Thèse--Méd.--Reims, 1976. N°: N° 100. / Bibliogr. f. 152-165.

Thèse d'exercice : Médecine : Nancy 1 : 2009. / Titre provenant de l'écran-titre.

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

La cirugía radical como único tratamiento en carcinomas escamosos de cabeza y cuello (CECC) ha sido substituida por protocolos que permiten preservar la función del órgano como la quimioradioterapia (QRT) concomitante y la quimioterapia de inducción (QTI) seguida de radioterapia (RT) / quimioradioterapia o cirugía. El objetivo general de este proyecto de tesis es identificar marcadores moleculares en biopsias pre-tratamiento de CECC localmente avanzado que permitan predecir la evolución clínica del paciente. En este sentido, hemos llevado a cabo dos estudios independientes. En el primero hemos analizado los niveles de expresión de los genes Ku70, K80 y DNA-PKcs del sistema de reparación no homóloga por unión de extremos en biopsias pre-tratamiento de pacientes con CECC tratados con quimioterapia de inducción seguida de RT/QRT o cirugía. En el segundo hemos realizado un estudio de microarrays de expresión para determinar que genes y procesos biológicos están implicados en la respuesta tumoral en pacientes localmente avanzados tratados con QTI seguida de RT/QRT o cirugía, o con quimioradioterapia desde un inicio. Los resultados del primer estudio muestran que los tumores con una respuesta a QTI superior al 50% presentan niveles de expresión de Ku70, tanto de mRNA como de proteína, mayores que los tumores con una respuesta inferior al 50%. Además los pacientes con tumores con niveles de expresión de Ku70 elevados tienen una supervivencia libre de recidiva local (SLRL) y una supervivencia global (SG) mayor que los pacientes con tumores que expresan bajos niveles de dicho marcador. En el segundo estudio hemos identificado tres subtipos de tumores con diferencias en la evolución clínica de los pacientes. Los pacientes con tumores del cluster 1 tienen mayor SLRL y SG que el resto de los pacientes. Su perfil de expresión muestra que presentan una mayor capacidad de migración e invasividad, características de transición epitelio mesénquima, sobre-activación de la vía secretora y un menor grado de diferenciación celular. Los pacientes con tumores del cluster 3 tienen una evolución clínica favorable, presentan una SG y SLRL mayor que el resto de los pacientes. Entre sus características destacan un menor grado de diferenciación celular y una sobre-expresión de genes localizados en las regiones cromosómica 1q21 y 19q13. Los pacientes con tumores del cluster 2 tienen una evolución clínica intermedia ya que presentan una SLRL similar a los del cluster 3 y una SG similar a los del cluster 1. Hemos identificado una serie de marcadores de mal pronóstico (tirosina sulfotransferasa, trombospondina 1, liprina-beta1, fibronectina IIIB y alfa1-prolil-4-hidroxilasa) cuyo mayor expresión aumenta el riego de recidiva local a los 2 años y el riesgo de muerte a los 3 años de seguimiento. También hemos identificado una serie de marcadores de buen pronóstico (Oxidasa dual 1, LYPD3 y GTPasa Rab25) cuya mayor expresión disminuye el riesgo de recidiva local y muerte de los pacientes. / Induction chemotherapy (IC), followed by radiotherapy (RT) / chemoradiotherapy (CRT) or surgery, and concomitant CRT are commonly used to treat locally advanced head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC). The objective of this thesis-project is to identify molecular markers in pre-treatment HNSCC biopsies associated with clinical outcome in patients with advanced stage. We have conducted two independent studies. In the first study, we have evaluated the relationship between Ku80, Ku70 or DNA PKcs expression in pre-treatment tumor biopsies, and tumor response in patients treated with IC, followed by RT / CRT or surgery. In the second analysis, we have performed a microarray study to identify genes and biological processes associated with tumor response in patients treated with IC, followed by RT / CRT or surgery, or concomitant CRT.Results of the first study show that tumors with a response to IC higher than 50% have significantly higher mRNA and protein levels for Ku70 than tumors with a response to IC lower than 50%. Moreover, high tumor Ku70 expression was associated with significantly longer local recurrence-free survival (LRFS) and overall survival (OS).In the second microarray study we have identified three tumor subtypes with differences in patient outcome. Patients with tumor subtype1 have a shorter LRLS and OS. These tumors have a higher migration and invasiveness capacity, epithelial-mesenchymal transition, activation of the secretory pathway and lower differentiation grade. Patients with subtype 3 have a longer LRFS and OS. These tumors have a higher differentiation grade and overexpress genes located on chromosome 1q21 and 19q13.Moreover, we have identified a minimum set of genes (TPST1, THBS1, PPF1BP1, FNDC3B, P4HA1, DUOX1, LYPD3 y RAB25) associated with local recurrence and patient survival.

