L’objectif principal de ce travail de thèse est de contribuer au développement d’un outil de diagnostic miniaturisé permettant d’identifier et de quantifier une combinaison de composés organiques volatils (COVs) présents dans l’haleine et qui sont considérés comme des marqueurs chimiques du cancer du poumon. Les principaux verrous scientifiques de ce projet sont liés aux très faibles concentrations de ces composés cibles (de l’ordre de quelques ppb) et également à la présence de nombreux autres composés chimiques qui sont naturellement présents dans l’haleine. La voie de développement proposée dans ce projet est d’utiliser un micro-capteur résistif à base de SnO2 associé à un micro-préconcentrateur et une micro-colonne chromatographique afin d’aboutir à un dispositif sélectif et présentant des limites de détection très basses. Dans un premier temps, plusieurs adsorbants ont été caractérisés en vue d’être utilisés dans le micro-préconcentrateur afin de concentrer les marqueurs du cancer du poumon. Les résultats ont permis de sélectionner deux types de zéolites (DaY et NaY) ainsi que des microsphères de carbone W5. Par la suite, les unités de préconcentration et de séparation des COVs ont été développées en s’appuyant sur la technologie silicium/verre disponible en salle blanche. La dernière étape de cette étude a concerné l’évaluation des performances du système d’analyse alors assimilable à un micro-chromatographe en phase gazeuse. Après avoir déterminé les conditions optimales d’élution et de préconcentration des COVs, le système miniaturisé a permis d’analyser une haleine artificielle constituée de trois COVs présents à des concentrations proches des celles mesurées dans l’haleine (toluène (24 ppb), propanol (21 ppb) et o-xylène (5 ppb)) même en présence des interférents majeurs de l’haleine (vapeur d’eau et dioxyde de carbone). / The main goal of this research is to develop a miniaturized diagnostic equipment in order to identify some volatile organic compounds present in exhaled breath and referred as lung cancer biomarkers. The main scientific and technical obstacles of this project are linked to the very low concentrations of these chemical compounds and the presence of high concentrations of H2O and CO2 naturally present in exhaled breath. To address these issues, we suggest to use a SnO2-based gas sensor combined with a micro-preconcentrator and a chromatographic micro-column in order to engineer a low detection limit system. First, some specific adsorbents have been characterized with a view to concentrate chemical biomarkers trough the micro-preconcentrator. In accordance with research findings, two types of zeolites (DaY and NaY) and one type carbonaceous microspheres (W5) have been selected. Then micro-preconcentrators and chromatographic micro-columns have been developed on silicon wafers by using clean room facilities. The last step of this study was to evaluate the performances of the analytical device. After determining optimal elution and pre-concentration conditions of each VOCs, the miniaturized system achieved the analysis of an artificial breath constituted of toluene (24 ppb), 1-propanol (21 ppb) and o-xylene in presence of high concentrations of water vapors and carbon dioxide.

Les analyses moléculaires et la classification des adénocarcinomes bronchiques ont conduit au développement de thérapies ciblées sélectives visant à améliorer le contrôle de la maladie et la survie des patients. ALK (anaplastic lymphoma kinase) est un récepteur tyrosine kinase de la famille des récepteurs de l'insuline. Des réarrangements chromosomiques impliquant le domaine kinase d’ALK sont présents dans environ 3 à 6% des patients atteints d'un adénocarcinome bronchique. La protéine de fusion provoque une activation du domaine kinase de manière constitutive et indépendante du ligand. Lorlatinib est un inhibiteur d’ALK de troisième génération avec une efficacité et une sélectivité optimale, ainsi qu’une pénétration élevée vers le système nerveux central. Lorlatinib peut vaincre la résistance induite par plus de 16 mutations secondaires dans le domaine kinase d’ALK acquises lors de la progression aux ALK TKI de première et deuxième générations. Le traitement par lorlatinib est donc efficace chez les patients préalablement traités par un ALK TKI de première ou deuxième génération, et est actuellement approuvé pour cette indication. Le spectre complet de mécanismes de résistance au lorlatinib chez les patients reste à élucider. Il a récemment été rapporté que l'acquisition séquentielle de deux mutations ou plus dans le domaine kinase, également appelées mutations composées, est responsable de la progression de la maladie chez environ 35% des patients traités par le lorlatinib, principalement en altérant sa liaison au domaine kinase d’ALK. Cependant, l’effet de ces mutations sur la sensibilité aux différents inhibiteurs d’ALK peut varier, et les autres mécanismes de résistance survenant chez la plupart des patients restent inconnus. Mon travail de thèse avait pour but d’explorer la résistance au lorlatinib chez des patients atteints d'un cancer du poumon ALK réarrangé par la mise en œuvre de biopsies spatiales et temporelles et le développement de modèles dérivés de patients. Dans le cadre de l’étude institutionnelle MATCH-R (NCT02517892), nous avons effectué un séquençage à haut débit de l’exome, de l’ARN et ciblé, ainsi qu’un séquençage des ctDNA afin d’identifier les mécanismes de