Les associations chimioradiothérapies occupent une place importante dans le traitement des cancers. De nouveaux médicaments ciblent spécifiquement la cellule tumorale. Ces thérapies ciblées peuvent agir sur les mécanismes de radiorésistance tumorale et sont prometteuses en association avec la radiothérapie. Le STI571 (imatinib ou Glivec) inhibe spécifiquement l'activité tyrosine kinase de Bcr-Abl. Il entraîne une radiosensibilisation dans la lignée de leucémie myéloïde chronique K562 en agissant sur le cycle cellulaire. Le BIBW2992 est un inhibiteur sélectif d'EGFR et HER2, responsable d'une cytotoxicité et d'une radiosensibilisation des cellules d'adénocarcinome pancréatique BxPC3 et Capan-2, indépendamment de leur statut KRAS. Le mécanisme sous-jacent cette radiosensibilisation n'est pas univoque, faisant intervenir à la fois des modifications du cycle cellulaire et une induction de la mort mitotique. Nos résultats montrent que l'association d'un inhibiteur de tyrosine kinase aux radiations ionisantes peut entraîner une radiosensibilisation in vitro dont les mécanismes sont variables en fonction du type de lignée cellulaire.

P8 est un gène lié au stress cellulaire qui a été identifié et caractérisé dans notre laboratoire. Il est surexprimé dans diverses pathologies, et plus particulièrement dans l'adénocarcinome pancréatique. Notre étude se focalise sur le rôle de p8 dans la progression tumorale et la formation des métastases du cancer du pancréas. Dans ce travail, nous avons démontré, dans un premier temps, que p8 régule la migration, l'adhésion et l'invasion cellulaire induites par diverses molécules dont le TGF-β1, par le biais de la GTPase CDC42, dont il contrôle l'expression et l'activité. Nous avons prouvé aussi que la présence de p8 est nécessaire pour la mise en place d'une transition épithélio-mésenchymateuse, facilitant ainsi l'action pro-tumorale du TGF-β1. Enfin, une analyse morphologique d'adénocarcinomes pancréatiques humains et murins nous a permis d'identifier la présence de cellules « cannibales », déficientes en p8, capables de phagocyter et ainsi limiter la prolifération d'autres cellules. Nous avons décortiqué ce mécanisme au niveau moléculaire. Son étude nous a permis de conclure, qu'en absence de p8, une nouvelle transition de type épithélio-phagocytaire est instaurée, ayant comme résultat un cannibalisme cellulaire, potentialisé notamment par le TGF-β1, qui agirait dans ce cas comme un agent anti-tumoral. L'avancée de ces résultats donne place à des nouvelles perspectives vis-à-vis de l'importance de p8, d'abord d'un point de vue moléculaire sur les actions pro et anti-tumorales du TGF-β1, ensuite en tant que potentielle cible thérapeutique dans le cancer du pancréas. / P8 is a gene related to cellular stress, identified and characterized in our laboratory, and overexpressed in several diseases, especially in pancreatic cancer (PDAC). Our study focuses on the role of p8 in tumor progression and metastasis formation in PDAC. In this work, we have demonstrated that firstly, p8 regulates pancreatic cancer cell migration, invasion and adhesion, induced by several molecules like TGF-β1, through CDC42, a small GTPase, whose expression and activation is controlled by p8. We also established that p8 is necessary to set up epithelial-to-mesenchymal transition, promoting TGF-β1 pro-tumoral effects. Finally, morphological analysis of human and murine pancreatic cancer, allowed us to identify “cannibal” cells, in which p8 expression was absent, able to phagocytose another cells and in this way limit its proliferation. We dissected the mechanism involved in this process at the molecular level. This study led us to conclude that when p8 is absent, a new epithelial-to-phagocytic transition takes place, resulting in cell cannibalism, maximized by TGF-β1 action that will play an anti-tumoral role. These results underscore, on one hand, the crucial role of p8, at the molecular level, over the pro and anti-tumoral effects of TGF-β1 and on the other hand its potential role in pancreatic cancer therapy.

