Le cancer de la prostate est le cancer le plus fréquemment diagnostiqué et la troisième cause de mortalité liée au cancer chez les hommes au Canada. Un quart des patients diagnostiqués développeront une forme plus agressive de ce cancer. Bien que nous possédions plusieurs indices cliniques pronostiques dans les cancers localisés (score de Gleason, taux sérique d’antigène prostatique spécifique (APS), stade, etc.), ceux-ci sont insuffisants pour adéquatement distinguer les patients à faible risque de progression de ceux à haut risque. A ce jour, aucun biomarqueur pronostique n’est encore utilisé en clinique. Les cliniciens ont donc besoin de nouveaux outils plus efficaces pour stratifier ce cancer et pour s’assurer d’adapter au mieux le traitement à chaque patient. En nous basant sur la littérature et sur des études préliminaires (cohortes de moins de 65 patients), notre hypothèse est que les protéines PUMA-NOXA et les récepteurs membranaires de la famille ERBB seraient, lorsqu’utilisés en combinaison, des biomarqueurs prédictifs de la progression du cancer de la prostate. Les objectifs de cette thèse sont : 1) identifier et valider de bons anticorps pour chaque biomarqueur d’intérêt, 2) définir les niveaux d’expression de chaque biomarqueur sur une cohorte de 285 patients, et 3) établir les corrélations entre les niveaux d’expression et les données cliniques des patients. Dans l’optique d’une utilisation en clinique, des anticorps de type monoclonal ont été choisis pour identifier les biomarqueurs d’intérêts. Ces anticorps ont été testés et validés pour leur spécificité par immunobuvardage de type western blot et par immunofluorescence. La localisation de la protéine d’intérêt a été validée sur des échantillons de tissus de patients suivie de l’optimisation du multi-marquage sur les cellules épithéliales et basales. Après perfectionnement de l’analyse d’images, nous avons montré qu’une expression extrême (faible ou forte) de PUMA couplée à une forte expression de NOXA dans les glandes bénignes est associée à la rechute biochimique des patients. La présence de ces biomarqueurs dans les glandes bénignes permet d’envisager d’améliorer l’identification lors des premières biopsies des patients se qualifiant pour la surveillance active. Par ailleurs, le suivi de l’expression des récepteurs de la famille ERBB dans les glandes tumorales permet une stratification des patients atteints d’un cancer de la prostate en fonction des risques de rechute biochimique, de développement de métastases et de mort liée au cancer. Ainsi, les patients présentant la combinaison d’une forte expression de EGFR et d’une faible expression de ERBB3 sont les plus susceptibles de mourir spécifiquement de leur cancer de la prostate, en particulier si les cellules tumorales présentes en plus une faible expression de ERBB2 entrainant un fort risque de développer des métastases. Mon projet de doctorat aura donc permis d’identifier et de valider des biomarqueurs d’intérêt pour prédire l’évolution du cancer de la prostate et démontrer l’intérêt de suivre ces biomarqueurs en combinaison afin d’obtenir une meilleure stratification des patients. Ces résultats devront être validés sur une cohorte indépendante et multicentrique en vue de fournir aux cliniciens un plus grand nombre d’outils pour leur permettre de réaliser une stratification fine des patients atteints d’un cancer de la prostate, et ouvrirait la voie à de nouvelles stratégies thérapeutiques plus ciblées. / Prostate cancer is the most frequently diagnosed cancer and the third leading cause of cancer-related death in men in Canada. A quarter of patients will develop a more aggressive form of this cancer. While there are several clinical prognostic variables for localized prostate cancer (Gleason score, prostate specific antigen (PSA) levels, stage, etc.), these are insufficient to adequately distinguish between low and high-risk of progression cases. As a result, clinicians need new, more effective tools to stratify this cancer and to ensure that treatments are best tailored to each patient. To date, no prognostic biomarker has yet been used clinically. Based on the literature and preliminary studies of small cohorts (less than 65 patients), we hypothesize that the protein expression of PUMA-NOXA and ERBB family members could help with the prediction of prostate cancer progression. The objectives of this thesis are: 1) to identify and validate antibodies for each biomarker of interest, 2) to define the expression levels of each biomarker on a 285 patient cohort, 3) to evaluate the correlation between marker expression levels and patient clinical data. For clinical use, monoclonal-type antibodies were chosen to identify the biomarkers of interest. These antibodies were validated for specificity by western blot and immunofluorescence techniques. The localization of the protein of interest was further identified within samples of patient tissues and additional optimization involving combinatorial staining for epithelial and basal cells. After refining the imaging and statistical analysis of PUMA and NOXA in benign glands, we found that extreme (weak or strong) PUMA expression coupled with high NOXA expression was associated with biochemical relapse. In addition, these proteins have significant potential for predicting disease evolution based on the initial radical prostatectomy sample. The presence of these proteins in benign glands would allow the identification of patients less suitable for active surveillance. Additionally, statistical analysis of ERBB family receptors in tumor glands, when used alone, allow stratification of prostate cancer patients for the prediction of biochemical relapse, development of metastases and also specific death from prostate cancer. Moreover, patients expressing a combination of high EGFR expression and low ERBB3 expression are at high risk of biochemical relapse and are at higher risk of prostate cancer specific mortality. In addition, coupling this high EGFR – low ERBB3 combination to a low ERBB2 expression helps classify patients at high risk of developing metastases. My doctoral research project will have made it possible to identify and validate biomarkers of interest for predicting the progression of prostate cancer and demonstrating the interest of combining these biomarkers in order to achieve better stratification of patients with prostate cancer. In the context of clinical utility, these results need to be validated on an independent and multicenter cohort in order to confirm these findings. This would eventually provide clinicians with a greater number of tools at their disposal to correctly anticipate patient trajectories and possibly identify new therapeutic targets for the control of the disease.