Les carcinomes évoluent dans un microenvironnement inflammatoire composé de cellules stromales (fibroblastes, cellules endothéliales et immunitaires) immergées dans une matrice extracellulaire (MEC). Les fibroblastes associés aux carcinomes (FACs) déposent et remodèlent la MEC dans le but de la rendre permissive à la croissance et l’invasion tumorale. Parmi les facteurs pro-inflammatoires responsables de l’activation des fibroblastes résidents, la cytokine Leukemia Inhibitory Factor (LIF) détient un rôle capital. En régulant l’activité de la chaîne légère de la myosine II (MLC-II), LIF induit la contractilité du cytosquelette d’actomyosine, générant des forces de tension et le remodelage de la MEC par les FACs. En revanche, les gènes régulés par LIF impliqués dans le phénotype pro-invasif des FACs ne sont pas connus. A l’aide d’un criblage phénotypique en trois dimensions, nous avons identifiés ICAM-1 comme régulateur majeur du remodelage de la MEC par les FACs. Nous démontrons qu’ICAM-1 est nécessaire et suffisant pour induire la réorganisation de la MEC indispensable à l’invasion collective des cellules de carcinome squameux. En effet, ICAM-1 est un régulateur de la contractilité cellulaire dépendante de la voie de signalisation RhoA-ROCK et de la kinase Src. De plus, la contractilité cellulaire régule l’expression d’ICAM-1, menant ainsi à une boucle de régulation positive. Nous proposons alors qu’ICAM-1 représente une cible thérapeutique afin de lutter contre l’invasion tumorale et la dissémination métastatique. / Acto-myosin contractility in carcinoma-associated fibroblasts leads to the assembly of the tumor extracellular matrix. The pro-inflammatory cytokine LIF governs fibroblast activation in cancer by regulating the myosin light chain 2 activity. So far, however, how LIF mediates cytoskeleton contractility remains unknown. Using phenotypic screening assays based on knock down of LIF-dependent genes in fibroblasts, we identified ICAM1 as a crucial regulator of stroma fibroblast proinvasive matrix remodeling. We demonstrate that ICAM1 is necessary and sufficient to promote inflammation-dependent extracellular matrix organization, which leads to cancer cell invasion. Indeed, ICAM1 mediates generation of acto-myosin contractility downstream of the Src kinases in stromal fibroblasts. Moreover, acto-myosin contractility regulates ICAM1 expression, establishing a positive feedback signaling. Thus, targeting stromal ICAM1 might constitute a possible therapeutic mean to counteract tumor cell invasion and dissemination.

Les carcinomes sarcomatoïdes sont un sous type rare de cancer bronchique non à petites cellules (CBNPC). Leur pronostic semble plus défavorable que celui des autres sous-types de CBNPC. Notre équipe travaille sur le démembrement moléculaire de ces tumeurs. Dans ce travail, nous démontrons que les carcinomes sarcomatoïdes sont chimiorésistants aux sels de platine à partir d'étude in vivo et in vitro (cultures primaires) comparativement aux autres sous-types de CBNPC. Nous démontrons que tumeurs partagent les caractéristiques phénotypiques des CBNPC tant d'un point de vue immunohistochimique que moléculaire, confortant la classification OMS. Il est possible que ces tumeurs dérivent de cellules souches de CBNPC ou utilisent un processus de transition épithélio-mésenchymateuses. Les spécificités de cette transition restent à déterminer. De plus, ces tumeurs présentent de très nombreuses altérations moléculaires permettant d'envisager de nouvelles pistes de traitements ciblés notamment les anti-MET. Enfin, nous montrons l'implication du système immunitaire avec une infiltration importante de lymphocytes T CD8+, de macrophages CD163+ et une forte expression de PD-L1 ce qui ouvre de nouvelles perspectives de recherche et de traitements innovants. / Sarcomatoid carcinomas are a rare subtype of non-small cell lung cancer (NSCLC). Prognostic seems less favourable than other subtypes of NSCLC. Our team works to determine molecular characteristics of these tumors. In this work, we demonstrated that sarcomatoid carcinomas are chemoresistant to platinum based regimen in vitro and in vivo (primary cell lines) compared to other NSCLC. We demonstrated that this tumors share immunohistchemical, moleculary similarities with NSCLC validating the WHO classification. It is possible that these tumors came from cancer stem cell or underwent an epithelial-mesenchymal transition. Specificities of this transition remained undefined. Moreover these tumors presented a lot of molecular alterations allowing to investigate targeted therapies such as MET inhibitors. At last, we shows the implication of the immune system, the strong infiltration of TCD8+ lymphcoytes CD163+ macrophages and the expression of PD-L1, allowing to hope new perspective of research, innovative treatment.

