La progression naturelle des tumeurs consiste en une extension locale, puis à distance (métastase) par migration de cellules dans le sang et la lymphe vers des sites secondaires. Il est donc primordial de pouvoir détecter des cellules tumorales circulantes en plus de l’analyse morphologique et de l’immunocytochimie. De plus, deux technologies (cytométrie en flux et RT-PCR quantitative en temps réel) sont adaptées pour une analyse automatisée, rapide et sensible d’une très faible quantité de cellules. Le but de notre travail a été de mettre au point des systèmes de détection pour l’identification de cellules cancéreuses dans les épanchements péritonéaux et dans le sang. L’étude des biomarqueurs moléculaires apparaît comme une approche complémentaire intéressante pour améliorer l'efficacité du diagnostic dans ce type d'échantillons biologiques. Nous nous sommes intéressés à la mise en évidence de nouveaux marqueurs tumoraux qui pourront être utilisés pour le diagnostic précoce et le pronostic des cancers en utilisant les nouvelles techniques de biologie moléculaire. Il est probable que l'utilisation de multiples marqueurs moléculaires puisse permettre d’évoquer plus particulièrement certains types de cancers. Nous avons pu mettre en place une technique de PCR quantitative en temps réel, nettement plus sensible que la cytologie classique, et nous avons appliqué cette technique à l'étude de marqueurs tumoraux dans les liquides d’épanchement, mais aussi dans le sang pour rechercher et doser l’ARN messager. Nos résultats montrent que la cytométrie en flux adaptée à des lignées cellulaires ne l’est pas pour des prélèvements cliniques. Par la PCR quantitative, il a été possible de quantifier le niveau d’expression des marqueurs tumoraux étudiés en utilisant des plasmides de référence qui ont été préparés pour chaque gène. Plusieurs marqueurs permettent de différencier des épanchements malins et des épanchements bénins, mais surtout les antigènes CLDN4 et Ep-CAM étaient significativement plus élevés (68% et 57%, respectivement) chez les patients avec épanchements malins. L’ARN messager circulant de la CLDN4 était détectable et significativement plus élevée dans les sérums de patients atteints de cancer du sein (64% p<0,05). Les résultats indiquent que l'utilisation d'une combinaison de marqueurs comportant laclaudine 4 est plus susceptible de détecter des cellules malignes et d'être utiles pour le suivi de patients / The natural progression of tumors is a local extension, and remotely (metastasis) by migrating cells in the blood and the lymph to secondary sites. It is therefore essential to detect circulating tumor cells in addition to morphological analysis and immunocytochemistry. In addition, two technologies (flow cytometry and RT-PCR in real time) are suitable for a rapid and sensitive automated analysis of a very small quantity of cells. The aim of our work was to develop detection systems for identification of cancer cells in peritoneal effusions and blood. The study of molecular biomarkers appears as an attractive complementary approach to improve the efficiency of diagnosis in this type of biological samples. We are interested in the identification of new tumor markers that can be used for early diagnosis and prognosis of cancer using new techniques of molecular biology. It is likely that the use of multiple molecular markers can help to raise some specific types ofcancers. We were able to develop a quantitative PCR technique in real time, significantly more sensitive than conventional cytology, and we applied this technique to the study of tumor markers in effusions, but also in blood for detecting messenger RNA. Our results show that flow cytometry well-adapted to cell lines, is not unusable for clinical specimens. For quantitative PCR, it was possible to quantify the expression levels of tumor markers using reference plasmids prepared for each gene. Several markers can differentiate malignant and benign effusions, but especially CLDN4 and Ep-CAM antigens were significantly higher (68% and 57% respectively) in patients with malignant effusions.The circulating CLDN4 mRNA was detectable and significantly higher in the sera of patients with breast cancer (64% p <0.05). The results indicate that using a combination of markers including claudin 4 is more likely to detect malignant cells and be useful for monitoring patients

