Problématique de recherche et objectifs du projet de thèse

Il n'existe aucun doute que les études multiples qui ont porté sur la voie de signalisation Notch au fil des années nous ont fourni un aperçu sans précédent des mécanismes de régulation de cette voie dans les contextes physio-pathologiques. Cependant, la plupart de ces recherches se sont intéressées principalement à la compréhension des processus de signalisation dans la cellule réceptrice du signal. Par la suite, les mécanismes de régulation des ligands DSL de Notch dans la cellule émettrice du signal ne sont pas amplement caractérisés. De plus, malgré l'identification d'un nombre de molécules et de processus agissant sur les ligands tels que décrits ci-haut, plusieurs questions demeurent sans réponse quant à l'effet de ces régulateurs sur la modulation du signal Notch dans les différents événements de signalisation. Pour cela, une meilleure compréhension de la régulation des ligands de Notch est impérativement nécessaire, en particulier parce que les ligands possèdent une grande importance fonctionnelle dans les contextes physiologiques et pathologiques Notch- dépendants.

En effet, les ligands DSL de Notch jouent un rôle clé in vivo dans divers événements physiologiques importants. Par exemple, l'activation de Notch dans le système immunitaire (Radtke, MacDonald et al. 2013) est initiée par les ligands; en particulier durant le développement des cellules B de la zone marginale dans la rate, et le développement des cellules T dans le thymus (Hozumi, Negishi et al. 2004, Hozumi, Mailhos et al. 2008). De plus, il a été démontré que l'activité des ligands doit être finement régulée au cours de ces processus. Ainsi, l'endocytose des ligands est requise pour le développement des cellules T (Shah and Zuniga-Pflucker 2012), et la protéolyse des ligands a des effets variés sur le développement des cellules T ainsi que celui des cellules B (Manilay, Anderson et al. 2005, Li, Boyd et al. 2007, Gravano and Manilay 2010, Gravano, McLelland et al. 2010, Jin, Zhang et al. 2011).

Parallèlement, il a été démontré que l'activation de Notch dans des événements pathologiques comme le cancer peut être modulée par la régulation des ligands DSL. En effet, dans les cancers où Notch agit comme oncogène, la transformation des cellules survient souvent suite à des mutations qui activent le récepteur NOTCH de façon constitutive, l'hyper- sensibilisent à l'activation par le ligand, ou stabilisent sa forme active (NICD) (Lobry, Oh et al. 2011). Dans ces deux derniers cas, NOTCH demeure activé par ses ligands. Conformément à ce point de vue, des études fonctionnelles montrent que plusieurs cancers induits par des mutations oncogéniques de NOTCH1 demeurent ligands-dépendants, ou que l'activation des ligands agit de façon synergique pour accentuer ces mutations oncogéniques. C'est le cas de certains cancers cérébraux, cervicaux, cancers du sein, et la LAL-T dans une certaine mesure (Weng and Aster 2004, Lobry, Oh et al. 2011). Tel que décrit plus haut, la LAL-T est parmi les cancers Notch-dépendants les mieux caractérisés du point de vue moléculaire; avec des mutations oncogéniques de NOTCH1 identifiées dans plus de 55% des LAL-T humaines (Weng, Ferrando et al. 2004). De plus, l'auto-renouvellement des cellules souches leucémiques, et par conséquent la propagation de la LAL-T dans des modèles murins, répondent aux traitements par des inhibiteurs de la gamma-sécrétase (GSIs) (Ferrando 2009). Vu que les GSIs empêchent la protéolyse du récepteur Notch suite à son interaction avec son ligand, ceci suggère que le ciblage de l'activation ligand-dépendante de Notch en cancer constitue une approche thérapeutique très puissante. Tel que mentionné précédemment, les GSIs engendrent des effets secondaires de toxicité (Ferrando 2009), ce qui met en évidence la nécessité de trouver des stratégies de traitements alternatives. Par la suite, une meilleure compréhension des mécanismes de régulation des ligands pourrait fournir de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles pour les cancers Notch-dépendants dont la LAL-T.

Ainsi, nous sommes actuellement confrontés à de sérieux défis afin d'explorer les mécanismes moléculaires sous-jacents à la régulation du signal de Notch dans la cellule émettrice. Ces mécanismes devraient nous fournir des indications importantes sur les régulateurs des ligands DSL qui sont pertinents pour les événements de signalisation physiologiques et pathologiques liés à Notch.

Pour cela, nous nous sommes intéressés au laboratoire à identifier de nouveaux régulateurs des ligands DSL, spécifiquement dans la cellule émettrice du signal. À la lumière des données disponibles dans la littérature, nous avons émis les hypothèses suivantes:

- La force du signal Notch pourrait être modulée aussi bien dans des contextes physiologiques que dans des contextes pathologiques en modulant l’activité des ligands DSL.

- Les ligands DSL pourraient être régulés de façon complexe, à différents niveaux afin de générer des molécules actives capables de trans-activer le récepteur Notch. Cette régulation impliquerait différents mécanismes moléculaires présentement inconnus ou peu explorés, et qui affecteraient différents processus tels que : les niveaux d’expression, le repliement, les modifications post-traductionnelles, le trafic, la localisation subcellulaire, et la stabilité et protéolyse des ligands.

Afin de vérifier ces hypothèses, nous avons choisi une approche de biologie des systèmes permettant d'avoir une vision globale du réseau complexe des gènes régulant les ligands DSL de Notch, et nous nous sommes concentrés spécifiquement sur les ligands de la famille Delta-like, surtout Delta-like1. Ainsi, les objectifs spécifiques de mon projet de thèse sont:

- L'identification de nouveaux régulateurs des ligands Delta-like utilisant une approche de criblage haut-débit basée sur la suppression des gènes par shARN dans la cellule émettrice du signal.

- La validation des régulateurs nouvellement identifiés dans des contextes physio- pathologiques Notch-dépendants.