Le cancer colorectal (CCR) reste encore aujourd'hui une cause majeure de mortalité dans le monde, avec une incidence annuelle d'environ 1 million de cas et une mortalité d'environ 700 000 personnes. La stratégie de dépistage du CCR se base sur la détection de sang occulte dans les selles par le test iFOBT. Malgré une spécificité acceptable, la sensibilité de détection reste toujours insuffisante dans une population asymptomatique (27% de sensibilité pour un adénome, 65% pour un CCR). Aujourd'hui, il existe un réel besoin de trouver de nouveaux biomarqueurs spécifiques du CCR ainsi que de développer des tests de diagnostic faciles à mettre en oeuvre dans les laboratoires de biologie médicale. Les progrès récents de l'analyse protéomique à haut débit permettent aujourd'hui d'identifier et de quantifier un nombre toujours plus grand de protéines. C'est pourquoi, nous avons développé des stratégies en protéomique quantitative pour la recherche et la validation de biomarqueurs du cancer colorectal. L'approche iTRAQ et Label-free ont permis l'identification d'environ 800 protéines et la quantification de 214 protéines. Nous avons entrepris avec succès, la validation de 4 protéines par des tests ELISA et de nouvelles technologie en protéomique quantitative ciblée (LC-SRM). Au Final, nous proposons un test multiplex de 3 protéines qui permettra d'affirmer ou d'infirmer les résultats obtenus par le test iFOBT. L'ajout du test pourrait réduire de manière significative le nombre de coloscopies inutiles, potentiellement dangereuses pour les patients et onéreuses pour les autorités de santé. / Colorectal cancer (CRC) remains a major cause of cancer mortality throughout the world with an annual incidence of approximately 1 million cases and an annual mortality around 700 000. CRC outcome is highly dependent upon the stage of detection. The 5-year survival rate of patients with metastases is less than 20% while patients with localized adenomatous polyps have an excellent outcome with 90% survival rate. Current screening methods of CRC include the iFOBT and colonoscopy. The iFOBT has an acceptable 95% specificity but always an unsatisfactory sensitivity of detection in the asymptomatic population (27% sensitivity for adenoma, 65% for carcinoma). That is why, there is a real need to find new biomarkers and develop new diagnostic test, specific and easy to implement in clinical research. Recent advances in the analysis of biological fluids by high throughput mass spectrometry allow us now to identify and quantify a large number of proteins. Due to these improvements of proteomic strategies, it seems to be a promising way to find new potential proteins markers in the CRC disease. The quantitative iTRAQ & Label-free approaches allowed the identification of 800 proteins and the quantification of 200 proteins. Therefore, we have successfully validated four proteins by targeted proteomics using mass spectrometry (LC-SRM) and ELISA assays. Finally, we suggest a multiplex test of 3 proteins which confirm or contradict the FOBT outcome. The addition of the test could significantly reduce the number of unnecessary colonoscopies which are potentially dangerous for patients and expensive for public health authorities.

Depuis 2004 les cancers représentent la première cause de mortalité en France. L'appréciation du patient sur le vécu de son traitement et de sa maladie, est maintenant considérée comme un critère de jugement utile en recherche clinique. Pour étudier la Qualité de Vie (QdV) d'un groupe de patients affectés d'une même pathologie ou recevant le même traitement et procéder à des comparaisons, seuls des questionnaires standardisés et une étude bien menée aboutissent à une évaluation statistique permettant une appréciation rigoureuse. Nous avons abordé ces deux points, tout d'abord par un travail méthodologique sur la validation des propriétés psychométriques de deux questionnaires de QdV spécifiques du cancer colorectal (CCR) : le FACT-C et le QLQ-CR38. Les résultats de cette étude multicentrique ont confirmé la validité du FACT-C et ont permis de souligner les limites du QLQ-CR38 pour évaluer la QdV des patients atteints d'un CCR. Puis nous avons réalisé un travail thématique de mise en place d'une étude de cohorte prospective de patientes atteintes d'un cancer du sein invasif (l'étude FATSEIN). Cette étude a pour objectif d'identifier les déterminants de la fatigue associée au cancer avant, pendant et après les traitements adjuvants. Les patientes ont complétés 3 questionnaires (fatigue, QdV et anxiété) à plusieurs reprises. La fatigue est considérée par les patientes comme l'un des effets secondaires des traitements le plus perturbant et son effet sur la QdV est considérable. Il est important de mieux appréhender ce symptôme longtemps négligé. L'ensemble des résultats, leurs implications pour la recherche et la pratique clinique en cancérologie sont discutés / Since 