La progression maligne de l’adénocarcinome canalaire pancréatique (ADKP) s'accompagne d'une profonde réaction desmoplasique, limitant la vascularisation de la tumeur et de fait privant les cellules tumorales en nutriments, forçant les cellules tumorales à adapter leur métabolisme. L’objectif de thèse était de définir les changements métaboliques relatifs à l’ADKP. Par une analyse transcriptomique des tumeurs pancréatiques développées de manière spontanée chez les souris, nous avons établi le profil métabolique des ADKPs lié aux acides aminés au cours de leur progression. Ainsi, nous avons montré que les voies métaboliques de la proline et des acides aminés à chaînes branchées, en particulier le catabolisme de la leucine, sont celles étant les plus dérégulées dans l’ADKP. Concernant le métabolisme de la proline, nous avons montré que les cellules tumorales privées en nutriments capturent et utilisent le collagène, produit par les fibroblastes du stroma tumoral grâce à la macropinocytose, de façon le dégrader en proline. Aussi, l’inhibition de la dégradation de la proline entraine une diminution de la prolifération tumorale in vitro et in vivo. Concernant la leucine, nous montrons que l’élément clé de ce métabolisme est un de ces produits de dégradation finaux à savoir le β-hydroxybutyrate (βOHB) dont la production repose sur une enzyme cruciale : HMGCL. Dans nos travaux, nous démontrons que la suppression d’HMGCL dans les cellules d’ADKP humains entrave leurs capacités oncogéniques et métastatiques in vitro et in vivo. De plus, nous montrons in vivo que le βOHB augmente la croissance tumorale ainsi que la formation de métastases. / The malignant progression of pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is accompanied by a profound desmoplasia, depriving tumor cells from oxygen and nutrients, which forces tumor cells to adapt their metabolism to proliferate. The thesis purpose is to define the metabolic changes related to ADKP. Using a transcriptomic analysis of PDAC from mice model, we established the PDAC metabolic profile. Focusing on amino acid metabolic pathways, we identified the metabolic pathways of proline and the branched-chain amino acid, especially the leucine catabolism, as the most deregulated in ADKP compared to the normal pancreas. We demonstrated that tumor cells take up collagen-derived fibroblasts, thanks macropinocytosis, when they are nutrient deprived. Once collagen is internalized, its subsequent digestion supplies TCA with proline. Also, inhibition of proline degradation leads to a decrease in tumor proliferation in vitro and in vivo. We have shown leucine catabolism is specific to tumor cells and the final degradation products: the β-hydroxybutyrate (βOHB) appears as a key element of this metabolism. To produce βOHB, tumor cells use HMGCL, a crucial enzyme involved in leucine degradation. In our work we demonstrated that HMGCL suppression in PDAC cells decreases their oncogenic and metastatic capacities in vitro and in vivo. In addition, we have demonstrated in vivo that βOHB increases tumor growth and metastasis formation. Thus, our works show 1/ the metabolic plasticity of cells, 2/the influence of microenvironment on tumor cell metabolism, 3/ the importance to study tumor metabolism for the finding of new therapeutic targets.

