La malignité des astrocytomes est établie sur base de critères morphologiques définis au sein de la classification de l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS). Ce système de gradation, qui s’échelonne de I à IV, constitue actuellement l’outil pronostique le plus fiable. Par facilité, les cliniciens regroupent les astrocytomes de grade I (astrocytomes pilocytiques) et les astrocytomes diffus de grade II sous le terme d’« Astrocytomes de bas-grade » par opposition aux astrocytomes de haut-grade, constitués des astrocytomes anaplasiques (grade III) et des glioblastomes (GBM ; grade IV). Cette terminologie conduit à des prises en charge cliniques inadéquates car elle englobe des tumeurs très différentes en terme d’agressivité : les astrocytomes de grade I, majoritairement non infiltrants, non évolutifs et indolents et les astrocytomes diffus de grade II, toujours infiltrants et évolutifs, progressant systématiquement en astrocytomes de haut-grade et entraînant le plus souvent le décès prématuré du patient. Bien que ces tumeurs soient définies par la classification de l’OMS comme des entités clinicopathologiques distinctes, peu de données sont disponibles dans la littérature pour expliquer leurs particularités biologiques et la pratique quotidienne montre que les différencier peut être difficile. Le but des études entreprises au cours de ce travail de thèse est d’apporter une contribution à la compréhension des mécanismes de tumorigenèse qui différencient l’astrocytome de grade I des astrocytomes diffus (grade II-IV), de manière à identifier des voies biologiques qui permettraient, au moins en partie, d’expliquer ces différences de comportement. Au cours de la première partie de ce travail, nous avons caractérisé les profils d’expression génomique des astrocytomes de grade I et de grade II, en comparant les données d’expression de gènes (évaluées par des technologies de micropuces d’ADN) de travaux publiés entre 2000 et 2005. L’expression des gènes identifiés a été validée par des analyses de RT-PCR quantitative sur une série indépendante d’astrocytomes de grade I, II et IV. Les fonctions biologiques des protéines codées par chacun de ces gènes ont fait l’objet de recherches bibliographiques détaillées afin de proposer un modèle permettant d’approcher les différences de comportement de ces tumeurs. Cette analyse nous a permis d’identifier TIMP4 (tissue inhibitor of metalloproteinases 4) et IGFBP2 (insulin-like growth factor binding protein 2) comme gènes candidats pour améliorer la caractérisation biologique et clinique des astrocytomes de grade I par rapport aux astrocytomes diffus. TIMP4 et IGFBP2 codent respectivement pour un inhibiteur endogène des métalloprotéinases matricielles (MMPs) et une protéine de liaison capable d’inhiber l’action des « insulin-like growth factors » (IGFs, dont IGFI et IGFII), des facteurs impliqués dans la croissance et la migration des astrocytes normaux et tumoraux. Sur base de la surexpression de TIMP4 et d’IGFBP2 dans les astrocytomes de grade I, en comparaison aux astrocytomes diffus de grade II, nous avons posé l’hypothèse suivante : « L’absence d’agressivité des astrocytomes de grade I, en comparaison aux astrocytomes diffus (grade II-IV) pourrait en partie être liée à l’inhibition par TIMP-4 de la protéolyse des complexes IGFBP2-IGFII au sein de ces tumeurs ». Cette protéolyse, qui diminue l’affinité d’IGFBP2 pour IGFII, pourrait contribuer à libérer IGFII dans la matrice extracellulaire (MEC), favoriser la liaison d’IGFII à son récepteur IGF-IR et stimuler la croissance et la migration des cellules astrocytaires tumorales. Pour tester cette hypothèse, nous avons réalisé différentes analyses