2004, cancer is the leading cause of death in France. Health-related quality of life (HRQoL) is now considered an important endpoint in cancer clinical trials. To study the Quality of Life (QoL) of a group of patients affected by the same disease or receiving the same treatment and to make comparisons, standardized instruments and a well designed study are necessary and end in a statistical evaluation allowing a rigorous appreciation. We tried to approach these two points by a methodological work which consisted to test the psychometric properties of two French colorectal cancer (CRC) specific QoL questionnaires: the QLQ-CR38 and the FACT-C and by a thematic work with the development of a longitudinal study with invasive breast cancer (BC) patients (FATSEIN study).The first study confirmed the value of the FACT-C and suggested some limits of the QLQ-CR38 for patients with CRC. The purpose of the FATSEIN study was to identify factors associated with cancer-related fatigue before, during and after adjuvant treatment for invasive BC. Patients completed 3 questionnaires (fatigue, QoL and anxiety) at several times. Fatigue is considered like a major disturbing side effect. In addition, the impact of fatigue on QoL is considerable. So, it was important to take into account better this symptom which was neglected for a long time. These results, their implication in research and clinical practice are discussed

Afin d'améliorer l'efficacité des immunothérapies anti-tumorales, il est crucial de mieux comprendre les régulations cellulaires et moléculaires contrôlant l'initiation et le maintien d'une réponse immunitaire adaptative anti-tumorale. Dans ce contexte, l'équipe a identifié l'E3 ubiquitine ligase ASB2a (Ankyrin repeat-containing protein with a SOCS Box 2 alpha) comme un régulateur de la motilité des cellules hématopoïétiques via la polyubiquitination et la dégradation par le protéasome de la Filamine A. Mon projet de thèse visait à étudier si ASB2a joue un rôle dans la mise en place et/ou le maintien de la réponse immunitaire anti-tumorale. L'analyse des données de séquençage d'ARN issues des biopsies d'une cohorte de patients atteints de cancer colorectaux révèle que l'expression d'ASB2 est plus élevée dans les sous-types de mauvais pronostic et est inversement corrélée avec la survie des patients. Dans le but de déterminer s'il existe un lien fonctionnel entre l'expression d'ASB2 et la progression du cancer du côlon, nous avons utilisé un modèle de tumeurs coliques chez des souris invalidées de façon conditionnelle et inductible pour le gène ASB2 dans les cellules hématopoïétiques. Dans un premier temps, nous avons validé la pertinence de ce modèle d'invalidation en montrant qu'ASB2a était responsable des différents niveaux de Filamine A observés entre les différentes populations de cellules dendritiques conventionnelles de la rate. J'ai ensuite démontré que l'invalidation d'ASB2 réduit le développement des tumeurs coliques, résultats en accord avec la pathologie humaine. Ce phénotype est causé par l'activation d'une réponse immunitaire anti-tumorale adaptative de type 1 plus forte chez les souris invalidées pour ASB2. L'ensemble de ces travaux mettent en évidence le potentiel d'ASB2a comme cible thérapeutique innovante dans le traitement du cancer colorectal. / In order to enhance the efficiency of anti-tumor immunotherapies, it is crucial to better understand the cellular and molecular regulations sustaining the initiation and maintenance of an adaptive anti-tumor immune response. In this context, the team identified the E3 ubiquitin ligase ASB2a (Ankyrin repeat-containing protein with a SOCS Box 2 alpha) as a regulator of hematopoietic cell mobility through the polybiquitination and proteasomal degradation of the Filamin A. My thesis project aimed to study if ASB2a plays a role in the establishment and/or maintenance of the anti-tumor immune response. The analysis of RNA sequencing derived from the biopsy of colorectal cancer patients revealed that ASB2a expression is higher in the subtypes associated with poor prognosis and is inversely correlated with patient relapse-free survival. In order to determine whether there is a functional link between ASB2 expression and colon cancer progression, we used a colorectal cancer model applied to ASB2 knockout mice in hematopoietic cells. First, we validate the relevance of this knockout model by showing that ASB2a was responsible for the different levels of Filamin A observed between the different populations of spleen conventional dendritic cells. Then, I have shown that ASB2 invalidation reduces the development of colonic tumors, in accordance with human pathology. This phenotype is due to the activation of a stronger type 1 adaptive anti-tumor immune response in ASB2 knockout mice. This study highlight the potential of ASB2a as an innovative therapeutic target in the treatment of colorectal cancer.

