L’angiogenèse, indispensable à la mise en place d’un réseau vasculaire fonctionnel, est au cœur des stratégies thérapeutiques des pathologies ischémiques. L’hypoxie, caractérisant ces tissus ischémiques, est un stimulus majeur de l’angiogenèse, en induisant l’expression de facteurs de croissance tels que le VEGF et de protéines de la matrice extracellulaire endothéliale. Nous avons identifié la protéine ANGPTL4, comme une cible majeure de l’hypoxie et ayant des effets opposés au VEGF sur la perméabilité vasculaire. Le but de cette thèse a consisté en l’analyse du rôle d’ANGPTL4 sur la formation de capillaire et l’organisation des jonctions adhérentes dans un contexte dépendant du VEGF. J’ai démontré que le VEGF stimule la formation d’un dense réseau capillaire 3D alors qu’ANGPTL4 induit la formation de capillaires étroits et peu ramifiés. ANGPTL4 réduit la taille du réseau de capillaire induit par le VEGF en limitant le nombre de bourgeons, de branchements et la largeur des capillaires. ANGPTL4 renforce l’intégrité des capillaires formés en présence de VEGF en préservant des jonctions adhérentes stables. J’ai démontré qu’ANGPTL4 limite les processus de migration 3D et de prolifération induits par le VEGF. L’analyse de la voie de signalisation VEGF/ANGPTL4 a montré une potentialisation par ANGPTL4 de la phosphorylation Y1175 du VEGFR2, impliqué dans l’internalisation de VEGFR2. En conclusion, ce modèle révèle un effet d’ANGPTL4 dépendant du contexte 3D, qui stimule les processus d’angiogenèse en absence de VEGF et qui contrecarre la morphogenèse induite par le VEGF en renforçant l’intégrité des jonctions adhérentes et en régulant la signalisation en aval du VEGFR2. / Angiogenesis, by promoting new functional capillaries, is a main target of therapeutic strategies of ischemic pathologies. Ischemic tissues are characterized by hypoxic environment, which stimulates angiogenesis by inducing expression and secretion of growth factors such as VEGF and by remodeling endothelial extracellular matrix. Our team identified ANGPTL4 as a hypoxia-induced target and characterized its counteracting effect on VEGF-induced vascular permeability. This PhD study therefore aimed to decipher the role of ANGPTL4 on angiogenesis, capillary architecture and adherens junction (VE-cadherin) organization in a VEGF-dependent context. I demonstrated that VEGF induced formation of branched capillaries forming a dense 3D network while ANGPTL4 enhanced the formation of unbranched and tight capillaries. Remarkably, ANGPTL4 reduces VEGF-induced angiogenesis, by limiting branching and widening of the capillaries. Furthermore, ANGPTL4 regulates the local VE-cadherin patterning during the sprouting process by maintaining lateral linear structures and limiting the VEGF-induced formations involved in the migratory capacities. I demonstrated that ANGPTL4 limited VEGF-induced 3D endothelial cell migration and proliferation. Analysis of VEGF/ANGPTL4 signaling pathway pointed out that ANGPTL4 enhanced phosphorylation of Y1175 VEGFR2, known to enhance internalization of VEGFR2. In conclusion, this study modeled the 3D context-dependent effect of ANGPTL4 that stimulates angiogenesis in absence of VEGF whereas it counteracts VEGF-induced endothelial morphogenesis by regulating VEGFR2 trafficking and strengthening adherens junctions.

