Le carcinome rénal représente 5% des tumeurs de l'adulte et se développe au niveau des tubules rénaux. Le sous-type histologique majeur des cancers du rein est le carcinome rénal à cellules claires (cRCC). 90% des cRCC présentent une inactivation biallélique du gène suppresseur de tumeur de Von Hippel Lindau (VHL) induisant une activation constitutive de la voie de l'hypoxie via le facteur de transcription HIF1-α (Hypoxia Inducible Factor) qui contribue à la physiologie des tumeurs. Les cRCC sont des tumeurs à la fois radio- et chimiorésistantes, rendant la prise en charge thérapeutique des patients très difficile.Nos recherches consistaient en l'étude des rôles de la mucine membranaire MUC1, dont la queue cytoplasmique (MUC1 CT) peut interagir avec différentes voies de signalisation et agir en tant que co-activateur transcriptionnel de nombreux gènes impliqués dans la progression tumorale et la diffusion métastatique. Des travaux antérieurs réalisés au laboratoire montraient que la surexpression de MUC1 observée dans les cRCC était associée au statut métastatique des patients et marquait un mauvais pronostic. Cette surexpression de MUC1 est également impliquée dans la voie de l'hypoxie, voie majeure de la carcinogenèse rénale. Le premier objectif de l'étude était donc de déterminer les effets de la surexpression de MUC1 sur les propriétés des cellules de cRCC. Nous montrons ainsi que le domaine extracellulaire de MUC1 ainsi que sa partie cytoplasmique sont impliqués dans l'augmentation des capacités migratoires et de la viabilité des cellules cancéreuses rénales et qu'elle leur confère une résistance à l'anoïkis, programme de mort cellulaire déclenché lorsque la cellule perd ses contacts avec les cellules voisines ou avec la matrice extra-cellulaire et diminuent les propriétés d'agrégation des cellules tumorales. Nous montrons également que MUC1 est impliquée dans la chimiorésistance des cRCC en induisant l'expression de genes de chimiorésistance comme ABCG2 et GSTO2. Nous montrons par ailleurs que les propriétés invasives des cellules de cRCC sont exclusivement liées à MUC1 CT. Le deuxième objectif de l'étude était d'identifier les mécanismes moléculaires à l'origine du clivage de MUC1 CT. En utilisant différentes stratégies (siARN, inhibiteurs pharmacologiques et peptides), nous montrons pour la première fois que deux sheddases, ADAM10 et ADAM17 et la gamma secrétase sont nécessaires au clivage de MUC1 C, permettant ainsi sa délocalisation nucléaire et l'augmentation des propriétés invasives des cellules de cRCC. Enfin, nous montrons que la surexpression de MUC1 augmente l'expression protéique d'ADAM10/17, suggérant une boucle de régulation positive existant en conditions pathologiques.En conclusion, notre étude souligne le rôle de MUC1 dans la progression tumorale rénale et montre que la localisation nucléaire de MUC1-C est à l'origine de l'acquisition d'un phénotype invasif et chimiorésistant via l'action des sheddases ADAM10/17 et de la gamma secrétase. MUC1 apparait alors comme une cible thérapeutique potentielle intéressante dans la prise en charge des cRCC.

Le but du projet est le développement de nouvelles techniques d’imagerie pour le diagnostic et le traitement du cancer du rein. Nous avons évalué différentes techniques comprenant la tomographie en cohérence optique et l’imagerie moléculaire. Nous avons évalué différents marqueurs potentiels pour l’imagerie moléculaire en étudiant l’expression de différents marqueurs dans le cancer du rein et leur association avec le pronostic de la maladie. Enfin, nous avons évalué deux techniques d’imagerie moléculaire sur des modèles précliniques : l’Imagerie par Résonnance Magnétique moléculaire et l’échographie moléculaire. / The aim of this project is the development of new imaging techniques for renal cancer diagnostic and treatment.We have assessed several techniques including optical coherence tomography and molecular imaging. We assessed a series of potential markers for molecular imaging by measuring some pre-defined markers expressions by immunohistochemistry in renal cell carcinoma and their association with disease’s prognostic. Finally, we assessed two molecular imaging techniques in pre-clinical models: Molecular Magnetic Resonance Imaging and Molecular Ultrasound Imaging.