The DNA Mismatch repair (MMR) pathway is responsible for the repair of base-base mismatches and insertion/deletion loops, formed during DNA replication. Mutations in MMR genes significantly increase the predisposition to cancer with MMR deficiency estimated to be present in 15-17 % of all colorectal cancers. 5-fluorouracil is the main treatment for advanced colorectal cancer however the majority of studies suggest that MMR deficient tumours are more resistant to 5-fluorouracil than MMR proficient tumours. Therefore, there is a critical clinical need to identify novel therapeutics to treat these tumours. To this end, we have performed a high-throughput compound screen, to identify compounds that cause selective lethality in MMR deficient cell lines. We identified the potassium-sparing diuretic drug, Triamterene, as selectively lethal in vitro and in vivo in MMR deficient cell lines. Our data suggest that this selectivity is through its antifolate activity, leading to the accumulation of reactive oxygen species and DNA double strand breaks in MMR deficient cells. Interestingly, we identified a requirement, for thymidylate synthase expression, the only de novo enzyme for dTTP synthesis for the Triamterene cytotoxicity. NRF2 and NRF2-induced antioxidants were regulated upon Triamterene treatment and thymidylate synthase silencing, therefore suggesting a role for the antioxidant response in Triamterene toxicity. Taken together, our results suggest Triamterene as a promising novel therapeutic for the treatment of MMR deficient cancers. In order to identify novel therapeutics to treat MMR deficient tumours, we have also performed a high-throughput siRNA screen, to identify genes that cause selective lethality in MMR deficient cell lines. We identified AURKA gene as synthetically lethal in MSH6 deficient cell lines which suggests AURKA as a promising novel therapeutic target for the treatment of MMR deficient cancers. Taken together, in this PhD thesis we have identified two novel therapeutic strategies for the treatment of MMR deficient cancers.

La colibactine est une toxine largement distribuée chez Escherichia coli. Sa synthèse est assurée par des enzymes codés par un îlot génomique appelé pks. Elle provoque des cassures double brin de l'ADN, des mutations, d'important remaniements chromosomiques et favorise l'émergence de tumeurs intestinales en modèle murin. Par ailleurs, les E. coli producteurs colonisent fréquemment les tumeurs de patients atteints de cancer colorectal. Nos travaux montrent que les bactéries productrices de colibactine induisent la sénescence cellulaire et stimulent de façon indirect la prolifération cellulaire in vitro et la croissance tumorale in vivo. L'action pro-proliférative des cellules rendues sénescentes par les E. coli producteurs de colibactine est liée à la production du facteur de croissance HGF. L'étude de la signalisation cellulaire responsable montre l'implication du facteur de transcription c-Myc, l'activation de la transcription d'un microARN qui en ciblent la peptidase SENP1, et une modification de la SUMOylation des protéines de l'hôte, notamment p53, un effecteur connu de la sénescence cellulaire. Cette voie de signalisation et les transcripts codant HGF ont été analysés dans des tumeurs de patients atteints de cancer colorectal colonisés ou non par des E. coli producteurs de colibactine. Les résultats obtenus soutiennent les résultats obtenus in vitro et dans le modèle murin. L'ensemble suggère que les bactéries productrices de colibactine favorisent l'émergence d'un micro-environnement tumoral sénescent susceptible de favoriser la croissance tumorale via la sécrétion de HGF. En parallèle, nous avons caractérisé sur le plan structural et fonctionnel la protéine ClbP de l'îlot pks. Les résultats obtenus montrent que ClbP est une peptidase à serine active dont le site actif est extracytoplasmique et indispensable à l'activité biologique de l'îlot pks. Des inhibiteurs « drug-like » de ClbP ont été identifiés à l'aide d'approches structurales, biochimiques, cellulaires et microbiologiques. Ces molécules se lient au site actif de ClbP avec une affinité nanomolaire et bloquent les activités génotoxiques et pro-tumorales des E. coli producteurs de colibactine. ClbP constitue donc une cible thérapeutique potentielle permettant de bloquer les effets délétères des E. coli producteurs de colibactine. / The colibactin toxin is widely distributed in Escherichia coli. Its synthesis is performed by enzymes encoded