L’adénocarcinome canalaire du pancréas (ACP) est un problème majeur de santé publique. L’ACP se développe principalement à partir de deux lésions précurseurs : les néoplasies intra-épithéliales pancréatiques et les tumeurs intracanalaires papillaires et mucineuses du pancréas (TIPMP). Les mécanismes moléculaires sous-tendant l’oncogenèse pancréatique sont nombreux. Nous avons étudié le mécanisme de cancérogenèse MSI (MicroSatellite Instability) où il existe une déficience dans le système de réparation des erreurs de réplication de l’ADN ou système MMR (Mismatch Repair). Ce mécanisme de cancérogenèse original est caractérisé par une instabilité génétique de l’ADN affectant les séquences répétées microsatellites du génome. Le phénotype MSI a été décrit dans le syndrome de Lynch (SL), dans lequel il existe une mutation germinale d’un des gènes du système MMR (MLH1, MSH2, MSH6 et PMS2). L’intérêt de l’étude des cancers MSI s’est accru de façon considérable avec le développement des immunothérapies dirigées contre les checkpoints immunitaires (ICK), en particulier PD-1/PD-L1. Nous avons confirmé que la fréquence du phénotype MSI se situe entre 1-2%. Nous avons montré que l’immunohistochimie est la méthode de screening plus adaptée pour l’identification de l’ACP MSI en comparaison avec les techniques de biologie moléculaire. Le phénotype MSI a été plus fréquemment observé dans un contexte de TIPMP. Les cas MSI identifiés présentaient des caractéristiques biologiques évocatrices du SL. Egalement, nos résultats confirment la présence d’un processus de carcinogenèse MSI immunogénique, mais suggèrent des évènements somatiques spécifiques à l’organe d’origine du cancer. Par ailleurs, les ACP MSI étaient caractérisés par un infiltrat inflammatoire riche en lymphocytes cytotoxiques T CD8+ et surexprimaient l’ICK PD-L1 permettant de supposer une probable réponse clinique de l’ACP MSI à l’immunothérapie anti-PD1/PD-L1. / Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is a major health problem in France and around the world. PDAC is developed mainly from two precursor lesions: pancreatic intraepithelial neoplasia and intraductal papillary mucinous neoplasm (IPMN). There are several molecular mechanisms underlying pancreatic oncogenesis. Particularly, we were interested in the MSI (MicroSatellite Instability) which is due to a defective DNA Mismatch Repair (MMR) system, which normally functions to recognize and repair erroneous insertions, deletions, and mis-incorporation of bases that can arise during DNA replication and recombination. The MSI phenotype was first described in the familial cancer condition known as Lynch syndrome (LS), where the MMR genes MLH1, MSH2, MSH6 or PMS2 harbor germline mutations. Interest in MSI tumors has recently increased after studies have highlighted the concomitant expression of multiple active immune checkpoint (ICK) markers including PD-1 and PD-L1 and the role of the MSI status to predict clinical benefit from immune checkpoint blockade. A Our results indicate that the MSI phenotype occurs in PDAC with a frequency of 1-2%. Our data showed that IHC using antibodies against the four MMR proteins was more sensitive for the assessment of MSI status than PCR-based methods. In addition, we demonstrate for the first time a statistically significant positive association between MSI and IPMNs in PDAC. MSI PDAC, including IPMN, are unlikely to be sporadic since they display molecular features that are usually observed in LS-related neoplasms. Also, our results highlight that an MSI-driven immunogenic pathway to cancer is active in MSI PDACs but suggest that MSI-driven somatic events may be tissue-specific. We observed a stronger lymphocytic tumor infiltration by activated TCD8 cells in MSI PDAC compared to MSS PDAC and found a positive association between PD-L1 expression and MSI status, suggesting that MSI PDAC could be responsive to ICK blockade therapy.

Problématique. L’étiologie du cancer pancréatique est encore peu caractérisée, notamment quant au rôle des expositions environnementales modifiables. L’objectif de cette étude est d’examiner si les expositions chimiques dans les milieux de travail sont des facteurs de risques pour ce cancer le plus souvent mortel. Méthodes. Une étude cas-témoin populationnelle à Montréal incluant 19 types de cancer a été réalisée entre 1979 et 1985. Pour chaque participant, un historique de travail détaillé a été obtenu ainsi que des données sur des variables sociodémographiques et des habitudes de vie. Les antécédents de travail ont été examinés par des chimistes et hygiénistes de travail afin de déterminer le statut d’exposition de chaque participant pour environ 300 substances d’intérêt. Pour ce rapport, les 116 cas participants de cancer pancréatique ont été comparés avec les autres cas de cancers et des témoins populationnelles. Des analyses préliminaires ont été effectuées pour repérer les substances qui démontraient des indices d’association avec le cancer du pancréas. Celles-ci, en plus des substances qui sont réputées être associées avec le cancer du pancréas dans la littérature, ont été retenues pour des analyses statistiques plus approfondies. Pour chaque substance, deux catégories d’exposition ont été établies : « exposé » et « substantiellement exposé ». Les ratios de cotes entre le cancer pancréatique et chaque substance ont été estimés par régression logistique tout en contrôlant pour des facteurs de confusion possibles. Des analyses semblables ont été réalisées pour des catégories industrielles et occupationnelles. Résultats. Parmi toutes les expositions étudiées, la majorité d’entre eux n’ont pas démontré une association avec le cancer du pancréas. Cependant, des associations positives ont été repérées pour quelques substances, notamment pour les produits de combustion du charbon (RC 2,6, IC 95 % [1,3- 5,3]), la suie (RC 3,4, IC 95 % [1,3-8,6]), les cires et agents de polissage (RC 2,7, 95 % [1,1-4,1]), les produits de nettoyage (RC 1,9, IC 95 % [1,1-3,2]) et pour la catégorie des concierges et nettoyeurs (RC 2,8, IC 95 % [1,5-5,1]). Conclusion. Malgré que plusieurs des associations observées dans cette étude ne sont pas suffisamment appuyées directement par la littérature existante, nos résultats représentent une ressource utile pour diriger les futurs projets de recherche et notamment pour les éventuelles méta- analyses. / Background. Pancreatic cancer is a fatal disease in most cases. Unfortunately, little is known about the etiology of pancreatic cancer and whether modifiable environmental chemical exposures may play an important role. The purpose of this study is to explore whether chemical exposures in the workplace may be risk factors for pancreatic cancer. Methods. A population-based case-control study including 19 types of cancer was conducted in Montreal between 1979 and 1985. Detailed occupational histories were obtained from all subjects as well as information on several socio-demographic and lifestyle variables. Occupational histories were assessed by industrial hygienists and chemists to determine whether exposure had occurred to any of nearly 300 substances from a checklist. For this report, the participating 116 pancreatic cancer cases were compared with other cancer controls and population controls. Preliminary analyses were conducted to identify agents from the checklist showing evidence of an association with pancreatic cancer. These were selected for more in-depth statistical analyses together with agents reported in the literature as being potentially associated with pancreatic cancer. For each agent, “any” and “substantial” exposure metrics were defined. Unconditional logistic regression methods were used to estimate odds ratios between pancreatic cancer and each of the selected exposures while controlling for potential confounders. Similar analyses were conducted for occupation and industry groups. Results. Of all the exposures assessed, the majority did not reveal an association with pancreatic cancer. However, suggestive positive associations were found for several agents including coal combustion products (OR 2.6, 95% CI [1.3-5.3]), soot (OR 3.4, 95% [1.3-8.6]), waxes and polishes (OR 2.7, 95% [1.1-4.1]), cleaning agents (OR 1.9, 95% [1.1-3.2]) and for the occupational category “janitors and cleaners” (OR 2.8, 95% CI [1.5-5.1]). Conclusion. For most of the agents revealing an association with pancreatic cancer in our study, there is a paucity of direct evidence published by other authors to corroborate our findings. However, parallels can be made with previously observed excesses in occupational groups making our findings useful for guiding future research efforts, notably for meta-analyses, to uncover the specific chemical exposures that may account for these excesses.

Grâce à la production de nanoparticules lipidiques, les SELN (Synthetic Exosomes-Like Nanoparticles), mimant la composition des exosomes produits par les cellules tumorales pancréatiques humaines SOJ-6, nous avons démontré que les effets apoptotiques des exosomes naturels étaient dus aux lipides. En effet, nous avons montré que les SELN dont le rapport rafts/phospholipides est le plus élevé, interagissent avec les cellules SOJ-6 au niveau des rafts et perturbent la voie Notch. Cela conduit à la diminution de l'expression du facteur de survie Hes-1, qui est accentuée par la perte d'activité du complexe PTEN-GSK-3β. Ces dérégulations induisent l'apoptose dépendante de la mitochondrie des cellules SOJ-6, caractérisée par l'augmentation du ratio Bax/Bcl-2, l'activation de la caspase 9 et la dégradation de l'ADN. En revanche, les cellules MiaPaCa-2 résistent aux SELN, ce qui s'explique par leur caractère indifférencié. Ainsi la surexpression de marqueurs de cellules souches tels que l'ALDH et CXCR4 leur confèrent une grande résistance. Elles sont toutefois sensibles à la cyclopamine un inhibiteur de la voie Hedgehog, dont les effets sont atténués si les cellules MiaPaCa-2 sont préincubées avec les SELN, prouvant que ces cellules mettent en place des voies de survie leur permettant d'échapper à l'apoptose. Nos investigations ont montré que dans les cellules MiaPaCa-2, sous l'effet des SELN, l'activation de la voie canonique NF-кB permet d'induire la transcription du gène codant SDF-1α, seul ligand connu du récepteur CXCR4. Le facteur produit et sécrété active de manière auto et paracrine une voie de survie Akt-dépendante. / It has been previously reported that exosomes released by the human pancreatic tumoral cell line SOJ-6 could induce their own apoptosis. Thanks to the production of lipid nanoparticles, SELN (Synthetic Exosomes-Like Nanoparticles) mimicking the lipid composition of natural exosomes, we have shown that lipids were responsible for the observed effects. Indeed, we showed that SELN with the higher ratio rafts/phospholipids could interact with SOJ-6 cells at the level of the rafts to perturb the Notch pathway, preferentially localized in these lipid microdomains. This induces a decreased expression of the main target of this pathway, the survival factor Hes-1. This decrease is intensified by the activation of the complex PTEN-GSK-3β. These deregulations drive cells towards the mitochondria-dependent apoptosis as shown by the increase of the ratio Bax/Bcl-2, the caspase 9 activity and the DNA fragmentation. Whereas MiaPaCa-2 cells are resistant to SELN, which is explained by their stem-like cell phenotype, contrarily to the well-differentiated SOJ-6 cell line. Although the over-expression of some stem cell markers, such as ALDH and CXCR4 is responsible for their resistance, they remain sensitive to the cyclopamine, a Hedgehog inhibitor. We found out that MiaPaCa-2 cells pre-incubation with SELN could protect them from the inhibitory effect of the cyclopamine, meaning that upon SELN incubation, a survival pathway is triggered in MiaPaCa-2 cells. So we showed that, upon SELN incubation, the canonical NF-кB pathway is activated in MiaPaCa-2 cells to promote SDF-1α expression. Once released, SDF-1α interacts with its receptor CXCR4 to activate an Akt-dependent survival pathway.

La metformine, un médicament couramment utilisé pour le traitement du diabète de type II, fut récemment identifiée comme un composé ayant des propriétés anticancéreuses très intéressantes, notamment pour le cancer du pancréas. Toutefois, malgré les nombreuses expériences in vitro et sur des modèles murins qui ont confirmé cet effet, les essais cliniques sur les humains sont restés infructueux. Un des facteurs mis en cause pour expliquer ces résultats est la grande hydrophilie de la metformine, qui diminue sa biodisponibilité et limite son transport au travers des membranes cellulaires. Nous nous sommes donc intéressés à la synthèse de sels de biguanidium amphiphiles inspirés de la metformine qui se partitionnent plus facilement dans les bicouches phospholipidiques et qui possèdent de meilleures activités anticancéreuses. Pour ce faire, nous avons tout d’abord étudié la perturbation des membranes par de simples alkylbiguanidium. Nous avons démontré que ces composés peuvent transporter des ions H+/OH- et dépolariser les membranes bactériennes, ce qui leur confère des propriétés antibactériennes et antifongiques. Afin de limiter l’hémolyse associée à ces composés, des sels de biguanidium substitués par le groupement phényléthynylbenzyle ont par la suite été synthétisés. La structure de ceux-ci leur permet de mieux se partitionner dans les membranes et s’accumuler dans les mitochondries, tout en diminuant la toxicité associée à une perturbation membranaire trop forte. Leur activité sur les cellules cancéreuses du pancréas est ainsi beaucoup plus importante que celle de la metformine, de même que leur capacité à inhiber la croissance de xénogreffes chez les souris. Ces résultats nous ont ensuite amené vers la synthèse d’une petite librairie de sels de biguanidium et l’étude de leurs activités anticancéreuses et antibactériennes. Les modifications structurales et les changements de contre-ion apportés à cette librairie ont permis d’obtenir des composés encore plus efficaces et surtout beaucoup plus sélectifs envers les cellules saines, ouvrant ainsi la porte à une nouvelle classe de médicaments anticancéreux à base de sels de biguanidium. / Metformin, a common drug used for the treatment of type II diabetes, has recently been linked to interesting anticancer properties, notably on pancreatic cancer. Although there have been many experiments in vitro and on murine models that have confirmed this effect, human clinical trials featuring metformin have been unsuccessful. One of the reasons brought forward to explain these results is the high hydrophilicity of metformin, which limits its bioavailability and transport through cellular membranes. For this reason, we have been interested in the synthesis of amphiphilic biguanidium salts inspired from metformin that can partition more easily in phospholipid membranes and thus have better anticancer properties. We first studied the membrane perturbation properties of simple alkylbiguanidium salts and showed that these compounds can transport H+/OH- ions and depolarize bacterial membranes, which in turn gives them antibacterial and antifungal properties. To limit the hemolytic activity associated with these compounds, biguanidium salts substituted by the phenylethynylbenzyl moiety were then synthesised. Their structure allows them to partition more easily in membranes and accumulate in mitochondria, while lowering the toxicity associated with high membrane perturbation. For those reasons, their activity on pancreatic cancer cells is much higher than metformin, as is their inhibition of xenograft growth in mice. These results encouraged us to synthesise a small library of biguanidium salts and study their anticancer activity. The structural modifications and counter-anion variations brought to this library have improved the efficiency of these compounds as well as their selectivity towards healthy cells, thus opening the door to a new class of anticancer drugs based on biguanidium salts.

Le cancer du pancréas est la quatrième cause de décès par cancer au Canada. Avec des mutations activatrices de KRas présentes dans près de 90% des lésions bénignes et tumeurs, ce cancer arbore une activation de la voie MAPK très tôt dans son développement. Or, peu de littérature existe sur les étapes clés de la progression et sur le rôle précis de cette signalisation dans le passage des lésions bénignes (PanIN) au stade avancé (PDAC). Depuis plusieurs années, notre laboratoire s’intéresse aux kinases ERK1/2, actives en aval de Ras, des acteurs centraux du programme de sénescence cellulaire, soit un programme antitumoral intrinsèque aux cellules. L’hypothèse centrale des présents travaux est donc que les mutations de KRas acquises dès le stade PanIN induisent une sénescence qui agit comme barrière à la progression tumorale, et que l’atténuation du signal de ERK est impliquée dans le contournement de ce mécanisme. La première partie de cette thèse montrera donc les avancées que nous avons faites sur la caractérisation de la progression entre le stade bénin et le stade avancé, de laquelle l’acquisition d’un caractère souche, la transition épithélio-mésenchymateuse et le développement d’une dépendance mitochondriale semblent être des déterminants. Ensuite, nous présenterons nos découvertes sur le rôle des kinases ERK1/2, de la sénescence cellulaire et du stress nucléolaire dans une nouvelle approche visant à restaurer un mécanisme de suppression tumorale inspiré des lésions bénignes et impliquant une altération de la biogenèse ribosomique. Finalement, pour bonifier cette nouvelle stratégie, nous présenterons les résultats d’un criblage CRISPR-Cas9 génome-entier nous ayant permis d’identifier les composantes d’une stratégie « one-two punch » basée sur l’induction de sénescence dans les cellules PDAC combinée à l’inhibition de la Glutathion peroxydase 4 (GPX4), de façon à promouvoir une sénolyse efficace dans ce contexte. Dans leur ensemble, les travaux présentés dans cette thèse montrent un avancement significatif dans la compréhension de la biologie des cancers pancréatiques en identifiant à la fois des vulnérabilités intrinsèques et inductibles afin de générer de nouvelles idées thérapeutiques pour ce cancer hautement fatal. / Pancreatic cancer is the fourth leading cause of death by cancer in Canada. With frequent activating mutations in KRas in up to 90% of benign lesions and tumors, this cancer possesses an early activation of the MAPK pathway. However, key events of its progression from the PanIN stage to the PDAC stage and the precise role of MAPK signaling in it are still poorly understood. For many years, our laboratory has taken interest in the ERK1/2 signaling pathway, activated downstream of oncogenic Ras and a key mediator of cellular senescence. Cellular senescence is considered an intrinsic antitumor mechanism due to its ability to stably halt the cell cycle. The central hypothesis of this work is then that KRas mutations that are acquired at the PanIN stage induce cellular senescence which acts as a barrier against tumor development. Still, this powerful mechanism can be circumvented as cells tend to attenuate the ERK1/2 signaling to promote progression and acquisition of more aggressive features. Thus, the first part of this thesis will present our most recent advances in characterizing the progression events between PanIN and PDAC stages, during which stem cell features acquisition, epithelial-mesenchymal transition and mitochondrial dependency seem to occur. Next, we will present our discoveries regarding the implication of ERK1/2 kinases, cellular senescence and nucleolar stress in a new approach to restore a tumor suppression mechanism inspired by the PanIN stage and based on ribosome biogenesis alteration. Finally, to potentiate this strategy, we will show the results of a genome-wide CRISPR-Cas9 screen that identified the components of a “one-two punch” approach to induce cellular senescence in PDAC cells and to efficiently eliminate them by GPX4 inhibitors-mediated senolysis. Globally, the work presented in this thesis show significant progress in the field of pancreatic cancer, identifying previously unknown vulnerabilities of those cancer cells and paving the way for the development of new therapeutic combinations.

L’objectif principal de cette étude est de déterminer la valeur pronostique de l’infiltrat lymphocytaire dans l’adénocarcinome du pancréas. Les densités des lymphocytes T CD3+, CD4+, CD8+, FOXP3+ et CD45RO+ intratumoraux (T) et péritumoraux (PT) de 111 spécimens ont été mesurées avec des micromatrices tissulaires. Un Index Lymphocytaire (IL) a été créé basé sur les valeurs des CD4+ T, CD8+ PT et le ratio CD3+ T/PT regroupant les patients selon que les tumeurs présentaient aucune (IL---), 1 à 2 (IL+/-) ou les 3 caractéristiques immunitaires favorables (IL+++). La survie médiane des patients atteints d’un cancer du pancréas est significativement différente selon la catégorie d’index lymphocytaire; elle était de 14 mois pour IL---, de 19 mois pour IL +/- et de 29 mois pour IL+++ (p=0,01). L’IL est un facteur indépendant de survie en analyse multivariée ainsi que la différenciation tumorale et l’utilisation d’un traitement adjuvant. L’IL est un facteur pronostique de survie des adénocarcinomes du pancréas réséqués et devrait pouvoir permettre une meilleure classification des patients. / The main objective of this project was to determine the prognostic significance of T-lymphocytes densities in pancreatic adenocarcinoma. Using tissue microarrays, CD3+, CD4+, CD8+, CD45RO+, and FOXP3 T-cells were quantified by immunohistochemistry in the intratumoral (T) and peritumoral (PT) compartments of 111 specimens. An immune score (IS) based on T CD4+ and PT CD8+ counts and T/PT CD3+ ratio grouped patients into IS---, IS+/- and IS+++ if none, 1 or 2, or all 3 of the favorable immune features were present, respectively. Patients have different overall survival (OS) depending on their IS status. Patients IS--- have a median OS of 14 months and of 19 months and 29 months for those IS+/- and IS+++ respectively (log-rank p=0.01). By multivariate analysis, IS was independently associated with survival as were the histological grade and adjuvant therapy. An immune score that combines specific T-cell location and density may have prognostic value in patients with resected pancreatic adenocarcinoma, independently from current pathologic features.