biochimiques afin i) de caractériser les actions protéolytiques de MMP-2, MMP-9 et MT1-MMP sur le complexe IGFBP2-IGFII, ii) d’identifier la libération d’IGFII lors du clivage de ce complexe, et iii) d’étudier l’action inhibitrice de TIMP-4. A l’aide d’un modèle cellulaire in vitro (lignée astrocytaire tumorale LN229), nous avons ensuite observé l’influence de la protéolyse du complexe IGFBP2-IGFII sur la croissance et la motilité cellulaire. Cette étude a montré : (1) la protéolyse du complexe IGFBP2-IGFII par MMP-9, (2) l’inhibition partielle de cette protéolyse par TIMP-4, (3) la libération d’IGFII résultant de cette protéolyse et (4) les effets stimulants de la libération d’IGFII sur la croissance et la motilité des cellules LN229. Cette étude souligne le rôle important de la protéolyse des complexes IGFBP2-IGFII dans l’agressivité des astrocytomes diffus. Elle confirme les effets stimulants propres d’IGFII, d’IGFBP2 et de MMP-9 sur la motilité et/ou la croissance des cellules astrocytaires tumorales. Enfin, elle identifie un rôle inhibiteur potentiel de TIMP-4 sur la protéolyse du complexe IGFBP2-IGFII, qui pourrait contribuer à expliquer le caractère plus indolent des astrocytomes de grade I en comparaison aux astrocytomes diffus. Au cours de la troisième partie de ce travail, nous avons caractérisé l’expression de TIMP-4 et de son récepteur potentiel, la tétraspanine CD63, sur une série de 471 gliomes, dont 354 astrocytomes de grade I à IV par la méthode d’immunohistochimie quantitative appliquée aux « tissue-microarrays ». Pour chaque patient, les variables cliniques suivantes ont été collectées : âge, localisation tumorale et multifocalité, comportement infiltrant de la tumeur, étendue de la résection chirurgicale, grade histologique, type de traitement adjuvant, et suivi, évalué en termes de récidive tumorale et de durée de survie spécifiquement liée à la tumeur. Cette troisième étude confirme la surexpression de TIMP-4 dans les astrocytomes de grade I, en comparaison aux astrocytomes diffus de grade II, et montre que CD63 suit un profil d’expression similaire. Par conséquent, nous proposons l’utilisation de la co-expression TIMP-4/CD63 comme un nouveau marqueur diagnostique de l’astrocytome pilocytique de grade I dans la prise en charge anatomo-pathologique des « Astrocytomes de bas-grade ». Cette étude souligne également l’intérêt d’utiliser TIMP-4 et CD63 pour différencier le phénotype astrocytaire du phénotype oligodendroglial des gliomes diffus. Enfin, ce travail identifie CD63 et le profil de co-expression TIMP-4/CD63 comme nouveaux marqueurs pronostiques indépendants associés à une évolution défavorable des astrocytomes diffus et des oligoastrocytomes. Ce travail nous a donc permis, à partir de données de micropuces d’ADN, d’identifier TIMP4 et IGFBP2 comme gènes d’intérêt dans l’étude des astrocytomes. A partir de ces deux gènes, nous avons posé une hypothèse visant à expliquer le caractère non infiltrant des astrocytomes de grade I. Les tests in vitro menés dans le cadre de cette hypothèse confirment l’intérêt des protéines TIMP-4, IGFBP2 et IGFII dans la tumorigenèse des astrocytomes. Enfin, la caractérisation clinique de l’expression de TIMP-4 et de CD63, son récepteur potentiel, valide l’intérêt clinique que ces protéines représentent pour la prise en charge des patients porteurs d’un gliome. Il reste toutefois la nécessité d’approfondir nos connaissances sur les voies de signalisation utilisées par TIMP-4 et/ou CD63. Ces recherches permettraient de proposer de nouvelles stratégies thérapeutiques visant à améliorer le traitement de ces tumeurs et ainsi pallier au pronostic sombre des patients porteurs de gliomes diffus.

