Le cancer de la prostate est l'un des cancers les plus fréquemment diagnostiqués chez l'homme. Cette maladie est dite hormono-dépendante, puisqu'elle nécessite l'action du récepteur aux androgènes, un puissant oncogène dans ce contexte, pour son initiation et sa progression. Ce faisant, si le cancer récidive après une première ligne de traitements, les thérapies préconisées pour les patients consistent en des inhibiteurs de la production des androgènes ainsi des antagonistes directs du récepteur aux androgènes. Bien que les cellules tumorales répondent initialement bien à ces thérapies, elles finissent par y devenir résistantes et continuent de proliférer, ce qui souligne la nécessité de découvrir de nouvelles cibles thérapeutiques pour traiter le cancer de la prostate. En plus des androgènes, les estrogènes participent également au développement et à la progression du cancer de la prostate. Les sources de ces hormones sont diverses et peuvent être tant endogènes (synthétisées par les cellules directement) qu'exogènes (suivant le contact avec des perturbateurs endocriniens, soit des composés synthétiques et naturels qui peuvent aussi avoir une action hormonale dans le corps). La réponse estrogénique de la prostate serait contrôlée en grande partie par l'action des récepteurs aux estrogènes α et β, deux facteurs de transcription capables de moduler plusieurs gènes et voies biologiques au sein des cellules. La littérature leur attribue deux rôles distincts en contexte tumoral; l'isoforme α aurait des fonctions oncogéniques, tandis que l'isoforme β agirait en tant que suppresseur de tumeurs. Cependant, la majorité des études publiées à leur sujet sont descriptives et basées sur des analyses d'expression histologique, et n'évaluent donc pas les voies biologiques régulées par les récepteurs aux estrogènes dans le cancer de la prostate. De plus, particulièrement pour l'isoforme β, les quelques outils développés pour l'étudier manquent de fiabilité, ce qui altère la compréhension de ses fonctions dans ce contexte. De nombreux médicaments, notamment utilisés pour traiter le cancer du sein hormono-sensible, ont été développés ces dernières années dans le but de cibler les récepteurs aux estrogènes ainsi que la réponse estrogénique induite par leur activation. Plusieurs de ces composés ont été réutilisés dans le cancer de la prostate soit dans des études précliniques ou cliniques afin d'évaluer leur potentiel pour ralentir la maladie, mais les résultats obtenus étaient pour la plupart mitigés. Il faut savoir cependant que ces études n'étaient pas sans failles; en effet, la majorité d'entre elles ont employé des modèles de cancer de la prostate n'exprimant pas les récepteurs aux estrogènes, et/ou des doses supra-physiologiques de ces médicaments, menant à des effets hors cibles. Ainsi, l'hypothèse principale de ce projet de doctorat était que la réponse estrogénique induite par le récepteur aux estrogènes α est impliquée dans la progression du cancer de la prostate, et que cette réponse peut être abrogée par des composés antagonistes de ce récepteur. Pour démontrer cette théorie, quatre objectifs ont été définis et seront répondus dans les trois chapitres qui constituent cette thèse. Le chapitre 1 consiste en une revue de littérature concernant les divers modèles de cancer de la prostate disponibles, dans le but de sélectionner les plus adéquats pour étudier la réponse estrogénique dans ce contexte. Ensuite, le chapitre 2 comprend l'évaluation de l'impact de plusieurs familles de perturbateurs endocriniens, connues pour moduler la réponse estrogénique dans la prostate et le cancer. Finalement, le chapitre 3 porte sur la découverte des fonctions génomiques du récepteur aux estrogènes α dans la prostate et le cancer, ainsi que sur l'évaluation des effets de l'inhibition de ce récepteur sur la progression tumorale. En somme, ce travail a permis de mieux comprendre la réponse estrogénique notamment induite par le récepteur aux estrogènes α dans le cancer de la prostate, ainsi que de mettre en lumière le potentiel de ce récepteur comme nouvelle cible thérapeutique pour soigner cette maladie. / Prostate cancer is one of the most frequently diagnosed cancers in men. It is a hormone-dependent disease, since it requires the action of the androgen receptor, a powerful oncogene in this context, for its initiation and progression. Thus, if the cancer recurs after a first line of treatment, the therapies recommended for patients consist of inhibitors of the androgen production and direct antagonists of the androgen receptor. Although tumoral cells initially respond well to these therapies, they eventually become resistant and continue to proliferate, highlighting the need to discover new therapeutic targets to treat prostate cancer. In addition to androgens, estrogens are also involved in the development and progression of prostate cancer. The sources of these hormones are diverse and can be both endogenous (directly synthesized by the cells) and exogenous (following contact with endocrine-disruptors, i.e. synthetic and natural compounds that can also have a hormonal action in the body). The estrogen response in the prostate is thought to be largely controlled by the action of estrogen receptors α and β, two transcription factors able to modulate several genes and biological pathways within cells. The literature attributes them two distinct roles in the tumoral context; the α isoform is thought to have oncogenic functions, whereas the β isoform