résistance. Nous avons établi des lignées cellulaires dérivées de patients et caractérisé de nouveaux mécanismes de résistance et identifiés de nouvelles stratégies thérapeutiques in vitro et in vivo. Nous avons identifié trois mécanismes de résistance chez quatre patients avec des biopsies appariées. Nous avons étudié l'induction de la transition épithélio-mésenchymateuse (EMT) par l'activation de SRC dans une lignée cellulaire, dérivée d’un patient, exposée au lorlatinib. Les cellules mésenchymateuses étaient sensibles à l’inhibition combinée de SRC et d'ALK, montrant que même en présence d'un phénotype agressif, des stratégies de combinaison peuvent surmonter la résistance aux ALK TKI. Nous avons identifié deux nouvelles mutations composées du domaine kinase d’ALK, F1174L / G1202R, C1156Y / G1269A survenues chez deux patients traités par le lorlatinib. Nous avons développé des modèles de cellules Ba / F3 exprimant les mutations simples et composées pour étudier leur effet sur la résistance au lorlatinib. Enfin, nous avons caractérisé un nouveau mécanisme de résistance provoqué par la perte de fonction de NF2 au moment de la progression du lorlatinib par l’utilisation de PDX et de lignées cellulaires dérivées de patients, et par CRISPR / CAS9 knock-out de NF2. Nous avons constaté que l'activation de mTOR par la perte de fonction de NF2 provoquait la résistance au lorlatinib et qu'elle pouvait être surmontée par le traitement avec des inhibiteurs de mTOR.Cette étude montre que les mécanismes de résistance au lorlatinib sont plus divers et complexes que prévu. Nos résultats démontrent également comment les études longitudinales de la dynamique tumorale permettent de déchiffrer la résistance aux TKI et d'identifier des stratégies thérapeutiques. / The molecular study and classification of lung adenocarcinomas has led to the development of selective targeted therapies aiming to improve disease control and survival in patients. The anaplastic lymphoma kinase (ALK) is a tyrosine kinase receptor from the insulin tyrosine kinase receptor family, with a physiologic role in neural development. Gene rearrangements involving the ALK kinase domain occur in ~3-6% of patients with lung adenocarcinoma. The fusion protein dimerizes leading to transactivation of the ALK kinase domain in a ligand-independent and constitutive manner. Lorlatinib is a third generation ALK inhibitor with high potency and selectivity for this kinase in vitro and in vivo, and elevated penetrance in the central nervous system. Lorlatinib can overcome resistance mediated by over 16 secondary kinase domain mutations occurring in 13 residues upon progression to first - and second - generation ALK TKI. In addition, treatment with lorlatinib is effective for patients who have been previously treated with a first and a second generation or a second generation ALK TKI upfront and is currently approved for this indication. The full spectrum of biological mechanisms driving lorlatinib resistance in patients remains to be elucidated. It has been recently reported that the sequential acquisition of two or more mutations in the kinase domain, also referred as compound mutations, is responsible for disease progression in about 35% of patients treated with lorlatinib, mainly by impairing its binding to the ALK kinase domain. However, the effect of these compound mutations on the sensitivity to the repertoire of ALK inhibitors can vary, and other resistance mechanisms occurring in most patients are unknown. My PhD thesis aimed at exploring resistance to lorlatinib in patients with ALK-rearranged lung cancer through spatial and temporal tumor biopsies and development of patient-derived models. Within the institutional MATCH-R study (NCT02517892), we performed high-throughput whole exome, RNA and targeted next-generation sequencing, together with plasma sequencing to identify putative genomic and bypass mechanisms of resistance. We developed patient-derived cell lines and characterized novel mechanisms of resistance and personalized treatment strategies in vitro and in vivo. We characterized three mechanisms of resistance in four patients with paired biopsies. We studied the induction of epithelial-mesenchymal transition (EMT) by SRC activation in a patient-derived cell line exposed to lorlatinib. Mesenchymal cells were sensitive to combined SRC and ALK co-inhibition, showing that even in the presence of an aggressive and challenging phenotype, combination strategies can overcome ALK resistance. We identified two novel ALK kinase domain compound mutations, F1174L/G1202R, C1156Y/G1269A, occurring in two patients treated with lorlatinib. We developed Ba/F3 cell models harboring single and compound mutations to study the differential effect of these mutations on lorlatinib resistance. Finally, we characterized a novel mechanism of resistance caused by NF2 loss of function at the time of lorlatinib progression through the development of patients derived PDX and cell lines, and in vitro validation of NF2 knock-out with CRISPR/CAS9 gene editing. Downstream activation of mTOR was found to drive lorlatinib resistance by NF2 loss of function and was overcome by providing treatment with mTOR inhibitors.This study shows that mechanisms of resistance to lorlatinib are more diverse and complex than anticipated. Our findings also emphasize how longitudinal studies of tumor dynamics allow deciphering TKI resistance and identifying reversing strategies.

