L’effet anti-tumoral d'un lipide A, l’OM-174 (partie lipidique des lipopolysaccharides) a été étudié dans un modèle de cancer mammaire chez la souris. In vivo, l’OM-174 augmente la survie de la souris alors qu’in vitro il n'est pas toxique pour les cellules cancéreuses. L’OM-174 se lie au récepteur TLR4 des cellules immunitaires induisant la production de cytokines comme l’IFNγ. In vitro, l’association de cette cytokine au lipide A est cytotoxique. L’objectif de cette thèse est d’en analyser les mécanismes moléculaires. Nous avons montré, aussi bien in vitro qu’in vivo, que la cytotoxicité du lipide A/IFNγ est dépendante du TLR4, du récepteur à l’IFNγ et de l’expression de la NOS II. Nous avons également montré que les espèces radicalaires, NO et anion superoxyde formant le peroxynitrite jouent un rôle crucial dans cette cytotoxicité. L’origine de ces espèces radicalaires se trouve être la NOS II selon un processus de découplage enzymatique. Nous avons également cherché d’autres mécanismes associés pouvant expliquer la cytotoxicité du lipide A/IFNγ. Nous avons ensuite montré que le NO est capable de réagir avec les résidus cystéine de certaines protéines, un processus appelé S-nitrosylation. Une analyse protéomique nous a permis d’identifier au moins une dizaine de protéines qui sont S-nitrosylées dans les cellules cancéreuses mammaires en réponse au lipide A/IFNγ. Nous avons étudié l’impact de cette modification sur la fonction d’une des ces protéines, l’enzyme de conjugaison E2 de l’ubiquitine Ubc13, une protéine impliquée dans la prolifération et la survie cellulaire. Nous avons confirmé la nitrosylation d’Ubc13 et identifié la cystéine 87 comme cible du NO. L’expression d’une forme mutée d’Ubc13 (remplacement de la cystéine 87 par une alanine) inhibe l’auto-ubiquitination de l’enzyme et sa capacité à ubiquitiner une de ses cibles IkBα. Nous avons montré que la S-nitrosylation d’Ubc13 induit sa migration vers le noyau et rend les cellules plus sensibles à l’effet cytotoxique du lipide A/IFNγ. En résumé, nos résultats révèlent un rôle majeur et insoupçonné de la NOS II et du NO dans l’effet antitumoral du lipide A OM-174 dans un modèle de cancer mammaire chez la souris ouvrant la voie pour la conception de nouveaux traitements anticancéreux. / The anti -tumor effect of a lipid A, OM -174 (lipid portion of LPS) was studied in a model of breast cancer in mice. In vivo, OM- 174 increases the survival of mice whereas in vitro it is not toxic to cancer cells. OM -174 binds to TLR4 immune cells inducing the production of cytokines such as IFNγ. In vitro, the combination of IFNγ to lipid A is cytotoxic. The objective of this thesis is to analyze those molecular mechanisms. We have shown both in vitro and in vivo that the cytotoxicity of the lipid A / IFNγ is dependent of TLR4 and of the receptor for IFNγ, and the NOS II expression. We also showed that the radical species, NO and superoxide anion forming peroxynitrite play a crucial role in this cytotoxicity. The origin of these radical species is being NOS II enzyme in a process of decoupling. We also looked for other associated mechanisms that may explain the cytotoxicity of lipid A / IFNγ. We then showed that NO is able to react with the cysteine residues of certain proteins, a process called S- nitrosylation. A proteomic analysis allowed us to identify at least a dozen proteins that are S- nitrosylated in breast cancer cells in response to lipid A / IFNγ. We studied the impact of this change on the basis of one of these proteins, the E2 conjugating enzyme UBC13 ubiquitin, a protein involved in cell proliferation and survival. We confirmed the UBC13 nitrosylation on cysteine 87 and identified as a target of NO. The expression of a mutant of UBC13 (replacement of cysteine 87 with alanine) forms inhibits the auto-ubiquitination of the enzyme and its ability to ubiquitinylated one of its targets IkBα. We have shown that S- nitrosylation of UBC13 induced its translocation to the nucleus and greater sensitivity to the cytotoxic effect of lipid A / IFNγ in cells. In summary, our results reveal an important and unexpected role of NOS II and NO in the antitumor effect of lipid A OM- 174 in a model of breast cancer in mice opening the way for the development of new cancer treatments.