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Maladie de l'homme mûr, le cancer de la prostate nécessite des traitements qui rendent le patient impuissant, parfois de manière irréversible. Cela fait écho psychiquement à l'appréhension d'une castration qui n'a pas attendu l'avènement de cette quasi-réalité pour s'avérer l'un des moteurs psychiques de l'angoisse des hommes et de leur dynamique identificatoire, narcissique et objectale. Le cancer de la prostate se révélant être tabou dans notre société, ces hommes sont sommés de souffrir en silence. À l'appui d'une double méthodologie composée d'entretiens et d'épreuves projectives auprès de 17 patients atteints d'un cancer de la prostate (et, dans une visée comparative, de 2 patients atteints d'un cancer du rein et de 2 patients venant pour un simple dépistage), nous nous sommes proposée de discerner comment cette détresse interdite pouvait expliquer en partie la mise en avant d'une position hyper phallique ("même pas peur, même pas triste, même pas mal"). Revendiquer de n'être ni touché ni ébranlé par ce qui arrive permettrait ainsi à ces hommes de pallier une décompensation dépressive, peut-être pire que tout pour eux, car "anti-virile", dans le sens où un homme n'est censé ni chuter, ni s'effondrer, ni se plaindre. C'est pourquoi, dans la filiation des travaux de C. Chabert et de F. Neau, nous avons proposé l'idée d'un "masculin hypomane" ; il serait une défense contre le mouvement mélancolique (à entendre comme traitement narcissique de la perte) insupportable et comme retournement de la passivité en activité contre l'être pénétré (par la maladie, les explorations médicales), l'être traversé (par l'angoisse, le temps qui passe) et l'être excité (par l'autre, son désir). Portée par un faux masculin abritant le genre neutre dans le latent et durcie par un hyperinvestissement narcissique, cette solution serait à la fois coûteuse et mortifère, mais aussi salvatrice et trophique pour le sujet, déplaçant alors les frontières entre normal et pathologique. En effet, elle protégerait le sujet contre les affres de l'effondrement dépressif dans le manifeste, soutiendrait son identité virile déjà bien malmenée. Elle lui permettrait de se défendre contre le mouvement mélancolique qui infiltre le latent et, enfin, elle contiendrait l'excitation désorganisatrice de la pulsion sexuelle derrière les remparts de la pulsion de mort dans sa valence anarchiste. La dimension performative de la virilité nous a ainsi permis d'envisager la clinique de la passation (mais également la relation clinique et les mouvements transférentiels pendant les entretiens) comme un espace potentiellement traumatique (car elle peut, certes, mettre en lumière et révéler une sensibilité à la castration à travers l'implicite de performance) mais aussi, comme un espace transitionnel et thérapeutique. Ce qui semble très important pour la construction future de projets thérapeutiques concernant ces patients. / A disease affecting older men, prostrate cancer requires treatment that renders patients impotent, sometimes permanently. Psychically speaking, this resonates with the fear of castration, which does not await the advent of this quasi-reality to emerge as one of the psychic driving forces of men's anxiety and of their identity-related, narcissistic and objectal dynamic. In today's society, prostrate cancer is a taboo subject; men suffering from the condition are thus forced to suffer in silence. We met 17 patients with prostate cancer and, in a comparative way, 2 patients with kidney cancer and 2 healthy patients. Using projective methods and semi-directive interviews, we attempted to discern how this forbidden distress could partly explain why patients chose to adopt a hyperphallic stance ("Ain't scared, ain't sad, doing just fine !"). Claiming to be neither affected nor shaken by unfolding events would allow these men to mitigate depressive decompensation, which might be the worst thing for them because it would be unmanly insofar as a man must never fall, collapse or complain. Drawing from the studies undertaken by C. Chabert and F. Neau, we thus put forward the notion of "masculine hypomania". This would not only be a defense against unbearable melancholia (construed as the narcissistic treatment of loss), but would also be the reversal of passivity into action against the penetrated being (by disease and medical explorations), the permeated being (by anxiety and the passing of time) and the excited being (by the other and his desire). Driven by narcissistic hyperinvestment, this solution would be costly and mortifying on the one hand, and life-saving and nourishing on the other, moving boards between normality and pathology. Indeed, it would enable patients to defend themselves against depressive decompensation, to support shaken male identity, to defend themselves against melancholic movement and, at last, to contain excitation of the sexual drive through the death instinct in its anarchist valency. The performative dimension of manhood allowed to consider the clinical perspective of test administration (but also clinical relationship and transference during interviews) as a potentially traumatic space (because it could reveal a sensitivity to castration behind the implicit of performance), but also as a transitional and therapeutic space, which seems very important for the construction of therapeutic projects for these patients in the future.