acts as a tumor suppressor. However, the majority of studies published about them are descriptive and based on histological expression analyses, and therefore do not evaluate the biological pathways regulated by estrogen receptors in the context of prostate cancer. Moreover, particularly for the β isoform, the few tools developed to study it lack reliability, which impairs understanding of its functions in this context. Numerous drugs, notably used to treat hormone-sensitive breast cancer, have been developed in recent years with the aim of targeting estrogen receptors and the estrogen response induced by their activation. Several of these compounds have been reused in prostate cancer, either in preclinical or clinical studies, to assess their potential for slowing down the disease, but the results obtained were mostly mixed. It should be noted, however, that these studies were not without flaws; indeed, most of them employed prostate cancer models that do not express estrogen receptors, and/or supra-physiological doses of these drugs, leading to off-target effects. Thus, the main hypothesis of this doctoral project was that the estrogen response induced by the estrogen receptor α is involved in prostate cancer progression, and that this response can be abrogated by compounds antagonistic to this receptor. To demonstrate this theory, four objectives have been defined and will be addressed in the three chapters that make up this thesis. Firstly, Chapter 1 consists of a literature review of the various prostate cancer models available, with the aim of selecting the most suitable ones for studying the estrogen response in this context. Then, Chapter 2 assesses the impact of several families of endocrine disruptors, known to modulate the estrogenic response in prostate and cancer. Finally, Chapter 3 focuses on the discovery of the genomic functions of the estrogen receptor α in prostate and cancer, and evaluate the effects of this receptor's inhibition on tumoral progression. Overall, this work has led to a better understanding of the estrogen response particularly induced by the estrogen receptor α in prostate cancer, as well as highlighting the potential of this receptor as a new therapeutic target for treating this disease.

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Par son rôle dans la production du lait, la glande mammaire est un organe qui possède un métabolisme très actif. Grâce à l'accumulation des connaissances aussi bien dans le sein que dans d'autres organes, les voies métaboliques qui permettent la synthèse et la distribution du lait sont aujourd'hui plutôt bien connues. Cependant, les mécanismes qui permettent la coordination de toutes ces voies pour produire, aux bonnes concentrations, les différents constituants du lait sont pour le moment encore peu compris. Le récepteur aux estrogènes α (ERα) est un facteur de transcription connu pour jouer un rôle de régulateur du métabolisme dans plusieurs organes du corps, comme le foie ou le système nerveux central. Dans la glande mammaire, il est surtout considéré pour son rôle sur le développement de l'organe au cours de la vie. **Notre hypothèse était que ce récepteur pouvait, également, jouer un rôle de régulateur du métabolisme dans la glande mammaire, comme c'est le cas dans d'autres organes.** Les cellules épithéliales mammaires sont les cellules qui supportent la plupart des réactions métaboliques pour permettre la production du lait. Elles ont donc été choisies comme modèles d'étude pour répondre à la problématique. La majorité des lignées existantes sont des lignées immortalisées non tumorales éloignées du tissu épithélial d'origine et elles n'expriment pas un ERα fonctionnel. En effet, ces lignées ont pour la plupart perdu l'expression de ce récepteur et ne sont donc pas de bon modèle pour notre question de recherche. Notre **premier objectif** a donc été de concevoir un modèle de culture primaire de cellules épithéliales mammaires et la souris a été choisie comme animal d'étude. Le **premier chapitre** présentera donc la conception et la caractérisation du modèle d'étude ainsi que les expériences de métabolomiques de pointe qui ont été effectuées. Nous avons développé des organoïdes de cellules épithéliales mammaires capables d'exprimer un ERα fonctionnel. Notre **deuxième objectif** pour ce chapitre était de voir si ERα avait un effet sur le métabolisme des cellules épithéliales mammaires. Nous avons ainsi pu mettre de l'avant qu'un traitement à l'estradiol des cellules épithéliales mammaires induisait des changements dans les concentrations de métabolites impliqués dans la glycolyse, le cycle de Krebs et le cycle de l'urée. La glande mammaire est également un organe extrêmement sensible aux hormones, ce qui en fait un modèle très étudié dans le contexte des perturbateurs endocriniens. Ces derniers sont des molécules, principalement produites par l'humain, qui sont capables d'interagir avec les signalisations hormonales dans le corps, dont ERα. Dans le **deuxième chapitre**, nous avons sélectionné plusieurs perturbateurs endocriniens : le BPA, le BPS, le Tritan® et le glyphosate. Après avoir démontré que ERα avait un impact sur la régulation du métabolisme de la glande mammaire, notre **objectif** ici a donc été d'étudier les effets de ces molécules sur le métabolisme des cellules épithéliales aussi bien en deux qu'en trois dimensions. Nous avons mis au point la technique de l'analyse de flux extracellulaires pour le modèle en trois-dimensions. Cela