by the genomic island pks. It causes DNA double-strand breaks, mutations, chromosomal rearrangements in host cells and contributes to tumorigenesis in a mouse model. In addition, colibactin-producing E. coli are frequently isolated from tumors of patients with colorectal cancer. Our work shows that colibactin-producing bacteria induce cellular senescence and, consequently, can indirectly stimulate cell proliferation in vitro and tumor growth in vivo. The pro-proliferative effect mediated by these senescent cells is due to the secretion of growth factors, in particular HGF. The cell signaling responsible for cellular senescence shows the involvement of the transcription factor c-Myc, the transcription of a microRNA targeting the peptidase SENP1, and a modification of protein SUMOylation, including p53, a well-known effector of cellular senescence. This signaling pathway and HGF-encoding transcripts were analyzed in tumors of patients with colorectal cancer colonized or not by colibactin-producing E. coli. The results support the findings obtained in vitro and in the mouse model. Taken together, the results suggest that, in tumors, colibactin-producing bacteria promote the emergence of a senescent microenvironment, which can stimulate tumor growth via the secretion of HGF. In parallel, we determined the structure and function of the pks-encoded protein ClbP. The results show that ClbP is an active serine peptidase, whose active site is extracytoplasmic and essential to the biological activity of pks island. "Drug-like" inhibitors of ClbP were identified using structural, biochemical, cellular and microbiological approaches. These molecules bind to the active site of ClbP with nanomolar affinity and block the genotoxic and pro-tumoral activities of colibactin-producing E. coli. ClbP is therefore a potential therapeutic target to block the deleterious effects of bacteria-producing colibactin.

La tyrosine kinase cytoplasmique Src est un régulateur essentiel de la croissance et de l’adhésion cellulaires induites par de nombreux stimuli extracellulaires, dont les facteurs de croissance et certains composants de la matrice extracellulaire. La dérégulation de son activité catalytique lui confère des propriétés oncogéniques importantes conduisant à la formation de tumeurs agressives chez l’Homme. La plupart des connaissances actuelles sur sa régulation catalytique repose sur des données structurales de cristallographie qui ont révélé l’importance des interactions intramoléculaires SH2 et SH3-dépendantes dans le contrôle des conformations ouvertes et actives de Src. Les domaines SH3, SH2 et kinase de Src sont associés au domaine SH4 N-terminal d'ancrage à la membrane plasmique via un domaine unique (DU) flexible. Le rôle du DU dans la régulation de Src reste obscur car il est intrinsèquement désordonné et par conséquent, cette région n'a pas été incluse dans les analyses structurales originelles. L'analyse par RMN de l'extrémité N-terminale de Src a révélé une conformation partiellement structurée du DU par le contact de séquences peptidiques spécifiques avec les lipides membranaires et le domaine SH3 (Perez et al, 2013; Maffei et al, 2015). De plus, cette interaction est régulée par phosphorylation des Ser69 et Ser75 localisées à proximité de ce domaine. L’objectif de ma thèse était d’adresser la relevance biologique de ces données structurales en me focalisant sur le rôle d’une partie du DU identifiée comme importante par RMN. J’ai montré que l’inactivation de cette région par des mutations perte de fonction, diminue fortement la signalisation de Src dans les cellules non transformées humaines ainsi que ses propriétés tumorales dans les cellules cancéreuses colorectales métastatiques révélant la pertinence biomédicale du système. Des analyses de protéomique m’ont permis de révéler un mécanisme original par lequel cette région contrôle la capacité de Src à phosphoryler ses substrats. En conclusion, ces données confirment un rôle important du DU sur l'activité et la signalisation de Src et révèlent un rôle critique des domaines désordonnés dans les tumeurs chez l’Homme. L’inhibition de cette région unique par de petites molécules devrait conduire à de nouvelles stratégies thérapeutiques dans le cancer. / The membrane-anchored non-receptor tyrosine kinase Src is involved in numerous signal transduction pathways and hyperactive Src is a potent oncogene and driver of human metastasis. Most of our knowledge on Src kinase regulation relies on structural