Pliocene and Pleistocene diversification and multiple refugia in a Eurasian shrew (Crocidura suaveolens group).

We sequenced 998 base pairs (bp) of mitochondrial DNA cytochrome b and 799 bp of nuclear gene BRCA1 in the Lesser white-toothed shrew (Crocidura suaveolens group) over its geographic range from Portugal to Japan. The aims of the study were to identify the main clades within the group and respective refugia resulting from Pleistocene glaciations. Analyses revealed the Asian lesser white-toothed shrew (C. shantungensis) as the basal clade, followed by a major branch of C. suaveolens, subdivided sensu stricto into six clades, which split-up in the Upper Pliocene and Lower Pleistocene (1.9-0.9 Myr). The largest clade, occurring over a huge range from east Europe to Mongolia, shows evidence of population expansion after a bottleneck. West European clades originated from Iberian and Italo-Balkanic refugia. In the Near East, three clades evolved in an apparent hotspot of refugia (west Turkey, south-west and south-east of the Caucasus). Most clades include specimens of different morphotypes and the validity of many taxa in the C. suaveolens group has to be re-evaluated.

Compositional Data in Biomedical Research

Modern methods of compositional data analysis are not well known in biomedical research.Moreover, there appear to be few mathematical and statistical researchersworking on compositional biomedical problems. Like the earth and environmental sciences,biomedicine has many problems in which the relevant scienti c information isencoded in the relative abundance of key species or categories. I introduce three problemsin cancer research in which analysis of compositions plays an important role. Theproblems involve 1) the classi cation of serum proteomic pro les for early detection oflung cancer, 2) inference of the relative amounts of di erent tissue types in a diagnostictumor biopsy, and 3) the subcellular localization of the BRCA1 protein, and it'srole in breast cancer patient prognosis. For each of these problems I outline a partialsolution. However, none of these problems is \solved". I attempt to identify areas inwhich additional statistical development is needed with the hope of encouraging morecompositional data analysts to become involved in biomedical research

Epigenetic deregulation of DNA repair and its potential for therapy.

Epigenetic silencing of essential components of DNA repair pathways is a common event in many tumor types, and comprise O6-methylguanine-DNA methyltransferase (MGMT), human mut L homolog 1 (hMLH1), Werner syndrome gene (WRN), breast cancer susceptibility gene 1 (BRCA1), and genes of the Fanconi anemia pathway. Most interestingly, some of these alterations become the Achilles heel of the affected tumors upon treatment with certain classes of anticancer agents. That is, patients whose tumors carry such defects can be stratified for respective therapy rendering some classic DNA damaging agents, such as alkylators or DNA crosslinking agents, into "targeted therapies." Here we review some of the affected repair pathways that, when inactivated, sensitize the tumors to specific drugs and are thus exploitable for individualized therapy.

Integrated Analysis of High-Resolution Gene Expression and Copy Number Profiling Identified Biallelic Deletion of CDKN2A/2B Tumor Suppressor Locus As the Most Frequent and Unique Genomic Abnormality in Diffuse Large B-Cell Lymphoma (DLBCL) with Strong Prognostic Value in Both GCB and ABC Subtypes and Not Overcome by a Dose-Intensive Immunochemotherapy Regimen Plus Rituximab. Results of a Prospective GELA Clinical Trial Program