nous a permis de démontrer que ces perturbateurs endocriniens étaient capables de moduler le métabolisme des cellules épithéliales mammaires. Notre étude a également mis de l'avant l'impact de la conformation cellulaire et du statut paritaire sur la réponse métabolique induite par les perturbateurs endocriniens dans ces cellules. Pour finir, dans le **troisième chapitre**, nous avons analysé le transcriptome induit par le traitement à l'estradiol dans nos organoïdes. Notre **objectif** était cette fois de découvrir quelles voies de signalisation étaient impliquées dans la réponse métabolique induite par le traitement à l'estradiol dans les cellules épithéliales mammaires. Nous avons ainsi identifié la voie de signalisation de mTOR et avons entrepris de caractériser les effets de son inhibition dans notre modèle. Nous avons remarqué que l'inhibition de la signalisation de mTOR avait des effets sur la morphologie de nos organoïdes et que ces effets variaient suivant le moment d'administration du traitement. En combinant des analyses de transcriptomique et de protéomique, nous avons identifié le facteur de transcription MYB comme jouant un rôle dans la réponse des organoïdes à l'inhibition de la signalisation de mTOR. Notre étude a ainsi mis de l'avant le fait que l'axe ERα/mTOR/MYB contrôle l'organogenèse de l'épithélium mammaire. En conclusion, l'ensemble de ces travaux permet de mieux comprendre l'impact qu'a ERα sur le métabolisme de cette glande dans un contexte physiologique, mais également de comprendre l'impact des perturbateurs endocriniens sur ses fonctions. / Because of its role in milk production, the mammary gland is an organ with a very active metabolism. Thanks to the accumulation of knowledge in the breast and other organs, the metabolic pathways enabling milk synthesis and distribution are now well known. However, the mechanisms that will allow all these pathways to be coordinated to produce the various milk constituents at the right concentrations are still poorly understood. The estrogen receptor α (ERα) is a transcription factor known to regulate metabolism in several organs of the body, including the liver and the central nervous system. In the mammary gland, it is best acknowledged for its role in organ development during life. **Our hypothesis was, therefore, that this receptor could also play a role in regulating metabolism in the mammary gland, as it does in other organs.** Mammary epithelial cells are the cells that support most of the metabolic reactions required for milk production. They were therefore chosen as the study model to answer our hypothesis. However, to our knowledge, there are no immortalized non-tumoral cell lines expressing a functional ERα. Indeed, due to numerous passages, these cell lines have lost the expression of this receptor and are not a good model for our research question. Our **first objective** was, therefore, to design a primary mammary epithelial cell culture model, and the mouse was chosen as the study animal. The **first chapter** will present the design and characterization of the study model, as well as the state-of-the-art metabolomics experiments that were done. We developed mammary epithelial cell organoids capable of expressing a functional ERα. Our **second objective** for this chapter was to see whether ERα affected mammary epithelial cell metabolism. Thus, we were able to demonstrate that estradiol treatment of mammary epithelial cells induced changes in the concentrations of metabolites involved in glycolysis, the Krebs cycle and the urea cycle. The mammary gland is also an organ that is extremely sensitive to hormones, making it a highly studied model in the context of endocrine-disrupting chemicals. These are molecules, mainly produced by humans, which can interact with hormonal signalling in the body. In the **second chapter**, we selected several endocrine-disrupting chemicals: BPA, BPS, Tritan® and glyphosate. Having demonstrated that ERα has an impact on the regulation of mammary gland metabolism, **our aim** here was to study the effects of these molecules on epithelial cell metabolism in both two and three dimensions. We developed the technique of extracellular flow analysis for three-dimensional models, enabling us to demonstrate that these molecules were capable of modulating mammary epithelial cell metabolism. Our study also highlighted the impact of cell conformation and parity status on the metabolic response to endocrine-disrupting chemicals in these cells. Finally, in the **third chapter,** we analyzed the transcriptome induced by estradiol treatment in our organoids. **Our aim** this time was to discover which signalling pathways were involved in the metabolic response induced by estradiol treatment in mammary epithelial cells. We identified the mTOR signalling pathway and characterized the effects of its inhibition in our model. We found that inhibition of mTOR signaling had effects on the morphology of our organoids and that these effects varied according to the time of treatment. Combining transcriptomic and proteomic analyses, we identified the MYB transcription factor as playing a role in organoid response to inhibition of mTOR signaling. Our study thus put forward that the ERα/mTOR/MYB axis controls mammary epithelial organogenesis. In conclusion, all this work provides a better understanding of the impact of ERα on the metabolism of this gland in a physiological context, but also of the impact of endocrine disruptors on its functions.