Contexte : Bien que le tabagisme soit de loin le facteur de risque majeur de cancer de poumon, les expositions professionnelles, qui représentent la 2eme étiologie majeure de ces cancers, méritent un intérêt particulier. Peu d'information existe actuellement sur le risque de cancer du poumon associé aux expositions professionnelles aux solvants. Ces substances sont largement utilisées dans différentes industries et certaines professions comme les peintres par exemple, particulièrement exposés aux solvants, sont reconnues à risque de cancer du poumon, sans identification de l'agent cancérogène en cause.Objectifs : L'objectif de mon travail de thèse est l'évaluation du rôle de l'exposition à différents solvants organiques (groupés en solvants chlorés, carburants et solvants pétroliers, solvants oxygénés) sur le risque du cancer du poumon. Dans un premier temps nous avons étudié l'effet de l'exposition professionnelle aux solvants chlorés; ensuite l'analyse a intégré l'exposition aux deux autres familles de solvants, toujours en tenant en compte des principaux facteurs de risque de cancer du poumon, y compris le tabac et l'exposition professionnelle à l'amiante.Population et méthode: Ce travail est basé sur les données d'une large étude de type cas-témoins en population générale, ICARE. Des données détaillées sur l'activité professionnelle vie entière ont été recueillis. Au total, 2,926 cas de cancer de poumon (2,276 hommes et 650 femmes) et 3,555 témoins (2,780 hommes et 775 femmes) ont été inclus. L'exposition aux solvants a été évaluée par des matrices emplois-expositions, élaborés séparément par chaque substance par des hygiénistes industriels. En outre, l'exposition à certains solvants était directement déclarée par les sujets dans le questionnaire. Nous avons d'abord suivi une approche d'analyse statistique classique par régression afin d'étudier le rôle des solvants chlorés. Lors de l'analyse qui intégrait les trois familles des solvants, nous avons suivi une approche méthodologique complexe multidimensionnelle. La méthode bayésienne profil regression nous a permis de contourner les limites de l'analyse classique, dues à la forte multicollinéarité qui existe entre les solvants.Résultats et conclusions: L'analyse focalisée sur les solvants chlorés a suggéré une association entre le cancer du poumon et l'exposition professionnelle au perchloroethylene (PCE), en particulier chez les femmes. En revanche, aucune association avec le risque de cancer du poumon n'a pu être mise en évidence par la seconde analyse intégrant les trois familles de solvants (chlorés, pétroliers et oxygénés). Cependant, parce que nous avons augmenté la spécificité de la définition de l'exposition le PCE n'était pas inclus dans les solvants étudiés, nous empêchant de confirmer ou infirmer l'association mise en évidence précédemment. Bien que les solvants ne soient pas associés au cancer du poumon, nous avons identifié deux groupes de sujets avec un risque de cancer du poumon supérieur à la moyenne. L'un de ces groupes incluait notamment une forte concentration de peintres. Notre analyse ne plaide pas en faveur du rôle des solvants pour expliquer cet excès. Malgré l'absence d'association entre l'exposition aux solvants et le risque de cancer du poumon l'approche Bayésienne utilisée nous a permis d'analyser l'exposition conjointe à un nombre relativement important de substances, ce qui est une situation assez courante en matière d'expositions professionnelles. Notre souhait est maintenant grâce à cette nouvelle méthodologie de nous pencher sur l'étude du rôle des expositions conjointes de substances reconnues cancérigènes pour le poumon comme l'amiante, la poussière de silice et les gaz d'échappement du moteur diesel, toutes trois retrouvés très fréquemment dans l'industrie de la construction par exemple. / Context: The principal risk factor for lung cancer is by far tobacco smoke, however occupational exposures deserve a special interest because they are the 2nd main etiology of this cancer. Little information is currently available on the relationship between lung cancer risk and occupational exposure to solvents that are widely used in several industries. Certain jobs such as painters, who are particularly exposed to solvents, are known to be at increased risk of lung cancer, but the causative agent is still unknown or unproven.Objectives: The aim of the present work was the evaluation of the role of occupational exposure to different organic solvents on lung cancer risk. Initially we studied the effect of occupational exposure to chlorinated solvents; then the analysis integrated exposure to two other solvent families, namely fuels and petroleum solvents and oxygenated solvents, always taking into account the main risk factors for lung cancer, including cigarette smoking and occupational exposure to asbestos.Population and methods: This work was based on a large population-based case-control study, ICARE. Detailed data on the lifelong occupation was collected. A total of 2,926 cases of lung cancer (2,276 men and 650 women) and 3,555 controls (2,780 men and 775 women) were included. Exposure to solvents was assessed by job exposure matrices, developed separately for each substance by industrial hygienists. In addition, exposure to certain solvents was directly reported by subjects in the questionnaire. First we followed a classical statistical regression analysis approach to investigate the role of chlorinated solvents. In the analysis that included three families of solvents, we followed a multidimensional complex methodological approach. Bayesian profile regression method enabled us to overcome traditional analysis limits due to high multicollinearity between solvents.Results and conclusions: The analysis focused on chlorinated solvents suggested an association between lung cancer and occupational exposure to perchloroethylene (PCE), especially in women. While, no association with lung cancer risk could be demonstrated in the second analysis, incorporating the three families of solvents (chlorinated, petroleum and oxygenated). However, as we had increased the specificity of exposure definition, PCE was not included in the studied solvents anymore, preventing us from confirming or denying the association suggested above. Although solvents were not associated with lung cancer, we identified two groups of subjects whose risk of lung cancer was higher than the average. In particular, one of these groups included a high concentration of painters, however our analysis does not advocate the role of solvents to explain this excess. Despite the lack of association between solvent exposure and risk of lung cancer, the Bayesian approach allowed us to analyze the effect of joint exposure to a relatively large number of substances, which is a fairly common situation in occupational exposures. Thanks to this innovative method, our intention is now to look at the role of joint exposure to substances recognized as carcinogenic for the lung such as asbestos, silica dust and diesel engine exhaust, that are frequently found for instance in construction industry.

