L'identification des cellules souches cancéreuses (CSC) dans les tumeurs hématologiques et solides a conduit à de nombreuses études fondamentales et translationnelles. Les cellules cancéreuses présentent cependant une certaine plasticité. En effet, les cellules cancéreuses non souches (non-CSC) différenciées peuvent générer des CSC en réponse à divers stimuli. Ainsi, la radiothérapie (RT) entraîne l'induction de CSC à partir de non-CSC, in vitro. Cette reprogrammation pourrait participer aux résistances aux traitements et aux récidives. Malgré tout, les mécanismes à l'origine de la reprogrammation restent méconnus, et il paraît essentiel d'identifier des cibles pour prévenir l'apparition de CSC. Pendant ma thèse, j'ai montré que le milieu de non-CSC irradiées induit la reprogrammation en CSC mammaires. J'ai pu voir que la RT entraîne la sécrétion spécifique de chimiokines, dont CXCL1 et CCL5. Leur inhibition et le traitement par protéine recombinante ont permis de montrer l'implication de CXCL1, CCL5 et leurs récepteurs dans la reprogrammation in vitro. De plus, l'inhibition in vivo de CXCL1 et CCL5, combinée à la RT dans un modèle murin de xénogreffes induit une augmentation de la survie. Enfin, l'analyse transcriptomique des bases de données cliniques a démontré une corrélation entre l’expression des chimiokines et leurs récepteurs avec des signatures de CSC et de sous-types plus agressifs dans le cancer du sein, et une survie sans métastases diminuée. Mes résultats indiquent un rôle des chimiokines dans la reprogrammation de non-CSC en CSC et qu'elles peuvent constituer de nouvelles cibles thérapeutiques, en combinaison avec les traitements traditionnels. / Cancer stem cells (CSCs) identification in hematologic and solid tumors has paved the way to many fundamental and translational studies. However, recent studies have highlighted cancer cells plasticity. Indeed, differentiated non-cancer stem cells (non-CSCs) can generate CSCs upon various stimuli. In particular, radiotherapy (RT) induces CSCs from non-CSCs, in vitro. This reprogramming could be involved in treatments resistance and recurrence risk. Nevertheless, reprogramming mechanisms remain unknown, and identification of new targets seems essential to prevent CSC emergence. During my PhD thesis, I have shown that media from irradiated non-CSCs induces mammary CSC reprogramming. I have demonstrated that RT lead to specific chemokines secretion, as CXCL1 and CCL5. Inhibition and recombinant proteins treatments allowed me to demonstrate the involvement of CXCL1, CCL5 and their receptors in in vitro reprogramming. Moreover, in vivo inhibition of CXCL1 and CCL5, combined with RT, lead to an increased survival, in a xenografted mouse model. Finally, transcriptomic analysis of chemokines and receptors expression from clinical databases has shown a correlation with signatures of CSCs and more agressive breast cancer subtypes, as well as a decreased metastasis-free survival. These findings denote the involvement of chemokines in non-CSCs reprogramming into CSCs in breast cancer, and the potential of chemokines to constitute new therapeutics targets, in combination with conventional anti-cancer treatments.