En 2007, le Centre International de Recherche sur le Cancer (CIRC) a classé le “travail de nuit entrainant une perturbation du rythme circadien” comme probablement cancérogène pour l'homme (groupe 2A) sur la base de preuves suffisantes chez l’animal mais limitées chez l'Homme. A ce jour, peu d’études se sont intéressées au rôle du travail de nuit et des gènes de l’horloge dans la survenue du cancer de la prostate. Dans ce contexte, nous avons étudié le rôle du travail de nuit, des gènes circadiens ainsi que leurs interactions dans le risque de cancer de la prostate, à partir des données d’EPICAP, étude cas-témoins réalisée en population générale), incluant 819 cas et 879 témoins. Un questionnaire standardisé a permis de recueillir des informations détaillées sur le travail de nuit, qu’il soit fixe ou rotatif. La réalisation d’un prélèvement biologique a permis un génotypage de l’ADN pour l’étude des gènes de l’horloge. Globalement, nous n’avons pas mis en évidence d’association entre le travail de nuit et le cancer de la prostate quelle que soit l'agressivité du cancer de la prostate, alors que nous avons observé une augmentation du risque chez les hommes ayant un chronotype du soir. Une durée d’exposition d’au moins 20 ans au travail de nuit fixe associée au cancer de la prostate agressif et de manière plus prononcée en combinaison avec des nuits de longue durée (en moyenne de plus de 10 heures par nuit) ou avec un nombre maximal de nuits consécutives supérieur à 6. Nous avons observé une association significative avec le cancer de la prostate pour les gènes NPAS2 et PER1, alors que seul le gène RORA était significatif pour les cancers agressifs. L’analyse de l’interaction entre les gènes de l’horloge et le travail de nuit dans le risque de survenue de cancer de la prostate a révélé des interactions significatives avec les gènes RBX1, CRY1, NPAS2 et PRKAG2. Les résultats de notre étude renforcent l'hypothèse d'un lien entre le travail de nuit en tant que facteur de perturbation du rythme circadien et le risque de cancer de la prostate et fournissent également de nouvelles preuves d'un lien potentiel avec les variants des gènes de l’horloge. Ces résultats, pourraient contribuer à l’identification de nouveaux facteurs de risque modifiables pour le cancer de la prostate pouvant être accessibles à la prévention. Des recherches plus approfondies aideront à mieux cerner les mécanismes biologiques impliquant les gènes circadiens dans le développement du cancer de la prostate ainsi que leurs interactions avec le travail de nuit. / In 2007, the International Agency for Research on Cancer (IARC) classified "shift work leading to a disruption of circadian rhythm» as probably carcinogenic to humans (Group 2A) on the basis of sufficient evidence in animals but limited evidence in humans. To date, few studies have focused on the role of night work and clock genes in prostate cancer occurrence. In this context, we studied the role of night work, circadian genes and their interactions in prostate cancer risk, using data from EPICAP, a population-based case-control study, including 819 cases and 879 controls. A standardized questionnaire was used to collect detailed information on both fixed and rotating night work. Biological samples were also collected for DNA genotyping and for prostate cancer-clock genes association study. Overall, we did not find an association between night work and prostate cancer whatever the disease aggressiveness, while we observed an increased risk in men with an evening chronotype. At least 20 years of exposure to fixed night work was associated with aggressive prostate cancer and this was more stricken in combination with long nights (on average more than 10 hours per night shift) or more than 6 consecutive night shifts. We observed a significant association with prostate cancer for the clock genes NPAS2 and PER1, while only RORA was significant for aggressive cancers. We found significant interaction between clock genes and night work in the risk of prostate cancer for RBX1, CRY1, NPAS2 and PRKAG2. Our results provide support for the hypothesis that night work disrupting circadian rhythm could be associated with prostate cancer and they also provide new evidence of a potential link between clock genes variants and prostate cancer. These results may particularly contribute to the identification of new prostate cancer risk factors that could be modifiable and available for prevention. Further studies are warranted to better understand the biological mechanisms involving circadian genes in the development of prostate cancer and their interactions with night work.

Le carcinome intracanalaire de la prostate (intraductal carcinoma of the prostate, IDC-P) est un variant histologique agressif du cancer de la prostate retrouvé dans environ 20% des spécimens de prostatectomie radicale. L’incidence de l’IDC-P augmente avec l’évolution de la maladie, elle passe de 2% chez les patients avec des cancers localisés à faible risque à plus de 50% chez les patients avec des cancers métastatiques ou récurrents. Malgré l'association de l'IDC-P à la récidive biochimique, au développement de métastases, au décès lié au cancer et à une mauvaise réponse aux traitements standards, environ 40% des hommes avec des IDC-P n’ont pas encore récidivé après cinq ans de suivi. Une portion des hommes avec des IDC-P auraient donc une forme moins agressive de la maladie qui ne nécessite pas de traitement immédiat. Nous avons émis l’hypothèse que l’IDC-P possède des caractéristiques qui permettent de stratifier les patients en catégories pertinentes pour la prise en charge. Nos objectifs étaient de (1) comparer l’infiltration leucocytaire de l’IDC-P à celui du cancer invasif habituel et le tissu bénin et (2) identifier des critères morphologiques dans l’IDC-P qui sont associés à la récidive. La première étude a été réalisée sur les spécimens de prostatectomie radicale provenant d’une cohorte de 96 patients avec des cancers de la prostate localement avancés. Nous avons marqué par immunohistochimie les cellules exprimant CD3 (lymphocytes T), CD8 (lymphocytes T cytotoxiques), CD45RO (lymphocytes T mémoires), FoxP3 (lymphocytes T régulateurs), CD68 (macrophages), CD163 (macrophages M2), CD209 (cellules dendritiques immatures) et CD83 (cellules dendritiques matures). Le nombre de cellules positives par mm2 a ensuite été calculé dans le tissu bénin, au niveau des marges tumorales, dans le cancer et dans l’IDC-P. L’IDC-P a été retrouvé chez 33 patients (34%). Dans l'ensemble, l'infiltrat immunitaire était similaire chez les patients IDC-P-positifs et IDC-P-négatifs. Cependant, les lymphocytes T FoxP3+ (p < 0,001), les macrophages CD68+ et CD163+ (p < 0,001 pour les deux) et les cellules dendritiques CD209+ et CD83+ (p = 0,002 et p = 0,013, respectivement) étaient moins abondants dans l'IDC-P que dans le cancer invasif adjacent. De plus, les patients ont été stratifiés selon la densité de cellules immunitaires dans l’ensemble de l’IDC-P ou dans les points chauds immunitaires, en patients avec des IDC-P immunologiquement « froids » ou « chauds », avec une tendance vers un meilleur pronostic pour les patients avec des IDC-P « froids ». Un point chaud immunitaire a été défini comme la densité de cellules immunitaires la plus élevée dans les plus grandes lésions d’IDC-P. Par ailleurs, les points chauds immunitaires CD68/CD163/CD209 sont associés au développement de métastases (p = 0,014) et aux décès liés au cancer de la prostate (p = 0,009). Dans la deuxième étude, la morphologie de l’IDC-P a été examinée sur des tissus, colorés à l’hématoxyline et l’éosine, provenant de spécimens de prostatectomies radicales de 108 hommes avec des IDC-P. Dans la cohorte test (n = 39), nous avons trouvé cinq critères morphologiques associés à une récidive biochimique précoce (avant 18 mois) : les canaux plus larges (> 573 µm de diamètre), la présence de cellules avec des noyaux à contours irréguliers, un score mitotique élevé (> 1,81 mitoses/mm2), la présence de petits vaisseaux sanguins et la présence de comédonécrose. Dans la cohorte de validation (n = 69), deux de ces critères, la présence de cellules avec des noyaux à contours irréguliers et de vaisseaux sanguins, étaient indépendamment associés à un risque accru de récidive biochimique (rapport de risque = 2,32, intervalle de confiance à 95% = 1,09–4,96, p = 0,029). De plus, lorsque nous combinons les critères, la présence de cellules avec des noyaux à contours irréguliers, de vaisseaux sanguins, de scores mitotiques élevés ou de comédonécrose est plus fortement associée à la récidive biochimique (rapport de risque = 2,74, intervalle de confiance à 95% = 1,21–6,19, p = 0,015). Notre étude sur l’infiltration leucocytaire de l’IDC-P est la première étude décrivant l’environnement immunitaire de l'IDC-P. Nos résultats suggèrent que l’infiltration immunitaire des IDC-P est distinct de celui du cancer invasif habituel. Nous avons montré que l’IDC-P peut être classé comme immunologiquement « froid » ou « chaud », selon les densités de cellules immunitaires. Dans notre étude, les points chauds immunitaires CD68/CD163/CD209 ont prédit la progression vers une maladie métastatique et la survie spécifique au cancer. D'autres études dans de plus grandes cohortes sont nécessaires pour évaluer l'utilité clinique d'analyser l’infiltration immunitaire de l'IDC-P pour mieux prédire le pronostic des patients et améliorer l'immunothérapie chez les patients avec des cancers de la prostate mortels. Par ailleurs, nos résultats sur les critères morphologiques de l’IDC-P suggèrent que l'IDC-P peut être classé comme à faible ou à haut risque de récidive. Nous proposons de combiner deux à quatre critères, dont la présence sont des prédicteurs indépendants de récidive biochimique, pour stratifier les hommes avec des IDC-P en fonction de leur statut de risque. Les critères morphologiques délétères identifiés peuvent être facilement évalués et devront être intégrés pour une application clinique après validation dans de plus grandes cohortes. / Intraductal carcinoma of the prostate (IDC-P) is an aggressive histological variant of prostate cancer detected in approximately 20% of radical prostatectomy specimens. The incidence of IDC-P increases with disease progression, from 2% in patients with low-risk localized cancers to more than 50% in patients with metastatic or recurrent disease. Despite the association of IDC-P with biochemical recurrence, the development of metastases, cancer-related death, and poor response to standard treatments, roughly 40% of men with IDC-P remain biochemical recurrence-free after 5 years of follow-up, therefore not necessarily needing the “aggressive” label. We hypothesized that IDC-P possesses features that allow patients to be stratified into relevant categories for cancer management. Our objectives were to (1) compare the leukocyte infiltration in the IDC-P to the one found in invasive cancer and in benign tissues and (2) identify morphological features in IDC-P that are associated with recurrence. The first study included radical prostatectomy specimens from a cohort of 96 patients with locally advanced prostate cancer. Immunohistochemical staining of CD3 (T lymphocytes), CD8 (cytotoxic T lymphocytes), CD45RO (memory T lymphocytes), FoxP3 (regulatory T lymphocytes), CD68 (macrophages), CD163 (M2 macrophages), CD209 (immature dendritic cells) and CD83 (mature dendritic cells) was performed. For each slide, the number of positive cells per mm2 in the benign tissues, tumor margins, cancer and IDC-P was calculated. IDC-P was found in a total of 33 patients (34%). Overall, the immune infiltrate was similar in the IDC-P-positive and the IDC-P-negative patients. However, FoxP3+ T cells (p < 0.001), CD68+ and CD163+ macrophages (p < 0.001 for both), and CD209+ and CD83+ dendritic cells (p = 0.002 and p = 0.013, respectively) were less abundant in the IDC-P than in the adjacent invasive cancer. Moreover, the patients were classified as having immunologically “cold” or “hot” IDC-P, according to the immune-cell densities averaged in the total IDC-P or in the immune hotspots. An immune hotspot was defined as the highest immune-cell density in the largest IDC-P lesions. Interestingly, the CD68/CD163/CD209-immune hotspots predicted metastatic dissemination (p = 0.014) and PCa-related death (p = 0.009) in a Kaplan–Meier survival analysis. In the second study, IDC-P morphology was analyzed on tissues, stained with hematoxylin and eosin, from radical prostatectomy specimens of 108 men with IDC-P. In the test cohort (n = 39), we found five morphological criteria associated with early biochemical recurrence (before 18 months): larger duct size (> 573 µm in diameter), the presence of cells with irregular nuclear contours, a high mitotic score (> 1.81 mitoses/mm2), the presence of small blood vessels and the presence of comedonecrosis. In the validation cohort (n = 69), two of these criteria, the presence of cells with irregular nuclear contours and blood vessels, were independently associated with an increased risk of biochemical recurrence (hazard ratio = 2.32, 95% confidence interval = 1.09–4.96, p = 0.029). Additionally, when combining the criteria, the presence of any cells with irregular nuclear contours, blood vessels, high mitotic score, or comedonecrosis showed a stronger association with biochemical recurrence (hazard ratio = 2.74, confidence interval = 1.21–6.19, p = 0.015). Our study on the leukocyte infiltration of IDC-P is the first report describing the immune cell landscape of IDC-P. Our results suggest that the immune infiltrate of IDC-P is distinct from the one in the associated invasive prostate cancer. We showed that IDC-P can be classified as immunologically “cold” or “hot”, depending on the immune-cell densities. In our study, CD68/CD163/CD209-immune hotspots predicted progression to metastatic disease and cancer-specific survival. Further studies in larger cohorts are necessary to evaluate the clinical utility of assessing specific immune infiltrates in IDC-P with regards to patient prognosis and outcomes, and eventually, the use of immunotherapy for patients with lethal prostate cancers. Furthermore, our study on the morphology of IDC-P suggests that IDC-P can be classified as low versus high-risk of recurrence. We propose combining two to four criteria, whose presence are independent predictors of biochemical recurrence, to stratify men with IDC-P according to their risk status. The defined morphologic criteria can be easily assessed and should be integrated for clinical application following validation in larger cohorts.

Les virus sont utilisés depuis longtemps dans la recherche sur le cancer et ont grandement contribué à l’avancement des connaissances de même qu’à l’établissement de préceptes importants encore valables aujourd’hui dans le domaine. L’un des défis actuels est de mieux définir les étapes menant à la transition d’une cellule normale à une cellule transformée et c’est sur cette problématique que nous nous sommes penchés. Pour ce faire, nous avons tiré profit de l’utilisation de l’antigène grand-T du virus de polyome (PyLT), un virus capable d’induire des tumeurs chez les rongeurs. Cet oncogène viral à lui seul possède des propriétés intéressantes qui suggèrent que, en plus de l’immortalisation, il peut également contribuer aux événements précoces de la carcinogénèse. Ceci repose principalement sur la capacité de PyLT à induire des tumeurs en souris transgéniques et ce, avec une certaine latence ce qui suggère que des événements supplémentaires sont nécessaires. Ainsi, l’utilisation de PyLT dans un modèle de culture cellulaire permet de disséquer les changements qui lui sont attribuables. Dans un premier temps, l’établissement du profil d'expression génique associé à l'expression de PyLT dans un modèle murin nous a permis de sélectionner un bon nombre de gènes, parmi lesquels figurait Necdin. Nous avons choisi d’étudier Necdin plus en détail puisque peu d’attention était accordée à cette protéine dans le domaine du cancer, malgré que différentes données de la littérature lui suggèrent à la fois des fonctions suppresseurs de tumeur et oncogéniques. Nous avons démontré que, malgré sa fonction proposée de suppresseur de croissance, l’expression de Necdin n’est pas incompatible avec la prolifération dans la lignée cellulaire de souris NIH 3T3 et les cellules primaires humaines (IMR90), bien que l’inhibition de son expression par shARN confère un avantage prolifératif. Nous avons confirmé que Necdin est un gène cible de p53 induit par différents agents génotoxiques, toutefois son expression peut également être régulée de façon p53-indépendante. De plus, Necdin agit négativement sur l’arrêt du cycle cellulaire en réponse à l’activation de p53. Ceci suggère que Necdin est impliqué dans une boucle de régulation négative de la voie de p53 et que l’augmentation anormale de l’expression de Necdin pourrait contribuer à la perturbation la voie du suppresseur de tumeur p53. L’activation de p53 permet l’arrêt transitoire du cycle cellulaire en condition de stress, mais est aussi impliquée dans l’établissement d’un arrêt permanent nommé sénescence. La sénescence est un mécanisme de protection contre l’accumulation de mutations qui peut contribuer à l’initiation du cancer. Vu l’intéressante implication de Necdin dans la régulation de l’activité de p53, nous avons transposé les connaissances acquises du modèle murin à un modèle humain, plus adapté pour l’étude de la sénescence. La caractérisation de l’expression de Necdin dans des fibroblastes primaires humains à différents passages montre que les jeunes cellules en prolifération active expriment Necdin et que son niveau diminue avec l’établissement de la sénescence réplicative. Le même phénomène est observé lors de la sénescence prématurée provoquée par l’expression d’un oncogène et par l’exposition aux radiations ionisantes. De plus, dans des conditions normales de prolifération, la modulation de Necdin par des essais de gain et de perte de fonction n’affecte pas la durée de vie des cellules primaires. Toutefois, en condition de stress génotoxique dû à l’exposition aux irradiations, les cellules surexprimant Necdin présentent une radiorésistance accrue de la même façon que lorsque p53 est inactivé directement. Ce résultat en cellules humaines vient appuyer l’effet observé dans les cellules de souris sur l’impact qu’aura le niveau de Necdin sur la réponse de p53 en condition de stress. Un bref survol a été fait pour aborder de quelle façon nos résultats en culture cellulaire pouvaient se traduire dans des modèles de cancer chez l’humain. Nous avons caractérisé l’expression de Necdin dans deux types différents de cancer. D’abord, dans le cancer de l’ovaire, le niveau élevé de Necdin dans les tumeurs à faible potentiel de malignité (LMP) en comparaison aux cancers agressifs de l’ovaire de type séreux suggère que l’expression de Necdin se limite aux cellules de cancer LMP, qui présente généralement un p53 de type sauvage. Son expression est aussi retrouvée dans deux lignées cellulaires du cancer de l’ovaire non-tumorigéniques en xénogreffe de souris, dont l’une possède un p53 fonctionnel. De plus, la caractérisation de Necdin dans les lignées cellulaires du cancer de la prostate suggère une relation entre son expression et la présence de p53 fonctionnel. Dans le cancer de la prostate, tout comme pour le cancer de l’ovaire, Necdin semble être présent dans les lignées représentant un stade moins avancé de la maladie. L’utilisation de l’oncoprotéine virale PyLT nous a permis de révéler des propriétés intéressantes de Necdin. Nous proposons que dans certains contextes, l’expression constitutive de Necdin pourrait contribuer au cancer en retardant une réponse par p53 appropriée et possiblement en participant à l’augmentation de l’instabilité génomique. La fonction potentiellement oncogénique de Necdin quant à sa relation avec p53 que nous avons révélée requiert davantage d’investigation et les cancers caractérisés ici pourraient constituer de bons modèles à cette fin. / Viruses have been used extensively in cancer research and have contributed greatly to the advancement of knowledge as well as to the establishment of important concepts still valid in the field today. Currently, one of the challenges in cancer research is to better define the individual steps that contribute to the transition of a normal cell to a transformed cell. To address this important issue, we characterized a model system based on the expression of polyomavirus large-T antigen (PyLT), derived from a virus capable of inducing tumors in rodents. Importantly, PyLT is able to induce tumors in transgenic mice, although only after a latent period, suggesting that additional transforming events are necessary. Hence, the PyLT viral oncogene possesses several interesting properties, which suggest that, beside its role in immortalization, PyLT can contribute to the early events of carcinogenesis. Here, we used a cell culture model to dissect the early changes associated with the presence of PyLT. The establishment of a gene expression profile associated with PyLT expression in a mouse cell line model allowed us to select a number of genes whose levels were modulated by the presence of this viral oncogene. Among candidate genes, we chose to further study Necdin in more details because even if only a limited number of reports existed for this protein, there was evidence suggesting that Necdin displays either tumor suppressor or oncogenic functions within different contexts. We demonstrated that, despite the proposed growth suppressor function of Necdin, its expression was not incompatible with the proliferation in the mouse NIH 3T3 cell line and in human IMR90 primary cells. Nonetheless, the inhibition of Necdin expression by shRNA confered a proliferative advantage. We confirmed that Necdin was a p53 target gene inducible by different genotoxic stresses, although its expression was also regulated in a p53-independent manner. Moreover, Necdin acted negatively on cell cycle arrest in response to p53 activation. These results suggest that Necdin is involved in a negative feedback loop of the p53 pathway and that abnormal elevation of Necdin expression could contribute to the disruption of the p53 tumor suppressor pathway. p53 activation allows transitory cell cycle arrest under stress conditions and it is also involved in the establishment of a permanent growth arrest called senescence. Senescence represents a protective mechanism preventing the accumulation of mutations that could contribute to cancer initiation. As our research supports a role for Necdin in the regulation of p53 activity, we transposed the knowledge acquired from our mouse model to a human model more suitable to study senescence. The characterization of Necdin expression in human primary fibroblasts at different passages revealed that Necdin was expressed in actively proliferating young cells and its expression decreased gradually during the establishment of replicative senescence. The same phenomenon was observed during premature senescence induced by both oncogene expression and ionizing radiation exposure. Moreover, in normal growth conditions, Necdin modulation by gain- and loss-of-function assays did not affect the life span of primary cells. However, in a genotoxic stress conditions caused by irradiation, Necdin overexpressing cells presented an increase radioresistance comparable to when p53 was directly inactivated. These results in human cells supports the effect observed in mouse cells relative to the impact of Necdin levels on a p53 response under stress conditions. We initiated preliminary experiments to address whether our results in cell culture could be translated to human cancer models. We characterized Necdin expression in two types of human cancers. First, in ovarian cancer, we observed elevated levels of Necdin expression in low malignant potential serous ovarian cancers (LMP) when compared to aggressive serous ovarian cancers. Our results suggest that Necdin expression was limited to LMPs, which usually present a wild type p53 gene. Necdin expression was also found in two ovarian cancer cell lines, which were both non-tumorigenic in a mouse xenograft assay, and interestingly one of the cell line had a functional p53. Moreover, the characterization of Necdin expression in four prostate cancer cell lines also suggested a relationship between its expression and the presence of functional p53. In prostate cancer, as in ovarian cancer, Necdin expression seems to be detected in cell lines representing less aggressive forms of the disease. The use of the PyLT viral oncoprotein allowed us to reveal interesting properties for Necdin. We propose that, in some contexts, the constitutive expression of Necdin could contribute to cancer promotion by delaying appropriate p53 responses and possibly promoting genomic instability. The potential oncogenic function of Necdin, and its relationship with p53 as revealed by the research described in this dissertation, requires more investigation. Preliminary results suggest that human ovarian and prostate cancers could be good models to address the role of Necdin in carcinogenesis.

CD73 est un ecto-enzyme qui a été associé à la suppression de l'immunité anti-tumorale. Ses valeurs pronostiques et thérapeutiques ont été mises de l'avant dans plusieurs types de cancer. La première hypothèse du projet est que l'expression de CD73 dans la tumeur prédit le pronostic des patients atteints du cancer de la prostate. L'expression de CD73 a été étudiée par immunofluorescence dans des échantillons de tumeur. Puis, des analyses univariées et multivariées ont été conduites pour déterminer si l'expression de CD73 permet de prédire la récidive biochimique des patients. Nous avons déterminé que CD73 prédit indépendamment le pronostic des patients atteints du cancer de la prostate. De plus, nous avons déterminé que son expression dans le tissu normal adjacent ou dans la tumeur prédit différemment la survenue de la récidive biochimique. La deuxième hypothèse est que l'inhibition de CD73 permet d'améliorer l'efficacité d'un vaccin thérapeutique contre le cancer de la prostate. L'effet d'un vaccin de type GVAX a été étudié dans des souris CD73KO ou en combinaison avec un anticorps ciblant CD73. Nous avons observé que l'efficacité du vaccin était augmentée dans les souris où CD73 était absent. Cependant, la combinaison avec l'anti-CD73 n'a pas permis d'améliorer l'efficacité. / The ectoenzyme CD73 has been associated with suppression of anti-tumor immunity. Its prognostic and therapeutic values have been highlighted in many types of cancer. The first hypothesis of this project is that tumor CD73 expression predicts the prognosis of prostate cancer patients. CD73 expression was determined by immunofluorescence in tumor tissues. Univariates and multivariates analysis were conducted to determine if CD73 expression could predict patients' biochemical recurrence. We determined that CD73 predicts independently the prognosis of prostate cancer patients. Moreover, we determined that CD73 expression in normal adjacent tissue or in the tumor predicts differently the occurrence of biochemical recurrence. The second hypothesis is that CD73 blockade enhances the efficacy of a therapeutic vaccine against prostate cancer. The GVAX-like vaccine was studied in CD73KO mice or in combination with an antibody against CD73. We observed that the vaccine was more efficient in mice where CD73 was absent. However, the combination with the anti-CD73 did not enhances the efficacy of the vaccine.

Le cancer de la prostate (CaP) est devenu un véritable problème de santé publique dans les pays industrialisés. L'hormonothérapie reste le traitement de première ligne le plus efficace dans les cancers avancés mais il n'empêche pas la progression vers un stade androgéno-indépendant (AI), pour lequel la chimiothérapie s'avère peu efficace. Une des stratégies pour améliorer les thérapies actuelles consiste à cibler des gènes de survie surexprimés dans les CaPs AI afin de restaurer la sensibilité aux traitements du CaPs. Hsp27, protéine surexprimée dans ces cancers, à un effet cytoprotecteur qui engendre une résistance aux traitements. Elle est maintenant reconnue comme une cible thérapeutique importante. Rocchi et al. ont développé un oligonucléotide antisense (ASO) de deuxième génération (OGX-427) qui cible l'ARNm d'Hsp27. OGX-427 est actuellement en essai clinique phase II chez des patients atteints de CaPs au Canada et aux Etats-Unis. Mon projet de thèse a porté sur l'étude des mécanismes d'action d'Hsp27 impliqués dans l'évolution AI du CaP. Cette étude a pour but d'améliorer la sureté pharmacologique d'OGX-427, mais aussi d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques visant spécifiquement les cellules tumorales. Mes travaux de thèse ont montré que lors d'un stress cellulaire induit par hormonothérapie et/ou chimiothérapie, Hsp27 interagit avec le facteur eucaryotique d'initiation de la traduction eIF4E et le protège de sa dégradation par la voie ubiquitine/protéasome. Ceci maintient la synthèse protéique et engendre une survie cellulaire impliquée en partie dans l'effet cytoprotecteur médié par Hsp27. / Prostate cancer (PC) has become a real public health issue in industrialized countries, mainly due to patients' relapse by castration-resistant (CR) disease after androgen ablation. One strategy to improve current therapies in advanced PC involves targeting genes that are activated by androgen withdrawal, either to delay or prevent the emergence of the CR phenotype. Hsp27 is over-expressed in this cancer and has been shown to play a cytoprotective role leading to treatments resistance. This protein is now considered as promising therapeutic target. Rocchi, P. et al. developed and patented a second generation antisens oligonucleotides (ASO) targeting Hsp27 that has been licensed (OGX-427) and phase II clinical trials are currently in process in PC in Canada and USA. My PhD project focused on the study of Hsp27 action mechanisms involved in CRPC progression. The present study aims to improve pharmacological safety of OGX-427 and to identify new therapeutic targets specific of CRPC cells. The results of my PhD have shown that during cell stress induced by hormone- and/or chemotherapy, Hsp27 interacts with eukaryotic translation initiation factor eIF4E and protects it from degradation by the ubiquitin/proteasome pathway. This maintains protein synthesis and leads to cell survival, partly involved in the cytoprotection mediated by Hsp27. Our work therefore concerned the characterization of the interaction site between Hsp27 and eIF4E in order to identify potential inhibitors of this interaction that could delay CRPC progression.