Les sphingolipides (SLs) sont des composants essentiels de la membrane plasmique et des molécules bioactives impliquées dans la régulation de l'apoptose et de la motilité cellulaire induite par les récepteurs de mort (DR). Les altérations du métabolisme sphingolipidique sont fréquentes dans le cancer, incluant le mélanome et le cancer du sein, et semblent contribuer à la progression tumorale. Dans les cellules non cancéreuses, le céramide synthétisé de novo est principalement converti en sphingomyéline (SM) et, dans une moindre mesure, en glucosylcéramide (GlcCer). Notre étude indique que les SM synthases (SMS1 et SMS2) sont peu exprimées dans les biopsies de mélanome humain et une faible expression de SMS1 est associée à un mauvais pronostic chez les patients atteints de mélanome métastatique. En conséquence, les cellules de mélanome humain ont une faible activité SMS et un contenu plus élevé de GlcCer que de SM. De plus, la restauration de l'homéostasie SM-GlcCer dans les lignées cellulaires de mélanome humain, en exprimant la SMS1 ou en inhibant la GCS, lève la résistance aux ligands pro-apoptotiques des DRs comme CD95L ou TRAIL. Une littérature récente indique que le CD95L pro-apoptotique transmembranaire peut être clivé en un ligand pro-migratoire soluble, le cl-CD95L. La signalisation de motilité des cellules cancéreuses induite par le cl-CD95L reste mal définie. Nous avons identifié la voie de la sphingosine-1-phosphate (S1P) comme une voie sphingolipidique régulée par cl-CD95L. Ainsi, dans les cellules de cancer du sein triple négatif (TNBC), le cl-CD95L induit une augmentation du taux de S1P associée à une augmentation de l'activité de la sphingosine kinase 1 (SK1) et à une diminution de l'activité de la sphingosine-1- phosphate lyase (SPL). L'ensemble de nos résultats souligne le rôle potentiel des SLs dans la régulation des voies de signalisation apoptotique et non-apoptotique activées par les DRs. La reprogrammation du métabolisme des SL pourrait sensibiliser les cellules cancéreuses à CD95L ou TRAIL et/ou inhiber la migration des cellules cancéreuses induite par cl-CD95L. Ces observations expérimentales pourraient permettre le développement de nouvelles approches pour le traitement du mélanome ou du cancer du sein. / Sphingolipids (SLs) are essential plasma membrane components and bioactive molecules implicated in the regulation of death receptor (DR)-mediated apoptosis and cell motility. SL metabolism alterations are frequent in cancer, including melanoma and breast cancer, and likely to contribute to cancer progression. In non-cancer cells, de novo synthesized ceramide is mainly converted to sphingomyelin (SM) and, to a lesser extent, glucosylceramide (GlcCer). Herein, we provide evidence that both SM synthases 1 (SMS1) and 2 (SMS2) were expressed at low levels in human melanoma biopsies and low SMS1 expression was associated with a worse prognosis for metastatic melanoma patients. Accordingly, human melanoma cell lines exhibited low SMS activity and expressed higher content of GlcCer than SM. Importantly, restoring the SM-GlcCer homeostasis in human melanoma cell lines, either by expressing SMS1 or by inhibiting GCS, overcame melanoma resistance to pro-apoptotic DR ligands such as CD95L or TRAIL. A growing body of evidence indicates that the transmembrane pro-apoptotic CD95L can be cleaved to release a pro-migratory soluble ligand, cl-CD95L. The motility signaling pathway elicited in cancer cells by cl-CD95L remains poorly defined. Here, we identified the S1P pathway as a SL pathway regulated by cl-CD95L. In Triple negative breast cancer (TNBC) cells, cl-CD95L induced an augmentation of S1P level associated with increased sphingosine kinase 1 (SK1) activity and decreased sphingosine-1-phosphate lyase (SPL) activity. Collectively, our results underscore the putative role of SLs in the regulation of DR-mediated apoptotic and nonapoptotic signaling pathways. Reprogramming SL metabolism in cancer can sensitize cancer cells to pro-apoptotic CD95L or TRAIL and/or impair cancer cell migration in response to the pro-migratory cl-CD95L. These findings could enable the development of new approaches for the treatment of melanoma and breast cancer.