Malgré d’importants progrès en recherche fondamentale et clinique, le cancer du sein reste à ce jour le premier cancer féminin en termes d’incidence et de mortalité. Parmi les facteurs contribuant à son développement, notre laboratoire a mis en évidence le rôle des neurotrophines, en particulier le NGF (Nerve Growth Factor) et son précurseur (proNGF). D’autre part, les études récentes ont permis de démontrer l’importance des cellules souches cancéreuses (CSC) dans la tumorigenèse et dans les phénomènes de résistance thérapeutique et de métastase. Mon projet de thèse avait pour but d’étudier les effets du NGF et du proNGF sur la régulation des CSC de sein et d’évaluer la conséquence sur le développement tumoral. Nous avons pu démontrer que le NGF et le proNGF sont capables d’enrichir la population de CSC dans plusieurs lignées de cellules épithéliales mammaires cancéreuses. Cet enrichissement est lié à la surexpression de plusieurs facteurs de transcription essentiels dans le maintien de la pluripotence des cellules souches. Les expériences de tumorigenèse chez les souris montrent que les cellules cancéreuses de sein MCF-7 cultivées en présence de NGF et de proNGF présentent une tumorigenèse accrue comparée aux cellules contrôles. De façon intéressante, seul le traitement au NGF induit la formation de métastases dans cerveau, poumons et foie, ainsi que une transition épithélio-mésenchymateuse. Ces travaux ont permis de monter que le NGF et le proNGF agissent sur le compartiment des CSC et contribuent à la régulation de la plasticité des cellules cancéreuses in vitro et in vivo. / Despite significant advances in cancer research and treatment, breast cancer remains one of the leading causes of cancer-related death in women. NGF (Nerve Growth Factor) and its precursor (proNGF) are overexpressed in breast cancer cells, where they exert a mitotic, anti-apoptotic and pro-invasive effects through an autocrine loop. In the last few years, a raising number of experimental data indicate the importance of “cancer stem cells” (CSC) in tumour development, metastasis and resistance to therapies.The objective of my thesis was to evaluate the influence of NGF and proNGF on breast CSC biology and to determine their consequences on tumour development. We demonstrated that NGF and proNGF are able to enrich for CSC in several breast cancer cell lines. This enrichment is connected to the overexpression of several transcription factors essential for stem cells self-renewal and pluripotency. Tumorigenicity assays in SCID mice proved that cells from MCF-7 cell line cultured with NGF or proNGF are more tumorigenic than the control condition. Nevertheless, only cells pre-treated with NGF were able to develop metastases in brain, lung and liver and to go through an epithelial-to-mesenchymal transition, demonstrating that NGF and proNGF induce their effects through different signaling pathways. Taken together, our results have shown that NGF and proNGF contribute to the regulation of stem cells’ plasticity in vitro and in vivo. Future perspectives concern the comprehension of involved molecular mechanisms in order to better understand their implication in breast cancer development.

Selon le modèle hiérarchique, seule une sous-population tumorale, les CSC (cellules souches cancéreuses), est capable de générer une tumeur. Ces CSC possèdent des caractéristiques communes aux cellules souches normales comme la capacité d’autorenouvellement illimité et de différenciation. Plusieurs études ont montré que des traitements anti-tumoraux pouvaient générer des CSC à partir de cellules cancéreuses non souches. Ce mécanisme de reprogrammation pourrait donc être une cause majeure des échecs thérapeutiques et des récidives. Actuellement, il est impossible de différencier les CSC préexistantes des CSC induites (iCSC) suite à la reprogrammation. En effet, ces populations possèdent toutes deux les mêmes propriétés «souches» et sont identifiées par les mêmes marquages conventionnels. De plus, faute de marqueurs de reprogrammation, les études ne permettent pas un suivi dynamique de la plasticité cellulaire. Il est donc impératif de disposer de moyens spécifiques permettant l’identification de manière différentielle des CSC préexistantes et des iCSC pour l'étude de l’implication de la reprogrammation suite aux traitements. Dans le cadre de ce travail de thèse, j’ai mis en évidence que le promoteur de l’ALDH1A1 pouvait être un marqueur de l’activité des CSC. Les cellules identifiées par ce marqueur présentent des propriétés d’autorenouvellement, de différenciation, de résistances aux thérapies et de tumorigenèse in vivo. Le suivi de ces