Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Entre 15 et 20% des cancers du sein diagnostiqués sont des cancers du sein triple-négatifs (CSTN). Ce sous-type de cancer du sein est caractérisé par l'absence ou le faible niveau d'expression du récepteur au facteur de croissance épidermique de type 2 (HER2) et des récepteurs hormonaux à l'œstrogène et à la progestérone. Par définition, les patientes atteintes de CSTN ne peuvent bénéficier des traitements antihormonaux ou des thérapies ciblées anti-HER2 qui ont nettement amélioré la prise en charge thérapeutique des autres sous-types de cancers du sein. En marge de ces progrès, les CSTN sont ainsi principalement traités par chimiothérapies cytotoxiques, des thérapies ne parvenant pas toujours à empêcher leur dissémination métastatique. Par conséquent, les CSTN sont aujourd'hui associés à des pronostics relativement mauvais et l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques constitue un enjeu majeur de la recherche sur le cancer du sein. C'est dans ce contexte qu'une cible thérapeutique potentielle contre les CSTN a récemment été identifiée: la sérine-thréonine kinase PKC thêta. Cette PKC nouvelle est fortement exprimée dans les CSTN alors qu'elle ne l'est pas, ou très faiblement, dans des cancers du sein exprimant le récepteur aux œstrogènes et dans les tissus mammaires non transformés. L'objectif de ma thèse a été d'étudier la fonction de PKC thêta dans le contrôle de l'invasion de cellules tumorales mammaires, une étape clé de la formation de métastases. Nos travaux montrent qu'une inhibition de PKC thêta aboutit à une nette diminution des capacités invasives de lignées de cellules CSTN in vitro. De même, in vivo cette inhibition limite fortement la formation de métastases chez la souris. Nous identifions le mécanisme moléculaire par lequel PKC thêta contrôle l'invasion: PKC thêta est capable d'activer la voie des adhérences focales en phosphorylant directement la kinase des adhérences focales (FAK) sur des sites de phosphorylations encore jamais identifiés, les sérines 892 et 893. Ces phosphorylations sont essentielles aux effets positifs de PKC thêta sur l'invasion et la FAK phosphorylée de la sorte est retrouvée spécifiquement au front de cellules CSTN en migration. De façon intéressante, ces phosphorylations de FAK par PKC thêta permettent une modification de la dynamique de formation des adhérences cellule/matrice ainsi que celle des protrusions. Le contrôle de ces protrusions passe très certainement par une altération de la dynamique d'activité des RhoGTPases induite par PKC thêta De surcroît, l'utilisation d'une PKC thêta activable par la rapamycine nous permet de finement étudier la temporalité des effets de PKC thêta sur la génération des protrusions et des adhérences cellule/matrice. Enfin, concernant le contrôle de l'activité de PKC thêta en amont, nous constatons que son activation de même que ses effets sur la voie FAK et l'invasion dépendent entièrement de CDCP1 (Cub Domain-Containing Protein 1), un récepteur transmembranaire associé à l'agressivité de plusieurs cancers, dont les CSTN. Mes travaux mettent ainsi en évidence un mécanisme inédit de contrôle de la voie FAK permettant l'invasion de cellules tumorales mammaires. De plus, ils valident PKC thêta en tant que cible thérapeutique potentielle dont l'inhibition pourrait permettre de limiter la dissémination métastatique des CSTN et ce sans effets secondaires majeurs, la fonction physiologique de PKCthêta étant non essentielle. / Triple-negative breast cancer is a subtype of breast cancer that primarily affects women under the age of 40. TNBCs account for 15 to 20% of all diagnosed breast cancers and are defined by tumour cells lacking or weakly expressing the oestrogen receptor, the progesterone receptor and the human epidermal growth factor receptor 2 (HER2). By definition, these cancers cannot benefit from hormonal therapies or targeted therapies against the HER2 that have both proved to be very efficient in other breast cancer subtypes. Hence, therapies against TNBC are based essentially on classical cytotoxic chemotherapies that are not always able to block metastatic dissemination of those cancers. As a consequence, TNBCs are associated with poor prognosis and thus, finding new therapeutic targets for TNBC constitutes a major challenge for breast cancer research. In that context, a new potential TNBC therepeutical target has recently been identified: the serine threonine PKC theta. This novel PKC is highly expressed in TNBC whereas it is not expressed in breast cancer expressing the oestrogen receptor or non-transformed mammary tissues. The aim of my PhD was to study the function of PKC theta in the control