Le TGFβ (Transforming Growth Factor-β) est une cytokine ayant de nombreusesfonctions au cours de la vie embryonnaire et de la vie adulte. Au cours de la cancérogenèse,le TGFβ a un effet anti-tumoral sur les épithelia sains ou immortalisés, et acquière despropriétés facilitant la progression tumorale des épithélia transformés. Afin d’étudier cettedualité fonctionnelle du TGFβ, nous avons choisi comme modèle d’étude l’adénocarcinomedu pancréas, une tumeur de très mauvais pronostic, qui représente la cinquième cause demortalité par cancer dans les pays développés. Les cancers du pancréas, dans leur grandemajorité, présentent des mutations activatrices de l’oncogène Kras, sécrètent de grandequantités de TGFβ et présentent des mutations inactivatrices au niveau de gènes régulateursde la voie du TGFβ. L’objectif général de mes travaux de thèse était de comprendre le rôle duTGFβ au cours des différentes phases de la cancérogenèse pancréatique grâce à l'utilisationde souris génétiquement modifiées. Tout d’abord, nous avons montré que l’activation cibléede la voie du TGFβ dans le pancréas coopérait avec l’oncogène Kras afin d’induire unepancréatite, une inflammation du pancréas favorisant le développement tumoral. Nous avonségalement démontré le rôle suppresseur de tumeur de TIF1γ, une protéine dont la fonction estméconnue mais qui a été proposée pour réguler la voie du TGFβ. En conclusion, mes travauxont tout d’abord contribué à une meilleure compréhension des mécanismes à l’origine del’inflammation du pancréas. Ceci ouvre de nouvelles perspectives de traitement visant àinactiver le programme pro-inflammatoire du TGFβ et ainsi d’inhiber l’effet pro-tumoral dela pancréatite. D’autre part, mes travaux ont permis de mettre en évidence une nouvelle voiesuppresseur de tumeur dans le pancréas. La caractérisation des programmes anti-tumorauxmis en jeu par TIF1γ devrait permettre de définir de nouvelles stratégies thérapeutiques. / The TGFβ (Transforming Growth Factor-β) belongs to a wide family of cytokinesinvolved in numerous functions during embryogenesis and adult life. During tumorigenesis,TGFβ is considered as a double-edge-sword preventing tumor initiation in normal orimmortalized epithelia but, in contrast, facilitating tumor progression in transformedepithelia. We have studied this dual functionality of TGFβ in Pancreatic DuctalAdenocarcinoma (PDAC), a devastating disease representing the fifth leading-cause ofrelated-cancer death in industrialized countries. Most of pancreatic cancers present activatingKras oncogene mutations, high expression level of secreted TGFβ and inactivating mutationsof affecting major mediators of the TGFβ signaling. The main objective of my thesis was tounderstand the role of TGFβ during pancreatic tumorigenesis using genetically modifiedmouse models, then mimicking the human disease. First, we showed that targeted activationof TGFβ signaling in the pancreas could cooperate with Kras oncogene to induce pancreatitis,an inflammation of the pancreas described as a tumor-promoting environment. Second, wedemonstrated the tumor suppressor role of TIF1γ, a protein recently involved in the TGFβsignaling. In conclusion, this work has contributed to a better understanding of the molecularmechanisms responsible for pancreatitis initiation. Our results open new therapeuticsperspectives leading to the inhibition of the TGFβ-mediated program of thus inhibiting prooncogeniceffect of pancreatitis. Moreover, we defined a new tumor suppressor pathwayactivated in the pancreas. The molecular characterization of programs engaged by TIF1γcould allow defining new therapeutic strategies.