Au cours de la progression des cancers dorigine épithéliale, on observe une disparition des jonctions intercellulaires et une réorganisation de leurs composants. Par ailleurs, cette progression tumorale saccompagne également dune surexpression de certaines chimiokines par les cellules tumorales. Dans ce travail, nous nous sommes attachés à étudier la régulation potentielle de ces chimiokines par certaines molécules dadhérence. Nous avons plus particulièrement examiné linfluence de la caténine beta et de ZO-1 sur lexpression des chimiokines étant donné leur particularité de pouvoir effectuer la navette entre la membrane et le noyau et leur implication dans des voies de signalisation. Dans un premier chapitre de résultats (chapitre III.1.1), nous rapportons notre étude concernant la régulation de MCP-1/CCL2 par la voie de signalisation caténine beta Publication 1 Nos travaux détaillant la régulation de lIL-8/CXCL8 par ZO-1 font lobjet dun second chapitre de résultats (chapitre III.1.2) Publication 2 Parallèlement à notre axe principal de recherche centré sur la régulation de lexpression des chimiokines, nous avons également participé à des travaux montrant linfluence de la voie de signalisation caténine beta sur la régulation de la vimentine lors de la transition épithélio-mésenchymateuse (TEM) associée à la progression tumorale. Un troisième chapitre de résultats est consacré à lexposé de ces travaux (chapitre III.2). Publications 3, 4, 5

Le cancer du sein est le cancer le plus fréquent chez la femme (Boyle and Ferlay, 2005; Ferlay et al., 2007). Même si les traitements sont de plus en plus efficaces, il est responsable denviron 130 000 décès en Europe. Environ 20-30% des cancers du sein surexprime le gène ERBB2. Cette surexpression confère à la cellule un profil tumoral très agressif, et résistant aux chimiothérapies conventionnelles. Létude des facteurs responsable de la surexpression du gène ERBB2 dans les cancers du sein est le thème principal de recherche du laboratoire doncologie moléculaire. Notre laboratoire, a étudié les mécanismes moléculaires responsables de la surexpression du gène ERBB2 dans les cancers du sein. Nous avons montré que la surexpression est la conséquence dune stimulation de la transcription et non de la stabilisation de lARN (Pasleau et al., 1993). Pour étudier la régulation de la transcription un fragment de 6 kb du promoteur du gène ERBB2 a été cloné et séquencé. Différentes régions régulatrices ont été identifiées (Grooteclaes et al., 1994). Plusieurs sites de liaison pour des facteurs AP-2 ont été identifiés (Delacroix et al., 2005; Grooteclaes et al., 1999; Vernimmen et al., 2003a). La fixation des facteurs au promoteur a été vérifiée par Chromatin Immuniprecipitation (ChIP assay) (Begon et al., 2005; Delacroix et al., 2005). Afin de mieux comprendre le fonctionnement des facteurs de transcription AP-2, nous avons cherché les protéines interagissant avec ce facteur et contribuant à la surexpression dERBB2 dans des lignées de cancer du sein. Précédemment, Dominique Begon a montré linteraction de la protéine YY1 avec le facteur de transcription AP-2α et leur implication sur le promoteur du gène ERBB2 (Begon et al., 2005). La première partie de mon travail a été de mettre en corrélation par immunohistochimie lexpression des protéines YY1 et AP-2α avec la surexpression dERBB2 dans des tumeurs primaires. Nous avons également voulu étudier leffet dune diminution des protéines YY1 et AP-2 sur lexpression dERBB2, à laide de siRNAs (Voir article 1 en annexe, (Allouche A and Nolens G. et al., 2008). La deuxième partie de ce travail a porté sur lidentification dautres protéines pouvant interagir avec les protéines AP-2. Après purification, les protéines Ku70 et Ku80 furent identifiées. Nous avons voulu étudier leffet de cette interaction sur lactivité des protéines AP-2 (α et γ) et sur lexpression dERBB2 (voir article 2 en annexe).