Le cancer du pancréas est l’un des plus chimiorésistants, avec un taux de survie sur 5 ans inférieur à 5%. La chimiorésistance pourrait être due à la présence de cellules initiatrices de tumeur (TICs), une petite sous-population des cellules tumorales possédant la capacité de régénérer une nouvelle tumeur. Il a été démontré que la metformine cible les TICs par un mécanisme non élucidé. Il est connu que la metformine affecte le métabolisme du carbone. Il a également été démontré que le métabolisme du carbone, plus précisément la glycine décarboxylase (GLDC), est à la fois nécessaire et suffisant à l’acquisition de propriétés d’initiation tumorale. Nous proposons que la metformine cible les cellules initiatrices de tumeur en affectant le métabolisme du carbone. Nous avons utilisé des lignées cellulaires dérivées d’un modèle murin de cancer du pancréas pour comparer l’expression génique de lésions bénignes versus malignes. Les cellules malignes surexpriment Gldc. La metformine diminue l’expression de Gldc, et la surexpression de Gldc diminue la sensibilité à la metformine dans un essai de sphères tumorales. La metformine induit une augmentation du ratio NADP+/NADPH, et la surexpression de Gldc empêche cette augmentation. Nous proposons que la metformine diminue l’expression de Gldc, ce qui cause une diminution du flux du métabolisme du carbone, et donc une diminution de la production de NADPH par ce dernier. L’augmentation du ratio NADP+/NADPH inhibe la synthèse des acides gras et la régénération de la glutathione, ce qui pourrait expliquer la diminution de la formation de sphères tumorales sous traitement metformine. / Pancreatic cancer is one of the most chemoresistant cancers, with a 5-year survival rate lesser than 5%. Chemoresistance might be due to the presence of tumor-initiating cells (TICs), a small subpopulation of tumor cells with stem-like characteristics which possess the unique ability to self-renew and to generate a new tumor. Metformin has been shown to affect TICs in various cancer types, but the mechanism through which it does so is unclear. It is known that metformin affects one-carbon metabolism. It has also been shown that one-carbon metabolism, more precisely the glycine decarboxylase (GLDC) enzyme, is both necessary and sufficient to the acquisition of tumor-initiating properties. Considering this, we propose that metformin affects TICs by targeting one-carbon metabolism. Using cell lines derived from a genetically engineered mouse model of pancreatic cancer, we compared gene expression data from cells derived from benign pancreatic neoplasia with cells derived from pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC), and found that PDAC cells exhibited a dramatic increase in Gldc expression. Metformin treatment decreases Gldc expression in PDAC cell lines, and Gldc overexpression greatly decreases metformin sensitivity in a tumor sphere assay. Metformin induces an increase in NADP+/NADPH ratio, which is rescued by Gldc overexpression. We propose a model in which metformin decreases Gldc expression, which causes reduced flux through mitochondrial one-carbon metabolism. This results in decreased NADPH production by this pathway. This increase in NADP+/NADPH ratio impairs fatty acid biosynthesis and glutathione regeneration. Together these effects might explain the decrease of tumor sphere formation under metformin treatment.