of breast cancer cells invasion, a key step to metastasis formation that can be defined as the ability of cells to migrate through an extracellular matrix. We have shown that PKC theta inhibition leads to strong diminution of the invasive abilities of TNBC cell lines in vitro. Accordingly, we show in vivo that PKC theta inhibition strongly impairs metastasis formation in mice. We have identified the molecular mechanisms through which PKC theta controls invasion: PKC theta is able to activate focal adhesion signalling by directly phosphorylating FAK (Focal Adhesion Kinase) at newly identified phosphorylation sites, serines 892 and 893. We observe that this phosphorylated FAK localizes to nascent adhesions at the leading edge of migrating breast cancer cells and that those phosphorylations are essential to PKC theta control of invasion. PKC theta phosphorylations of FAK also modify the dynamic of cell/matrix adhesions and protrusion formation. The effects on protrusion formation are most certainly linked to PKC theta alteration of Rho GTPases activity dynamic. Furthermore, the use of an activatable PKC theta enables us to precisely study the temporality of PKC theta effects on both protrusions and adhesions. Protrusions and adhesions being essential to cell migration, those results explain PKC theta positive effects on invasion. Finally, regarding the upstream control of PKC theta we observe that PKC theta activation, together with its effect on FAK and invasion, depend on CDCP1, a transmembrane receptor that has been linked to the aggressiveness of several cancers, including TNBC. Altogether, my work reveals a new mechanism of FAK pathway activation leading to breast cancer cell invasion. Moreover, it further defines PKC theta as an interesting therepeutical target, whose inhibition could limit metastatic dissemination of TNBC without major secondary effects, as PKC theta has a non-essential physiological function.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Diagnostiquées à partir de douleurs pelviennes, de dysfonctionnements menstruels ou dans le cadre d’un bilan d’infertilité, les adhérences intra-utérines sont des accolements fibreux des faces internes de la cavité utérine, qui peuvent obstruer partiellement ou totalement la cavité utérine. Tout acte traumatique dans la cavité utérine est considéré comme pourvoyeurs d’adhérences post-opératoires. Pour prévenir l’apparition de ces adhérences intra-utérines, nous avons développé un dispositif médical anti-adhérentiel, résorbable et autodéployable. Pour cela, nous avons synthétisé une famille de copolymères innovants constitués de poly (acide lactique) – poly (éthylène oxyde) – poly (acide lactique) avec des propriétés de gonflement adaptés à l’application. L’évaluation biologique in vitro des copolymères a permis de démontrer l’absence de cytotoxicité et le caractère anti-adhérentiel des biomatériaux en contact avec des cellules endométriales humaines. Les études in vivo ont permis de démontrer l’efficacité du copolymère sélectionné comme barrière physique résorbable permettant la non-adhérence de tissus lésés. L’implantation du copolymère n’entraîne pas de réactions biologiques majeures dans les cornes utérines et n’altère pas la fonction de reproduction de l’animal. De plus, l’étude du déploiement du dispositif dans des utérus issus d’hystérectomies chez des patientes nous a permis de confirmer que le dispositif médical développé est adapté à la morphologie utérine. / The symptoms of intrauterine adhesions are pelvic pain, menstrual abnormalities and infertility. Intrauterine adhesions result in the fibrous adherence of opposing uterine walls, which produce partial or complete obliteration in the uterine cavity. Trauma to a gravid uterine cavity is known to be the main cause of adhesions formation. In order to prevent postsurgical adhesion formation, a new anti-adhesive and resorbable medical device was developed to maintain separated uterine walls after surgical trauma. Anti-adhesive barrier was obtained from polylactic acid – polyethylene oxyde – polylactic acid triblock copolymers presenting specific swelling properties. In vitro biocompatibility and anti-adhesive effects of triblock copolymers were demonstrated using human endometrial cells. In vivo adhesion models have allowed us to confirm the anti-adhesive efficiency and the accuracy of the degradation time of a copolymer. This copolymer does not cause major biological responses after implantation in uterine horns and does not alter reproductive functions. A deployment study of the medical device in uterus of patients from hysterectomy has allowed us to demonstrate that our medical device is adapted to the uterine morphology.

