Résumé: La réactivation de la voie Notch est une des caractéristiques les plus redondantes observées au cours de la carcinogenèse pancréatique. L’expression aberrante de la protéine HES1, cible de la signalisation Notch, est observée dès les premières phases de la carcinogenèse (Miyamoto et al., 2003). L’utilisation d’inhibiteurs de gamma-sécrétase semble être une stratégie thérapeutique prometteuse soutenue par de nombreuses études in vitro et in vivo (Plentz et al. 2009). Cette étude vise à démontrer que l’inhibition de la voie Notch et particulièrement de sa protéine cible, HES1, permet de réduire les propriétés tumorigéniques des cellules cancéreuses pancréatiques humaines. Pour cela, nous avons utilisé deux lignées cellulaires issues d’adénocarcinomes pancréatiques humains : MIAPaCa-2 et BxPC-3 ; celles-ci ont été traitées avec des inhibiteurs de gamma-sécrétase et infectées par des lentivirus codant pour des shARNs ciblant de manière spécifique les ARNm de Notch1 ou Hes1. Nos RÉSULTATS démontrent que les cellules BxPC-3 présentent un plus fort niveau d'activation de NOTCH1 qui corrèle avec un plus fort niveau d'expression d’HES1 comparativement aux cellules MIAPaCa-2. L’inhibition de la voie Notch réduit la prolifération des cellules BxPC-3 sans affecter celle des cellules MIAPaCa-2 ni même la survie cellulaire des deux lignées. De plus, on observe une diminution de la migration des cellules BxPC-3 suite à l’inhibition de la voie Notch. Notre étude suggère, d'une part, que l’efficacité des inhibiteurs de gamma-secrétase ne dépend pas seulement de l’expression des récepteurs NOTCHs mais principalement de leur niveau d'activation. Et, d’autre part, une implication directe et majeure de la protéine cible HES1 dans la médiation des effets de la voie Notch.||Abstract:

L’adénocarcinome pancréatique canalaire est un cancer de mauvais pronostic avec une survie à 5 ans inférieure à 5% et une médiane de survie d’environ 6 mois. Dès les stades précoces de la carcinogenèse pancréatique, la mucine membranaire MUC1, glycoprotéine de haute masse moléculaire, est surexprimée et présente des anomalies de distribution cellulaire, essentiellement une délocalisation membranaire vers le pôle basolatéral et une rétention à l’intérieur de la cellule. Sachant que MUC1 est capable d’interagir avec l’EGFR et de jouer un rôle sur la transduction des signaux, cette séquestration pourrait être à l’origine de signaux oncogéniques et est utilisée par les pathologistes comme indicateur de malignité après ponction sur des lésions pancréatiques. Cependant, les mécanismes permettant cette rétention cytoplasmique ne sont pas connus. Des études antérieures du laboratoire ont montré que le trafic de certaines glycoprotéines vers la membrane apicale des cellules épithéliales était dépendant de la Galectine 4. Dans ce travail, nous nous intéresserons à la Galectine 3, lectine endogène susceptible d’interagir avec les motifs glycanniques des mucines et aussi des récepteurs membranaires. Cette Galectine est surexprimée dans le cancer pancréatique et son expression est corrélée à une forte agressivité tumorale dans d’autres cancers. Le but de ce travail a été dans un premier temps de mettre au point des lignées cellulaires pancréatiques polarisées CAPAN-1 Knocked-down pour la Galectine-3. Dans un second temps d’étudier l’implication de la Galectine-3 : (i) dans le trafic intracellulaire de MUC1 et l’EGFR (ii) dans l’interaction entre MUC1 et l’EGFR (iii) sur les voies de signalisation de l’EGFR.Les résultats montrent que les cellules tumorales pancréatiques CAPAN-1 présentent les anomalies de distribution cellulaire de MUC1 observées dans les tumeurs pancréatiques humaines, notamment la rétention de MUC1 à l’intérieur des cellules. Le silencing de la Galectine-3 entraîne la disparition de cette anomalie de distribution cellulaire, MUC1 retrouvant la distribution membranaire normale. Nous avons montré que l’inhibition de l’expression de la Galectine-3 est associée (i) à une augmentation de la translocation nucléaire de l’EGFR (ii) à une