Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La polarité planaire ou PCP est un processus dans lequel les cellules et des structures apicales sedéveloppent et s’orientent dans le plan de l’épithélium. Cette polarité est régulée par un ensemble deprotéines incluant Vangl2. Un mutant murin de Vangl2 nommé looptail présente une forme sévèred’absence de fermeture du tube neural. Des pertes de fonctions de Vangl2 sont également retrouvées chezdes enfants atteints de défaut de fermeture du tube neural. Vangl2 possède un motif d’interaction pour desdomaines PDZ et s’organise en protéine à quatre domaines transmembranaires. Malgré de nombreusesdonnées génétiques disponibles concernant la perte de fonction de Vangl2, beaucoup reste à faire pourélucider les mécanismes moléculaires impliqués. Le locus du gène vangl2 humain est localisé dans unerégion fréquemment réarrangée dans différents cancers incluant les cancers du sein. Nous nous sommesintéressés à l’expression de Vangl2 dans les cancers du sein. Nous montrons que Vangl2 est surexprimédans des cancers du sein de sous-type basal (cancers du sein agressifs et de mauvais pronostic) danslesquels le locus génétique de Vangl2 est significativement amplifié et où le niveau d’expression del’ARNm et de la protéine est également élevé. De plus, par des études in vitro et in vivo, nous démontronsle rôle de Vangl2 dans la croissance tumorale et dans les processus de migration cellulaire. Ces effets sontdépendants de son motif d’interaction aux domaines PDZ et sont dépendants de Scrib, une autre protéinede la PCP, étudiée dans l’équipe et impliquée dans les processus de migration cellulaire. Par desexpériences de gain et de perte de fonction dans des cellules de cancers du sein, nous démontrons quel’expression de Vangl2 régule la signalisation JNK via l’activité des GTPases Rac1 et Cdc42 importantespour les processus de réorganisation du cytosquelette d’actine. L’ensemble de nos données indique un rôlerégulateur de Vangl2 dans les processus de tumorigenèse l’impliquant dans la croissance tumorale, laprolifération et migration cellulaires. / Planar cell polarity (PCP) is a process by which cells and apical structures grow in a uniformorientation within the plane of the epithelium. This type of polarity is regulated by a set of “core” proteinsincluding Vangl2. A vangl2 mutant, known as looptail exhibits a severe form of neural tube defect.Mutations of vangl2 associated to neural tube defects were also described in human. Vangl2 possesses aPDZ binding motif and is potentially organized in a four transmembrane domain structure. While geneticdata has very well described the importance of Vangl2 in embryonic development, its molecular functionsare still unknown. The human vangl2 gene is localized in a region with frequent rearrangements involvedin multiple cancers, including breast cancer. We decided to explore the expression of Vangl2 in breastcancer and defined Vangl2 as a PCP “core” protein associated with a signature of poor prognosis basaltypebreast cancer. The Vangl2 genetic locus is amplified in breast cancers, and this amplificationcorrelates with high mRNA and protein levels. Moreover, in in vitro and in vivo studies, we demonstratethe role of Vangl2 in tumor growth and cell migration. These functions are dependent on its PDZ bindingmotif and implicates Scrib, a PCP protein containing PDZ domains and involved in cell migration. Finally,using gain-of-function and loss-of-function approaches in breast cancer cell lines, we demonstrate thatVangl2 modulates the JNK pathway activation via the Rac1 and Cdc42 GTPases which are important forcytoskeleton reorganization. Together, our data reveal that Vangl2 has a role in tumor growth, cellproliferation and cell migration.

