Les facteurs de croissance endothéliaux (VEGFs) sont produits par les tumeurs qui sont hypoxiques. Principaux responsables de la néo-vascularisation pathologique, ils régulent le stroma tumoral. Les nouvelles stratégies qui ciblent et inhibent le VEGF ouvrent vers la thérapie anti-cancéreuse moderne. Elles ont pour but de contrôler l’angiogenèse tumorale plutôt que la détruire. Le défi est donc de piéger sélectivement le VEGF produit en excès, dans le microenvironnement tumoral, sous l’effet de l’hypoxie. La thèse présentée dans ce manuscrit est consacrée à la réalisation d’une nouvelle stratégie ciblante par l’intermédiaire de cellules, aussi appelée « Cheval de Troie ». Elle combine dans la même entité, une unité de ciblage et un système de délivrance spécifique d’un gène/molécule thérapeutique. Dans le but d’adresser la thérapie aux cellules cancéreuses sans affecter les cellules saines, un modèle de cellules endothéliales de type précurseur (CEPs) a été utilisé comme cellules ciblantes capables d’atteindre spécifiquement le site tumoral. Les CEPs ont été « armées » pour exprimer un gène thérapeutique chargé d’inhiber le VEGF. La neutralisation a été obtenue par la production d’une forme soluble du récepteur-2 du VEGF (VEGFR2 soluble), agissant comme inhibiteur. Caractéristique des tumeurs solides se développant, l’hypoxie a été choisie pour déclencher/éteindre l’expression et la sécrétion du VEGFR2 soluble, en introduisant, en amont du gène thérapeutique, une séquence régulatrice : HRE. Adressé au site tumoral par les CEPs, le régulateur de l’angiogenèse qu’est la forme soluble du VEGFR2, est exprimé de manière conditionnée et réversible, à l’hypoxie. Ceci ouvre à de nouvelles stratégies de normalisation contrôlée et stable des vaisseaux tumoraux en vue de l’utilisation de thérapies combinées. / Vascular endothelial growth factors (VEGFs) are over-expressed upon hypoxia in solid tumors. Major actors directing pathologic neo-vascularisation, they regulate the stromal reaction. Novel strategies that target and inhibit VEGF bring promise to modern anti-cancer therapies. They aim to control rather than destroy tumor angiogenesis. Consequently, the challenge is to selectively trap VEGFs, over-produced upon hypoxia, in the tumor microenvironment. The thesis presented in this manuscript focuses on the design of a novel cell-based targeting strategy, so-called “Trojan Horse”, combining in the same engineered entity, a targeting unit and a specific drug/gene delivery system. Aiming to address the therapy to cancer cells without affecting healthy cells, a model of endothelial precursor cell (EPCs) was used as targeting cell able to reach specifically the tumor site. EPCs were “armed” to express a therapeutic gene to inhibit VEGF. Trapping was attempted based on the production of a soluble form of the VEGF receptor-2 (sVEGFR2) as a candidate inhibitor. Hypoxia, a hallmark of developing solid tumors, was chosen to turn on/off the sVEGFR2 expression and secretion by introducing, upstream of the therapeutic gene, a hypoxia response element (HRE) regulating sequence. Properly addressed by the EPCs to the tumor site, such angiogenesis regulator as the soluble form of VEGFR2 is, was chosen to be expressed in a hypoxia-conditioned and reversible manner. This opens new strategies for a stably controlled normalization of tumor vessels in view of adjuvant design for combined therapies.

Les maladies thrombotiques sont la cause majeure de décès dans les pays industrialisés. Les cellules souches dérivées de la moelle osseuse ont été impliqués dans la réparation vasculaire et contribuent à restaurer l'intégrité de l'endothélium. Les cellules progéniteurs CD34 positives ont été rapportées pour jouer un rôle important suite à une blessure de la paroi vasculaire en se liant aux plaquettes ou à la fibrine, modulant la formation du thrombus et participant à la ré-endothélialisation de la paroi vasculaire lésée. Parmi les cellules progéniteurs CD34 positives, les cellules endothéliales formant colonie (ECFC) ont été caractérisés comme présentant des propriétés endothéliale. La première partie de ce travail met en évidence un nouveau partenariat entre les neutrophiles et les ECFC. Par l'utilisation de la microscopie intravitale chez les souris, nous montrons que les neutrophiles recrutent les ECFC au site de lésion vasculaire induite par rayon laser. Ce recrutement est dépendant du PSGL-1 mais indépendant de l'expression de la P-sélectine. L'interaction avec les neutrophiles accroît le potentiel pro-angiogénique des ECFC in vitro. L'identification de ce nouveau partenariat entre les neutrophiles et les ECFC dans la formation de thrombus possède des implications potentiellement critiques dans le contrôle de l'angiogenèse.