Background and aim of the study: Genomic gains and losses play a crucial role in the development and progression of DLBCL and are closely related to gene expression profiles (GEP), including the germinal center B-cell like (GCB) and activated B-cell like (ABC) cell of origin (COO) molecular signatures. To identify new oncogenes or tumor suppressor genes (TSG) involved in DLBCL pathogenesis and to determine their prognostic values, an integrated analysis of high-resolution gene expression and copy number profiling was performed. Patients and methods: Two hundred and eight adult patients with de novo CD20+ DLBCL enrolled in the prospective multicentric randomized LNH-03 GELA trials (LNH03-1B, -2B, -3B, 39B, -5B, -6B, -7B) with available frozen tumour samples, centralized reviewing and adequate DNA/RNA quality were selected. 116 patients were treated by Rituximab(R)-CHOP/R-miniCHOP and 92 patients were treated by the high dose (R)-ACVBP regimen dedicated to patients younger than 60 years (y) in frontline. Tumour samples were simultaneously analysed by high resolution comparative genomic hybridization (CGH, Agilent, 144K) and gene expression arrays (Affymetrix, U133+2). Minimal common regions (MCR), as defined by segments that affect the same chromosomal region in different cases, were delineated. Gene expression and MCR data sets were merged using Gene expression and dosage integrator algorithm (GEDI, Lenz et al. PNAS 2008) to identify new potential driver genes. Results: A total of 1363 recurrent (defined by a penetrance > 5%) MCRs within the DLBCL data set, ranging in size from 386 bp, affecting a single gene, to more than 24 Mb were identified by CGH. Of these MCRs, 756 (55%) showed a significant association with gene expression: 396 (59%) gains, 354 (52%) single-copy deletions, and 6 (67%) homozygous deletions. By this integrated approach, in addition to previously reported genes (CDKN2A/2B, PTEN, DLEU2, TNFAIP3, B2M, CD58, TNFRSF14, FOXP1, REL...), several genes targeted by gene copy abnormalities with a dosage effect and potential physiopathological impact were identified, including genes with TSG activity involved in cell cycle (HACE1, CDKN2C) immune response (CD68, CD177, CD70, TNFSF9, IRAK2), DNA integrity (XRCC2, BRCA1, NCOR1, NF1, FHIT) or oncogenic functions (CD79b, PTPRT, MALT1, AUTS2, MCL1, PTTG1...) with distinct distribution according to COO signature. The CDKN2A/2B tumor suppressor locus (9p21) was deleted homozygously in 27% of cases and hemizygously in 9% of cases. Biallelic loss was observed in 49% of ABC DLBCL and in 10% of GCB DLBCL. This deletion was strongly correlated to age and associated to a limited number of additional genetic abnormalities including trisomy 3, 18 and short gains/losses of Chr. 1, 2, 19 regions (FDR < 0.01), allowing to identify genes that may have synergistic effects with CDKN2A/2B inactivation. With a median follow-up of 42.9 months, only CDKN2A/2B biallelic deletion strongly correlates (FDR p.value < 0.01) to a poor outcome in the entire cohort (4y PFS = 44% [32-61] respectively vs. 74% [66-82] for patients in germline configuration; 4y OS = 53% [39-72] vs 83% [76-90]). In a Cox proportional hazard prediction of the PFS, CDKN2A/2B deletion remains predictive (HR = 1.9 [1.1-3.2], p = 0.02) when combined with IPI (HR = 2.4 [1.4-4.1], p = 0.001) and GCB status (HR = 1.3 [0.8-2.3], p = 0.31). This difference remains predictive in the subgroup of patients treated by R-CHOP (4y PFS = 43% [29-63] vs. 66% [55-78], p=0.02), in patients treated by R-ACVBP (4y PFS = 49% [28-84] vs. 83% [74-92], p=0.003), and in GCB (4y PFS = 50% [27-93] vs. 81% [73-90], p=0.02), or ABC/unclassified (5y PFS = 42% [28-61] vs. 67% [55-82] p = 0.009) molecular subtypes (Figure 1). Conclusion: We report for the first time an integrated genetic analysis of a large cohort of DLBCL patients included in a prospective multicentric clinical trial program allowing identifying new potential driver genes with pathogenic impact. However CDKN2A/2B deletion constitutes the strongest and unique prognostic factor of chemoresistance to R-CHOP, regardless the COO signature, which is not overcome by a more intensified immunochemotherapy. Patients displaying this frequent genomic abnormality warrant new and dedicated therapeutic approaches.

Pliocene and Pleistocene diversification and multiple refugia in a Eurasian shrew (Crocidura suaveolens group).