Contexte : Le tabagisme actif et passif, la pollution atmosphérique, le radon, les expositions professionnelles à certains agents chimiques tels que l’amiante, la silice cristalline, les hydrocarbures aromatiques polycycliques sont des facteurs de risque établis du cancer du poumon. De plus, certains facteurs alimentaires comme la faible consommation de fruits et de légumes ont été associés à une augmentation de risque de cancer du poumon. Des études épidémiologiques antérieures consacrées à l’étude de l’association entre le cancer du poumon et d’autres expositions comme la consommation de café et l’indice de masse corporelle (IMC) ont été peu concluantes.Objectif : L’objectif de ce travail est d’étudier l’association entre la consommation de café, l’IMC et le risque de cancer du poumon.Matériels et Méthodes : L’étude du rôle du café dans la survenue du cancer du poumon s’est basée sur les données d’une étude cas-témoins en population générale de grande envergure, l’étude ICARE. Les analyses concernaient 2 684 cas de cancer du poumon et 3 481 témoins. Une description détaillée de la consommation de café a été recueillie à l’aide de questionnaires standardisés réalisés au cours d’entretiens en face à face. L’étude de l’association entre l’IMC et le risque de cancer du poumon s’est basée sur une étude cas-témoins nichée dans quatre cohortes aux Etats-Unis, en Europe, en Chine et à Singapour, incluant 4 172 cas de cancer du poumon et 8 471 témoins. L’IMC a été calculé à partir de du poids et de la taille mesurés ou auto-déclarés à l’inclusion. Les Odds ratios (ORs) et les intervalles de confiance à 95% (IC) ont été estimés à l’aide de la régression logistique non conditionnelle, en ajustant sur les facteurs de confusion potentiels.Résultats : Nous n’avons pas observé d’association entre la consommation de café et le risque de cancer du poumon. Les ORs ajustés étaient de l’ordre de 1,07 (0,77-1,48) pour une consommation ≥ 5 tasses/jour, de 1,02 (0,72-1,43) pour une durée de consommation ≥ 49 ans et de 1,02 (0,73-1,42) pour une consommation cumulée vie entière ≥ 184 tasses-années par rapport aux non consommateurs. L’étude cas-témoins nichée dans les 4 cohortes a montré une association inverse significative entre l’IMC et le risque de cancer du poumon. Les ORs ajustés pour les sujets en surpoids (IMC, 25-30 kg/m2) et les sujets obèses (IMC ≥30 kg/m2) étaient respectivement de 0,77 (0,68-0,86) et de 0.69 (0,59-0,82) en comparaison avec les par rapport aux/comparés aux sujets de poids normal (IMC, 18,5-24,9 kg/m2). Cette association était accentuée chez les anciens et actuels fumeurs.Conclusions : La consommation de café ne semble pas être associée au risque de cancer du poumon. L’obésité est associée à une réduction de risque de cancer du poumon, particulièrement chez les anciens et les actuels fumeurs. / Context: Smoking, second-hand smoke, air pollution, radon, and occupational exposure to chemical agents such as asbestos, silica and polycyclic aromatic hydrocarbons are well-known risk factors for lung cancer. In addition, dietary factors involving low intake of vegetables and fruits has been associated with an increased risk of lung cancer. Previous epidemiological studies on the association between lung cancer with other exposures such as coffee intake and body mass index (BMI) have been inconclusive.Objective: The aim of the present work is to investigate the association between coffee consumption and BMI and risk of lung cancer.Materials and Methods: The work on coffee was based on a large French population based case-control study, the ICARE study. Analyses involved 2,684 lung cancer cases and 3,481 controls. Detailed information on coffee was collected using standardized questionnaires through face-to-face interviews. For BMI, a case-control study was nested within four cohorts in USA, Europe, China and Singapore, which included 4,172 lung cancer cases and 8,471 controls. BMI was calculated based on the measured/self-reported height and weight at the baseline. Odds ratios (ORs) and 95% confidence intervals (CIs) were estimated using unconditional logistic regression, adjusting for potential confounders.Results: We found no significant association between coffee consumption and lung cancer risk. The adjusted OR was 1.07 (95%-CI: 0.77-1.48) for ≥ 5 cups /day, 1.02 (95%-CI: 0.72-1.43) for duration of consumption ≥49 years and 1.02 (95%-CI: 0.73-1.42) for life time cumulative consumption ≥184 cup-years compared with never consumers. In the analysis of nested case-control study, we found statistically significant inverse association between BMI and lung cancer risk. Compared with normal weight subjects (BMI, 18.5-24.9 kg/m2), the adjusted OR for overweight (BMI, 25-30 kg/m2) and obese subjects (BMI, ≥30 kg/m2) were 0.77 (95% CI: 0.68-0.86) and 0.69 (95% CI: 0.59-0.82) respectively. This association was strengthened in both current and former smokers.Conclusions: Coffee consumption does not appear to be associated to the risk of lung cancer. Obesity is associated with decreased lung cancer risk, particularly in former and current smokers.