L’objectif de ce projet fut d’évaluer le bénéfice associé à la thérapie antihormonale (TA) pour les cancers du sein avec des récepteurs d’estrogènes (ER) faiblement positifs (< 10 fmol/mg de cytosol). Nous avons identifié 2221 patientes avec cancer du sein dont ER ont été évalués par méthode biochimique (Ligand-Based Assay ou LBA) de 1976 à 1995 et suivies jusqu’en 2008. Des modèles à risques proportionnels de Cox ont été utilisés pour évaluer l’impact des différents niveaux de ER sur la survie au cancer du sein chez les patientes ayant reçu ou non une TA. Parmi les 2221 patientes incluses dans l’étude, 661 (29,8%) ont reçu une TA. Chez celles avec TA, une diminution significative de la mortalité spécifique au cancer du sein n’a été démontrée que pour les niveaux de ER ≥10 fmol/mg de cytosol. Ainsi, ceci ne supporte pas une TA pour les cancers du sein faiblement positif pour ER testés en LBA. / The objective of this project was to evaluate the effect of antihormonal therapy (AT) on patients with weakly positive ER breast cancers (BC) (< 10 fmol/mg of cytosol). We identified 2221 BC patients with ER tested by ligand-based assay (LBA) from 1976 to 1995, treated and followed until 2008. Cox proportional hazards models were used to assess the effect of ER levels on BC survival in patients who received AT. Of 2221 patients studied, 661 (29.8%) received AT. Of those who received AT, there was a significant risk reduction in breast cancer-specific mortality only for patients with ER levels ≥10 fmol/mg of cytosol. Therefore our results do not support treating with AT weakly positive ER BC patients identified by LBA.

Le réglage fin du programme de transcription nécessite l'interaction de plusieurs protéines et éléments d'ADN dans un environnement bien organisé. Nous avons proposé l'existence d'un équilibre de l'écosystème transcriptionnel, un modèle où les facteurs de transcription (TF) déclenchés par des stimuli contrôlent l'expression de cibles spécifiques, avec des conséquences pour l'environnement local. Pour nos études, nous nous sommes concentrés sur le cancer du sein (BRCA) positif au récepteur des œstrogènes (ER), où le maître TF ER alpha (ERα) est déclenché par les œstrogènes et contrôle la croissance, en tant que moteur clé de la progression du BRCA. En conséquence, les thérapies anti-œstrogènes limitent temporairement l'action des œstrogènes, mais une résistance survient invariablement, soulevant des questions sur les mécanismes potentiels impliqués dans la résistance aux anti-œstrogènes. Dans mon premier chapitre, j'ai montré que la surexpression du maître TF de la réponse au stress Heat shock Factor 1 (HSF1) est associée à la résistance aux anti-œstrogènes, à la dégradation de l'ERα et à la répression du programme transcriptionnel de l'ERα dans les cellules cancéreuses du sein. Fait intéressant, la réduction des niveaux de HSF1 rétablit l'expression de l'ERα et la réponse aux anti-œstrogènes, soutenant une anticorrélation entre les deux programmes transcriptionnels, une tendance également observée chez les patients BRCA. Dans mon deuxième chapitre, j'ai caractérisé un mécanisme pour expliquer le crosstalk entre HSF1 et ERα : la disponibilité cellulaire du chaperon moléculaire HSP70. HSP70 est un chaperon responsable du repliement des protéines et associé à la stabilité de HSF1 et ERα. De plus, il a été récemment confirmé que HSP70 agit comme un régulateur négatif de l'activité HSF1 au niveau de la chromatine. En conséquence, j'ai démontré que l'activation de l'ERα augmente le recrutement de HSP70 sur les promoteurs de gènes activés par HSF1, désengageant la transcription et induisant la formation de foyers HSF1, un marqueur de HSF1 inactif. Fait intéressant, l'inhibition de HSP70 bloque l'impact négatif de la voie des œstrogènes sur la réponse au stress. Collectivement, nos résultats soutiennent la relation intrinsèque de la diaphonie entre HSF1 et ERα, avec des conséquences sur la façon dont une cellule répondra aux stimuli environnementaux. / Fine tuning of the transcriptional program requires the interaction of multiple proteins and DNA elements in a well-organized environment. We proposed the existence of a transcriptional ecosystem equilibrium, a model where stimuli-triggered transcription factors (TFs) control the expression of specific targets, with consequences for the local environment. For our studies, we focused on Estrogen Receptor (ER)-positive breast cancer (BRCA), where the master TF ER alpha (ERα) is triggered by estrogens and controls growth, as a key driver for BRCA progression. Accordingly, antiestrogen therapies temporarily limit the action of estrogens, but resistance invariably arise, raising questions about potential mechanisms involved in antiestrogen resistance. In my first chapter, I showed that overexpression of the stress-response