inhibition de l’endoyctose de MUC1 et de l’EGFR en condition de sevrage. Ce phénomène s’accompagne d’une augmentation de l’interaction entre MUC1 et l’EGFR et d’une activation accrue de ce récepteur tyrosine kinase lorsqu’il est soumis à l’EGF : augmentation de la phosphorylation de l’EGFR et augmentation de la phosphorylation des MAPK Erk1 et 2. Mots clés : Galectine, Mucine, EGFR, cancer, endocytose, translocation nucléaire / Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is thought to derive from the epithelial ductal cells. In physiological state, the transmembrane mucin MUC1 is expressed at the apical pole where it protects the cell, senses the environment and modulates signal transduction notably by interacting with EGFR. In tumor cells, the localization of MUC1 is modified. MUC1 expression at the membrane becomes circumferential and accumulates in the cytoplasm. This sequestration is thought to deliver oncogenic signals to the cell, and is used by pathologists as an indicator of malignancy. Since it was previously demonstrated that endogenous lectins, especially galectin-3 (Gal-3) and -4, control the apical targeting of glycoproteins in epithelial cells, our aim was to study the role of Gal-3 in the control of MUC1 expression topography in PDAC, and in the cell invasiveness in vitro. Results/expected results: In control cells, we observed a strong MUC1 labeling in cytoplasm as in pathologic conditions. MUC1 was partially co-localized with M6PR in late endosomes. In KD cells, invalidation of Gal-3 led to a strong decrease of MUC1 cytoplasmic labeling. Gal-3 down-regulation is associated with a decrease of both MUC1 and EGFR protein levels by WB. However, KD Gal-3 cells expressed 2-fold higher levels of phosphoY1173EGFR in response to EGF treatment. Preliminary results showed that KD Gal-3 cells lost their in vitro invasive phenotype.Conclusions: Our data showed that Gal-3 is responsible for MUC1 cytoplasmic retention in pancreatic tumor cells. Silencing of Gal-3 promotes MUC1 localization at the cell membrane, and increases EGF-induced EGFR phosphorylation.keywords : Galectine, Mucine, EGFR, cancer, endocytose, translocation nucléaire

L’adénocarcinome pancréatique canalaire s’accompagne d’une néoexpression de la mucine membranaire MUC4 et d’une surexpression des mucines membranaires MUC1 et MUC16. Ces O-glycoprotéines de haut poids moléculaire sont codées par des ARNm possédant des particularités inhabituelles par rapport aux autres transcrits humains, comme une longue demi-vie et une très grande taille. La galectine-3, une lectine endogène également surexprimée au cours du cancer pancréatique, exerce de très nombreuses fonctions biologiques, en particulier dans le domaine du trafic intracellulaire des glycoprotéines et de l’épissage des pré-ARNm. Cependant, l’implication de cette galectine à un autre niveau du cycle de vie des ARNm n’avait pas été explorée jusque-là dans la littérature. De précédents travaux du laboratoire ont démontré que la suppression de l’expression de la galectine-3 dans la lignée cellulaire cancéreuse pancréatique humaine CAPAN-1 s’accompagne d’une diminution de l’expression des transcrits de certaines mucines membranaires. L’objectif de ce travail a donc été d’étudier les mécanismes de régulation de l’expression des mucines membranaires, et plus particulièrement MUC4, par la galectine-3.Nous avons démontré que la galectine-3, in vitro, régule l’expression de MUC4 au niveau post-transcriptionnel en stabilisant les transcrits de cette mucine. Ceci passe par la potentialisation de la fixation de la RNA Binding Protein hnRNP-L sur l’élément cis-régulateur CA repeat présent dans le 3’UTR de MUC4. Nos résultats indiquent que cette régulation est présente in vivo au niveau physiologique dans des tissus épithéliaux digestifs murins. Par ailleurs, nous avons mis en évidence que la galectine-3 interagit avec hnRNP-L dans le cytoplasme mais qu’elle interagit faiblement avec des marqueurs de P-Bodies ou de granules de stress. Concernant le rôle de la galectine-3 dans le cycle de vie