cellules par fluorescence a également permis de visualiser le phénomène de reprogrammation en temps réel suite à l’irradiation. Tout comme il a permis de mettre en évidence le plus fort potentiel d’extravasation de ces cellules dans un modèle de puces mimant un microvaisseau. J’ai ainsi par la suite construit un vecteur d’expression inductible basé sur l’activité de ce promoteur afin de suivre de manière dynamique les différentes populations cellulaires : non CSC, CSC préexistantes et iCSC. Ce vecteur se compose de plusieurs systèmes, notamment le système inductible TetON, le système CRE-loxP et le système de recombinaison Flp/FRT permettant le suivi des populations cellulaires par fluorescence. Mes travaux de thèse ont ainsi permis la génération d’outils utilisables pour le suivi dynamique des CSC et des CSC induites par les thérapies. / Many solid cancers are thought to be organized hierarchically with a small number of cancer stem cells (CSCs) able to re-grow a tumor while their progeny lacks this feature. These CSCs are associated with radioresistance. Recent studies have revealed that non-cancer stem cells may undergo dedifferentiation subsequently obtaining the phenotype and functions of CSCs. Indeed, ionizing radiation reprogrammed differentiated breast cancer cells into induced cancer stem cells (iCSCs). This mechanism of reprogramming can contribute to relapse. CSCs and iCSCs cannot be distinguished as they share the same stem cell-like properties. Breast CSCs can be isolated based on their high ALDH1 activity while iCSC studies require originally sorting of ALDH1-negative cells. Such studies are limited to in vitro experiments. In vivo reprogramming studies require designing a specific CSC and iCSC identification system.During my PhD thesis, I showed that ALDH1A1 promoter can be used to identify cells with CSC. The cells identified by fluorescent protein in which expression is controlled by ALDH1A1 promoter possess self-renewal and differentiation properties. They also exhibited higher capacity to form tumors, and an increased resistance to anticancer therapies. Monitoring of these cells by fluorescence tracking facilitated the visualization of reprogramming phenomenon in real time following the irradiation. In addition, we were able to observed the strongest extravasation potential of these cells in a microvessel mimicking chip model. I have subsequently constructed an inducible expression vector based on the activity of this promoter in order to dynamically follow the different cell populations: non-CSCs, pre-existing CSCs and iCSCs. This vector consists of several systems, including the inducible TetON system, the CRE-loxP system and the Flp / FRT recombination system for monitoring cell populations by fluorescence. My thesis work has thus enabled the generation of tools that can be used for the dynamic monitoring of CSCs and CSCs induced by therapies.

Les cellules souches cancéreuses (CSC) sont impliquées dans les phénomènes de résistance aux traitements et de récidives dans les cancers du sein. Les neurotrophines comprennent le NGF et le BDNF, synthétisés sous forme de pro-neurotrophines. Elles se lient au récepteur commun p75NTR et à TrkA ou TrkB, fixant préférentiellement une (pro)neurotrophine. Récemment, le laboratoire Inserm U908 a démontré que le NGF/proNGF sont capables d’enrichir plusieurs lignées épithéliales cancéreuses de sein en CSC. L’objectif de ma thèse était de comprendre le rôle des neurotrophines dans la régulation des CSC de sein chez l’homme et dans le modèle canin. Nous avons montré que le BDNF/proBDNF peuvent également enrichir des lignées cancéreuses de sein en CSC in vitro. De plus, l’enrichissement en CSC induit par le NGF implique p75NTR et TrkA tandis que les effets du proNGF impliquent également EphA2.Sur 96 tumeurs mammaires canines issues de la biobanque d’OCR (Oncovet Clinical Research, Lille Métropole, France), nous avons montré par immunohistochimie que le phénotype CD44+/CD24- seul n’est pas adapté pour détecter les CSC. CD24 est associé à des paramètres clinicopathologiques défavorables. Le proNGF, TrkA, et le BDNF sont exprimés dans une majorité des tumeurs, mais ne sont pas associés avec des paramètres clinicopathologiques. P75NTR et TrkB sont associés à des paramètres clinicopathologiques favorables et à une meilleure survie globale. De plus, p75NTR semble être un marqueur de cellules myoépithéliales. Ces résultats sont en accord avec les données obtenues dans le cancer du sein, soulignant la pertinence du modèle canin dans le développement de nouvelles thérapies ciblées. / Cancer stem cells (CSC) are implied in resistance to treatment