master TF Heat shock Factor 1 (HSF1) is associated with antiestrogen resistance, ERα degradation and repression of the ERα-transcriptional program in breast cancer cells. Interestingly, reduction of the HSF1 levels reinstates expression of the ERα and response to antiestrogens, supporting an anticorrelation between both transcriptional programs, a trend also seen in BRCA patients. In my second chapter, I characterized a mechanism to explain the crosstalk between HSF1 and ERα : the cellular availability of the molecular chaperone HSP70. HSP70 is a chaperone responsible for protein folding and associated with HSF1 and ERα stability. Also, it was recently confirmed that HSP70 acts as a negative regulator of HSF1 activity at the chromatin level. Accordingly, I demonstrated that activation of the ERα increases the recruitment of HSP70 on HSF1-activated gene promoters, disengaging transcription and inducing formation of HSF1 foci, a marker of inactive HSF1. Interestingly, inhibition of HSP70 blocks the negative impact of the estrogen pathway on the stress response. Collectively, our results support the intrinsic relation of the crosstalk between HSF1 and ERα, with consequences for how a cell will respond to environmental stimuli.

Le cancer du sein est la maladie maligne la plus diagnostiquée chez la femme et 95 % des cas sont initialement estrogène-dépendants. La sulfatase des stéroïdes et la sulfotransférase de l' estrone, deux enzymes régulant l'équilibre entre les estrogènes actifs et inactifs, sont communément exprimées dans les carcinomes. En étudiant des échantillons humains, nous avons remarqué que la sulfatase et la sulfotransférase sont surexprimées dans les cancers du sein par rapport aux tissus adjacents. De plus, dans les tumeurs, la sulfotransférase s'est avérée positivement corrélée avec certains récepteurs (ER-P et PR-B) déjà associés à un meilleur pronostic. Dans une étude complémentaire avec des souris sauvages et des souris knock-out pour le récepteur des estrogènes alpha ou bêta, nous avons remarqué que l' expression du récepteur des estrogènes bêta est nécessaire pour maintenir des niveaux normaux de récepteurs des androgènes dans la glande mammaire. L'administration d ~ androgènes augmente également l'expression du récepteur. des androgènes.

"Thèse en cotutelle, Université Laval, Québec, Philosophiæ doctor (Ph. D.), Canada et Université Claude Bernard Lyon 1 Villeurbanne, France." / L’apnée du sommeil (AS) induit des variations constantes d'oxygénation artérielle (hypoxie intermittente – HI) qui affectent environ 5 à 7 % de la population. Il se produit une augmentation du stress oxydatif (production d’espèces réactives de l’oxygène - ROS), augmentant les risques cardiovasculaires, neurologiques et métaboliques. Les études épidémiologiques démontrent que la prévalence d'AS est inférieure chez les femmes que chez les hommes, mais après la ménopause la prévalence augmente pour atteindre le même niveau que chez les hommes. L'oestradiol (E2) est un puissant agent antioxydant, mais son rôle éventuel dans le traitement ou la prévention de l'AS n'est pas exploité. Toutefois, l’oestradiol (associé ou non à la progestérone) permet de réduire l'AS chez les femmes ménopausées. Les ROS peuvent être produites par les mitochondries, la NADPH oxydase et/ou la Xanthine oxydase. La mitochondrie est le plus important producteur de ROS (90% de l'oxygène consommé) et son dysfonctionnement est très préjudiciable. L’oestradiol est une cible de la mitochondrie à travers ses récepteurs nucléaires alpha et bêta (ERa et ERβ) qui sont capables de moduler le fonctionnement de la mitochondrie et diminuer la production de ROS. Nous avons testé l’hypothèse dans un modèle animal ovariectomisé exposé à une HI, que l’estradiol et ses agonistes spécifiques ERa et Erβ sont capables de limiter le stress oxydatif cérébral, la dysfonction mitochondriale et l’apparition des désordres systémiques. Nos résultats ont permis de montrer que l’estradiol est capable d’éviter l’augmentation de la pression artérielle et la survenue de désordres respiratoires causés par l’HI. De plus, l’HI augmente le stress oxydatif cérébral en augmentant l’activité d’enzymes pro-oxydantes et en diminuant l’activité d’enzymes antioxydantes. L’estradiol permet de prévenir l’augmentation du stress oxydatif. On retrouve également une dysfonction de la chaine respiratoire mitochondriale dans le cortex en HI qui est préservée de manière différente par le traitement avec les modulateurs sélectifs des récepteurs ERa et ERβ (SERMs). Nous avons montré que ERβ joue un rôle dans le contrôle cardio-respiratoire et la fonction mitochondriale dans le cerveau. Nos résultats apportent une meilleure compréhension du rôle de l’estradiol comme agent protecteur contre l’apnée du sommeil et ses conséquences associées. L’utilisation