Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Histone désacétylases“

Nos travaux ont débuté par une étude bibliographique portant sur le rôle des HDAC dans la carcinogenèse et l’utilisation des inhibiteurs en thérapeutique. L’implication des histones désacétylases (HDAC) dans le processus de carcinogenèse de certains cancers digestifs est maintenant bien établie. Cependant leur rôle dans le cancer du pancréas n’a a ps encore été exploré. Le but de la première partie du travail a été d’évaluer le niveau d’expression des histones désacétylases dans 4 lignées cellulaires de cancer du pancréas et de déterminer leur niveau de sensibilité à différents inhibiteurs d’histones désacétylases (HDIs) : TSA, Nicotinamide, et Sirtinol. Les niveaux d’expression des gènes HDACs sont légèrement différents entre lignées cellulaires. De même, la PCR quantitative en temps réel a montré que les niveaux d’expression de ces gènes sont en deçà de celui d’un gène de ménage. En revanche, Le niveau de synthèse des protéines HDACs semble être comparable. Par ailleurs, les inhibiteurs des HDACs exercent une activité anti-proliférative sur les lignées pancréatiques. En utilisant différentes techniques, nous avons observé que les HDIs induisaient une fragmentation de l’ADN, une altération du cycle cellulaire, une externalisation des groupements phosphatidyl-sérine, et une perte du potentiel mitochondrial, l’ensemble conduisant à une mort cellulaire par apoptose. Nos résultats suggèrent que la sensibilité des cellules aux inhibiteurs n’est pas en relation avec le niveau d’expression des HDACs mais dépend vraisemblablement d’autres gènes parmi eux probablement ceux qui contrôlent le cycle cellulaire. La deuxième partie du travail a porté sur l’évaluation du niveau d’expression des gènes codant pour des membres de différentes classes de HDAC (Classe I, II, III) dans les tissus pancréatiques prélevés sur des pièces opératoires. L’extraction d’ARN a été réalisée sur 11 adénocarcinomes du pancréas (AP) de différents stades : 0 (n=1), IB (n=1), IIB (n=6), III (n=1), IV (n=2); 4 tumeurs bénignes [1 cystadénome séreux (CS), une tumeur intracanalaire mucineuse pancréatique (TIPMP), une pancréatite chronique (PC), et un pancréas normal obtenu lors d’un prélèvement d’organe. La RT-PCR(reverse transcriptase polymerase chain reaction) et la PCR quantitative nous ont permis d’évaluer le niveau d’expression des gènes d’intérêt. Une analyse semi-quantitative du niveau de synthèse des protéines HDAC a été réalisée par Western blot et leur localisation par étude immunohistochimique sur coupes de tissu pancréatique. L’analyse par Western bot de la réactivité des extraits tissulaires vis-à-vis d’anticorps spécifiques dirigés contre des membres de la famille des HDAC de classe I, II et III, montre un certain degré de complexité des polypeptides immunoréactifs. Cependant, une forte immunoréactivité des anticorps anti-HDAC7 est observée dans près de 81% des adénocarcinomes (9/11) comparativement aux tumeurs bénignes (CS, TIPMP, PC) et pancréas normal. Cette forte synthèse d’HDAC7 est corroborée par les résultats de la PCR quantitative en temps réel qui montre une forte augmentation de l’expression du gène HDAC7 dans les 9 adénocarcinomes du pancréas. En revanche, des prélèvements proches ou à distance de la tumeur pancréatique ont montré des niveaux d’expression des gènes HDAC similaires au pancréas normal. L’étude immunohistochimique sur coupe d’adénocarcinome pancréatique montre une forte réactivité des anticorps anti-HDAC7. Conclusion: Ces observations sont en faveur de l’expression différentielle du gène HDAC7 dans le cancer du pancréas et suggèrent que HDAC7 pourrait constituer un marqueur potentiel. Des travaux récents ont montré que le vorinostat, un inhibiteur des HDAC, cible spécifiquement HDAC7. Nos résultats, s’ils sont confirmés sur une large série d’adénocarcinomes de différents stades, pourraient constituer une base solide pour envisager le développement de stratégie thérapeutique ou adjuvante nouvelle pour le cancer du pancréas
In the first part of the work we analyze some of the current data related to the deacetylase enzymes as a possible target for drug development in cancer. Given the structural differences among members of this family of enzymes, development of specific inhibitors will not only allow selective therapeutic intervention, but may also provide a powerful tool for functional study of these enzymes. In the second step, attempts were made for the first time to explore the level of expression of members of histone deacetylase encoding genes (HDACs) in four pancreatic tumor cell lines: Panc-1, BxPC-3, SOJ-6 and MiaPaCa-2; and two non-related tumor cells: Jurkat and HeLa. The possible relationship between the levels of HDACs expression and the sensitivity/resistance to HDAC inhibitors (TSA, Nicotinamide and Sirtinol) was further analyzed. Although a slight variation in the profiles of gene expression among cell lines could be evidenced, HDACs protein synthesis seem to be similar. Furthermore, the cells were equally sensitive to