data, which revealed SH2 and SH3-dependent intramolecular interactions to control active conformations of the protein. The kinase, SH3 and SH2 domains of Src are attached to the membrane-anchored SH4 domain through the flexible unique domain (UD). The role of this UD remains obscure due to its intrinsically disordered properties for which reason it was not included in original structural analyses. Interestingly, membrane-associated intrinsic disordered domains are more prevalent among signaling and cancer-related proteins and they are thought to play critical roles in human disease. NMR analysis of Src N-terminus in the presence of lipids revealed a partially structured conformation of the UD through the contact of a small peptide sequence with membrane lipids and the SH3 domain of the protein (Perez et al, 2013; Maffei et al, 2015). This interaction was regulated by phosphorylation of Ser69 and Ser75 surrounded this central region. The aim of my thesis project was to assess the biological relevance of this structural data. Interestingly, I showed that expression of Src mutants with UD loss of function drastically affected Src activity and signaling in human non-transformed cells as well as Src oncogenic properties in metastatic colorectal cancer cells. This highlights the biomedical relevance of the system. Further proteomic analysis revealed an unsuspected mechanism by which this region controls the Src capacity to phosphorylate specific substrates involved in cancer cell activity. These data support a previously unrecognized important role of the UD on Src activity and signaling and reveals a critical role of intrinsic disordered domains in the regulation of kinase signaling in human disease. Targeting this unique region by small molecules may be of therapeutic value in human cancer.

HEF1 (Human Enhancer of Filamentation 1) est une protéine d’ancrage multi-domaine de la famille CAS. Ces protéines sont impliquées dans des modifications du cytosquelette et sont des médiateurs de l’activation par les intégrines des cascades de signalisation au niveau des adhérences focales. Des données récentes ont mis en évidence une expression élevée de HEF1 associée à une capacité de migration et d’invasion cellulaire accrue dans plusieurs types de cancer. Ainsi, un rôle de la protéine dans la progression tumorale et le développement métastatique a été suggéré. HEF1 est une phosphoprotéine. Outre sa phosphorylation sur résidus tyrosine par les kinases FAK et Src bien décrite, elle est également phosphorylée sur des sérines: la sérine 296 et la sérine 369 identifiée par notre laboratoire comme étant un régulateur de la dégradation protéosomale de la protéine. A ce jour, peu d’informations sont disponibles sur le rôle de HEF1 dans la progression tumorale colorectale, ou sur l’implication de sa phosphorylation sur sérine dans ses fonctions biologiques.Mon travail de thèse a permis de montrer une régulation positive de l’expression de HEF1 dans des échantillons du cancer de côlon, associée à une augmentation de la migration cellulaire dans des lignées tumorale colorectales. L’induction de la migration de la lignée HCT116 lors de la surexpression de HEF1 est corrélée à une augmentation de la phosphorylation sur tyrosine de FAK de manière dépendante de la kinase Src. Dans un deuxième temps, nous nous sommes intéressé à la phosphorylation sur sérine de HEF1, et avons montré que, comparativement à la protéine sauvage, la mutation sur la Sér-369 amplifie son effet pro-migratoire ainsi que la phosphorylation de FAK régulée par HEF1 consécutivement à une stabilisation de la protéine. Nous avons également caractérisé, pour la première fois, une mutation fonctionnelle de HEF1 sur l’Arg-367 qui mime l'effet de la mutation sur la Sér-369. Enfin, nous avons identifié des protéines adaptatrices de la famille BCAR3 comme partenaires de HEF1 et démontré que l’effet pro-migratoire de HEF1 est requiert son interaction avec BCAR3. En conclusion, ce travail nous a permis d’identifier une mutation de HEF1 (R367Q) qui stabilise la protéine, accroissant ainsi son effet pro-migratoire. Nous avons également associé la migration induite par HEF1 à son interaction avec BCAR3 et à une augmentation de la phosphorylation sur tyrosine de FAK. / Human Enhancer of Filamentation 1 (HEF1) is a member of the p130Cas family of docking proteins. HEF1 is present at focal adhesions and is involved in integrin-mediated cytoskeleton reorganization associated with cell migration. Elevated expression