Le cancer du sein est la première cause de mortalité chez la femme par cancer. Différents travaux ont montré l’implication des fibroblastes associés au cancer (CAFs) dans la résistance thérapeutique, ainsi que leur rôle dans le développement de cancer du sein. L’adrénomédulline (AM) joue un rôle crucial dans la croissance des tumeurs. Dans notre étude, nous nous sommes interrogés sur l’apport de l’AM sécrétée par la composante majeure du stroma tumoral les CAFs, dans le développement du cancer du sein. Dans cette étude nous avons montré que les CAFs isolés à partir des tumeurs issues du cancer du sein, présentent une augmentation de l’expression du système d’AM (AM et ses récepteurs) par rapport aux fibroblastes non activés (NHDFs). Nos études dans le modèle d’angiogenèse in vivo montrent que les CAFs sont plus compétents à mettre en place une vascularisation stable et fonctionnelle par rapport aux NHDFs. Cependant, le traitement des souris avec des anticorps anti récepteurs de l’AM (αAMRs) bloque la vascularisation. De plus, les xénogreffes issues du mélange MCF-7/CAFs génèrent des tumeurs plus importantes par rapport aux tumeurs issues de MCF-7 seules ou combinées aux NHDFs. Les souris traitées par voie i.p. avec des αAMRs ou l’antagoniste AM22-52, montrent une inhibition de la croissance tumorale des xénogreffes. Les études immunohistochimiques montrent une vascularisation bien établie chez le groupe MCF-7/CAFs, qui est altérée suite au blocage du système de l’AM.Notre étude montre le rôle important de l’AM sécrétée par les CAFs dans le processus de la tumorigenèse du cancer du sein. / Breast cancer is the leading cause of death among women with cancer. Various studies have shown the involvement of cancer associated fibroblasts (CAFs) in this therapeutic resistance and their role in the development of the tumor. Adrenomedullin (AM) plays a critical role in tumor growth. In our study, we asked about the contribution of AM secreted by the major component of the tumor stroma CAFs in breast cancer development. In this study, we demonstrate that CAFs isolated from tumors derived from breast cancer, showed an increase in the expression of AM (AM and its receptors) compared to non-activated fibroblasts (NHDFs). Our studies in vivo angiogenesis model shows that CAFs are more competent to set-up a stable and functional vasculature compared to NHDFs. However, treatment of mice with antibodies anti AM receptor (αAMRs) blocks vascularization, indicating the role of AM secreted by CAFs in the establishment of neovascularization. Additionally, xenografts from MCF-7 mixture / CAFs generate larger tumors compared to tumors from MCF-7 alone or combined with NHDFs. Mice treated, mice treated by intra-peritoneal (i.p.) injection with αAMRs or antagonist AM22-52, show inhibition of tumor growth of xenografts. Immunohistochemical studies show an established vasculature in the MCF-7 / CAFs group, which is impaired due to the blocking of the AM system.Our study shows the important role of the AM secreted by CAFs in the process of breast cancertumorigenesis. It provides an evidence of the effectiveness of a therapy anti-AM, which will target as one of the most predominant components of breast cancer tumor microenvironment.

L'obésité, en constance augmentation, est un facteur de risque établi de cancer mammaire chez les femmes en post-ménopause associé à un mauvais pronostic favorisant la survenue de métastases et la moindre réponse thérapeutique chez ces patientes. Parmi les différentes hypothèses émises expliquant ce lien entre obésité et cancer, plusieurs arguments bibliographiques suggèrent une implication des sécrétions adipocytaires, dont les concentrations plasmiques sont modulées en situation d'obésité, dans la tumorogenèse mammaire. Les objectifs de ce travail étaient d'analyser le rôle des sécrétions adipocytaires, reflétant une situation d'obésité, dans le processus d'angiogenèse ainsi que dans la moindre réponse thérapeuthique aux traitements anti-cancéreux, notamment d'hormonothérapie.(...)Nos résultats suggèrent que les sécrétions adipocytaires sont impliquées dans la régulation de la tumorogenèse mammaire ce qui ouvre des perspectives préventives et/ou thérapeutiques prometteuses, ciblant les adipokines, pour les femmes en surpoids particulièrement à risque. / Obesity, constantly incrasing, is an established risk factor for breast cancer in post-menopausal women associed with a pour prognosis favoring the occurence of metastases and lower therapeutic response in these patient. Among the various hypotheses explaining the link between obesity and breast cancer, multiple bibliographic arguments suggest the involvement of adipocyte secretions, whose plasma concentrations are modulated in case of obesity, in mammary tumorogenesis. The objectives of thesis were to highlight the implication of adipocyte secretions, in a context of obesity, in the angiogenic process and therapeutic response to hormonal cancer traetments. (...) Adipocyte secretions are involved in the regulation of mammary tumorigenesis which opens up promising preventive or therapeutic perspectives targeting adipokines in situation of overweight.