We sequenced 998 base pairs (bp) of mitochondrial DNA cytochrome b and 799 bp of nuclear gene BRCA1 in the Lesser white-toothed shrew (Crocidura suaveolens group) over its geographic range from Portugal to Japan. The aims of the study were to identify the main clades within the group and respective refugia resulting from Pleistocene glaciations. Analyses revealed the Asian lesser white-toothed shrew (C. shantungensis) as the basal clade, followed by a major branch of C. suaveolens, subdivided sensu stricto into six clades, which split-up in the Upper Pliocene and Lower Pleistocene (1.9-0.9 Myr). The largest clade, occurring over a huge range from east Europe to Mongolia, shows evidence of population expansion after a bottleneck. West European clades originated from Iberian and Italo-Balkanic refugia. In the Near East, three clades evolved in an apparent hotspot of refugia (west Turkey, south-west and south-east of the Caucasus). Most clades include specimens of different morphotypes and the validity of many taxa in the C. suaveolens group has to be re-evaluated.

Methylation signature of lymph node metastases in breast cancer patients.

BACKGROUND: Invasion and metastasis are two important hallmarks of malignant tumors caused by complex genetic and epigenetic alterations. The present study investigated the contribution of aberrant methylation profiles of cancer related genes, APC, BIN1, BMP6, BRCA1, CST6, ESR-b, GSTP1, P14 (ARF), P16 (CDKN2A), P21 (CDKN1A), PTEN, and TIMP3, in the matched axillary lymph node metastasis in comparison to the primary tumor tissue and the adjacent normal tissue from the same breast cancer patients to identify the potential of candidate genes methylation as metastatic markers. METHODS: The quantitative methylation analysis was performed using the SEQUENOM's EpiTYPER? assay which relies on matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS). RESULTS: The quantitative DNA methylation analysis of the candidate genes showed higher methylation proportion in the primary tumor tissue than that of the matched normal tissue and the differences were significant for the APC, BIN1, BMP6, BRCA1, CST6, ESR-b, P16, PTEN and TIMP3 promoter regions (P<0.05). Among those candidate methylated genes, APC, BMP6, BRCA1 and P16 displayed higher methylation proportion in the matched lymph node metastasis than that found in the normal tissue (P<0.05). The pathway analysis revealed that BMP6, BRCA1 and P16 have a role in prevention of neoplasm metastasis. CONCLUSIONS: The results of the present study showed methylation heterogeneity between primary tumors and metastatic lesion. The contribution of aberrant methylation alterations of BMP6, BRCA1 and P16 genes in lymph node metastasis might provide a further clue to establish useful biomarkers for screening metastasis.

A role for homologous recombination proteins in cell cycle regulation.

Eukaryotic cells respond to DNA breaks, especially double-stranded breaks (DSBs), by activating the DNA damage response (DDR), which encompasses DNA repair and cell cycle checkpoint signaling. The DNA damage signal is transmitted to the checkpoint machinery by a network of specialized DNA damage-recognizing and signal-transducing molecules. However, recent evidence suggests that DNA repair proteins themselves may also directly contribute to the checkpoint control. Here, we investigated the role of homologous recombination (HR) proteins in normal cell cycle regulation in the absence of exogenous DNA damage. For this purpose, we used Chinese Hamster Ovary (CHO) cells expressing the Fluorescent ubiquitination-based cell cycle indicators (Fucci). Systematic siRNA-mediated knockdown of HR genes in these cells demonstrated that the lack of several of these factors alters cell cycle distribution, albeit differentially. The knock-down of MDC1, Rad51 and Brca1 caused the cells to arrest in the G2 phase, suggesting that they may be required for the G2/M transition. In contrast, inhibition of the other HR factors, including several Rad51 paralogs and Rad50, led to the arrest in the G1/G0 phase. Moreover, reduced expression of Rad51B, Rad51C, CtIP and Rad50 induced entry into a quiescent G0-like phase. In conclusion, the lack of many HR factors may lead to cell cycle checkpoint activation, even in the absence of exogenous DNA damage, indicating that these proteins may play an essential role both in DNA repair and checkpoint signaling.