inhibition by Sirtinol whereas some variation in the IC50 could be seen in the case of TSA. We also demonstrate that the drugs had the capacity to induce the death of cells by apoptosis. Taken together, our data support the notion that the level of cell sensitivity to the HDIs might be related to the level of expression of genes such as those encoding proteins playing a role in cell cycle checkpoints control but not HDAC per se. In a third part of work, we have evaluated the expression levels of members of class I, II and III in a set of surgically resected pancreatic tissues. Total RNA was isolated from 11 pancreatic adenocarcinomas (PA): Stage 0 (n=1), IB (n=1), IIB (n=6), III (n=1), IV (n=2), one serous cystadenoma (SC), one intraductal papillary mucinous tumor of the pancreas (IMPN), one complicating chronic pancreatitis (CP) and normal pancreatic biopsy (NP) obtained during donor liver transplantation. In addition, four samples of control tissues taken from the surgical specimens from different patients with PA, and two samples from patients with adenocarcinomas of biliary duct (BD) were also included in this study. Quantitative reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR) was conducted and gene expression was quantified by qPCR. Protein expression levels were analyzed by Western blot and their localization by immunohistochemistry analyses of cancer tissues sections. The expression of class I and II members of HDACs showed that all the samples from PA, CP, SC and IMPN had decreased levels of HDAC 1, -2, -3 and -4 transcripts. Remarkably, 9 of the 11 PA (≅ 81%) showed significant increase of HDAC7 mRNA levels. The Western blot analysis showed increased expression of HDAC7 protein in 9 out of 11 PA samples in agreement with the qPCR data. Most of the PA tissue sections examined showed intense labeling in the cytoplasm when reacted against antibodies to HDAC7. The data showed alteration of HDACs gene expression in pancreatic cancer. Therefore, increased expression of HDAC7 discriminates PA from other pancreatic tumors

L'acétylation/désacétylation des histones joue un rôle important dans la régulation de divers processus du développement des plantes et de leur réponse au stress. Par contre, la régulation de l’activité des histone-desacétylases (HDAC) par des signaux cellulaires et la relation fonctionnelle entre les différentes HDAC au cours de la réponse au stress oxydatif et d'une élévation de la température ambiante restent encore mal connus. Mon travail de thèse a comporté : 1) l’analyse de la modification post-traductionnelle de la protéine HDA19, régulée par redox et celle des conséquences sur la régulation de l’expression de gènes et la réponse à l’acide salicylique (SA) ; 2) l'étude fonctionelle de HDA9, HDA15 et HDA19 dans la réponse à une élévation de la température ambiante. Dans la première partie, nous montrons que le changement redox induit par SA régule l’accumulation nucléaire de la protéine HDA19 via une S-nitrosylation réversible. Le traitement à SA, ou au donneur physiologique d’oxyde nitrique, S-nitrosoglutathione, augmente les marques d'acétylation des histones d'HDA19 dans des plantules d’Arabidopsis. Des lignées mutantes d’hda19 présentent un état plus oxydé avec une augmentation de l’expression de gènes associés au ROS/RNS, ainsi qu'une accumulation de nicotinamide adénine dinucléotide et de glutathionne. Ces résultats suggèrent que SA induit la S-nitrosylation d’HDA19, réduit son accumulation nucléaire et par conséquent augmente l’acétylation des histones. Dans la seconde partie, nous montrons que HDA9, HDA19 et HDA15 sont toutes impliquées dans la réponse de la plante à l’élévation de la température ambiante. Des mutants hda15 montrent une réponse constitutive à des températures élevées dans des conditions normales, alors que les mutants hda19 et hda9 ont des phénotypes insensibles à la température élevée. L’analyse de l’expression de gènes par RT-PCR et RNA-seq révèle que la mutation d’HDA15 provoque une augmentation de transcrits des gènes impliqués dans le métabolisme primaire et cellulaire lorsque les plantules sont transférées de 20°C à 27°C pendant 4 heures. Par contre, la mutation d’HDA19 conduit à l’induction de gènes impliqués dans des réponses au stress, alors que les gènes induits par la mutation d’HDA9 après le transfert à 27°C ne semblent pas concerner des catégories fonctionnelle spécifiques. Il semble donc que la réponse des plantes à l’élévation de la température soit régulées par HDA9 et HDA19 par différentes voies. Ces résultats suggèrent que de différents membres d’HDAC ont des rôles distincts ou opposés dans la réponse à l’élévation de la température, en affectant l’expression de gènes de différentes catégories. Les travaux de ma thèse apportent un éclairage nouveau sur la fonction des HDAC, en enrichissant la compréhension de la régulation de l’expression génique chez la plante