La membrane basale (BM) constitue une barrière physiologique entre les tissus et leur microenvironnement. Dans le cas des cancers épithéliaux, au stade de carcinome invasif, la membrane basale est compromise et les cellules cancéreuses envahissent le stroma. Dans cette thèse de doctorat, j’ai proposé d’étudier l’invasion de la membrane basale par les cellules cancéreuses et comment une population de cellules stromales, les fibroblastes, affectent cette invasion. Dans le cadre de cette étude, nous avons utilisé le modèle du cancer colorectal. En collaboration avec l’hôpital Curie, nous avons isolé des fibroblastes à partir de tumeurs de patients opérés. On a nommé les fibroblastes isolés de la partie tumorale « CAF » et ceux venant de la partie du tissu normal, à proximité de la tumeur, « NAF ». Comme modèle de BM nous avons utilisé le mésentère de souris. Afin étudier l’invasion des cellules cancéreuses à travers le mésentère et l’effet des fibroblastes, nous avons mis en place une construction en 3D in vitro. Nous avons montré que les CAFs, et rarement les NAFs, induisent l’invasion des cellules cancéreuse et que cet effet est prononcé quand les CAFs sont physiquement présents sur la membrane. En faisant une étude protéomique comparative entre CAFs et NAFs, on a montré que les CAF expriment plus de protéines composantes de la membrane basale, des protéines impliqués dans le remodelage de la matrice extracellulaire, et des protéines impliquées dans la contraction des cellules. Nous avons ensuite voulu comprendre par quel mécanisme les CAFs induisent l’invasion. Nous avons montré qu’en présence des CAFs, l’invasion ce fait de façon indépendante des métaloprotéinases mais que l’effet contractif des CAFs est nécessaire. En conclusion, l’ensemble de ces résultats mets en évidence l’effet promoteur des CAFs sur l’invasion des cellules cancéreuses et souligne l’importance de leur contractilité dans ce mécanisme. / Basement membrane represents a physiological barrier between epithelial tissues and their microenvironment. In invasive carcinomas, the membrane is breached and cancer cells disseminate in the stroma. In this PhD thesis, I investigated how cancer cells breach the BM and whether a stromal cell population, fibroblasts, assist them in that process. I used colorectal cancer as a model. In collaboration with the Institut Curie Hospital, we isolated human primary fibroblasts from human colorectal cancers, called CAFs and the adjacent normal tissue, NAFs. To study BM invasion, I developed a 3D in vitro assay based on the mouse mesentery. We showed that CAFs, and rarely NAFs, induce cancer cell invasion. This pro-invasive effect is mainly mediated when CAFs are physically present on the membrane, rather than through paracrine ways. To understand how CAFs facilitate invasion, we performed a proteomic comparison between cancer cell-stimulated CAFs and NAFs. Results showed that CAFs produced more proteins-components of the ECM, matrix remodelers and they were more contractile compared to NAFs. Further, we wished to understand the mechanism by which CAFs mediate their effect. We showed that CAFs can induce invasion in a MMP independent way. However, Inhibition of contractility abolished CAFs capacity to induce invasion. Dynamic analysis of cancer cells-fibroblasts co-cultures showed that CAFs could pull on the BM fibers. To directly test this possibility, we created holes in the BM using laser ablations. While in the presence of cancer cells alone, holes remained the same size, in the presence of CAFs, holes widen over time. We further showed that this mechanism is MMP independent but depends on contractility. Altogether, these results demonstrate that CAFs stimulate cancer cell invasion through BM by acting directly on the BM, possibly by depositing ECM components and proteins that remodel ECM and by exerting physical forces on the membrane by contraction.