Evaluation of radioinduced damage and repair capacity in blood lymphocytes of breast cancer patients

Genetic damage caused by ionizing radiation and repair capacity of blood lymphocytes from 3 breast cancer patients and 3 healthy donors were investigated using the comet assay. The comets were analyzed by two parameters: comet tail length and visual classification. Blood samples from the donors were irradiated in vitro with a 60Co source at a dose rate of 0.722 Gy/min, with a dose range of 0.2 to 4.0 Gy and analyzed immediately after the procedure and 3 and 24 h later. The basal level of damage and the radioinduced damage were higher in lymphocytes from breast cancer patients than in lymphocytes from healthy donors. The radioinduced damage showed that the two groups had a similar response when analyzed immediately after the irradiations. Therefore, while the healthy donors presented a considerable reduction of damage after 3 h, the patients had a higher residual damage even 24 h after exposure. The repair capacity of blood lymphocytes from the patients was slower than that of lymphocytes from healthy donors. The possible influence of age, disease stage and mutations in the BRCA1 and BRCA2 genes are discussed. Both parameters adopted proved to be sensitive and reproducible: the dose-response curves for DNA migration can be used not only for the analysis of cellular response but also for monitoring therapeutic interventions. Lymphocytes from the breast cancer patients presented an initial radiosensitivity similar to that of healthy subjects but a deficient repair mechanism made them more vulnerable to the genotoxic action of ionizing radiation. However, since lymphocytes from only 3 patients and 3 normal subjects were analyzed in the present paper, additional donors will be necessary for a more accurate evaluation.

Haplotype analysis suggest common founders in carriers of the recurrent BRCA2 mutation, 3398delAAAAG, in French Canadian hereditary breast and/ovarian cancer families

Affiliation: Faculté de médicine, Université de Montréal

Mode de vie, habitudes alimentaires et cancer du sein: Étude cas-témoins chez les Canadiennes-françaises non porteuses de mutations des gènes BRCA

Le cancer du sein (CS) est la deuxième cause de décès liés au cancer parmi les femmes dans la plupart des pays industrialisés. Les personnes qui ont le CS peuvent ne pas hériter des mutations causant le cancer de leurs parents. Ainsi, certaines cellules subissent des mutations qui mènent au cancer. Dans le cas de cancer héréditaire, les cellules tumorales contiennent généralement des mutations qui ne sont pas trouvées ailleurs dans l'organisme, mais peuvent maintenir des mutations qui vont répartir dans toutes les cellules. La genèse du CS est le résultat des mutations de gènes qui assurent la régulation de la prolifération cellulaire et la réparation de l’ADN. Deux gènes semblent particulièrement concernés par les mutations. Les gènes ‘Breast Cancer 1’ (BRCA1) et ‘Breast Cancer 2’ (BRCA2), sont impliqués dans la prédisposition génétique de CS. On estime que 5-10% des cas de cancer du sein sont attribuables à une prédisposition génétique. La plupart de ces cancers sont liés à une anomalie du gène BRCA1 ou BRCA2. Plusieurs études ont été menées chez les femmes atteintes de CS sporadique et quelques études se sont concentrées sur celles qui sont porteuses de mutations de BRCA. Alors, notre recherche a été entreprise afin de vérifier l’hypothèse d’une association entre le CS, le mode vie et les habitudes alimentaires chez les Canadiennes-françaises non porteuses des 6 mutations de BRCA les plus fréquentes parmi cette population. Nous avons mené une étude cas-témoins dans cette population. Quelque 280 femmes atteintes du cancer du sein et non-porteuses de mutations de BRCA, ont été recrutées en tant que cas. Les témoins étaient recrutés parmi les membres de la famille des cas (n=15) ou à partir d'autres familles atteintes de CS (n=265). Les participantes étaient de tous âges, recrutées à partir d’une étude de cohorte qui est actuellement en cours, menée par une équipe de chercheurs au Centre Hospitalier Universitaire de Montréal (CHUM) Hôtel-Dieu à Montréal. Les apports alimentaires ont été recueillis par un questionnaire de fréquence semi-quantitatif validé et administré par une nutritionniste, qui portait sur la période avant les deux ans précédant le premier diagnostic de CS pour les cas et la période avant les deux ans précédant l’entrevue téléphonique pour les témoins. Un questionnaire de base était administré par l’infirmière de recherche aux participantes afin de colliger des renseignements sociodémographiques et sur les facteurs de risque du CS. Une association positive et significative a été détectée entre l’âge (plus de 50 ans) auquel les sujets avaient atteint leur Indice de Masse Corporel (IMC) le plus élevé et le CS rapport de cotes (OR) =2,83; intervalle de confiance à 95% (IC95%) (2,34-2,91). De plus, une association positive a été détectée entre un gain de poids de >34 lbs comparativement à un gain de poids de ≤15 lbs, dès l’âge de 20 ans OR=1,68; IC95% (1,10-2,58). Un gain de poids de >24 lbs comparativement à un gain de poids de ≤9 lbs, dès l’âge de 30 ans a aussi montré une augmentation de risque de CS OR=1,96; IC95% (1,46-3,06). Une association positive a aussi été détecté entre, un gain de poids de >12 lbs comparativement à un gain de poids de ≤1 lb, dès l’âge de 40 ans OR=1,91; IC95% (1,53-2,66). Concernant le tabagisme, nous avons observé une association positive et significative reliée à la consommation de plus de 9 paquets-années OR = 1,59; IC95% (1,57-2,87). Il fut suggéré que l’activité physique modéré confère une protection contre le CS: une pratique de > 24,8 (‘metabolic equivalent’) MET-hrs par semaine par rapport à ≤10,7 MET-hrs par semaine, diminue le risque du CS de 52% OR = 0,48 ; IC95% (0,31-0,74). L’activité physique totale (entre 16,2 et 33,2 MET-hrs par semaine), a aussi montré une réduction de risque de CS de 43% OR = 0,57 ; IC95% (0,37-0,87). Toutefois, il n'y avait aucune association entre une activité physique vigoureuse et le risque de CS. L’analyse portant sur les macro- et micro-nutriments et les groupes alimentaires a montré qu’un apport en énergie totale de plus de 2057 Kcal par jour augmentait le risque de CS de 2,5 fois OR = 2,54; IC95% (1,67-3,84). En ce qui concerne la consommation de café, les participantes qui buvaient plus de 8 tasses de café par jour avaient un risque de CS augmenté de 40% OR = 1,40; IC95% (1,09-2,24). Les sujets ayant une consommation dépassant 9 g d’alcool (éthanol) par jour avaient également un risque élevé de 55% OR = 1,55; IC95% (1,02-2,37). De plus, une association positive et significative a été détectée entre le CS et la consommation de plus de deux bouteilles de bière par semaine OR = 1,34; IC95% (1,28-2,11), 10 onces de vin par semaine OR = 1,16; IC95% (1,08-2,58) ou 6 onces de spiritueux par semaine OR = 1,09; IC95% (1,02-2,08), respectivement. En résumé, les résultats de cette recherche supportent l’hypothèse selon laquelle le mode de vie et les habitudes alimentaires jouent un rôle important dans l’étiologie de CS chez les Canadiennes-françaises non porteuses de mutations de BRCA. Les résultats nous permettent de constater que le gain de poids et le tabagisme sont liés à des risques élevés de CS, tandis que l'activité physique modérée aide à réduire ce risque. De plus, nos résultats suggèrent qu’un apport énergétique total relativement élevé et une consommation élevée de café et d'alcool peuvent accroître le risque de ce cancer. Ce travail a permis de mettre l’accent sur une nouvelle direction de recherche, jusqu'à présent non investiguée. Les résultats de ce travail de recherche pourraient contribuer à recueillir de nouvelles informations et des conseils pouvant influencer et aider la population à modifier son mode de vie et ses habitudes alimentaires afin de diminuer le risque de cancer du sein.

Étude cas témoin de la nutrition, du style de vie et du cancer du sein chez les femmes Canadiennes Françaises porteuses d’une mutation fondatrice sur un des gènes BRCA 1 ou BRCA 2

Le cancer du sein est une maladie multifactorielle, plusieurs facteurs socio-économiques, alimentaires ainsi que le style de vie ayant été incriminés dans son développement. Une mutation germinale sur un des gènes BRCA1 ou BRCA2 serait responsable d’une augmentation du risque de développer un cancer du sein de 50 à 80% chez les femmes porteuses d’une mutation sur BRCA1 ou BRCA2 par comparaison aux non- porteuses. Plusieurs études rapportant l’existence d’une association entre la fréquence des cancers du sein sporadiques, les habitudes alimentaires et le style de vie des femmes atteintes, ceci, nous a amené à nous interroger sur le rôle que pourrait jouer ces mêmes facteurs chez les femmes porteuses d’une mutation sur BRCA1 ou BRCA2. Pour répondre à cette question, nous avons effectué une étude cas-témoin. Nos quarante-quatre cas sont porteuses d’une mutation germinale parmi 6 des 14 mutations fondatrices sur BRCA1 et BRCA2 les plus fréquentes dans la population Canadienne Française. Elles sont issues d’une cohorte de plus de 1000 femmes Canadiennes Françaises atteintes de cancers du sein recrutées depuis 1994 et testées pour ces 6 mutations. Les témoins sont recrutés parmi des femmes de la population Canadienne Française, également porteuses d’une de ces six mutations fondatrices de BRCA1 ou BRCA2, mais indemnes de cancers. Quinze d’entre elles ont été recrutées dans les familles des cas de l’étude initiale. Vingt-neuf ont été recrutées à la clinique des cancers familiaux du CHUM, nous permettant ainsi de totaliser 44 témoins. Deux questionnaires ont été administrés aux cas et aux témoins. Le premier, dit Questionnaire de base, a servi à recenser les informations sociodémographiques et le style de vie, couvrant ainsi les deux années précédant la découverte du cancer du sein pour les cas et les deux années précédant la découverte de la mutation pour les témoins. Le deuxième questionnaire, Questionnaire de nutrition, a permis de colliger les informations sur les habitudes alimentaires durant la même période de recueil de données. Une association positive et significative entre le risque de cancer du sein et le niveau d’éducation a été observé parmi les sujets de niveau universitaire (>14 années d’étude) comparés aux sujets n’ayant pas dépassé le niveau d’études secondaires (<11 années d’études) [OR= 7,82; IC95% : (1,99-30,69); p=0,003]. Nous avons mis en évidence que le risque de cancer du sein augmentait lorsque les sujets atteignaient leur poids maximum à un âge avancé > 48 ans [OR = 4,27 ; IC 95% : (0,82-22,25)]. Nous avons montré que le risque du cancer du sein diminuait pour une durée d’allaitement supérieure à 7 mois par comparaison aux femmes n’ayant jamais allaité [OR= 0,35; IC 95% : (0,12-1,06)] mais cette association est non significative. Les porteuses qui pratiquent plus de 22,45 Met-h-sem d’activité physique modérée, comparativement à celles qui pratiquent moins de 11,45 Met-h-sem voient leur risque de cancer du sein diminué de 72% [OR=0,28- IC 95% : (0,08-0,95); p=0,04]. Celles qui pratiquent plus de 31,95 Met-h-sem d’activité physique totale comparativement à celles qui pratiquent moins de 16,40 Met-h-sem voient leur risque de cancer du sein réduit de 79 % [OR=0,21; IC 95% : (0,06-0,75); p= 0,02]. L’analyse des macro et micronutriments et des groupes alimentaires a démontré qu’une consommation de plus de 23,20 g/j d’acide gras monoinsaturés est responsable d’une augmentation du risque de cancer du sein de 6 fois par comparaison à une consommation inférieure à 17,08 g/j [OR=6,00; IC 95% : (0,97-37,02); p=0,05]. Une consommation de plus de 221,79 µg/j de vitamine K réduit le risque du cancer du sein de 83 % par comparaison à une consommation inférieure à 143,57 µg/j [OR= 0,17; IC95% : (0,05-0,61) ; p=0,007]. La consommation de fruits est associée à une réduction du risque de cancer du sein de 73% chez les porteuses de mutations qui en consomment plus de 563,31 g/j comparée à celles qui en consomment moins de 356,18 g/j [OR= 0,27; IC 95% : (0,07-1,01) ; p=0,05]. Nos résultats confortent l’hypothèse selon laquelle le style de vie et les habitudes alimentaires jouent un rôle dans le développement du cancer du sein chez les Canadiennes Françaises porteuses de mutations d’une des 6 mutations fondatrices de BRCA1 ou 2 étudiées. En effet, un niveau d’éducation élevé, un gain de poids sont associés à un risque élevé de développer un cancer du sein. De plus la pratique de l’allaitement et d’une activité physique modérée sont associées à une réduction de ce risque. Nous montrons aussi que la consommation d’acides gras monoinsaturés est responsable d’une augmentation du risque de ce cancer et que la consommation de vitamine K et de fruits permet de réduire ce risque. Nos résultats ouvrent une nouvelle voie de recherche par rapport au rôle de certains nutriments dans le développement du cancer du sein chez les porteuses de mutation d’un des gènes BRCA. Cette voie pourrait également être explorée chez les non porteuses.