des ARNm, nos données révèlent que celle-ci se lie à aux transcrits matures de MUC4 au niveau périnucléaire, probablement dans des granules de stockage qui ne sont ni des granules de stress ni des P-bodies et dont le type reste à déterminer. Nous avons également élargi nos résultats en étudiant l’implication de cette lectine dans le métabolisme d’autres ARNm et nos analyses indiquent que la galectine-3 serait impliquée dans la régulation post-transcriptionnelle positive ou négative d’un ensemble de transcrits dont les fonctions convergent vers les voies UPR (Unfolded protein response) et ERAD (Endoplasmic-reticulum-associated protein degradation) mais également plus généralement vers le processing des protéines en réponse au stress du réticulum endoplasmique.En conclusion, nos travaux mettent en évidence un nouveau rôle de la galectine-3 en tant que RNA binding protein dans la stabilisation des ARNm de MUC4 mais aussi un nouveau rôle dans la coordination de l’expression de répertoires de transcrits matures ayant des rôles biologiques communs (RNA regulon) permettant à la cellule de s’adapter au plan morphologique, métabolique et biologique à des changements physiopathologiques. Ceci renforce les interconnexions largement décrites dans la littérature entre mucines, galectine-3 et les grandes fonctions cellulaires qui sont perturbées en situation cancéreuse. / Pancreatic ductal adenocarcinoma is characterized by a neo expression of the membrane-bound mucin MUC4 and an overexpression of membrane-bound mucins MUC1 and MUC16. These high molecular weight O-glycoproteins are encoded by mRNA sharing unusual features among human transcripts, such as a long half-life and a very large size. Galectin-3, an endogenous lectin frequently over-expressed in pancreatic cancer, has many biological functions, especially in intracellular glycoprotein trafficking and pre-mRNA splicing. However, the involvement of this lectin in another step of mRNA life cycle has not been explored in literature yet. Previous works performed in the laboratory have demonstrated that LGALS3 gene knock-down in a human cancerous pancreatic cancer cell line is followed by a decrease of the expression of several membrane-bound mucin mRNAs. The aim of this present work was to study the mechanism of the regulation of mucins expression, especially for MUC4, by galectin-3.We have demonstrated that galectin-3, in vitro, regulates MUC4 expression at the post-transcriptionnal level through the stabilization of the transcripts of this mucin. Galectin-3 potentiates the binding of hnRNP-L, a RNA-Binding protein, on the CA repeat region present in MUC4 3’UTR. Our results show that this regulation occurs physiologically in vivo in mice digestive epithelial tissues. Moreover, we have demonstrated that galectin-3 interacts with hnRNP-L in cell cytoplasm but scarcely with protein markers of P-Bodies or stress granules markers. Regarding the influence of galectin-3 in mRNA life cycle, our results suggest that it binds to mature MUC4 transcripts in the perinuclear area, probably in storage granules whose type should to be determined. We have also broadened our results by studying this lectin’s involvement in the metabolism of other mRNA. Our analyzes suggest that galectin-3 could be involved in the positive or negative post-transcriptionnal regulation of a mRNA subset whose functions are linked to unfolded protein response (UPR) and Endoplasmic-reticulum-associated protein degradation (ERAD) pathways, but also more generally towards protein processing in response to endoplasmic reticulum stress.In conclusion, our work highlights a new function for galectin-3 as a RNA binding protein in the stabilization of MUC4 mRNA, but also a new function in the coordination of the expression of repertories of mature transcripts with shared functions or (RNA regulon) allowing morphological, biological and metabolic cell adaptation to physiopathological changes. These results strengthen the interplay between mucins, galectin-3 and cellular functions which are disturbed in cancer.

Le cancer du pancréas exocrine est un cancer très agressif associé à un diagnostic tardif et une résistance aux traitements conventionnels. L'identification de nouveaux marqueurs spécifiques est nécessaire afin de développer des outils diagnostiques ainsi que des traitements innovants. La lipase sels biliaires-dépendante pathologique (BSDLp), une glycoforme tumorale de la BSDL, se caractérise par l'apparition d'épitopes glycosylés reconnus par les anticorps monoclonaux J28 et 16D10. Leur expression spécifique par certaines lignées et tissus pancréatiques tumoraux humains nous permet d'envisager leur utilisation comme cible d'immunothérapie anti-tumorale par les cellules dendritiques (DC). Notre objectif est d'explorer la capacité de la BSDLp à induire une immunité cellulaire et d'apporter une preuve de concept de vaccination par les DC dans un modèle expérimental. Chez l'Homme, nous montrons que les DC chargées avec la partie C-terminale de la BSDLpJ28 (C-ter-J28) induisent l'activation des lymphocytes T. Dans le modèle murin, nous mettons en évidence l'expression de l'épitope J28 à la surface des cellules d'adénocarcinome pancréatique Panc02, utilisées pour induire des tumeurs. Nous montrons que la glycoprotéine BSDLpJ28 est immunogène chez la souris C57BL/6J. De plus, les DC chargées avec le C-ter-J28 puis soumises à maturation sont capables d'induire une réponse cellulaire T. Enfin, les DC, chargées et soumises à maturation ou non, testées en traitement prophylactique instaurent une protection substantielle, de longue durée, chez les souris vaccinées. Dans ces conditions, les DC, immatures lors de l'injection, jouent un rôle important dans la protection anti-tumorale. / Pancreatic adenocarcinoma is an aggressive cancer associated to late diagnosis and resistance to conventional treatments. Identification of novel specific markers is necessary to develop diagnostic tools and innovative treatments. Pathological bile salt-dependent lipase (pBSDL), a tumoral glycovariant of BSDL, is characterized by the appearance of glycosylated epitopes recognized by J28 and 16D10 monoclonal antibodies. Their expression specific to some human tumor pancreatic cell lines and tissues led us to consider their use as targets for dendritic cell (DC) antitumor immunotherapy. Our aim is to explore the ability of pBSDL to induce cellular mediated immunity and to provide a proof of concept of DC vaccination in an experimental model. In humans, we show that DC pulsed with C-ter moiety of pBSDL-J28 (C-ter-J28) can induce T-cell activation. In mouse model, we demonstrate the expression of J28 epitope on pancreatic adenocarcinoma Panc02 cells, used to induce tumors in C57Bl/6 mice. We show that glycoprotein pBSDL (pBSDL-J28) is immunogenic in mice. Moreover, DC pulsed with C-ter-J28 and matured, are able to induce T-cell response. Finally, DC pulsed and matured or not, tested in prophylactic treatment provide long-term substantial protection in vaccinated mice. In these conditions, DC, immature at the time of the injection, play an important role in antitumor protection.

NV669 est un aminosterol dérivé de la squalamine qui a montré posséder des propriétés anti-cancéreuses. L'objectif de cette étude a été de rechercher les effets bénéfiques de NV669 sur des modèles de cancers humains pancréatiques et hépatiques et de comprendre les mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans la diminution de la croissance tumorale par le traitement avec NV669. Les lignées cellulaires humaines pancréatiques (BxPC3 et MiaPaca-2) et hépatiques (HepG2 et Huh7) ont été traitées avec NV669 à différentes concentrations et à différents temps. Les résultats ont montré que NV669 inhibe la prolifération des cellules cancéreuses en induisant l'arrêt du cycle cellulaire en phase G2/M via le complexe cycline B1/Cdk1 et en induisant l'apoptose via le clivage de la caspase-8 et de PARP-1, et la fragmentation de l’ADN.De plus, nos recherches in vitro ont révélé que NV669 inhibe l’activité phosphatase de PTP1B et l’expression de FAK. NV669 affecte l’expression des molécules d’adhérence CDH-1, -2 et -3 dans les lignées BxPC3 et Huh7 qui forment des monocouches cellulaires. Cela suggère qu’en inhibant PTP1B, NV669 induirait l’apoptose.Par la suite, nos résultats in vivo ont montré que NV669 inhibe la croissance des xénogreffes pancréatiques et hépatiques tumorales avec une diminution significative de la prolifération cellulaire et une augmentation de l'apoptose des cellules tumorales. Par conséquent, nos recherches suggèrent que l’analogue de la squalamine, NV669, pourrait être un agent anti cancéreux, utilisé seul ou en association avec d’autres médicaments, dans le traitement de l’adénocarcinome pancréatique et du carcinome hépatocellulaire. / NV669 is an aminosterol derived from squalamine found to possess strong antiangiogenic and anticancer effects. The aim of this study was to investigate NV669’s beneficial effects on human pancreatic and hepatic cancer models and to understand the cellular and molecular mechanisms involved in tumor growth decrease upon treatment with NV669.Pancreatic (BxPC3, MiaPaCa-2) and hepatic (HepG2, Huh7) cancer cells were treated with NV669, and the effects on proliferation, on cell cycle and death were determined. The results showed that NV669 inhibited the viability of cancer cells, induced cell cycle arrest through the regulation of G2/M phase via a decrease in the expression of cyclin B1 and phosphorylated Cdk1 and the induction of apoptosis via cleaved caspase-8 and PARP-1 and fragmented DNA. Moreover, in vitro NV669 inhibits PTP1B activity and FAK expression. NV669 impacts on the expression of adhesion molecules CDH-1, -2 and -3 in BxPC3 and Huh7 lines that form cell monolayers. This suggests that NV669 by inhibiting PTP1B would induce apoptosis. Subsequently, our in vivo results showed that NV669 inhibited the growth of pancreatic and hepatic tumor xenografts with a significant decrease in proliferation cell and an increase of tumor cell apoptosis. Therefore, NV669 may serve as an alternative anticancer agent, used alone or in association with other medications, for the treatment of pancreatic adenocarcinoma and hepatocellular carcinoma.

Les ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU) permettent la destruction de tissus biologiques par élévation de la température. Cette technique reconnue est utilisée actuellement dans le monde médical afin de traiter certaines masses tumorales. Le projet décrit dans ce document détaille la mise au point et l'utilisation de deux systèmes thérapeutiques indépendants, ayant pour objectif principal le traitement peropératoire puis extracorporel des tumeurs hépatiques. Dans un premier temps, un système chirurgical existant, destiné au traitement des métastases hépatiques et en cours d'évaluation clinique, a été utilisé. La mise en place d'une modalité de traitement par focalisation électronique a permis d'augmenter le volume de coagulation initial et ainsi faciliter la procédure opératoire. Basée sur les conclusions de cette première étude, une seconde version de sonde peropératoire a été modélisée puis développée. La géométrie du transducteur utilisé a permis une modification de la forme des lésions produites. Les performances de cette sonde de traitement ont été évaluées numériquement puis validées lors d'expérience in vitro et in vivo. L'efficacité, la simplicité et la reproductibilité des traitements réalisés sur le foie ont conduit à une possible application du dispositif aux cancers du pancréas. Après étude numérique et évaluation de la faisabilité in vitro, une validation sur modèle animal a été entreprise. L'ensemble des résultats obtenus au cours de ces différents traitements peropératoires a permis d'envisager la faisabilité d'un dispositif de traitement par voie extracorporelle. Une étude théorique a donné lieu à la réalisation d'un prototype expérimental. Après calibrations et étalonnages, des résultats in vitro préliminaires ont été obtenus / High intensity focused ultrasound (HIFU) allows the destruction of biological tissue by temperature increase. This technique is commonly used in the medical world for treating certain types of tumor masses. The project described in this document details the development and use of two independent therapy systems, with the main objective to treat intraoperatively and extracorporeally liver tumors. As a first step, an existing surgical system, intended to treat liver metastases and under clinical evaluation, was used. The establishment of a treatment modality based on electronic focusing has contributed to increase the coagulation volume and thus simplify the operative procedure. Based upon the findings of this first study, a second version of intraoperative probe was modeled and developed. The geometry of this new transducer allowed to change the shape of produced ablations. The performance of this probe were evaluated numerically and then validated with in vitro and in vivo studies. The effectiveness, simplicity and reproducibility of the treatments performed in the liver led to a possible application of the device to pancreatic cancer. After numerical study and in vitro feasibility assessment, animal model validation was also undertaken. All the results obtained during the peroperative treatments was used to study the feasibility of an extracorporeal treatment. A theoretical study has led to the development of an experimental prototype. After calibration, preliminary in vitro results were obtained