23%) relapsed, including 10 EM relapses. Nine relapses involved the central nervous system (CNS) and one the skin, of which two were isolated EM relapse. In patients with EM disease, median WBC count was 26950/mm3 (7700-162000). The 3-year cumulative incidence of EM disease at first relapse was 5.0%. Univariate analysis identified age <45 years (P=0.05), bcr3 PML-RARalpha isoform (P= 0.0003) and high WBC counts (> or = 10,000/ mm3) (P<0.0001) as risk factors for EM relapse. In multivariate analysis, only high WBC count remained significant (P= 0.001). Patients with EM relapse had a poorer outcome since median survival from EM relapse was 6.7 months as compared to 26.3 months for isolated BM relapse (P=0.04). In conclusion, EM relapse in APL occurs more frequently in patients with increased WBC counts (> or = 10,000/mm3) and carries a poor prognosis. Whether CNS prophylaxis should be systematically performed in patients with WBC > or = 10,000/mm3 at diagnosis remains to be established.

Sweet's syndrome involoving the musculoskeletal system during treatment of promyelocytic leukemia with all-trans retinoic acid

Induction therapy of promyelocytic leukemia with all-trans retinoic acid is a standard therapy despite significant side-effects. The most important, the "retinoic acid syndrome", consists of a hyperinflammatory reaction with capillary leakage (edema, pleural, and pericardial effusion), infiltration of myeloid cells into internal organs and systemic signs of inflammation. We describe here two cases of another hyperinflammatory reaction during all-trans retinoic acid therapy, the Sweet's syndrome, consisting of infiltrates of the skin and internal organs by neutrophilic granulocytes. Fever, painful erythematous cutaneous plaques, prominent musculoskeletal involvement (myositis, fasciitis), a sterile pulmonary infiltration and intercurrent proteinuria characterized the clinical course of all-trans retinoic acid-associated Sweet's syndrome. Treatment with glucocorticoids led to resolution of the syndrome within 48 h. Three other cases of all-trans retinoic acid-associated Sweet's syndrome without involvement of internal organs, prominent on our cases, were published previously. Recognition of ATRA-associated Sweet's syndrome is of practical importance.

Induction of autophagy is a key component of all-trans-retinoic acid-induced differentiation in leukemia cells and a potential target for pharmacologic modulation

Acute myeloid leukemia (AML) is characterized by the accumulation of immature blood cell precursors in the bone marrow. Pharmacologically overcoming the differentiation block in this condition is an attractive therapeutic avenue, which has achieved success only in a subtype of AML, acute promyelocytic leukemia (APL). Attempts to emulate this success in other AML subtypes have thus far been unsuccessful. Autophagy is a conserved protein degradation pathway with important roles in mammalian cell differentiation, particularly within the hematopoietic system. In the study described here, we investigated the functional importance of autophagy in APL cell differentiation. We found that autophagy is increased during all-trans-retinoic acid (ATRA)-induced granulocytic differentiation of the APL cell line NB4 and that this is associated with increased expression of LC3II and GATE-16 proteins involved in autophagosome formation. Autophagy inhibition, using either drugs (chloroquine/3-methyladenine) or short-hairpin RNA targeting the essential autophagy gene ATG7, attenuates myeloid differentiation. Importantly, we found that enhancing autophagy promotes ATRA-induced granulocytic differentiation of an ATRA-resistant derivative of the non-APL AML HL60 cell line (HL60-Diff-R). These data support the development of strategies to stimulate autophagy as a novel approach to promote differentiation in AML.

Defects in embryonic hindbrain development and fetal resorption resulting from vitamin A deficiency in the rat are prevented by feeding pharmacological levels of all-trans-retinoic acid

Vitamin A is required for reproduction and normal embryonic development. We have determined that all-trans-retinoic acid (atRA) can support development of the mammalian embryo to parturition in vitamin A-deficient (VAD) rats. At embryonic day (E) 0.5, VAD dams were fed purified diets containing either 12 μg of atRA per g of diet (230 μg per rat per day) or 250 μg of atRA per g of diet (4.5 mg per rat per day) or were fed the purified diet supplemented with a source of retinol (100 units of retinyl palmitate per day). An additional group was fed both 250 μg of atRA per g of diet in combination with retinyl palmitate. Embryonic survival to E12.5 was similar for all groups. However, embryonic development in the group fed 12 μg of atRA per g of diet was grossly abnormal. The most notable defects were in the region of the hindbrain, which included a loss of posterior cranial nerves (IX, X, XI, and XII) and postotic pharyngeal arches as well as the presence of ectopic otic vesicles and a swollen anterior cardinal vein. All embryonic abnormalities at E12.5 were prevented by feeding pharmacological amounts of atRA (250 μg/g diet) or by supplementation with retinyl palmitate. Embryos from VAD dams receiving 12 μg of atRA per g of diet were resorbed by E18.5, whereas those in the group fed 250 μg of atRA per g of diet survived to parturition but died shortly thereafter. Equivalent results were obtained by using commercial grade atRA or atRA that had been purified to eliminate any potential contamination by neutral retinoids, such as retinol. Thus, 250 μg of atRA per g of diet fed to VAD dams (≈4.5 mg per rat per day) can prevent the death of embryos at midgestation and prevents the early embryonic abnormalities that arise when VAD dams are fed insufficient amounts of atRA.

Étude des mécanismes par lesquels l'acide rétinoïque contrôle l'identité des segments le long de l'axe antéropostérieur

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Études du rôle des aldéhydes déshydrogénases de classe 1 dans la biosynthèse de l'acide rétinoïque

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Étude du rôle de l'acide rétinoïque dans le développement de la prostate

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Remodelage de la chromatine lors de l'activation transcriptionnelle synergique de cdx1 par l'acide rétinoïque et par Wnt3a

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Étude des mécanismes par lesquels l'acide rétinoïque contrôle l'identité des segments le long de l'axe antéropostérieur

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Études du rôle des aldéhydes déshydrogénases de classe 1 dans la biosynthèse de l'acide rétinoïque

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Étude du rôle de l'acide rétinoïque dans le développement de la prostate

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Remodelage de la chromatine lors de l'activation transcriptionnelle synergique de cdx1 par l'acide rétinoïque et par Wnt3a

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Analyse cinétique des rétinaldéhydes déshydrogénases recombinantes de type 3 et 4 de souris

Les Rétinal déshydrogénases (RALDHs) catalysent irréversiblement la déshydrogénation du Rétinal en Acide Rétinoïque (AR) qui est impliqué dans l’embryogenèse et la différenciation tissulaire. Pour comprendre le rôle dans la biosynthèse de l’AR des RALDHs type 3 et 4 de souris, nous avons déterminé leurs propriétés cinétiques ainsi que leur comportement en présence de différents inhibiteurs. Les tests enzymatiques sont effectués avec une préparation d’enzyme recombinante, tagguée avec 6 histidines, purifiée sur colonne Ni-NTA (Qiagen). L’activité enzymatique est évaluée en quantifiant la production d’AR par chromatographie liquide à haute performance (HPLC) en phase inversée. Les constantes cinétiques ont été déterminées pour les isomères du rétinal tout-trans, 9-cis et 13-cis. La RALDH4 catalyse les isomères 9-cis et 13-cis de rétinal, elle présente un faible KM (3μM) pour les deux isomères et a une efficacité catalytique élevée pour le 9-cis rétinal 3.4 fois supérieure au 13-cis rétinal. La RALDH3 est spécifique au tout-trans rétinal avec un KM de 4 μM et une efficacité élevée. β-Ionone, inhibiteur possible pour la RALDH4, inhibe l’activité avec le rétinal 9-cis et 13-cis, mais n’influence pas l’activité de la RALDH3. Le para-hydroxymercuribenzoïque (p-HMB) inhibe l’activité de deux isoenzymes. Le cation MgCl2 augmente par 3 fois l’oxydation du rétinal 13-cis par la RALDH4, diminue l’oxydation du 9-cis rétinal et influence faiblement la RALDH3. Ces données enrichissent les connaissances sur les caractéristiques cinétiques des RALDHs recombinantes de souris de types 3 et 4 et fournissent des éclaircissements sur la biogenèse de l’acide rétinoïque in vivo.

Effets d'agents morphogénétiques sur la prolifération et la différenciation neuronales et épithéliales chez la pensée de mer Renilla koellikeri

La présence d’un récepteur de type RXR a récemment été rapporté chez la pensée de mer, Renilla koellikeri, de même que chez d’autres anthozoaires, et le NO semble jouer des différents rôles physiologiques, chez plusieurs cnidaires. L’acide rétinoïque (AR) et le monoxyde d’azote (NO) sont connus pour leur implication dans l’induction de la croissance des neurites chez les vertébrés ainsi que chez les invertébrés. Mais jusqu’à présent, aucun rôle de ces agents n’a encore été identifié chez ce phylum ancien des invertébrés. Dans le but de montrer que ces agents morphogénétiques ont un rôle dans le développement neuronal chez ces ancêtres des métazoaires bilatéraux, nous avons utilisé des cultures primaires de cellules du cnidaire anthozoaire Renilla koellikeri (pensée de mer), doté d’un système nerveux des plus primitif. Nous avons trouvé que les deux types d’acide rétinoïque, 9-cis et 11-trans, induisent une prolifération cellulaire dose-dépendante en fonction du temps dans les boîtes de pétri enduites de polylysine. Les cultures cellulaires exposées à l’acide rétinoïque dans les boîtes sans polylysine montrent une différenciation en des cellules épithéliales. D’autre part, le NO induit exclusivement une différenciation neuronale dans les boîtes enduites de polylysine. Aucun autre type de cellules subit un différenciation en présence de NO et la densité des cellules dédifférenciées a diminué. Les prolongements des neurones différenciés semblent s’enchevêtrer et former un réseau neuronal assez dense. L’ensemble de ces observations suggère que l’acide rétinoïque, contrairement à NO, est associé à l’activité mitotique, et que l’acide rétinoïque et le NO sont impliqués différemment dans la spécification cellulaire, respectivement épithéliale et neuronale, chez la pensée de mer. Le type d’action déclenchée, qu’il soit la mitogénèse ou la différenciation (épithéliale ou neuronale), varie alors selon l’état d’adhésion des cellules au substrat. Comme les données moléculaires et paléontologiques rapprochent les cnidaires, telle la pensée de mer, des ancêtres des eumétazoaires, nos résultats suggèrent que le rôle morphogénétique de l’acide rétinoïque et du NO est enraciné dans l’ancêtre commun de tous les métazoaires.