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.

Fonctions du facteur de transcription SCL dans les cellules souches et les progéniteurs hématopoïétiques

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Les partenaires d'interactions de Cirhin, la protéine portant la mutation responsable de la Cirrhose Amérindienne Infantile (NAIC)

La Cirrhose Amérindienne Infantile (CAI, NAIC) est une forme de cholestase non-syndromique héréditaire à transmission autosomique récessive, décrite uniquement chez les enfants autochtones du Nord-Ouest québécois et issue d’un effet fondateur. La maladie se présente d’abord sous la forme d’une jaunisse néonatale chez un enfant autrement en bonne santé, qui progresse en cirrhose de type biliaire dans l’enfance et dans l’adolescence. Le taux de survie à l’âge adulte est inférieur à 50% et la seule thérapie efficace à ce jour pour les patients avancés dans la maladie demeure la transplantation hépatique. Les recherches antérieures menées par le groupe ont permis d’identifier le locus ainsi que le gène responsable de NAIC, qui encode la protéine nucléolaire Cirhin. Cirhin est exprimée uniquement dans le foie et tous les patients sont homozygotes pour la mutation R565W. La fonction de Cirhin est inconnue, mais les motifs WD40 retrouvés dans sa séquence indiquent qu’elle participerait à des interactions protéine-protéine et serait impliquée dans un mécanisme moléculaire de base. Cirhin interagit avec la protéine nucléaire Cirip, qui a un effet positif important sur la transcription de l’élément activateur HIV-1 LTR et qui a un rôle dans la prolifération cellulaire. L’interaction de Cirhin et Cirip est affectée par la mutation R565W. À l’aide de la technique du double hybride chez la levure, la protéine nucléolaire Nol11 a été identifiée comme étant un partenaire d’interaction de Cirhin. Par son interaction avec MARK3 et c-Myc, Nol11 serait impliquée dans des processus cellulaires tels que le contrôle du cycle cellulaire, la polarité, la croissance cellulaire et possiblement la biogenèse des ribosomes. La portion C-terminale de Nol11 interagirait avec Cirhin, et la mutation R565W abolit cette interaction. Le résidu R565 serait donc important pour la fonctionnalité de Cirhin.

Identification et caractérisation des protéines responsables de l’entrée en phase M chez Lingulodinium polyedrum

Les dinoflagellés sont des eucaryotes unicellulaires qui composent une grande partie du phytoplancton et qui jouent un rôle important au niveau de la photosynthèse, de la production primaire et de la conservation des écosystèmes marins. Les dinoflagellés se distinguent des autres eucaryotes par leur biologie et leur organisation nucléaire unique. Lors de la mitose, leur membrane nucléaire demeure intacte et la ségrégation des chromosomes se fait à partir de fuseaux mitotiques formés dans le cytoplasme et qui traversent le noyau au travers de canaux spécialisés Aussi, leurs chromosomes sont condensés en permanence et le processus utilisé pour y arriver est encore très mal compris puisque les dinoflagellés ne possèdent aucunes histones détectables. Lingulodinium polyedrum est un dinoflagellé photosynthétique marin utilisé comme organisme modèle en ce qui concerne l’étude des rythmes circadiens (bioluminescence, migration verticale, mitose et photosynthèse). La découverte et l’étude des éléments régulateurs du cycle cellulaire peuvent nous amener à comprendre le mécanisme, l’influence et la portée du contrôle circadien sur le cycle cellulaire. De plus, l’étude du cycle cellulaire pourrait permettre de révéler des indices quant aux caractéristiques singulières des dinoflagellés qui sont pour le moment énigmatiques. Par le passé, une étude chez Lingulodinium polyedrum a permis d’identifier la cycline impliquée dans la mitose, LpCyc1, le premier régulateur du cycle cellulaire a être découvert chez les dinoflagellés. La présente étude s’attarde sur la caractérisation de la LpCyc1, soit son expression, sa localisation, sa phosphorylation. Ces trois éléments concordent de façon à synchroniser l’activité de la LpCyc1 (et ainsi la mitose) de façon circadienne. Cette étude présente aussi la création et le développement d’un outil majeur pour l’étude future de Lingulodinium polyedrum, le transcriptome des ARNm à partir d’un iv séquençage Illumina. C’est d’ailleurs avec cet outil que nous avons découvert la CDK responsable du contrôle de la phase M, LpCdk1. Cette CDK possède tous les domaines d’une CDK classique, un site de liaison des substrats, un site de liaison à l’ATP, une boucle activatrice, et une interface de liaison avec la cycline. Le transcriptome de Lingulodinium polyedrum a aussi permis de recenser toutes les protéines conservées normalement retrouvées dans le contrôle du cycle cellulaire, qui nous a permis de faire une ébauche préliminaire du cycle cellulaire de L. polyedrum. Cette analyse est une première chez Lingulodinium polyedrum et peut s’étendre pour l’étude d’une multitude d’autres processus métaboliques.

Le rôle d’Akt dans la réponse cellulaire aux dommages à l’ADN induits par les ultraviolets dans les cellules de mélanomes humains

Le mélanome malin est l’un des cancers les plus mortels dont l’incidence continue à augmenter chaque année avec peu de traitement efficace à long terme. Il est causé et initié principalement par l’exposition excessive aux rayons ultraviolets engendrant des photoproduits hautement génotoxiques. Il est bien connu que la cascade de signalisation PI3K/Akt joue un rôle crucial dans la régulation des processus qui sont généralement dérégulés durant le développement tumoral comme la prolifération, le contrôle du cycle cellulaire et l’apoptose. Néanmoins, l’implication de cette voie moléculaire dans la réponse aux dommages à l’ADN est peu caractérisée. Chez les mammifères, trois isoformes de la protéine kinase Akt ont été identifiées: Akt1, Akt2 et Akt3. Bien qu’elles soient très homologues en termes de séquence, plusieurs études ont montré que ces isoformes ont des fonctions biologiques distinctes, et nous suggérons qu’elles puissent contribuer différemment à la régulation de la réponse génotoxique. Les objectifs de ce projet étaient de: (i) évaluer l’activation d’Akt dans les cellules de mélanomes (ii) déterminer l’impact de l’inhibition de cette activité sur la régulation de la réponse cellulaire aux UV (iii) vérifier si la perte d’expression de l’un ou de l’autre des isoformes d’Akt peut réguler la réponse aux UV. Nous avons démontré qu’Akt est transitoirement hyperactivée par phosphorylation suite aux irradiations UV dans les lignées cellulaires de mélanomes. Afin de déterminer l'importance de cette activation dans la réponse cellulaire aux UV, notre approche était de diminuer (i) la phosphorylation d’Akt par l’usage d’inhibiteurs pharmacologiques ou (ii) l’expression de chaque isoforme d’Akt par l’approche des ARN interférents. Nous avons montré que l’inhibition de la phosphorylation d’Akt amène à l’augmentation du taux de l’apoptose induit par les UV d’une manière isoforme spécifique, alors qu’elle n’a aucun effet sur la régulation de la voie de réparation par excision de nucléotides (NER), qui est la seule voie humaine pour éliminer les dommages à l’ADN induits par les UV. En somme, notre étude constitue un nouvel aspect qui permet de mieux comprendre les mécanismes moléculaires du développement de mélanomes malins suites aux irradiations ultraviolettes.

Changes in nucleolar morphology and proteins during infection with the coronavirus infectious bronchitis virus

The nucleolus is a dynamic subnuclear structure involved in ribosome subunit biogenesis, cell cycle control and mediating responses to cell stress, among other functions. While many different viruses target proteins to the nucleolus and recruit nucleolar proteins to facilitate virus replication, the effect of infection on the nucleolus in terms of morphology and protein content is unknown. Previously we have shown that the coronavirus nucleocapsid protein will localize to the nucleolus. In this study, using the avian infectious bronchitis coronavirus, we have shown that virus infection results in a number of changes to the nucleolus both in terms of gross morphology and protein content. Using confocal microscopy coupled with fluorescent labelled nucleolar marker proteins we observed changes in the morphology of the nucleolus including an enlarged fibrillar centre. We found that the tumour suppressor protein, p53, which localizes normally to the nucleus and nucleolus, was redistributed predominately to the cytoplasm.

Cyclins, cyclin-dependent kinases, and cyclin-dependent kinase inhibitors: detection methods and activity measurements

The cyclin/cyclin-dependent kinase (Cdk) complexes and the Cdk inhibitors (CDKI) are crucial regulators of cell cycle progression in all eukaryotic cells. Using rat cardiac myocytes as a model system, this chapter provides a detailed account of methods that can be employed to measure both cyclin/Cdk activity in cells and the extent of CDKI inhibitory activity present in a particular cell type.

