Les thérapies de différenciation sont une alternative prometteuse aux drogues génotoxiques utilisées en chimiothérapie pour le traitement de nombreux cancers. En particulier, l’acide tout-trans rétinoïque (ATRA) est utilisé avec succès pour traiter la leucémie aiguë promyélocytaire, un sous-type des leucémies aiguës myéloïdes (LAM). Malheureusement, son efficacité clinique est limitée dans les autres sous-types des LAM. Cela est en particulier du à une répression épigénétique des gènes de réponse à l’ATRA. Les SUMO constituent une famille de modificateurs post-traductionnels apparentés à l’ubiquitine dont la conjugaison sur de nombreuses protéines, appelée sumoylation, est impliquée dans la régulation de nombreux processus cellulaires, dont la transcription. Dans ce contexte, l’objective de ma thèse a été de comprendre le rôle de la sumoylation dans la réponse des LAM aux thérapies de différenciation. Nous avons pu montrer que la sumoylation réprime la différenciation induite par ATRA dans plusieurs lignées cellulaires, des cellules primaires de patients y compris celles résistantes à la chimiothérapie. L’inhibition de la sumoylation par les inhibiteurs pharmacologiques ou la surexpression des désumoylases augmente de façon remarquable la différenciation par ATRA et, à l’inverse l’augmentation de la sumoylation suite à une surexpression de SUMO ou son enzyme de conjugaison Ubc9 réduit fortement l’efficacité d’ATRA. L’ATRA synergise avec l’inhibition de la sumoylation pour limiter la prolifération des cellules de LAM in vitro et in vivo. D’un point de vue mécanistique, l’inhibition de la sumoylation favorise la différenciation des cellules de LAM en facilitant l’expression des gènes responsables de la différenciation myéloïde. Ainsi, cibler la sumoylation constitue une approche prometteuse pour sensibiliser la LAM aux thérapies de différenciation.