Histone acetylation/deacetylation play important roles in a diverse range of developmental processes and stress-responsive pathways in plants. However, little is known regarding the regulation of HDACs themselves by environmental signals, which may alter their function in the regulation of gene expression. Also HDACs functions in plant sensing of environmental conditions such as redox stresses and warm ambient temperature need to be precized. My thesis work focuses on: (1) The analysis of redoxregulated posttranslational modifications and theirconsequences on HDA19 function in gene regulation and in salicylic acid (SA)-mediated stress response; (2) The study of the function of HDA9, HDA15, and HDA19 in plant responses to warm temperature and thermal-related genes expression. In the first part, we show that SA-induced redox changes negatively regulate HDA19 nuclear accumulation through a reversible S-nitrosylation. Treatment with SA, as well as with the physiological nitric oxide donor Snitrosoglutathione, increases the abundance of several histone acetylation marks of HDA19 in Arabidopsis seedlings. hda19 mutant lines display a more oxidative status with increased ROS/RNS-related genes expression, as well as nicotinamide adenine dinucleotide and glutathione levels. These results suggest that SA affects histone acetylation by decreasing the nuclear accumulation of HDA19, resulting in histone hyperacetylation. The second part of the study showed that HDA9, HDA15, and HDA19 are involved in modulating plant adaptation to higher ambient temperatures in Arabidopsis. Mutation of HDA15 displayed a constitutive warm temperatureresponsive phenotype under normal temperature, whereas HDA9 and HDA19 mutants were shown insensitive to warming-temperature. Genes expression and RNA sequencing analysis revealed that HDA15 mutation led to the up-regulation of many genes involved in primary and cellular metabolic process when the seedlings were transferred from 20 °C to 27 °C for 4 h. On the other hand, hda19 mutation resulted in up-regulation of genes mainly involved in stressresponses at both normal (20 °C) and warmer (27 °C) temperatures. However, up-regulated genes in hda9-1 mutants did not appear enriched for any particular gene functional category when shifted from 20 °C to 27 °C. Likely, HDA9 and HDA19 positively regulate thermosensory elongation through distinct mechanisms. Our study suggested that the dynamics of histone acetylation regulated by HDA9, HDA15, and HDA19 plays an important role for plant adaptation to warm temperature, which involves distinct regulatory pathways of gene expression. Taken together, my thesis work brought in a few new elements to the current understanding of HDACs functions in the regulation of gene expression in plants

Le pancréas permet le maintien de l'homéostasie glucidique, via la sécrétion d'hormones telles que l'insuline et la somatostatine par les cellules endocrines ß et δ, respectivement. Les anomalies de fonctionnement du tissu endocrine peuvent aboutir au diabète. Il est donc crucial de comprendre les mécanismes qui régulent la différenciation des cellules endocrines pour le développement de thérapies du diabète. L'objectif de ma thèse a été de caractériser le rôle des histones désacétylases (HDACs) au cours du développement pancréatique. Les HDACs sont des facteurs épigénétiques qui contrôlent l'expression des gènes en modulant l'état de compaction de la chromatine. Nous avons d'abord utilisé une stratégie globale d'inhibition des HDACs, par des inhibiteurs sur des explants pancréatiques, pour montrer que les HDACs interviennent à des points clés du développement du pancréas. En particulier nous avons montré que les inhibiteurs des HDACs de classe I amplifient le pool de cellules progénitrices endocrines. Afin de déterminer le rôle particulier de certains HDACs, nous avons analysé leur profil d'expression et montré que HDAC4, 5 et 9 sont spécifiquement exprimés dans les cellules endocrines ß et δ. Nous avons également étudié le phénotype pancréatique d'embryons de souris délétés pour Hdac4, 5 et 9 et développé une méthode de transfert de gène médiée par lentivirus afin de surexprimer ces HDACs dans les explants pancréatiques. Nous avons ainsi pu montrer que HDAC4, 5 et 9 contrôlent le lignage des cellules ß/δ. Ces résultats nous permettent de mieux comprendre les mécanismes épigénétiques qui contrôlent la différenciation des cellules pancréatiques
The pancreas maintains glucose homeostasis, through hormones secretion such as insulin and somatostatin by ß and δ endocrine cells, respectively. The abnormal function of the endocrine tissue can lead to diabetes. Consequently, it is crucial to understand the mechanisms that control endocrine cell differentiation in order to develop new diabetes therapies. The objective of my thesis was to characterize the role of histone deacetylases (HDACs) during pancreas development. HDACs are epigenetic factors that control gene expression by modulating chromatin compaction state. First, we used a global strategy of HDAC inhibition, using HDAC inhibitors on pancreatic explants, to demonstrate that HDACs act at key points during pancreas development. Particularly, we showed that class I HDACs inhibition amplifies the pool of pancreatic endocrine progenitors. In order to identify the role of specific HDACs, we analyzed their expression profile and found that HDAC4, 5 and 9 are specifically expressed in ß and δ cells. Next, we studied the pancreatic phenotype of embryos from mice with a deletion of Hdac4, 5 or 9. We also developed a new model of gene transfer mediated by lentivirus to overexpress these HDACs in pancreatic explants. We demonstrated that HDAC4, 5 and 9 control the differentiation of the ß/δ endocrine lineage. These results allow to better understand the epigenetic mechanisms that control pancreatic cell differentiation

Legionella pneumophila est une bactérie intracellulaire qui sécrète plus de 300 protéines dans la cellule hôte. L'un de ces effecteurs, RomA, s'est avéré modifier directement la chromatine de l'hôte en méthylant la lysine 14 de l'Histone H3(H3K14), un résidu généralement acétylé. Afin de savoir comment la désacétylation de cette marque pourrait se produire pendant l'infection, une recherche bioinformatique approfondie du genome de L. pneumophila a conduit à l'identification d'une protéine qui devrait coder pour une histone désacétylase (HDAC), nommée LphD. Au cours de ma thèse j'ai montré que LphD est sécrétée dans la cellule hôte lors de l'infection et cible spécifiquement le noyau, où elle présente une activité désacétylase avec une efficacité élevée pour H3K14. En effet, j'ai montré que LphD désacétyle H3K14 pendant l'infection, et que son activité influence directement les niveaux de méthylation de H3K14 dans les cellules infectées, mettant en évidence une synergie entre LphD et RomA. J'ai également pu montrer que LphD et RomA ciblent un complexe de liaison à la chromatine endogène contrôlant l'état d'acétylation de H3K14 (HBO1/KAT7). Des RNAseq de cellules infectées soit par des bactéries de type sauvage, soit par le knockout LphD et RomA, ont mis en évidence l'influence de ces effecteurs bactériens sur le paysage transcriptionnel de l'hôte. Le modèle que je propose est que les deux effecteurs sécrétés, LphD et RomA, travaillent ensemble pour détourner la machinerie épigénétique de l'hôte afin de faciliter la subversion de la réponse immunitaire et favoriser la réplication intracellulaire de L. pneumophila
Legionella pneumophila is an intracellular bacterium that secretes over 300 proteins in the hostcell through a specialized type 4 secretion system. One of these secreted L. pneumophila effectors, RomA, was shown to directly modify the host chromatin by methylating lysine 14 of Histone H3 (H3K14), a usually acetylated residue. This led to the question how deacetylation of this mark might happen during infection. An in-depth bioinformatics search led to the identification of a protein predicted to code for a histone deacetylase (HDAC), named LphD. During my PhD, I showed that LphD is secreted into the host cell during infection and specifically targets the host cell nucleus, where it exhibits deacetylase activity with high efficiency for H3K14. Indeed, I showed that LphD deacetylates the H3K14 residue also during infection, and that the activity of LphD directly influences the levels of H3K14 methylation in infected cells, highlighting the synergy between LphD and RomA. I also could show that LphD and RomA target an endogenous chromatin binding complex, named HBO1, that contains the histone acetyltransferase KAT7, controlling the acetylation status of H3K14. RNAseq of cells infected with either wild type bacteria or the LphD and RomA knockout assessed the influence of these bacterial effectors on the host’s transcriptional landscape, in particular on genes related to immune response. The model I propose is that the two secreted effectors, LphD and RomA, work together to hijack the host’s epigenetic machinery in order to facilitate the subversion of the host immune response and promotes the intracellular replication of L. pneumophila

La consommation de substances illicites, telles que la cocaïne, constitue un problème important de santé publique. Les puissants effets renforçants de la cocaïne conduisent certains individus à une consommation abusive voire à une dépendance. Au sein du circuit de récompense, la cocaïne bloque la recapture présynaptique des monoamines, ce qui est à l’origine d’une plasticité neuronale impliquant la transcription de nombreux gènes. Des études récentes ont montré que la transcription de ces gènes était sous le contrôle de mécanismes épigénétiques, concernant essentiellement la méthylation de l’ADN et les modifications post traductionnelles des histones dont l’acétylation. Au cours de cette étude, nous avons montré d’abord que l’inhibition des histones désacétylases par divers composés pharmacologiques dont la trichostatine A (TsA) diminuait les propriétés renforçantes de la cocaïne et la motivation des rats à en consommer, sans affecter les effets récompensants du saccharose. La TsA bloque aussi la sensibilisation comportementale induite par la cocaïne et diminue le comportement de recherche de cocaïne après une période de sevrage. Les effets de la TsA sur l’auto-administration