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Le cancer du sein est le cancer le plus fréquemment observé chez les femmes en France et dans le monde. Bien que le nombre de cas observés chaque année a tendance à diminuer depuis 2005, notamment grâce au dépistage organisé, cette maladie reste la première cause de décès par cancer chez les femmes. De nombreux travaux ont montré que la progression tumorale est dépendante des cellules tumorales mais également des cellules " saines " du microenvironnement (ou stroma) qui entourent la tumeur. Dans le cas du cancer du sein, les adipocytes, type cellulaire majeur du stroma mammaire, représentent des acteurs émergents dans la progression tumorale. Mon équipe est l'une des premières à avoir montré que les adipocytes péritumoraux étaient impliqués dans l'agressivité des cancers du sein. Du dialogue bidirectionnel qui s'instaure entre les adipocytes et les cellules cancéreuses mammaires résulte des modifications des deux types cellulaires : (i) les cellules tumorales " éduquées " par les adipocytes présentent des capacités invasives augmentées et une plus grande résistance aux traitements et (ii) les adipocytes co-cultivés avec les cellules tumorales acquièrent un phénotype activé avec des modifications spécifiques telles que délipidation, perte de marqueurs adipocytaires, surexpression de cytokines pro-inflammatoires et sécrétion de protéines de la matrice extracellulaire, qui nous ont amené à les nommer CAA pour " Cancer-Associated Adipocytes ". De façon intéressante, le dialogue paracrine entre les tumeurs et les adipocytes pourrait être amplifié dans l'obésité, où l'équilibre normal des protéines sécrétées par le tissu adipeux est perturbé. Dans le cancer du sein, l'obésité est associée à une augmentation des risques de survenue après la ménopause et une aggravation du pronostic indépendamment du statut ménopausique s'expliquant par une augmentation de la dissémination locale et à distance et par une réponse diminuée aux traitements, notamment par une résistance plus importante. L'objectif de ma thèse a été d'évaluer le rôle des adipocytes dans la chimiorésistance des cellules tumorales mammaires. En effet, la résistance est une limite majeure à l'efficacité des traitements et contribue à l'apparition de rechutes, lesquelles sont augmentée chez les patientes obèses. Au moyen d'un modèle de co-culture en 2D, nous avons montré que les adipocytes sont capables de promouvoir une résistance pléïotropique (doxorubicine, paclitaxel, 5-fluorouracile et cyclophosphamide) dans diverses lignées tumorales mammaires, indépendamment du type de tumeur. Grâce aux propriétés de fluorescence des anthracyclines, nous avons montré que cette résistance implique une augmentation de l'efflux de doxorubicine, l'empêchant d'agir au niveau de son site d'action nucléaire. Ce mécanisme d'efflux implique un processus original, qui fait intervenir la protéine de voûte majeure MVP / LRP (Major vault protein / Lung resistance protein), un transporteur nucléocytoplasmique dont la fonction reste à ce jour mal comprise. Suite à l'efflux nucléaire de drogue, celle-ci s'accumule dans des vésicules cytoplasmiques avant d'être effluée hors de la cellule via des vésicules extra cellulaires. Nous avons également pu montrer que cette résistance médiée par MVP s'explique par la sécrétion de facteurs solubles adipocytaires et est amplifiée en conditions d'obésité. En conclusion, nos résultats montrent que les adipocytes péritumoraux sont capables d'influencer la progression tumorale en favorisant la chimiorésistance via un mécanisme original impliquant la protéine MVP, qui pourrait potentiellement devenir un marqueur de résistance aux traitements. Ces travaux pourraient expliquer, au moins en partie, le mauvais