Rôle de la déubiquitinase BAP1 dans la réponse cellulaire aux dommages à l'ADN

L'ubiquitination est une modification post-traductionnelle qui joue un rôle central dans divers processus biologiques. Elle peut être contrecarrée par les déubiquitinases (DUBs). "BRCA1-Associated Protein 1" (BAP1) est une déubiquitinase, qui fait partie de complexes multiprotéiques, possèdant une fonction de suppression tumorale ainsi qu'un potentiel anti-métastatique. De plus, BAP1 est phosphorylée suite aux dommages à l’ADN par les kinases ATM/ATR. En nous basant sur ces données, nous avons purifié les protéines associées à BAP1 dans des conditions de stress génotoxique. Bien que la composition du complexe et l’activité DUB semblent inchangées, nous avons pu identifier des changements critiques dans les niveaux et les sites de phosphorylation, confirmant la régulation de BAP1 suite aux dommages à l’ADN. En déplétant BAP1 par ARNi et en utilisant des mutants dominants négatifs, nous avons obtenu des résultats suggèrant que suite au stress génotoxique, cette DUB est requise pour prolonger le point de contrôle en G2/M et ce, en retardant la reprise du cycle cellulaire. D'un autre côté, l'expression de BAP1 dans des cellules cancéreuses qui en sont déficientes restore une ploïdie normale et diminue la fréquence d'aberrations nucléaires, suggérant que cette protéine joue un rôle dans la stabilité génomique. Nos résultats suggèrent fortement que BAP1 joue un rôle dans la réponse des cellules au stress génotoxique et la stabilité génomique. Nos travaux permettront ainsi d’identifier et de caractériser les voies de signalisation cellulaire régulant l’activité et la fonction de BAP1 durant les périodes d’exposition à des agents qui endommagent l’ADN. Les connaissances acquises seront donc d’une valeur tangible pour nôtre compréhension de la mutagenèse induite par des agents carcinogènes, un déterminant clé de la formation des tumeurs.

Regulation of BAP1 tumor suppressor complex by post-translational modifications

Le régulateur transcriptionnel BAP1 est une déubiquitinase nucléaire (DUB) dont le substrat est l’histone H2A modifiée par monoubiquitination au niveau des residus lysines 118 et 119 (K118/K119). Depuis les dernières années, BAP1 emerge comme un gene suppresseur de tumeur majeur. En effet, BAP1 est inactivé dans un plethore de maladies humaines héréditaires et sporadiques. Cependant, malgré l’accumulation significative des connaissances concernant l’occurrence, la pénétrance et l’impact des défauts de BAP1 sur le développement de cancers, ses mécanismes d’action et de régulation restent très peu compris. Cette étude est dédiée à la caractérisation moléculaire et fonctionnelle du complexe multi-protéique de BAP1 et se présente parmi les premiers travaux décrivant sa régulation par des modifications post-traductionnelles. D’abord, nous avons défini la composition du corps du complexe BAP1 ainsi que ses principaux partenaires d’interaction. Ensuite, nous nous sommes spécifiquement intéressés a investiguer d’avantage deux principaux aspects de la régulation de BAP1. Nous avons d’abord décrit l’inter-régulation entre deux composantes majeures du complexe BAP1, soit HCF-1 et OGT. D’une manière très intéressante, nous avons trouvé que le cofacteur HCF-1 est un important régulateur des niveaux protéiques d’OGT. En retour, OGT est requise pour la maturation protéolytique de HCF-1 en promouvant sa protéolyse par O-GlcNAcylation, un processus de régulation très important pour le bon fonctionnement de HCF-1. D’autre part, nous avons découvert un mécanisme unique de régulation de BAP1 médiée par l’ubiquitine ligase atypique UBE2O. en effet, UBE2O se caractérise par le fait qu’il s’agit aussi bien d’une ubiquitine conjuratrice et d’une ubiquitine ligase. UBE2O, multi-monoubiquitine BAP1 au niveau de son domaine NLS et promeut son exclusion du noyau, le séquestrant ainsi dans le cytoplasme. De façon importante, nos travaux ont permis de mettre de l’emphase sur le rôle de l’activité auto-catalytique de chacune de ces enzymes, soit l’activité d’auto-déubiquitination de BAP1 qui est requise pour la maintenance de sa localisation nucléaire ainsi que l’activité d’auto-ubiquitination d’UBE2O impliquée dans son transport nucléo-cytoplasmique. De manière significative, nous avons trouvé que des défauts au niveau de l’auto-déubiquitination de BAP1 due à des mutations associées à certains cancers indiquent l’importance d’une propre regulation de cette déubiquitinase pour les processus associés à la suppression de tumeurs.