La dérégulation du métabolisme des cellules tumorales est un hallmark du cancer clairement établi. Pour assurer leur taux de proliferation élevé, les cellules cancéreuses adaptent leur métabolisme, ce qui leur permet de répondre à leurs nouveaux besoins énergétiques. Dans ce contexte, les cellules tumorales présentent des besoins en fer augmentés ainsi que de multiples perturbations du métabolisme du fer, ce qui les rend plus sensibles à la privation en fer. Cette vulnérabilité pourrait ainsi faire l’objet d’un ciblage thérapeutique. Dans les cancers du sein, de nouvelles approches thérapeutiques sont très attendues en particulier pour les cancers triple-négatifs qui développent fréquemment des résistances à la chimiothérapie et qui souffrent d'un manque de cibles thérapeutiques spécifiques. L’activité antitumorale des chélateurs de fer tels que le déférasirox (DFX) évalués en monothérapie a déjà été démontrée dans différents types de cancers mais ne semble pas être suffisamment efficace pour éradiquer les tumeurs. Dans cette étude, nous avons démontré que le DFX agit en synergie avec des molécules de chimiothérapies conventionnelles telles que la doxorubicine, le cisplatine et le carboplatine pour inhiber la prolifération cellulaire et induire l’apoptose et l’autophagie de lignées cellulaires mammaires de sous-type triple-négatif. De plus, la combinaison du DFX avec la doxorubicine et le cyclophosphamide permet de retarder voire d’éviter les récidives dans des xénogreffes de tumeurs mammaires triple-négatives (PDX) sans augmenter les effets secondaires de la chimiothérapie seule ni impacter les réserves en fer globales des souris. Au niveau moléculaire, nous avons montré que la synergie antitumorale du DFX et de la doxorubicine implique une inhibition des voies PI3K et NF-κB. Par ailleurs, étant donné que les patients présentant un cancer triple-négatif avec de faibles réserves en fer tumorales présentent un bon pronostic, nous pensons que la privation en fer au moyen de chélateurs de fer pourrait constituer une approche d’autant plus efficace pour augmenter l’efficacité des chimiothérapies conventionnelles dans le traitement de ces cancers. / Deregulation of tumor cell metabolism is a clearly established cancer hallmark. To ensure their high proliferation rate, cancer cells adapt their metabolism to meet their new energy needs. In this context, tumor cells display increased iron needs as well as multiple disturbances in their iron metabolism, making them more susceptible to iron deprivation. This vulnerability could be a therapeutic target. In breast cancers, the development of new therapeutic approaches is urgently needed for patients with triple negative tumors (TNBC) which frequently develop chemotherapies resistance and suffer from a lack of targeted therapies. The anticancer activity of iron chelators such as deferasirox (DFX) assessed in monotherapy has been demonstrated in different types of cancers. However, iron chelators do not appear to be effective enough to eradicate cancer. In this work, we demonstrated that DFX synergizes with standard chemotherapeutic agents such as doxorubicin, cisplatin and carboplatin to inhibit cell proliferation and induce apoptosis and autophagy in TNBC cell lines. Moreover, the combination of DFX with doxorubicin and cyclophosphamide allowed to delay or avoid recurrences in breast cancer patient-derived xenografts (PDX) without increasing the side-effects of chemotherapies alone or altering global iron storage of mice. At the molecular level, we showed that the antitumor synergy of DFX and doxorubicin involves a down-regulation of PI3K and NF-κB pathways. Furthermore, as TNBC patients with low iron storage in their tumor present a better prognosis, we thought that iron deprivation mediated by iron chelators may all the more increase the effectiveness of conventional chemotherapies for TNBC treatment.

