L'EGFR est un récepteur transmembranaire à activité tyrosine kinase (TK) qui transduit des signaux de prolifération et de survie cellulaire. Dans les cancers du poumon, son activité est fréquemment dérégulée par surexpression et/ou par mutation au niveau de son domaine TK. Ces mutations sont principalement de deux types (EGFR-L858R et EGFR-Del19) et sont dites activatrices car elles induisent une activation constitutive des signalisations oncogéniques de l'EGFR. Elles sont aussi un facteur prédictif de réponse aux EGFR-TKIs qui inhibent spécifiquement ce récepteur. P14ARF est un suppresseur de tumeur qui restreint la prolifération cellulaire et maintient la stabilité génomique. Nous avons décrit son inactivation dans les cancers du poumon et démontré que son expression freine leur développement. Nos résultats récents montrent que l'expression de p14ARF est inhibée dans une très grande majorité d'adénocarcinomes pulmonaires présentant une mutation activatrice de l'EGFR. Sur la base de ces résultats nous avons émis l'hypothèse que l'inhibition de l'expression de p14ARF contribuerait à l'expansion clonale des tumeurs porteuses d'un EGFR muté. P14ARF pourrait ainsi être un frein à l'activité oncogénique de l'EGFR.Dans différents modèles d'adénocarcinomes pulmonaires exprimant un mutant EGFR-L858R nous montrons que l'expression transitoire de p14ARF active une signalisation pro-apoptotique dépendante de STAT3 et de Bcl2. En retour, l'EGFR inhibe l'expression de p14ARF et bloque ses fonctions pro-apoptotiques. Nous montrons aussi que l'activation de l'EGFR (sauvage ou muté) inhibe l'expression de p14ARF à un niveau transcriptionnel. Ceci implique une translocation nucléaire de l'EGFR contrôlée par les PI3Ks de classe III (Vps34) et la fixation de l'EGFR sur le promoteur de ARF. L'ensemble de ces travaux identifie pour la première fois un lien fonctionnel entre les voies de signalisation de l'EGFR et de p14ARF. Ils mettent en évidence un nouveau mécanisme de progression tumorale par lequel une signalisation nucléaire de l'EGFR inactive le suppresseur de tumeur p14ARF afin de permettre la croissance tumorale. / EGFR is a transmembrane tyrosine kinase (TK) receptor which activates proliferative and survival signals. In lung cancer, its activity is frequently deregulated by overexpression and/or mutation in its TK domain. These mutations are mainly of two types (L858R and Del19) and are called « driver mutations » because they induce constitutive activation of EGFR oncogenic signaling. They also represent a predictive responsive factor to EGFR TKIs that specifically inhibit this receptor. P14ARF is a tumor suppressor that restricts cellular proliferation and maintains genomic stability. We described its inactivation in lung cancer and demonstrated that its expression inhibits their development. Our recent results show that the expression of p14ARF is inhibited in a majority of lung adenocarcinomas expressing an activating EGFR mutation. Based on these results we hypothesized that inhibition of p14ARF expression contributes to clonal expansion of mutated EGFR-bearing tumor. P14ARF could be a break to EGFR oncogenic activity.In different models of lung adenocarcinoma expressing a L858R EGFR mutant we show that transient expression of p14ARF activates a pro-apoptotic STAT3/Bcl-2-dependent signaling pathway. In turn, EGFR inhibits the expression of p14ARF and blocks its pro-apoptotic function. We also show that EGFR (wild type or mutated) activation inhibits the expression of p14ARF at the transcriptional level. This implies a nuclear translocation of EGFR controlled by Class III PI3K (Vps34) and its fixation to the ARF promoter. This work identifies for the first time a functional link between EGFR and p14ARF signaling pathways. They highlight a new mechanism of tumor progression by which a nuclear EGFR signaling inactivates the tumor suppressor p14ARF to allow tumor growth.

