Les métastases sont une complication souvent irréversibles et fatales du cancer. L'adhérence et la migration des cellules cancéreuses sur et à travers l'endothélium vasculaire sont des étapes critiques du processus métastatique. Nous avons étudié le rôle des molécules d'adhérence, E sélectine et intégrines, ainsi que celui de la kinase SAPK2/p38 dans la régulation de l'adhérence et la migration transendothéliale des cellules HT-29 provenant d’un carcinome du colon. Le TNFα augmente fortement l'expression de la E-sélectine par les cellules endothéliales humaine HUVEC. Cet effet est indépendant de l'activation de SAPK2/p38 induit par le TNFα. L'adhérence des cellules HT-29 sur une monocouche de cellules HUVEC prétraitées au TNFα dépend de l'expression de la E-sélectine mais est indépendante de l'activité de SAPK2/p38 des cellules HUVEC et des cellules cancéreuses. Le blocage par des anticorps spécifiques des intégrines des cellules HT-29 révèle aussi la participation de l'intégrine β4 dans leur adhérence aux cellules HUVEC activées par le TNFα. L'adhérence par l’intégrine β4 est impliquée plus tardivement que l’adhérence par la E-sélectine. L'adhérence des cellules HT-29 aux cellules HUVEC activées mène à l'activation de SAPK2/p38 dans les cellules cancéreuses. De plus, une protéine chimérique de E-sélectine/Fc induit l'activation spécifique des kinases SAPK2/p38 et ERK des cellules HT-29. Ceci suggère que l'attachement des cellules HT-29 à la E-sélectine implique un récepteur fonctionnel et signalétique. Cependant, la liaison de la E-sélectine aux cellules HT-29 n’a pas conduit à la phosphorylation de l’intégrine β4, suggérant que ces deux événements ne sont pas liés signalétiquement. L’adhérence des cellules HT-29 aux cellules HUVEC activées implique également un facteur soluble non identifié. Ceci suggère que l’adhérence des cellules cancéreuses à l’endothélium est comparable à celle des lymphocytes, c’est-à-dire qu’elle implique l’utilisation séquentielle de sélectines, chimiokines et intégrines. Le blocage de l'augmentation de l'activité de SAPK2/p38 induite par l’adhérence des cellules HT-29 empêche leur migration transendothéliale. Nos résultats suggèrent que la régulation de la migration transendothéliale des cellules cancéreuses implique deux étapes essentielles: une interaction spécifique avec l'endothélium par l'utilisation séquentielle de molécules d'adhérence, telles que la E-sélectine et l’intégrine β4, et une augmentation du potentiel migratoire par l'activation médiée par l’adhérence de la voie SAPK2/p38. / Metastasis is a dreadful complication of cancer. Adhesion and migration of tumor cells on and through the vascular endothelium are critical steps of the metastatic process. We investigated the roles of the adhesion molecules E-selectin and integrins, as well as the role of the MAP kinase SAPK2/p38 (stress-activated protein kinase-2/p38), in modulating endothelial adhesion and transendothelial migration of HT-29 colon carcinoma cells. TNFα strongly increases the expression of E-selectin in human endothelial cells HUVEC. This effect is independent of the activation of SAPK2/p38 induced by TNFα. Adhesion of HT-29 cells on a monolayer of HUVEC pre-treated with TNFα is dependent on E-selectin expression but is independent of SAPK2/p38 activity of both HUVEC and tumor cells. Blocking the integrins from HT-29 cells (α2, α3, α6, αvβ5, β1 and β4) with specific antibodies reveals a role for β4 integrin in their adhesion to TNFα-treated HUVEC. The sequence of events showed that β4 integrin adhesion is involved later then E-selectin adhesion. The adhesion of HT-29 cells to TNFα-treated HUVEC leads to the activation of SAPK2/p38 in the tumor cells, as reflected by the increased phosphorylation of its downstream target, the actin polymerizing factor HSP27. Moreover, a recombinant E-selectin/Fc chimera induces the specific activation of SAPK2/p38 and ERK (extracellular signal-regulated kinases) in HT-29 cells, suggesting that the binding of E-selectin to HT-29 cells involves a functional and signaling receptor. However, the binding of E-selectin to HT-29 cells does not lead to phosphorylation of β4 integrin suggesting that the two adhesion events are not signalingly linked. The adhesion of HT-29 cells to TNFα-treated HUVEC also implicates a soluble unidentified factor. This indicates that the adhesion of cancer cells to the endothelium uses the same sequence as lymphocytes namely, selectins, chemokines and integrins. Blocking the adhesion-mediated increase of SAPK2/p38 activity of HT-29 cells inhibits their transendothelial migration. Overall, our results suggest that the specific regulation of transendothelial migration of tumor cells involves two essential steps: 1) adhesion to the endothelium by the sequential use of adhesion molecules, such as E-selectin and β4 integrin, 2) increased motogenic potential through adhesion-mediated activation of the SAPK2p38 pathway.