Les cancers du rein métastatiques résistants aux inhibiteurs de tyrosine kinase peuvent faire l’objet de traitements fondés sur le blocage des points de contrôles immunitaires (ICB). Cependant, les ICB induisent des réponses chez une minorité de patients, et des efforts sont en cours pour identifier les mécanismes à l'origine de la résistance. Les ICB compromettent l'intégrité de la barrière intestinale, affectant ainsi la composition du microbiote, favorisant ainsi soit l'accumulation intestinale, soit la translocation de commensaux immunogènes capables de moduler le tonus immunitaire systémique et de reprogrammer le microenvironnement tumoral. Pour déterminer si des profils microbiens distincts du microbiote intestinal pourraient expliquer la résistance aux ICB, ma thèse a montré que dans une cohorte de 249 patients atteints de cancer traités par ICB que la prescription d’antibiotiques (ATB) a significativement diminué la survie sans progression (PFS) et la survie globale (OS) par rapport aux patients sans ATB. Nous avons confirmé ces données en analysant 121 cencers du rein traités par ICB à Gustave Roussy et 239 cancers du poumon traités par ICB au Memorial Sloan Kettering Cancer Center. Nous avons validé que la dysbiose liée à l'ATB diminue l'activité des ICB. Par la suite, nous avons analysé de manière prospective les microbiotes fécaux de 100 patients atteints de tumeurs sensibles à l'anti-PD-1 en utilisant la métagénomique (MG). Nous avons démontré que les bactéries intestinales présentes avant le traitement anti-PD-1 étaient systématiquement différentes entre les patients qui ont répondu (R) au traitement et les patients qui n’ont pas (NR). Entre les R, nous avons observé une surreprésentation d’Akkermansia muciniphila. Au sein d'une large cohorte de patients RCC (n = 85) traités avec un anticorps anti-PD-1, nous avons analysé le microbiote fécal de 69 patients. Des empreintes de MG spécifiques étaient liées aux meilleures réponses et à la survie sans progression. A. muciniphila et Bacteroides spp étaient plus abondants chez les R. Pour valider la pertinence de ces constatations, nous avons mis en évidence deux principaux éléments de preuve. Premièrement, nous avons démontré que chez les patients atteints de NSCLC, la présence de lymphocytes T CD4 + et CD8 + à mémoire spécifiques de l’IFNγ + vis-à-vis de A. muciniphila prédit une PFS plus longue. Deuxièmement, une transplantation de microbiote fécal (FMT) a été réalisée à l'aide de selles de patient pour recoloniser des souris axéniques ou traitées par ATB dans deux modèles murins. Les matières fécales de R entrainaient une réponse immunitaire plus forte contre la tumeur par rapport aux matières fécales de NR. Ensuite, une supplémentation orale d'A. muciniphila post-FMT avec des matières fécales de NR restaurait l'efficacité de l'anti- PD-1. Dans ce contexte, les cellules dendritiques sécrétaient plus d'IL-12, augmentant le recrutement de lymphocytes T CCR9 + CXCR3 + CD4 + à partir des ganglions lymphatiques mésentériques jusque dans les lits tumoraux, ainsi qu'une augmentation du rapport CD4 + /Treg dans le lit tumoral de souris co-traitées avec mAb anti-PD-1 et A. muciniphila. Enfin, nous avons montré qu'une supplémentation orale avec Bacteroides (B. salyersiae mais pas B. xylanisolvens) ou A. muciniphila pourrait restaurer l'efficacité des ICB dans un modèle FMT- défavorable/dysbiotique". La découverte de bactéries immunogènes capables de prédire et d'accroître les avantages cliniques de l'ICB contribuera au développement de nouveaux outils de biomarqueurs et d'un futur concept thérapeutique, grâce auxquels le traitement du cancer peut être amélioré par la modulation du microbiote intestinal. / Metastatic RCC resistant to tyrosine kinase inhibitors are amenable to new therapies based on immune checkpoint blockade (ICB). However, ICB induces responses in a sizeable minority of patients and efforts are ongoing in order to identify mechanisms driving resistance. ICB compromise the integrity of the intestinal barrier, hereby affecting the composition of the intestinal microbiome, thereby promoting either the intestinal accumulation or the translocation of immunogenic commensals capable of modulating the systemic immune tone and reprogramming the tumor microenvironment. To address whether distinct microbial patterns of the intestinal microbiome could account for the resistance to ICB in RCC, during my PhD I showed in a cohort of 249 patients with cancers treated with ICB that antibiotic (ATB) prescription in a therapeutic window of -2 months up to +1 month after starting ICB significantly decreased progression-free survival (PFS) and overall survival (OS) compared to patients without ATB. We confirmed this data analyzing 121 RCC treated with ICB at Gustave Roussy and 239 NSCLC treated with ICB at Memorial Sloan Kettering Cancer Center. We validated that ATB-related dysbiosis decreases activity of ICB. More precisely, patients in RCC ATB group treated with ICB had a higher rate of primary progressive disease. Subsequently, we prospectively analyzed the fecal microbiomes of 100 patients with tumours amenable to anti-PD-1 mAb using quantitative metagenomics (MG) by shotgun sequencing. We demonstrated that gut bacteria present before anti-PD-1 therapy was consistently different between patients who responded (R) to treatment and patients who did not (NR). In R we observed an overrepresentation of un- and classified Firmicutes. The commensal most significantly associated with favorable clinical outcome and PFS was Akkermansia muciniphila. Within a large cohort of RCC patients (n = 85) treated in the NIVOREN study with anti-PD-1 Ab at Gustave Roussy, we analyzed the fecal microbiome of 69 patients. Specific MG-fingerprints were related to best responses and PFS. A. muciniphila and Bacteroides spp were more abundant in R (Derosa et al. ASCO Merit Award 2018). To validate the relevance of these findings, we brought up two major lines of evidence. First, we demonstrated that in NSCLC patients, the presence of specific IFNγ+ memory CD4+ and CD8+ T cells toward A. muciniphila predicted a longer PFS. Secondly, fecal microbiota transplantation (FMT) was performed using patient feces to recolonize germ-free or ATB-treated mice in two tumor models (MCA-205 and RENCA, the renal cell carcinoma model). Feces from R conveyed a stronger immune response against the tumor compared to feces from NR. Next, in MCA-205 model oral supplementation with A. muciniphila post-FMT with NR feces restored the efficacy of PD-1 Abs. In this setting, dendritic cells secreted more IL-12, increasing the recruitment of CCR9+CXCR3+CD4+ T lymphocytes from the mesenteric lymph nodes into tumor beds as well as an increase of CD4+/Treg ratio within the tumor bed of mice co-treated with anti-PD-1 mAb and A. muciniphila. Finally, we showed that oral supplementation with Bacteroides (B. salyersiae but not B. xylanisolvens) or A. muciniphila could restore the efficacy of ICB in "unfavorable/dysbiotic" FMT. The discovery of immunogenic bacteria capable of predicting and increasing clinical benefit of ICB will help for the development of novel biomarker tools and a future therapeutic concept, whereby treatment of cancer can be improved by the modulation of gut microbiome.