L’identification de la notion de driver oncogene et le développement de molécules capables de cibler leur activité a entrainé d’importants changements dans le traitement des cancers CBNPC.L’EGFR est un récepteur transmembranaire à activité TK (Tyrosine Kinase) permettant latransmission de signaux extracellulaires jusqu’au sein de la cellule grâce à l’activation de voies de signalisations. Parmis ces voies de signalisation on retrouve les voies de prolifération et de survie cellulaire. Des mutations activatrices dans le domaine TK confèrent à ce dernier un rôle de driver oncogene. Dans ce domaine l’EGFR a joué un rôle avant gardiste. Ainsi de nombreuses molécules ciblant l’activité de l’EGFR muté (EGFR-TKI, gefitinib) ont été développées. L’utilisation de ces molécules en clinique a représenté une vraie révolution dans la prise en charge des patients. Cependant ces derniers développent inéluctablement des mécanismes de résistance. L’analyse transcriptomique de modèles ayant acquis une résistance aux EGFR-TKI a mis en évidence une dérégulation de l’expression des transcrits. Par ailleurs des résultats del’équipe ont montré que l’expression des protéines SR (facteurs d’épissage impliqués dans la régulation de nombreux transcrits) était dérégulée dans les CBNPC. Sur la base de ces résultats nous avons émis l’hypothèse que l’épissage alternatif des transcrits médié par les protéines SR pourrait jouer un rôle dans la résistance acquise par les tumeurs pulmonaires en réponse aux EGFR-TKI.Au sein du laboratoire des clones résistants ont été générés après exposition chroniqueau gefitinib de modèles cellulaires d’adénocarcinomes pulmonaires exprimant une mutation activatrice de l’EGFR.Nous avons tout d’abord mis en évidence une accumulation de l’expression de SRSF2 dans les clones résistants comparativement à la lignée sensible. Dans deux clones résistants au gefitinib, issus de la lignée d’adénocarcinome pulmonaire sensible PC9 exprimant un EGFR mutant Del19, nous montrons que la neutralisation de la protéine SRSF2 sensibilise les clones à l’apoptose induite par le gefitinib. Une analyse RNA-seq nous a permis d’identifier Atg16L1 comme un acteur potentiel de la resensibilisation à l’apoptose médiée par SRSF2. La neutralisation de SRSF2 entraine une modulation de l’épissage de l’exon8 de la protéine Atg16L1 en réponse à un traitement au gefitinib. Et la neutralisation de l’expression des transcrits ARN d’ATG16L1 comportant l’exon8 sensibilise les clones résistant à l’apoptose induite par le gefitinib. Ce switch d’épissage entraine une modulation de l’activité autophagique des cellules en réponse au gefitinib. Nous montrons qu’une expression majoritaire des transcrits comportant l’exon 8 favorise une inhibition de l’autophagie en réponse au gefitinib. De plus les modèlesrésistants pour lesquels on observait une resensibilisation à l’apoptose suite à une neutralisation des transcrits contenant l’exon 8, conservent leur phénotype de résistance lorsque dans ces mêmes conditions l’activité autophagique est inhibée. L’ensemble de ces travaux met en avant l’existence d’un switch d’épissage de la protéine Atg16L1 au niveau de son exon 8 contribuant à une inactivation de l’autophagie corrélée avec un phénotype de résistance à l’apoptose en réponse à un traitement par EGFR-TKI. Enfin SRSF2 participerait à la modulation de cet épissage en réponse à un traitement au gefitinib. / Identifying what is a driver oncogene and developping small molecules that are able to targetits activity led to drastic changes in NSCLC treatments. EGFR is a transmembrane receptorwith Tyrosine Kinase (TK) activity allowing signal transmission from the environment towardsthe inner of the cell by signaling pathways activation. Among those signaling pathways arefound survival and proliferation pathways. Activating mutations make EGFR a driver onco-gene, which was the first protein to be identified as such. Hence numerous chemical compoundtargeting mutated EGFR (EGFR-TKI, gefitinib) have been developped. Their use in clinicsrepresent a huge improvement for patients care. However resistance mechanisms ultimatelyoccur. Transcriptomic analyses of acquired resistant models to EGFR-TKI have shown thattheir RNA transcripts expression is abnormal. Moreover results from the team have demons-trated that SR proteins (splicing factor) expression is deregulated in NSCLC. Based on thoseresults we hypothesized that SRSF2 mediated alternative splicing of mRNA could be involvedin resistance mechanims acquired by lung carcinoma in response to EGFR-TKIThe lab developped resistant clones by chronic exposure to gefitinib of EGFR mutated lungadenocarcinoma cellular models.We first observed the accumulation of the expression of SRSF2 protein in resistant clonescompared to the sensitive cell line. Secondly, sensitivity to gefitinib induced apoptosis of twoclones was resored when neutralising SRSF2. A RNA-seq analysis led us to identify Atg16L1 aspotentially being involved in the SRSF2-mediated sensitization to gefitinib-induced apoptosis.SRSF2 neutralisation modulates Atg16L1 splicing in response to gefitinib. Neutralisation ofExon 8 containing transcripts of Atg16L1 sensitizes resistant clones to gefitinib induced apop-tosis. This alternative splicing switch modulates autophagic activity of the cells in reponseto gefitinib. We have shown that exon8 containing transcripts favor autophagy inhibition inreponse to gefitinib. This work emphasize the role of Atg16L1 alternative splicing switch ofexon8 in autophagy inhibition and its correlation with a resistant phenotype in response toEGFR-TKI. SRSF2 may participate in the modulation of this alternative splicing switch inreponse to gefitinib.