Introduction :Les adhérences abdominales post-opératoires représentent les complications les plus fréquentes de la chirurgie abdominale et sont un enjeu de santé publique– douleurs abdominales chroniques, occlusions intestinales et infertilité féminine- et coût de prise en charge. Elles se développent après une mauvaise cicatrisation du péritoine –séreuse composée d’une monocouche de cellules mesothéliales. Leur prévention pourrait passer par des techniques de thérapie cellulaire ou tissulaire, visant à fabriquer un « néo »peritoine alliant des cellules du patient à une « scaffold » ou « échaffaudage ». Les cellules mesothéliales, différenciées, fonctionnelles sont indispensables, mais en nombre limité, potentiellement malades et leur prélèvement invasif. Elles pourraient être remplacées par des cellules souches adipocytaires qui ont un potentiel de différenciation. D’autre part, les polymères d’hydrogels comme biomatériau pour notre substitut sont attractifs par leur tolérance et leurs propriétés de ressemblance à la matrice extra cellulaire native.Les étapes majeures de notre projet de médecine régénérative sont de comparer la thérapie cellulaire à la thérapie tissulaire utilisant une « scaffold », de comparer les deux cellules sources potentielles, d’étudier les qualités de l’hydrogel BD-Purastat® et enfin de transplanter notre substitut cellularisé dans un modèle préétabli d'adhérences chez le rat.Matériel et méthode :La première étape validait le modèle animal d’adhérences post opératoires comparant plusieurs dommages péritonéaux. Puis les cellules étaient comparées en terme d'isolement, de culture, de caractérisation et de différenciation. Une étude de preuve de concept était réalisée afin de comparer les techniques de thérapie cellulaire aux techniques de thérapie tissulaire avec la greffe de péritoine lui-même. Ensuite, BD-Purastat® était testé grâce à une collaboration avec le laboratoire 3D Matrix. Enfin l’implantation in vivo d’une plaque d’hydrogel chargée de cellules autologues était évaluée sur le modèle de rat mis au point.Résultats :Deux modèles d'adhérences post-opératoires étaient validés chez le rat. Les deux techniques étaient efficaces et pertinentes pour l'application clinique. Les cellules mésothéliales présentaient un aspect typique polygonal avec des bords brillants et exprimaient les marqueurs intra-cellulaires de la vimentine et des cytokeratines. Elles présentaient une sénescence précoce comme attendu pour des cellules adultes bien différenciées. Les cellules souches adipocytaires étaient allongées et fines, stellaires, avec une bonne capacité d'expansion, se différenciaient en ostéocytes et en adipocyte et formaient des colonies comme attendu pour des cellules souches. L'étude de preuve de concept a permis de montrer que les cellules mésothéliales contribuaient à la repéritonéalisation seulement si elles étaient bien orientées et transplantées au sein d’un tissu. Ainsi, l’ajout d'une « scaffold » était crucial. Concernant le choix des biomatériaux, BD-Purastat® présentait de bonnes propriétés mécaniques, de biocompatibilité et implanté seul permettait déjà une réduction des adhérences postopératoires. L'implantation du substitut cellularisé n'avait pas permis d’améliorer les résultats obtenus avec le gel seul.Conclusion et perspectives :Notre étude permettait de montrer que des cellules mésothéliales au sein d'une « scaffold » étaient la clé du succès de la repéritonéalisation pour la prévention des adhérences postopératoires en charge abdominale. La différenciation des cellules souches adipocytaires vers le phénotype mésothélial avait encore besoin d'être prouvée. BD-Purastat® diminuait l’étendue des adhérence postopératoires. Le comportement des cellules dans cette « scaffold » nécessitait d'être étudié pour pouvoir obtenir l'efficacité clinique du substitut péritonéal de cellules autologues et d'hydrogel. / Introduction: Postoperative abdominal adhesions are a major complication leading to medical and economical problems. Replace injured peritoneum, which is composed of a monolayer of mesothelial cells (MC), using cell-therapy or cell-laden scaffold are two promising strategies to prevent adhesions. MC as functional and differentiated cells are crucial. However, adipose stem cells (ASCs) could replace MCs thanks to their potential of differentiation. Furthermore, hydrogel polymers are attractive scaffolds mimicking the properties of the native ECM. So, milestones of our project of regenerative medicine are comparison of cell-laden scaffolds and cell-therapy, choice of cell source and biomaterial, and finally transplantation of the cell-laden hydrogel scaffold, in a pre-established rat model of adhesion.Materiel and Method: Firstly, models of adhesion were compared usingdifferent peritoneal injuries. Then, MCs and ASCs were compared for isolation, culture, characterization, and differentiation. Nextly, cell-therapy using MC intra peritoneal injection (IP) or cell-sheet technology was compared with tissue-therapy using peritoneal grafts through a proof of concept study. BD-Purastat® hydrogel was tested in collaboration with 3D Matrix firm. Cell-laden hydrogel gels were implanted and assessed on adhesion prevention.Results: Two animal models of adhesion were validated and both techniques were effective and clinically relevant. MCs and ASCs were isolated from respectively tunica vaginalis and subcutaneous inguinal fat pad. MCs, with typical cobble-stone morphology and bright edges, were positively stained for vimentin and cytokeratin. Senescence arrived after only three passages for these adult well-differentiated cells. Spindle-shaped ASCs had a good capacity of expansion, were able to differentiate in osteocytes and adipocytes, and to form colonies as expected for stem cells. Autologuous peritoneal grafts prevented postoperative abdominal adhesions in the rat model. As the mechanism of this prevention, the MC survived and contributed to reperitonealization, only when they were transplanted as a part of the autologous peritoneal grafts and were located on the surface exposed to the abdomen. Cell sheet technology and MCs IP injection failed in the adhesion prevention. BD-Purastat® presented good mechanical properties and biocompatibility. Alone, it reduced significantly adhesion extent. But, cell encapsulation into BD-Purastat® did not improve this prevention.Conclusion and perspectives: Our study supported that MCs and scaffold are both needed to succeed in peritoneum’s engineering to prevent adhesion. ASCs differentiation into MCs phenotype has still to be shown. BD- Purastat® decreases adhesion extent and behavior of the cell into this scaffold needs to be studied to improve the effectiveness of the cell-laden hydrogel application.

Le cancer colorectal est un enjeu majeur de Santé publique. Près de la moitié des patients porteurs d’un cancer colorectal va développer des métastases hépatiques. La chirurgie est le seul traitement potentiellement curatif. Tout doit donc être mis en oeuvre pour que ces patients accèdent à un geste chirurgical. Le volume de foie restant après hépatectomie est un des principaux facteurs limitant en chirurgie hépatique. Des techniques innovantes ont été développées dans l’optique d’une épargne parenchymateuse : l’utilisation conjointe des techniques de destruction focalisée et la chirurgie hépatique en deux temps. La chirurgie hépatique en deux temps est efficace d’un point de vue carcinologique, mais reste une procédure complexe techniquement avec une morbidité non négligeable, notamment à cause des adhérences péri-hépatiques post-opératoires. Ces adhérences sont systématiques après chirurgie hépatique mais peuvent être prévenues par l’utilisation de membranes antiadhérences après la première hépatectomie. Dans cette indication, l’étude de phase II multicentrique, présentée dans ce travail, retrouvait une diminution de l’incidence et de la sévérité de ces adhérences après utilisation de seprafilm®, ce qui facilitait la seconde hépatectomie. Les techniques de destruction focalisée peuvent dans certains cas se substituer à la chirurgie en cas de métastases résécables. Elles permettent également d’augmenter le nombre de patients candidats à une prise en charge à visée curative, lorsqu’elles sont associées à la chirurgie, en cas de métastases non résécables. Ces techniques présentent néanmoins plusieurs inconvénients qui limitent leur utilisation. Les ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU) sont une technique récente, non ionisante, de destruction focalisée dont les avantages théoriques sont particulièrement adaptés au traitement des tumeurs hépatiques. La technologie HIFU actuelle repose sur un dispositif de traitement extra-corporel, dont la limite principale est la faible taille des ablations, qui doivent être juxtaposées pour traiter des tumeurs de quelques centimètres, ce qui nécessite des temps de traitement de plusieurs dizaines de minutes. Le développement d’une sonde HIFU per-opératoire, à géométrie torique, a permis d’obtenir des ablations d’environ 7 cm3 en 40 secondes sur un modèle porcin. Nous avons pu montrer, lors de l’étude de phase I-IIa présentée dans ce travail, que ces résultats étaient reproduits chez l’homme sur foie sain destiné à être réséqué. Les résultats positifs de ces deux études prospectives nous ont permis d’envisager une étude de phase III sur la prévention des adhérences péri-hépatiques, la poursuite de l’étude HIFU en ciblant cette fois les métastases hépatiques, et la réalisation d’une étude de phase II sur la résection hépatique assistée par HIFU comme aide à l’hémostase / Colorectal cancer is a major health problem. Almost half of patients will develop liver metastasis. Surgery is the only potentially curative treatment. Everything possible must be done for these patients to perform liver surgery. Remnant liver volume after hepatectomy is the main limit of liver surgery. Innovative techniques have been developed to spare liver parenchyma: concomitant use of focal destruction and two-stage hepatectomy. Two-stage hepatectomy is oncologically effective but is a challenging procedure with high morbidity, in part because of peri-hepatic adhesions. These adhesions occur systematically after liver surgery but can be prevented by the use of anti-adhesion membranes at the end of the first hepatectomy. In this indication, the multicentre phase II study presented herein, showed a decrease in extent and severity of adhesions with use of seprafilm®. It facilitated the dissection and so the second hepatectomy. Techniques involving focal destruction can replace surgery in selected cases of resectable metastases. They also increase the number of patients candidates to curative liver-directed therapy in unresectable metastases. These techniques have however several disadvantages, which limit their use. High intensity focused ultrasound (HIFU) is a recent, non-ionizing, technology of focal destruction. Theoretical advantages make HIFU a promising technique for focal ablation of liver tumours. Current technology is based on extra-corporeal treatment. The main limit is that elementary ablations are small and must be juxtaposed to treat supra-centimetric tumours, resulting in long-time treatment. A new and powerful HIFU device enabling destruction of larger liver volumes (7 cm3 in 40 seconds) has been developed based on toroidal transducers. We showed, in a phase I-IIa study presented herein, that preclinical results could be reproduced on healthy liver of patients undergoing hepatectomy. Positive results of these two prospective studies have allowed to design a phase III trial on prevention of peri-hepatic adhesions, to continue the evaluation of HIFU by targeting liver metastases and by assisting liver resection, in a phase II study, as a sealing device