de cocaïne sont accompagnés par la modification de l’expression du facteur de liaison à l’ADN méthylé Mecp2, de l’histone désacétylase HDAC11 et du facteur de transcription MEF2C. Nous avons procédé à l’analyse du transcriptome chez des rats, au niveau du cortex cingulaire antérieur et du noyau accumbens, afin de caractériser un ensemble de gènes sous-jacents aux modifications comportementales. Parmi ceux-ci figurent les gènes Lissencephaly gene-1 et Reeline, deux gènes qui, lorsqu’ils sont mutés chez l’homme, sont à l’origine d’une lissencéphalie caractérisée par la désorganisation des couches corticales résultant d’un défaut de migration neuronale. L’auto-administration de cocaïne induit l’expression des deux gènes. La TsA potentialise l’induction dans le cortex, mais la bloque dans le noyau accumbens. Il apparaît que l’administration répétée de cocaïne réenclenche des mécanismes déjà utilisés lors du développement du cortex cérébral, afin de mettre en place une plasticité synaptique. Cette plasticité est susceptible de participer au développement de la dépendance aux drogues. Notons que l’ensemble de ces mécanismes est sous le contrôle étroit de facteurs épigénétiques, notamment des histones désacétylases
Cocaine is an addictive stimulant drug abused by humans and self-administered by rats. Drug addiction is a chronic brain disease characterized primarily by a compulsive drug-seeking and drug-taking behavior. A unique characteristic of drug addiction, from a clinical point of view, is the persistence of relapse risk long after a person has stopped taking drugs, which constitutes a major obstacle to successful treatment. Cocaine blocks the monoamine transporters, resulting in increased synaptic levels of the amines. The dopaminergic system in particular is thought to represent a key pathway by which psychostimulants produce reinforcement. On the other hand, cocaine administration has been shown to elicit induction in neurons of several immediate early genes that encode transcription factors. Recent data have shown that gene transcription is controlled by epigenetic mechanisms that include DNA methylation and modifications of histones such as acetylation. We show here that injection of several histone deacetylase inhibitors, like trichostatin A (TsA), to rats was sufficient to reduce the reinforcing properties of cocaine and decrease the motivation of the animals to self-administer cocaine but not sucrose. The data also report the blockade of behavioral sensitization by TsA, as well as the reduction of cocaine-seeking behavior induced after a withdrawal period. The effect of TsA on cocaine self-administration was associated with an alteration of the expression of Mecp2 (methyl CpG binding protein 2), of the histone deacetylase HDAC11 and of the transcription factor MEF2C. Modification of the selfadministration behavior in response to TsA was accompanied by extensive changes in gene expression in the cingulate cortex and in the nucleus accumbens, as assessed by cDNA microarray technology. Among the genes induced by cocaine self-administration, we found Lissencephaly gene-1 and Reelin, gene that belong to the same transduction pathway. Mutations within both genes are causing lissencephaly. TsA caused their expression to increase in the cortex and to decrease in the nucleus accumbens. Our results suggest that mechanisms important for the formation of cortical layers during development are used again during adulthood to establish brain plasticity in response to cocaine. The mechanisms, which are under the control of epigenetic factors, especially histone deacetylases, may participate in the development of drug dependence

En raison de l’efficience des traitements, le taux de survie globale à 5 ans des patients avec un cancer gastrique (CG) est d’environ 15%. A l’heure actuelle, il n’existe pas de stratifications des patients permettant de prescrire un protocole de traitements efficace. Durant ma thèse, j’ai établi le rôle de HDAC4 dans la sensibilité des cellules de CG au Cisplatine. J’ai montré que cette réponse semble dépendre du type de CG (intestinal ou diffus) et du statut p53 des cellules cancéreuses. J’ai souligné l’intérêt de combiner un inhibiteur des HDACs (SAHA) avec les chimiothérapies à base de dérivés de platine (PDC : Cisplatine, Oxaliplatine) afin de promouvoir leurs effets cytotoxiques. De manière intéressante, j’ai observé que la réponse aux traitements combinés est différente suivant le statut p53 des cellules cancéreuses. Ces résultats permettent d’ouvrir de nouvelles perspectives dans l’utilisation des traitements combinés PDC + SAHA dans la thérapie du CG. En particulier, le facteur p53 qui est souvent muté dans les CG, pourrait être un marqueur thérapeutique pour un tel protocole de traitement
Due to the efficiency of treatments, the 5-year overall survival rate for patients with gastric cancer (GC) is approximately 15%. Currently, there is no stratification of patients to prescribe an effective treatment protocol.During my thesis, I established the role of HDAC4 in the sensitivity of GC cells to Cisplatin. I have shown that this response seems to depend on the type of GC (intestinal or diffuse) and the p53 status of cancer cells. I emphasized the interest of combining an HDAC inhibitor (SAHA) with platinum derivative chemotherapies (PDC: Cisplatin, Oxaliplatin) to promote their cytotoxic effects. Interestingly, I observed that the response to combination treatments is different depending on the p53 status of the cancer cells.These results open new perspectives in the use of PDC + SAHA combination therapies in GC. The p53 factor that is often mutated in GC could be a therapeutic marker for a such treatment protocol

Les résultats insuffisants de la radiochimiothérapie conventionnelle dans les cancers bronchiques non à petites cellules (CBNPC) ont motivé l’évaluation d’une nouvelle stratégie de modulation pharmacologique de la radiosensibilité tumorale basée sur les modifications épigénétiques. Pour cela nous avons évalué la combinaison de la radiothérapie et d’un nouvel pan-inhibiteur des histones déacétylases (HDACi), l’abexinostat en préclinique in vitro et in vivo sur deux modèles de CBNPC puis en phase clinique précoce chez l’homme dans le cadre d’un essai de phase I. Nous avons d’abord montré que l’abexinostat augmente la radiosensibilité des cellules de CBNPC de manière dépendante de la séquence thérapeutique en normoxie et en hypoxie en augmentant l’apoptose caspase dépendante ainsi que les cassures doubles brins radio-induites et en réduisant la signalisation et la réparation de ces dommages de l’ADN. L’abexinostat potentialise également le retard de croissance tumorale induit par la radiothérapie in vivo dans des xénogreffes sous-cutanées de CBNPC avec un profil de toxicité acceptable. Nous avons également montré pour la première fois que la triple combinaison de radiothérapie, abexinostat et cisplatine potentialise le retard de croissance tumorale in vivo.Les premiers résultats in vitro et in vivo confortant le rationnel pour la combinaison abexinostat-radiothérapie nous avons réalisé étude de phase I exploratoire d’escalade de dose combinant l’abexinostat à la radiothérapie palliative hypofractionnée standard délivrant 30y en 10 fractions pour des tumeurs solides métastatiques. Parmi les 58 patients traités, d’âge médian 61 ans (20-82), on note 71% de stade M1 et 88% de patients ayant déjà reçu des traitements préalables par chimiothérapie et/ou radiothérapie et/ou chirurgie. La dose recommandée pour un essai de phase 2 que nous avons établie est de 90mg/m². Sur les 51 patients évaluables, on observe un taux de réponse globale de 7,8% (1 réponse complète (RC) et 3 réponses partielles (RP)) et un taux de réponse locorégionale de 11,8% (1 RC et 5 RP) avec un suivi médian de 16 semaines. Les patients présentant des lésions (cibles ou non) cérébrales ont présenté des taux de réponse encourageant avec notamment un patient en RC. Nous avons retrouvé peu d’effets secondaires de grade ≥3, les plus fréquents étant la thrombopénie (17,2%), la lymphopénie (12,1%) et l’hypokaliémie (6,9%). Au total, 6 patients (10%) ont interrompu leur traitement du fait des effets secondaires. Nous n’avons pas observé de prolongation de l’intervalle QTc de grade ≥3 et il n’y a pas eu d’interruption de traitement en rapport avec cet effet secondaire. Dans l’ensemble nos données in vitro et in vivo montrent une potentialisation de l’effet antitumoral par la combinaison d’abexinostat et radiothérapie. Chez les patients présentant des tumeurs solides avancées l’abexinostat oral en combinaison à la radiothérapie est bien toléré. Cette combinaison pourrait avoir un potentiel particulièrement intéressant dans le traitement des métastases cérébrales.De plus nos travaux précliniques suggèrent pour la première fois un effet prometteur d’une triple combinaison avec HDACi, cisplatine et radiothérapie qui justifie de plus amples investigations et pourrait guider de nouvelles stratégies thérapeutiques dans les CBNPC.Nos travaux s’inscrivent dans une stratégie de recherche translationnelle et montrent l’importance de la recherche préclinique pour les études d’association aux rayonnements ionisants. Seuls un développement préclinique rationnel et un développement clinique méthodique permettront l’émergence de combinaisons modulant la radiosensibilité tumorale de manière suffisamment efficace pour modifier nos standards de traitement et améliorer le pronostic de nos patients
