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Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
Thèse présentée par Aurélie ROSSIN Pour obtenir le titre de Docteur en Sciences de l'Université Louis Pasteur de Strasbourg Sciences du Vivant Aspects Moléculaires et Cellulaires de la Biologie Etude des mécanismes d'induction de la différenciation et de l'apoptose par les rétinoïdes et les rexinoïdes dans les cellules de leucémie myéloïde aiguë (AML). Soutenue publiquement le 23 juin 2005 JURY : Directeur de Thèse : Dr Hinrich GRONEMEYER, IGBMC, Illkirch Rapporteur interne : Dr Catherine TOMASETTO, IGBMC, Illkirch Rapporteur externe : Pr Pier Giuseppe PELICCI, EIO, Milan Rapporteur externe : Dr Patrick MEHLEN, Centre Léon Bérard, Lyon Examinateur : Pr Johan AUWERX, IGBMC, Illkirch Examinateur : Pr Lucia ALTUCCI, Université de Naples, Naples

  • différentiation

  • relargage des protéines pro

  • cellule

  • rar? dans la différentiation neutrophile

  • rétinoïdes

  • voie dépendante des caspases - voie indépendante des caspases

  • illustration schématique de l'organisation structurale

  • modèle de la répression transcriptionnelle par pml-rar?

  • récepteur


Publié le : mercredi 1 juin 2005
Lecture(s) : 80
Source : scd-theses.u-strasbg.fr
Nombre de pages : 270
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Thèse présentée par


Aurélie ROSSIN


Pour obtenir le titre de

Docteur en Sciences de l’Université Louis Pasteur de Strasbourg

Sciences du Vivant

Aspects Moléculaires et Cellulaires de la Biologie




Etude des mécanismes d’induction de la différenciation et de l’apoptose par
les rétinoïdes et les rexinoïdes dans les cellules de leucémie myéloïde aiguë
(AML).





Soutenue publiquement le 23 juin 2005





JURY :


Directeur de Thèse : Dr Hinrich GRONEMEYER, IGBMC, Illkirch

Rapporteur interne : Dr Catherine TOMASETTO

Rapporteur externe : Pr Pier Giuseppe PELICCI, EIO, Milan

Rapporteur externe : Dr Patrick MEHLEN, Centre Léon Bérard, Lyon

Examinateur : Pr Johan AUWERX, IGBMC, Illkirch

Examinateur : Pr Lucia ALTUCCI, Université de Naples, Naples

Sommaire




Liste des figures 1

Liste des abréviations 3

Avant-propos 5

Introduction 7

I. La vitamine A et ses dérivés « les rétinoïdes ». 7
1. La vitamine A est necessaire à la vie. 7
2. Les rétinoïdes : dérivés actifs de la vitamine A. 7
3. Vitamine A et cancers : les premiers liens. 7

II. Les récepteurs de l’acide rétinoïque 8
1. Clonage des récepteurs de l’acide rétinoïque. 8
2. Description des récepteurs aux rétinoïdes. 9
3. Focus sur RXR. 10
4. Signalisation via les récepteurs de l’acide rétinoïque. 12
4.1. Régulation de la transcription par l’hétérodimère RXR-RAR. 13
4.2. Phosphorylation des récepteurs nucléaires. 16
4.3. Interférence avec d’autres voies de signalisation 18
5. Effet non génomiques 19

III. Rétinoïdes et cancers 21
1. la Leucémie Promyelocytaire aiguë 21
1.1. Description 21
1.2. Potentiel oncogénique de la protéine de fusion PML-RARα 22
1.2.1.RARα dans la différentiation neutrophile normale 22
1.2.2. PML et ses fonctions biologiques normales 23
1.2.3. L’expression de PML-RARα seule est insuffisante pour
induire le phénotype APL 24
1.2.4. Expression de PML-RARα et conséquences moléculaires 26
1.2.5. Cas particulier de PLZF-RARα 27
1.3. Mécanismes de la réponse à l’AR et traitements alternatifs 27
2. Implication de RARβ dans le développement des cancers 30
2.1. Rôle suppresseur de tumeur 30
2.2. Mécanismes épigénétiques de la répression 31
3. Rétinoïdes et thérapie des cancers 32
3.1. Les rétinoïdes en thérapie 32
3.2. Les rétinoïdes et la prévention des cancers 33
3.3. Amélioration des traitements 34


IV. Effets anti-tumoraux des rétinoïdes : implication sur la prolifération,
différenciation et apoptose des cellules 36
1. Arrêt de la prolifération et différentiation induits par les rétinoïdes 36
2. L’apoptose : modulation par les rétinoïdes 39
2.1. Description 39
2.2. Vue générale de l’apoptose : deux voies apoptotiques principales
et de nombreux acteurs 40
2.2.1.Les caspases : exécuteurs de l’apoptose 40
2.2.2. Deux voies apoptotiques principales 40
2.2.3. Les verrous 41
2.2.4. Modulation de l’apoptose par des facteurs de transcription 42
2.3.L’apoptose induite par TRAIL 43
2.4.La voie apoptotique mitochondriale 45

- Hypothèse de PTP
- La famille Bcl-2
- Oxide nitrique et dérivés d’oxygènes actifs
2.4.2. Relargage des protéines pro-apoptotiques 49
- Voie dépendante des caspases
- Voie indépendante des caspases
2.5. Variation du modèle d’activation de l’apoptose 51
2.6. Quelles sont les cibles de l’AR parmi ces voies apoptotiques 53
3. Les rétinoïdes atypiques et l’induction de l’apoptose 54
4. Activités anti-tumorales des rexinoïdes 56
4.1. Effet synergique des rexinoïdes 56
4.2.Voies dépendantes des retinoïdes 57



Résultats 60

But du travail
Etude de l’apoptose induite par l’AR dans les cellules de leucémie
promyélocytaire aiguë (APL)

Etude de la différentiation et apoptose induite par les rétinoïdes dans les cellules
myéloïdes PLB 985. Utilisation de mutagénèse par insertion rétrovirale

Etude de la synergie entre un agoniste de la Protéine Kinase A (PKA) et un
rexinoïde dans les cellules de Leucémie Myéloïde Aiguë (AML) résistantes aux
rétinoïdes. Conséquences sur la différenciation et apoptose des cellules

Etude de l’apoptose induite par les rexinoïdes dans les cellules AML


Discussion 71


1. Différentes voies d’induction de l’apoptose des cellules APL en ciblant les
récepteurs à L’AR 71
2. Cibler les récepteurs à l’AR dans les cellules AML 72
3. Rôle du récepteur RXR dans la différentiation et l’apoptose des cellules AML 75
3.1. Potentialisation de l’activation de l’hétérodimère RXR-RARα 75
3.2. Désubordination de RXR par la PKA 77
3.3. Activation d’un hétérodimère permissif 78
4. Cibler les cellules AML par la différenciation ou l’apoptose 80
5. Rétinoïdes et différenciation : induction de programme de survie 82
5.1. Induction de programmes de survie 82
5.2. RAM : modulateur du signal rétinoïde 84
6. Les rétinoïdes et l’apoptose 85
6.1. La connexion TRAIL-rétinoïdes 85
6.2. L’apoptose induite par les rexinoïdes 88
7. Implications thérapeutiques 92


Conclusion et perspectives 94

Références bibliographiques 95

Annexes
Liste des figures

Liste des figures


Figure 1 : Les principaux membres de la superfamille des récepteurs nucléaires.
Figure 2: Illustration schématique de l’organisation structurale et fonctionnelle des récepteurs
nucléaires (Gronemeyer et al., 2004).
Figure 3 : Mécanisme d’action en 3 étapes des récepteurs aux rétinoïdes (Bastien and
Rochette-Egly, 2004).
Figure 4 : Comparaison de la structure du domaine de liaison de l’ADN (LBD) de RXRα
avec ou sans ligand (AR 9-cis) (Gronemeyer et al., 2004).
Figure 5 : Modèle du fonctionnement de l’héterodimère RXR-RAR en présence ou non
d’agoniste : subordination et synergie (Clarke et al., 2004a).
Figure 6 : Voies de signalisation et conséquences sur la transactivation médiée par les
récepteurs nucléaires (Bastien and Rochette-Egly, 2004; Rochette-Egly, 2003).
Figure 7 : Les récepteurs à l’acide rétinoïque sont des phosphoprotéines (Rochette-Egly,
2003).
Figure 8 : La transrépression AP-1 (Altucci and Gronemeyer, 2001).
Figure 9 :Représentation schématique des étapes de différenciation monocytaire et
myélocytaire.
Figure 10 : RARα et les différentes protéines de fusion X-RARα responsables de la leucémie
APL (Mistry et al., 2003).
Figure 11 : Modèle de la répression transcriptionnelle par PML-RARα. (Villa et al., 2004).
Figure 12 : Bases moléculaires de la réponse à l’AR dans les cellules APL (Altucci and
Gronemeyer, 2001).
Figure 13 : Représentation schématique des voies de dégradation de PML-RARα (Zhu et al.,
2001).
Figure 14 : Machinerie régulant le cycle cellulaire. (Lundberg and Weinberg, 1999).
Figure 15 : Les principales caspases chez les mammifères (Riedl and Shi, 2004).
Figure 16 : Deux voies principales d’activation de l’apoptose.
Figure 17 : Les super-familles du TNF et des récepteurs au TNF (Ashkenazi, 2002).
Figure 18 : Activation de la voie mitochondriale apoptotique (Mattson and Kroemer, 2003).
Figure 19 : Les membres de la famille de Bcl-2 (Scorrano and Korsmeyer, 2003).
Figure 20 : Rôle des différents membres de la famille de bcl-2 dans l’apoptose (Chan and Yu,
2004)
1 Liste des figures

Figure 21: Régulation de la concentration d’AMPc intracellulaire.
Figure 22 : Les différentes implications de RXR dans la différenciation et/ou l’apoptose
induite par les rétinoides et les rexinoides dans les cellules AML.
Figure 23: Les rétinoïdes et la voie de TRAIL (Altucci and Gronemeyer, 2001).
Figure 24 : L’apoptose induite par les rexinoïdes : schéma final.

2 Liste des abréviations
Liste des abréviations


8CPT-cAMP 8-(4-chlorophenylthio) adénosine 3’5’cyclic monophosphate
AIF apoptosis inducing factor
AML acute myeloid leukemia
ANT adenine nucleotide translocator
AP-1 activating protein 1
APL acute promyelocytic leukemia
AR acide rétinoïque
BH Bcl-2 homology
C/EBP CAAT/enhancer binding protein
CAD caspase-activated DNase
CAMP cyclic AMP
CARD caspase recruitement domain
CBP CREB binding protein
CDK cyclin dependent kinase
CRABP cellular retinoic acid binding protein
DBD DNA binding domain
DCC deleted in colorectal cancer
DcR1,2 decoy receptor 1, 2
DD death domain
DED death effector domain
DISC death inducing signalling complex
Dnmt DNA methyl transferase
DR direct repeat
DR4, 5 death receptor 4, 5
EGF epidermal growth factor
ER estrogen receptor
ERK extracellular signal regulated kinase
FADD fas adaptator-containing death domain
FLIP FLICE-like inhibitory protein
FLT3 FMS-like tyrosine kinase 3
GM-CSF granulocyte macrophage colony stimulating factor
GR glucocorticoid receptor
HAT histone acetyl transferase
HDAC deacetylase
IAP inhibitor of apoptosis
ICAD inhibitor of CAD
IGF insulin-like growth factor
IGFBP3 IGF binding protein 3
IRF-1 interferon response factor 1
IRF-E interferon response factor element
ISRE interferon stimulated response element
JNK c-jun N-terminal kinase
LBD ligand binding domain
LXR liver X receptor
MAPK mitogen activated protein kinase
MEF2 myocyte enhancer factor 2
MEK MAP kinase ERK kinase
3 Liste des abréviations
NcoR nuclear receptor corepressor
NF-kB nuclear factor kappa B
NGF nerve growth factor
NK natural killer
NO nitric oxide
NOS synthase
OPG osteoprotegerin
PARP poly (ADP ribose) polymerase
PI3K phosphatidyl inositol 3 kinase
PID p53-induced death domain
PKA protein kinase A
PKC protein kinase C
PLZF promyelocytic leukemia zinc finger
PML promia
PPAR peroxysome proliferator activated receptor
PPRE e proliferator activated receptor response element
PR progesterone receptor
PTP permeability transition pore
RAIDD receptor-interacting protein (RIP)-associated ICH-1/CED-3-homologous
protein with a death domain
RAM retinoic acid modulator
RAR Retinoic Acid Receptor
RARE retinoic acid response element
RIP receptor interacting protein
RN récepteur nucléaire
ROS reactive oxygen species
RXR Retinoid X Receptor
SMCC srb mediator protein containing complex
SMRT silencing mediator for retinoid and thyroid hormone receptor
TFIIH transcription factor IIH
TGF transforming growth factor
TNF tumor necrosis factor
TNFR TNF receptor
TR thyroid receptor
TR3 testis receptor 3
TRAIL TNF-related apoptosis inducing factor
TRAF TNFR-associated factor
TRADD TNFR-associated death domain
VAD vitamin A deficiency
VDAC voltage-dependant anion channel
VDR vitamin D3 receptor
4 Avant-propos
Avant-propos

Les organismes multicellulaires ont besoin d’une communication inter et intracellulaire
finement régulée afin de garantir une organisation correcte des différents tissus et organes
pendant le processus d’embryogenèse, et de maintenir les différentes fonctions cellulaires au
cours de la vie adulte. Ces organismes ont donc développé des systèmes complexes afin
d’intégrer différentes informations et permettre aux cellules de répondre de manière
appropriée. Certains récepteurs membranaires sont capables d’activer des cascades
intracellulaires de kinase en réponse à des facteurs de croissance ou des neurotransmetteurs et
de transmettre ainsi le signal. Par contre, des petites molécules lipophiles telles que les
hormones stéroïdes ou certaines vitamines synthétisées par des tissus de l’organisme ou
absorbées par l’alimentation peuvent traverser la membrane des cellules cibles et se lier
spécifiquement aux protéines de la superfamille des récepteurs nucléaires.

Les récepteurs nucléaires, suite à leur activation par leurs ligands et à l’intégration
d’autres signaux extracellulaires se lient à l’ADN et régulent l’expression d’un grand nombre
de gènes. Cette étape d’activation de la transcription nécessite une régulation très fine afin de
permettre l’expression des protéines dans la cellule adéquate et au moment opportun. Les
récepteurs à l’acide rétinoïque appartiennent à cette famille des récepteurs nucléaires et jouent
un rôle fondamental au cours de l’embryogénèse et du développement adulte de part leur
capacité à induire différents programmes de gènes influant sur la croissance, différenciation et
apoptose des cellules.

Le lien entre l’acide rétinoïque et le cancer a été établi très tôt. Le processus de
transformation tumorale conduisant au développement d’un cancer est fréquemment associé à
une altération des voies de signalisation nécessaires au maintien des fonctions cellulaires
normales, en particulier celles contrôlant la prolifération ou la mort cellulaire. Ainsi, une
altération de la voie de signalisation de l’acide rétinoïque peut conduire au développement de
certains cancers. Un traitement par l’acide rétinoique ou ses dérivés synthétiques, les
rétinoïdes peut cependant restaurer une signalisation normale et éliminer les cellules
cancéreuses en induisant leur différenciation ou leur apoptose sélective. Ils sont donc utilisés
actuellement en prévention et thérapie de certains cancers, dont notamment la leucémie
promyélocytaire aiguë (APL) pour lequel ils constituent le traitement standard. De
5 Avant-propos
nombreuses équipes se sont focalisées ces dernières années sur la compréhension des
mécanismes moléculaires à la base de l’action anti-tumorale des rétinoïdes.

Lors de mon travail de thèse, je me suis particulièrement intéressée à la différenciation
et à l’apoptose induites par les rétinoïdes dans différents modèles cellulaires de leucémie
myéloïde aiguë (AML). Je me suis focalisée en particulier sur l’identification des récepteurs
nucléaires impliqués dans ces effets et sur l’élucidation des voies apoptotiques induites. Avant
d’aborder les résultats obtenus au cours de cette étude, je développerai dans un premier temps
la description et les modes d’actions des récepteurs nucléaires à l’acide rétinoïque. Puis je
détaillerai les différents liens existants entre la voie rétinoïde et le cancer pour terminer par
une description des différents effets cellulaires des rétinoïdes impliqués dans leur fonction
antitumorale dont l’apoptose. Enfin, je discuterai des résultats obtenus dans leur globalité en
fonction des connaissances actuelles sur le sujet.

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