De nombreux antigènes de tumeur ont été identifiés depuis la découverte du premier antigène de tumeur humain il y a une vingtaine d’années, et plusieurs d’entre eux ont été utilisés comme antigène cible pour l’élaboration de vaccins thérapeutiques anti-Cancer. Cependant, les résultats des essais cliniques visant à évaluer l’efficacité de ces vaccins se sont la plupart du temps révélés décevants. Aussi, il reste indispensable d’identifier de nouveaux antigènes de tumeur cibles capables d’induire des réponses anti-Tumorales fortes et durables. Parmi les antigènes de tumeur considérés comme cibles potentielles pour un vaccin anti-Tumoral se trouve la Cycline B1, une protéine endogène impliquée dans la régulation du cycle cellulaire. Normalement exprimée de façon transitoire dans les cellules saines en division, cette protéine est surexprimée dans diverses tumeurs et est indispensable au développement tumoral. De plus, des réponses immunitaires spontanées spécifiques de cette protéine ont été observées chez des patients atteints de cancer. L’objectif de ma thèse était de caractériser la réponse en lymphocytes T CD4+, qui jouent un rôle capital dans la réponse immunitaire anti-Tumorale, spécifique de la Cycline B1 humaine chez des sujets sains et chez des patients atteints de cancer. Nous avons mis en évidence l’existence, chez des individus sains, de deux populations de lymphocytes T CD4+ préexistants spécifiques de cette protéine, à savoir des lymphocytes T CD4+ naïfs et des lymphocytes T CD4+ mémoires, cette seconde population lymphocytaire se retrouvant également chez des patients atteints de cancer. De multiples épitopes T CD4+ ont été identifiés dans cette protéine, et étaient différemment reconnus par ces deux populations de lymphocytes T CD4+. En outre, des anticorps IgG anti-Cycline B1 ont été détectés chez des patients atteints de cancer comme chez des individus sains, sans différence significative dans les taux d’anticorps entre ces deux catégories de sujets. Ainsi, cette étude montre que la Cycline B1 est un antigène de tumeur caractérisé par un profil singulier de réponses immunitaires, et confirme le potentiel vaccinal de cette protéine pour l’élaboration d’un vaccin anti-Cancer. / Many tumor antigens have been identified since the discovery of the first human antigen about twenty years ago, and some of them have been used as targets for the development of therapeutic cancer vaccines. However, most of the time, the results of clinical trials designed to assess the efficacy of these vaccines proved to be disappointing. Thus, it is still necessary to identify new tumor antigens able to induce strong and long-Lasting anti-Tumor responses that could be used as targets for cancer vaccine. Cyclin B1, an endogenous protein involved in cell cycle regulation, is one of the tumor antigens which are currently considered as potential targets for a cancer vaccine. Usually expressed transiently in healthy dividing cells, this protein is overexpressed in numerous tumors and is necessary for tumor development. Moreover, Cyclin B1 specific spontaneaous immune responses have been observed in cancer patients. My PhD work aimed at characterizing the response of CD4+ T cells, which play a major role in anti-Tumor immune responses, specific to human Cyclin B1 both in healthy individuals and cancer patients. We showed that, in healthy individuals, there exists two pre-Existing Cyclin B1 specific CD4+ T cell populations, namely naive CD4+ T cells and memory CD4+ T cells, the latter lymphocyte population being also found in cancer patients. Multiple CD4+ T cell epitopes have been identified in this protein, and were differently recognized by these two CD4+ T cell populations. Besides, anti-Cyclin B1 IgG antibodies have been detected both in healthy individuals and in cancer patients, without significant differences in antibody levels between these two groups of donors. Therefore, this work shows that Cyclin B1 is a tumor antigen characterized by a singular pattern of immune responses, and confirms the potential of this protein as a target for a cancer vaccine.