Objectif : La néphrectomie partielle est reconnue actuellement comme le traitement de choix des tumeurs de moins de 7 cm. Le but de notre étude est de comparer le taux de mortalité lié au cancer du rein suite au traitement par néphrectomie partielle ou radicale chez les patients de stade T1b, de présenter la tendance temporelle du taux d'intervention par néphrectomie partielle pour les tumeurs de stade T1b et d’identifier les facteurs sociodémographiques et tumoraux qui influencent le choix thérapeutique entre les deux types de traitement chirurgical. Méthode : Il s’agit d’une étude épidémiologique de type rétrospective. La population de patients provient de la base de donnée SEER (Surveillance, Epidemiology, and End Results) qui regroupe une grande proportion de la population nord-américaine. Dans notre étude, nous avons utilisé l’analyse par régression logistique pour identifier les facteurs sociodémographiques associés à l'intervention par néphrectomie partielle. Dans un deuxième temps, nous avons comparé la mortalité liée au cancer entre les deux options chirurgicales, après association par score de tendance pour diminuer les différences de base entre les deux populations. Nos critères étaient l’âge, la race, le sexe, l’état civil, le niveau socioéconomique, la taille tumorale, le grade nucléaire, l’histologie et la localité du centre hospitalier. L’analyse des données a été faite par le logiciel SPSS. Résultats : Le taux d'interventions par néphrectomie partielle a augmenté de 1,2% en 1988 à 15,9% en 2008 (p <0,001). Les jeunes patients, les tumeurs de petite taille, les patients de race noire, ainsi que les hommes sont plus susceptibles d'être traités par néphrectomie partielle (tous les p < 0,002). Parmi le groupe ciblé, le taux de mortalité lié au cancer à 5 ans et à 10 ans est de 4,4 et de 6,1% pour les néphrectomies partielles et de 6,0 et 10,4% pour les néphrectomies radicales (p = 0,03). Après ajustement de toutes les autres variables, les analyses de régression montrent que le choix entre les deux types de néphrectomie n’est pas associé à la mortalité lié au cancer (hazard ratio: 0,89, p = 0,5). Conclusion : Malgré un contrôle oncologique équivalent, le taux d'intervention par néphrectomie partielle chez les patients ayant un cancer du rein T1b est faible en comparaison à la néphrectomie radicale. / Objectives: To examine utilization rates of partial nephrectomy relative to radical nephrectomy for T1b renal cell carcinoma in contemporary years, to identify sociodemographic and disease characteristics associated with partial nephrectomy use, and to compare effectiveness of partial vs. radical nephrectomy with respect to cancer control outcomes. Materials and Methods: Using the Surveillance, Epidemiology, and End results database, 16,333 patients treated with partial or radical nephrectomy for T1bN0M0 renal cell carcinoma between 1988 and 2008 were identified. Logistic regression models were performed to identify determinants of partial nephrectomy. Subsequently, cumulative incidence rates of cancer-specific and other-cause mortality between partial and radical nephrectomy were assessed, within the matched cohort. Finally, we relied on competing-risks regression analyses for prediction of cancer-specific mortality, after adjusting for other-cause mortality, and vice-versa. Results: The utilization rate of partial nephrectomy increased from 1.2% in 1988 to 15.9% in 2008 (P<0.001). Younger individuals, smaller tumors, persons of black race, as well as men were more likely to be treated with partial nephrectomy in the current cohort (all P≤0.002). In the post-propensity cohort, the 5- and 10-year cancer-specific mortality rates were 4.4 and 6.1% for partial vs. 6.0 and 10.4% for radical nephrectomy, respectively (P=0.03). Following adjustment for other covariates, competing-risks regression analyses showed that nephrectomy type was not statistically significantly associated with cancer-specific mortality, even after adjusting for other-cause mortality (hazard ratio: 0.89, P=0.5). Conclusions: Despite a comparable cancer control outcome, consideration of partial over radical nephrectomy in T1b renal cell carcinoma individuals remains conservative in recent years.