pronostic des cancers du sein chez les patientes obèses et ouvrent donc, à plus long terme, des perspectives thérapeutiques intéressantes, destinées à interrompre le dialogue délétère entre adipocytes et cellules tumorales, en particulier chez les patients obèses. / Breast cancer is the most common cancer among women in France, as well as in the European Union and the United States. Although the number of cases observed each year has tended to decrease since 2005, notably due to organized screening, this disease remains the leading cause of cancer death in women. Many studies have shown that tumor progression is dependent on tumor cells but also on the "healthy" cells of the microenvironment (or stroma) that surround the tumor. In the case of breast cancer, adipocytes, the major cell type of the mammary stroma, represent emerging actors in tumor progression. My team is one of the first to have shown that peritumoral adipocytes were involved in the aggressiveness of breast cancers. From the bi-directional dialogue that takes place between adipocytes and mammary cancer cells results some changes in both cell types : (i) the tumor cells "educated" by the adipocytes have increased invasive capacities and greater resistance to treatments and (ii) the adipocytes co-cultured with the tumor cells acquire an activated phenotype with specific modifications such as delipidation, loss of adipocyte markers, overexpression of pro-inflammatory cytokines and secretion of proteins of the extracellular matrix, which led us to name them CAA for "Cancer-Associated Adipocytes". Interestingly, the paracrine dialogue between tumors and adipocytes could be amplified in obesity, where the normal balance of proteins secreted by adipose tissue is disrupted. In breast cancer, obesity is associated with an increased risk of occurrence after menopause and a worsening prognosis independent of menopausal status due to increased dissemination (local and remote) and decreased response to treatments, in particular by a greater resistance. The objective of my thesis was to evaluate the role of adipocytes in the chemoresistance of mammary tumor cells. Indeed, resistance is a major limit to the effectiveness of treatments and contributes to the onset of relapses, which are increased in obese patients. Using a 2D co-culture model, we have shown that adipocytes are able to promote pleiotropic resistance (doxorubicin, paclitaxel, 5-fluorouracil and cyclophosphamide) in various mammary tumor lines, irrespective of tumor type. By taking advantage of the fluorescence properties of anthracyclines, we have shown that this resistance implies an increase in the doxorubicin efflux, preventing it from acting at its site of nuclear action. This efflux mechanism implies an original process involving the major vault protein MVP / LRP (Major Vault Protein / Lung Resistance Protein), a nucleocytoplasmic transporter whose function remains poorly understood to date. Following nuclear drug efflux, it accumulates in cytoplasmic vesicles before before being expelled from the cell via extracellular vesicles. We also showed that this resistance mediated by MVP could be explained by the soluble factors secreted from adipocytes and is amplified in obesity conditions. In conclusion, our findings highlight that peritumoral adipocytes are able to influence tumor progression by promoting chemoresistance via an original mechanism involving the MVP protein, which could potentially become a marker of resistance to treatments. This work may explain, at least in part, the poor prognosis of breast cancers in obese patients and thus could provide interesting therapeutic perspectives, in order to interrupt the deleterious dialogue between adipocytes and tumor cells, particularly in obese patients.