d’agonistes spécifiques nous renseigne sur le rôle que tient chaque récepteur dans la protection induite par l’estradiol contre la dysfonction mitochondriale. L’utilisation du remplacement hormonal avec de l’estradiol ou des SERMs peut constituer une thérapie efficace contre l’apnée du sommeil et ses conséquences. / Sleep apnea (SA) induces constant changes of arterial oxygenation (Intermittent hypoxia - IH) that affect about 5 to 7% of the general population. IH increases oxidative stress (production of reactive oxygen species – ROS) and lead to cardiovascular, neurological and metabolic risks. Epidemiological studies show that the prevalence of SA is lower in women than in men, but after menopause the prevalence increases to the same level that in men. Estradiol (E2) is a potent antioxidant, but its potential role in the treatment or prevention of SA is not exploited. However, estradiol (with or without progesterone) can reduce SA in postmenopausal women. ROS can be produced by mitochondria, NADPH oxidase and/or Xanthine oxidase. Mitochondria is the most important producer of ROS (90% of oxygen consumed) and its dysfunction is very detrimental. Estradiol is a target of mitochondria through its mitochondria alpha and beta (ERa et ERβ) that are able to modulate mitochondrial function and decrease ROS production. We tested the hypothesis in ovariectomized animal model exposed to IH, that estradiol and its specific receptor ERa and ERβ agonists are able to limit cerebral oxidative stress, mitochondrial dysfunction and the appearance of systemic disorders Our results have shown that estradiol is able to avoid the increase of blood pressure and the occurrence of respiratory disorders caused by IH. Furthermore, IH increases cerebral oxidative stress by increasing activity of pro-oxidant enzymes and decreasing activity of antioxidant enzymes. Estradiol prevents against the increase of oxidative stress. There is also a mitochondrial respiratory chain dysfunction in the cortex by IH, that is preserved differently by treatment with selective ERa and ERβ receptor modulators (SERMs). We have shown that ERβ plays an important role in cardiorespiratory control and mitochondrial function in the brain. Our results provide a better understanding of the role of estradiol as a protective agent against sleep apnea and its associated consequences. The use of specific agonists informs us on the role of each receptors in estradiol-induced protection against mitochondrial dysfunction. The use of hormone replacement with estradiol or SERMs may be an effective therapy against sleep apnea and its consequences.

Les oestrogènes sont des hormones bien connues pour leur implication dans le développement sexué et la reproduction chez la femme. La distribution ubiquitaire des récepteurs des oestrogènes [alpha] et [béta] favorise l'implication importante des oestrogènes dans plusieurs voies métaboliques dont celle des lipides, la balance énergétique, la masse osseuse et la cognition. Les oestrogènes sont malheureusement fortement associés à l'augmentation du risque de cancer du sein et de l'utérus. Le développement d'anti-oestrogènes pour traiter et prévenir les cancers oestrogénosensibles a mené à la découverte de modulateurs sélectifs des récepteurs des oestrogènes (SERM) ayant une action antagoniste au niveau de la glande mammaire et de l'endomètre, mais qui conservent des actions agonistes au niveau de la masse osseuse et du métabolisme des lipides. Les résultats présentés dans cette thèse démontrent que le SERM EM-652.HCl (EM), un puissant antagoniste dans la glande mammaire et l'utérus, possède des propriétés agonistes importantes au niveau du métabolisme des lipides. Nous avons observé que le EM diminue la prise alimentaire, ce qui résulte en une importante diminution de la masse adipeuse chez la rate intacte ou ovariectomisée et chez la souris. Dans ce dernier modèle, nous avons établi que les effets métaboliques bénéfiques du EM étaient entièrement dus à son interaction avec le récepteur des oestrogènes [alpha]. De plus, le traitement avec le EM induit une très forte diminution de la cholestérolémie. Le EM a augmenté la quantité de deux récepteurs hépatiques importants, le LDLr et le SR-B1, ce qui suggère fortement que l'effet hypocholestérolémiant du EM résulte d'une augmentation de la captation hépatique de cholestérol provenant des lipoprotéines circulantes. Enfin, le EM s'est avéré capable de diminuer fortement la cholestérolémie même chez des rats présentant une hypercholestérolémie induite par la diète. Ces données suggèrent donc un potentiel positif agoniste du EM-652.HCl sur le métabolisme des lipides et permettent de penser à une nouvelle thérapie chez la femme pour contrer les effets métaboliques négatifs de la ménopause, tout en la protégeant contre les cancers oestrogénosensibles.