Limitations of the MRL mouse as a model for cardiac regeneration

Objective Myocardial repair following injury in mammals is restricted such that damaged areas are replaced by scar tissue, impairing cardiac function. MRL mice exhibit exceptional regenerative healing in an ear punch wound model. Some myocardial repair with restoration of heart function has also been reported following cryoinjury. Increased cardiomyocyte proliferation and a foetal liver stem cell population were implicated. We investigated molecular mechanisms facilitating myocardial repair in MRL mice to identify potential therapeutic targets in non-regenerative species. Methods Expressions of specific cell-cycle regulators that might account for regeneration (CDKs 1, 2, 4 and 6; cyclins A, E, D1 and B1; p21, p27 and E2F5) were compared by immunoblotting in MRL and control C57BL/6 ventricles during development. Flow cytometry was used to investigate stem cell populations in livers from foetal mice, and infarct sizes were compared in coronary artery-ligated and sham-treated MRL and C57BL/6 adult mice. Key findings No differences in the expressions of cell cycle regulators were observed between the two strains. Expressions of CD34+Sca1+ckit-, CD34+Sca1+ckit+ and CD34+Sca1-ckit+ increased in livers from C57BL/6 vs MRL mice. No differences were observed in infarct sizes, levels of fibrosis, Ki67 staining or cardiac function between MRL and C57BL/6 mice. Conclusions No intrinsic differences were observed in cell cycle control molecules or stem cell populations between MRL and control C57BL mouse hearts. Pathophysiologically relevant ischaemic injury is not repaired more efficiently in MRL myocardium, questioning the use of the MRL mouse as a reliable model for cardiac regeneration in response to pathophysiologically relevant forms of injury.

The neurogenic potential of astrocytes is regulated by inflammatory signals

Although the adult brain contains neural stem cells (NSCs) that generate new neurons throughout life, these astrocyte-like populations are restricted to two discrete niches. Despite their terminally differentiated phenotype, adult parenchymal astrocytes can re-acquire NSC-like characteristics following injury, and as such, these 'reactive' astrocytes offer an alternative source of cells for central nervous system (CNS) repair following injury or disease. At present, the mechanisms that regulate the potential of different types of astrocytes are poorly understood. We used in vitro and ex vivo astrocytes to identify candidate pathways important for regulation of astrocyte potential. Using in vitro neural progenitor cell (NPC)-derived astrocytes, we found that exposure of more lineage-restricted astrocytes to either tumor necrosis factor alpha (TNF-α) (via nuclear factor-κB (NFκB)) or the bone morphogenetic protein (BMP) inhibitor, noggin, led to re-acquisition of NPC properties accompanied by transcriptomic and epigenetic changes consistent with a more neurogenic, NPC-like state. Comparative analyses of microarray data from in vitro-derived and ex vivo postnatal parenchymal astrocytes identified several common pathways and upstream regulators associated with inflammation (including transforming growth factor (TGF)-β1 and peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPARγ)) and cell cycle control (including TP53) as candidate regulators of astrocyte phenotype and potential. We propose that inflammatory signalling may control the normal, progressive restriction in potential of differentiating astrocytes as well as under reactive conditions and represent future targets for therapies to harness the latent neurogenic capacity of parenchymal astrocytes.

Tissue distribution of quiescin Q6/sulfhydryl oxidase (QSOX) in developing mouse

Quiescin Q6/sulfhydryl oxidases (QSOX) are revisited thiol oxidases considered to be involved in the oxidative protein folding, cell cycle control and extracellular matrix remodeling. They contain thioredoxin domains and introduce disulfide bonds into proteins and peptides, with the concomitant hydrogen peroxide formation, likely altering the redox environment. Since it is known that several developmental processes are regulated by the redox state, here we assessed if QSOX could have a role during mouse fetal development. For this purpose, an anti-recombinant mouse QSOX antibody was produced and characterized. In E-13.5, E-16.5 fetal tissues, QSOX immunostaining was confined to mesoderm- and ectoderm-derived tissues, while in P1 neonatal tissues it was slightly extended to some endoderm-derived tissues. QSOX expression, particularly by epithelial tissues, seemed to be developmentally-regulated, increasing with tissue maturation. QSOX was observed in loose connective tissues in all stages analyzed, intra and possibly extracellularly, in agreement with its putative role in oxidative folding and extracellular matrix remodeling. In conclusion, QSOX is expressed in several tissues during mouse development, but preferentially in those derived from mesoderm and ectoderm, suggesting it could be of relevance during developmental processes.

Global Gene Expression Analysis during Germination in the Chytridiomycete Blastocladiella emersonii

Blastocladiella emersonii is an aquatic fungus of the Chytridiomycete class. During germination, the zoospore, a motile nongrowing cell, goes through a cascade of morphological changes that culminates with its differentiation into the germling cell, capable of coenocytic vegetative growth. Transcriptome analyses of B. emersonii cells were carried out during germination induced under various environmental conditions. Microarray data analyzing 3,563 distinct B. emersonii genes revealed that 26% of them are differentially expressed during germination in nutrient medium at at least one of the time points investigated. Over 500 genes are upregulated during the time course of germination under those conditions, most being related to cell growth, including genes involved in protein biosynthesis, DNA transcription, energetic metabolism, carbohydrate and oligopeptide transport, and cell cycle control. On the other hand, several transcripts stored in the zoospores are downregulated during germination in nutrient medium, such as genes involved in signal transduction, amino acid transport, and chromosome organization. In addition, germination induced in the presence of nutrients was compared with that triggered either by adenine or potassium ions in inorganic salt solution. Several genes involved in cell growth, induced during germination in nutrient medium, do not show increased expression when B. emersonii zoospores germinate in inorganic solution, suggesting that nutrients exert a positive effect on gene transcription. The transcriptome data also revealed that most genes involved in cell signaling show the same expression pattern irrespective of the initial germination stimulus.