Le cancer du rein compte parmi les 10 types de cancers les plus fréquents chez l’Homme. Il n’existe aujourd’hui aucun marqueur biomoléculaire dans ce type de cancer, et dans le cas d’un cancer métastatique, l’arsenal thérapeutique aujourd’hui disponible manque d’efficacité. Les différents processus mis en jeu lors de la progression tumorale sont encore mal connus. La connaissance de ces processus pourrait permettre de mettre en évidence de nouvelles cibles thérapeutiques, ainsi que des marqueurs biomoléculaires pronostiques ou diagnostiques de la maladie. Dans un premier projet, et afin de mieux comprendre les mécanismes de la progression tumorale et d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles et de nouveaux marqueurs biomoléculaires dans le cancer du rein, un nouveau modèle innovant a été généré à partir d’une lignée tumorale de RCC murine. Ce modèle de réimplantations successives de cellules tumorales issues de tumeur primaire ou de métastases a permis de générer différentes lignées cellulaires montrant une agressivité accrue au cours des passages. En utilisant une stratégie de biologie des systèmes, ce modèle pourra permettre de mettre en évidence des cibles d’études prometteuses qui pourraient être de nouvelles cibles thérapeutiques ou de nouveaux marqueurs biomoléculaires dans le RCC. L’interleukine-34 est l’exemple d’une cible d’étude d’ores et déjà été sélectionnée, mettant en évidence la puissance du modèle généré. Dans un second projet, les rôles de certains membres de la matrice extracellulaire tumorale ont été évalués en utilisant cette même lignée de RCC murine (collagène de type I, fibronectine, matrigel). Cette étude a permis de mettre en évidence le potentiel pro-invasif et pro-métastatique du dépôt de collagène de type I dans les tumeurs. Des récepteurs activés par le collagène sont proposés comme potentiellement impliqués dans les effets induits par le collagène de type I dans le modèle. Ces deux projets permettent et permettront de mieux comprendre certains mécanismes de la progression tumorale, ainsi que de mettre en évidence des marqueurs biomoléculaires et de nouvelles cibles thérapeutiques. / Kidney cancer is one of the 10 commonest human cancers. To date, no biomolecular markers are available in this type of cancer, and in the case of metastatic cancer, the therapeutic arsenal is still inefficient. The different processes involved in cancer progression are still poorly understood. Understanding those processes could highlight new therapeutic targets, and new prognostic or diagnostic biomolecular markers of this disease. For a first project, a new innovative model has been generated from a murine RCC cell line as a tool to understand cancer progression mechanisms and to identify new therapeutic target and new biomolecular markers in kidney cancer. This model of sequential reimplantation of cancer cells isolated from primary tumours or metastases allowed us to generate different cell lines showing increased aggressiveness after passages. Using a systems biology strategy, this model will allow us to identify new potential therapeutic targets and new biomolecular markers in RCC. Interleukin-34 is an example of an already selected target, showing the power of the model generated. For a second project, the role of some members of extracellular matrix (collagen type I, fibronectin, matrigel).was studied using this same murine RCC cell line. This study demonstrated the potential pro-invasive and pro-metastatic roles of collagen type I deposition in tumors. Collagen-activated receptors are proposed as mediators of the effect induced by collagen type I in this model. Those two projects have and will continue to contribute to a better understanding of cancer progression mechanisms, and will bring out new biomolecular markers and new therapeutic targets.