Les préparations de Viscum album (VA), connu sous le nom vernaculaire de gui européen, sont fréquemment utilisées en support des traitements anticancéreux, principalement pour améliorer la qualité de vie des malades et réduire la croissance des tumeurs. Elles sont connues pour exercer des effets anti-tumoraux. Il existe de plus en plus de données scientifiques faisant état de liens étroits entre cancer et inflammation. Étant donné que la prostaglandine E2 (PGE2) induite par la cyclo-oxygénase 2 (COX-2) joue un rôle clef dans l’inflammation, j’ai exploré la régulation du système COX-2-PGE2 par VA et ses mécanismes sous-jacents. J’ai montré que VA exerce ses effets anti-inflammatoires en inhibant sélectivement l’expression de COX-2 et en diminuant la production de PGE2 qui en découle, par le biais d’une déstabilisation de l’ARNm de COX-2. En plus de leurs propriétés cytotoxiques, il a été montré que les préparations de VA ont également des effets immunostimulants. Les différentes préparations de VA sont hautement hétérogènes du fait de leurs compositions biochimiques qui varient selon la récolte, l’espèce de l’arbre hôte et les méthodes de préparation qui peuvent influer sur leur efficacité clinique. De ce fait, j’ai réalisé une étude comparative sur cinq préparations de VA dans le but d’analyser leurs capacités de maturation et d’activation des cellules dendritiques (DC) qui peuvent à leur tour présenter une réponse immunitaire anti-tumorale. Les résultats ont montré que parmi les cinq préparations,VA Qu Spez induit de manière significative l’activation des DC et la sécrétion de cytokines pro-inflammatoires telle que l’IL-6, l’IL-8 et le TNF-α qui induisent la production d’IFN-γ,orientant de ce fait la réponse immunitaire vers une réponse Th1. L’orchestration de la11fonction des cellules myélomonocytiques est un élément central à l’interface entre inflammation et cancer. Il constitue un paradigme expliquant la plasticité et la fonction des macrophages. Mon étude met en évidence l’influence de VA Qu Spez sur la polarisation des macrophages qui passent d’un état alternatif (M2) à un état dit classique (ou M1). Les macrophages M2 sont connus pour polariser les réponses immunitaires Th2, pour participer à l’élimination des parasites, pour diminuer l’inflammation, pour promouvoir le remodelage tissulaire et la progression des tumeurs et pour avoir des fonctions immunorégulatrices. Les macrophages M1 sont impliqués dans la réponse Th1, favorisent la résistance aux pathogènes intracellulaires et aux tumeurs et promeuvent des réactions de désagrégation tissulaires. L’ensemble de ces résultats permet de comprendre les propriétés anti-inflammatoires et immunostimulantes des préparations de VA. Des recherches complémentaires permettront d’améliorer les stratégies d’utilisation thérapeutique de VA et son utilisation dans les soins de support aux traitements anticancéreux. / Viscum album (VA) preparations, commonly known as European mistletoe, are frequentlyused as complementary therapy in cancer, mainly to improve quality of life of the patients andto reduce the tumor growth. They are known to exert anti-tumoral effects. There is increasing evidence of the convoluted connection of cancer and inflammation. As cyclooxygenase-2(COX-2)-induced prostaglandin E2 (PGE2) plays a key role in the inflammation, I explored the regulation of COX-2-PGE2 axis by VA and underlying mechanisms. I found that VA exerts anti-inflammatory effects by selectively inhibiting COX-2 expression and ensuing PGE2 production. Inhibition of COX-2 expression implicates COX-2 mRNA destabilisation. In addition to their cytotoxic properties, they have also been shown to have immunostimulatory properties. Each VA preparations are highly heterogeneous because oftheir chemical composition which varies depending on the time of harvest, species of host treeand manufacturing methods, together which might influence clinical efficacy of VA.Therefore I performed a comparative study involving five different preparations of VA concerning maturation and activation of dendritic cells (DCs) which in turn may manifestanti-tumoral immune response. Results showed that among all five preparations, VA Qu Spez significantly induces DC activation, secretion of pro-inflammatory cytokines such as IL-6, Il-8 and TNF-α, enhancing IFN-γ production hence promoting Th1 immune response. The orchestration of myelomonocytic cell function is a key element that links inflammation and cancer and provides a paradigm for macrophage plasticity and function. My study reveals the effect of VA Qu Spez in switching the M2 macrophages which are known to participate inpolarizing Th2 responses, help with parasite clearance, dampen inflammation, promote tissue remodelling and tumor progression and have immunoregulatory functions, towards classicallyactivated M1 macrophages which are part of a polarized Th1 response and mediate resistance13to intracellular pathogens and tumors and elicit tissue-disruptive reactions. These results together should assist in understanding the anti-inflammatory and immunostimulatory properties of VA preparations and further research is warranted to improve the therapeutic strategies of use of VA and their role as complimentary therapy in cancer.