Mon travail de thèse s'intéresse au rôle du récepteur à l'immunité innée NLRP3, composant essentiel de l'inflammasome, dans le développement tumoral pulmonaire. Nos résultats révèlent que les cellules épithéliales pulmonaires immortalisées expriment un inflammasome NLRP3 fonctionnel. De façon inattendue, nous montrons que l'expression du récepteur NLRP3 est fortement diminuée, voire perdue des lignées tumorales de CBNPC et dans des tumeurs de patients, comparé au tissu sain adjacent. Nous montrons que NLRP3, de façon totalement indépendante de l'inflammasome, est impliquée dans la régulation transcriptionnelle de H2AFX, le gène codant pour le variant d'histone H2AX, élément clé de la signalisation des dommages à l'ADN. L'absence de NLRP3 dans les cellules HBEC altère l'amplification et la transmission du signal en réponse à des cassures double brin, résultant in fine à moins de réparation. Ce défaut de réparation des cassures se traduit par une instabilité génomique, qui est en effet plus forte dans les adénocarcinomes pulmonaires exprimant de faible niveau de NLRP3. Mon travail de thèse identifie donc le récepteur NLRP3 comme un facteur clé de la réponse aux dommages à l'ADN et du maintien de l'intégrité génomique en promouvant la transcription de H2AFX dans les cellules épithéliales pulmonaires. Ce nouveau rôle de NLRP3, associé à sa perte dans les tumeurs de CBPNC en font un potentiel suppresseur de tumeur / During my PhD, I have been interested in the role of the innate immune receptor NLRP3, a key component of the inflammasome, in lung cancer development. Our results show the presence of a functional NLRP3 inflammasome in normal human bronchial epithelial cells (HBEC). Surprisingly, NLRP3 expression is strongly down-regulated in a large panel of NSCLC cell lines and patient tumors compared to healthy tissue. Moreover, we unravel that NLRP3 contributes to the transcription of H2AFX, the coding gene for the histone variant H2AX, in an inflammasome independent-manner. The deletion of NLRP3 in HBEC impairs double strand break signal amplification and transduction, resulting in a decrease in DNA repair. This repair defect leads to genomic instability, which is increased in lung adenocarcinomas expressing low levels of NLRP3. My PhD work identifies NLRP3 as a key factor of the DNA damage response and genomic integrity maintenance by regulating the transcription of H2AFX. This new role for NLRP3, together with its loss in NSCLC, makes it as a potential tumor suppressor

Excision Repair Cross-Complementation group 1 (ERCC1) est une enzyme de réparation de l’ADN fréquemment déficiente dans le cancer bronchique non-à-petites cellules. Bien qu’une expression faible d’ERCC1 soit prédictive de réponse aux sels de platine, l’efficacité des chimiothérapies à base de platine est limitée par leur toxicité et l’apparition de résistance, justifiant la nécessité de stratégies thérapeutiques alternatives. Par ailleurs, l’absence de test compagnon diagnostic permettant d’évaluer la fonctionnalité d’ERCC1 dans la pratique clinique empêche actuellement toute thérapie personnalisée basée sur le statut ERCC1.Afin d’identifier de nouvelles stratégies thérapeutiques pour les tumeurs ERCC1-déficientes en exploitant le concept de létalité synthétique, des screens à haut-débit , utilisant des composés pharmaceutiques ou par ARN interférence, ont été réalisés dans un modèle isogénique de CBNPC déficient en ERCC1. Cette approche a permis d’identifier plusieurs inhibiteurs de poly(ADP-ribose) polymerase 1 et 2 (PARP1/2), tels l’opalarib (AZD2281), le niraparib (MK-24827) et BMN 673 comme sélectifs pour les cellules ERCC1-déficientes. Les mécanismes sous-tendant cette sensibilité sélective ont été étudiés, et les résultats suivants ont été mis en évidence : (i) les cellules ERCC1-déficientes présentent un blocage prolongé en phase G2/M après exposition à l’olaparib ; (ii) l’isoforme 202 d’ERCC1, dont le rôle a été récemment mis en évidence dans la résistance aux sels de platine, module également la sensibilité aux inhibiteurs de PARP ; (iii) la déficience en ERCC1 est épistatique avec les défauts de recombinaison homologue (RH), malgré une capacité normale des cellules ERCC1-déficientes à former des foyers RAD51 ; ceci suggère qu’ERCC1 pourrait intervenir dans la réparation d’une lésion de l’ADN induite par l’inhibiteur de PARP1/2 en amont de l’invasion du brin d’ADN lors de la RH ; (iv) l’inhibition de l’expression de PARP1 par ARN interférence permet de restaurer la résistance aux inhibiteurs de PARP1/2, dans les cellules ERCC1-déficientes uniquement. Ces résultats suggèrent que les inhibiteurs de PARP1/2 pourraient représenter une nouvelle stratégie thérapeutique chez les patients dont la tumeur est déficiente en ERCC1 et un essai clinique va être mis en place pour évaluer cette hypothèse.Afin d’explorer la présence de biomarqueurs de la fonctionnalité d’ERCC1, quatre approches ont été entreprises en parallèle dans le modèle isogénique de CBNPC déficient en ERCC1: (i) irradiation aux UV, afin d’évaluer la voie NER (Nucleotide Excision Repair); (ii) séquençage d’exome, dans le but de rechercher une signature génomique (ADN) ; (iii) analyse du transcriptome cellulaire, pour identifier des modifications d’expression d’ARN ; et (iv) SILAC (Stable Isotope Labeling by Amino acids in Cell culture) afin de comparer le protéome des cellules ERCC1-déficientes et ERCC1-proficientes. Ces approches ont permis d’identifier une potentielle signature génomique, ainsi que de biomarqueurs d’activité – guanine deaminase (GDA) et nicotinamide phosphoribosyltransferase (NAMPT). De plus amples validations et investigations mécanistiques de ces observations préliminaires sont actuellement requises. / Excision Repair Cross-Complementation group 1 (ERCC1) is a DNA repair enzyme that is frequently deficient in non-small cell lung cancer (NSCLC). Although low ERCC1 expression correlates with platinum sensitivity, the clinical effectiveness of platinum therapy is limited - mainly by toxicities and occurrence of resistance - highlighting the need for alternative treatment strategies. In addition, the lack of a reliable assay evaluating ERCC1 functionality in the clinical setting currently precludes personalising therapy based on ERCC1 status. To discover new synthetic lethality-based therapeutic strategies for ERCC1-defective tumours, high-throughput drug and siRNA screens in an isogenic NSCLC model of ERCC1 deficiency were performed. This approach identified multiple clinical poly(ADP-ribose) polymerase 1 and 2 (PARP1/2) inhibitors such as olaparib (AZD-2281), niraparib (MK-4827) and BMN 673 as being selective for ERCC1 deficiency. The mechanism underlying ERCC1-selective effects was dissected by studying molecular biomarkers of tumour cell response, and revealed that: (i) ERCC1-deficient cells displayed a significant delay in double-strand break repair associated with a profound and prolonged G2/M arrest following PARP1/2 inhibitor treatment; (ii) ERCC1 isoform 202, which has recently been shown to mediate platinum sensitivity, also modulated PARP1/2 sensitivity; (iii) ERCC1-deficiency was epistatic with homologous recombination deficiency, although ERCC1-deficient cells did not display a defect in RAD51 foci formation. This suggests that ERCC1 might be required to process PARP1/2 inhibitor induced DNA lesions prior to DNA strand invasion; and (iv) PARP1 silencing restored PARP1/2 inhibitor resistance in ERCC1-deficient cells but had no effect in ERCC1-proficient cells, supporting the hypothesis that PARP1 might be required for the ERCC1 selectivity of PARP1/2 inhibitors. This study indicated that PARP1/2 inhibitors as a monotherapy could represent a novel therapeutic strategy for NSCLC patients with ERCC1-deficient tumours, and a clinical protocol is being written to evaluate this hypothesis.To investigate whether a surrogate biomarker of ERCC1 functionality could be developed, four parallel approaches were undertaken in the ERCC1-isogenic NSCLC model: (i) UV irradiation, to evaluate the Nucleotide Excision Repair (NER) pathway; (ii) whole exome sequencing, to look for an ERCC1-associated genomic scar at the DNA level; (iii) transcriptomic analysis, to investigate changes at the RNA expression level; and (iv) SILAC (Stable Isotope Labeling by Amino acids in Cell culture) analysis, to compare proteomic profiles between ERCC1-proficient and ERCC1-deficient cells. These approaches allowed the identification of putative genomic signature and potential metabolic surrogate biomarkers - guanine deaminase (GDA) and nicotinamide phosphoribosyltransferase (NAMPT). Further validation and mechanistic investigations of these latter preliminary observations are warranted.