Les gliomes diffus de bas grades sont des tumeurs qui affectent des régions fonctionnelles du cerveau chez des jeunes patients. Malgré leur faible taux de prolifération ces tumeurs peuvent dégénérer en des tumeurs plus agressives après leurs exérèses. Le gène IDH1 est très fréquemment muté dans les DLGG. Cette mutation confère à l’enzyme isocitratedeshydrogénase (IDH1) la propriété de produire du 2-OH-glutarate (2-HG) au lieu de l’α-cétoglutarate (α-KG). L’oncométabolite 2HG rentre alors en compétition avec l’α-KG pour les enzymes de déméthylation conduisant à une hyperméthylation de l’ADN et de l’histone H3 concourant à un blocage de la différenciation cellulaire. Mon projet de thèse consiste à la caractérisation des cellules tumorales et la compréhension des voies de signalisation impliquées dans la progression tumorale ainsi que l’identité du microenvironnement tumoral. Les récepteurs tyrosine kinase, PDGFRα et EGFR, sont abondamment exprimés par les cellules tumorales mais ne sont pas activés. En revanche, une forte phosphorylation de la protéine Erk p42/44 a été détectée dans les tumeurs. Cette phosphorylation a une double origine : les cellules tumorales et leur environnement. L’utilisation d’une série de marqueurs m’a permis de mieux définir l’état de différenciation des cellules tumorales et de mettre en évidence une préférence pour l’expression de Sox8 dans les oligodendrogliomes tandis que Sox9 est prédominant dans les astrocytomes. Dans une seconde partie, j’ai mis au point des méthodes pour la culture des gliomes diffus de bas grade et isolé cinq lignées de gliomes portant la mutation récurente IDH1 R132H. Récemment, la société Agios a identifié des inhibiteurs très spécifiques (notamment l’AGI-5198) de l’enzyme mutée IDH1 qui, utilisés dans un modèle de gliome murin, provoquent une déméthylation des histones H3K9me3 associées à une augmentation de l’expression de gènes de différenciation ainsi qu’à une réduction de la masse tumorale. A contrario, j’ai montré que l’AGI-5198 augmente la croissance cellulaire sur les lignée de patients, modifie la migration cellulaire ainsi que différentes voies de signalisation.Ces travaux apportent un nouvel éclairage sur le phénotype des cellules tumorales, leur diversité et les mécanismes moléculaires régissant leur prolifération. / Low grade gliomas are low proliferating tumors affecting functional regions of young patients. In most cases, they tend to transform into a more malignant state following surgery. These tumors carry a key mutation in isocitrate dehydrogenase (70-80% of DLGG). Gliomas with IDH1 mutation have improved prognosis compared togliomaswith wild type IDH1. IDH1 protein acquires the ability to convert α-Ketoglutarate (α-KG) to 2-OH-glutarate (2-HG). The new onco-metabolite can interfere with the normal function of α-KG, leading to a general hypermethylation of the genome, thus inducing a blockage of the cellular differentiation. Very good reviews on the molecular mechanisms underlying high grade glioma invasion already exist but little is known about the cellular and molecular mechanisms in diffuse low grade gliomas. To that end, I characterized the profile of IDH1 mutated cells in the different types of DLGG. I have demonstrated that the tyrosine kinase, PDGFRα and EGFR receptors are abundantly expressed by tumor cells eventhough they are not activated. In contrast, a strong phosphorylation of Erk p42 / 44 proteins was detected in these tumors. This phosphorylation has a dual origin: tumor cells and their environment. The use of a series of markers allowed me to better define the state of differentiation of cancerous cells and to demonstrate a preferential expression of Sox8 in oligodendrogliomas while Sox9 is predominant in astrocytomas. In a second time, I have developed a method for the culture of low-grade diffuse gliomas and isolated five cell lines carrying the recurrent mutation IDH1 R132H. Recently Agios has identified very specific inhibitors (particularly AGI-5198) of the mutated IDH1 enzyme which, used in a murine glioma model, contributed to the demethylation of H3K9me3 histones with an increased expression of differentiation related genes as well as a reduction of the tumor mass. On the contrary, I have shown that AGI-5198 increases cell growth of patient cell lines, modifies the cellular migration and various signaling pathways.These studies shed new light on the phenotype of tumor cells, their diversity and The molecular mechanisms governing their proliferation.

Les gliomes sont les tumeurs primitives les plus fréquentes du système nerveux central. Cette dernière décennie, l’apport de la biologie moléculaire a permis de mieux appréhender leurs comportements et de mieux préciser leur origine. Nous avons montré que le profil moléculaire des glioblastomes (grade IV dans la classification de l’OMS) et celui des astrocytomes pilocytiques (grade I dans la classification de l’OMS) différait notamment par l’expression d’un gène nommé KIAA 0510. La caractérisation de sa séquence nous a mené à nous intéresser à la Ténascine R, une glycoprotéine de la matrice extracellulaire impliquée dans les processus de migration et de différenciation cellulaire. Par ailleurs, l’expression de la Ténascine R pendant le développement, suggère son implication au cours de la corticogenèse.Dans le but de mieux comprendre l’origine des astrocytomes pilocytiques, notamment ceux de la région des voies optiques, nous avons mis en évidence au niveau du chiasma optique en développement des cellules de la glie radiaire à partir desquelles les astrocytomes pilocytiques des voies optiques pourraient dériver. / Gliomas are the most frequently occurring primary tumors in the central nervous system. These last years, molecular biology technics allowed a better understanding of the gliomagenesis as well as behaviour of these tumors. We have previously shown that molecular profiling of glioblastomes (WHO grade IV) and pilocytic astrocytomas (WHO grade I) differed for KIAA 0510 gene expression. This sequence was fully characterized and shown to be part of the tenascin R gene encoding for an extracellular matrix glycoprotein involved in migration and cell differentiation. In addition, during development, Tenascin-R may be involved in corticogenesis.In parallel, in the developing optic chiasm, we evidenced cells with radial glial characteristics from which the hypothalamo-chiasmatic pilocytic astrocytomas could derive.