Projeto em FPGA de um controlador unificado para correção de fator de potência em retificadores boost bidirecionais monofásicos

The use of Field Programmable Gate Array (FPGA) for development of digital control strategies for power electronics applications has aroused a growing interest of many researchers. This interest is due to the great advantages offered by FPGA, which include: lower design effort, high performance and highly flexible prototyping. This work proposes the development and implementation of an unified one-cycle controller for boost CFP rectifier based on FPGA. This controller can be applied to a total of twelve converters, six inverters and six rectifiers defined by four single phase VSI topologies and three voltage modulation types. The topologies considered in this work are: full-bridge, interleaved full-bridge, half-bridge and interleaved half-bridge. While modulations are classified in bipolar voltage modulation (BVM), unipolar voltage modulation (UVM) and clamped voltage modulation (CVM). The proposed project is developed and prototyped using tools Matlab/Simulink® together with the DSP Builder library provided by Altera®. The proposed controller was validated with simulation and experimental results

Menstrual irregularity: a possible clinical marker of metabolic dysfunction in women with class III obesity

Purpose. To evaluate whether menstrual irregularity in morbidly obese women is indicative of metabolic dysfunction.Patients and Methods. Fifty-seven women with morbid obesity were evaluated. They were divided into two groups: one comprising women without menstrual dysfunctions or hirsutism (Group 1), and another obese women showing menstrual dysfunction with or without hirsutism (Group 2). The following were evaluated: age, colour, childbirth, marital status, profession, socio-economic level, education, age at menarche, body weight, height, body mass index, presence of hirsutism (Ferriman Gallwey Index), abdominal circumference, hip circumference, waist-to-hip ratio, menstrual cycle, blood pressure, presence of acanthosis nigricans, insulin resistance (IR), fasting glycaemia, total cholesterol, HDL-C, LDL-C, triglycerides, thyroid-stimulating hormone, free T4, luteinising hormone (LH), follicle-stimulating hormone, prolactin, total testosterone, dehydroepiandrosterone sulfate, insulin and the Homeostasis Model Assessment (HOMA test).Results. Clinical and epidemiological aspects did not present statistical differences. Clinical and laboratory parameters did not show statistically significant alterations; however, HOMA test values for Group 2 were significantly higher than those for Group 1.Conclusions. The presence of IR in class III obese women can cause menstrual dysfunctions such as amenorrhoea or oligomenorrhoea even in the absence of hyperandrogenism, suggesting that IR plays an important role in the ovarian mechanisms involved in the menstrual cycle control.

Differentially expressed genes in giant cell tumor of bone

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Tamoxifen down-regulates CaMKII messenger RNA levels in normal human breast tissue

Tamoxifen was proven to reduce the incidence of breast cancer by 49% in women at increased risk of the disease in the Breast Cancer Prevention Trial. In order to identify potential candidates to explain the preventive effect induced by tamoxifen on breast cancer, normal breast tissue obtained from 42 fibroadenoma patients, randomly assigned to receive placebo or tamoxifen, was analyzed by the reverse Northern blot and RT-PCR techniques. The cDNA fragments used on Northern blot membranes were generated by the Human Cancer Genome Project funded by the Ludwig Institute for Cancer Research and FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo, Brazil). Total RNA was obtained from normal breast tissue from patients with clinical, cytological and ultrasound diagnosis of fibroadenoma. After a 50-day treatment with tamoxifen (10 or 20 mg/day) or placebo, normal breast tissue adjacent to the tumor was collected during lumpectomy with local anesthesia. One differentially expressed gene, Calcium/calmodulin-dependent protein kinase II (CaMKII), was found to be down-regulated during TAM treatment. CaMKII is an ubiquitous serine/threonine protein kinase that has been implicated in the diverse effects of hormones utilizing Ca2+ as a second messenger as well as in c-fos activation. These results indicate that the down-regulation of CaMKII induced by TAM might represent alternative or additional mechanisms of the action of this drug on cell cycle control and response to hormones in normal human breast tissue.