Le cancer de la prostate est une maladie très hétérogène dont le développement est principalement médié par l'action du récepteur aux androgènes. Ceci a donc résulté en une émergence de thérapies ciblant spécifiquement la voie du récepteur aux androgènes afin de traiter la maladie. Toutefois, tous les patients traités avec ces stratégies thérapeutiques développeront une résistance à celle-ci par des mécanismes dépendants et indépendants du récepteur aux androgènes. Comme la réponse clinique peut seulement être évaluée trois mois après le début de la thérapie, il est primordial de développer un test permettant de prédire précocement la réponse aux traitements. Ceci permettrait d'orienter, le plus rapidement possible, les patients réfractaires vers des thérapies alternatives. L'objectif principal de cette thèse était donc de développer des outils moléculaires afin d'étudier la réponse thérapeutique et l'impact des différents mécanismes de résistance sur celle-ci. Mes travaux présentés dans le chapitre 1 ont démontré qu'il était possible de suivre dynamiquement par imagerie à bioluminescence la réponse aux traitements de cellules cancéreuses prostatiques en immobilisant les cellules isolées grâce à un biofilm de matrice extracellulaire. Afin de suivre la réponse aux anti-androgènes spécifiquement dans les cellules cancéreuses prostatiques, un premier biosenseur basé sur l'activité de deux promoteurs spécifiques a été développé dans le chapitre 2. Celui-ci intègre l'activité du promoteur PCA3, qui est spécifique au cancer de la prostate, et du promoteur PSEBC, qui est sensible aux androgènes, afin de générer un signal luminescent quantitatif et représentatif de la réponse androgénique. Grâce à ce système, la sensibilité de cellules cancéreuses prostatiques isolée de patients naïfs et résistants aux anti-androgènes a pu être corrélée avec la réponse clinique des patients. L'applicabilité de ce biosenseur est toutefois limitée aux cellules exprimant un récepteur aux androgènes transcriptionnellement actif. Un deuxième système exploitant les capacités de la Cre recombinase à décoder l'activité des promoteurs PCA3 et PSEBC en deux signaux bioluminescents spectralement distincts a donc été développé dans le chapitre 3. Ce deuxième système combine tous les avantages et capacités du premier, tout en permettant la détection de cellule n'ayant pas d'activité androgénique. Celui-ci permet donc de visualiser des mécanismes de résistance complexes qui peuvent être indépendants ou dépendants du récepteur aux androgènes et qui collaborent pour échapper aux effets inhibiteurs des anti-androgènes. Les outils développés peuvent cibler et détecter avec précision les cellules épithéliales de cancer de la prostate ainsi que leur réponse aux thérapies. Les travaux de cette thèse ont ainsi ouvert la voie à de nouvelles techniques et connaissances sur des méthodes de diagnostic et de pronostic pour le cancer de la prostate. Ultimement, cela permettra d'améliorer le choix des traitements disponibles afin d'augmenter la qualité de vie des patients. / Prostate cancer is a very heterogeneous disease and its growth is driven mainly by the androgen receptor transcriptional activity. This has led to the development of androgen deprivation therapy as the main treatment of this disease to prevent its progression. However, almost all patients receiving these therapies will develop resistance through the acquisition of androgen receptor dependent and independent mechanisms. The challenge of prostate cancer management is largely due to drug-refractory sub-populations with in heterogeneous tumors. Only few biomarkers have been validated for clinical use and none of them address complex anti-androgens response heterogeneity. The main objective of this thesis was to develop bioluminescence imaging systems to detect and monitor prostate cancer cells therapeutic response. In chapter 1, we have developed an extracellular matrix biofilm coating method to dynamically follow by bioluminescence imaging heterogenous treatment response of prostate cancer cells. In chapter 2, a first biosensor based on the activity of two specific promoters was developed to monitor antiandrogens response specifically in prostate cancer cells. This system integrates a transcriptional amplification system and the activities of the PCA3 and PSEBC gene promoters as a single output driving the firefly luciferase gene reporter. The PCA3 promoter provides the specificity to PCa cells, while the PSEBC promoter measures AR transcriptional activity. When tested on different cohorts of patients from primary PCa to mCRPC, our method could discriminate the overall response of a patient to antiandrogens. However, the applicability of this biosensor is limited to cells expressing a transcriptionally active androgen receptor. A second system exploiting the capacities of Cre recombinase and decoding PCA3 and PSEBC promoter activity in two spectrally distinct bioluminescent signals was therefore developed in chapter 3. This second system combines all the advantages and capacities of the first system, but also allows the detection of prostate cancer cells with no androgenic activity. This method visualizes complex androgen receptor independent and dependent resistance mechanisms and their interactions together to escape from antiandrogen inhibitory effects. The tools developed in this thesis can specifically target and detect prostate cancer cells and their response to therapies. Thus, they have the potential to play an important role in patients therapeutic management and therefore improve their overall survival.