Les tumeurs gliales et glioneuronales sont les tumeurs cérébrales les plus fréquentes chez l'enfant. Elles sont généralement d'excellent pronostic. En revanche, les astrocytomes pilocytiques (AP) hypothalamo-chiasmatiques, ont un potentiel évolutif plus agressif. Ce travail de thèse propose une nouvelle stratégie thérapeutique pour ce sous-type d'AP selon la méthode du « drug repositioning », en employant la combinaison du celecoxib et de la fluvastatine. Nos travaux ont montré in vitro que cette association de molécules était synergique, capable d'arrêter le cycle cellulaire, de diminuer la prolifération et d'induire l'apoptose des cellules tumorales. Cette combinaison a également été testée avec succès chez une patiente souffrant d'un AP multifocal et réfractaire aux traitements conventionnels dans le cadre d'une thérapie métronomique. Ce manuscrit décrit également l'étude histo-moléculaire de plusieurs séries de tumeurs gliales et glioneuronales pédiatriques menées afin d'améliorer leur caractérisation et leur diagnostic. Nos travaux ont confirmé la présence de la fusion KIAA1549:BRAF dans les AP analysés ainsi que le caractère péjoratif de la topographie hypothalamo-chiasmatique, du variant histologique pilomyxoïde et de l'âge au diagnostic inférieur à 36 mois. Ils ont également montré l'absence de différence moléculaire entre les gliomes corticaux de grade II et des DNT. Enfin, nos travaux ont montré que les DNT, les GG et les PXA partagent la mutation BRAFV600E et l'expression de CD34. Ces travaux confirment l'implication majeure de l'altération de la voie des MAPKinases dans la tumorigenèse de ces tumeurs, constituant ainsi une cible thérapeutique prometteuse. / Glial and glioneuronal tumors are the most frequent brain tumors in children. They are characterized by an excellent prognosis. However, hypothalamic-chiasmatic pilocytic astrocytomas (PA) have a more aggressive outcome. In the first part, we propose a new therapeutic strategy for hypothalamic-chiasmatic PA according to drug repositioning method, by using celecoxib, and fluvastatin. We showed that, in vitro, this combination was synergistic, stopped cell cycle, inhibited cell proliferation and increased apoptosis. In addition, this combination was tested with success, under a metronomic chemotherapy, for a girl suffering from a multifocal PA and refractory to conventional treatment. This new strategy of treatment appears promising for this type of tumor because it is less toxic than conventional chemotherapy and not too expensive. In the second part, this manuscript describes the histo-molecular study of several retrospective series of glial and glioneuronal pediatric tumors conducted to improve their characterization and their diagnosis. We confirmed the presence of the fusion gene KIAA1549: BRAF in PA as well as the pejorative nature of the hypothalamic-chiasmatic topography, pilomyxoïde histology and the age at diagnosis less than 36 months. We also showed no molecular difference between cortical grade II gliomas associated with chronic epilepsy and the DNT group. Finally, we showed that DNT, GG and PXA share BRAFV600E mutation and expression of CD34. These studies confirm the major implication of the MAPKinase altered pathway in tumorigenesis of glial and glioneuronal pediatric tumors, constituting a promising therapeutic target.