Insufficient results of conventional chemoradiotherapy in non-small cell lung carcinomas (NSCLC) have encouraged assessment of new pharmacological strategies for modulation of radiosensitization based on epigenetic changes. We have investigated the combination of radiotherapy and a novel pan-histone deacetylase inhibitor (HDACi), abexinostat in vitro and in vivo in two NSCLC models and in an early phase clinical trial. Our findings demonstrate that abexinostat enhances radiosensitivity of NSCLC cells in a time dependent way in vitro in normoxia and hypoxia increasing radio-induced caspase dependent apoptosis and persistent DNA double strand breaks associated with decreased DNA damage signaling and repair. Interestingly, abexinostat potentiates tumor growth delay in vivo in combined modality treatments associating not only abexinostat and irradiation but also in the triplet combination of abexinostat, irradiation and cisplatin.We conducted an exploratory phase 1, dose-escalation study of abexinostat in combination with standard hypofractionated radiotherapy (30Gy in 10 fractions) in patients with advanced solid tumors treated in a palliative setting. Among 58 treated patients, the median age was 61.5 years (range, 20-82); 47% of the patients had M1 stage disease, and 95% had received previous chemotherapy alone or chemotherapy in combination with surgery and/or radiotherapy. The recommended phase 2 dose was determined to be 90 mg/m2. Of the 51 patients evaluable for response, best overall response was 8% (1 complete response [CR], 3 partial responses [PRs]), and best loco-regional response was 12% (1 CR and 5 PRs) at a median follow-up of 16 weeks. Of note, patients with target or non-target brain lesions showed encouraging responses, with 1 patient achieving a best loco-regional response of CR. Treatment-emergent grade ≥3 adverse events (AEs) were few, with most common being thrombocytopenia (17%), lymphopenia (12%), and hypokalemia (7%). Six patients (10%) discontinued treatment due to AEs. No grade ≥3 prolongation of the QTc interval was observed, with no treatment discontinuations due to this AE.Altogether, our data demonstrate in vitro and in vivo a potentiation of anti-tumor effect by abexinostat in combination with irradiation in NSCLC. Oral abexinostat combined with radiotherapy was well tolerated in patients with advanced solid tumors. The combination may have potential for treatment of patients with brain lesions.Moreover, our work suggest for the first time to our knowledge promising triple combination opportunities with HDACi, irradiation and cisplatin which deserves further investigations and could be of major interest in the treatment of NSCLC.Our studies which are part of a translational research strategy highlight the importance of preclinical investigations in the area of radiotherapy and drug combination research. Only rationale preclinical development and methodologically well conducted clinical development will allow new standards of treatment to emerge and improve patient’s prognostic

Les histones désacétylases de type 2 (HD2) ont été caractérisées chez le tabac comme étant des régulateurs négatifs de la mort cellulaire associée à la réponse hypersensible induite par la cryptogéine, un éliciteur protéique.Les principaux objectifs de cette thèse sont d’accroître nos connaissances générales sur les HD2 et de caractériser leur rôle dans la voie de signalisation induite par la cryptogéine.Nous nous sommes tout d’abord intéressé à l’évolution des HD2 au sein des Viridiplantae et nous avons défini deux groupes de HD2. Nous nous sommes ensuite focalisés sur l’évolution des HD2 dans le genre Nicotiana. Nous avons identifié chez le tabac six gènes codant sept isoformes de HD2. Les quatre isoformes de HD2 de Gr1 seraient redondants fonctionnellement.Pour mieux comprendre le mode d’action des HD2 à l’échelle moléculaire et étant donné que nous n’avons pas pu détecter d’activité enzymatique chez les HD2, nous avons tenté d’identifier les gènes cibles et les partenaires protéiques potentiels des HD2.Des expériences de puces à ADN nous ont permis d’identifier des gènes régulés par la cryptogéine de manière HD2 dépendante, parmi lesquels ERF3 qui pourrait constituer un gène majeur impliqué dans l’initiation de la mort cellulaire.Des expériences de co-immunopurification combinées à des analyses par spectrométrie de masse nous ont permis d’identifier des partenaires protéiques des HD2 dont l’histone H4.De manière générale, les résultats obtenus au cours de cette thèse soulèvent la question de savoir si les HD2 possèdent une activité HDAC intrinsèque et nous ont permis de mieux comprendre le rôle des HD2 dans la signalisation nucléaire induite par la cryptogéine
Type 2 histone deacetylases (HD2s) have been characterized in Nicotiana tabacum as negative regulators of hypersensitive response (HR)-associated cell death induced by cryptogein, a proteinaceous elicitor secreted by Phytophthora cryptogea.The main objectives of this thesis are to increase our general knowledge about HD2s and to characterize their role in the signaling pathway induced by cryptogein.We first examined the evolution of HD2s in green plants and defined two groups of HD2s. We then focused on the evolution of HD2s in the genus Nicotiana. Six genes coding seven isoforms of HD2s were identified in N. tabacum. The four Gr1 HD2 isoforms are functionally redundant in the response to salt stress.To better understand the mode of action of HD2s at the molecular level, and since we – as well as other research groups – were unable to detect any enzymatic activity from HD2s, we tried to identify target genes and potential protein partners of HD2s.Microarray experiments allowed us to identify genes that are regulated by cryptogein in a HD2-dependant fashion. Among these genes, ERF3, coding an ethylene-responsive factor, could be a major gene involved in the initiation of HR-associated cell death.Co-immunopurification experiments combined with mass spectrometry analyses permitted us to identify protein partners of HD2s such as histone H4.Globally, the results obtained during this thesis call into question whether HD2s do have an HDAC activity themselves, or are associated into complexes containing HDACs from the RDP3/HDA1 family. These results also permitted us to better understand the role of HD2s in the nuclear signaling pathway induced by cryptogein in tobacco