and recurrences in breast cancer. Neurotrophins include NGF and BDNF, synthetized as proneurotrophins. They bind to common receptor p75NTR and to TrkA or TrkB, which bind specifically one (pro)neurotrophin. Recently, INSERM U908 demonstrated that NGF/proNGF are able to enrich several breast cancer cell lines in CSC. The objective of my PhD was to better understand the role of neurotrophins in the regulation of breast cancer stem cells both in human breast cancer and in the canine model.We showed that BDNF/proBDNF could also enrich the pool of CSC in several breast cancer cell lines in vitro. Furthermore, the action of NGF on the enrichment of CSC pool is mediated by p75NTR and TrkA, while the effects of proNGF also depend on EphA2. On 96 paraffin-embedded canine mammary tumors samples coming from the biobank of OCR (Oncovet Clinical Research, Lille Métropole, France), we showed by immunohistochemistry that the phenotype CD44+/CD24- alone is not suitable to detect CSC. CD24 is associated with poor clinicopathological parameters. ProNGF, TrkA and BDNF are expressed in a majority of tumors, but are not associated with clinicopathological parameters. Positive correlation between P75NTR and TrkB expression and favorable clinicopathological parameters as well as better overall survival has been observed. Moreover, p75NTR seems to be a marker of myoepithelial cells. These results are consistent with the results obtained in human breast cancer, which underlines the relevance of the canine model in the development of new targeted therapies.

Le gène H19 est soumis à l’empreinte génomique parentale et ne code aucune protéine. Le produit de ce gène, le long ARN non codant (lncRNA) H19, agit en tant qu’ARN et est impliqué dans le développement embryonnaire ainsi que dans la tumorigenèse. Le lncRNA H19 est le précurseur du miR-675. Mes travaux de thèse ont permis d’identifier de nouveaux mécanismes impliqués dans la régulation de la tumorigenèse mammaire par le gène H19. Nous avons mis en évidence que le lncRNA H19 régule négativement la protéine p53 dans les cellules cancéreuses mammaires. Mes travaux ont démontré que le lncRNA H19 interagit physiquement avec la protéine p53 et MDM2 afin d’induire sa dégradation et empêcher sa translocation dans le noyau. Ce nouveau mode d’action d’H19 dans les cancers du sein pourrait expliquer le manque de pertinence clinique de l’étude du statut mutationnel de p53 par immunohistochimie dans ce cancer. J’ai également mis en évidence que non seulement le lncRNA H19 est impliqué dans la régulation des cellules souches cancéreuses, mais également le miR-675-5p. En effet, les tumeurs exprimant des signatures géniques associées aux marqueurs de cellules souches cancéreuses sont des tumeurs qui surexpriment le gène H19. De plus, la modulation de l’expression du lncRNA H19 et de son microARN régule les capacités fonctionnelles associées aux cellules souches cancéreuses mammaires. Pour finir, j’ai initié un projet permettant l’identification, sans a priori, des gènes cibles du lncRNA H19 et de son microARN dans les cellules cancéreuses mammaires. Pour conclure, j’ai mis en évidence l’implication du lncRNA H19 et du miR-675-5p dans différents processus impliqués dans la tumorigenèse mammaire. / The H19 gene is subject to genomic imprinting and does not encode protein. The product of this gene, the long non coding RNA (lncRNA) H19, act as an RNA and is involved in development and the tumorigenesis. The H19 RNA is the precursor of miR-675. My thesis work identified new mechanism involved in the regulation of breast tumorigenesis by H19. We have demonstrated that the lncRNA H19 negatively regulates the p53 protein in breast cancer cell lines. My work revealed that H19 interacts with p53 and MDM2 to induce the degradation of p53 and impedes its nuclear localization. This new mechanism of H19 in breast cancer could explain the lack of clinical relevance of the p53 mutational state measured by immunohistochemistry in breast cancer. My work also revealed that not only the lncRNA H19 is involved in the regulation of breast cancer stem cells but also the miR-675-5p. Indeed, we have shown a correlation between overexpression of H19 and expression of a cancer stem cell phenotype in patient tumors. Furthermore, the modulation of H19 or miR-675 expression regulates the functional capacities associated with breast cancer stem cells. I also initiated a project that will allow the identification of H19 and miR-675 target genes in breast cancer cell lines. To conclude, I highlighted the implication of the lncRNA H19 and miR-675 in different process involved in breast cancer tumorigenesis.