Le glioblastome multiforme (GBM) représente la tumeur cérébrale primaire la plus agressive et la plus vascularisée chez l’adulte. La survie médiane après le diagnostic est de moins d’un an en l’absence de traitement. Malheureusement, 90% des patients traités avec de la radiothérapie après la résection chirurgicale d’un GBM développent une récidive tumorale. Récemment, le traitement des GBM avec radiothérapie et témozolomide, un agent reconnu pour ses propriétés antiangiogéniques, a permis de prolonger la survie médiane à 14,6 mois. Des efforts sont déployés pour identifier des substances naturelles capables d’inhiber, de retarder ou de renverser le processus de carcinogenèse. Epigallocatechin-3-gallate (EGCG), un polyphénol retrouvé dans le thé vert, est reconnu pour ses propriétés anticancéreuses et antiangiogéniques. L’EGCG pourrait sensibiliser les cellules tumorales cérébrales et les cellules endothéliales dérivées des tumeurs aux traitements conventionnels. Le chapitre II décrit la première partie de ce projet de doctorat. Nous avons tenté de déterminer si l’EGCG pourrait sensibiliser la réponse des GBM à l’irradiation (IR) et si des marqueurs moléculaires spécifiques sont impliqués. Nous avons documenté que les cellules U-87 étaient relativement radiorésistantes et que Survivin, une protéine inhibitrice de l’apoptose, pourrait être impliquée dans la radiorésistance des GBM. Aussi, nous avons démontré que le pré-traitement des cellules U-87 avec de l’EGCG pourrait annuler l’effet cytoprotecteur d’une surexpression de Survivin et potentialiser l’effet cytoréducteur de l’IR. Au chapitre III, nous avons caractérisé l’impact de l’IR sur la survie de cellules endothéliales microvasculaires cérébrales humaines (HBMEC) et nous avons déterminé si l’EGCG pouvait optimiser cet effet. Bien que les traitements individuels avec l’EGCG et l’IR diminuaient la survie des HBMEC, le traitement combiné diminuait de façon synergique la survie cellulaire. Nous avons documenté que le traitement combiné augmentait la mort cellulaire, plus spécifiquement la nécrose. Au chapitre IV, nous avons investigué l’impact de l’IR sur les fonctions angiogéniques des HBMEC résistantes à l’IR, notamment la prolifération cellulaire, la migration cellulaire en présence de facteurs de croissance dérivés des tumeurs cérébrales, et la capacité de tubulogenèse. La voie de signalisation des Rho a aussi été étudiée en relation avec les propriétés angiogéniques des HBMEC radiorésistantes. Nos données suggèrent que l’IR altère significativement les propriétés angiogéniques des HBMEC. La réponse aux facteurs importants pour la croissance tumorale et l’angiogenèse ainsi que la tubulogenèse sont atténuées dans ces cellules. En conclusion, ce projet de doctorat confirme les propriétés cytoréductrices de l’IR sur les gliomes malins et propose un nouveau mécanisme pour expliquer la radiorésistance des GBM. Ce projet documente pour la première fois l’effet cytotoxique de l’IR sur les HBMEC. Aussi, ce projet reconnaît l’existence de HBMEC radiorésistantes et caractérise leurs fonctions angiogéniques altérées. La combinaison de molécules naturelles anticancéreuses et antiangiogéniques telles que l’EGCG avec de la radiothérapie pourrait améliorer l’effet de l’IR sur les cellules tumorales et sur les cellules endothéliales associées, possiblement en augmentant la mort cellulaire. Cette thèse supporte l’intégration de nutriments avec propriétés anticancéreuses et antiangiogéniques dans le traitement des gliomes malins pour sensibiliser les cellules tumorales et endothéliales aux traitements conventionnels. / Glioblastoma multiform (GBM) represents the most aggressive and vascularised primary cerebral neoplasm in adults. Median length of survival without further therapy is usually less than one year from the time of diagnosis. Unfortunately, 90% of patients receiving radiotherapy following GBM resection develop a tumor recurrence. More recently, treatment of GBM with combined radiotherapy and temozolomide, an agent recognized for its antiangiogenic activity, increased the median survival to 14,6 months. Efforts have been oriented towards identifying naturally occurring substances capable of inhibiting, delaying or reversing the multi-stage carcinogenesis process. Epigallocatechin-3-gallate (EGCG), a green tea polyphenol, has been recognized for its anticancerous and antiangiogenic property. EGCG may represent a potential agent capable of sensitizing brain tumor cells and their derived endothelial cells (ECs) to conventional treatments. In chapter II, the first part of this doctorate project aimed at determining if EGCG, in synergy with radiotherapy, can sensitize GBM’s response to radiation and whether specific molecular markers are involved. We documented that U-87 cells were relatively radioresistant and that Survivin, an inhibitor of apoptosis protein, may be involved in GBM’s radioresistance. We also found that pre-treatment of U-87 cells with EGCG could overcome the cytoprotective effect of Survivin overexpression and potentiate the cytoreductive effect of irradiation (IR). In chapter III, we characterized the impact of IR on human brain microvascular endothelial cell (HBMEC) survival and determined whether EGCG, could optimize this effect. We found that although EGCG treatment and IR individually decreased HBMEC survival, the combined treatment synergistically reduced survival. We documented that the combined treatment increased cell death, more specifically necrosis. In chapter IV, we investigated the impact of IR exposure on the angiogenic functions i.e. cell proliferation, cell migration in response to brain tumor-derived growth factors, and capacity for tubulogenesis of surviving human brain tumor-derived ECs. The Rho signalling pathway was also investigated in relation to the functional properties of radioresistant HBMEC. Our data suggests that IR significantly alters radioresistant HBMEC migration response to tumor-secreted growth factors and tubulogenesis. Response to growth factors important for tumor expansion and angiogenesis is significantly attenuated in these cells. In conclusion, this doctorate project confirmed IR’s cytoreductive properties on malignant gliomas. We proposed a novel mechanism to explain GBMs’ radioresistance. This project documented for the first time IR’s cytotoxic effect in HBMEC. It also described the existence of radioresistant HBMEC and characterized their altered angiogenic functions. The combination of natural anticancerous and antiangiogenic molecules such as EGCG with radiotherapy could improve IR’s effect on human malignant glioma cells and microvascular ECs, especially through increased necrosis of HBMEC. The thesis supports integrating nutrients bearing anticancerous and antiangiogenic properties, such as EGCG, in the management of gliomas to sensitize tumor and tumor-associated ECs to conventional therapies.

Le glioblastome multiforme (GBM) représente la tumeur cérébrale primaire la plus agressive et la plus vascularisée chez l’adulte. La survie médiane après le diagnostic est de moins d’un an en l’absence de traitement. Malheureusement, 90% des patients traités avec de la radiothérapie après la résection chirurgicale d’un GBM développent une récidive tumorale. Récemment, le traitement des GBM avec radiothérapie et témozolomide, un agent reconnu pour ses propriétés antiangiogéniques, a permis de prolonger la survie médiane à 14,6 mois. Des efforts sont déployés pour identifier des substances naturelles capables d’inhiber, de retarder ou de renverser le processus de carcinogenèse. Epigallocatechin-3-gallate (EGCG), un polyphénol retrouvé dans le thé vert, est reconnu pour ses propriétés anticancéreuses et antiangiogéniques. L’EGCG pourrait sensibiliser les cellules tumorales cérébrales et les cellules endothéliales dérivées des tumeurs aux traitements conventionnels. Le chapitre II décrit la première partie de ce projet de doctorat. Nous avons tenté de déterminer si l’EGCG pourrait sensibiliser la réponse des GBM à l’irradiation (IR) et si des marqueurs moléculaires spécifiques sont impliqués. Nous avons documenté que les cellules U-87 étaient relativement radiorésistantes et que Survivin, une protéine inhibitrice de l’apoptose, pourrait être impliquée dans la radiorésistance des GBM. Aussi, nous avons démontré que le pré-traitement des cellules U-87 avec de l’EGCG pourrait annuler l’effet cytoprotecteur d’une surexpression de Survivin et potentialiser l’effet cytoréducteur de l’IR. Au chapitre III, nous avons caractérisé l’impact de l’IR sur la survie de cellules endothéliales microvasculaires cérébrales humaines (HBMEC) et nous avons déterminé si l’EGCG pouvait optimiser cet effet. Bien que les traitements individuels avec l’EGCG et l’IR diminuaient la survie des HBMEC, le traitement combiné diminuait de façon synergique la survie cellulaire. Nous avons documenté que le traitement combiné augmentait la mort cellulaire, plus spécifiquement la nécrose. Au chapitre IV, nous avons investigué l’impact de l’IR sur les fonctions angiogéniques des HBMEC résistantes à l’IR, notamment la prolifération cellulaire, la migration cellulaire en présence de facteurs de croissance dérivés des tumeurs cérébrales, et la capacité de tubulogenèse. La voie de signalisation des Rho a aussi été étudiée en relation avec les propriétés angiogéniques des HBMEC radiorésistantes. Nos données suggèrent que l’IR altère significativement les propriétés angiogéniques des HBMEC. La réponse aux facteurs importants pour la croissance tumorale et l’angiogenèse ainsi que la tubulogenèse sont atténuées dans ces cellules. En conclusion, ce projet de doctorat confirme les propriétés cytoréductrices de l’IR sur les gliomes malins et propose un nouveau mécanisme pour expliquer la radiorésistance des GBM. Ce projet documente pour la première fois l’effet cytotoxique de l’IR sur les HBMEC. Aussi, ce projet reconnaît l’existence de HBMEC radiorésistantes et caractérise leurs fonctions angiogéniques altérées. La combinaison de molécules naturelles anticancéreuses et antiangiogéniques telles que l’EGCG avec de la radiothérapie pourrait améliorer l’effet de l’IR sur les cellules tumorales et sur les cellules endothéliales associées, possiblement en augmentant la mort cellulaire. Cette thèse supporte l’intégration de nutriments avec propriétés anticancéreuses et antiangiogéniques dans le traitement des gliomes malins pour sensibiliser les cellules tumorales et endothéliales aux traitements conventionnels. / Glioblastoma multiform (GBM) represents the most aggressive and vascularised primary cerebral neoplasm in adults. Median length of survival without further therapy is usually less than one year from the time of diagnosis. Unfortunately, 90% of patients receiving radiotherapy following GBM resection develop a tumor recurrence. More recently, treatment of GBM with combined radiotherapy and temozolomide, an agent recognized for its antiangiogenic activity, increased the median survival to 14,6 months. Efforts have been oriented towards identifying naturally occurring substances capable of inhibiting, delaying or reversing the multi-stage carcinogenesis process. Epigallocatechin-3-gallate (EGCG), a green tea polyphenol, has been recognized for its anticancerous and antiangiogenic property. EGCG may represent a potential agent capable of sensitizing brain tumor cells and their derived endothelial cells (ECs) to conventional treatments. In chapter II, the first part of this doctorate project aimed at determining if EGCG, in synergy with radiotherapy, can sensitize GBM’s response to radiation and whether specific molecular markers are involved. We documented that U-87 cells were relatively radioresistant and that Survivin, an inhibitor of apoptosis protein, may be involved in GBM’s radioresistance. We also found that pre-treatment of U-87 cells with EGCG could overcome the cytoprotective effect of Survivin overexpression and potentiate the cytoreductive effect of irradiation (IR). In chapter III, we characterized the impact of IR on human brain microvascular endothelial cell (HBMEC) survival and determined whether EGCG, could optimize this effect. We found that although EGCG treatment and IR individually decreased HBMEC survival, the combined treatment synergistically reduced survival. We documented that the combined treatment increased cell death, more specifically necrosis. In chapter IV, we investigated the impact of IR exposure on the angiogenic functions i.e. cell proliferation, cell migration in response to brain tumor-derived growth factors, and capacity for tubulogenesis of surviving human brain tumor-derived ECs. The Rho signalling pathway was also investigated in relation to the functional properties of radioresistant HBMEC. Our data suggests that IR significantly alters radioresistant HBMEC migration response to tumor-secreted growth factors and tubulogenesis. Response to growth factors important for tumor expansion and angiogenesis is significantly attenuated in these cells. In conclusion, this doctorate project confirmed IR’s cytoreductive properties on malignant gliomas. We proposed a novel mechanism to explain GBMs’ radioresistance. This project documented for the first time IR’s cytotoxic effect in HBMEC. It also described the existence of radioresistant HBMEC and characterized their altered angiogenic functions. The combination of natural anticancerous and antiangiogenic molecules such as EGCG with radiotherapy could improve IR’s effect on human malignant glioma cells and microvascular ECs, especially through increased necrosis of HBMEC. The thesis supports integrating nutrients bearing anticancerous and antiangiogenic properties, such as EGCG, in the management of gliomas to sensitize tumor and tumor-associated ECs to conventional therapies.