Caractérisation fonctionnelle du suppresseur de tumeurs BAP1

La déubiquitinase BAP1 (« BRCA1-Associated Protein1 ») a initialement été isolée pour sa capacité de promouvoir la fonction suppressive de tumeurs de BRCA1. BAP1 est muté de manière homozygote dans plusieurs cancers (tel que le cancer du rein, de la peau, de l’oeil et du sein) suggérant fortement que cette déubiquitinase est un suppresseur de tumeurs. Effectivement, la surexpression de BAP1 réduit la prolifération cellulaire et la croissance tumorale dans des modèles de xénogreffe de souris. Toutefois, la fonction biologique et le mécanisme d’action de cette déubiquitinase restent encore marginalement connus. Ainsi, les objectifs de cette thèse sont de caractériser la fonction biologique de BAP1 et de révéler les bases moléculaires de sa fonction suppressive de tumeurs. Pour déterminer la fonction biologique de BAP1, nous avons immuno-purifié et identifié les protéines associées à BAP1, qui s’avèrent être principalement des facteurs et co-facteurs de transcription. Ensuite, nous avons démontré que BAP1 est un régulateur de la transcription. Parallèlement, un autre groupe a montré que BAP1 chez la drosophile, Calypso, régule l’ubiquitination de H2A et la transcription génique. D’autre part, nos résultats d’analyse d’expression génique globale suggèrent que BAP1 jouerait un rôle important dans la réponse aux dommages à l’ADN. Effectivement, des expériences de gain et de perte de fonction (méthode de l’ARNi, modèle de cellules KO en BAP1 et de cellules déficientes en BAP1 re-exprimant BAP1) ont révélé que cette déubiquitinase régule la réponse aux bris double brin d’ADN par la recombinaison homologue. Nos résultats suggèrent que BAP1 exerce sa fonction suppressive de tumeurs en contrôlant la réparation sans erreur de l’ADN via la recombinaison homologue. En cas d’inactivation de BAP1, les cellules deviendront plus dépendantes du mécanisme de réparation par jonction d'extrémités non-homologues, qui est potentiellement mutagénique causant ainsi l’instabilité génomique. D’autres études seront nécessaires afin de déterminer le rôle exact de BAP1 dans la transcription et de comprendre comment la dérégulation de l’ubiquitination de H2A contribue au développement du cancer. Définir les mécanismes de suppression tumorale est de grand intérêt, non seulement pour comprendre la carcinogénèse mais également pour le développement de nouvelles thérapies contre cette maladie.

Compositional Data in Biomedical Research

Modern methods of compositional data analysis are not well known in biomedical research. Moreover, there appear to be few mathematical and statistical researchers working on compositional biomedical problems. Like the earth and environmental sciences, biomedicine has many problems in which the relevant scienti c information is encoded in the relative abundance of key species or categories. I introduce three problems in cancer research in which analysis of compositions plays an important role. The problems involve 1) the classi cation of serum proteomic pro les for early detection of lung cancer, 2) inference of the relative amounts of di erent tissue types in a diagnostic tumor biopsy, and 3) the subcellular localization of the BRCA1 protein, and it's role in breast cancer patient prognosis. For each of these problems I outline a partial solution. However, none of these problems is \solved". I attempt to identify areas in which additional statistical development is needed with the hope of encouraging more compositional data analysts to become involved in biomedical research