L’infection par Helicobacter pylori touche environ la moitié de la population mondiale et est responsable de plusieurs pathologies gastro-intestinales incluant l’adénocarcinome gastrique. Les mécanismes de la carcinogénèse induite par H. pylori ne sont pas clairement élucidés. Mais, l’oncoprotéine CagA que possèdent certaines souches est très impliquée dans la carcinogénèse gastrique ; elle induit l’apparition d’un phénotype particulier, dit colibri, qui mime une transition épithélio-mésenchymateuse (EMT). De plus, CagA déstabilise les jonctions cellulaires en perturbant la E-cadhérine. Les objectifs de ces travaux ont été de déterminer si H. pylori induit une véritable EMT et si cette EMT est à l’origine de l’émergence de cellules souches cancéreuses (CSC). De plus, nous avons étudié le rôle joué par la protéine IQGAP1, protéine assurant le maintien des jonctions cellulaires, dans la carcinogénèse gastrique induite par H. pylori. Ces travaux ont montré que H. pylori induit une EMT in vitro. Cette EMT est à l’origine de l’émergence de cellules CD44high présentant les caractéristiques de CSC. L’étude du rôle de IQGAP1 au cours de la carcinogénèse gastrique liée à H. pylori a permis de déterminer son implication dans l’apparition de lésions néoplasiques dans un modèle de souris transgéniques hétérozygotes pour IQGAP1. En outre, IQGAP1 apparaît comme une protéine dont l’expression est modifiée par l’infection à H. pylori et par l’EMT induite par cette bactérie in vitro. Nos résultats permettent de mieux comprendre le mécanisme physiopathologique de l’adénocarcinome gastrique et seront potentiellement utiles au développement de nouvelles thérapeutiques anti-cancéreuses. / Helicobacter pylori infection is found in about half of the world population and is responsible for several gastrointestinal pathologies, including gastric adenocarcinoma. The mechanisms of the carcinogenesis due to H. pylori remain unclear. However, the link with gastric adenocarcinoma is partly due to the H. pylori CagA oncoprotein. CagA is responsible for a particular cell phenotype in vitro, the “hummingbird” phenotype which corresponds to an elongation of the cells, mimicking an epithelial to mesenchymal transition (EMT). EMT participates to carcinogenesis, and is involved in the generation of cancer stem cells (CSC). Moreover, CagA destabilize the cell junctions. This study aimed to determine wether H. pylori induces a true EMT, and if so, wether this EMT can generate CSCs. The role of IQGAP1, which is a scaffold protein involved in cell adhesion, was also studied in cases of gastric carcinogenesis due to H. pylori. We demonstrated that H. pylori induces an EMT in vitro. Moreover, we showed that this EMT is responsible for the emergence of CD44high cells which have the same characteristics as the CSCs. IQGAP1 has been identified as a protein implicated in neoplastic lesion development in a transgenic mouse model heterozygous for IQGAP1. Moreover, in vitro, the expression of IQGAP1 was modified by H. pylori infection and more specifically by the EMT induced by H. pylori. Our results allow a better understanding of gastric adenocarcinoma pathophysiology and will be helpful in developing new cancer chemotherapies.

Les cellules souches cancéreuses mammaires sont considérées d'initier et d'être responsable du développement des tumeurs. Un certain nombre de marqueurs ont été proposées, mais la question sur la définition de la CSC dans les cancers du sein RE+ reste ouverte. Nous avons utilisé les lignées MCF7 et T47D comme modèles RE+ et les SUM159 comme RE- pour rechercher les fractions cellulaires enrichies des CSC. Nous avons utilisé un panel de marqueurs tels qu'ALDH, CD44/CD24, combiné avec la formation de mammosphères. Les xénogreffes dérivées de patients (PDXs) de cancer du sein ont également été analysées. ALDH+ et/ou CD44+/CD24- définie des fractions cellulaires enrichies en cellules initiatrices de mammosphères et la capacité de différenciation dans les SUM159 et T47D, mais pas dans les MCF7. Nous avons demandé si cela pourrait être lié à différents statuts de p53. Dans ce but, nous avons généré des cellules MCF7shP53 et a montré une augmentation nette de fraction CD44+/CD24- dans ces cellules et une formation accrue de mammosphères. Cependant, les fractions triées ALDH+ ou CD44+/CD24- ont augmenté la formation de mammosphères d'un facteur 2 maximal. Nous voulions enrichir les CSC (basées sur l'initiation de mammosphères), les cellules en monocouche et en mammosphères sont exposées sous faible tension d'oxygène (<2%) pendant 7 jours, elles sont ensuite caractérisées sur la base de leur expression d'un certain nombre de marqueurs de différenciation soit par FACS soit par immunofluorescence. Dans les mammosphères des lignées RE+, les cellules ont passé à un phénotype bipotent CK5+/CK8+ et augmenté la fraction CD24+/CD44-. La même tendance a été observée parallèlement dans les cellules incubées en hypoxie. En outre, les sphères ne portent pas d'augmentation de la tumorigénicité. En conclusion, les cellules formant les mammosphères correspondent à un sous-ensemble avec un phénotype spécifique qui ne portent pas d'augmentation de la tumorigénicité. / Breast cancer stem cells (BCSCs) are believed to initiate and sustain tumor development. A number of markers have been proposed but open questions remain on the definition of CSC in ER+ breast cancer. We used MCF7 and T47D BCCL as ER+ models and the SUM159 BCCL for ER- to search for BCSC enriched subpopulations. We used a panel of markers such as ALDH, CD44/CD24, combined with mammosphere formation. Breast patient derived xenografts (PDX) were also analyzed. ALDH+ and/or CD44+/CD24- define fractions of cells enriched in mammosphere initiation and differentiation capacity in SUM159 and T47D, but not in MCF7. We asked whether this could be linked to different p53 statuses. To this aim, we generated MCF7-shp53 cells and showed a net increase in CD44+/CD24- in these cells and increased mammosphere formation. However, sorted ALDH+ or CD44+/CD24- cells increased mammosphere formation at most by a factor 2. We wanted to further enrich for CSC (based on mammosphere initiation), cultured 2D and mammosphere cells to low oxygen (<2%) for 7 days and characterized the cells on the basis of their expression of a number of differentiation markers by either FACS or immunofluorescence. In mammosphere of ER+ BCCL cells switched to a bipotent CK5+/CK8+ phenotype and increased the CD24+/CD44- fraction. Parallel findings were made with cells incubated under low O2. Furthermore, spheres do not bear increased tumorigenicity. In conclusion mammosphere forming cells correspond to a specific phenotypic subset of breast cancer cells that do not bear increased tumorigenicity.

L'électrochimiothérapie est un traitement anticancéreux utilisé en routine en Europe dans près de 130 centres de traitement du cancer. Le taux de réponse objective atteint 85 % pour le traitment de tumeurs cutanées et sous-cutanées et des études sont en cours afin d'appliquer ce traitement à des tumeurs profondes. Au cours de ce doctorat, les méchanismes sous-jacents à cette excellente efficacité antitumorale ont été étudiés. Dans un premier temps, l'objectif a été d'évaluer la capacité de l'électrochimiothérapie à induire la mort des cellules souches cancéreuses, considérées comme les racines du cancer. Ensuite, les mécanismes immunologiques à l'origine du développement d'une immunité antitumorale mise en place par le traitement ont été investigués. Cependant, malgré le haut taux de réponse observé, l'électrochimiothérapie reste un traitement local qui n'induit pas de réponse antitumorale à distance, sur les tumeurs non-traitées. Afin de pallier à cette absence d'activité systémique, une collaboration a été mise en place avec une entreprise innovante de biotechnologies, INVECTYS, dans le but de développer une stratégie de vaccination à ADN ciblant la télomérase et basée sur l'électrogènetransfert. Il est attendu que la combinaison de cette immunothérapie avec un traitement local par électrochimiothérapie, détruise non seulement la tumeur primaire, dont les cellules souches cancéreuses, mais également les cellules cancéreuses circulantes et les métastases. / Electrochemotherapy is an anticancer treatment used in routine in Europe in 130 cancer treatment centers. The objective response rate reaches 85 % for the treatment of cutaneous and subcutaneous tumors and studies are ongoing to spread the use of electrochemotherapy to deep-seated tumors. In the frame of this doctorate, the mechanisms underlying this excellent antitumor efficiency were investigated. First, the goal was to evaluate the ability of electrochemotherapy to induce the death of cancer stem cells, considered as the roots of cancer. Second, the immunological mechanisms responsible for the development of antitumor immune responses following the treatment were investigated. However, although a very high response rate is observed, electrochemotherapy remains a local treatment which does not induce antitumor responses in distant non-treated nodules. In order to circumvent this lack of systemic activity, a collaborative project was initiated with an innovating biotech company, INVECTYS, in order to develop a DNA vaccination strategy targeting the telomerase and based on electrogenetransfer. It is expected that the combination of this immunotherapy with a local treatment by electrochemotherapy could destroy not only the primary tumor, including cancer stem cells, but also circulating cancer cells and metastases.

Les cellules souches cancéreuses (CSC) sont les cellules responsables du pouvoir tumoral et/ou métastasique, et résistent à la plus part des molécules anticancéreuses. L’expression de facteurs de transcription impliqués dans l’auto-renouvellement des cellules souches embryonnaires tels que Oct4 ou Nanog, indique toujours un mauvais pronostic quelle que soit l’origine de la tumeur. Ne pouvant pas isoler ces CSC à signature embryonnaire à l’aide des marqueurs de surface « traditionnels », le laboratoire a créé un modèle murin qui permet de sélectionner les cellules exprimant Oct4 à partir de tumeurs se développant spontanément dans différents tissus. A partir de ce modèle, nous avons cherché une classe de molécule pouvant cibler ces cellules. Nous montrons que les inhibiteurs de la protéase du VIH et principalement le Lopinavir, ciblent spécifiquement les CSC murines exprimant une signature embryonnaire. Ces cellules expriment aussi CXCR4, un récepteur au facteur chimiotactique CXCL12, impliqué dans la migration des cellules tumorales. Bien que préliminaires, nos résultats indiquent que CXCR4 joue un rôle tout comme Oct4 dans le maintien de l’auto-renouvellement des CSC exprimant une signature embryonnaire. De plus, nous proposons un mécanisme pour expliquer l’inter-dépendance entre ces deux facteurs dans le maintien des propriétés souches de ces CSC. Des travaux sur la transposition de ce modèle murin à un modèle humain sont actuellement en cours. / Cancer Stem Cells (CSC) bear the tumorigenic and/or metastatic potential and are resistant to most of the chemotherapeutic drugs. CSC expressing embryonic transcription factors such as Oct4 or Nanog are always associated to tumours with poor prognosis. As it is not possible to isolate them based on the expression of common cell surface markers, our lab has developed a mouse model selecting Oct4 expressing cells from tumours of diverse origins. Based on this model, we looked for a class of molecules that were able to target these cells. Here we show that HIV protease inhibitors, especially Lopinavir, specifically target CSC expressing an embryonic signature. These cells also express CXCR4, which is a receptor for the CXCL12 chemotactic factor implicated in cell migration including tumour cells. Although preliminary, our results indicate an unexpected role of CXCR4 in maintaining self-renewal of CSCs expressing an embryonic signature. We propose a model to explain the inter-dependence between Oct4 and CXCR4 to maintain stem cell properties in this population of CSC. We are now trying to transpose our mouse model to a human model.

Avec près d’un million de nouveaux cas par an à travers le monde, le cancer colorectal est un problème de santé publique majeur. Il est la 2ème cause de mortalité par cancer en France, ce fort taux de mortalité étant relié à un pourcentage important de récidives et de métastases. L’hétérogénéité tumorale, la dissémination, la résistance aux traitements et la récidive seraient notamment dues à une population particulière de cellules tumorales appelées cellules souches cancéreuses (CSC). Ces cellules sont dotées d’une capacité d’adaptation extraordinaire et la compréhension des mécanismes moléculaires sous-tendant cette plasticité cellulaire est un objectif majeur pour concevoir de nouvelles stratégies thérapeutiques les ciblant spécifiquement. La synthèse protéique joue un rôle clé dans la carcinogénèse : d’une part, une synthèse protéique élevée est nécessaire à la prolifération des cellules tumorales, d’autre part, la traduction sélective favorise l’expression de protéines pro-oncogéniques. Considéré pendant des années comme un acteur passif de la traduction, le ribosome semblerait jouer un rôle majeur dans la régulation de la synthèse protéique. En effet, des études récentes ont montré que la composition du ribosome était « flexible » et permettrait de favoriser la traduction de certains ARN messager (ARNm). De plus, l’expression de certaines protéines ribosomiques (PR) varie entre le tissu sain et le tissu cancéreux, parfois même entre la tumeur initiale et la métastase. Ce projet vise à déterminer de quelle manière le contrôle traductionnel intervient dans plusieurs étapes clé du cancer colorectal, en se focalisant tout particulièrement sur l’acquisition ou la perte de propriétés propres aux CSC. Cette étude permettra de mieux comprendre les mécanismes moléculaires exploités par les CSC afin de résister aux traitements et s’adapter à leur environnement. De plus, ce projet pourrait mettre en évidence un rôle exercé par certaines protéines ribosomiques dans le contrôle traductionnel, à travers la filtration des ARNm par le ribosome. A plus long terme, il pourrait déboucher sur le développement de nouveaux traitements permettant de cibler spécifiquement la machinerie traductionnelle des CSC. / Despite significant advances in diagnostics and treatment, colorectal cancer (CRC) remains a major cause of mortality worldwide and occurrence of metastasis represents the primary cause of death. Metastasis process, chemoresistance and tumor recurrence is powered by a minor subpopulation of tumor cells endowed with self‐renewal and multi‐lineage differentiation ability: the cancer stem cells (CSC).Translation of mRNA into protein is the final step in gene-expression process, which mediates the formation of the translatome from genomic information. Several mechanisms, such as signaling pathways, translation factors availability, alternative open reading frame and alternative initiation pathways account for real time translatome remodeling. Moreover, an emerging concept suggests that ribosome is heterogeneous and can be "reprogrammed". These "specialized ribosomes" would preferentially engage certain mRNA at the expense of others and therefore drive cell phenotype and favor cell adaptation. Many studies have correlated deregulation of both translation machinery composition and activity with cancer initiation and evolution. From that perspective, CSC might well represent a perfect model to test whether the translation apparatus takes an active part in tumor initiation, progression, and metastasis. Our goal is to demonstrate that protein synthesis is differentially regulated depending on cancer cell subpopulation and determine whether ribosomal heterogeneity could influence tumoral evolution and plasticity. In a long run, we envision the development of novel therapies based on specific targeting of translational control in CSC.