Malgré les progrès réalisées en matière de traitement et de diagnostic, le cancer du poumon demeure le plus répandu et le plus mortel dans le monde. La chimiothérapie conventionnelle, associant un composé de platine (cisplatine ou carboplatine) à un autre agent antinéoplasique est utilisée à quasiment tous les stades. Comme celle-ci est administrée par voie intraveineuse (IV), elle entraîne des effets secondaires systémiques importants dont certains sont dose- limitant (DLT) comme la néphrotoxicité pour le cisplatine ou la myélotoxicité pour le doublet carboplatine-paclitaxel. Par conséquent, ces agents sont administrés selon des cycles bien espacés pendant lesquels les tissus se rétablissent, et ce incluant la tumeur ;conduisant à une repopulation tumorale. En effet, une corrélation significative a été établie entre la concentration de platine dans les tumeurs pulmonaires et l’efficacité du traitement. Le but de ce travail était d’évaluer le potentiel de combiner une poudre sèche pour inhalation (CIS-DPI-50) avec le traitement de chimiothérapie IV, afin d’exposer la tumeur à l’agent cytotoxique de manière continue.La première partie de ce travail a permis de développer le CIS-DPI-50. Afin d’éviter qu’une haute concentration en cisplatine ne soit complètement solubilisée une fois dans les poumons, et afin d’assurer une exposition suffisante, il était essentiel de développer des formulations à libération contrôlée et à rétention pulmonaire suffisante. Ceci consistait en l’optimisation d’une formulation à base de microparticules lipidiques solides (CIS-DPI-TS) préalablement développée par Levet et al. Cette formulation a été reproduite afin d’évaluer son efficacité chez des souris greffées avec le modèle M109-HiFR (0.5 mg/kg, trois fois par cycle pendant deux cycles) et a démontré une survie similaire au CIS-IV (1.5 mg/kg, une fois par cycle pendant deux cycles). Cela a été effectué en (i) utilisant des excipients de grade pharmaceutique, reconnus comme sûrs (GRAS) (49,5 % (w/w) d’HCO et 0,5 % (w/w) de TPGS) selon un processus facilement transposable, et (ii) en augmentant la libération initiale afin d’améliorer la réponse antitumorale. Le CIS-DPI-50 a montré une performance aérodynamique prometteuse à des débits d’air différents (100 et 40 L/min) avec une fraction de particules fines par rapport à la dose délivrée (FPF_d) de 86 ± 1 % et de 74 ± 1 %, respectivement. La reproductibilité du procédé a été démontrée sur 3 lots différents et la stabilité maintenue pendant les 6 mois de stockage avec une FPF_d variant de 81,0 ± 0,6 % au T0 à 81 ± 2 % après 6 mois. Ceci était lié à (i) la stabilisation de la forme β de HCO et de l’état cristallin du cisplatine, et (ii) à la faible teneur en solvant résiduel (< 0,2 % w/w). De plus, cette formulation était caractérisée par une libération initiale plus marquée qu’avec CIS-DPI-TS ainsi que par des propriétés de libération contrôlée in vitro puisque 48 ± 2% ont été dissous en 2 h, vs. 35 ± 11 % pour CIS-DPI-TS et 76 ± 5 % pour les microcristaux de cisplatine non enrobés. Cela a été confirmé in vivo et a prouvé que le changement vers HCO a diminué le Tmax dans le sang de 120 min pour CIS-DPI- TS à 1 min pour le CIS-DPI-50. De plus, la rétention pulmonaire a été maintenue pendant 4 heures avec une aire sous la courbe (AUC) dans les poumons de 4 611 ± 932 ng.min.mg1 vs. 6 072 ng.min.mg-1 pour CIS-DPI-TS. Par conséquent, cette formulation a été choisie pour la suite des investigations.La deuxième partie de ce travail visait tout d’abord à évaluer la biodistribution après l’administration de CIS-DPI-50 à 0.5 mg/kg chez des souris greffées avec le modèle LLC1- Luc. Suite à cette administration, une exposition plus soutenue et dix fois plus élevée a été retrouvée dans les tumeurs par rapport au tissu sain (AUC0-∞ de 10 683 ± 5 826 ng.min.mg-1, vs. 1 071 ± 825 ng.min.mg-1, respectivement). Le deuxième objectif était de sélectionner le schéma d’administration du CIS-DPI-50 le plus adapté à sa combinaison avec la chimiothérapie IV. Le CIS-DPI-50 a été administrée 5 fois par cycle pendant deux cycles à 0,3, 0,5 et 1 mg/kg, ou à 0,5 mg/kg 3 fois par cycle pendant deux cycles. Après le premier cycle de traitement, aucune différence en termes de concentrations en platine n’a été observée dans les tumeurs ou dans les organes sains entre les groupes traités de manière répétée et ceux administrés une seule fois. Cependant, un cycle plus tard, toutes les concentrations en platine ont augmenté dans les organes sains et diminué dans les tumeurs. Ceci était lié à une augmentation de la taille tumorale d’un facteur de 23 entre les deux cycles (533 ± 23 mg vs. 23 ± 3 mg), ainsi qu’à la dégradation de l’état général des animaux. De plus, aucun des schémas n’a démontré une toxicité pulmonaire ou une efficacité. Cette efficacité limitée était liée à la faible sensibilité du modèle LLC1-Luc au cisplatine. Par conséquent, les schémas caractérisés par la plus faible dose cumulée (0,5 mg/kg trois fois par cycle et 0,3 mg/kg cinq fois par cycle) ont été sélectionnés afin d’évaluer leur efficacité chez des souris greffées