Le cancer du sein triple-négatif est un sous-type représentant environ 15 % des cancers du sein, qui est caractérisé par l'absence de récepteurs hormonaux aux œstrogènes et à la progestérone et l'absence d'expression du facteur de croissance HER-2. Le cancer du sein triple-négatif est également associé à un profil clinique défavorable avec un haut risque de rechute métastatique précoce. Actuellement, de nombreuses molécules sont testées comme cible thérapeutique dans ce type de cancer. La cathepsine D, une aspartyl protéase lysosome, est un marqueur de mauvais pronostic du cancer du sein associé au risque métastatique. Cette protéase est surexprimée par les cellules cancéreuses mammaires et hypersécrétée dans le microenvironnement tumoral. Notre équipe a apporté des contributions importantes pour élucider le rôle de la cath-D dans le cancer du sein. La cath-D stimule la prolifération des cellules cancéreuses, la croissance et l'angiogenèse tumorales ainsi que la formation des métastases. Au niveau moléculaire, le proenzyme sécrété par la cellule tumorale stimule la croissance invasive du fibroblaste mammaire via le récepteur LRP1 (low-density lipoprotein receptor-related protein-1). De plus, au pH extracellulaire acide des tumeurs, la pro-cathepsine D secrétée dégrade un des plus puissants inhibiteurs des cystéines cathepsines, la cystatine C, stimulant ainsi leurs activités protéolytiques.Mon travail a consisté à développer des anticorps anti-cath-D, présentant un effet thérapeutique dans le cancer du sein triple-négatif. Nous avons utilisé deux approches l'une par la technologie des hybridomes qui a permis d'isoler 50 anticorps, qui se sont avérés être des IgM. L'autre, par phage display, où 8 anticorps fragments scFv anti-cath-D ont été sélectionnés par ELISA. Ces 8 scFv ont été criblés pour leur capacité à bloquer l'activité biologique de la cathepsine D : inhibition de l'interaction avec LRP1 et inhibition du clivage d'un substrat fluorescent. Les anticorps E2 et F1 reformatés en IgG1 inhibent in vitro le phénomène de cicatrisation, la clonogénéicité, la croissance tridimensionnelle dans le matrigel et in vivo la croissance tumorale des cellules de cancer du sein triple-négatif MDA-MB-231. Cette étude est une première étape vers le développement de thérapie anti-cath-D dans le cancer du sein. / Cancer is the leading cause of death in the developed world. This project focuses t on the high incidence triple-negative breast cancers (ER- and PR-negative, HER2-non amplified) who present unsatisfactory treatments. Tumor progression is known to be due to cross-talk between cancer cells and their surrounding supporting tissue, the tumor stroma. The lysosomal aspartic protease cathepsin D is over-produced and abnormally hypersecreted by epithelial breast cancer cells. This protease is an independent marker of poor prognosis in breast cancer correlated with the incidence of clinical metastasis. Cathepsin D stimulates tumor progression by both proteolytic and non-proteolytic molecular mechanisms. Our team has shown that secreted pro-cathepsin D can alter the tumor microenvironment by interacting with partners such as the LRP1 (low-density lipoprotein receptor-related protein-1) receptor, and/or by cleaving endogenous substrates like cystatin C. My pHD project aimed to target extracellular procathepsin D released in breast cancer by developing specific therapeutic antibodies to block its catalytic and binding capacities. We have isolated 50 hybridomas, that secreted IgM, a pentameric antibody format with high avidity but low affinity, and 8 anti-cath-D scFv by phage display. The anti-human cath-D scFv were selected by functional screenings for their ability to inhibit both the proteolytic activity of Cath-D and its binding to the fibroblastic LRP1 receptor. Two scFv cloned under IgG1 format (F1 and E2) inhibited wound healing, colony formation and three-dimensional outgrowth in Matrigel of MDA-MB-231 triple-negative breast cancer cells, and their tumor growth in athymic nude mice. Our findings strongly suggest that antibody-based targeting of Cath-D within the breast tumor microenvironment may have therapeutic efficacy for breast cancer treatment.

L’aspartyl protéase cathepsine D, surexprimée et hyper-sécrétée par les cellules épithéliales cancéreuses mammaires est un facteur de mauvais pronostic des cancers du sein et stimule la prolifération des cellules cancéreuses et la formation des métastases. Elle affecte également le micro-environnement tumoral en induisant la croissance invasive des fibroblastes. Les travaux de l’équipe ont montré que le LDL-receptor related protein 1, LRP1, est le récepteur fibroblastique de la cathepsine D. LRP1 est fortement exprimé par les adipocytes. Les études cliniques indiquent que l’obésité est un facteur de risque dans de nombreux cancers, dont le cancer du sein chez la femme ménopausée.Dans cette thèse, nous avons étudié le rôle de la cathepsine D et du LRP1 dans les adipocytes, type cellulaire prédominant du micro-environnement tumoral mammaire. Nos résultats indiquent une surexpression de la cathepsine D et du LRP1 dans le tissu adipeux humain et murin obèse. De plus, l’expression de la cathepsine D est augmentée pendant la différenciation adipocytaire. Finalement, l’extinction de l’expression de la cathepsine D et du LRP1 inhibe l’adipogenèse indiquant leurs rôles clefs dans ce processus.L’ensemble de ces résultats suggère que la cathepsine D et son récepteur LRP1 pourraient être des cibles thérapeutiques potentielles dans le traitement de l’obésité. / The aspartyl protease cathepsin D, overexpressed and hyper-secreted by epithelial breast cancer cells is a poor prognosis factor in breast cancers and stimulates cancer cell growth and metastasis formation. It also affects the tumor microenvironment, inducing the fibroblasts invasive outgrowth. Our works have shown that the LDL receptor-related protein1, LRP1, is the fibroblastic receptor for cathepsin D. LRP1 is highly expressed in adipocytes. Clinical studies indicate that obesity is a risk factor in many cancers, including breast cancer in postmenopausal women.During this thesis, we studied the role of cathepsin D and LRP1 in adipocytes, which are the prominent cell type in the tumor microenvironment of breast cancers. Our results indicate that cathepsin D and LRP1 are overexpressed in human and mouse obese adipose tissue. Furthermore, the expression of cathepsin D is increased during adipocyte differentiation. Finally, the inhibition of the cathepsin D and LRP1 expression inhibits adipogenesis indicating their key role in this process.All these results suggest that cathepsin D and its receptor LRP1 could be potential therapeutic targets in the treatment of obesity.

Des études cliniques rétrospectives ont suggéré un effet protecteur de l’anesthésie locorégionale contre les récidives après chirurgie carcinologique, donnant une nouvelle dimension à la prise en charge de la douleur périopératoire. Le premier objectif de ce travail était de montrer les effets antitumoraux directs de la lidocaïne, un anesthésique local couramment utilisé en pratique clinique. L’impact de la lidocaïne a été mesuré in vitro sur la viabilité, la prolifération et la migration de plusieurs lignées humaines de cellules de cancer du sein, ainsi qu’in vivo sur la progression métastatique péritonéale de cellules triple négatives. Le second objectif était de déterminer par quels mécanismes moléculaires la lidocaïne exerçait cette action antitumorale. Des approches globales par analyses transcriptomiques et métabolomiques ont mis en exergue de nouvelles hypothèses mécanistiques, en particulier relatives à des modifications de la composition lipidique des membranes cellulaires. Enfin une approche par gène candidat a suggéré un mode d’action de la lidocaïne indépendant du canal sodique voltage-dépendant. / Retrospective clinical studies have suggested a protective effect of regional anesthesia against recurrences after cancer surgery, bringing the management of perioperative pain to a new level. Prospective studies are underway to support these results. The first objective of this work was to show the direct antitumor effect of lidocaine, a local anesthetic commonly used in clinical practice. The impact of lidocaine was measured in vitro on viability, proliferation and migration of several human breast cancer cell lines, as well as in vivo on the metastatic peritoneal progression of triple negative cells. The second objective was to determine by which molecular mechanisms lidocaine exerts this antitumor action. Global approaches by transcriptomic and metabolomic analyses have highlighted new mechanistic hypotheses, notably in relation to the lipid composition of cell membrane. Finally, a candidate gene approach suggested that the mode of action of lidocaine is independent of the voltage-gated sodium channel.

Le cancer du sein est l’un des cancers le plus souvent diagnostiqué chez les femmes en Europe et dans le monde. Pour certaines formes agressives de cancer du sein, la chimiothérapie est le seul traitement systémique efficace. L'identification des nouveaux biomarqueurs potentiels de progression du cancer, ainsi que leur caractérisation et validation est cruciale, et peut permettre une meilleure compréhension de la biologie du cancer du sein. Nous avons réalisé le séquençage à haut débit de l'exome sur une cohorte de 29, 23 et 27 patients atteints de cancer du sein micropapillaire, métaplasique, et lobulaire pléomorphe respectivement. Outre le taux de mutation élevé dans les gènes déjà étudiés dans la progression du cancer, les carcinomes lobulaires pléomorphiques ont présenté des mutations du gène PYGM (8 patients sur 27, 30%), impliqué dans le métabolisme du glycogène. D'autres analyses de bases de données publiques montrent que PYGM est considérablement sous-exprimé dans les cancers de manière générale par rapport aux tissus normaux et que la faible expression dans les tumeurs est corrélée avec une faible survie sans rechute. Le marquage immunohistochimique sur les tissus inclus en paraffine et fixés au formol de notre cohorte de patients, a confirmé une diminution de l'expression de PYGM dans la zone tumorale comparé aux tissus non-cancéreux adjacents. Pour étudier l'effet de la dérégulation du PYGM sur le métabolisme de la cellule cancéreuse et sa fonction potentielle dans la progression du cancer, nous avons surexprimé PYGM dans des lignées cellulaires cancéreuses. Nous avons observé que la surexpression du PYGM a diminué la quantité du glycogène et modulé certains produits finaux du métabolisme du glycogène. L’analyse métabolomique a révélé une activation métabolique due à la surexpression de PYGM; la modulation de la mort cellulaire dans les conditions de privation de glucose a été observée, mais ces deux effets étaient dépendants de la lignée cellulaire. Les analyses biochimiques et moléculaires nous ont aidés à étudier le comportement des cellules en fonction du niveau d'expression de PYGM. Ces analyses pourraient nous informer sur la pertinence du ciblage du PYGM dans le développement de nouveaux traitements basés sur les biomarqueurs métaboliques utilisés pour le traitement du cancer du sein. L'impact de plusieurs autres biomarqueurs potentiels, identifiés par des analyses de génome, a été testé au cours de ce travail et les gènes étudiés sont mentionnés à la fin de la section résultats. En conclusion, les technologies haut débit jouent un rôle important dans l’identification des nouvelles voies qui peuvent être impliquées dans le développement des cancers. / Breast cancer is the most common cancer diagnosed in women in Europe and worldwide. For some aggressive forms of breast cancer, chemotherapy represents the only effective systemic treatment option. The identification of new potential cancer progression biomarkers, as well as their characterization and validation, is crucial, and may lead to a better understanding of breast cancer biology. We performed whole exome and targeted sequencing on a cohort of 29 micropapillary, 23 metaplastic, and 27 pleomorphic lobular breast cancer patients samples. Apart from high mutational rate in genes already known in cancer progression, pleomorphic lobular carcinoma presented mutations in PYGM, a gene involved in glycogen metabolism, in 8 out of 27 samples (30 %). Further analyses of publicly available datasets showed that PYGM is dramatically underexpressed in common cancers as compared to normal tissues and that low expression in tumors is correlated with poor relapse-free survival. Immunohistochemical staining on formalin-fixed paraffin-embedded tissues available in our cohort of patients confirmed higher PYGM expression in normal breast tissue compared to equivalent tumoral zone. We thus overexpressed PYGM in different cancer cell lines in order to investigate the effect of PYGM dysregulation on cancer cell metabolism and its potential function in cancer progression. We observed that PYGM overexpression decreased glycogen content and modulated final glycogen metabolism products content. Metabolomics analysis revealed a metabolic activation due to PYGM overexpression; and modulation of cell death under glucose deprivation was observed, however these effects were cell line dependent. Biochemical and molecular analyses help us to investigate cell behavior according to PYGM expression level and could inform about a potential efficacy of PYGM targeting in new therapy development based on metabolic biomarkers applied to breast cancer treatment. The impact of several other potential biomarkers, identified by broad genome analyses, was tested during this thesis and these genes are mentioned in the end of result section. Altogether, high-throughput technologies play an important role in novel cancer pathways identification that may be involved in the pathogenesis of common malignancies.