Les enzymes stéroïdiennes 17P-hydroxystéroïdes déshydrogénases types 1 (17P-HSD1) et 5 (17P-HSD5) catalysent la formation de l'estradiol et l'inactivation du dihydrotestostérone (DHT). L'estradiol stimule la croissance des cellules cancéreuses du sein (CCS) tandis que le DHT, à des concentrations physiologiques, exerce un effet antiprolifératif sur elles. Dans cette thèse, je présente les travaux réalisés dans le double but d'évaluer l'effet des deux enzymes sur les niveaux des hormones et la prolifération des CCS et d'évaluer l'impact de l'expression de la 17P-HSD1 sur celle des gènes et protéines exprimés dans ces CCS. Les principaux résultats que j'ai obtenus suite à ces travaux sont les suivants : (1) l'utilisation de petits ARN interférents (siRNA) et d'un inhibiteur stéroïdien a permit de démontrer que l'expression et l'activité de la 17P-HSD1 sont inversement corrélées à la concentration de DHT des CCS mais positivement corrélées à leur niveau d'estradiol et à leur prolifération. Ainsi, la 17P-HSD1 stimule la croissance des CCS au moyen d'une double action sur les niveaux de ces deux hormones. (2) La 17P-HSD5 tend à augmenter le niveau d'estradiol dans la lignée de CCS humain MCF7 et contribue significativement à l'augmentation de sa croissance cellulaire. (3) Des analyses quantitatives de RT-PCR en temps réel ont démontré que la 17P-HSD1 module l'expression endogène des gènes estrogéno-régulés (dont pS2 et c-Myc) ainsi que leur réactivité à l'estradiol dans la lignée de CCS humain T47D. (4) L'analyse de puces à ADN a révélé que, dans les cellules T47D cultivées en l'absence de stéroïde, la 17P-HSD1 est capable de moduler la transcription de plus d'une quarantaine de gènes endogènes comprenant plusieurs protéines kinases impliquées dans la régulation de la croissance cellulaire. (5) Des analyses protéomiques complètes ont montré qu'en présence d'estradiol, la surexpression de la 17P-HSD1 entraine une modification du profil protéomique des cellules MCF7. (6) L'étude protéomique a également révélé que les lignées cellulaires MCF7 et T47D présentent une certaine divergence protéomique. La première exprime plus fortement les protéines impliquées dans la répression de la croissance cellulaire tandis que celles qui contribuent à la stimulation de la prolifération cellulaire sont plus fortement exprimées dans la dernière. / Human 17p-hydroxysteroid dehydrogenases types 1 (17P-HSD1) and 5 (17P-HSD5) catalyze the formation of the active estrogen estradiol (E2) and the inactivation of the androgen dihydrotestosterone (DHT). E2 stimulates breast cancer cell (BCC) growth whereas DHT has shown an antiproliferative effect. In this thesis, I present the study of the roles of 17P-HSD1 and 17P-HSD5 in the modulation of hormone levels and in the proliferation of BCC, and of the impact of the expression of 17P-HSD1 on that of endogenous genes and proteins in BCC. The main results obtained in this study are as follow: (1) using RNA interference and an inhibitor of 17P-HSD1, enzyme immunoassays and cell proliferation assays demonstrate that 17p-HSDl expression is negatively correlated to DHT levels in BCC, but positively correlated to E2 levels and BCC proliferation. 17P-HSD1 up-regulates BCC growth by a dual action on E2 synthesis and DHT inactivation. (2) 17P-HSD5 tends to increase the level of E2 in the human BCC line MCF7 and significantly contributes to the increase of the cell growth. (3) Quantitative real-time RT-PCR analyses showed that 17P-HSD1 modulates the expression of endogenous estrogen-responsive genes (including pS2 and c-Myc) and their responsiveness to E2 in the human BCC line T47D. (4) DNA-microarray analysis revealed that, in T47D cells cultured in steroid-deprived medium, 17P-HSD1 modulates the transcription of more than forty endogenous genes which include several protein kinases involved in cell growth regulation. (5) Complete functional proteomics analyses showed that in the presence of E2, the overexpression of 17pHSD1 modifies the proteomic profile of MCF7 cells. (6) The proteomic data also reveals that the proteomes of T47D and MCF7 cell lines differ significantly and suggest that MCF7 cells express a higher level of proteins implicated in cell proliferation repression than T47D cells, whereas the latter expresses more proteins strongly involved in cell growth progression.

Il est bien démontré que la glande mammaire humaine est activement impliquée dans la formation locale des estrogènes, qui sont impliquées dans le développement des carcinomes mammaires. Afin de déterminer le ou les site(s) d'action des enzymes impliqués dans la synthèses et le métabolisme de l'estradiol (E2), l'estrogène le plus actif, nous avons étudié dans des seins normaux l'expression au niveau cellulaire des enzymes suivantes : les 3fi-hydroxystéroide déhydrogénases (3P-HSD), les 17ji-hydroxystéroide dehydrogenase de type 1, 2, 5, 7 et 12 (17p-HSD), Varomatase, la prostate short-chain dehydrogenase reductase 1 (PSDRl), les 5a-réductases de type 1 et 2, la stéroide sulfatase (STS) et Yestrogène sulfotransférase (EST)lEl. Nous avons employé une méthode de coloration immunohistochimique ainsi qu'une méthode d'hybridation in situ pour localiser ces enzymes dans des tissus mammaires de femmes pré-ménopausées (20- 40 ans). Pour les colorations immunohistochimiques, nous avons utilisé des anticorps développés chez le lapin par notre laboratoire. Nous avons effectué les hybridations in situ en utilisant des sondes de cRNA marquées au S35. Les 5a-réductases, la 3/3-HSD et la PSDR 1 ont été localisées seulement par immunohistochimie. L'utilisation de l'une ou l'autre des techniques a mené à des résultats similaires. Toutes les enzymes impliquées dans la conversion de la déhydroépiandrostérone (DHEA) en E2 (3/3-HSD, 17/3-HSD 1, 5, 7, 12 ; aromatase) ainsi que la STS qui transforme l'E2-S en E2 ont été localisées dans les cellules épithéliales des acini et/ou des canaux ainsi que dans les cellules stromales. La 17P-HSD de type 2 ainsi que l'ESTlEl, deux enzymes qui inactivent l'E2, ont été retrouvées dans les mêmes types de cellules. Fait intéressant, la détection des enzymes STS, ESTIEI, aromatase, 17pHSD de type 5 et un grand pourcentage de la 17PHSD de type 12 semblent être exprimés de façon prédominante dans la couche externe de cellules épithéliales des acini. Nous avons fait cette observation autant par immunohistochimie que par hybridation in situ. Nous pouvons donc fortement suggérer que les cellules basales et les cellules luminales sont inpliquées dans la synthèse d' E2. Ces résultats nous permettent également de conclure que les enzymes qui jouent un rôle dans la synthèse et le métabolisme de l'E2 ainsi que de la dihydrotestosterone sont exprimés dans les mêmes types cellulaires de la glande mammaire humaine. / It is well demonstrated that human breast is actively involved in the local formation of estrogens, which play a role of the development of breast carcinoma. To determine the site(s) of action of enzymes involved in synthesis and metabolism of the most potent estrogen estradiol (E2), we have studied the expression of the following enzymes: 3phydroxysteroid dehydrogenase (3p- HSD), 17|3-hydroxysteroid dehydrogenase (17|3- HSD) type 1, 2, 5, 7 and 12, aromatase, prostate short-chain dehydrogenase reductase 1 (PSDR1), 5a-reductase type 1 and type 2, steroid sulfatase (STS) and estrogen sulfotransferase (EST) 1E1 at the cellular level in normal breast. Both in situ hybridization and immunocytochemistry were used for enzyme localization in breast tissue from female patients (20-40 years of age). For inmmunocytochemistry, we used rabbit antibodies developed in our laboratory, while in situ hybridization studies were performed using [35S]-labeled cRNA probes. For 5a-reductase, 3P-HSD and PSDR1 was only localized by immunocytochemistry. Similar results were obtained with both in situ hybridization and immunocytochemistry, ail the enzymes (3P-HSD; 17P-HSD type 1, 5, 7 and 12; aromatase) involved in the conversion of circulating dehydroepiandrosterone (DHEA) to E2 as well as STS which converts estradiol sulfate (E2-S) to E2 have been found to be expressed in both epithelial of acini and/or ducts as well the stroma cells. Moreover, 17P-HSD type 2 and ESTIEI, two enzymes which inactivate E2, have been also localized in the same cell types. 5cc-reductase, 3P-HSD and 17P-HSD type 5 acts to in situ dihydrotestosterone (DHT) production through competition with aromatase from estrogen production in hormone-dependent breast carcinoma, while those three enzymes reveal weakly localization at epithelial cells of acini and ducts, but 3P-HSD expressed higher staining at stromal cells. A most interesting detection was that the enzymes steroid sulfatase, sulfotransferase, aromatase, 17p-HSD type 5, and large percentage of 17P-HSD type 12 are predominantly expressed in the outer layer of acini by immunocytochemistry and a similar finding has also been observed using in situ hybridization to localize those enzymes. It strongly suggests that basal cells and luminal cells are involved in E2 synthesis. The present results indicate that the enzymes which play a role in the synthesis and metabolism of E2 and also DHT are exerting their respective role in the same cells in human breast.

Différentes stratégies permettent de tirer des conclusions à partir des données générées par des biopuces d'ADN dans l'étude de la dynamique de l'estradiol (E2) sur le transcriptome de la glande mammaire de souris vierges. Nous avons retenu 2 stratégies soit effectuer un classement des processus cellulaires des gènes régulés et tirer profit des courbes de régulation en fonction du temps. Nous avons de plus, utilisé 2 méthodes de normalisation des données (MAS5.0 et RMA) afin d'évaluer leurs similitudes et leurs disparités, ce qui a permis d'aller vers une meilleure compréhension de leurs impacts sur les résultats obtenus. Par l'observation des patrons d' expression suite à l'action de l'E2, les similarités entre MAS5.0 et RMA sont correctes. Cependant, c'est lorsque l'écart entre les intensités du traitement et du contrôle est faible que les dissemblances sont les plus manifestes c' est-àdire là où discriminer entre la variabilité biologique et technique est la moins évidente.