Le réglage fin du programme de transcription nécessite l'interaction de plusieurs protéines et éléments d'ADN dans un environnement bien organisé. Nous avons proposé l'existence d'un équilibre de l'écosystème transcriptionnel, un modèle où les facteurs de transcription (TF) déclenchés par des stimuli contrôlent l'expression de cibles spécifiques, avec des conséquences pour l'environnement local. Pour nos études, nous nous sommes concentrés sur le cancer du sein (BRCA) positif au récepteur des œstrogènes (ER), où le maître TF ER alpha (ERα) est déclenché par les œstrogènes et contrôle la croissance, en tant que moteur clé de la progression du BRCA. En conséquence, les thérapies anti-œstrogènes limitent temporairement l'action des œstrogènes, mais une résistance survient invariablement, soulevant des questions sur les mécanismes potentiels impliqués dans la résistance aux anti-œstrogènes. Dans mon premier chapitre, j'ai montré que la surexpression du maître TF de la réponse au stress Heat shock Factor 1 (HSF1) est associée à la résistance aux anti-œstrogènes, à la dégradation de l'ERα et à la répression du programme transcriptionnel de l'ERα dans les cellules cancéreuses du sein. Fait intéressant, la réduction des niveaux de HSF1 rétablit l'expression de l'ERα et la réponse aux anti-œstrogènes, soutenant une anticorrélation entre les deux programmes transcriptionnels, une tendance également observée chez les patients BRCA. Dans mon deuxième chapitre, j'ai caractérisé un mécanisme pour expliquer le crosstalk entre HSF1 et ERα : la disponibilité cellulaire du chaperon moléculaire HSP70. HSP70 est un chaperon responsable du repliement des protéines et associé à la stabilité de HSF1 et ERα. De plus, il a été récemment confirmé que HSP70 agit comme un régulateur négatif de l'activité HSF1 au niveau de la chromatine. En conséquence, j'ai démontré que l'activation de l'ERα augmente le recrutement de HSP70 sur les promoteurs de gènes activés par HSF1, désengageant la transcription et induisant la formation de foyers HSF1, un marqueur de HSF1 inactif. Fait intéressant, l'inhibition de HSP70 bloque l'impact négatif de la voie des œstrogènes sur la réponse au stress. Collectivement, nos résultats soutiennent la relation intrinsèque de la diaphonie entre HSF1 et ERα, avec des conséquences sur la façon dont une cellule répondra aux stimuli environnementaux. / Fine tuning of the transcriptional program requires the interaction of multiple proteins and DNA elements in a well-organized environment. We proposed the existence of a transcriptional ecosystem equilibrium, a model where stimuli-triggered transcription factors (TFs) control the expression of specific targets, with consequences for the local environment. For our studies, we focused on Estrogen Receptor (ER)-positive breast cancer (BRCA), where the master TF ER alpha (ERα) is triggered by estrogens and controls growth, as a key driver for BRCA progression. Accordingly, antiestrogen therapies temporarily limit the action of estrogens, but resistance invariably arise, raising questions about potential mechanisms involved in antiestrogen resistance. In my first chapter, I showed that overexpression of the stress-response master TF Heat shock Factor 1 (HSF1) is associated with antiestrogen resistance, ERα degradation and repression of the ERα-transcriptional program in breast cancer cells. Interestingly, reduction of the HSF1 levels reinstates expression of the ERα and response to antiestrogens, supporting an anticorrelation between both transcriptional programs, a trend also seen in BRCA patients. In my second chapter, I characterized a mechanism to explain the crosstalk between HSF1 and ERα : the cellular availability of the molecular chaperone HSP70. HSP70 is a chaperone responsible for protein folding and associated with HSF1 and ERα stability. Also, it was recently confirmed that HSP70 acts as a negative regulator of HSF1 activity at the chromatin level. Accordingly, I demonstrated that activation of the ERα increases the recruitment of HSP70 on HSF1-activated gene promoters, disengaging transcription and inducing formation of HSF1 foci, a marker of inactive HSF1. Interestingly, inhibition of HSP70 blocks the negative impact of the estrogen pathway on the stress response. Collectively, our results support the intrinsic relation of the crosstalk between HSF1 and ERα, with consequences for how a cell will respond to environmental stimuli.