La seconde partie de ce travail décrit une nouvelle méthode pour imager en temps réel le devenir des ECFCs in vivo. Nos résultats montrent que les ECFC s'accumule au site de lésion vasculaire.
En conclusion, ce travail démontre que les ECFC peuvent participer favoriser et réguler l'angiogenèse en interagissant avec les neutrophiles. / Thrombotic diseases are major cause of death in industrialized countries. Bone marrow derived progenitor cells have been implicated in vascular repair and contribute to restore the integrity of endothelium, thus constituting important partners for vascular wall restoration. CD34 positive progenitors cells were reported to play an important role following an injury of the vessel wall by binding to platelets or fibrin, modulating thrombus formation and participating in the re-endothelization of the injured vessel wall. Among CD34 positive progenitors cells, Endothelial Colony forming Cells (ECFCs) have been characterized as a unique subset displaying endothelial properties. The first part of this work described a new partnership between neutrophils and ECFCs. Using high- speed digital fluorescent intravital microscopy in living mice we show that neutrophils recruit ECFCs at the site of a laser-induced vessel injury via PSGL-1 axis independently of P-selectin. This interaction enhances the pro-angiogenic potential of ECFCs in vitro. The identification a new central partnership between neutrophils and ECFC in thrombus formation has critical potential implications to control angiogenesis.
The second part of this work, described a new method to image in real-time the homing and survival ECFCs in vivo. Our results show that ECFCs transducted with a gene coding for luciferase accumulates at site of vascular traumatism.
In conclusion, this work indicates that ECFCs may participate in the promotion and regulation of angiogenesis by interacting with neutrophils at a site of vascular traumatism.

Notre équipe a entrepris des travaux qui ont permis d’établir un lien causal entre la production autocrine de hGH et la stimulation des propriétés prolifératives, anti-apoptotiques, migratoires et invasives des cellules carcinomateuses mammaires humaines. Ces travaux permettent aujourd’hui de considérer l’action de la hGH autocrine comme celle d’un véritable oncogène. Mon travail de thèse s’est intéressé à comprendre les effets de la hGH autocrine dans la progression tumorale mammaire selon deux axes de recherche. Le premier étant de définir le rôle de la GH autocrine dans l’angiogenèse tumorale et le second de déterminer les interactions entre la voie de signalisation de la GH autocrine et la voie de signalisation Wnt. Nous avons démontré dans notre première étude que la production autocrine de hGH par les cellules carcinomateuses mammaires MCF7 favorise la prolifération, la survie, la migration et l’invasion des cellules micro-vasculaires endothéliales HMEC1, ainsi que leurs capacités à former des tubes in vitro. Ces effets cellulaires observés sont médiés par le GHR à exprimé sur les cellules endothéliales et sont la conséquence d’une augmentation d’expression du facteur pro-angiogénique VEGF-A. L’utilisation de l’antagoniste du VEGF-A, le bevacizumab, inhibe les effets vasculaires induits par la hGH autocrine. Ces effets retrouvés in vivo soulignent la pertinence de la production de GH autocrine par les cellules cancéreuses mammaires. Grâce à un modèle de xénogreffe de cellules carcinomateuses mammaires humaines nous avons montré que le développement soutenu de l’angiogenèse et de la lymphogenèse tumorales sont activés par la GH autocrine. La production de hGH autocrine par les cellules cancéreuses mammaires est donc un acteur de l’expansion du réseau vasculaire des cancers du sein. La voie de signalisation Wingless (Wnt) est un déterminant critique du contrôle cellulaire durant le développement mais également chez l’adulte. Nous avons démontré que la hGH autocrine stimule l’expression de différents acteurs de la voie Wnt et notamment la protéine sécrétée WNT4. Une surexpression de WNT4 est identifiée sur des biopsies de cancer du sein par rapport au sein normal. La production de WNT4 exerce un effet synergique avec la GH autocrine sur la stimulation de la prolifération des cellules carcinomateuses mammaires par un mécanisme dépendant de JAK2. Surexprimé dans des cellules épithéliales mammaires humaines, WNT4 stimule leurs propriétés prolifératives, anti-apoptotiques et migratoires et induit la formation de colonies en agar. Ces effets sont médiés par l’activation transcriptionnelle et traductionnelle de protéines clés du cycle et de la survie cellulaires. Des changements phénotypiques sont induits par la surexpression de WNT4 dans les cellules épithéliales mammaires et associés à l’augmentation d’expression de marqueurs mésenchymateux, d’acteurs du remodelage du cytosquelette et d’activateurs de la migration cellulaire. La progression tumorale mammaire humaine est donc induite par les effets autocrines de la hGH sur la production de WNT4 et la surexpression épithéliale mammaire de WNT4 permet l’établissement d’un phénotype pré-oncogénique / Studies of our group demonstrated that autocrine human growth hormone promotes proliferation, apoptotic resistance, invasion and migration of human mammary carcinoma cells. The objective of my Ph.D was to understand the role of autocrine hGH in mammary tumour progression following two aspects. On one hand, characterising its impact on tumour angiogenesis and then analysing the crosstalk between GH and Wnt signalling pathways. In the first part, we demonstrated that autocrine hGH from human mammary carcinoma cell line MCF- 7, stimulates proliferation, survival, migration and invasion of human microvascular endothelial cell line and enhances in vitro tubulogenesis. These effects are mediated through the hGHR and stimulates the expression of the proangiogenic factor VEGF-A. Antagonizing VEGF-A action with bevacizumab inhibited the proangiogenic actions of autocrine hGH in vitro. Using a xenograft nude mice model we have shown that sustained angiogenesis and lymphangiogenesis are activated by autocrine hGH production by mammary carcinoma cells. Thus, autocrine hGH participates in the expansion of the vascular network during breast cancer formation. The Wingless (Wnt) signalling pathway is an important actor during embryonic development and in the adult. Here, we showed that autocrine hGH stimulates the expression of several actors of the Wnt pathway, including WNT4. Human breast cancer biopsies overexpressed WNT4 as compared to normal breast. WNT4 production is JAK2 kinase-dependent and synergizes with autocrine hGH on mammary carcinoma cell proliferation. Forced expression of WNT4 in normal human mammary epithelial cell lines stimulates their proliferative, survival and migratory capacities and the formation of colonies in soft agar. These effects are mediated through the transcriptional and translational activation of key regulators of cell cycle and survival. Phenotypic changes are induced by forced expression of WNT4 in mammary epithelial cells and associated with increased expression of mesenchymal markers, cytoskeletal remodelling factors and cell migration activators. Human breast cancer progression is thus activated by autocrine effects of hGH on WNT4 expression and deregulated expression of WNT4 in mammary epithelial cells induces the establishment of a pre-tumorigenic phenotype

La thrombospondine-1 (TSP-1) est une glycoprotéine multi-modulaire exprimée de façon ubiquitaire qui régule de nombreux processus pathophysiologiques tels que l'adhérence cellulaire, la prolifération, l'apoptose, l'inflammation et les réponses cardiovasculaires. La TSP-1 est reconnue comme un acteur moléculaire majeur au sein du microenvironnement tumoral et constitue une cible de choix pour le développement d'agents thérapeutiques anti- cancéreux. L'interaction de la TSP-1 avec le récepteur membranaire CD47 est largement rapportée comme étant impliquée dans la progression tumorale et la mise en place d'une résistance aux traitements chiomiothérapeutiques. De ce fait, nous avons cherché à identifier et à caractériser un agent moléculaire novateur se comportant comme antagoniste sélectif de l'interaction TSP-1:CD47. Des expériences de docking protéine-protéine et de simulation moléculaire ont été réalisées afin de concevoir un nouveau peptide dérivé du CD47, nommé TAX2. Le peptide TAX2 empêche l'interaction de la TSP-1 avec le CD47, comme cela a été confirmé par co-immunoprécipitation et test ELISA. De manière intéressante, le peptide TAX2 inhibe la migration des cellules endothéliales, la formation de structures multi- cellulaires de type capillaire ainsi que le développement de micro-vaisseaux à partir d'explants aortiques. De façon cohérente avec ces observations, nos résultats mettent en évidence que le peptide TAX2 promeut la liaison de la TSP-1 au sein de complexes moléculaires comprenant le récepteur CD36, et inhibe en conséquence la voie de signalisation associée au VEGF et au VEGFR2. Enfin, une approche d'imagerie multi-modale et multi-échelles combinant des marquages histologiques, l'analyse de la densité micro-vasculaire, des analyses d'imagerie de résonance magnétique et d'imagerie infra-rouge à transformée de Fourier, ainsi qu'un suivi longitudinal par micro-tomographie à rayons X a été conduite afin de quantifier l'angiographie tumorale in vivo. Les résultats obtenus chez la souris C57Bl/6 révèlent que des administrations intra-péritonéales du peptide TAX2 perturbent fortement le réseau vasculaire associé à la tumeur de mélanome et induisent une importante nécrose tumorale entrainant l'effondrement de la tumeur. De plus, nous avons démontré que le peptide TAX2 inhibe considérablement la dissémination métastatique sans affecter les organes sains. Nous avons donc identifié le premier antagoniste sélectif de l'interaction TSP-1:CD47 qui, en contournant le problème des molécules existantes ciblant aveuglément le CD47, présente des activités anti-angiogéniques, anti-tumorales et anti-métastatiques in vivo qui pourraient à terme fournir de nouvelles approches thérapeutiques en pathologie tumorale. / Thrombospondin-1 (TSP-1) is a ubiquitously expressed multi-modular glycoprotein involved in many pathophysiological processes including regulation of cell adhesion, proliferation, apoptosis, inflammation and cardiovascular response. TSP-1 is recognized as a major molecular actor within tumor microenvironment and constitutes an exciting target for the development of useful therapeutic agents against tumorigenesis. TSP-1 binding to CD47 membrane receptors is widely reported to support tumor progression and may drive chemotherapeutic drug resistance. Thus, we sought to identify and characterize an innovative molecular agent acting as selective antagonist for TSP-1:CD47 interaction. Protein-protein docking and molecular dynamics simulations were conducted to design a novel CD47-derived peptide, called TAX2. TAX2 prevents TSP-1 binding to CD47, as revealed by ELISA binding assays and co-immunoprecipitation experiments. Interestingly, TAX2 inhibits endothelial cell migration, formation of multi-cellular capillary-like structures and sprouting of microvessels from aortic explants. Consistently, our data highlighted that TAX2 peptide promotes TSP-1 binding to CD36-containing complexes, leading to disruption of VEGF/VEGFR2 signaling. Furthermore, a multi-modal and multi-scale imaging approach was conducted combining histopathological staining, tumor-associated microvessel density, magnetic resonance imaging analysis, Fourier transform infrared imaging and micro-computed tomography monitoring for 3D quantification and longitudinal follow-up of tumor angiography in vivo. The results obtained from C57Bl/6 mice revealed that intraperitoneal administration of TAX2 highly disturbs melanoma tumor vascularization network, inducing an extensive tumor necrosis and subsequent tumor collapse. Furthermore, we demonstrated that TAX2 drastically inhibits the melanoma lung metastases dissemination without affecting healthy organs. Overall, we designed the first selective antagonist for TSP-1:CD47 interaction. By bypassing the problem of existing molecules blindly targeting CD47, we revealed that TAX2 exhibits anti- angiogenic, anti-tumor and anti-metastatic activities in vivo that could supply new innovative therapeutic approaches against malignant diseases.

La matrice extracellulaire joue un rôle très important dans la régulation de l’angiogenèse en procurant un support dans la formation des vaisseaux, en délivrant des facteurs endogènes pro- ou anti-angiogéniques. Nous avons montré que l’hypoxie induit une surexpression du gène COL5A1 dans les cellules endothéliales. Le laboratoire a identifié un fragment issu du collagène V, noté HEPV, qui contient un site de liaison à l’héparine, et qui montre des propriétés anti-angiogéniques remarquables. En effet, ce fragment est capable d’inhiber la prolifération et la migration des cellules endothéliales vasculaires et leur maturation en tubes endothéliaux. Les résultats obtenus montrent qu’HEPV est capable d’empêcher la phosphorylation de ERK1/2 et de Akt induite par le FGF-2 et donc la réponse aux stimuli mitogènes induits par FGF-2. De plus, une étude transcriptomique réalisée sur des cellules endothéliales traitées ou non par HEPV a révélé que HEPV est capable d’induire l’expression de COL4A1 et COL18A, gènes codant pour des collagènes qui peuvent aussi être clivés et libérer des facteurs anti-angiogéniques. Finalement, nous avons utilisé un modèle d’angiogenèse murin afin de valider in vivo l’activité anti-angiogénique d’HEPV. Ces expériences montrent que le peptide injecté en intraveineuse s’accumule au site d’angiogenèse en se fixant sur les vaisseaux en formation, et est capable d’inhiber l’angiogenèse induite par le FGF-2, alors qu’un peptide contrôle muté sur le site de liaison à l’héparine n’a aucun effet. Ce peptide est capable également d’inhiber efficacement l’angiogenèse tumorale, une inhibition qui se traduit par un ralentissement de la croissance de la tumeur / The basement membrane plays an important role in angiogenesis by providing support necessary for blood vessel formation and supplying endogenous pro- and anti-angiogenic factors that condition the endothelial cells behavior. CoLV is present at the vicinity of endothelial cell basement membrane? We previously showed that a fragment derived from COLV a1, named HEPV, contains a functional heparin binding site, inhibits specifically endothelial cell proliferation and migration and disrupts endothelial tube formation. Prolonged treatment with HEPV results in the activation of collagen IV a1 and collagene XVIII a1 expression, the parental molecules of the anti-angiogenic fragments arresten and endostatin respectively. Heparin binding sites have been involved in the regulation of FGF2-induced angiogenesis. Soluble HEPV significantly inhibits phosphorylation of ERK1/2 and AKT in FGF2-stimuled endothelial cells. Moreover, in vivo experimentation using the mouse angiogenesis subcutaneous sponge assay shows that HEPV accumulates at angiogenic sites and inhibits FGF-2-induced angiogenesis. HEPV also significantly lowers intra-tumoral angiogenesis and tumor xenograft growth in nude mice. We also showed that hypoxia, the major angiogenesis-inducing factor, induces Collagen V production by endothelial cells and the release of a fragment encompassing HEPV into the culture medium. Finally, the released of HEPV-containing fragments in vivo was attested by the immunodetection of the fragment with specific antibodies in human breast cancer in which collagen V is overexpressed. Collectively, our results qualify HEPV as a new endogenous regulator angiogenesis with possible application in cancer therapy

La croissance d’une tumeur requiert la formation de son propre réseau vasculaire par angiogenèse. Ce processus est orchestré par une multitude de médiateurs dont le VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor) qui interagit avec des récepteurs surexprimés à la surface des cellules endothéliales des vaisseaux avoisinant la tumeur. Les thérapies ciblées anticancéreuses jouent sur cette surexpression pour concevoir de nouvelles molécules spécifiques de la zone tumorale. Un nouvel agent de ciblage a ainsi vu le jour au sein du laboratoire. Il s’agit d’un cyclopeptide de 17 acides aminés, nommé CBO-P11 qui présente une haute affinité pour les récepteurs du VEGF. Afin de prolonger le temps de circulation du peptide dans le sang, des nanoparticules de poly(fluorure de vinylidène) (PVDF), polymère biocompatible, ont été utilisées comme vecteur. Les nanoparticules ont tout d’abord été synthétisées par une polymérisation radicalaire en émulsion dans l’eau, puis radio-greffées avec de l’acide acrylique (AA) pour obtenir du PVDF-g-PAA, ce qui a permis par la suite de les fonctionnaliser avec le CBO-P11 et un agent d’imagerie par « click » chemistry via un bras espaceur de type oligo(éthylène glycol). Différents marqueurs ont été étudiés à savoir deux sondes fluorescentes pour l’imagerie optique et un agent de contraste pour l’imagerie par résonance magnétique à bas champ. Chaque étape de synthèse a été caractérisée par de nombreuses techniques telles que la diffusion statique et dynamique de la lumière, la diffusion de neutrons aux petits angles, la spectrométrie photoélectronique de rayons X, la spectrométrie infrarouge, la spectrométrie de fluorescence et la polarisation dynamique nucléaire. Des études in vitro sur des cellules endothéliales ont permis de montrer que les nanoparticules n’étaient pas cytotoxiques et que le CBO-P11 lié au vecteur conservait sa spécificité pour les récepteurs du VEGF. Ces outils multifonctionnels présentent un grand potentiel pour cibler et imager les zones tumorales. / Tumor growth requires the formation of its own vascular network by angiogenesis. This process is mediated through numerous factors including VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor) which interacts with receptors overexpressed on endothelial cells of blood vessels neighboring tumor. Targeted anticancer therapies take advantage of this overexpression to design tumor-specific molecules. A new targeting agent, CBO-P11 was synthesized in the laboratory. It is a 17-mer cyclopeptide with a high affinity for VEGF receptors. In order to increase the blood circulation time of this peptide, nanoparticles of poly(vinylidene fluoride) (PVDF), biocompatible polymer, were used as carrier. Nanoparticles were synthesized by radical polymerization in aqueous emulsion, then radio-grafted with acrylic acid (AA) to obtain PVDF-g-PAA. Nanoparticles were functionalized with CBO-P11 and an imaging agent by “click” chemistry via an oligo(ethylene glycol)-like spacer arm. Different dyes were used: two fluorescent probes for optical imaging and a contrast agent for low-field magnetic resonance imaging. Each step of the nanoparticles preparation was monitored and successfully characterized by numerous techniques such as dynamic and static light scattering, small-angle neutron scattering, X-ray photoelectron spectroscopy, infrared spectroscopy, fluorescence spectroscopy and dynamic nuclear polarization. In vitro studies were performed on endothelial cells and have shown that nanoparticles were not cytotoxic and that CBO-P11 conjugated to nanoparticles kept its specificity for VEGF receptors. Those multifunctional tools offer a great potential to target and image tumor.

Le cetuximab est indiqué, en monothérapie pour les carcinomes épidermoïdes de la tête et du cou récurrents et/ou métastatiques. Cependant sur les tumeurs primaires, il s'est révélé d'une efficacité modeste. Dans divers types tumoraux, il a été montré que la perte d'expression de PTEN est associée à une résistance aux thérapies anti-EGFR, il s'agit d'un évènement relativement fréquent dans les carcinomes épidermoïdes de la tête et du cou.Cette étude est la première à investiguer directement le rôle de la perte d'expression de PTEN dans la réponse au cetuximab des carcinomes épidermoïdes de la tête et du cou. Aussi, la mise au point d'un modèle PTEN déficient montre que la perte d'expression de PTEN dans les cellules Cal 27 conduit à une suractivation des voies de la survie et de prolifération cellulaire qui n'aboutit cependant pas à une résistance au cetuximab. Ces travaux montrent que les cellules Cal 27 sont plus dépendantes de l'activation de la voie PI3K/AKT que de l'activité de l'EGFR pour leur croissance, expliquant l'effet modeste du cetuximab.Notre étude de l'angiogenèse par un modèle d'anneaux aortiques cultivé en milieux conditionnés, montre que le bourgeonnement endothélial n'est pas dépendant du VEGF. Le silencing de PTEN dans ces cellules, régule positivement les facteurs anti-angiogéniques TSP1 et IGFBP 3 et diminue la capacité d'induction du bourgeonnement endothélial.Dans les carcinomes épidermoïdes de la tête et du cou, la perte d'expression de PTEN ne semble pas être un évènement important dans la tumorigenèse mais avoir un impact déterminant en tant qu'évènement tardif. L'ensemble des données fournies par notre modèle permet de proposer, pour la perte d'expression de PTEN, un rôle d'initiation du processus métastatique dans les carcinomes épidermoïdes de la tête et du cou / Cetuximab has been recently accepted as a single agent to treat recurrent and/or metastatic head and neck squamous cell carcinoma. However, modest efficacy of cetuximab used as a single agent has been reported on primary tumor. In many tumor types, loss of PTEN expression has been described to be associated to resistance to anti-EGFR therapies. Loss of PTEN expression is a frequent event in head and neck squamous cell carcinoma.This study is the first one to directly investigate the role of PTEN loss of expression in response of head and neck squamous cell carcinoma to cetuximab. PTEN-deficient cellular model shows that loss of PTEN expression leads to an overactivation of the signaling pathways ruling cell survival and proliferation but do not impact on cetuximab efficacy. According to our data, Cal 27 cells growth rather depends on PI3K/AKT activation than on EGFR.Observation of angiogenesis, using an aortic ring assay cultured in conditioned media, shows that endothelial sprouting is not dependent on VEGF. PTEN silencing in Cal 27 cells induces anti-angiogenic TSP1 and IGFBP 3 levels in the conditioned medium and reduces the sprouting induction ability by Cal 27 cells.Finally, it is likely that loss of PTEN expression is not a key event in head and neck squamous cell carcinoma tumorigenesis, but might be determinant when occurring as a late event. Taken together, our data suggest that loss of PTEN expression could be involved in initiating metastasis process in head and neck squamous cell carcinomas

Les thérapies anti-angiogéniques actuelles sont limitées, et cibler le métabolisme endothélial représente une nouvelle stratégie prometteuse. Parmi la famille de glycomimétiques Phostines, le composé PST 3.1a possède des propriétés anti-tumorales contre le glioblastome à la fois in vitro et in vivo. L’objectif de ce projet est d’étudier l’impact de PST3.1a sur l’angiogenèse et le métabolisme endothélial. L’angiogenèse est un processus complexe décrivant la formation de nouveaux vaisseaux sanguins à partir d’une vasculature préexistante, dirigée par des facteurs pro-angiogéniques locaux tel que le facteur de croissance endothélial vasculaire (VEGF). L’angiogenèse intervient dans différentes conditions pathologiques, et notamment la croissance tumorale. PST 3.1a (10 μM) inhibe les principales étapes menant à l’angiogenèse in vitro, parmi lesquelles la migration, la prolifération, l’adhésion et la formation de tubes. PST 3.1a réduit également l’angiogenèse in vivo dans les modèles murins et du poisson zèbre, ainsi que l’angiogenèse tumorale et la progression du glioblastome. En particulier nos résultats démontrent une diminution d’interaction entre le récepteur au VEGF 2 et la galectine 1, cette interaction étant décrite comme cruciale dans le cadre des résistances tumorales face aux thérapies anti-angiogéniques actuelles. Ces résultats fournissent une ouverture thérapeutique sur une approche innovante et originale contre les pathologies associées à une angiogenèse excessive, tel que le cancer. / Actual anti-angiogenic therapies are limited, and targeting endothelial metabolism is a new promising strategy. One of the lead compound of the Phostin family, PST 3.1a has anti-glioblastoma properties both in vitro and in vivo. The objective of the present study was to assess the effect of PST3.1a on angiogenesis and endothelial metabolism. Angiogenesis is a complex process describing the growth of new blood vessels from existing vasculature, triggered by local pro-angiogenic factors such as the vascular endothelial growth factor (VEGF). Angiogenesis takes part in various pathological conditions and particularly in tumor growth. PST 3.1a (10 μM) inhibited the main steps leading to angiogenesis in vitro including migration, proliferation, adhesion and tube formation. PST 3.1a also reduced physiological angiogenesis in both mice and zebrafish models, and pathological angiogenesis and glioblastoma progression in vivo. In addition, our results highlight the alteration of the interaction between VEGF receptor 2 and galectin-1, a binding known as a key component of the regulation of angiogenesis associated to tumor resistance.These results provide a new route towards an innovative and original approach to target angiogenesis related diseases, including cancer.

ALK1 est un récepteur de la famille du TGF-β, principalement exprimé dans les cellules endothéliales. Le ligand physiologique et circulant d'ALK1, BMP9, a été découvert par notre laboratoire en 2007, ce qui a ouvert des possibilités d'étude de la fonction d'ALK1. La première partie de ma thèse a été consacrée à l'analyse fonctionnelle de mutants d'ALK1, retrouvés sur des patients atteints de la maladie de Rendu-Osler de type 2, en réponse à BMP9. Cette étude a permis de : 1) proposer l'haploinsuffisance fonctionnelle comme modèle de la maladie ; 2) développer un test diagnostique pour discriminer les mutations pathogènes des polymorphismes rares, basé sur leur réponse à BMP9 ; 3) d'avoir une meilleure connaissance des acides aminés d'ALK1 importants dans la réponse à BMP9. Un second travail a consisté en la production de la forme mature de BMP9 et du domaine extracellulaire d'ALK1 en vue de l'étude de la structure cristallographique du complexe. L'expression des protéines et leur purification sont en phase d'optimisation. Enfin, un troisième projet consistait en l'analyse du rôle de BMP9 dans l'angiogenèse in vivo. La neutralisation de BMP9 par deux stratégies distinctes induit une augmentation de la densité vasculaire dans la rétine de la souris. Le mécanisme est en cours d'investigation. / ALK1 is a TGF-β family receptor, mainly expressed on endothelial cells. The physiologic and circulating ligand of ALK1, BMP9, was discovered by our laboratory in 2007, which opened opportunities for studying the function of ALK1. The first part of my thesis was on the functional analysis of ALK1 mutants from HHT-2 patients in response to BMP9. This study allowed us to: 1) propose functional haploinsufficiency as a model for HHT-2; 2) develop a diagnostic tool to discriminate pathogenic mutations from rare polymorphisms, based on their BMP9 response; 3) increase our knowledge of important amino acids in ALK1 for the BMP9 response. A second work was on the production of the mature form of BMP9 and of the extracellular domain of ALK1 in order to study the crystallographic structure of the complex. The expression of these proteins and their purification are in optimization phase. Lastly, a third project was on the analysis of the role of BMP9 in angiogenesis in vivo. Neutralization of BMP9 using two strategies induces an increase of the vascular density of the retina in mouse. Mechanism of action is under investigation.

Touchant près de 3 à 10 % des nouveau-nés, les hémangiomes infantiles (HI) sont des tumeurs vasculaires bénignes, les plus fréquentes chez les nourrissons. Les HI sévères sont actuellement traités par un bêtabloqueur, le propranolol, dont l’efficacité a été découverte de manière fortuite. Ainsi, son mécanisme d’action est méconnu. Le propranolol se fixe sur les récepteurs beta-adrénergiques et empêche leur activation par les catécholamines comme la noradrénaline. Nous nous sommes donc interrogés sur la relation entre le propranolol et la noradrénaline dans cette tumeur. Nous avons montré une forte expression de la noradrénaline et des enzymes de synthèse des catécholamines dans les HI, comparés aux hémangiomes congénitaux, qui diminuent lorsque la tumeur involue ou est traitée par le propranolol. Nous avons ensuite réalisé un modèle in vitro ressemblant à l’HI à partir de cellules isolées d’HI capables de synthétiser les catécholamines : les cellules endothéliales et les péricytes. Ce modèle nous permettra d’étudier l’impact de la noradrénaline et du propranolol sur ces cellules. Parallèlement, notre équipe a réalisé un modèle in vivo qui a permis de mettre en évidence le rôle clé de la protéine quaporine-1 (AQP1) dans la réponse antitumorale du propranolol. Nous avons également étudié l’expression de l’AQP1 dans les HI et les hémangiomes congénitaux et découvert un type cellulaire adventitiel exprimant l’AQP1 dans les HI, le télocyte. Au total, notre travail sur l’HI a mis en évidence d’une part une possibilité de production endogène accrue de noradrénaline, probablement antagonisée avec succès par le propranolol, et la découverte de télocytes AQP1+ qui pourraient avoir un rôle dans la spécificité de la réponse des HI au propranolol. / Affecting nearly 3 to 10 % of newborns, infantile hemangiomas (HI) are the most common benign vascular tumors in infants. Severe HIs are currently treated with a beta-blocker, propranolol, whose efficacy was discovered by serendipidity. Propranolol binds to beta-adrenergic receptors and prevents their activation by catecholamines such as noradrenaline. We therefore wondered about the relationship between propranolol and noradrenaline in this tumor. We showed a strong expression of noradrenaline and catecholamine synthesis enzymes in HI, compared to congenital hemangiomas, which decrease when the tumor involutes or is treated with propranolol. We then realize an in vitro model resembling HI from cells isolated from HI capable of synthesizing catecholamines: endothelial cells and pericytes. This model will permit to study the impact of noradrenaline and propranolol on these cells. At the same time, our team created an in vivo model that highlighted the key role of aquaporin-1 protein (AQP1) in the antitumor response to propranolol. We have also studied the expression of AQP1 in HI and congenital hemangiomas, and discovered an adventitious cell type expressing AQP1 in HI, the telocyte. Altogether, our work on HI has revealed firstly the possibility of increased endogenous production of norepinephrine, probably successfully antagonized by propranolol, and secondly the presence of AQP1 + cells which could have a central role central in the specificity of HI response to propranolol.