L'acétylation des lysines est une modification post-traductionnelle des protéines dont l’ajout et l’élimination sont catalysés respectivement par les histones acétyltransférases (HAT) et les désacétylases d'histones (HDAC). Cette modification joue un rôle majeur dans la régulation de processus cellulaires tels que l'expression génique, la mobilité cellulaire et le métabolisme. Il est maintenant bien établi qu'une altération de l'activité des désacétylases, entrainant ainsi une dérégulation de l'acétylome, est associée au développement tumoral. Par conséquent, les HDAC sont considérées comme des cibles prometteuses en thérapie anti-cancéreuse ce qui a conduit au développement de nombreux inhibiteurs de HDAC. Cependant, la recherche de nouvelles molécules avec un potentiel anti-cancéreux accru et moins d’effets secondaires est indispensable. Nous avons identifié cinq acides 4-hydroxybenzoïques comme nouveaux inhibiteurs de HDAC, trois inhibiteurs qui ciblent plusieurs HDAC et deux inhibiteurs spécifiques de HDAC6. Les inhibiteurs qui ciblent plusieurs HDAC induisent l'acétylation de certaines lysines des histones H3 et H4 dans les cellules de leucémie myéloïde chronique humaine K-562. Le traitement des cellules induit un arrêt de la progression du cycle cellulaire associé à la modulation de l'expression des cyclines et l'activation de la transcription du gène codant p21. Enfin, les trois composés qui inhibent plusieurs HDAC induisent une mort par apoptose qui est confirmée par l'observation du clivage et de l'activation des caspases. Les inhibiteurs spécifiques de HDAC6 induisent une hyperacétylation importante de la tubuline-α corrélée à une condensation des microtubules dans les cellules cancéreuses adhérentes de prostate (cellules PC-3 et LNCaP). Ces composés induisent une mort par apoptose des cellules cancéreuses en suspension K-562 accompagnée du clivage des caspases et de l'activation de la protéine pro-apoptotique BAX. Enfin, les molécules altèrent la fonction de la protéine chaperonne HSP90α observée par une forte diminution de l'expression de ses protéines clientes: Bcr-Abl et le récepteur aux androgènes. Par ailleurs, les cinq composés n'affectent pas la viabilité des cellules saines. L'ensemble de ce travail révèle que les acides 4-hydroxybenzoïques sont des molécules prometteuses pour le développement de nouveaux composés ayant des propriétés anti-tumorales intéressantes
Lysine acetylation is a post-translational modification characterized by addition and removal acetyl group by histone acetyltransferases (HATs) and histone deacetylases (HDACs), respectively. This modification plays a crucial role in multiple cellular processes including gene expression, cell motility and metabolism. It is now well established that disruption of deacetylase activity, leading to a pathological acetylation profile, is associated to cancer development. Consequently, HDACs are considered as promising targets for anticancer therapy, which led to the development of novel HDAC inhibitors. However, discovery and synthesis of new molecules is essential to increase anticancer potential and decrease adverse health effects of already known compounds. We identified five 4-hydroxybenzoic acids as new HDAC inhibitors: three pan-HDAC inhibitors and two HDAC6-specific inhibitors. Pan-HDAC inhibitors induce acetylation of selected lysines within histones H3 and H4 in human chronic myeloid leukemia K-562 cells. Treatment of cells induces cell cycle arrest associated with increased cyclin expression and the transcriptional activation of p21. Finally, these pan-HDAC inhibitors induce apoptotic cell death further confirmed by the cleavage and activation of caspases. HDAC6-specific inhibitors induce hyperacetylation of α-tubulin in correlation with microtubule condensation in adherent prostate cancer cells (PC-3 and LNCaP cells). These compounds induce apoptotic cell death in K-562 cells accompanied by caspase cleavage and the activation of the pro-apoptotic protein BAX. Furthermore, these molecules alter the chaperon function of HSP90α, which is observed through the robust decrease of the expression of its client proteins (i.e. Bcr-Abl and androgen receptor). Noteworthy, the five compounds did not affect healthy cell viability. Taken together these results revealed that 4-hydroxybenzoic acids are attractive molecules for the development of new compounds with promising anticancer properties