La malignité des astrocytomes est établie sur base de critères morphologiques définis au sein de la classification de l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS). Ce système de gradation, qui s’échelonne de I à IV, constitue actuellement l’outil pronostique le plus fiable. Par facilité, les cliniciens regroupent les astrocytomes de grade I (astrocytomes pilocytiques) et les astrocytomes diffus de grade II sous le terme d’« Astrocytomes de bas-grade » par opposition aux astrocytomes de haut-grade, constitués des astrocytomes anaplasiques (grade III) et des glioblastomes (GBM ;grade IV). Cette terminologie conduit à des prises en charge cliniques inadéquates car elle englobe des tumeurs très différentes en terme d’agressivité :les astrocytomes de grade I, majoritairement non infiltrants, non évolutifs et indolents et les astrocytomes diffus de grade II, toujours infiltrants et évolutifs, progressant systématiquement en astrocytomes de haut-grade et entraînant le plus souvent le décès prématuré du patient. Bien que ces tumeurs soient définies par la classification de l’OMS comme des entités clinicopathologiques distinctes, peu de données sont disponibles dans la littérature pour expliquer leurs particularités biologiques et la pratique quotidienne montre que les différencier peut être difficile. <p><p>Le but des études entreprises au cours de ce travail de thèse est d’apporter une contribution à la compréhension des mécanismes de tumorigenèse qui différencient l’astrocytome de grade I des astrocytomes diffus (grade II-IV), de manière à identifier des voies biologiques qui permettraient, au moins en partie, d’expliquer ces différences de comportement. <p><p>Au cours de la première partie de ce travail, nous avons caractérisé les profils d’expression génomique des astrocytomes de grade I et de grade II, en comparant les données d’expression de gènes (évaluées par des technologies de micropuces d’ADN) de travaux publiés entre 2000 et 2005. L’expression des gènes identifiés a été validée par des analyses de RT-PCR quantitative sur une série indépendante d’astrocytomes de grade I, II et IV. Les fonctions biologiques des protéines codées par chacun de ces gènes ont fait l’objet de recherches bibliographiques détaillées afin de proposer un modèle permettant d’approcher les différences de comportement de ces tumeurs. Cette analyse nous a permis d’identifier TIMP4 (tissue inhibitor of metalloproteinases 4) et IGFBP2 (insulin-like growth factor binding protein 2) comme gènes candidats pour améliorer la caractérisation biologique et clinique des astrocytomes de grade I par rapport aux astrocytomes diffus. TIMP4 et IGFBP2 codent respectivement pour un inhibiteur endogène des métalloprotéinases matricielles (MMPs) et une protéine de liaison capable d’inhiber l’action des « insulin-like growth factors » (IGFs, dont IGFI et IGFII), des facteurs impliqués dans la croissance et la migration des astrocytes normaux et tumoraux. <p><p>Sur base de la surexpression de TIMP4 et d’IGFBP2 dans les astrocytomes de grade I, en comparaison aux astrocytomes diffus de grade II, nous avons posé l’hypothèse suivante :« L’absence d’agressivité des astrocytomes de grade I, en comparaison aux astrocytomes diffus (grade II-IV) pourrait en partie être liée à l’inhibition par TIMP-4 de la protéolyse des complexes IGFBP2-IGFII au sein de ces tumeurs ». Cette protéolyse, qui diminue l’affinité d’IGFBP2 pour IGFII, pourrait contribuer à libérer IGFII dans la matrice extracellulaire (MEC), favoriser la liaison d’IGFII à son récepteur IGF-IR et stimuler la croissance et la migration des cellules astrocytaires tumorales. Pour tester cette hypothèse, nous avons réalisé différentes analyses biochimiques afin i) de caractériser les actions protéolytiques de MMP-2, MMP-9 et MT1-MMP sur le complexe IGFBP2-IGFII, ii) d’identifier la libération d’IGFII lors du clivage de ce complexe, et iii) d’étudier l’action inhibitrice de TIMP-4. A l’aide d’un modèle cellulaire in vitro (lignée astrocytaire tumorale LN229), nous avons ensuite observé l’influence de la protéolyse du complexe IGFBP2-IGFII sur la croissance et la motilité cellulaire. Cette étude a montré :(1) la protéolyse du complexe IGFBP2-IGFII par MMP-9, (2) l’inhibition partielle de cette protéolyse par TIMP-4, (3) la libération d’IGFII résultant de cette protéolyse et (4) les effets stimulants de la libération d’IGFII sur la croissance et la motilité des cellules LN229. Cette étude souligne le rôle important de la protéolyse des complexes IGFBP2-IGFII dans l’agressivité des astrocytomes diffus. Elle confirme les effets stimulants propres d’IGFII, d’IGFBP2 et de MMP-9 sur la motilité et/ou la croissance des cellules astrocytaires tumorales. Enfin, elle identifie un rôle inhibiteur potentiel de TIMP-4 sur la protéolyse du complexe IGFBP2-IGFII, qui pourrait contribuer à expliquer le caractère plus indolent des astrocytomes de grade I en comparaison aux astrocytomes diffus.<p><p>\ / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished