Les cancers hormono-dépendants : le cancer du sein et de la prostate, sont les plusfréquents respectivement chez la femme et chez l’homme. Ces cancers représentent unproblème majeur de santé publique. Malgré les améliorations du dépistage et des traitementscuratifs, ces cancers peuvent devenirs métastatiques et le traitement devient alors palliatif. Ace stade, les thérapeutiques sont déjà très avancées avec une prise en charge qui repousse deplus en plus la fin de vie du patient tout en conservant au mieux sa qualité de vie. Au stademétastatique, différentes stratégies peuvent être envisagées pour tenter de rallonger la surviedes patients : une médecine personnalisée en ciblant des voies de signalisation particulière ;une autre voie d’approche peut être une intervention nutritionnelle. En effet, les bienfaits decertains composants nutritionnels « anti-cancer » sont de plus en plus connus et étudiés.L’objectif de ce travail a été d’étudier ces deux approches dans la prise en chargethérapeutique de ces 2 cancers hormono dépendants en prenant le cas de l’évérolimus commethérapie ciblée et le cas de la curcumine comme composé nutritionnel.Une base de données rétrospective a été réalisée chez des patientes atteintes d’uncancer du sein métastatique (n = 63) et recevant de l’évérolimus en combinaison avecl’hormonothérapie (EHT). L’objectif de ce travail était d’étudier la réponse à cette nouvellecombinaison associant une thérapie ciblée et une hormonothérapie et de comparer cesdonnées à une ancienne base de données (PMID 21852136) qui cherchait à savoir l’intérêt detraiter les patientes avec plusieurs lignes de chimiothérapie. Il a été montré une améliorationde la survie chez les patientes traitées par EHT comparativement à une chimiothérapie et cettedifférence est significative lorsque les patientes sont traitées avec moins de 2 lignes dechimiothérapies antérieures.La seconde approche était d’évaluer la combinaison de l’association Taxotère® pluscurcumine dans le cancer de la prostate résistant à la castration et dans le cancer du seinmétastatique.Un essai pilote de phase II a évalué l’association Taxotère® plus curcumine enpremière ligne de traitement des cancers de la prostate métastatiques hormono-résistants sur30 patients. Cette association a permis d’obtenir un taux de réponse du PSA de 59% et untaux de réponse objective de 40% pour les patients présentant des cibles mesurables. Letraitement a été très bien toléré avec une dose de curcumine de 6 grammes par jour pendant 7jours.Deux études de phase II randomisés sont en cours :- CURRYTAX, un essai multicentrique randomisé de phase II comparant le Taxotère® enmonothérapie à l’association Taxotère® plus curcumine en première ou deuxième ligne detraitement des cancers du sein inopérables, en rechute ou métastatiques, Her2 négatifs.- CURTAXEL, un essai multicentrique randomisé de phase II en double aveuglecomparant l’association Taxotère® plus curcumine versus Taxotère® plus placebo enpremière ligne de traitement des cancers de la prostate métastatiques résistants à la castration.Des résultats préliminaires vont être présentés dans ce manuscrit, avant l’analyseintermédiaire prévue après l’inclusion et le suivi des 50 premiers patients. L’étude de lapopulation, de la compliance, de la réponse objective, de la survie, du temps jusqu’àprogression, de la réponse du PSA, du suivi des marqueurs (CEA, CA15-3) vont êtreprésentés dans ce manuscrit sur 30 patientes dans l’étude CURRYTAX et sur 33 patients dansl’étude CURTAXEL.Ces travaux montrent l’intérêt de telles approches et ouvrent des pistes à exploiter en cequi concerne une intervention biologique dans le cancer du sein et celui de la prostate que cesoit par une intervention nutritionnelle telle que la curcumine ou bien via un mécanisme surune voie de signalisation. / Hormone dependent cancers like breast cancer and prostate cancers are the two mostcommon cancers in woman and man and is a major health concern. Despite the improvementof early detection methods and curative treatments, cancers become metastatic and treatmentbecome palliative. At metastatic stage, different treatments can be tested to control the growthlonger and relieve symptoms caused by it to help prolong life and preserve quality of life.Metastatic cancer may be treated with targeted therapy depending on specific characteristic,nutrition therapy can also help as the benefit of nutritional science against cancer knowledgehas increased and more research are being done on this method to show its effectiveness.The purpose of this work was to compare 2 different therapies using the Everolimus plusHormonotherapy (EHT) treatment as targeted therapy and Taxotere plus Curcumin asnutrition therapy.A retrospective database was realised on 63 metastatic breast cancer patients who receivedEverolimus plus Hormonotherapy (EHT) as targeted therapy. This aim of this database was toevaluate the efficacy of this combined treatment and compare data with an existing database(PMID21852136) which looked at the benefits of treating patients with numerous lines ofchemotherapy.The survival was improved for patients who received EHT compared to patients whoreceived chemotherapy. The study shows that EHT resulted in a longer overall survival ratefor patient pre-treated with less than 2 CT lines.In the second part of this work, we analysed the efficacy of a combination Taxotere pluscurcumin in castration resistant prostate cancer and metastatic breast cancer patients.A phase II study evaluated the combination of Taxotere® and curcumin in first linetreatment of metastatic castration resistant prostate cancer on 30 patients. The PSA responserate was 59% and the objective tumor response rate was 40% for patient with measurabletargets. This treatment was well tolerated with a daily dose of 6g for 7days.Two phase II randomized studies are currently recruiting:-CURRYTAX, a randomized multicenter phase II trial assessing Taxotere as amonotherapy versus Taxotere plus curcumin in first and second lines cancer treatments forinoperable, recurring or metastatic HER2- Negative breast cancer patients.-CURTAXEL, a randomized double blind multicenter phase II trial comparing Taxotereplus curcumin versus Taxotere plus placebo in first line cancer treatment for metastaticcastration resistant prostate cancer patients.Preliminary results will be included in this manuscript before the planned intermediateanalysis, after enrollment of 50 patients. Population, compliance, objective response, overallsurvival, time to progression, PSA response, markers assessment (CEA, CA15-3) will also bepresented in this manuscript on 30 and 33 patients in CURRYTAX and CURTAXEL trials,respectively.These clinical results show the interest of such approaches and permit to explore furtherbiological pathway in breast and prostate cancer, either through nutritional therapy usingcurcumin or through a signalling pathway.

En France comme dans la majorité des pays développés, le cancer de la prostate est le plus fréquent chez l’homme. Il est clairement établi que les altérations génétiques et épigénétiques sont des événements communs dans les cancers de la prostate, se traduisant par l’expression aberrante de gènes critiques. La méthylation des histones participe à la régulation de l’expression des gènes dans la cellule. La marque épigénétique H3K27me3 est associée à la répression génique et se trouve dérégulée dans les cancers de la prostate. Ses niveaux sont déterminés par l’équilibre entre les activités de la méthyltransférase d’histone EZH2 et de la déméthylase d’histone JMJD3. Afin de comprendre le mécanisme de dépôt de H3K27me3 dans la tumorigenèse prostatique, le travail de cette thèse s’est orienté sur l’évaluation simultanée de l’impact de JMJD3 et de EZH2. Dans un premier temps, les niveaux d’expression de JMJD3 et de EZH2 ont été montrés augmentés simultanément dans le cancer de la prostate. Cette augmentation est corrélée à un enrichissement de ces deux protéines sur le promoteur des gènes RARβ2, ERα, RGMA, AR et PGR. Dans un deuxième temps, une analyse transcriptomique a permis d’identifier une signature génique corrélée avec le niveau d’agressivité de la tumeur. L’utilisation des « épidrogues » GSK-J4 et DZNeP ciblant JMJD3 et EZH2 permettent de moduler l’expression de ces gènes. L’ensemble de ces résultats caractérise JMJD3 et EZH2 comme des facteurs clés dans le processus de tumorigenèse prostatique. Le panel de gènes identifié devrait permettre de développer de potentiels marqueurs de diagnostic mais également de pronostic dans le cancer de la prostate et sa modulation par les « épidrogues » permettra de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques. / In France like in majority of developed countries, prostate cancer is the most common cancer in men. It has been clearly established that genetic and epigenetic alterations are common events in prostate cancer resulting in aberrant gene expression. Histone methylation are involved in gene expression of cells. The H3K27me3 epigenetic mark is a repressive mark and it is deregulated in prostate cancer. H3K27me3 levels are determined by the balance between histone methyltransferase EZH2 and histone demethylase JMJD3 activities. In order to understand the mechanism of H3K27me3 deposition in prostatic tumorigenesis, this thesis focused on the simultaneous assessment of the impact of JMJD3 and EZH2.Firstly, expression levels of JMJD3 and EZH2 were shown to be simultaneously increased in prostate cancer. The increase is correlated to both protein enrichments on RARβ2, ERα, RGMA, AR and PGR gene promotors. Secondly, transcriptomic analysis identified gene signature correlated with tumor aggressiveness. The utilization of GSK-J4 and DZNeP epidrugs targeting JMJD3 and EZH2 allowed us to modulate gene expressionOur results characterized JMJD3 and EZH2 as key factors in prostatic tumorigenesis process. The identified gene panel would be able to develop potential diagnostic and prognostic markers in prostate cancer and their modulation by epidrugs would make new therapeutic strategies.

Le cancer de la prostate est un véritable problème de santé publique qui se situe au premier rang des cancers incidents chez l’homme. Les cellules tumorales ont un métabolisme différent des cellules normales, et cibler le métabolisme des cellules cancéreuses est devenu une stratégie thérapeutique prometteuse. La metformine est un médicament couramment prescrit contre le diabète de type II, qui possède des propriétés anti-tumorales et affecte le métabolisme des cellules cancéreuses. L'augmentation de la lipogenèse est observée dans nombreux cancers dont le cancer de la prostate. Nous montrons que la metformine inhibe la lipogenèse dans les cellules cancéreuses de prostate via un déficit énergétique cellulaire. En effet, l’ATP est diminuée de façon dose dépendante par la metformine et cette diminution est significativement corrélée avec l'inhibition de la lipogenèse. De plus, la metformine induit un gonflement des mitochondries et une désorganisation des crêtes mitochondriales dans les cellules cancéreuses de prostate. De façon intéressante, nous observons que la metformine provoque une augmentation des flux calciques et un relargage du calcium du réticulum endoplasmique. Nous émettons l'hypothèse que ce calcium s'accumule dans la mitochondrie ce qui pourrait générer un gonflement de celles-ci. En réponse à ces signaux calciques ou à la diminution de la fonctionnalité des mitochondries, la metformine stimule la biogenèse mitochondriale dans les cellules cancéreuses de prostate. En conclusion, cette étude a permis de mieux comprendre les mécanismes moléculaires et cellulaires induits par la metformine dans le cancer de la prostate. / Prostate cancer is a major public health problem. Tumor cells have a different metabolism than normal cells, and targeting cancer cells metabolism becomes a promising therapeutic strategy. Metformin is a commonly prescribed anti-diabetic drug which has anti-tumor properties. Increased lipogenesis is a common feature of cancer cells including prostate cancer. We show that metformin effect on lipogenesis is due to a cellular energy deficit. Lipogenesis requires ATP and the decrease in ATP induced by metformin is significantly correlated with the inhibition of lipogenesis. Furthermore, we demonstrate that metformin induces mitochondrial swelling and disruption of cristae in prostate cancer cells. Interestingly, we show that metformin triggers a calcium flux and the release of calcium from the endoplasmic reticulum. We hypothesize that the accumulation of calcium into the mitochondria generates its swelling. In addition, we show that metformin stimulates mitochondrial biogenesis in prostate cancer cells. In conclusion, this study allowed to better understand the molecular and cellular mechanisms induced by metformin in prostate cancer.

L'un des objectifs de l'optimisation de la planification du traitement du cancer de la prostate en radiothérapie est de maintenir les marges ajoutées au volume cible clinique (CTV) aussi réduites que possible pour diminuer les volumes de tissus normaux irradiés. Plusieurs méthodes ont été proposées pour définir ces marges : 1) Les méthodes basées sur l'observation des mouvements obtenue par différents systèmes d'imagerie, 2) Des méthodes prédictives des mouvements des organes: à partir d'un modèle représentant les mouvements des organes pelviens, un calcul d'une marge personnalisée peut être réalisé. Nous avons ainsi développé et optimisé un modèle biomécanique par éléments finis de la prostate, de la vessie et du rectum. Ce modèle décrit le mouvement et la déformation des organes pelviens lors du remplissage de certains organes comme la vessie et le rectum. Une évaluation de ce modèle permettant de prédire les mouvements de la prostate au cours des différentes séances de radiothérapie, est montrée en utilisant une série d'images CBCT (Cone Beam Computerized Tomography).

Le cancer de la prostate est un problème de société majeur équivalent au cancer du sein chez la femme. La plupart de ces cancers sont hormono-dépendants et un des traitements utilisés est l'administration d'anti-androgènes non stéroïdiens. Ce sont des molécules qui inhibent de manière compétitive les effets des androgènes en se fixant sur le site de liaison du récepteur AR. Les anti-androgènes non stéroïdiens commerciaux sont la flutamide et son métabolite actif, le 2-hydroxyflutamide, la nilutamide et la bicalutamide. Néanmoins, à cause des phénomènes de résistance aux médicaments qui se manifestent après un traitement de longue durée, il devient impératif de concevoir de nouvelles molécules plus efficaces. Nous avons choisi d'incorporer un groupe ferrocène au niveau de la structure des anti-androgènes, car il possède des propriétés cytotoxiques intéressantes. Ce travail de recherche présente donc la synthèse d'analogues d'anti-androgènes non stéroïdiens commerciaux couplés avec des groupements ferrocène. Une fois synthétisés, ils sont soumis à une série de tests biologiques entrepris au sein du laboratoire. Ils comprennent, d'une part, des tests d'affinité relative de liaison (RBA) au récepteur à androgènes (AR) et, d'autre part, une série de tests anti-prolifératifs réalisés in vitro sur des lignées cellulaires tumorales prostatiques. Ces tests nous permettront de définir si ces molécules possèdent un intérêt particulier dans le cadre de la lutte contre le cancer de la prostate hormono-dépendant ou indépendant.

En 2012, au Canada, il y a eu 26 500 hommes diagnostiqués avec un cancer de la prostate dont 4000 sont décédés. Il existe plusieurs traitements pour ce cancer, dont la chimiothérapie qui occasionne des effets secondaires importants et désagréables pour le patient. Pour contrer ces effets secondaires, un ciblage thérapeutique vers les cellules cancéreuses permettrait une action antitumorale plus précise et efficace. Le cancer de la prostate est hormono-dépendant dans 80 à 90 % des cas. Le projet consiste à trouver un nouveau moyen d'exploiter la 7α-allyl-testostérone pour fabriquer une série de composés originaux ayant un potentiel cytotoxique et/ou antiandrogénique. Dix nouveaux composés ont été synthétisés par une méthode originale à partir de la 7α-allyl-testostérone. La majorité de ces composés sont des amides obtenus avec des rendements globaux variant entre 4 % et 35 % sans optimisation. Tous les composés synthétisés ont été testés sur des cellules du cancer de la prostate hormono-dépendant (LNCaP) et hormono-indépendant (PC3). Certains composés ont montré une meilleure efficacité que le chlorambucil et l'acétate de cyprotérone. L'acide trans-4-(4-androstèn-17β-acétoxy-3-one-7α-yl)-but-2-ènoïque N-2-pyridyléthylamide (17) est le plus intéressant composé synthétisé avec son IC50 de 23,7 µM pour les cellules LNCaP et de 5,8 µM pour les cellules PC3. Avec cette activité, il possède une activité cytotoxique supérieure au chlorambucil (LNCaP : 52,1 µM et PC3 : 55,7 µM) sur les deux types de lignées cellulaires du cancer de la prostate. Certains de ces composés permettent d'envisager de nouvelles avenues de traitements contre les cancers de la prostate. De plus, la méthode de synthèse ouvre la voie à d'autres composés d'intérêt biologique dans le futur. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Synthèse, stéroïde, androgène, testostérone, cancer de la prostate, 7α-allyl-testostérone amide

Les cancers du sein chez les femmes et de la prostate chez les hommes sont les cancers les plus répandus au Canada. Un diagnostic précoce et un suivi de la thérapie bien adapté au type de cancer représentent des facteurs importants pour le traitement de ces maladies. La tomographie d'émission par positrons (TEP) permet de visualiser la distribution spatiale et temporelle de molécules radiomarquées. Le développement de nouveaux traceurs spécifiques à certains récepteurs surexprimés dans différents types de cancer permettrait d'améliorer le diagnostic à l'aide de l'imagerie TEP. La bombésine se lie à 3 types de récepteurs humains, dont le récepteur à relâche de gastrine (GRPR). Il est surexprimé dans 65% des cas de carcinomes canalaires in situ et 63% des tumeurs prostatiques. Le GRPR pourrait également être utilisé comme marqueur du caractère malin dans ces cas de cancer. Notre hypothèse est que les ligands radiomarqués ciblant le GRPR permettraient un meilleur diagnostic à partir de l'imagerie TEP et contribuerait au développement d'une médecine personnalisée. Le premier objectif de cette étude vise à évaluer les effets du radiométal utilisé pour marquer les molécules sur les propriétés physicochimiques des traceurs ciblant les GRPR. Un peptide modèle, le NOTA-PEG-BBN(6-14), a été marqué au [indice supérieur 64] Cu et au [indice supérieur 68] Ga. Ces études ont démontré que l'isotope utilisé pour le marquage influence l'affinité du peptide pour le GRPR et conséquemment son accumulation spécifique. Le deuxième objectif consiste à évaluer et comparer différents monomères et homodimères dérivés de la bombésine afin d'étudier le rôle de la valence du ligand sur la captation et la rétention tumorale ainsi que d'évaluer l'effet de la longueur de l'espaceur entre les deux ligands des homodimères de la bombésine sur la captation/rétention tumorale. Ainsi, le NOTA-PEGBBN(6-14) et deux homodimères ont été comparés in vitro et in vivo . Les composés homodimériques présentent une accumulation non-spécifique accrue au niveau des poumons, de la rate, du foie et des reins. De plus, le NOTA-dimère 2 possédant un plus long espaceur présente une accumulation spécifique augmentée au niveau du pancréas, un organe riche en GRPR, et une rétention supérieure au niveau des cellules tumorales prostatiques PC3 tant in vitro qu' in vivo chez les souris Balb/c nues xénogreffées.

La prolifération, la migration et l'invasion sont des processus cellulaires biologiques fondamentaux qui sont régulés par une multitude de signaux extracellulaires. L'intégration de ces stimuli au niveau de différentes voies de signalisation intracellulaires permet d'adapter les capacités des cellules à exercer ces fonctions aux conditions du milieu extérieur. Outre des évènements génétiques tels que les mutations ou les translocations chromosomiques, des dérégulations des capacités de prolifération, de migration et d'invasion des cellules sont retrouvées lors de la mise en place d'un processus tumoral. La protéine nucléophosmine (NPM1) est un acteur important dans le contrôle de la balance prolifération/apoptose. Initialement décrite pour son rôle dans la biogénèse des ribosomes, NPM1 participe à de multiples processus cellulaires comme la duplication des centrosomes, la progression du cycle cellulaire et la transcription génique. NPM1 est ainsi fréquemment surexprimée dans les tumeurs solides d'origines histologiques variées, parmi lesquelles les cancers du colon, du poumon ou encore les tumeurs ovariennes. Les travaux antérieurs de l'équipe ont mis également en évidence que la protéine NPM1 est surexprimée dans les tissus de carcinomes prostatiques en comparaison avec le tissu adjacent sain. Mon travail de thèse avait pour objectif d'étudier l'impact d'une surexpression de NPM1 dans la progression des cancers de la prostate. Nous avons dans un premier temps analysé, in vitro et in vivo, les capacités invasives de cellules caractéristiques d'un stade avancé de cancers de la prostate en fonction du niveau d'accumulation de NPM1. Les résultats obtenus suggèrent que la protéine NPM1 intervient dans le processus tumoral en activant des mécanismes prolifératifs, migratoires et invasifs des cellules tumorales de prostate. Dans un second temps, nous avons cherché à déterminer la nature des gènes dont la transcription était susceptible d'être affectée par l'expression de NPM1. L'analyse en qPCR array met en évidence que l'expression du facteur de croissance EGF est diminuée dans un contexte d'inhibition de NPM1, ainsi que l'activation de la voie de prolifération en aval ERK1/2. Enfin, l'activation constitutive de cette voie révèle que le rôle de NPM1 se situe en aval du récepteur EGFR et en amont de l'effecteur MEKK1, activateur de la voie ERK1/2. Ces données indiquent que NPM1 pourrait conférer un avantage prolifératif et invasif aux cellules tumorales de prostate. En revanche, cette protéine ne serait pas un initiateur de la tumorigénèse mais un potentialisateur de la progression des cancers de la prostate suite à des évènements génétiques initiateurs. Dans ce contexte et sur la base de nos travaux, nous proposons comme perspective que l'inhibition de l'accumulation de NPM1, protéine qui active la voie de survie ERK1/2 et qui agit parallèlement sur la disponibilité de contrôleurs du cycle cellulaire et de l'apoptose (e.g. P53), puisse potentialiser l'action d'agents thérapeutiques déjà utilisés comme des inhibiteurs de tyrosines kinases (gefitinib®).

La prostate est entourée de tissu adipeux périprostatique (TAPP), séparée de celui-ci uniquement par une fine barrière de collagène appelée la capsule prostatique. En clinique, l'infiltration du TAPP par des cellules tumorales est l'un des principaux critères histologiques de mauvais pronostic suggérant que le TAPP (en particulier les adipocytes) pourrait être un acteur clé de l'agressivité du cancer de la prostate. Dans un premier temps, nous avons identifié une chimiokine adipocytaire (CCL7) et un de ses récepteur (CCR3) qui contribuent à la dissémination des cellules cancéreuses à l'extérieur de la prostate. En effet, à travers des approches in vitro et in vivo, nous avons montré que l'inhibition de l'axe CCR3/CCL7 diminue la dissémination locale du cancer de la prostate avec un effet plus prononcé en conditions d'obésité. De plus, l'expression de ce récepteur est associée à l'agressivité tumorale et à la rechute chez les patients. Au-delà de la dissémination locale, une des complications du cancer de la prostate les plus graves et les plus dures à traiter reste la dissémination métastatique osseuse. Fort des résultats obtenus dans la première partie de notre travail, nous avons voulu savoir si les adipocytes médullaires présents au niveau du site métastatique osseux étaient capable d'attirer les cellules tumorales par les mêmes mécanismes que le TAPP. En utilisant des échantillons d'adipocytes médullaires issus de patients lors d'approches in vitro, nous avons pu montrer que les adipocytes médullaires présentent un phénotype différent de ceux du TAPP et qu'ils sécrètent la chimiokine CCL7 en quantité bien plus élevée. Cette dernière va ainsi induire la migration des cellules tumorales prostatiques vers le site osseux suivant un axe CCR3/CCL7. En inhibant cet axe, nous avons pu montrer in vivo et in vitro le potentiel de cet axe comme cible thérapeutique, puisqu'il nous a permis d'empêcher spécifiquement la formation de métastases osseuses. Nous avons pu confirmer l'importance de l'axe CCR3/CCL7 dans le cancer de la prostate métastatique par des méta-analyses cliniques et des études sur des tumeurs de patients. Enfin, nous avons pu montrer que les modifications physiopathologiques des adipocytes comme l'obésité et le vieillissement tous deux considérés comme des facteurs de risque du cancer de la prostate, augmentent fortement la migration induite par les adipocytes médullaires. En conclusion, nos résultats montrent que les adipocytes périprostatiques et médullaires sont capables d'influencer la progression du cancer de la prostate en favorisant, via la sécrétion de chimiokines, le franchissement de la capsule prostatique puis la dissémination métastatique osseuse. L'ensemble de ces mécanismes est amplifié en conditions d'obésité ou de vieillissement ce qui permet de proposer de nouveaux mécanismes moléculaires à l'émergence de cancers plus agressifs chez ces patients. Ainsi notre travail a permis d'identifier l'axe CCR3/CCL7 comme un axe majeur dans la dissémination du cancer de la prostate induite par le tissu adipeux, intervenant aussi bien au niveau local qu'au niveau métastatique. / Prostate is surrounded by periprostatic adipose tissue (PPAT), only separated by a thin layer of collagen called prostatic barrier. Infiltration through PPAT and prostatic barrier crossing by tumor cells are known as major histological and clinical bad prognosis factors. These observations suggest a key role of PPAT (and mainly adipocytes) in prostate cancer development and invasiveness. First, we identified a chemokine secreted by adipocytes (CCL7) and its associated receptor (CCR3) that contribute to local dissemination of prostate cancer cell and lead them to leave the prostate. Thus, using in vitro and in vivo approach, we showed that the inhibition of CCR3/CCL7 axis decreases local dissemination of prostate cancer with an enhanced effect in obesity context. Moreover, CCR3 expression has been associated to tumor aggressiveness and relapse on patient samples. Beyond local dissemination, bone metastasis is one of the major and deadliest complication of prostate cancer, with only few treatments available. Regarding results obtained in our first work on local dissemination, we focused on medullary adipocytes contained in bone marrow and study whether or not they could chemoattract prostate cancer cells just as PPAT in local dissemination. Using medullary adipocytes samples from patients and in vivo approach, we showed that medullary adipocytes expressed a unique phenotype different from PPAT adipocytes and that they secrete high level of CCL7. This chemokine will lead to directed migration of prostate cancer cells towards bone metastatic site through CCR3/CCL7 axis. By inhibiting this axis, we observed a specific inhibition of bone metastases formation both in vitro and in vivo, highlighting the therapeutic potential of this axis. We confirmed the main impact of CCR3/CCL7 axis in prostate cancer metastases, using clinical meta-analysis and studies on tumors from patients. Finally, we showed that physiopathological modifications of adipocytes, such as obesity and aging, which are both considered as prostate cancer bad prognosis factors, increase the chemoattraction of prostate cancer cells induced by medullary adipocytes secretions. As a conclusion, our results highlight that periprostatic adipocytes and medullary adipocytes can influence prostate cancer progression by secreting chemokines and leading to prostatic barrier crossing and bone metastatic dissemination. These mechanisms are enhanced in obesity and aging context. This allow us to suggest a new molecular mechanisms enhancing cancer aggressiveness. Thus, our work allowed us to identify CCR3/CCL7 axis as a major axis in the dissemination of prostate cancer induced by adipocytes secretions, acting on both local and metastatic level.

Les tumeurs locales de la prostate sont associées à une évolution lente et une bonne survie, alors que les stades plus avancés révèlent dans 80% des cas des métastases osseuses incurables. La découverte de gènes de fusion issus de remaniements chromosomiques, tel que TMPRSS2:ERG dans plus de 50% des cas, a ouvert une nouvelle voie dans la compréhension du processus de cancérisation de la prostate. La présence de ce gène de fusion peut être associée à un mauvais pronostic dans de nombreuses études cliniques. Cependant, son rôle précis au cours de la cancérisation et de la progression du cancer de la prostate reste à déterminer. Le gène Erg (Ets related gene) code un facteur de transcription dont l’expression est notamment associée à la mise en place du cartilage, et plus largement du squelette. Ceci suggère un rôle potentiel du gène de fusion impliquant ce facteur, et de ses gènes cibles, dans la formation des métastases osseuses du cancer de la prostate.Pour notre étude, nous avons utilisé des lignées de cellules tumorales prostatiques PC3 et PC3c, exprimant stablement le gène de fusion TMPRSS2:ERG et précédemment établies au laboratoire. Dans un premier temps, en utilisant un modèle d’injections intratibiales chez les souris SCID, nous avons démontré que l’expression ectopique de la fusion améliore la capacité d’induction de lésions ostéocondensantes en inhibant l’ostéolyse dans le modèle PC3 ostéolytique, et en stimulant l’ostéoformation dans le modèle PC3c mixte (ostéolytique et ostéocondensant). Cette expression ectopique de la fusion augmente également l’ostéomimétisme dans les deux modèles cellulaires, c’est-à-dire l’acquisition d’un phénotype semblable aux cellules osseuses leur conférant des avantages de survie et de propagation dans la moelle osseuse. En outre, trois nouveaux gènes cibles de TMPRSS2:ERG ont été mis en évidence : ET-1 (Endothelin-1), stimulant la différenciation ostéoblastique et inhibant la résorption osseuse ostéoclastique, ALPL (Alkaline Phosphatase Liver/Bone/Kidney), marqueur de différenciation des ostéoblastes, et COL1A1 (Collagen Type 1 Alpha 1), composant de la matrice osseuse, témoignant d’un rôle du gène de fusion dans la formation de métastases ostéocondensantes du cancer de la prostate.Par ailleurs, deux autres gènes ont été étudiés, codant soit une protéine impliquée dans la stabilisation de structures particulières appelées invadopodes, soit une protéine impliquée dans le métabolisme des lipides. L’ensemble de ces résultats contribue à mieux comprendre les mécanismes de cancérisation et d’évolution métastatique du cancer de la prostate, en particulier l’influence de l’expression du gène de fusion TMPRSS2:ERG dans les métastases osseuses du cancer de la prostate. / Local prostate cancers are associated with slow progression and good survival, while advanced stages reveal incurable bone metastases in 80% of cases. The discovery of fusion genes resulting from chromosomal rearrangements, such as TMPRSS2:ERG in more than 50% of cases, opened a new way in understanding the process of prostate cancer. The presence of this fusion gene may be associated with poor prognosis in many clinical studies. However, its precise role during cancerization and progression of prostate cancer remains to be determined. The Erg gene (Ets related gene) encodes a transcription factor whose expression is associated in particular with embryonic skeleton development. This suggests a potential role of the fusion gene involving this factor, and its target genes, in the formation of prostate cancer bone metastases.In this study, we used prostate cancer cell lines PC3 and PC3c, stably expressing the TMPRSS2:ERG fusion gene and previously established in the laboratory. First, using a model of intratibial injections in SCID mice, we demonstrated that ectopic expression of the fusion enhances the ability to induce osteoblastic lesions by inhibiting osteolysis in the osteolytic PC3 model, and by stimulating osteoformation in the mixed PC3c model (osteolytic and osteoblastic). This ectopic expression of the fusion also increases osteomimicry in both cell models, meaning the acquisition of a bone-cell-like phenotype which gives them advantages of survival and spread in the bone marrow. In addition, three new TMPRSS2:ERG target genes have been described: ET-1 (Endothelin-1), stimulating osteoblastic differentiation and inhibiting osteoclastic bone resorption, ALPL (Alkaline Phosphatase Liver/Bone/Kidney), a marker of the osteoblasts differentiation, and COL1A1 (Collagen Type 1 Alpha 1), a component of the bone matrix, providing novel insights into the role of the fusion gene in the formation of osteoblastic metastases of prostate cancer.In addition, two other genes have been studied, encoding either a protein involved in the stabilization of particular structures called invadopodia, or a protein involved in lipid metabolism.All these results contribute to decipher the mechanisms of cancerization and metastatic progression of prostate cancer, in particular the influence of the expression of TMPRSS2:ERG fusion gene in prostate cancer bone metastases.