Les microparticules (MPs) sont des fragments de la membrane plasmique libérés suite à une stimulation cellulaire ou apoptotique. Des études récentes ont montré que les MPs peuvent être impliquées dans la modulation de l'angiogenèse, un processus essentiel du système cardio-vasculaire pendant les états physiologiques et pathologiques. De plus, les MPs dérivées des cellules T humaines activées et apoptotiques sont porteuses du morphogène Sonic Hedgehog (Shh), lequel a aussi un rôle dans la formation des vaisseaux. En conséquence, l'objectif de cette étude est d'élucider l'implication des MPs porteuses de Shh (MPsShh+) sur les différentes étapes associées à l'angiogenèse. Dans les cellules endothéliales, les MPsShh+ provoquent la formation des structures capillaires. Également, les MPsShh+ sont capables de moduler la prolifération, l'adhésion et le niveau d'expression des ARNm des facteurs pro-angiogéniques dans les cellules endothéliales. De plus, l'inhibition de l'expression du récepteur de Shh, ou l'utilisation de la cyclopamine, un inhibiteur pharmacologique de Shh, restitue la capacité des MPsShh+ de former des capillaires et aussi diminue l'expression des facteurs pro-angiogéniques. Ensuite, nous avons évalué les effets des MPsShh+ sur la neovascularization post-ischémique en utilisant le modèle in vivo de la ligature de l'artère fémorale chez la souris. Une meilleure récupération du flux sanguin est observée chez les souris traitées avec les MPsShh+ par rapport aux témoins. Dans le muscle squelettique, les MPsShh+ augmentent l'expression de la eNOS et diminuent celle de la caveoline-1. L'inhibition pharmacologique de la voie Shh prévient l'amélioration du flux sanguin et les effets induits sur l'expression de la eNOS. L'ensemble des résultats suggère que les MPsShh+ pourraient être utilisées comme de nouveaux outils thérapeutiques dans certaines pathologies caractérisées par une angiogenèse défaillante et elles pourraient représenter une nouvelle cible dans les pathologies associées à une angiogenèse exagérée, comme le cancer.

L'angiogenèse est impliquée dans différents processus tels que la cicatrisation, la croissance tumorale et les maladies ischémiques. RhoA, connu pour son implication dans la prolifération et la migration des cellules, est régulé par la voie NO/PKG. Le sildenafil, inhibiteur de la phosphodiestérase 5, permet d'activer cette voie, ce qui constitue une stratégie thérapeutique intéressante dans le traitement des maladies ischémiques. Nous avon montré que le sildenafil améliore la croissance collatérale dès 7 jours de traitement, sans modifier la densité capillaire, via un mécanisme PI3K/akt-NO-dépendant et HIF/VEGF-indépendant. Ces différentes voies sont down-régulées à 21 jours. Enfin cette revascularisation s'accompagne d'un remodelage des artères de résistance, suggérant que le sildenafil favorise non pas l'angiogenèse mais l'artiogenèse. Enfin, nous avons mis en évidence un effet dose-dépendant des polyphenols du vin rouge, un autre puissant vasodilattaeur, sur la revascularisation post-ischémique : à fortes doses les densités vasculaires sont diminuées, associées à une inhibition des voies PI3K/Akt-NO et des MMPs. De faibles doses entraînent une augmentation des densités vasculaires par stimulation des voies PI3K/akt-No, sans affecter les MMPs. Par conséquent, nous avons mis en évidence un effet anti-angiogénique (fortes doses) et un effet pro-angiogenique (faibles doses) des plyphenols. Ce travail nous permet donc de mieux comprendre les mécanismes d'action de deux puissants vasodilatateurs dans revascularisation post-ischémique. Nous pouvons ainsi envisager de nouvelles stratégies thérapeutiques dans le traitement des maladies ischémiques ou du cancer.