Au Canada et partout dans le monde, le cancer du sein est un enjeu de taille en santé publique. L'exposition élevée à l'estradiol (E2) est considérée comme un facteur de risque majeur du cancer du sein. La synthèse de cette hormone est catalysée par la 17β-hydroxystéroïde déshydrogénase (17β-HSD), en particulier la 17β-HSD de type 1 (17β-HSD1) qui utilise le NADPH comme cofacteur et catalyse la conversion de l'estrone (E1) en E2. Le signal d'E2 est médié par le récepteur d'estrogène, une fois ce dernier activé par E2, on constate une stimulation de la croissance et de la prolifération cellulaire. Différents inhibiteurs sont utilisés en clinique pour bloquer la synthèse finale d'E2. Cependant aucun inhibiteur de la 17β-HSD1 n'est encore utilisé en clinique malgré l'importance de cette enzyme dans la conversion de l'E1 en E2. Ceci est certainement dû au fait que les inhibiteurs de la 17β-HSD1 sont des dérivés d'E2 d'où la difficulté d'éliminer complètement l'activité estrogénique non desirée. Dans nos travaux, nous avons tenté d'inhiber l'activité ou l'expression de la 17β-HSD1 pour étudier son effet sur la régulation du profil protéique et génomique, sur le cycle cellulaire et sur l'invasion cellulaire des cellules cancéreuses MCF7 et T47D. Nos résultats montrent que l'inhibition de la 17β-HSD1 module l'expression de diverses protéines impliquées dans la prolifération cellulaire tels que la tumor protein D54, dans le cycle cellulaire tels que la 14-3-3 epsilon et la tumor protein D53, et dans l'invasion cellulaire tels que la nm23. Aussi, l'inhibition de la 17β-HSD1 dans les cellules T47D régule l'expression des gènes impliqués dans le transport (RANBP3L, APOD), la liaison d'ADN (HIST1H2BM), le traitement de l'antigène et la présentation de l'antigène de peptide ou de polysaccharide par l'intermédiaire du CMH de classe II (HLA- DQA2), la régulation transcriptionnelle (TP63) et dans l'adhérence cellulaire (CD36). Au niveau des deux lignées cellulaires utilisées T47D et MCF7, l'inhibition de la 17β-HSD1 diminue la prolifération cellulaire, la formation d'E2, l'invasion et la migration cellulaire et mène aussi à l'arrêt du cycle cellulaire en phase G0/G1. Nos résultats montrent l'importance majeure de l'inhibition de la 17β-HSD1 dans un contexte de cancer du sein estrogéno-dépendant. Le cancer du sein est aussi une pathologie génétique associée à des modifications quantitatives et /ou iv qualitatives des gènes tels que le gène codant pour la tropomyosine (Tm). Il a été démontré que l'expression de la Tm1 est perdue dans les cellules cancéreuses métastatiques du sein. Mon deuxième projet de recherche consistait à étudier l'effet de la phosphorylation de la tropomyosine 1 alpha sur la prolifération, l'adhérence, la formation de colonies et la migration des cellules cancéreuses du sein MDA-MB231. Pour cet effet des transfectants MDA-MB231 stables exprimant soit la Tm-1α sauvage, soit la Tm-1α mutante non-phosphorylable (Ser283Ala) ou encore la Tm-1α mutante pseudophosphorylée (Ser283Glu) ont été générés. Nos résultats montrent que les cellules exprimant la forme phosphomimétique (pseudo-phosphorylée) de la Tm1 S283E/Tm1 sont caractérisées par une adhérence accrue au substrat. Aussi, la migration transendothéliale et la migration dans un essai de cicatrisation de ces cellules est réduite par rapport aux cellules parentales ou ceux exprimant la forme non-phosphorylable de la Tm1 (S283A). En outre, nous avons constaté que les cellules exprimant les mutants S283A forment plus de colonies en agar mou que ceux exprimant les mutants S283E, montrant ainsi que la phosphorylation de la Tm1 sur la Ser283 contribue à ses propriétés anti-tumorales.