Les cancers de l’ovaire représentent la première cause de mortalité due aux cancers gynécologiques dans les pays développés. La plupart de ces cancers sont diagnostiqués à des stades tardifs quand les cellules cancéreuses ovariennes ont disséminé et colonisé les parois de la cavité abdominale. En conséquence, ces cancers sont associés à un sombre pronostic.Plus d’un tiers des patientes présentent une accumulation de liquide d’ascite au moment du diagnostic. L’ascite est un fluide exsudatif ayant une composante cellulaire et également une composante liquide acellulaire, constituant un réservoir dynamique de molécules bioactives. Malgré une réponse efficace aux traitements standards, les taux de récidive de cette pathologie restent élevés. L’acquisition d’une chimiorésistance et le mode de propagation atypique des cellules cancéreuses sont deux éléments importants impliqués dans la récidive des cancers ovariens.Le rôle de l’ascite et plus particulièrement de la composante matricielle ascitique, dans le processus de dissémination et dans la chimiorésistance des cellules cancéreuses ovariennes reste peu étudié et constitue le cœur de ce travail de thèse.L’objectif des travaux a été d’étudier l’influence de l’ascite et de deux glycoprotéines matricielles purifiées à partir d’échantillons d’ascites sur les comportements cellulaires propices à la dissémination et à la récidive des cancers ovariens. De plus, l’influence de l’ascite sur la réponse des cellules aux traitements à base de platine a également été recherchée et estimée.L’étude démontre que l’ascite est un microenvironnement propice à la dissémination des cellules cancéreuses ovariennes et que la fibronectine et la vitronectine ascitiques ainsi que leurs récepteurs d’adhérence spécifiques sont des éléments qui participent à la régulation de cette dissémination. L’ascite exerce également un effet protecteur contre l’effet cytotoxique des agents chimiothérapeutiques.Ces résultats mettent en perspectives l’intérêt potentiel de la fibronectine et de la vitronectine ascitiques comme outils diagnostiques et/ou cibles thérapeutiques des cancers ovariens et nous engagent à approfondir l’étude de ces deux molécules et de leurs conséquences sur la progression de la maladie. / Ovarian cancers are the leading cause of death among gynaecological cancers in western countries. Most of these cancers are diagnosed at a late stage, when ovarian cancer cells have spread and colonized the walls of the abdominal cavity. Therefore, these cancers are associated to a poor prognosis.More than one third of the patients show an accumulation of ascites at the time of the diagnosis. Ascites are exudative fluids composed of a cellular and also an acellular fraction. In fact, ascites constitute a dynamic reservoir of bioactive molecules. Even if the response of ovarian cancers to the current first-line therapy, that consit in debulking surgery followed by chemotherapy, is satisfactory, the rate of recurrence remains important. The gain of a chemoresistance and the atypical widespread of cancer cells are two important factors involved in the recurence of the ovarian cancers.The role of ascites and more particularly, of the ascitic matrix componants on the dissemination process and on the chemoresitance of the ovarian cancer cells remain poorly studied and is the aim of this work.The objective of this study was to investiguate the influence of ascites and of two matrix glycoproteins purified from samples of ascites i) on the cells behavior convenient to the dissemination and the recurrence of the ovarian cancers and ii) on the response of cells to therapeutics treatments with platinum.This study suggests that ascites are a permissive microenvironment to the dissemination of ovarian cancer cells and that ascitic fibronectin and vitronectin as well as their specific receptors are actors which participate to the regulation of this dissemination. Ascites also protect ovarian cancer cells against the cytotoxicity of chemotherapeutic drugs.These results illustrate the potential interest of ascites derived fibronectin and vitronectin as diagnosis tools and/or therapeutic targets for ovarian cancers and encourage us to deepen the study of these two molecules and their consequences in the progress of the disease.

Le récepteur du facteur de croissance épidermique (EGFR) est une cible rationnelle pour les traitements anticancéreux des carcinomes épidermoïdes (CE). Cependant, seule une petite fraction de patients présente des avantages cliniques. Afin de comprendre l’échec de ces thérapies, j’ai étudié la voie de signalisation de l’EGFR en présence de fibroblastes associés aux carcinomes (FAC), principales cellules non malignes au sein des tumeurs. J'ai démontré que dans les CE, la voie de signalisation de l’EGFR coopère avec la rigidité de la matrice extracellulaire (MEC) induite par les FAC. Par la suite, j'ai cherché à résoudre les voies moléculaires qui sous-tendent cette coopération afin d'identifier de nouvelles cibles pharmaceutiques. Grâce à un criblage d'inhibiteurs pharmacologiques, j’ai identifié le vérapamil et le diltiazem, bloqueurs des canaux calcique CaV1, comme étant de puissants inhibiteurs de l'invasion des CE. Au niveau moléculaire, j'ai révélé que la rigidité de la MEC dérivée de la tumeur et la signalisation de l'EGFR déclenchent l'augmentation du calcium intracellulaire par le canal CaV1.1 dans les CE. Le blocage de l'activité de ces canaux inhibe l’invasion et la prolifération des cellules tumorale in vitro. Plus important encore, je démontre une forte réduction du développement des tumeurs dans deux modèles in vivo, à la fois dans un modèle de xénogreffe de cellules dérivées de patient atteint de carcinome de la tête et du cou, et dans un modèle CE cutané chez la souris. Par conséquent, je suggère une réaffectation du vérapamil et du diltiazem en tant qu’agents anticancéreux. / Epidermal growth factor receptor (EGFR) is a rational target for squamous cell carcinoma (SCC) anticancer therapies, nevertheless; only a subset of patients shows clinical benefits. I demonstrated a cooperation between EGFR signaling and extracellular matrix (ECM) stiffness that could explain this phenomenon. I sought to resolve the molecular pathway underlying this cooperation in SCC proliferation and expansion in order to identify new pharmaceutical targets. Screening of pharmacological inhibitors, in an in vitro 3-D assay, identified verapamil and diltiazem, FDA approved L-type calcium channels inhibitors, as potent blockers of SCC invasion. Mechanistically, I revealed that tumor-derived ECM stiffness and EGFR signaling trigger increased of intracellular calcium through the L-type CaV1.1 channel in SCC. Blocking L-type calcium channels activity resulted in reduced SCC cells invasion and proliferation in vitro. More importantly, I also demonstrate a strong reduction in tumor development in two in vivo models, both head and neck patient derived xenograft and skin SCC mice model. Consequently, I suggest a repurpose of verapamil and diltiazem to anti-cancer agents.

Les carcinomes épidermoïdes cutanés (CEC) sont des cancers invasifs du kératinocyte qui se développent suite à la subversion du système immunitaire. Une reprogrammation de l’immunité antitumorale par stimulation locale des cellules dendritiques (DC) et des macrophages pourrait être bénéfique. Dans ce contexte, l’objectif de ma thèse a été de comprendre l’hétérogénéité ontogénique, phénotypique et fonctionnelle de ces cellules immunitaires au cours de la carcinogenèse cutanée afin de développer des approches thérapeutiques les stimulant. Nous avons, d’abord, caractérisé les macrophages de la peau de souris et infiltrant les CEC chez l’homme. Nous avons identifié par cytométrie en flux spectrale une population de macrophages matures, autofluorescents et résidents de la peau de souris. Ces macrophages résidents présentent une polarisation fonctionnelle d’homéostasie et de réparation tissulaire. Dans les CEC humains, les macrophages autofluorescents semblent avoir les mêmes caractéristiques que leurs équivalents dans la peau de souris. Dans une seconde étude, nous avons mis en évidence que les DC associées aux tumeurs sont dysfonctionnelles. Une immunothérapie locale composée d’un agoniste de TLR9 et d’un anticorps bloquant la signalisation sous le récepteur à l’IL-10 induit la régression de tumeurs cutanées. Cette approche permet la reprogrammation fonctionnelle des DC et la génération de lymphocytes T CD8+ producteurs d’IFNγ, de TNFα et d’IL-17. Ces résultats mettent en évidence l’hétérogénéité fonctionnelle des cellules myéloïdes dans la peau et les CEC. Leur reprogrammation fonctionnelle permettrait le développement de nouvelles thérapeutiques contre les CEC chez l’homme. / Skin Squamous cell carcinoma (sSCC) are invasive keratinocyte tumor that develop after immune system subversion. The reprogrammation of anti-tumoral immunity using local stimulation of dendritic cells (DC) and macrophages could be useful. In this line, the aim of my thesis was to understand ontogenic, phenotypic and functional heterogeneity of these cell subsets along skin carcinogenesis to develop new immunotherapies. First, we characterized skin macrophage subsets in mouse and those infiltrating sSCC in human. Using spectral flow cytometry, we identified matured autofluorescent tissue-resident macrophages. These macrophages are anti-inflammatory polarized. In human sSCC, autofluorescent macrophages seem to have same properties that their mouse counterparts. In second study, we identified tumor-infiltrating DC with altered functions. We used a local immunotherapy composed by a TLR9 agonist and blocking antibody against α-chain of IL-10 receptor. This combination induced tumor regression through DC reprogrammation and IFNγ+, TNFα+ IL17A+ T CD8+ lymphocyte generation. These results highlight functional myeloid heterogeneity in skin and sSCC. Their reprogrammation could promote the development of immunotherapies against sSCC in human.