Le cancer du sein inflammatoire (CSI) est l’une des formes la plus agressive en raison de son potentiel métastatique élevé. Le diagnostic est basé sur des signes cliniques avec une émergence rapide, mais en réalité ces signes sont subjectifs et non spécifiques. Malgré le traitement multidisciplinaire, le pronostic reste mauvais avec une survie à 5 ans inférieure à 50% vs 90% dans le cancer du sein non inflammatoire (CSNI). Les CSI sont rares en Europe et aux Etats-Unis, représentant moins de 2% du CS. En Afrique du Nord et en particulier en Tunisie, ils représentent plus de 5% des CS. Notre équipe a trouvé des gènes significativement plus sur-exprimés dans CSI dans une signature moléculaire indépendante des sous-types moléculaires et était composé de 79 gènes. Nous nous sommes intéressés particulièrement à MARCKS qui code pour le substrat majeur de la protéine kinase C. Dans le cadre de cette thèse, nous avons tenté de mieux comprendre les aspects épidémiologiques et cliniques des CSI associés à une distribution géographique différente. Nous analyserons les caractéristiques histo-cliniques et de pronostic sur une série de 219 patientes de CSI traitées à l'Institut Salah Azaiez (Tunis) de 2008 à 2013. Les résultats de cette série historique tunisienne ont été comparés à ceux de la littérature. Évaluer si la protéine MARCKS pourrait être un nouveau marqueur spécifique du CSI par une analyse IHC sur des échantillons de tumeurs CSI et CSNI de patientes française et tunisiennes (N = 502). Les corrélations entre l'expression de MARCKS et les critères cliniques et biologiques ont été établies. / Inflammatory Breast Cancer (IBC is one of the most aggressive breast cancers due its high metastatic potential. The diagnostic is based on clinical signs with rapid emergence but in reality these signs are subjective and non-specific. Despite the multi-modality treatment, the prognosis remains poor with survival in 5-year inferior to 50% vs 90% in non-Inflammatory Breast Cancers (non-IBC). IBC were rare in Europe and USA, represented at least 2% of breast cancer (BC), more frequent in North Africa and particularly in Tunisia which they present more than 5% of BC. Our team has found genes most significantly over-expressed in IBC given a molecular signature independent from the molecular subtypes and was composed of 79 genes. We were interested particularly to MARCKS gene that encodes for the major substrate of protein kinase C. As part of this thesis, we have attempted to better understand the epidemiological and clinical aspects of IBCs associated with a different geographical distribution. We will analyze the histo-clinical characteristics and the prognosis on a series of 219 patients with IBC treated at the Salah Azaiez Institute (Tunis) from 2008 to 2013. The results of this historical Tunisian series were compared with those of literature. Evaluate whether MARCKS protein could be a new specific marker for IBC by an IHC analysis on IBC and non-IBC tumor samples of French and Tunisian patients (N=502). Correlations between the expression of MARCKS and clinical and biological criteria were established.

La neurofibromatose de type 2 (NF2) est une maladie autosomique causée soit par l'inactivation du gène NF2, soit par la perte de la protéine issue due ce gène, Merline. Cela entraîne à son tour la formation de plusieurs tumeurs nerveuse bénignes (non invasives) comme les schwannomes, méningiomes et les épendymomes. De plus, une diminution de l'expression de Merline est observée dans les cancers du sein invasifs, toutefois le rôle de Merline dans ces tumeurs invasives est peu étudié. Merline est la seule protéine ayant un rôle de suppresseur de tumeur dans la famille des ERM (Ezrin / Radixin / Moesin). Nous, ainsi que d'autres groupes, avons montré que la partie C-terminale de Merline est importante pour sa fonction inhibitrice de la croissance cellulaire. Par conséquent, j'ai cherché à mettre en évidence de nouveaux partenaires d'interaction non décrits à ce jour, ainsi que de nouveaux sites de phosphorylation sur l'extrémité C-terminale de Merline qui pourrait expliquer la fonction de suppresseur de tumeur de Merlin. L'utilisation d’expériences d'immunoprécipitation couplées à la spectrométrie de masse nous a permis d’identifier de nouveaux interacteurs ainsi que de nouveaux sites de phosphorylation sur ce domaine C-terminal de Merline. Nous avons analysé l'importance d'un nouvel interacteur, AmotL1, ainsi que d'un nouveau site de phosphorylation sur la threonine 581 (T581), dans la fonction suppresseur de tumeur de Merline. La protéine AmotL1 appartient à la famille des motines, qui sont connues pour être impliquées dans la régulation de la migration cellulaire. A cet égard, nous avons montré qu’AmotL1 est un nouveau