of HEF1 promotes invasion and metastasis in multiple cancer cell types. To date, little is known on the role of HEF1 in CRC tumor progression. HEF1 is phosphorylated on several Ser/Thr residues but the effects of these post-translational modifications on the functions of HEF1 are poorly understood. In this manuscript, we investigated the role of HEF1 in colorectal adeno-carcinoma migration capacities. First, we found that HEF1 expression was augmented in high stages CRC samples and then showed that overexpression of HEF1 in colo-carcinoma cell line HCT116 increases cell migration. Moreover, in these cells, HEF1 increases Src-mediated phosphorylation of FAK. We then showed that HEF1 mutation on Ser-369 enhances HEF1-induced migration and FAK phosphorylation as a result of protein stabilization. We also, for the first time characterized a functional mutation of HEF1 on Arg-367 which mimics the effect of Ser-369 to Ala mutation. Finally through mass spectrometry experiments, we identified BCAR3 as an essential interactor and mediator of HEF1-induced migration. We demonstrated that single amino acid mutations that prevent formation of the HEF1-BCAR3 complex impair HEF1-mediated migration. Therefore, amino-acid substitutions that prevent Ser-369 phosphorylation stabilize HEF1 which increases the migration of CRC cells and this requires the interaction of HEF1 with the NSP family adaptor protein BCAR3. Collectively, these data reveal the importance of HEF1 expression level in cancer cell motility and then support the utilization of HEF1 as a biomarker of tumor progression.

En France, le cancer colorectal (CCR) est la 2ème cause de décès par cancer. Chez les patients, lorsque la tumeur est localisée, elle est réséquée par chirurgie. Toutefois, 50% des patients sont diagnostiqués à un stade métastatique, ces patients sont alors traités par chimiothérapie (FOLFOX/FOLFIRI), souvent en combinaison avec des thérapies ciblées incluant des anticorps tel que le Cetuximab (anti-EGFR) ou le Bevacizumab (anti-VEGF). Cependant, il reste encore environ 40% des patients qui ne répondent pas au traitement et l’une des causes les mieux établies est l'influence des mutations de la voie RAS en aval du récepteur à l'EGF sur la réponse au Cetuximab. C’est pourquoi l’identification de nouvelles cibles moléculaires accessibles aux anticorps permettrait le développement de nouveaux modèles de thérapie ciblée. Depuis peu, les Claudines ont suscité un intérêt pour le ciblage tumoral comme la claudin-4 dans les cancers de l’endomètre ou de la prostate. Très récemment, les résultats d'une étude clinique ont démontré que la combinaison d'un anticorps anti-Claudin-18.2, l'Acm IMAB362, avec la chimiothérapie prolongeait nettement la survie chez des patients atteints de cancer gastrique avancé.C’est dans cette optique que nous nous sommes focalisés sur les claudines dans le CCR. Tout d’abord en étudiant leur expression dans des échantillons de patients atteints de CCR métastatique. En analysant l’expression des claudines dans les nouveaux sous-types moléculaires, nous avons montré que certaines pouvaient avoir une valeur pronostique. Nous avons également identifié des claudines comme cibles thérapeutiques potentielles dans le CCR, parmi elles la CLDN1. En effet, nous avons montré que la forme membranaire de la CLDN1 était surexprimée dans les tumeurs primaires et métastases du CCR. Nous avons développé un anticorps monoclonal (Acm) ciblant les parties extracellulaires de la CLDN1. Nous avons montré que le ciblage thérapeutique de la CLDN1 par Acm provoquait un ralentissement significatif de la croissance, la migration et l'invasion des cellules tumorales aussi bien in vitro que in vivo. Afin d’améliorer l’efficacité du ciblage de la CLDN1 par Acm, nous avons couplé ce dernier avec une toxine, générant ainsi un Antibody Drug conjugated (ADC). Nous avons montré que le ciblage de la CLDN1 par un ADC diminuait la survie cellulaire in vitro en culture cellulaire 2D, mais également celle des sphéroïdes via un effet cytotoxique. Ce travail a permis d'établir la preuve de concept du ciblage de la CLDN1 aussi bien par Acm que par ADC. Afin de finaliser ce travail, ces résultats doivent être confirmés in vivo. A terme, nous espérons que ce ciblage puisse trouver sa place au sein de l’arsenal thérapeutique du CCR métastatique, en particulier chez les patients résistants aux traitements. / Colorectal cancer (CRC) is one of the major causes of cancer-related deaths in the Western world. When localized, CRC is often curable by surgery. However, 50% of patients are diagnosed at a metastatic stage, these patients are then treated with chemotherapy (FOLFOX / FOLFIRI), often in combination with targeted therapies including antibodies such as Cetuximab (anti-EGFR) or Bevacizumab (anti -VEGF). Despite these treatment, almost 40% of patients develop resistance. One of the most known resistance mechanisms of resistance is due to the RAS pathway downstream of the EGF receptor in response to Cetuximab. Therefore, more therapeutic options are required particularly by identifying new molecular targets that can be reached by antibodies. Recently, Claudines have generated interest as targets in cancer, such as claudin-4 in endometrial or prostate cancer. More recently, the results of a clinical study demonstrated that the combination of an anti-Claudin-18.2 antibody, IMAB362 mAb, with chemotherapy significantly prolonged survival in patients with advanced gastric cancer.Therefore, one of our aims was to focus on claudins in CCR. First, by studying their expression in metastatic CRC patient samples. We demonstrated the prognostic value of some claudins, after analyzing their gene expression in the new molecular subtype of CRC. Beside, we identified some claudins as potential therapeutic targets in CCR, among them claudin-1 (CLDN1). Indeed, we showed that the membrane form of CLDN1 is overexpressed in primary tumors and metastases of CRC. Therefore, we developed a monoclonal antibody (mAb) targeting the extracellular parts of CLDN1. We showed that therapeutic targeting of CLDN1 by mAb significantly decreased tumor cell growth, migration and invasion both in vitro and in vivo. In order to improve the efficiency of targeting CLDN1 by mAb, we conjugated it with a toxin, thus generating an Antibody Drug Conjugate (ADC). We showed that CLDN1 targeting by an ADC decreased cell survival in vitro in 2D cell culture, but also spheroids growth via a cytotoxic effect.This work demonstrated the proof of concept of CLDN1 targeting by both mAb and ADC. In order to achieve this work, the next steps remains on testing ADC affect in vivo models. CLDN1 is a good therapeutic target in the CCR. In the long term, we hope that its targeting can find its place within the therapeutic arsenal of metastatic CRC, particularly in treatment of resistant patients.

Une collaboration entre les chercheurs du laboratoire Pharma-Dev et de l'Institut de Recherche en Santé Digestive a été mise en place depuis plusieurs années avec pour objectif le criblage thérapeutique de nouvelles molécules naturelles issues de la biodiversité végétale. Dans ce contexte, le travail présenté dans ce manuscrit est consacré à l'étude phytochimique du latex de Hura crepitans L. (Euphorbiaceae) et à la valorisation biologique de ses constituants sur des lignées cancéreuses colorectales humaines. La richesse en structures diterpéniques originales de la famille des Euphorbiaceae et le rôle de ces noyaux structuraux dans l'activation de Protéines Kinases C (PKC) impliquées dans la carcinogenèse colorectale, font de H. crepitans une espèce au potentiel thérapeutique important. Au cours de ce travail, une approche déréplicative par UHPLC-MS/MS a permis de mettre en évidence la présence de cérébrosides et une richesse notable en diterpènes de type daphnane chez H. crepitans. Au total, 33 daphnanes dont 25 nouvelles structures ont été détectées. Le fractionnement du latex a permis l'isolement de 7 daphnanes mono-estérifiés (D1) et de 6 dérivés di-estérifiés. L'évaluation biologique a révélé une activité cytostatique des D1 spécifique sur la lignée cancéreuse Caco-2 comparée à d'autres lignées intestinales normales ou cancéreuses. Cette activité est inhibée par les cérébrosides. Le D1 majoritaire, la huratoxine, a montré une activité cytostatique dès 1 µg/ml et comparativement plus spécifique que le 5-Fluoro-Uracile, cytotoxique utilisé comme référence. De plus, nous avons montré que les effets cytostatiques de la huratoxine et de l'ester de phorbol TPA sont corrélés à la régulation de signaux clés de la carcinogenèse colorectale, GSK3ß et AKT notamment, et à des changements morphologiques. Finalement, nous avons pu identifier une isoenzyme PKC comme cible potentielle de ces composés naturels. / A collaboration between the researchers of the laboratory Pharma-Dev and the Research institute in Digestive Health has been established since several years with as main objective the therapeutic screening of new natural molecules from the plant biodiversity. In this context, the work presented in this manuscript deals with the phytochemical study of the latex of Hura crepitans L. (Euphorbiaceae) and the biological valuation of its constituents on human colorectal cancerous cell lines. The wealth in original diterpene like structures within the family of Euphorbiaceae and the role of these structural cores in the activation of Proteins Kinases C (PKC) involved in the colorectal carcinogenesis, make of H. crepitans a species with a promising therapeutic potential. In the course of this work, a dereplicative approach by UHPLC-MS/MS allowed to highlight the presence of cerebrosides and a notable wealth in daphnane type diterpene in H. crepitans. This led to the annotation of 33 daphnanes including 25 new structures. Therefore, 7 mono-esterified daphnanes (D1) and 6 di-esterified derivatives could be isolated. The biological evaluation revealed, for D1, a specific cytostatic activity on the cancerous cell line Caco-2 when compared to other non-cancerous or cancerous intestinal cell lines. This activity is inhibited by cerebrosides. The main D1, huratoxine, is cytostatic from 1 µg/ml and was showed to be more specific than 5-Fluoro-Uracile, a cytotoxic drug used as reference. Furthermore, we demonstrated that the cytostatic effects of huratoxine and phorbol ester TPA are correlated to the regulation of key signals of the colorectal carcinogenesis, particularly GSK3ß and AKT, and in cells morphological changes. Finally, we were able to identify a PKC isoenzyme as a potential target of these natural products.

MUCDHL est une cadhérine atypique encore peu étudiée. Les données obtenues à ce jour suggèrent que ce gène joue un rôle suppresseur de tumeurs dans l’intestin, notamment par son interaction et son effet inhibiteur sur la β-caténine, et que son expression est fréquemment diminuée dans les cancers colorectaux (CCR). Parallèlement à cette fonction anti-oncogénique, d’autres travaux ont suggéré que MUCDHL est impliquée dans la structuration de la bordure en brosse (BB) intestinale, en contribuant à la formation d’un complexe d’interaction inter-microvillositaire. Notre objectif était de déterminer la fonction et le mode d’action de MUCDHL dans le système digestif. Par la caractérisation détaillée de l’interaction avec la β-caténine, nous avons montré que le mode d’action anti-oncogénique de MUCDHL est plus complexe qu’une simple séquestration membranaire de la β-caténine. De plus, nous avons confirmé le rôle suppresseur de tumeurs de MUCDHL sur une cohorte importante de CCR humains et montré pour la première fois que sa perte amplifie la tumorigenèse intestinale dans un model murin. Par ailleurs, l’étude phénotypique des souris Mucdhl-/- a démontré son importance dans l’homéostasie du système digestif. En effet, l’absence de MUCDHL cause des altérations morphologiques de la BB intestinale, mais également de nombreuses perturbations métaboliques. Ces travaux apportent donc des informations inédites sur la fonction et le mode d’action de MUCDHL dans le système digestif. / MUCDHL is an atypical cadherin that has been poorly studied. The data obtained so far suggest that this gene has tumor suppressive activity in the intestine, namely by its interaction and inhibitory effect on β-catenin, and that its expression is frequently decreased in colorectal cancers (CCR). In parallel to this anti-oncogenic function, other studies have suggested that MUCDHL is involved in the assembly of the intestinal brush border (BB), by contributing to the formation of an inter-microvilli interaction complex. Our objective was to determine the function and mode of action of MUCDHL in the digestive system, Through a detailed characterization of the interaction with β-catenin, we showed that the anti-oncogenic mode of action of MUCDHL is more complex than a simple membrane sequestration of β-catenin. In addition, we confirmed the tumor suppressive function of MUCDHL on a very large cohort of human CCR and showed for the first time that its loss amplifies intestinal tumorigenesis in a murine model. Moreover, the study of the phenotype of Mucdhl-/- mice allowed us to demonstrate the importance of MUCDHL in the homeostasis of the digestive system. Indeed, the absence of MUCDHL causes morphological alterations of the intestinal BB, but also numerous metabolic disturbances. Thus, this work provides new information on the function and mode of action of MUCDHL in the digestive system.