Dans le noyau cellulaire, l’ADN est compacté autour de petites protéines appelées histones formant ainsi le nucléosome, unité de base de la chromatine. Les nucléosomes contrôlent la liaison des facteurs de transcription à l’ADN et sont ainsi responsables de la régulation des processus cellulaires tels que la transcription. Afin de permettre l’expression des gènes, la chromatine est remodelée, c’est-à-dire que les nucléosomes sont repositionnés de manière à ce que la machinerie générale de la transcription puisse atteindre l’ADN afin de produire l’ARN messager. La moindre petite modification dans la fonction des facteurs de transcription ou des enzymes responsables du remodelage de la chromatine entraine des variations d’expression des gènes, et donc des maladies telles que les cancers. Le cancer du sein est le cancer le plus couramment développé chez les femmes. Cette maladie est principalement causée par l’activité du récepteur des œstrogènes ERα et de ses co-régulateurs ayant, pour la plupart, un rôle direct sur le remodelage de la chromatine. Afin de mieux comprendre le développement et la progression du cancer du sein, nous avons décidé d’étudier le rôle de deux co-régulateurs de ERα, TLE3 et KDM5A, impliqués dans le remodelage de la chromatine et dont la fonction dans le cancer du sein est indéterminée. Nous avons démontré que TLE3 est un partenaire d’interaction du facteur pionnier FoxA1, facteur nécessaire à la liaison de ERα sur l’ADN pour la transcription des gènes cibles de ce récepteur. L’interaction de TLE3 avec FoxA1 inhibe la liaison de ERα à l’ADN en absence d’œstrogènes, via le recrutement de HDAC2 qui déacétyle la chromatine, empêchant alors l’activation fortuite de la transcription en absence de signal. Quant à KDM5A, malgré sa réputation de répresseur de la transcription, dans le cancer du sein, cette déméthylase de H3K4me2/3 est un coactivateur de ERα, dû à son rôle direct sur l’expression du récepteur.

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 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.

Les hormones stéroïdiennes, notamment les estrogènes (estradiol et estrone), sont des déterminants majeurs dans l'étiologie du cancer de l'endomètre, qui est une muqueuse hormonaux-sensible bordant la lumière utérine. Ce cancer survient surtout chez les femmes ménopausées dont les ovaires ont cessé de produire des estrogènes. La synthèse et le métabolisme des estrogènes dans l'utérus prennent ici toute leur importance. Mon projet de doctorat a d'abord porté sur les enzymes UDP-glucuronosyltransférases (UGT), qui inactivent et éliminent les estrogènes et dont certaines isoformes sont exprimées dans l'endomètre. Nous avons caractérisé l'impact fonctionnel des variants fréquents des gènes UGT1A3, UGT1A8, UGT1A9 et UGT2B7. Certains polymorphismes sont associés à une diminution d'activité ou d'expression (UGT1A8*3 [C277^, UGT1A9*3 [A/J 7], UGT2B7 -79 G>A et la majorité des variants de UGT 1 A3) ou à une augmentation d'activité (UGT2B7*2a [H268Y]). Ces polymorphismes pourraient modifier l'exposition aux hormones et ainsi altérer le risque de cancer de l'endomètre. Ceci nous a mené à évaluer l'association des polymorphismes fonctionnels UGT1A1*28 (A[TAJ7TAA), UGT1A1 -3279 T>G, UGT1A1 -3156 G>A, UGT2B7*2a et UGT2B7 -79 G>A avec le cancer de l'endomètre par une étude cas-témoin nichée dans la Nurses' Health Study et la Women's Health Study. Hors, aucune association significative n'a été observée pour les cinq variants étudiés. Nous avons par la suite élargi notre champ d'intérêt en quantifiant, dans l'endomètre sain et cancéreux, l'expression de 18 gènes dont les produits sont impliqués dans la biotransformation des estrogènes. Les résultats montrent que les sentiers de synthèse de l'estradiol prédominent dans le tissu sain et que ceux-ci sont amplifiés dans le tissu cancéreux. Les données d'hormones plasmatiques appuient les données d'expression puisque les femmes atteintes du cancer de l'endomètre ont davantage d'estradiol, d'estrone et d'estrone-sulfate circulants comparativement aux femmes en santé. À la lumière de ces résultats, l'endomètre participerait au pool circulant d'estrogènes et possiblement de leurs metabolites. Nous croyons que les dérivés de l'estradiol en circulation pourraient refléter les modifications métaboliques détectées dans le tissu utérin en présence de néoplasie. / Steroid hormones, including estrogens (estradiol and estrone), are key determinants in the etiology of endometrial cancer, which is a hormone-dependant mucosa lining the surface of uterus. This cancer occurs predominantly in post-menopausal women who lack estrogen production by ovaries. The contribution of uterus in estrogen synthesis and metabolism becomes of major importance. My doctoral project was first focused on UDPglucuronosyltransferase (UGT) enzymes that catalyze the inactivation and elimination of estrogens and for which several isoforms are expressed in human endometrium. We have characterized the functional impact of frequent variants in UGT1A3, UGT1A8, UGT1A9 and UGT2B7 genes. Some polymorphisms are associated with decreased activity or expression (UGT1A8*3 [C277^, UGT1A9*3 [A^T], UGT2B7 -79 G>A and the majority of UGT1A3 variants) or with increased activity (UGT2B7*2a [H268Y]). These polymorphisms might modify hormones exposition in situ and then change endometrial cancer risk. We then evaluated the potential association of UGT1A1*28 (A[TA]7TAA), UGT1A1 -3279 T>G, UGT1A1 -3156 G>A, UGT2B7*2a and UGT2B7 -79 G>A polymorphisms with endometrial cancer using a case-control study nested within the Nurses ' Health Study and the Women's Health Study. We did not observe any significant association for the five variants studied. We further studied, in healthy and cancerous endometrium samples, the expression of 18 gene products involved in estrogen biotransformation. Results show that synthesis pathways of estradiol predominate in healthy tissues and are further amplified in tumors. Circulating levels of estrogens support expression data since higher levels of estradiol, estrone and estrone-sulfate are observed in women with endometrial cancer compare to healthy women. These observations suggest that the endometrium contribute to circulating pool of estrogens.

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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.

L'impact croissant des activités humaines sur l'environnement a accru la recherche sur la pollution environnementale et la qualité de l'eau. L'amélioration de la précision des instruments de mesure des contaminants dans les cours d'eau a notamment révélé la présence de nombreux contaminants se distinguant par leur faible concentration et le manque de régulations gouvernementales à leur sujet. Cela a alors soulevé des préoccupations puisque leurs effets sur la santé et les écosystèmes sont toujours peu connus à ce jour. L'éthinylestradiol est un type d'œstrogène synthétique très utilisé dans des applications pharmaceutiques. Il a cependant été largement détecté dans l'environnement compte tenu de son mécanisme d'entrée et de sa résistance métabolique. Afin de diminuer sa concentration dans l'environnement, les stratégies basées sur l'adsorption se distinguent grâce à leur facilité de mise en œuvre, leur faible coût et leur respect de l'environnement. En particulier, les hydrogels sont des réseaux tridimensionnels hydrophiles composés de polymères bien documentés pour leur capacité d'adsorption. Dans ce projet, des hydrogels à base de chitosane ont été modifiés pour améliorer leur adsorption de l'éthinylestradiol dans l'eau en réticulant le chitosane avec du glutaraldéhyde de sorte à augmenter l'hydrophobicité de la matrice. Dans la littérature, les matériaux conçus pour l'adsorption de l'éthinylestradiol sont généralement testés à des hautes concentrations en œstrogène, qui sont cependant peu réalistes par rapport aux quantités mesurées dans l'environnement. Des concentrations en éthinylestradiol plus faibles ont donc été utilisées pour les tests d'adsorption réalisés dans le cadre de ce projet. Afin d'améliorer la taille de leurs pores ainsi que leur surface spécifique, les hydrogels ont été traités par micro-ondes, immersion dans de l'azote liquide ou congélation. Les hydrogels résultants ont démontré une augmentation de leur capacité d'adsorption, en particulier ceux contenant un haut taux d'humidité. Les hydrogels traités par micro-ondes ont adsorbé la plus grande quantité d'éthinylestradiol avec une efficacité d'adsorption de 62 % à une faible concentration en éthinylestradiol (400 ng/mL). Les hydrogels traités par immersion dans l'azote liquide et par micro-ondes ont adsorbé la plus grande quantité d'éthinylestradiol avec une efficacité de 61 % pour une concentration plus élevée (5000 ng/mL). / Growing anthropogenic impacts have increased research regarding environmental pollution and water quality. Improvements in technologies measuring contaminants in waterways have demonstrated the occurrence of widespread pollutants that are defined by low concentrations and few government regulations. These emerging contaminants raise concerns as their effects on human health and ecosystems are unknown. Ethinylestradiol is a synthetic estrogen widely used in pharmaceutical applications. It has gained research attention as a pollutant because of its unique mechanisms of entering the environment, high metabolic resistance, and reports documenting its environmental presence. Thus, recent research has turned toward remediating this pollutant. Adsorption technologies are one of the most favourable methods of pollutant removal due to their relative ease of implementation, cost-effectiveness, and high potential for environmental friendliness. Popular in environmental remediation research, hydrogels are three-dimensional hydrophilic networks of chain polymers that are well documented for their adsorption capabilities. In this project, chitosan hydrogels were chosen to adsorb ethinylestradiol due to the modifications that could augment adsorption capacity. Crosslinking of the chitosan was performed with glutaraldehyde to increase the hydrophobicity of the matrix. Materials designed to adsorb ethinylestradiol typically are tested at high estrogen concentrations which are unrealistic of what is measured in the environment, and thus low concentrations of ethinylestradiol were used in adsorption testing. Physical treatments including microwave treatment, liquid nitrogen submersion, and overnight freezing were explored to increase the pore size and surface area of the hydrogels. Physical treatments performed after synthesis increased the adsorption capacity of the hydrogels, particularly when the moisture content of the hydrogels was high. Microwave-treated hydrogels adsorbed the most ethinylestradiol with an adsorption efficiency of 62% when tested at a low ethinylestradiol concentration (400 ng/mL). Liquid nitrogen-treated hydrogels and microwave treated hydrogels adsorbed the most ethinylestradiol with an efficiency of 61% when tested at higher concentrations (5,000 ng/mL).

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.

Des effets bénéfiques des estrogènes sont rapportés dans diverses maladies mentales et neurodégénératives. Pour comprendre les mécanismes d'action des estrogènes au cerveau, nous avons étudié la modulation du 17β-estradiol au cerveau de singes ovariectomisés sur les systèmes dopaminergiques, sérotoninergiques et les voies de signalisation Akt/GSK3. Dans l'étude de la modulation des récepteurs sérotoninergiques 5-HT₁A et 5-HT₂A par le 17β-estradiol chez le singes MPTP ovariectomisés à long-terme, les résultats indiquent que le 17B-estradiol diminue la densité des autorecepteurs 5-HT₁A et augmente la densité des récepteurs 5-HT₂A, cette augmentation des récepteurs sérotoninergiques par le 17β-estradiol suggère l'utilisation de cette hormone pour augmenter l'activité sérotoninergique en complément à un traitement antidépresseur chez les femmes ménopausées avec des troubles de l'humeur. Dans le l'étude sur la modulation de 17B-estradiol du transporteur de la sérotonine SERT, nos résultats indiquent que la densité du SERT est réduite chez les singes MPTP ovariectomisés à long-terme modelant la maladie de Parkinson et qu'une traitement chronique avec le 17β-estradiol augmente la liaison spécifique du SERT plus chez les singes ovariectomisés à court-terme qu'à long-terme. Et finalement dans l'étude de la modulation par le 17β-estradiol des voies de signalisation Akt/GSK3, les résultats montrent qu'un traitement chronique avec le 17β-estradiol augmente le transporteur DAT et active la voie de signalisation Akt/GSK3 chez les singes ovariectomisés à court-terme. Ces résultats pourraient êtres considérés pour élaborer de nouvelles approches thérapeutiques ou des combinaisons de médicaments pour les maladies du cerveau.

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.