Le récepteur du facteur de croissance épidermique (EGFR) est une cible rationnelle pour les traitements anticancéreux des carcinomes épidermoïdes (CE). Cependant, seule une petite fraction de patients présente des avantages cliniques. Afin de comprendre l’échec de ces thérapies, j’ai étudié la voie de signalisation de l’EGFR en présence de fibroblastes associés aux carcinomes (FAC), principales cellules non malignes au sein des tumeurs. J'ai démontré que dans les CE, la voie de signalisation de l’EGFR coopère avec la rigidité de la matrice extracellulaire (MEC) induite par les FAC. Par la suite, j'ai cherché à résoudre les voies moléculaires qui sous-tendent cette coopération afin d'identifier de nouvelles cibles pharmaceutiques. Grâce à un criblage d'inhibiteurs pharmacologiques, j’ai identifié le vérapamil et le diltiazem, bloqueurs des canaux calcique CaV1, comme étant de puissants inhibiteurs de l'invasion des CE. Au niveau moléculaire, j'ai révélé que la rigidité de la MEC dérivée de la tumeur et la signalisation de l'EGFR déclenchent l'augmentation du calcium intracellulaire par le canal CaV1.1 dans les CE. Le blocage de l'activité de ces canaux inhibe l’invasion et la prolifération des cellules tumorale in vitro. Plus important encore, je démontre une forte réduction du développement des tumeurs dans deux modèles in vivo, à la fois dans un modèle de xénogreffe de cellules dérivées de patient atteint de carcinome de la tête et du cou, et dans un modèle CE cutané chez la souris. Par conséquent, je suggère une réaffectation du vérapamil et du diltiazem en tant qu’agents anticancéreux. / Epidermal growth factor receptor (EGFR) is a rational target for squamous cell carcinoma (SCC) anticancer therapies, nevertheless; only a subset of patients shows clinical benefits. I demonstrated a cooperation between EGFR signaling and extracellular matrix (ECM) stiffness that could explain this phenomenon. I sought to resolve the molecular pathway underlying this cooperation in SCC proliferation and expansion in order to identify new pharmaceutical targets. Screening of pharmacological inhibitors, in an in vitro 3-D assay, identified verapamil and diltiazem, FDA approved L-type calcium channels inhibitors, as potent blockers of SCC invasion. Mechanistically, I revealed that tumor-derived ECM stiffness and EGFR signaling trigger increased of intracellular calcium through the L-type CaV1.1 channel in SCC. Blocking L-type calcium channels activity resulted in reduced SCC cells invasion and proliferation in vitro. More importantly, I also demonstrate a strong reduction in tumor development in two in vivo models, both head and neck patient derived xenograft and skin SCC mice model. Consequently, I suggest a repurpose of verapamil and diltiazem to anti-cancer agents.

Les canaux calciques incluent notamment les canaux dépendants des stocks (ORAI) et dépendants du voltage (Cav) qui sont considérés de première importance pour l'entrée du calcium dans les cellules non-excitables et excitables, respectivement. Les canaux calciques voltage-dépendants tels que Cav1 sont essentiels pour le fonctionnement des cellules excitables, notamment la transmission neuronale, la contraction musculaire ou la sécrétion hormonale. Cependant, de nombreuses études montrent désormais que les canaux Cav1 sont aussi exprimés dans des cellules non excitables, et sont importants pour les fonctions effectrices des lymphocytes T. Les canaux Cav1 sont constitués de la sous-unité a1 formant le pore ionique et des sous-unités auxiliaires ß et a2δ. Ces sous-unités sont importantes pour l'activité électrique du canal, mais aussi pour sa régulation, sa stabilité et son expression à la membrane plasmique dans les cellules excitables. Les travaux de notre groupe ont clairement identifié les sous-unités a1 de Cav1.2 et Cav1.3 comme essentielles pour la fonction des lymphocytes Th2, une sous-population de cellules T responsable des maladies allergiques. L'inhibition pharmacologique et génétique de ces canaux réduit de manière significative l'expression des cytokines dans les lymphocytes Th2 chez la souris, mais pas dans les Th1. Le but de mon travail a été de comprendre si les sous-unités auxiliaires des canaux Cav, et plus particulièrement la sous-unité ß, sont nécessaires au fonctionnement des canaux Cav1 dans les lymphocytes Th2 qui ne sont pas des cellules excitables. Nous avons utilisé des oligonucléotides antisens ciblant toutes les sous-unités ß afin de réduire l'expression de ß1 et ß3, les deux sous-unités exprimées dans des lymphocytes Th2. La transfection de Th2 murines et humaines avec ces oligonucléotides diminue l'influx de calcium dépendant du TCR et l'expression des cytokines. En outre, l'effet des oligonucléotides antisens semble résulter de la perte d'expression de la sous-unité a1 selon un mécanisme similaire à celui décrit dans les neurones. De plus, L'utilisation de shRNA spécifiques de ß1 et ß3 dans les Th2 de souris montre un rôle essentiel la sous-unité ß1 dans la réponse fonctionnelle des lymphocytes Th2. Enfin, les antisens Cavß diminuent l'inflammation dans un modèle d'asthme allergique chez la souris, de même qu'un inhibiteur pharmacologique des sous-unités a2δ. Ce travail a donc permis d'identifier les sous-unités auxiliaires des canaux Cav comme de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles dans le cadre des maladies allergiques telles que l'asthme. / Calcium channels include store-operated (ORAI) and voltage-gated (Cav) channels that are considered to be important for calcium entry in non-excitable and excitable cells, respectively. Voltage-gated calcium channels such as Cav1 are essential for excitable cell function, including neuronal transmission, muscle contraction or hormone secretion. However, numerous studies show that Cav1 channels are expressed in non-excitable cells as well, and are important for T cell effector functions. Cav1 channels are composed of the a1 subunit forming the ion pore and auxiliary subunits ß and a2δ. These subunits are important for the electric activity of the channel but also for its regulation, its stability and its expression at the plasma membrane in excitable cells. Our group clearly identified the a1 subunit of Cav1.2 and Cav1.3 channels as essential for the function of Th2 lymphocytes, a T cell subset responsible for allergic diseases. Pharmacological and genetic inhibition of these channels significantly reduces the expression of cytokines in mouse Th2 cells, but not in Th1 cells. The goal of my work was to understand whether the auxiliary subunits of Cav channels, particularly the ß subunit, are necessary for the function of Cav1 channels in Th2 lymphocytes that are not excitable cells. We used antisense oligonucleotides targeting all ß subunits to reduce the expression of ß1 and ß3, the two subunits expressed in Th2 lymphocytes. Transfection of murine and human Th2 with these oligonucleotides decreases TCR-dependent calcium influx and cytokine expression. In addition, the effect of the Cavß antisense oligonucleotides seems to result from the loss of expression of the a1 subunit, as similarly described in neurons. In addition, the use of shRNA specific to ß1 and ß3 in mouse Th2 shows a critical role the ß1 subunit in the functional response of Th2 lymphocytes. Finally, the Cavß antisense oligonucleotides reduce the airway inflammation in an allergic asthma model in mice, as well as a pharmacological inhibitor of a2δ subunits. This work has identified auxiliary subunits of Cav channels as new potential therapeutic targets in allergic diseases such as asthma.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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