En 2002, notre équipe a montré que la stimulation de cellules primaires cortico-surrénaliennes bovines en culture primaire par l'hormone hypophysaire ACTH induisait l'expression du VEGF de manière indépendante de sa transcription. En effet, en réponse à l'ACTH, l'expression du VEGF est régulée au niveau post-transcriptionnel par la stabilisation/déstabilisation de son transcrit via des séquences riches en AU (ARE) situées dans la région 3‘ non traduite (3'UTR) de son ARNm. Le laboratoire a mis en évidence une protéine, TIS11b, exprimée également en réponse à une stimulation des cellules par l'ACTH, mais de manière concomitante avec la phase de déstabilisation de l'ARNm du VEGF. TIS11b appartient à une famille de protéines déstabilisatrices des ARNm via les séquences ARE. L'interaction de TIS11b avec l'ARNm du VEGF a été confirmée par la suite, et le site de liaison de la protéine à l'ARNm a également été identifié.<br /><br />Dans ce contexte, le premier objectif de ma thèse était d'évaluer la possibilité d'utiliser les propriétés déstabilisatrices de TIS11b sur l'ARNm du VEGF pour une thérapie anti-angiogène et anti-tumorale. Pour cela, la protéine a été vectorisée par la fusion de petits peptides ou PTD (protein transduction domain, Tat issu du VIH ou les polyarginines R7 et R9) lui permettant de traverser les membranes et d'atteindre sa cible intracellulaire, l'ARNm du VEGF. Nous avons pu montrer dans cette étude que 100 nM de protéines de fusion Flag-Tat-, Flag-R7- et Flag-R9-TIS11b sont capables d'induire une diminution du taux d'ARNm du VEGF ainsi que de la production de la protéine VEGF, dans des cellules en culture après 24 h d'incubation. De plus, nous avons pu montrer que l'injection de 100 nM de la protéine de fusion Flag-R9-TIS11b dans la glande corticosurrénalienne de souris, induisait une diminution d'environ 50 % de l'expression du VEGF par cette glande et que cette diminution était maintenue à 48 h. Des résultats préliminaires encourageants d'inhibition de croissance tumorale ont été obtenus avec l'injection de cette protéine de fusion dans des tumeurs pré-établies chez la souris nude, et doivent être confirmés.<br /><br />L'ACTH étant une hormone qui active la voie de l'AMPc et de la protéine kinase A (PKA), le deuxième objectif de ma thèse était de caractériser la phosphorylation de TIS11b par la PKA en réponse à une stimulation par l'ACTH et d'étudier les conséquences de cette phosphorylation sur son activité déstabilisatrice des ARNm. Nous avons pu montrer pour la première fois, que la PKA phosphoryle la protéine TIS11b, in vitro, au niveau de la sérine 54. Un deuxième site de phosphorylation en réponse à une stimulation par l'ACTH, via probablement une autre kinase que la PKA, a été mis en évidence au niveau de la sérine 334. Il semblerait que la protéine TIS11b comporte un domaine d'activation et un domaine d'inhibition susceptibles d'être régulés en réponse à une stimulation par l'ACTH. L'attribution de ces domaines aux sérines 54 et 334 nécessite des expériences complémentaires.

Les récepteurs à dépendance constituent une nouvelle classe de récepteurs à activité pro-apoptotique capables en présence de leur ligand de transduire un signal de survie cellulaire et à l'inverse, en absence de ligand d'induire l'apoptose. Parmi ces récepteurs, la famille des récepteurs UNC5H et leur ligand la Nétrine-1 (i.e. UNC5H1-4) sont plus particulièrement impliqués dans la morphogenèse des organes branchés, l'angiogenèse et le guidage axonal mais aussi dans le contrôle de la tumorigenèse et de l'homéostasie. En effet, ces récepteurs et leur ligand seraient capables de contrôler la prolifération et la survie cellulaire car le ligand induirait un état de dépendance des cellules exprimant les récepteurs UNC5H. Nous avons pu mettre en évidence un mode particulier de dérégulation tumorigène de la signalisation apoptotique des récepteurs UNC5H : la surexpression de Nétrine-1. Nous avons montré que l'acquisition de cette surexpression par les cellules tumorales constitue un réel avantage sélectif car cette surexpression permet aux cellules tumorales de s'affranchir de leur dépendance à la Nétrine-1 et ainsi de former des tumeurs voire de former des métastases. Dans un deuxième temps, nous avons étudié la signalisation apoptotique des récepteurs UNC5H grâce à un crible d'ARNinterférence et 47 nouveaux effecteurs potentiels de l'apoptose sont actuellement en cours de caractérisation. Parmi eux, le complexe PP2A/PR65β a été caractérisé comme essentiel à l'apoptose induite par le récepteur à dépendance UNC5H2 et plus particulièrement dans la régulation de l'angiogenèse médiée par le couple UNC5H2/Nétrine-1.

Le cancer est l'une des principales causes de décès dans le monde. L'angiogenèse tumorale est le processus de formation de nouveaux vaisseaux sanguins à partir de vaisseaux préexistants. Une tumeur cancéreuse peut induire l'angiogenèse afin de disposer d'apports supplémentaires en oxygène et nutriments, indispensables à la poursuite de son développement. Cette thèse consiste en l'élaboration d'un modèle mathématique multi-échelle de l'angiogenèse tumorale. Ce modèle intègre les principaux mécanismes intervenant aux échelles tissulaire et moléculaire. Couplé à un modèle de croissance tumorale, notre modèle permet d'étudier les effets de l'apport en oxygène sur la croissance tumorale. D'un point de vue mathématique, ces modèles d'angiogenèse et de croissance tumorale reposent sur des équations aux dérivées partielles de réaction-diffusion et d'advection régissant l'évolution spatio-temporelle des densités de cellules endothéliales, cellules constituant la paroi des vaisseaux sanguins, et tumorales, ainsi que celle des concentrations tissulaires en substances pro- et antiangiogéniques et en oxygène. A l'échelle moléculaire, la liaison des substances angiogéniques aux récepteurs membranaires des cellules endothéliales, mécanisme clé de la communication intercellulaire, est modélisée à l'aide de lois pharmacologiques. Ce modèle permet ainsi de reproduire in silico les principaux mécanismes de l'angiogenèse et d'analyser leur rôle dans la croissance tumorale. Il permet également de simuler l'action de différentes thérapies anti-angiogéniques, et d'étudier leur efficacité sur le développement tumoral afin d'aider à l'innovation thérapeutique

Les maladies cardiovasculaires représentent la première cause de mortalité dans le monde. Plus de 42 % de cette mortalité est imputable à la maladie coronaire causée par la rupture ou l'érosion de plaques d'athérome vulnérable. A l'heure actuelle, aucune technique ne permet de détecter de manière non invasive les plaques d'athérome vulnérables. La 1ère partie de cette thèse porte sur l'évaluation de nouveaux radiotraceurs pour la détection des plaques d'athérome vulnérables. Les radiotraceurs 99mTc-B2702p, ses 20 dérivés, 99mTc-VP et 99mTc-VINP28, ont été évalués dans un modèle expérimentale de lésion athérosclérotique induite par ligature de la carotide gauche chez la souris Apo E-/- hypercholestérolémique. Seul le dérivé 99mTc-B2702p1 a permis de réaliser l'imagerie de la lésion athérosclérotique chez la souris Apo E-/-. L'angiogenèse myocardique est un phénomène important qui se met en place après un infarctus du myocarde. Expérimentalement, les traitements pro-angiogéniques améliorent les paramètres cardiaques. Cependant, les études cliniques réalisées ne présentent pas de consensus sur l'amélioration de la perfusion myocardique suite à l'administration de ces mêmes traitements. Les techniques d'imagerie utilisées actuellement en clinique ne permettent pas de contrôler l'efficacité des traitements pro-angiogéniques administrés après un infarctus du myocarde. La 2ème partie de cette thèse porte sur la validation du 99mTc-RAFT-RGD dans la détection de l'angiogenèse myocardique. Le 99mTc-RAFT-RGD, administré dans un modèle d'ischémie-reperfusion de rat, a permis de réaliser l'imagerie non invasive de l'angiogenèse myocardique.

Comme décrit dans la partie But du Travail, les tumeurs gliales sont particulièrement agressives d’un point de vue clinique. Le glioblastome, qui correspond au grade de malignité le plus élevé des gliomes, est associé à un pronostic très sombre car aucun patient atteint de ce cancer n’a pu être guéri à ce jour. Ces tumeurs envahissent de manière diffuse (par essaimage de cellules tumorales isolées) le parenchyme cérébral, ce qui empêche une résection chirurgicale complète de la tumeur. De plus, les cellules tumorales gliales d’origine astrocytaire sont souvent résistantes à l’apoptose et donc aux thérapies adjuvantes telles que la chimiothérapie et la radiothérapie. La galectine-1 est une petite protéine intervenant directement dans les processus migratoires des cellules gliales tumorales. Nous avons donc poursuivi la caractérisation des rôles biologiques que pourrait exercer la galectine-1 au sein des gliomes. Nous avons tout d’abord montré que la galectine-1 est impliquée dans la chimiorésistance des gliomes. En effet, nous avons démontré que la diminution du taux d’expression de la galectine-1, au moyen d’un siRNA au sein d’un modèle de gliome expérimental, permet d’augmenter le bénéfice thérapeutique du témozolomide in vivo sans toutefois induire d’apoptose, d’autophagie ou de perméabilisation de la membrane des lysosomes. Nous avons également montré que la diminution du taux d’expression de la galectine-1 au sein de ce modèle de gliome expérimental affecte les processus d’angiogenèse in vivo et de « vasculogenic mimicry » in vitro. Nous avons identifié la protéine ORP150 comme l’une des principales cibles de l’effet pro-angiogénique de la galectine-1, sachant que la protéine ORP150 contrôle la maturation du facteur VEGF. Nous avons ensuite montré que le rôle de la galectine-1 dans la chimiorésistance des gliomes et dans l’angiogenèse est directement lié à l’implication de la galectine-1 dans le processus de réponse au stress du réticulum endoplasmique. Via ce processus, la galectine-1 modulerait l’expression d’un certain nombre de gènes tels que ATF3, DUSP5 et HERP, qui sont impliqués dans la chimiorésistance et des gènes tels que ORP150 et MDG1 qui sont impliqués dans l’angiogenèse. Enfin, nous avons également montré que la galectine-1 régule l’expression du gène BEX2 et que celui-ci joue un rôle important dans la biologie des gliomes, notamment dans les processus d’angiogenèse et de migration cellulaire. En conclusion, notre travail suggère que l’étiquette « biomarqueur » pourrait être attribuée à la galectine-1 pour qualifier l’agressivité biologique des gliomes malins et que la galectine-1 pourrait représenter une nouvelle cible thérapeutique dans le combat contre les gliomes malins en général, et le glioblastome en particulier.