Le syndrome von Hippel Lindau (VHL) prédispose au développement de multiples tumeurs hautement vascularisées, telles que des hémangioblastomes rétiniens ou du système nerveux central, des phéochromocytomes et des carcinomes rénaux à cellules claires (CCRCC). Les patients atteints de ce syndrome sont porteurs d’une mutation du gène VHL. Ce gène, composé de trois exons, est transcrit en deux ARN messagers par épissage alternatif de l’exon 2. L’ARNm composé des 3 exons (variant #1) est la forme majoritairement exprimée par rapport à l’ARNm dépourvu de l’exon 2 (variant #2). Toutefois, une diminution du ratio variant #1/variant #2 a été essentiellement décrite dans deux situations : (i) dans les tissus embryonnaires humains et en particulier le rein, et (ii) dans certains CCRCC. Ces données suggèrent un rôle potentiel de ce variant #2 dans la tumorigenèse rénale. Deux protéines, pVHL213 et pVHL160, sont produites à partir du variant #1 et elles agissent comme suppresseurs de tumeur. Au début de ce travail, l’expression de l’isoforme protéique pVHL172 produite à partir du variant #2 restait à démontrer et sa fonction était inconnue. Les travaux effectués au cours de cette thèse ont permis de mettre en évidence l’expression de pVHL172 dans des lignées cellulaires et dans des tissus tumoraux grâce à un nouvel anticorps monoclonal de souris dirigé contre les trois isoformes protéiques humaines de pVHL. Pour savoir si l’isoforme pVHL172 a un rôle de suppresseur de tumeur, des lignées cellulaires tumorales rénales exprimant stablement cette protéine ont été établies puis des expériences de xénogreffes de ces cellules chez la souris ont été réalisées. Non seulement pVHL172 n’inhibe pas la formation de tumeurs mais son expression induit un phénotype tumoral plus agressif avec une composante sarcomatoïde plus importante ainsi qu’une vascularisation immature plus conséquente que dans les tumeurs contrôles (n’exprimant pas pVHL). De plus, pVHL172 augmente l’expression des métalloprotéases de matrice MMP1 et MMP13, en partie via l’activation de la voie de signalisation Smad-dépendante du TGF-β. Par ailleurs, des partenaires protéiques de cette protéine ont été recherchés par une analyse protéomique différentielle. Les réseaux d’interaction réalisés à partir des protéines identifiées concernent entre autres la régulation de la matrice extracellulaire et le contrôle qualité des protéines. En conclusion, ce travail a montré que le gène VHL produit des isoformes protéiques avec des fonctions distinctes voire antagonistes, ce qui implique que la balance de leur expression influencerait la progression tumorale rénale. Chez certains patients, une augmentation de l’expression de pVHL172 pourrait être corrélée à une pathologie plus sévère. Ce travail montre l’intérêt de poursuivre l’étude des fonctions de cette protéine pour une meilleure compréhension de son implication dans le cancer du rein et dans la maladie VHL afin d’envisager de nouvelles approches thérapeutiques. / VHL disease predisposes to the development of multiple and highly vascularized tumors, including central nervous system and retinal haemangioblastomas, phaeochromocytomas and clear cell renal cell carcinomas (ccRCCs). Patients with VHL disease harbor a mutant allele of the VHL gene. This gene is transcribed into two mRNAs by alternative splicing of the exon 2. The mRNA variant #1 composed of 3 exons usually predominates over the mRNA variant #2 lacking exon 2. A decrease of the variant #1/variant #2 ratio was however described in 2 situations: (i) in embryonic tissues, particularly in the kidney, and (ii) in some ccRCCs. These data suggest a potential role for the variant #2 in kidney tumorigenesis. pVHL213 and pVHL160 are the two proteins encoded by the mRNA variant #1 and act as tumor suppressors. At the beginning of this Ph.D. project, the expression of pVHL172 isoform encoded by the mRNA variant #2 remained to be established and its function was unknown. The experiments performed during this Ph.D. shed light on pVHL172 expression in cell lines and in tumor tissues using a newly produced mouse monoclonal antibody recognizing the three human pVHL isoforms. To examine if pVHL172 had a tumor suppressor function, human kidney tumor cell lines stably expressing this isoform were established, characterized and then grafted in mice. pVHL172 not only inhibits tumor formation, but its expression also induces a more aggressive phenotype with a higher sarcomatoid component and a more immature vasculature compared to control tumors (that do not express any pVHL). Moreover, pVHL172 increases the matrix metalloproteases MMP1 and MMP13 expression, partly by the activation of the Smad-dependent TGF-β signalling pathway. Besides, we looked for protein partners of pVHL172 by a differential proteomic analysis and showed that interaction networks obtained with the identified proteins are related to extracellular matrix regulation and protein quality control. To conclude, this work demonstrated that the VHL gene encodes protein isoforms with distinct and even antagonistic functions. The balance of expression of these isoforms is likely to influence kidney tumor progression. For some patients, an increase of pVHL172 expression could be correlated with a more severe pathology. This work shows the importance of further studying this isoform’s functions to better understand its involvement in kidney cancer and in VHL disease, so that new therapeutic approaches could be developed.

Contexte : Les carcinomes rénaux à cellules claires (ccRCC) sont des tumeurs particulièrement agressives et de mauvais pronostic lorsqu'elles sont métastatiques. L'apport des traitements anti-angiogéniques et notamment des inhibiteurs de tyrosine kinases (TKI), a permis une amélioration nette en terme de survie de ces patients, mais parfois au prix d'effets secondaires tels que l'HTA. L'angiotensine-II stimule la croissance des cellules cancéreuses et la sécrétion de VEGF via le récepteur de type 1. Dans différents types de cancers, les antagonistes des récepteurs de type 1 de l'angiotensine-II (ARA-2) utilisés à visée anti-hypertensive ont pu démontrer une diminution de la prolifération cellulaire et une inhibition de la néo-angiogénèse tumorale. Objectif : Mettre au point différents modèles animaux de ccRCC et tester l'effet de l'association des traitements par sunitinib (TKI) et telmisartan (ARA-2). Matériels & Méthodes : Des souris Nude ont été injectées avec des cellules tumorales 786-O, permettant d'obtenir une tumeur sous-cutanée. Les souris ont été réparties en 4 groupes gavées quotidiennement pendant 4 semaines : avec le vecteur (DMSO), du Telmisartan, du Sunitinib ou une association Telmisartan + Sunitinib à doses thérapeutiques, puis euthanasiées pour analyse de la tumeur. Dans un 2ème temps, un autre modèle animal a été mis au point avec des cellules tumorales issues d'une lignée primaire. Résultats : L'association des traitements (TKI + ARA-2) dans le 1er modèle montrait une augmentation de la nécrose tumorale par diminution de la densité microvasculaire et de la sécrétion de VEGF circulant. Dans le modèle issu d'une lignée primaire, on notait une réduction du volume tumoral mais sans augmentation de la nécrose. Conclusion : Ce travail a permis de mettre au point 2 modèles de ccRCC. L'association d'un ARA-2 au sunitinib semble potentialiser l'effet anti-tumoral dans ces modèles expérimentaux. De plus amples études sont nécessaires pour comprendre les mécanismes impliqués.

Le cancer du rein est un problème majeur de santé publique. Un diagnostic précoce améliore les chances de survie. Le diagnostic repose essentiellement sur les examens d'imagerie comme l'échographie, la tomodensitométrie et l'IRM. Ces examens sont parfois associés à la biopsie et sont couteux et parfois invasifs. De plus, l'imagerie n'est pas capable de faire la distinction entre les tumeurs bénignes et les tumeurs malignes et entre les sous-types histologiques de carcinome à cellules claires qui est le plus fréquent. Il n'existe pas dans le cancer rénal de marqueur comme la PSA dans le cancer de la prostate ou la Foetoprotéine et l'HCG dans le cancer du testicule. Le but de cette étude est concentré sur la recherche des marqueurs mARNs ou miARNs dans les liquides biologiques (sérum, plasma, urine) pour le cancer du rein à cellules claires. Nous avons montré que les petits ARNs dans le sérum et les urines et l'intégrité des ARNs dans les urines étaient des outils diagnostiques dans le cancer du rein à cellules claires. Si ces petits ARNs circulants sont validés, on peut éventuellement imaginer l'intérêt pratique en clinique comme la détection des petits ARNs circulants dans l'urine pour prédire le cancer, la classification de la tumeur pour aider le clinicien, la prédiction d'une récidive ou d'une progression soit après néphrectomie soit au cours d'un traitement médical

L’incidence du cancer du rein et sa mortalité associée se sont accrues au cours des dernières années. Le type de cancer rénal le plus fréquent est celui nommé Cancer Rénal à Cellules Claires (CRCC) où le plus souvent, le gène suppresseur de tumeur Von Hippel Lindau (VHL) est inactivé. Malgré une détection plus précoce, l’évolution de la pathologie demeure incertaine, en particulier quand les patients développent des métastases ou acquièrent une résistance au traitement (25-30% des patients). De nouvelles thérapies ciblant des kinases (Sunitinib, Sorafenib ou Temsirolimus) bien que très prometteuses conduisent très souvent à l’acquisition de résistance. Dans ce contexte, il est urgent de développer de nouveaux modèles prédictifs de la réponse des patients aux traitements et d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques.Ma thèse de science visait trois objectifs complémentaires : 1) Identifier par criblage chimio-génomique des kinases comme cibles thérapeutiques combinées. 2) Etablir deux modèles de culture 3D de cancer du rein qui intègrent le microenvironnement d’une tumeur: les sphéroïdes et la culture organotypique de coupe de tissus. 3) Etudier la chimio-sensibilité de ces modèles à une combinaison de molécules identifiées dans le criblage.Un criblage cellulaire a été réalisé sur la plateforme de Criblage de Molécules BioActives (CEA- Grenoble). Il a consisté à tester 80 molécules inhibitrices de protéine-kinases en combinaison avec l’extinction génique par interférence ARN (shRNAs lentiviraux) de 36 cibles potentielles connues pour leur implication dans divers cancers. La lignée cellulaire choisie (786-O) est dérivée d’une tumeur rénale à cellules claires radio et chimio-résistante et dépourvue de VHL. Parmi les touches qui compromettent la viabilité des cellules 786-O, la combinaison choisie pour son efficacité cible deux kinases importantes dans le contrôle de la survie cellulaire et de la réparation de l’ADN CK2 et ATM. Le statut VHL des cellules module de façon dramatique leur sensibilité à cette combinaison, l’association de ces deux inhibiteurs étant plus efficace sur les cellules 786-O (VHL -) que sur les mêmes cellules dans lesquelles VHL a été réintroduit (VHL+). Au sein d’une tumeur, les différents niveaux d’oxygénation constituent une variation environnementale supplémentaire créant des susceptibilités ou des résistances aux traitements thérapeutiques. Pour déterminer l’impact de nos molécules dans ce contexte, nous avons testé la viabilité des cellules 786-O VHL+ et VHL- dans des conditions normoxiques (21% O2) ou hypoxiques (1,5% O2), en présence des molécules seules ou en combinaison. En normoxie, une diminution synergique de la viabilité des cellules 786-O VHL- est observée en présence de la combinaison, alors que cet effet n’a pas lieu sur les cellules 786-O VHL+. Cette synergie est potentialisée en condition hypoxique. Au niveau mécanistique, les voies de signalisation de stress cellulaires sont d’avantage activées dans les cellules VHL- en présence de la combinaison de molécules comparé au traitement avec chacune des molécules seules. Dans les sphéroïdes tumoraux multicellulaires reproduisant l’organisation d’une micro-tumeur, nos résultats montrent que notre combinaison de molécules induit d’avantage l’apoptose des cellules VHL- que les molécules seules, alors que les cellules VHL+ ne sont sensibles à aucun des traitements.Ces résultats montrent que l’action de nos molécules combinées est clairement plus efficace dans un modèle 3-D. Ils démontrent également qu’il est possible d’objectiver une pharmaco-modulation de la viabilité de cultures organotypiques de tumeur du rein par des combinaisons d’inhibiteurs chimiques de protéine-kinases. Les perspectives de ce travail sont la validation de cette combinaison sur des tumeurs humaines et l’exploitation des cultures organotypiques comme test personnalisé de réponse aux traitements. / Renal cell carcinoma accounts for 3% of all malignant diseases in adults making it the 10th most common cancer in France. The most frequent type of Kidney cancer is Clear Cell Renal Cell Carcinoma (CCRCC). Almost all CCRCC show an inactivation of the Von Hippel Lindau tumour suppressor gene (VHL). Between 25-30% of the patients will develop metastatic renal cell carcinoma (mRCC) by the time they are diagnose or become unresponsive to all treatments and in these cases, the disease has a rapid progression. Over the past years, kinase-targeted therapies (Sunitinib, Sorafenib, Temsirolimus) have become the mainstay of treatment for mRCC, however, most, if not all, patients acquire resistance to these approaches over time.In this context my PhD had 3 goals: a) to find a new combinatory targeted therapy through a High Throughput Screening; b) to establish 3D models mimicking the real environment of the tumours (spheroids, Tissue Slice Culture); c) to validate the Hits through different molecular and cellular biology studies.We conducted a synthetic lethal screen on the CMBA platform (CEA-Grenoble), choosing 36 potential genes targets and 80 kinases inhibitors drugs. Each of the target gene was silenced by a transduction with shRNA Lentivirus into the 786-O cell line derived from ccRCC that lacks the tumour suppressor VHL, is radio- and chemo-therapy resistant, has increased mobility and is highly metastatic. Among the hit combinations that affect cell viability, one of them was chosen because it targets two important kinases involved in cell survival and DNA repair: CK2 and ATM. Moreover, this combination is specifically more active in the 786-O VHL- cells than in 786-O VHL+ cell line. We evaluated the effect of our drugs on the viability of our 786-O VHL+ and VHL- cells in normoxic (21% O2) or hypoxic (1.5% O2) conditions that reflect different environments that are present in a tumour. Surprisingly, in normoxia, we found a synergetic effect of the drug mix only on the 786-O VHL- cells but not on 786-O VHL+ cells. Furthermore, this effect was even stronger in conditions of Hypoxia (up to 20% of synergism).Mechanistically, an up-regulation of the stress pathways was much stronger in the VHL- cells in the presence of the combination than with the drugs alone. No apoptosis was detected in this 2D models. In Multi-Cellular Tumour Spheroid (MCTS) where the organization of a micro-tumour is reproduced, our drugs are even more effective in inducing cell apoptosis than in 2D monolayers of 786-O VHL- cells. These results also demonstrate that pharmaco-modulation of viability of renal tumour organotypic culture by chemical combination targeting protein kinases can be studied. Perspectives of this work are the validation of this drug combination on human renal tumours and the use of organotypic culture as a test for personalized treatment response.

Les tumeurs solides sont infiltrées par des cellules immunes (TIIC) dont la nature, la fonction et la composition varient d’un patient à l'autre. Ces cellules inflammatoires influencent l'invasion tumorale en contrôlant la croissance et le potentiel métastatique d’une tumeur. Ainsi, il est proposé d’utiliser cette infiltration comme outil diagnostic et pronostic de routine. Certaines cellules sont bien connues pour jouer un rôle important dans le contrôle de la progression tumorale, comme c’est le cas des lymphocytes T cytotoxiques CD8+ alors que d’autres possèdent un rôle contradictoire. Étant donné la dépendance des tumeurs sur l’équilibre entre ces différentes cellules, il est important d’identifier les fonctions précises des cellules immunes au sein de la tumeur. De nombreuses études sont réalisées afin d’identifier des marqueurs descriptifs du phénotype et la fonction des cellules immunes dans la tumeur. Ce projet de doctorat se divise en deux parties : 1- Identifier la méthode de désagrégation des tissus tumoraux altérant le moins la biologie des TIIC pour leur caractérisation. 2- Caractériser l’expression de la molécule d’adhérence CD146 dans les TIIC et en identifier l’origine. L’identification de marqueurs pour la caractérisation phénotypique et fonctionnelle des TIIC a été réalisée, entre autres, par la détection de protéines exprimées par la cellule. Dans la première partie de ce projet, nous avons démontré que les méthodes utilisées pour désagréger les tissus tumoraux dans le but d’isoler les TIIC induisent des changements dans la biologie de ces cellules ce qui peut fausser les conclusions qui en dérivent. Nous avons donc comparé l'impact de trois méthodes de désagrégation : une dissociation mécanique utilisant la MédimachineTM et deux digestions enzymatiques utilisant une collagénase de type I seule ou combinée à de la collagénase de type IV et de la DNase I de type II. Nous nous sommes intéressés à l'effet de ces méthodes sur des paramètres tels que la viabilité cellulaire, l’altération des protéines de surface et la capacité des cellules à proliférer. Nous avons démontré que ces méthodes affectent la viabilité des cellules de manière comparable, alors que la détection de certaines protéines de surface et la capacité de proliférer est réduite/inhibée par les traitements enzymatiques. Nous concluons qu’une méthode mécanique utilisant la MédimachineTM est mieux adaptée à la caractérisation des TIIC afin de conserver leurs propriétés. Dans la deuxième partie de notre projet, nous avons adapté cette méthode à la caractérisation des TIIC. Nous avons porté une attention particulière à la molécule d’adhérence CD146 dont l’implication dans la migration des cellules immunes à travers l’endothélium vers les sites d’inflammation est de plus en plus étudiée dans les maladies autoimmunes. Nous avons mis en évidence une augmentation des proportions de cellules immunes exprimant CD146 dans les tumeurs comparativement au sang de patients de cancers. Cette expression est induite par les cellules tumorales tout en étant accrue par la nécrose de celles-ci. Nous démontrons que ces cellules sont majoritairement des lymphocytes T CD4+ présentant un profil immunosuppressif. En conclusion, nos résultats suggèrent que CD146 participe à la mise en place du contexte immunitaire dans la tumeur et augmente la capacité de migration des lymphocytes T CD4+. L’induction par les cellules tumorales de cette molécule d’adhérence dans les cellules suppressives pourrait contribuer aux mécanismes immunorégulateurs mis en place par la tumeur. CD146 pourrait être un marqueur d’intérêt pour l’identification des cellules immunosuppressives et pour le développement de nouvelles thérapies. / Solid tumors are infiltrated by immune cells (TIIC), which vary in function and proportion from patient to patient. These inflammatory cells may contribute positively or negatively to tumor invasion, by controlling the growth and the metastatic potential of tumors. It has therefore been proposed to use infiltration as a diagnostic and prognosic tool. Certain cells play an important role in the control of tumor progression, as is the case of cytotoxic CD8+ T lymphocytes, whereas others present an ill-defined role. Since the progression of tumors depends on the balance between these cell types, it is important to identify their specific functions within the tumor. Many studies have therefore focused on identifying markers, which are suggestive of phenotype and function of immune cells in the tumor. This project is divided into two parts: 1 – The identification of a tumor tissue disaggregation method which induced minimal effects on TIIC biology. 2 – The characterization of the expression of the adhesion molecule CD146 in TIIC and understand its regulation. Marker identification for phenotypic and functional characterization of TIIC is carried out by detection of cell proteins. In the first part of this project, we showed that methods used to disaggregate tumor tissue in order to isolate TIIC induce changes in cell biology, which may alter results. We thus compared the effects of three disaggregation methods: mechanical disruption using MedimachineTM and two enzymatic digestions using a type I collagenase alone or combined with type IV collagenase and type II DNase I, on parameters such as cell viability, cell surface marker detection and cell proliferation. We showed that these methods affect cell viability in a comparable manner, whereas the detection of certain surface proteins and proliferative capacity of cells was reduced by enzymatic treatments. We concluded that a mechanical method using MedimachineTM is more suitable for the characterization of TIIC. In the second part of our project, we adapted this method to the characterization of TIIC. We focused on CD146, an adhesion molecule that was shown to be involved in immune cell migration in autoimmune disease. We demonstrated an increase of CD146+ immune cells in tumors compared to the blood of the same patients. This expression was shown to be induced by tumor cells and increased by necrosis. We showed that these cells are predominantly CD4+ T lymphocytes with an immunosuppressive profile. In conclusion, our results suggest that CD146 is involved in the establishment of the tumor immune environment and may increase the migratory capacity of CD4+ T cells toward tumors. Tumor cell induction of this adhesion molecule by suppressor cells could contribute to the immunoregulatory mechanisms established by tumors. CD146 may be a useful marker for the identification of immunosuppressive cells and development of new therapies.