partenaire d'interaction de Merline. Nous avons étudié l'importance de cette interaction entre Merline et AmotL1 dans la migration cellulaire et nos données suggèrent fortement que Merlin pourrait inhiber la migration cellulaire médiée par AmotL1 dans les cellules du cancer du sein, via notamment la régulation de son expression et de sa localisation. Enfin, nous avons également identifié plusieurs nouveaux interacteurs de Merline, qui pourraient expliquer comment Merlin pourrait agir comme une protéine d'échafaudage à la membrane plasmique, en interagissant avec des composants essentiels de la voie Hippo, comme AmotL1, Kibra, Lats et YAP, pour réguler la prolifération et la migration cellulaire. Dans la deuxième partie, nous avons identifié un nouveau site de phosphorylation spécifique à l'isoforme 1 de Merline, la T581, et nous avons démontré que la phosphorylation de cette threonine est importante pour la progression en mitose au moment approprié. De plus, dans cette étude, nous avons montré que Merlin est un substrat potentiel de la kinase Aurora A, un oncogène majeur, au cours de la mitose et de l'interphase, dans des lignées cellulaires de cancer du sein. Enfin, nous avons fourni des données préliminaires sur la façon dont Aurora A régule la signalisation Hippo et la fonction de DCAF1 en phosphorylant Merline. En résumé, cette thèse met en évidence deux fonctions importantes de Merline : premièrement comment Merline régule la migration/invasion cellulaire dans des tumeurs non-nerveuses telles que les cancers du sein et deuxièmement, comment Merline est régulé au cours de la mitose et de l'interphase dans des lignées de cancer du sein, en agissant comme un substrat pour la kinase Aurora A qui est surexprimée dans plusieurs cancers comme celui du sein, du côlon et l'HCC. Prise dans son ensemble, notre étude montre le rôle potentiel de Merline dans les tumeurs invasives telles que celles rencontrées dans les cancers du sein. / Neurofibromatosis type 2 (NF2) is an autosomal disorder caused by inactivation of NF2 gene or loss of the NF2 product, Merlin. This in turn results in formation of multiple benign (noninvasive) nerve tumors such as schwannomas, meningiomas and ependymomas. Additionally reduced expression of Merlin is observed in invasive breast cancers however the role of Merlin in these invasive tumors is poorly investigated. Merlin is the only tumor suppressor protein in Ezrin/Radixin/Moesin (ERM) family proteins. Previously we and others have shown that C-terminus of Merlin is important for its growth suppressive function. In this regard, I set out to investigate whether there were undiscovered interacting partners and novel phosphorylation sites on the C-terminus of Merlin that could account for tumor suppressor function of Merlin. Using immunoprecipitation coupled to mass spectrometry we have identified new interactors as well as novel phosphorylation on this C-terminus domain of Merlin. We analyzed importance of new interactor, AmotL1, as well as novel phosphorylation site on T581 in the tumor suppressor function of Merlin. AmotL1 belongs to AMOT family proteins which are known to involve in the regulation of cell migration. In this regard, we have shown that AmotL1 is novel interacting partner of Merlin. We have investigated the importance of Merlin and AmotL1 interactions in cell migration and our data strongly suggest that Merlin might inhibit AmotL1 mediated cell migration in breast cancer cells by regulating its expression and localization. Finally, we have also found several new interactors of Merlin and that could explain how Merlin might acts as scaffolding protein at the plasma membrane by interacting with Hippo core components such as AmotL1, Kibra, Lats and YAP to regulate cell proliferation and migration. In the second part, we have identified a novel phosphorylation site at T581 which is specific to Merlin isoform 1 and demonstrated that phosphorylation of Merlin on T581 is important for the timely mitotic progression. Further in this study, we have shown that Merlin is a potential substrate for major oncogene Aurora kinase A in mitosis as well as in interphasic breast cancer cell lines. Finally we have provided initial clues how Aurora A regulates Hippo signaling and DCAF1 function by phosphorylating Merlin. In the summary, this thesis highlights two important functions of Merlin: firstly how Merlin regulates the cell migration/invasion in non-nerve tumors such as breast cancers and secondly how Merlin is regulated in mitosis and interphasic breast cancer cells by acting as a substrate to Aurora Kinase A which is over expressed in several cancers such as breast, colon and HCC. All together our study indicates the potential role for Merlin in invasive tumors such as breast cancers.

Les cancers du sein sont la première cause de mortalité chez les femmes occidentales. Ces tumeurs solides présentent une grande hétérogénéité associée à une résistance aux traitements et un taux de rechute important à long terme. Ainsi, les cliniciens doivent personnaliser la prise en charge des patientes, ce qui est rendu possible par une meilleure connaissance des causes moléculaires qui participent à l'apparition et à la progression des tumeurs mammaires. Pour ce projet, nous avons choisi d'étudier, dans ces cancers, les éventuelles valeurs pronostique et diagnostique de dicer, gène codant pour la ribonucléase clef du mécanisme d'interférence ARN. Il a été montré une implication de Dicer dans la mise en place de l'hétérochromatine de novo des régions péricentromériques. Encore peu étudiée chez l'homme, les données disponibles chez la levure nous ont permis d'envisager que Dicer pourrait être impliquée dans la régulation de la stabilité chromosomique. Nous avons donc testé les valeurs pronostique et diagnostique de dicer (en PCR quantitative et en Tissue Microarray) dans une centaine d'échantillons de tumeurs, dans des lignées cellulaires et dans des modèles de progression tumorale et métastatique. Parallèlement, nous avons étudié les conséquences d'une inhibition de l'expression de dicer sur le cycle cellulaire et sur la réponse à un stress réplicatif. Nos résultats ont montré que l'expression de dicer est un facteur pronostique indépendant de rechutes métastatiques et est associé avec l'expression des récepteurs hormonaux. Par ailleurs, des cellules n'exprimant pas dicer ont montré des dérégulations du cycle cellulaire et de la voie de réponse aux cassures de l'ADN. En conclusion, l'altération de l'expression de dicer pourrait jouer un rôle dans l'apparition de l'instabilité chromosomique des cancers du sein et son analyse pourrait permettre une meilleure prise en charge des patientes à risque pour une rechute métastatique.

Avec environ 49 000 nouvelles femmes touchées chaque année, le cancer du sein est le plus répandu des cancers féminins. Le dépistage du cancer du sein, ainsi que l'amélioration des traitements ont fait diminuer la mortalité mais il reste encore le plus meurtrier des cancers féminins en France. Le cancer du sein étant une maladie hétérogène, individualiser les traitements des patientes est désormais l'un des objectifs premiers des praticiens. C'est autour de cet objectif commun que se sont articulés les 2 projets de ce travail de thèse. D'une part, pour l'étude clinique, j'ai établi une base de données sur la stratégie néoadjuvante des cancers du sein opérables, regroupant 318 patientes traitées à l'institut Jean Godinot. Cette base nous permet de comparer nos résultats à ceux de la littérature, de mettre en avant l'intérêt de la chimiothérapie néoadjuvante pour déterminer de nouveaux facteurs pronostics, et de valider l'évaluation des résidus tumoraux dans le sein et les ganglions par l'index RDBN. D'autre part, l'étude expérimentale nous a permis d'améliorer nos connaissances sur les mécanismes moléculaires d'échappement tumoral. Nous avons ainsi démontré le rôle pro-tumoral de l'IL-17A mais aussi de l'IL-17E, ces deux cytokines pouvant être présentes dans le microenvironnement tumoral, et mis en évidence leur implication dans la dérégulation du cycle cellulaire à travers la génération des LMW-E et l'acquisition d'un mécanisme de chimiorésistance. / With around 49 000 new affected women each year, breast cancer is the most common of feminine cancers. Breast cancer screening, and treatments improvements make mortality decreased but it stays the most murderous of feminine cancers in France.Breast cancer being a heterogeneous disease, individualizing patients' treatments is now one of first goals of practitioner. It is around of this common aim that my 2 thesis projects are turned on.On the one side, for clinical study, I designed a database on the neoadjuvant strategy of operable breast cancers, assembling 318 patients treated at Jean Godinot institute. This database allow us to compare our results with literature ones, to highlight the interest of neoadjuvant chemotherapy to determine new prognostic factors, and to validate evaluation of residual disease in breast and nodes by RDBN index.On the other side experimental study allowed us to improve our knowledge on molecular mechanisms of tumor escape. We demonstrated pro-tumoral role of IL-17A but also of IL-17E, these two cytokines can be presents in tumoral microenvironment, and evidenced their implication in cell cycle dysregulation through generation of LMW-E and acquisition of chemoristance mechanisms.

La résistance aux anti-aromatases (AAs) constitue un obstacle thérapeutique majeur dans le traitement des cancers du sein RE+. Les objectifs de ce travail étaient : (i) de caractériser les événements moléculaires associés à la résistance acquise aux AAs ; (ii) d’identifier de manière globale de nouveaux profils de miRNAs spécifiquement associés à la résistance aux AAs. Notre étude a mis en évidence le rôle central de la voie Akt/mTOR dans la résistance acquise et de novo aux AAs dans des modèles cellulaires, mais également dans des échantillons de patientes ayant récidivé sous anastrozole. La combinaison d’un AA avec le MK-2206, inhibiteur d’Akt ou avec la rapamycine, inhibiteur de mTOR, augmente la sensibilité à l’AA dans les cellules contrôles et est suffisante pour surmonter la résistance et restaurer la sensibilité à l'hormonothérapie dans les cellules résistantes. Notre travail propose également un modèle de résistance acquise aux AAs basé sur la sélection de cellules « cancer-initiating-like » dotées de propriétés d'auto-renouvellement, d’une résistance intrinsèque aux AAs et d’une sensibilité au MK-2206. Notre étude à grande échelle des miRNAs a identifié la voie Akt/mTOR comme une des cibles privilégiées de ces miRNAs. Nous avons identifié et validé trois miRNAs dérégulés capables de moduler le statut d’activation de la voie Akt/mTOR, qui représentent des cibles potentielles. En conclusion, notre projet a mis en évidence de nouvelles voies de signalisations ciblées par ces miRNAs et de nouveaux évènements moléculaires, qui représentent des candidats potentiels dans la résistance aux AAs / Resistance to aromatase inhibitors (AIs) remains a major drawback in the treatment of ER+ breast cancers. Our objectives were (i) to characterize molecular events associated with acquired AI resistance (ii) to capture a global view of the miRNA expression profiles associated with AI resistance. Our results showed the major role of the Akt/mTOR pathway in both de novo and acquired resistance to AI in cellular models and also in breast tumors of patients who relapsed under anastrozole. Combining AI with the Akt inhibitor MK-2206 or with the mTOR inhibitor rapamycin increased sensitivity to this AI in the control cells and was sufficient to overcome resistance and restore sensitivity to endocrine therapy in the resistant cells. Our findings propose a model of AI-acquired resistance based on the selection of cancer-initiating-like cells possessing self-renewing properties, intrinsic resistance to AI and sensitivity to MK-2206. Our large-scale study identified the Akt/mTOR pathway as one of the main targets of the deregulated miRNAs. We identified and validated three miRNAs able to modulate the Akt/mTOR activation status, suggesting these miRNAs as potential targets. To conclude, our project identified new miRNA-targeted signaling pathways and new molecular events, representing strong candidates in the mediation of AI resistance