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / L'expression des récepteurs hormonaux, incluant les récepteurs d'œstrogènes (ER) et de progestérone (PR), sont des facteurs importants pour prédire la réponse à la thérapie hormonale adjuvante (THA) chez les patients atteints de cancer du sein (BC). Ces récepteurs jouent un rôle clé dans la régulation de la croissance cellulaire et de la réplication dans les tumeurs positives aux récepteurs hormonaux (HR). La présence ou l'absence de ces récepteurs peuvent avoir un impact significatif sur la réponse THA. Malgré l'importance de leur expression, une réponse insuffisante peut survenir en raison d'un faible pourcentage de cellules ER positives dans les tumeurs. Les études précédentes ont accordé peu d'attention à aux tumeurs faiblement ER positives (1-9% de cellules positives) et au bénéfice de la THA chez les patients ayant ce type de tumeurs. Par conséquent, l'objectif de ce mémoire de maîtrise est de comparer les caractéristiques et les résultats cliniques des patientes ayant des tumeurs avec une expression ER négative, faiblement positive et fortement positive en fonction de la réception de THA. Nous avons réalisé une étude de cohorte rétrospective incluant 5879 patientes diagnostiquées et suivies au Centre des maladies du sein (CMS) du CHU de Québec-Université Laval. Le CMS maintient un registre local des patients suivis par les cliniciens du centre depuis 1975. Les patientes de l'étude ont été diagnostiquées et traitées entre janvier 1995 et janvier 2011 et suivies jusqu'en décembre 2011. Les résultats des modèles de régression de Cox ont montré que les taux de survie par cancer du sein et de survie globale à 15 ans étaient significativement plus faibles chez les patientes ayant des tumeurs avec une expression ER négative et faiblement positive comparativement aux patients ayant des tumeurs avec une expression fortement positive. Les patients ayant des tumeurs avec une expression ER fortement positive tirent avantage de la THA, tandis que les patients ayant des tumeurs avec une expression ER négative ou faiblement positive n'en tirent aucun bénéfice en terme de survie. Ces résultats suggèrent donc que la THA n'a pas d'impact significatif sur la survie des patients ayant des tumeurs avec une expression négative ou faiblement positive. Compte tenu des effets secondaires potentiels de la THA, le seuil actuellement recommandé pour la positivité ER pourrait être reconsidéré. Ces résultats peuvent aider les cliniciens à mieux personnaliser les traitements de leurs patientes atteintes de cancer du sein avec différents sous-types moléculaires. / The expression of hormone receptors, including estrogen (ER) and progesterone (PR) receptors, are important factors in predicting the response to adjuvant endocrine therapy (AET) in patients with breast cancer (BC). These receptors play a key role in regulating cell growth and replication in hormone receptor (HR) positive tumors. The presence or absence of these receptors can have a significant impact on the AET response. Despite the importance of their expression, insufficient response may occur due to a low percentage of ER-positive cells in tumors. Previous studies have paid little attention to weakly ER-positive tumors (1-9% positive cells) and the benefit of AET in patients with this type of tumor. Therefore, the objective of this master's thesis is to compare clinical characteristics and outcomes of patients with tumors with ER-negative, weakly ER-positive, and strongly ER-positive as a function of AET reception status. We carried out a retrospective cohort study including 5,879 patients diagnosed and followed at the Center des Maladies du Sein (CMS) of the CHU de Québec-Université Laval. CMS maintains a local registry of all patients followed by clinicians at the center since 1975. Patients in the study were diagnosed and treated between January 1995 and January 2011 and followed until the end of December 2011. Results from Cox regression models showed that 15-year breast cancer-specific and overall survival rates were significantly lower in patients with ER-negative and weakly ER-positive tumors when compared to patients with tumors with strongly ER-positive tumors. Patients with strongly ER-positive tumors benefit clearly from AET, while those with negative or weakly ER-positive tumors do not benefit from it in terms of survival. These results, therefore, suggest that AET has no significant impact on the survival of patients with ER-negative or weakly ER-positive tumors. Given the potential side effects of AET, the currently recommended threshold for ER positivity might be reconsidered. These findings may help clinicians better personalize treatments for their patients with different molecular BC subtypes.