Le développement de thérapies personnalisées et non invasives représente un challenge majeur en cancérologie et l'utilisation de nano-outils multifonctionnels combinés à de nouveaux biomarqueurs spécifiques des cellules cancéreuses apportent une solution de choix. Le cancer de la prostate est le cancer le plus diagnostiqué et représente la seconde cause de mortalité par cancer chez l'homme. Il est primordial de pouvoir diagnostiquer et traiter ces tumeurs dès les stades précoces afin d'améliorer la survie et la prise en charge des patients. L'objectif de cette thèse a été d'étudier le potentiel d'une lectine membranaire, le récepteur du mannose 6-phosphate cation-indépendant (RM6P-CI), en tant que biomarqueur des cancers de la prostate. Dans un premier temps, l'analyse de l'expression du RM6P-CI a été réalisée sur des tissus prostatiques sains et cancéreux. La découverte d'une surexpression spécifique par les cellules cancéreuses de la prostate a permis de caractériser le R6MP-CI comme nouveau marqueur diagnostique et d'envisager son ciblage pour la thérapie photodynamique des cancers de la prostate. Des nanoparticules de silice mésoporeuse ont donc été fonctionnalisées spécifiquement pour la thérapie photodynamique avec l'encapsulation de photosensibilisateurs mono ou bi-photoniques et le couplage de ligands stables, analogues du M6P naturel, pour le ciblage des RM6P-CI. Le potentiel phototoxique in vitro et ex vivo de ces nano-outils a été démontré ainsi que l'internalisation spécifique par le RM6P-CI. La propriété fluorescente des nanoparticules biphotoniques a permis d'autre part d'imager les cellules cancéreuses de la prostate et de proposer ainsi leur utilisation dans un but théranostique (thérapie et diagnostic) des cancers de la prostate. / The development of personalized and non invasive therapies represents a major challenge in cancer and the use of multifunctional nano-tools combined with new specific biomarkers of cancer cells an appropriate solution. The prostate cancer is the most diagnosed malignancy and the second cause of cancer death in men. It is essential to diagnose and treat these tumors from the early stages to improve the survival and the care of patients. The aim of this thesis was to study the potential of a membrane lectin, the cation-independent mannose 6-phosphate receptor (CI-M6PR) as a biomarker for prostate cancer. Firstly, the analysis of the expression of CI-M6PR was performed on healthy and cancer prostate tissues. The discovery of a specific overexpression by prostate cancer cells allows to propose CI-M6PR as a new diagnostic marker and we considered its targeting for photodynamic therapy of prostate cancers. Mesoporous silica nanoparticles have been functionalized specifically for photodynamic therapy with the encapsulation of one or two-photon photosensitizers and the grafting of stable ligands, analogues of the natural M6P, for the CI-M6PR targeting. The phototoxic potential in vitro and ex vivo of these nano-tools was demonstrated in addition to the specific M6PR internalization pathway. Moreover, the two-photon fluorescence property of the nanoparticles led to the imaging of prostate cancer cells and thus suggests their use for theranostic (therapy and diagnosis) purpose of prostate cancers.

Le cancer de la prostate (CaP) représente la deuxième cause de mortalité par cancer chez l'homme. La suppression androgénique (castration-thérapie) demeure la seule thérapie efficace du CaP avancé du fait de son caractère castration-sensible. Cependant, elle n'empêche pas la progression castration-résistante (CR) de la maladie dans les 1 à 3 ans après le début du traitement hormonal. Récemment, l'implication d'Hsp27 (Heat shock protein 27) dans l'échappement thérapeutique des CaPs a été montrée et un oligonucléotide antisens inhibiteur d'Hsp27, OGX-427, est en cours d'évaluation clinique II/III pour le traitement des CaPs CR. Afin de comprendre le rôle d'Hsp27 dans le mécanisme de résistance à la castration, nous avons réalisé le criblage de l'ensemble des protéines partenaires d'Hsp27 par double hybride. Mes travaux de thèse ont permis d'identifier une nouvelle protéine cliente d'Hsp27, TCTP (translationally controlled tumor protein) dont l'expression est indétectable dans les cellules normales. J'ai également montré que la progression CR des CaPs corrélait avec une surexpression de TCTP, une perte de P53 et que l'inhibition de TCTP par un oligonucléotide antisens restaurait l'expression de P53. Cette étude suggère, pour la première fois, un lien direct entre P53 et la sensibilité à la castration des CaPs. De plus, l'étude de l'interactome d'Hsp27 a mis en évidence son implication dans de nouvelles fonctions telles que la réparation de l'ADN ou l'épissage alternatif des ARNm. L'ensemble de ces travaux ont permis de mieux comprendre les mécanismes d'action d'Hsp27 dans la progression CR des CaPs et de développer de nouvelles approches thérapeutiques. / Prostate cancer (PC) is the second most common cause of cancer-related mortality in men in the Western world. Androgen ablation (castration-therapy) is usually the initial therapy in patients with advanced or metastatic disease. Unfortunately, the disease gradually progresses to a metastatic castration-resistant (CR) state, which remains incurable. Recently, the involvement of Hsp27 (Heat Shock Protein 27) in CR progression has been identified and an oligonucleotide antisense (OGX-427), inhibitor of Hsp27 is currently in phase II/III clinical trials to treat CRPC. In order to understand Hsp27 mechanisms of action in CR progression, we started to screen for Hsp27 partner proteins by using two-hybrid system. My PhD work has reported that Translationally Controlled Tumor Protein (TCTP) was a new Hsp27 protein partner that mediated Hsp27 cytoprotection in CRPC and that TCTP expression was absent in normal prostate tissues. We have further found that CR progression correlated with TCTP overexpression, the loss of P53 and that TCTP silencing using an antisense was able to restore P53 expression and function. This study suggests for the first time that castration-sensitivity is directly linked to P53 expression. In addition, we revealed exciting new aspects of the Hsp27 involvement in essential metabolic and cellular processes such as DNA repair and mRNA splicing. In summary, my PhD results have provided an enriched understanding of Hsp27 mechanisms of cytoprotection contributing to CRPC progression and opened a new promising field of research for multi-target therapeutic approaches.