avec le modèle M109-HiFR-Luc2. Une réduction significative de la taille tumorale dans les groupes traités (p < 0,0001) par rapport au groupe non traité a été observée ;confirmant la réponse de ce modèle au cisplatine. Cependant, aucune différence en termes de croissance tumorale (tendances similaires), de proportion de répondeurs (33 % pour les deux groupes) ou de survie (31 jours pour les groupes traités vs. 23 jours pour le groupe non traité) n’a été rapportée entre ces deux groupes. Par conséquent, le schéma le moins fréquent a été choisi pour éviter une éventuelle accumulation de platine et une atteinte rénale aigue (AKI).La troisième partie de ce travail avait pour but d’étudier la tolérance pulmonaire et rénale du CIS-DPI-50, du CIS-IV et de leurs combinaisons. Les résultats de quantification des cytokines pro-inflammatoires (TNF-α, IL-6, IL-1β) dans le fluide de lavage bronchoalvéolaire (BALF) ont montré une meilleure tolérance pour le CIS-DPI-50 par rapport au CIS-IV. Les neutrophiles granulocytes (NT-GRA) ont augmenté proportionnellement à la dose pour tous les groupes traités avec le CIS-DPI-50. Ces augmentations étaient réversibles une semaine plus tard uniquement pour les monothérapies et le groupe combiné, dont les administrations ont été espacées de 24h. Compte tenu des résultats d’inflammation et de cytotoxicité, l’ajout de CIS- DPI-50 au CIS-IV à sa dose maximale tolérée (MTD) semblait avoir un plus grand impact que si CIS-DPI-50 était ajouté à une dose IV réduite de 25%. Les résultats de quantification des biomarqueurs AKI plasmatiques (NGAL, cystatine C et créatinine) ont augmentés lorsque les deux monothérapies ont été administrées à leur DMT le même jour ou 24 heures plus tard. Par conséquent, la MTD du CIS-IV devait être réduite de 25% et les administrations séparées de 24h pour préserver la tolérance. L’efficacité de ce schéma a été évaluée sur des souris greffées avec le modèle M109-HiFR-Luc2 en combinant le CIS-DPI-50 au doublet IV cisplatine- paclitaxel. Malgré le fait que ces résultats n’étaient pas significativement différents, des tendances intéressantes en termes de réduction de la croissance tumorale, de survie (31 jours pour le groupe combiné vs. 26 pour le doublet IV, vs. 21 jours pour le groupe non traité) et de proportion de répondeurs (67 % pour le groupe combiné, vs. 50 % pour le doublet IV) ont été observés pour le groupe combiné.Comme les différentes adaptations ont probablement pu entraver le potentiel des combinaisons, il était intéressant d’étudier l’association de CIS-DPI-50 avec un doublet moins néphrotoxique (carboplatine-paclitaxel), et qui nécessiterait éventuellement moins d’ajustements. Compte tenu de la DLT du carboplatine et du paclitaxel, l’évaluation de la myélotoxicité était incluse dans cette étude. Les résultats ont montré que l’ajout de CIS-DPI-50 au doublet carboplatine- paclitaxel IV le même jour à leur MTD ont induit une augmentation du nombre de globules blancs et de cellules totales dans le BALF, une proportion plus élevée de NT-GRA dans le BALF et une anémie régénérative plus précoce qu’avec le doublet IV. Ces effets étaient réversibles. La stratégie de réduction de la dose IV de 25 % et la séparation des administrations par 24h ont permis d’éviter le développement d’une anémie régénérative et/ou l’augmentation de globules blancs ou du nombre de cellules totales dans le BALF par rapport aux doublets IV. De plus, toutes les combinaisons ont induit une cytotoxicité non réversible tout en étant mieux tolérées que celles avec le CIS-IV. Leurs efficacités devraient donc être testées sur des modèles de cancer pulmonaire murin seuls ou en combinaison avec l’immunothérapie (inhibiteurs de checkpoint).Ce travail a démontré la faisabilité de combiner une modalité de traitement locorégionale avec les traitements de chimiothérapie conventionnelle par voie IV à base de cisplatine et de carboplatine contre les tumeurs pulmonaires. Ceci a été effectué en optimisant les combinaisons afin d’éviter des toxicités pulmonaire, rénale et hématologique (pour la chimiothérapie à base de carboplatine) tout en démontrant une tendance vers une efficacité (pour le doublet cisplatine- paclitaxel) dans un modèle préclinique agressif. Par conséquent, ces résultats ouvrent la voie à plusieurs autres possibilités de combinaisons (traitements localisés et inhibiteurs de checkpoint) qui doivent être investiguées afin de sélectionner les indications pour lesquelles ce traitement serait le plus efficace. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Pharmacie) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