Le cancer de la prostate est une maladie très hétérogène dont le développement est principalement médié par l'action du récepteur aux androgènes. Ceci a donc résulté en une émergence de thérapies ciblant spécifiquement la voie du récepteur aux androgènes afin de traiter la maladie. Toutefois, tous les patients traités avec ces stratégies thérapeutiques développeront une résistance à celle-ci par des mécanismes dépendants et indépendants du récepteur aux androgènes. Comme la réponse clinique peut seulement être évaluée trois mois après le début de la thérapie, il est primordial de développer un test permettant de prédire précocement la réponse aux traitements. Ceci permettrait d'orienter, le plus rapidement possible, les patients réfractaires vers des thérapies alternatives. L'objectif principal de cette thèse était donc de développer des outils moléculaires afin d'étudier la réponse thérapeutique et l'impact des différents mécanismes de résistance sur celle-ci. Mes travaux présentés dans le chapitre 1 ont démontré qu'il était possible de suivre dynamiquement par imagerie à bioluminescence la réponse aux traitements de cellules cancéreuses prostatiques en immobilisant les cellules isolées grâce à un biofilm de matrice extracellulaire. Afin de suivre la réponse aux anti-androgènes spécifiquement dans les cellules cancéreuses prostatiques, un premier biosenseur basé sur l'activité de deux promoteurs spécifiques a été développé dans le chapitre 2. Celui-ci intègre l'activité du promoteur PCA3, qui est spécifique au cancer de la prostate, et du promoteur PSEBC, qui est sensible aux androgènes, afin de générer un signal luminescent quantitatif et représentatif de la réponse androgénique. Grâce à ce système, la sensibilité de cellules cancéreuses prostatiques isolée de patients naïfs et résistants aux anti-androgènes a pu être corrélée avec la réponse clinique des patients. L'applicabilité de ce biosenseur est toutefois limitée aux cellules exprimant un récepteur aux androgènes transcriptionnellement actif. Un deuxième système exploitant les capacités de la Cre recombinase à décoder l'activité des promoteurs PCA3 et PSEBC en deux signaux bioluminescents spectralement distincts a donc été développé dans le chapitre 3. Ce deuxième système combine tous les avantages et capacités du premier, tout en permettant la détection de cellule n'ayant pas d'activité androgénique. Celui-ci permet donc de visualiser des mécanismes de résistance complexes qui peuvent être indépendants ou dépendants du récepteur aux androgènes et qui collaborent pour échapper aux effets inhibiteurs des anti-androgènes. Les outils développés peuvent cibler et détecter avec précision les cellules épithéliales de cancer de la prostate ainsi que leur réponse aux thérapies. Les travaux de cette thèse ont ainsi ouvert la voie à de nouvelles techniques et connaissances sur des méthodes de diagnostic et de pronostic pour le cancer de la prostate. Ultimement, cela permettra d'améliorer le choix des traitements disponibles afin d'augmenter la qualité de vie des patients. / Prostate cancer is a very heterogeneous disease and its growth is driven mainly by the androgen receptor transcriptional activity. This has led to the development of androgen deprivation therapy as the main treatment of this disease to prevent its progression. However, almost all patients receiving these therapies will develop resistance through the acquisition of androgen receptor dependent and independent mechanisms. The challenge of prostate cancer management is largely due to drug-refractory sub-populations with in heterogeneous tumors. Only few biomarkers have been validated for clinical use and none of them address complex anti-androgens response heterogeneity. The main objective of this thesis was to develop bioluminescence imaging systems to detect and monitor prostate cancer cells therapeutic response. In chapter 1, we have developed an extracellular matrix biofilm coating method to dynamically follow by bioluminescence imaging heterogenous treatment response of prostate cancer cells. In chapter 2, a first biosensor based on the activity of two specific promoters was developed to monitor antiandrogens response specifically in prostate cancer cells. This system integrates a transcriptional amplification system and the activities of the PCA3 and PSEBC gene promoters as a single output driving the firefly luciferase gene reporter. The PCA3 promoter provides the specificity to PCa cells, while the PSEBC promoter measures AR transcriptional activity. When tested on different cohorts of patients from primary PCa to mCRPC, our method could discriminate the overall response of a patient to antiandrogens. However, the applicability of this biosensor is limited to cells expressing a transcriptionally active androgen receptor. A second system exploiting the capacities of Cre recombinase and decoding PCA3 and PSEBC promoter activity in two spectrally distinct bioluminescent signals was therefore developed in chapter 3. This second system combines all the advantages and capacities of the first system, but also allows the detection of prostate cancer cells with no androgenic activity. This method visualizes complex androgen receptor independent and dependent resistance mechanisms and their interactions together to escape from antiandrogen inhibitory effects. The tools developed in this thesis can specifically target and detect prostate cancer cells and their response to therapies. Thus, they have the potential to play an important role in patients therapeutic management and therefore improve their overall survival.

Le processus de migration est un processus moléculaire intégré qui contribue in vivo à de nombreux processus physiologiques de motilité, comme le développement, la surveillance immunitaire et les métastases du cancer. Pour comprendre la migration cellulaire, il est nécessaire de considérer l'environnement de la cellule, le type de cellules et la morphologie ainsi que l'organisation interne, i.e. son cytosquelette et ses adhérences focales. Ce travail se concentre sur l'étude de la migration de cellules cancéreuses de la vessie sur des supports déformables. L'analyse de trois lignées cellulaires de capacité métastatique différente est présentée. La capacité des cellules cancéreuses à réagir à leur environnement est analysée et le processus de migration est décrit en termes de contraintes de traction. La réorganisation interne de la structure des cellules est étudiée par l'observation microscopique des filaments d'actine, des moteurs de myosine et des sites de transmission de force, i.e. les adhésions focales. On s'intéresse à la relation de complémentarité entre les différentes capacités invasives des cellules cancéreuses, les forces de traction ainsi que les forces exercées sur le lamellipode et les structures internes des cellules. Il est constaté que plusieurs paramètres peuvent être utilisés pour discriminer la capacité métastatique, comme le type de migration, les forces de traction, les zones focales d'adhésion, ainsi que l'indice de diffusivité de migration. Cette étude constitue donc une première tentative pour différencier diverses cellules invasives en utilisant la migration sur des substrats mous. / The migration process is a physically integrated molecular phenomena that contributes to many physiological motility in vivo processes such as development, immune surveillance and cancer metastasis. To understand cell migration it is necessary to consider the cell's environment, cell type and morphology as well as the internal organization of the cells, i.e. its cytoskeleton and focal adhesions. This work focuses on the study of migrating bladder cancer cells on two--dimensional deformable substrates. The analysis of a panel of three cell lines with different invasive capacity is presented. The ability of cancer cells to respond to their environment is analysed and the migration process is described in terms of traction stresses. The internal reorganization of cells structure is studied by microscopic observation of the actin filaments, the myosin motors and the sites of force transmission, i.e. the focal adhesions. The complementary relationship among different invasive capacities of cancer cells, traction stresses as well as the forces exerted on the lamellipodium and internal structures of cells are discussed. It is found that several parameters can be used for discriminating invasiveness, such as migration type, traction forces, focal adhesion areas, as well as the migration diffusivity index. This study therefore constitutes a first attempt to differentiate various invasive cells using migration on soft substrates.

Le réglage fin du programme de transcription nécessite l'interaction de plusieurs protéines et éléments d'ADN dans un environnement bien organisé. Nous avons proposé l'existence d'un équilibre de l'écosystème transcriptionnel, un modèle où les facteurs de transcription (TF) déclenchés par des stimuli contrôlent l'expression de cibles spécifiques, avec des conséquences pour l'environnement local. Pour nos études, nous nous sommes concentrés sur le cancer du sein (BRCA) positif au récepteur des œstrogènes (ER), où le maître TF ER alpha (ERα) est déclenché par les œstrogènes et contrôle la croissance, en tant que moteur clé de la progression du BRCA. En conséquence, les thérapies anti-œstrogènes limitent temporairement l'action des œstrogènes, mais une résistance survient invariablement, soulevant des questions sur les mécanismes potentiels impliqués dans la résistance aux anti-œstrogènes. Dans mon premier chapitre, j'ai montré que la surexpression du maître TF de la réponse au stress Heat shock Factor 1 (HSF1) est associée à la résistance aux anti-œstrogènes, à la dégradation de l'ERα et à la répression du programme transcriptionnel de l'ERα dans les cellules cancéreuses du sein. Fait intéressant, la réduction des niveaux de HSF1 rétablit l'expression de l'ERα et la réponse aux anti-œstrogènes, soutenant une anticorrélation entre les deux programmes transcriptionnels, une tendance également observée chez les patients BRCA. Dans mon deuxième chapitre, j'ai caractérisé un mécanisme pour expliquer le crosstalk entre HSF1 et ERα : la disponibilité cellulaire du chaperon moléculaire HSP70. HSP70 est un chaperon responsable du repliement des protéines et associé à la stabilité de HSF1 et ERα. De plus, il a été récemment confirmé que HSP70 agit comme un régulateur négatif de l'activité HSF1 au niveau de la chromatine. En conséquence, j'ai démontré que l'activation de l'ERα augmente le recrutement de HSP70 sur les promoteurs de gènes activés par HSF1, désengageant la transcription et induisant la formation de foyers HSF1, un marqueur de HSF1 inactif. Fait intéressant, l'inhibition de HSP70 bloque l'impact négatif de la voie des œstrogènes sur la réponse au stress. Collectivement, nos résultats soutiennent la relation intrinsèque de la diaphonie entre HSF1 et ERα, avec des conséquences sur la façon dont une cellule répondra aux stimuli environnementaux. / Fine tuning of the transcriptional program requires the interaction of multiple proteins and DNA elements in a well-organized environment. We proposed the existence of a transcriptional ecosystem equilibrium, a model where stimuli-triggered transcription factors (TFs) control the expression of specific targets, with consequences for the local environment. For our studies, we focused on Estrogen Receptor (ER)-positive breast cancer (BRCA), where the master TF ER alpha (ERα) is triggered by estrogens and controls growth, as a key driver for BRCA progression. Accordingly, antiestrogen therapies temporarily limit the action of estrogens, but resistance invariably arise, raising questions about potential mechanisms involved in antiestrogen resistance. In my first chapter, I showed that overexpression of the stress-response master TF Heat shock Factor 1 (HSF1) is associated with antiestrogen resistance, ERα degradation and repression of the ERα-transcriptional program in breast cancer cells. Interestingly, reduction of the HSF1 levels reinstates expression of the ERα and response to antiestrogens, supporting an anticorrelation between both transcriptional programs, a trend also seen in BRCA patients. In my second chapter, I characterized a mechanism to explain the crosstalk between HSF1 and ERα : the cellular availability of the molecular chaperone HSP70. HSP70 is a chaperone responsible for protein folding and associated with HSF1 and ERα stability. Also, it was recently confirmed that HSP70 acts as a negative regulator of HSF1 activity at the chromatin level. Accordingly, I demonstrated that activation of the ERα increases the recruitment of HSP70 on HSF1-activated gene promoters, disengaging transcription and inducing formation of HSF1 foci, a marker of inactive HSF1. Interestingly, inhibition of HSP70 blocks the negative impact of the estrogen pathway on the stress response. Collectively, our results support the intrinsic relation of the crosstalk between HSF1 and ERα, with consequences for how a cell will respond to environmental stimuli.

Le virus du papillome humain (VPH) est un petit virus à ADN double-brin et l’agent étiologique des cancers du col de l’utérus, de différents autres cancers ano-génitaux, ainsi que d’une fraction croissante de cancers de la tête et du cou. La surexpression des oncoprotéines E6 et E7 des VPH à haut risque facilitent l’acquisition de caractéristiques tumorales pouvant alors mener à la transformation cellulaire et le développement d’un cancer agressif. Au cours des dernières décennies, la proportion de patients développant un cancer de l’oropharynx VPH-positif a augmenté de façon continue et il a été relevé que ceux-ci ont un pronostic plus optimiste que les patients avec un cancer de l’oropharynx VPH-négatifs à la suite des traitements de radio- et de chimiothérapie. L’objectif de cette thèse est d’explorer l’hypothèse que cette sensibilité accrue aux traitements anticancers est la conséquence de la dérégulation des mécanisme moléculaires cellulaires par les oncoprotéines virales. Pour ce faire, nous avons mis en place une stratégie de criblage haut-débit CRISPR-Cas9 dans des lignées cellulaires humaines VPH-positives et -négatives et observé leurs réponses aux traitements combinés de radio- et chimiothérapie. Nos travaux ont ainsi montré que, dans les cellules VPH-positives, la réponse à la chimiothérapie causant des dommages à l’ADN de type « pontage inter-brins » (PIB) n’est pas fonctionnelle. Cette voie de réponse aux PIBs repose sur l’activation séquentielle de la voie de l’Anémie de Fanconi (FA), puis de la réparation de l’ADN par recombinaison homologue (HR). Ainsi, nous avons montré que dans les cellules VPH-positives, bien que la voie FA soit fonctionnelle, comme démontré par le recrutement et la monoubiquitination de la protéine FANCD2, il n’y a pas d’activation du HR par la suite comme établit par l’absence de résection de l’ADN ou la formation de foyers nucléaires RAD51 à la suite des traitements. De plus, nous avons investigué et caractérisé un nouveau facteur de réponse aux PIBs dans les cellules humaines, FIRRM. Cette protéine identifiée au moyen du criblage haut-débit CRISPR-Cas9, est la partenaire de l’ATPase AAA+ FIGNL1 et est impliquée dans la régulation de la dynamique de la recombinase RAD51 impliquée notamment dans le processus de HR nécessaire à la résolution du PIB. Ainsi, les projets menés dans le cadre de cette thèse ont contribué à améliorer les connaissances sur le lien entre VPH et réponse aux traitements anticancers mais aussi à caractériser un nouvel acteur de la réponse cellulaire aux dommages à l’ADN de type PIB. / Human Papilloma Virus (HPV) is a small double-stranded DNA virus and the etiological agent of cervix cancers as well as other ano-genitals cancers and a growing fraction of head and neck cancers. Overexpression of E6 and E7 oncoproteins from high-risk HPV facilitate the acquisition of cancer hallmarks and the subsequent cellular transformation and ultimately the development of an invasive tumor. In the past decades, the fraction of HPV-positive oropharyngeal cancer patients has increased continuously, and it has been observed that those patients have a better prognosis than HPV-negative patients following radio- and chemotherapy treatments. This thesis aims to test the hypothesis that this increased sensitivity to treatments is a direct consequence of oncoproteins-mediated impairment of molecular mechanisms involved in treatment response. To this end, we designed and performed a genome-wide high-throughput CRISPR-Cas9 screen in HPV-negative and HPV-positive human cell lines to assess their response to chronic treatments of radio- and chemotherapy. Our work shows that, in HPV-positive cells, response to chemotherapeutic agents inducing DNA damages known as Interstrand Crosslinks (ICLs) is impaired. This pathway relies on the sequential activation of the Fanconi Anemia (FA) pathway and of the Homologous Recombination (HR) pathway. We showed that in HPV-positive cells, the FA pathway is functional, as shown by the recruitment and monoubiquitination of FANCD2, the HR pathway is not subsequently activated as demonstrated through the lack of DNA-end resection and of RAD51 foci formation after exposure to treatments. Furthermore, we investigated and characterized a new factor involved in ICL response, FIRRM. This protein has been identified in a genome-wide CRISPR-Cas9 screen and is the functional partner of AAA+ ATPase FIGNL1. FIRRM is involved in regulating RAD51 recombinase dynamics as part of the HR pathway during ICL response. Taken together, the projects presented in this thesis have contributed to strengthen our understanding of how HPV impacts the response to anticancer treatments, and to characterizing a novel factor involved in ICL response.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / Le cancer est une maladie qui prend naissance lorsque les cellules adoptent un comportement inhabituel en se multipliant et en se développant de manière désorganisée. Cette maladie est la cause de mortalité prédominante au Canada. En fait, la probabilité d’être atteint du cancer au cours de sa vie est d’environ 43% et celle d’en mourir est d’environ 26%. Il est donc facile d’en conclure que la majorité des gens seront, au cours de leur existence, touchés personnellement par cette maladie, soit directement ou par le cancer d’un être proche. L’incidence et la mortalité engendrées par cette maladie expliquent en partie pourquoi autant d’équipes de recherche à travers le monde concentrent leurs études sur les différents types de cancers. De nombreux cancers se traitent par l’utilisation d’agents cytotoxiques. Malheureusement, la majorité de ces agents induisent des effets indésirables très importants chez la presque totalité des patients. Certains composés stéroïdiens possédant des activités cytotoxiques sélectives ont récemment démontré des activités anticancéreuses très intéressantes chez différents types de cancers. En ayant identifié certaines structures stéroïdiennes prometteuses et en voulant améliorer leur stabilité métabolique, une nouvelle méthodologie d’ancrage permettant de synthétiser de nouvelles molécules par chimie combinatoire fut développée. L’élaboration de ce nouvel outil ainsi que la synthèse de différentes chimiothèques d’aminostéroïdes éthinylés ayant potentiellement des activités biologiques intéressantes sont à l’origine du premier projet de recherche présenté dans le cadre de cet ouvrage. Certains types de cancers se prêtent bien à des thérapies plus douces que la chimiothérapie. L’hormonothérapie, par exemple, est le traitement de choix pour les cancers dits de types hormono-dépendants. D’ailleurs, certains traitements anti-hormonaux efficaces sont actuellement utilisés au niveau clinique pour le traitement de ces cancers. Il est donc important de poursuivre cette piste de recherche prometteuse. La majorité des traitements d’hormonothérapie sont utilisés en combinaisons avec d’autres types de traitements comme la radiothérapie ou la chirurgie. Dans l’optique de développer un meilleur inhibiteur hybride de la 17β-HSD1, un nouveau composé a été conçu et synthétisé. La synthèse d’un nouvel inhibiteur hybride de la 17β-hydroxystéroïde déshydrogénase de type 1 est donc à l’origine du deuxième projet de recherche dont les résultats sont exposés et discutés dans ce présent mémoire.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdorales, 2015-2016 / Src régule le remodelage du cytosquelette d’actine et les propriétés invasives des cellules. Une régulation spatio-temporelle du transport endosomal polarisé est nécessaire pour ces fonctions et le rétromère, un substrat de Src, est un élément crucial de ce trafic. Nous avons postulé que le rétromère pourrait moduler le transport requis pour le remodelage cellulaire et la migration induits par Src. Nous montrons qu’une perte de fonction du rétromère dans des cellules épithéliales exprimant v-Src mène à la formation d’invadosomes désorganisés et anormalement stables, mais toujours aptes à dégrader la matrice extracellulaire. Dans un modèle de cellules cancéreuses, une perte de fonction du rétromère diminue la migration en affectant la polarisation et la directionalité des cellules, mais augmente la migration trans-endothéliale. Nos résultats suggèrent un rôle pour le rétromère en aval de Src dans le remodelage de l’actine, la polarité, la migration cellulaire et l’invasion, possiblement par la phosphorylation du rétromère. / Src-family kinases (Src) modulate actin cytoskeleton remodeling and tumor cell invasive properties. Directional endosomal trafficking needs to be regulated in time and space to support these processes, but little is known on the mechanisms involved. The retromer, a Src kinase target, is emerging as a key player of endosomal recycling. We postulated that the retromer could modulate the polarized trafficking of endosomes required to support Src-induced cell remodeling and migration. We show that retromer loss of function caused the assembly of disorganized, more stable invadosomes in epithelial cells expressing v-Src, which were nevertheless able to degrade extracellular matrix. In a cancer cell model, inhibition of retromer function reduced cell migration by affecting polarization and directionality of cells, but promoted transendothelial cancer cell migration. The results thus suggest the existence of a phosphorylation-regulated function for the retromer downstream of Src in actin remodeling, cell polarity, cell migration and invasion.

En comparant des tumeurs chimiosensibles et chimiorésistantes par la technologie de micropuces d'ADN on a développé un panel de gènes qui peuvent prédire la réponse à la chimiothérapie. L'objectif de l'étude présent est d'évaluer par immunohistochimie (IHC) sur des blocs de ±tissue array¿ la capacité de prédire la réponse à la chimiothérapie et l'importance pour quelques protéines correspondantes. Les gènes sélectionnés pour être validés sont : GST, MMP1, Fos-B, CTSL2, HSP10, CD36, MIP2 (CXCL2), RBBP7 (RbAp46), Siva, PGD2S, Ki67 et p53. L'analyse statistique montre une association entre la réponse complète, HSP10 et p53 (p=0,07 et 0,06 respectivement), entre la survie sans progression HSP10 et MMP1 (p=0,007 et 0,08 respectivement) et entre la survie et HSP10, MMP1 et Ki67 (p=0,02, 0,09 et 0,04 respectivement). Le profil du cancer ovarien avec une bonne réponse à la chimiothérapie que nous avons trouvé est: MMP1 négatif, HSP10, p53 et Ki67 positifs. Un index pronostique basé sur ces 4 marqueurs apporte des informations pronostiques supplémentaires que chaque marqueur individuellement.