CARM1 et PRMT1 sont 2 Protein Arginine MethylTransferases (PRMTs) impliquées dans la prolifération et dérégulées dans le cancer. La dimérisation est une caractéristique commune aux PRMTs. PRMT1 et CARM1 coopèrent dans la régulation des gènes mais il n'existe pas de données concernant un hétérodimère CARM1/PRMT1. Nous avons trouvé que PRMT1 et CARM1 sont surexprimées dans le cancer du poumon non à petites cellules et dans 2 lignées d'adénocarcinomes pulmonaires, A549 et H1299. Les siPRMT1 réduisent la prolifération cellulaire et facilitent la différentiation. Les siCARM1 produisent un effet similaire mais, comme ceci a déjà été décrit, suppriment l'expression de PRMT1 en plus de celle de CARM1. Ainsi, CARM1 peut-elle réduire la prolifération par un effet direct ou en inhibant PRMT1. Ce résultant souligne l'intérêt d'étudier la formation de l'hétérodimère CARM1/PRMT1. Nous avons trouvé que dans les cellules A549, CARM1 n'est pas phosphorylée sur la sérine 228, interagit avec PRMT1, méthyle les promoteurs de 2 gènes cibles (Sox2 et Nanog) et est localisée dans le noyau. Dans les cellules H1299, CARM1 est phosphorylée sur la sérine 228, n'interagit pas avec PRMT1, ne méthyle pas les promoteurs de Sox2 et Nanog et est localisée dans le cytoplasme. L'inhibition de la kinase MAP2K3 empêche la phosphorylation de CARM1 sur la sérine 228 et restaure l'interaction CARM1/PRMT1 dans les cellules H1299. En conclusion, l'invalidation de PRMT1 réduit la prolifération dans les cancers du poumon. L'invalidation de CARM1 réduit aussi la prolifération probablement par l'intermédiaire de la suppression de PRMT1. Nous suggérons que MAP2K3 est la kinase qui phosphoryle CARM1 sur la sérine 228 et que cette phosphorylation inhibe l'interaction CARM1/PRMT1. La formation de l'hétérodimère CARM1/PRMT1 pourrait constituer un moyen pour réguler l'activité de ces 2 enzymes / PRMT1 and CARM1 are 2 Protein Arginine MethylTransferases (PRMTs) implicated in cell proliferation and deregulated in cancer. Dimerisation is a conserved feature in the PRMT family. PRMT1 and CARM1 cooperate in gene regulation but CARM1/PRMT1 heterodimer is not yet characterised. We report that, PRMT1 and CARM1 are overexpressed in non-small cell lung cancer samples and in 2 lung adenocarcinoma cell lines, A549 and H1299. siPRMT1 reduce proliferation and promote differentiation. siCARM1 yield similar consequences but, as this was previously described, suppress PRMT1 expression in addition to CARM1 expression. Thus CARM1 might reduce proliferation by a direct effect or alternatively through PRMT1 suppression. This result reinforces the interest of investigating the CARM1/PRMT1 heterodimer formation. We found that in A549 cells, CARM1 is not phosphorylated at serine 228, interacts with PRMT1, methylates the promoter of 2 target genes (Sox2 and Nanog) and is localized in the nucleus. In H1299 cells, CARM1 is phosphorylated at serine 228, does not interact with PRMT1, does not methylate Sox2 and Nanog promoters and is localized in the cytoplasm. Inhibition of the kinase MAP2K3 prevents the phosphorylation of CARM1 at serine 228 and restores CARM1/PRMT1 interaction in H1299 cells. In conclusion, we propose that PRMT1 knock-down reduces proliferation in lung cancer. CARM1 knock-down reduces proliferation probably through the suppression of PRMT1. We suggest that MAP2K3 is the candidate kinase that phosphorylates CARM1 at serine 228 and that phosphorylation inhibits CARM1/PRMT1 interaction. CARM1/PRMT1 heterodimer formation might be a way of regulating the activities of these enzymes

Le cancer pulmonaire non à petites cellules (CNPC) est la première cause de décès par cancer dans le monde. Ce cancer est souvent découvert tardivement, il est agressif, et il est chimio-résistant. La découverte de biomarqueurs pourraient représenter une percée majeure pour la prise en charge de ces patients, en facilitant le diagnostic, le pronostic et orienter vers le choix du traitement le plus approprié. Nous avons exploré plusieurs aspects liés à la progression tumorale dans le but d'identifier de nouveaux biomarqueurs dans les CNPC. Nous avons démontré un impact antagoniste sur l'évolution des CNPC des anhydrases carboniques IX et XII, induites par l'hypoxie tumorale. Une forte expression tissulaire et plasmatique de CAIX est un biomarqueur de mauvais pronostic chez les patients présentant un CNPC, tandis que l'expression tissulaire de CAXII serait prédictive d'une évolution favorable. De plus, nous avons montré que la réoxygénation dynamique des tumeurs serait à l'origine de cet antagonisme. Deuxièmement, la composante cellulaire du microenvironnement tumoral a été étudiée et plus particulièrement nous avons démontré qu'un recrutement par les cellules tumorales des neutrophiles exprimant un marqueur spécifique CD66b pourrait avoir un signal positif au cours de la progression tumorale des CNPC. Troisièmement, le compartiment sanguin a été évalué en relation avec l'évolution des tumeurs et plus particulièrement nous avons démontré la valeur majeure diagnostique et pronostique des cellules tumorales circulantes (CTC) chez les patients atteints d'un CNPC. Enfin, les CTC semblent représenter également le support idéal pour la mise en évidence de biomarqueurs théranostiques dans les CNPC. En conclusion, ces travaux explorent les possibilités et les limites de l'identification de biomarqueurs, en soulignant l'importance de la qualité des échantillons et de l'exactitude et l'exhaustivité des données cliniques afin d'obtenir des résultats reproductibles.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal