L’extravasation des cellules cancéreuses circulantes est importante pour la dissémination métastatique qui est initiée par l’adhérence de cellules cancéreuses aux cellules endothéliales vasculaires. Elle nécessite l’interaction entre les récepteurs d’adhérence comme E-sélectine sur les cellules endothéliales et leurs ligands sur les cellules cancéreuse. Notamment, E-sélectine influence le potentiel métastatique des cancers du sein, de la vessie, de l’estomac, du pancréas et du côlon, des leucémies et lymphomes. Ici on montre que l’expression de E-sélectine est ciblée par deux groupes distinctifs de microRNAs (miRNAs); i.e. miR-31, qui cible directement le mRNA de E-sélectine, et miR-146a et -181a/b, qui répriment l’expression de E-sélectine, indirectement en ciblant la voie de NF-κB en amont. La voie des MAP kinases joue un rôle pivot dans la transcription de deux de ces miRNAs en réponse à l’IL-1β, étant donné que p38 et JNK contrôlent la transcription de miR-31, et que p38, ERK et JNK médient la transcription de miR- 146a. Les facteurs de transcription en aval des MAP kinases, GATA2, c-Fos et c-Jun, modulent la transcription de ces deux miRNAs. L’inhibition de p38 augmente l’activité de NF-κB au moins partiellement par miR-146a. L’inhibition de p38 augmente aussi l’expression de Esélectine au niveau post-transcriptionnel en diminuant miR-31. En réponse à l’IL-1β, p38 MAP kinase réprime donc l’expression de E-sélectine aux niveaux transcriptionnel et posttranscriptionnel via miR-146a et miR-31, respectivement. Ces résultats révèlent un nouveau mécanisme par lequel p38 inhibe l’expression de E-sélectine par les miRNAs suivant une stimulation pro-inflammatoire. L’inhibition de E-sélectine médiée par miR-31/-146a diminue le potentiel métastatique de cellules de cancer du côlon en réduisant leur adhérence à l’endothélium, et leur migration transendothéliale. Ces résultats soulignent pour la première fois que les miRNAs médient l’extravasation des cellules du cancer du côlon dépendante de E-sélectine. / Extravasation of circulating cancer cells is a key event of metastatic dissemination that is initiated by the adhesion of cancer cells to vascular endothelial cells. It requires the interaction between adhesion receptors such as E-selectin present on endothelial cells and their ligands on cancer cells. Notably, E-selectin influences the metastatic potential of breast, bladder, gastric, pancreatic, and colorectal carcinoma as well as of leukemia and lymphoma. Here, we show that E-selectin expression is targeted by two distinct sets of microRNAs (miRNAs); i.e. miR-31, which targets E-selectin mRNA directly, and miR-146a and -181a/b, which repress E-selectin expression indirectly by targeting the upstream pro-inflammatory NF-κB pathway. MAP kinases play pivotal roles in the transcription of some of these miRNAs in response to IL-1β, in that p38 and JNK control the transcription of miR-31, and that p38, ERK and JNK mediate the transcription of miR-146a. The downstream transcription factors of MAK kinases, namely GATA2, c-Fos and c-Jun modulate the transcription of both miRNAs. Inhibiting p38 MAP kinase increases NF-κB activity, at least partially via miR-146a. Inhibiting p38 also increases the expression of E-selectin at the post-transcriptional level via decreasing miR-31. In response to IL-1β, p38 MAP kinase hence represses the expression of E-selectin at the transcriptional and the post-transcriptional levels, via miR-146a and miR-31, respectively. These results highlight a novel mechanism by which p38 downregulates the expression of E-selectin through microRNAs following inflammatory stimuli. The miR-31/-146a-mediated repression of E-selectin impairs the metastatic potential of colon cancer cells by decreasing their adhesion to, and migration through, the endothelium. These results highlight for the first time that miRNAs mediate E-selectindependent extravasation of colon cancer cells.

L'activation de cathepsines et la présence de cellules cancéreuses dites souches (CSC) participeraient à l'évolution métastatique du cancer colorectal. L'effet d'inhibiteurs intracellulaire (CA-074 ME) et extracellulaire (CA-074) de la cathepsine B a été analysé dans un système de culture tridimensionnelle (3-D) reproduisant le potentiel métastatique des cellules cancéreuses du côlon. Le CA-074 ME a été le seul à inhiber de façon significative le processus métastatique. Pour l'étude des CSC, le marquage immunohistochimique de CD 133, CD44 et CD24 a été évalué qualitativement et quantitativement dans la culture 3-D et dans des spécimens histologiques provenant de patients porteurs de cancer du côlon. L'expression de ces marqueurs dans les cellules cultivées en 3-D était variable. Par contre, le marqueur CD 133 était fortement exprimé dans les métastases hépatiques associées à des ganglions lymphatiques envahis, tel que démontré en combinaison avec une coloration fluorescente des noyaux. La conclusion reflète les corrélations possibles de ces résultats.

Le cancer de la prostate est un enjeu de santé publique majeur au Canada où il constitue la troisième cause de décès liée au cancer. Bien que les premiers stades de la maladie puissent être traités efficacement, les stades plus avancés restent difficiles à soigner. Face à ce problème majeur, le présent projet de recherche s'est intéressé au potentiel thérapeutique des activateurs de FXR (CDCA et GW4064). Dans les cellules cancéreuses LAPC-4, nous avons mis en évidence leur capacité à 1) bloquer le cycle cellulaire en phase Gl grâce à la répression de gènes du cycle cellulaire; 2) provoquer l'apoptose caspase-dépendante et 3) réprimer la transcription du récepteur aux androgènes. Bien qu'ils augmentaient la prolifération dans une autre lignée cancéreuse (LNCaP), ils diminuaient l'effet pro-prolifératif des androgènes. Ces résultats méritent donc d'être approfondis afin de mieux cerner l'utilité des activateurs de FXR dans le traitement du cancer de la prostate.

Titre de l'écran-titre (visionné le 8 août 2023) / Les changements dans la forme et la déformation du noyau qui déterminent la plasticité nucléaire influencent le potentiel métastatique des cellules tumorales. Entre autres, la migration cellulaire dans un environnement confiné repose sur de grandes déformations nucléaires qui sont limitées par la rigidité nucléaire. L'enveloppe nucléaire (NE) est souvent fragilisée, entraînant une rupture de la NE durant l'interphase. En outre, les cellules cancéreuses sont sujettes aux ruptures spontanées de la NE et subissent des ruptures de la NE lors de la migration confinée. Bien que les cellules cancéreuses survivent à des événements répétés de ruptures nucléaires en réparant leur enveloppe nucléaire, une perte transitoire et répétée de l'intégrité de celle-ci est associée à l'accumulation de dommages à l'ADN, à l'instabilité génomique et à la promotion d'un phénotype tumoral invasif. Ainsi, l'étude des mécanismes impliqués pourrait identifier de nouvelles cibles thérapeutiques. Récemment, nous avons décrit la protéine adénovirale E4orf4 comme un nouvel outil pour déchiffrer ces mécanismes. E4orf4 induit une destruction sélective des cellules tumorales en provoquant une forte incidence de ruptures de la NE. Nous avons identifié Ash2L, un régulateur épigénétique, comme un nouveau substrat de la tyrosine kinase Src qui est dérégulée par E4orf4. La déplétion d'Ash2L, ou sa phosphorylation site-spécifique, interfèrent avec les ruptures de la NE induites par E4orf4 ou par une carence en lamine A. Notre hypothèse est qu'Ash2L et sa phosphorylation modulent la résilience mécanique de la NE, en partie, en régulant l'organisation de la chromatine. Le but de ce projet de maîtrise était d'étudier les mécanismes impliqués dans la régulation de la résilience nucléaire au stress mécanique par Ash2L, en poursuivant deux objectifs spécifiques : 1) Analyser la contribution de l'organisation de la chromatine à l'effet régulateur d'Ash2L sur les ruptures de l'enveloppe nucléaire ; 2) Analyser l'impact d'Ash2L et de sa phosphorylation sur l'organisation de la chromatine. Afin d'analyser la contribution de l'organisation de la chromatine à l'effet régulateur de Ash2L, nous avons utilisé des inhibiteurs des histones méthyltransférases affectant la compaction de la chromatine. Par microscopie en temps réel, nous montrons que de courts traitements avec ces inhibiteurs dans les cellules déplétées en Ash2L rétablissent partiellement les phénotypes de rupture de la NE induits par E4orf4 ou par une carence an lamines A. De plus, la déplétion d'Ash2L ou sa phosphorylation site-spécifique réduit la triméthylation de l'histone H3 sur la lysine 4 et semble modifier l'organisation des foyers d'hétérochromatine enrichis en histone H3 triméthylée sur la lysine 27. Enfin, nous avons découvert que la déplétion d'Ash2L réduit le potentiel migratoire des cellules métastatiques de carcinomes rénaux RCC4 dans un microenvironnement dense. Les résultats obtenus suggèrent qu'Ash2L et sa phosphorylation régulent la résilience nucléaire au stress mécanique en modifiant l'état de compaction de la chromatine. Ash2L pourrait donc contribuer à la réponse adaptative des cellules cancéreuses aux changements du microenvironnement qui favorisent l'invasion tumorale. / Changes in the shape and deformability of the nucleus, that determines nuclear plasticity, influence the metastatic potential of tumor cells. Among other events, cell migration in a confined environment relies on large nuclear deformations which are limited by nuclear rigidity. The nuclear envelope (NE) is often weakened, leading to NE rupture during interphase. In addition, cancer cells are prone to spontaneous NE ruptures and undergo NE ruptures during confined migration. Although cancer cells survive repeated events of nuclear rupture by repairing the NE, transient and repeated NE integrity loss is associated with DNA damage accumulation, genomic instability, and the promotion of an invasive tumor phenotype. Therefore, the study of the mechanisms involved could identify new therapeutic targets. Recently, we described the adenoviral protein, E4orf4, as a new tool to decipher these mechanisms. E4orf4 induces selective destruction of tumor cells causing a high incidence of NE ruptures. We have identified Ash2L, an epigenetic regulator, as a novel substrate for the Src tyrosine kinase which is deregulated by E4orf4. Ash2L depletion, or its site-specific phosphorylation, interferes with NE ruptures induced by E4orf4 or by lamin A deficiency. We hypothesize that Ash2L and its phosphorylation modulate the mechanical resilience of NE, in part, by regulating chromatin organization. This master's project aimed to study the mechanisms involved in the regulation of nuclear resilience to mechanical stress by Ash2L and pursued two specific objectives: 1) To analyze the contribution of chromatin organization to the regulatory effect of Ash2L on nuclear envelope ruptures; 2) To analyze the impact of Ash2L and its phosphorylation on the organization of chromatin. To analyze the contribution of chromatin organization to the regulatory effect of Ash2L, we used histone methyltransferase inhibitors affecting chromatin compaction. By real-time microscopy, we show that short treatments with these inhibitors in cells depleted of Ash2L partially restore the NE disruption phenotypes induced by E4orf4 or by lamin A deficiency. In addition, Ash2L depletion or its site-specific phosphorylation reduces the trimethylation of histone H3 on lysine 4 and appears to modify the organization of heterochromatin foci enriched in trimethylated histone H3 on lysine 27. Finally, we discovered that the depletion of Ash2L reduces the migratory potential of metastatic RCC4 renal carcinoma cells in a dense microenvironment. The results obtained suggest that Ash2L and its phosphorylation regulate nuclear resilience to mechanical stress by modifying the state of chromatin compaction. Ash2L may therefore contribute to the adaptive response of cancer cells to changes in the microenvironment that promote tumor invasion.

Nous avons récemment découvert et étudié une nouvelle classe d'agents antimicrotubules appelés phényl 4-(2-oxo-3-alkylimidazolidin-1-yl)benzènesulfonates (PAIB-SOs) hautement actifs et sélectifs pour les cellules cancéreuses du sein. Leur mécanisme de sélectivité est basé sur la métabolisation des PAIB-SOs par le CYP1A1 en agents antimitotiques puissants appelés phényl 4-(2-oxo-3-imidazolidin-1-yl)benzènesulfonates (PIB-SOs). L'objectif principal de ma recherche était d'évaluer la période nécessaire à l’induction d’une activité cytotoxique significative de quelques-uns de ces PAIB-SOs prometteurs sur les cellules cancéreuses du sein. Dans un second volet, nous désirions étudier la stabilité métabolique et la cinétique de bioactivation par le CYP1A1 de 8 PAIB-SOs phare en vue d’en sélectionner 4 pour des essais sur des animaux. Premièrement, nos études ont montré que l'activité antiproliférative des PAIB-SOs est concentration et temps dépendante. Un temps de contact des PAIB-SOs étudiés avec les cellules cancéreuses du sein variant de 24 à 36 h est nécessaire pour observer une activité antiproliférative significative. Deuxièmement, nous avons confirmé que tous les PAIB-SOs évalués sont rapidement biotransformés en présence de CYP1A1 en PIB-SOs. Troisièmement, les expériences de stabilité hépatique des PAIB-SOs incubés avec des microsomes soit humains, de souris ou de rats ont montré que leur demi-vie et leur clairance intrinsèque varient selon la structure du PAIB-SO et l’espèce animale étudiée. La stabilité des PAIB-SOs incubés avec des microsomes de souris est plus faible que lorsqu’incubé avec des microsomes humains ou de rats. De plus, la stabilité métabolique de ces PAIB-SOs avec les microsomes humains ou de rats est similaire. Le criblage de notre chimiothèque a permis d’identifier les CEU-829, -938, -934 et -913 comme étant les PAIB-SOs métaboliquement les plus stables et générant les plus basses concentrations de PIB-SOs avec des demi-vies respectives de 22, 55, 31 et 41 minutes dans les microsomes humains, de 43, 52, 23 et 44 minutes dans les microsomes de rat et de 3,7, 20, 12 et 1,6 minutes dans les microsomes de souris. Nos études ont également mis en évidence les CEU-934 et -938 comme des molécules candidates prometteuses pour des études de pharmacocinétique et de pharmacodynamie chez la souris et les CEU-829 et -913 chez les rats. / Nous avons récemment découvert et étudié une nouvelle classe d'agents antimicrotubules appelés phényl 4-(2-oxo-3-alkylimidazolidin-1-yl)benzènesulfonates (PAIB-SOs) hautement actifs et sélectifs pour les cellules cancéreuses du sein. Leur mécanisme de sélectivité est basé sur la métabolisation des PAIB-SOs par le CYP1A1 en agents antimitotiques puissants appelés phényl 4-(2-oxo-3-imidazolidin-1-yl)benzènesulfonates (PIB-SOs). L'objectif principal de ma recherche était d'évaluer la période nécessaire à l’induction d’une activité cytotoxique significative de quelques-uns de ces PAIB-SOs prometteurs sur les cellules cancéreuses du sein. Dans un second volet, nous désirions étudier la stabilité métabolique et la cinétique de bioactivation par le CYP1A1 de 8 PAIB-SOs phare en vue d’en sélectionner 4 pour des essais sur des animaux. Premièrement, nos études ont montré que l'activité antiproliférative des PAIB-SOs est concentration et temps dépendante. Un temps de contact des PAIB-SOs étudiés avec les cellules cancéreuses du sein variant de 24 à 36 h est nécessaire pour observer une activité antiproliférative significative. Deuxièmement, nous avons confirmé que tous les PAIB-SOs évalués sont rapidement biotransformés en présence de CYP1A1 en PIB-SOs. Troisièmement, les expériences de stabilité hépatique des PAIB-SOs incubés avec des microsomes soit humains, de souris ou de rats ont montré que leur demi-vie et leur clairance intrinsèque varient selon la structure du PAIB-SO et l’espèce animale étudiée. La stabilité des PAIB-SOs incubés avec des microsomes de souris est plus faible que lorsqu’incubé avec des microsomes humains ou de rats. De plus, la stabilité métabolique de ces PAIB-SOs avec les microsomes humains ou de rats est similaire. Le criblage de notre chimiothèque a permis d’identifier les CEU-829, -938, -934 et -913 comme étant les PAIB-SOs métaboliquement les plus stables et générant les plus basses concentrations de PIB-SOs avec des demi-vies respectives de 22, 55, 31 et 41 minutes dans les microsomes humains, de 43, 52, 23 et 44 minutes dans les microsomes de rat et de 3,7, 20, 12 et 1,6 minutes dans les microsomes de souris. Nos études ont également mis en évidence les CEU-934 et -938 comme des molécules candidates prometteuses pour des études de pharmacocinétique et de pharmacodynamie chez la souris et les CEU-829 et -913 chez les rats. / We recently found and studied a new class of antimicrotubule agents named phenyl 4-(2-oxo-3- alkylimidazolidin-1-yl)benzenesulfonates (PAIB-SOs) that are highly active and selective to breast cancer cells. PAIB-SOs are the first antimicrotuble CYP1A1-dependent prodrugs and their mechanism of selectivity is based on the metabolization in human breast cancer cells of PAIB-SOs by CYP1A1 into potent antimitotics named phenyl 4-(2-oxoimidazolidin-1-yl)benzenesulfonates (PIB-SOs). The main objective of my research was to evaluate the period necessary to trigger an efficient antiproliferative activity on breast cancer cells and to study the metabolic stability and the kinetics of activation by CYP1A1 of 8 promising PAIB-SOs exhibiting high antiproliferative activity and selectivity toward breast cancer cells aiming to select 4 PAIB-SOs for animal studies. We first found that the antiproliferative activities of PAIB-SOs are concentration and timedependent. A contact time of the selected PAIB-SOs with breast cancer cells varying from 24 to 36 h is required to observe a significant antiproliferative activity. We also found that all PAIBSOs are rapidly metabolized in the presence of CYP1A1 into PIB-SOs. Finally, the hepatic stability experiments of PAIB-SOs using human, mouse or rat microsomes showed that the halflife and the intrinsic clearance depend on the structure of the PAIB-SO and the animal species studied. The stability of PAIB-SOs in mouse microsomes was weaker than in rat or human microsomes which were equivalent. Our screening program identified CEU-829, -938, -934 and - 913 as our most stable PAIB-SOs and generating the lowest quantity of PIB-SOs when incubated with human and rodent microsomes. In addition, they respectively exhibited half-lives of 22, 55, 31 and 41 minutes in human microsomes, 43, 52, 23 and 44 minutes in rat microsomes and 3.7, 20, 12 and 1.6 minutes in mouse microsomes. Altogether, our studies identified CEU-934 and - 938 as suitable candidates for further pharmacokinetic and pharmacodynamic evaluation in a mouse model and CEU-829 and -913 in a rat model. / We recently found and studied a new class of antimicrotubule agents named phenyl 4-(2-oxo-3- alkylimidazolidin-1-yl)benzenesulfonates (PAIB-SOs) that are highly active and selective to breast cancer cells. PAIB-SOs are the first antimicrotuble CYP1A1-dependent prodrugs and their mechanism of selectivity is based on the metabolization in human breast cancer cells of PAIB-SOs by CYP1A1 into potent antimitotics named phenyl 4-(2-oxoimidazolidin-1-yl)benzenesulfonates (PIB-SOs). The main objective of my research was to evaluate the period necessary to trigger an efficient antiproliferative activity on breast cancer cells and to study the metabolic stability and the kinetics of activation by CYP1A1 of 8 promising PAIB-SOs exhibiting high antiproliferative activity and selectivity toward breast cancer cells aiming to select 4 PAIB-SOs for animal studies. We first found that the antiproliferative activities of PAIB-SOs are concentration and timedependent. A contact time of the selected PAIB-SOs with breast cancer cells varying from 24 to 36 h is required to observe a significant antiproliferative activity. We also found that all PAIBSOs are rapidly metabolized in the presence of CYP1A1 into PIB-SOs. Finally, the hepatic stability experiments of PAIB-SOs using human, mouse or rat microsomes showed that the halflife and the intrinsic clearance depend on the structure of the PAIB-SO and the animal species studied. The stability of PAIB-SOs in mouse microsomes was weaker than in rat or human microsomes which were equivalent. Our screening program identified CEU-829, -938, -934 and - 913 as our most stable PAIB-SOs and generating the lowest quantity of PIB-SOs when incubated with human and rodent microsomes. In addition, they respectively exhibited half-lives of 22, 55, 31 and 41 minutes in human microsomes, 43, 52, 23 and 44 minutes in rat microsomes and 3.7, 20, 12 and 1.6 minutes in mouse microsomes. Altogether, our studies identified CEU-934 and - 938 as suitable candidates for further pharmacokinetic and pharmacodynamic evaluation in a mouse model and CEU-829 and -913 in a rat model.

L'apoptose, ou mort cellulaire programmée est un processus complexe génétiquement contrôlé, essentiel au développement de l'organisme. Il permet notamment le maintien de l'homéostasie tissulaire et l'élimination des cellules endommagées ou infectées. Les protéines de la famille des Bcl-2 (B-cell lymphoma), qui jouent un rôle important dans la régulation de l'apoptose, peuvent se classer en deux catégories selon leur fonction : les protéines proapoptotiques et les protéines anti-apoptotiques. Ces protéines interagissent et déterminent le devenir de la cellule en contrôlant la libération de facteurs apoptotiques depuis la mitochondrie. Les protéines anti-apoptotiques sont surexprimées dans de nombreux types de cancers et sont souvent associées à des phénomènes de résistance aux traitements conventionnels. Elles représentent donc une cible de choix pour l'élaboration de nouveaux traitements visant à rétablir l'apoptose dans les tumeurs. Nous nous sommes intéressés à la synthèse de trimères de quinoléines, inhibiteurs potentiels des protéines anti-apoptotiques. La première partie de ce travail est une étude bibliographique présentant les protéines de la famille des Bcl-2, leur mode d'action et les inhibiteurs décrits dans la littérature. Dans une deuxième partie, la synthèse des trimères envisagés est présentée. L'étape clé de la préparation de ces molécules est un couplage pallado-catalysé de type Suzuki, nécessitant la synthèse préalable de différents monomères diversement substitués. L'activité biologique de ces nouveaux composés est en cours d'évaluation, et les résultats obtenus nous permettront d'établir une première étude de relation structure-activité.

La granulatimide et l'isogranulatimide, molécules naturelles isolées d'une ascidie Didemmum granulatum sont connues pour être des inhibiteurs de la Chk1, enzyme régulatrice du point de contrôle en G2 du cycle cellulaire. La première partie de ce travail est consacrée à la présentation du point de contrôle en G2 du cycle cellulaire et plus particulièrement à la checkpoint 1 kinase Chk1. Dans une seconde partie, la synthèse de nouveaux carbazoles analogues de la granulatimide et l'isogranulatimide sera décrite. Parmi ces analogues l'hétérocycle imidique sera tout d'abord remplacé par un lactame, une pyrazolinone, une pyridazine et l'hétérocycle imidazole sera quand à lui remplacé par des carbocycles à 5 ou 6 chaînons fonctionnalisés. Une troisième partie présente les résultats des tests d'inhibition de la Chk1 et les activités antiprolifératives sur trois lignées cancéreuses effectuées sur les analogues synthétisés. Tous les tests biologiques ont été réalisés au sein des laboratoires Servier.

Les androgènes sont largement impliqués dans le développement et le maintien des fonctions de leurs organes cibles en contrôlant les processus de survie, d'apoptose, de prolifération ou encore de différenciation cellulaire. L'action de ces hormones est relayée par le récepteur des androgènes (AR) dont l'activité est hautement régulée par son interaction avec des partenaires protéiques. Dans des cellules épithéliales androgéno-sensibles en prolifération, nous avons identifié la nucléophosmine/B23.1 (NPM) comme un nouveau partenaire du récepteur des androgènes. Nous avons montré que NPM est surexprimée dans le tissu tumoral prostatique par rapport au tissu sain au niveau de biopsies, et qu'elle contrôle le niveau d'accumulation de AR et la transcription dépendante des androgènes dans des cellules prostatiques cancéreuses. Ces arguments suggèrent que NPM pourrait être à l'origine d'une expression et d'une activité altérées de AR, et ainsi participer à la tumorigenèse prostatique

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.

La métastase des cellules cancéreuses est un processus caractérisé par un comportement de la cellule anormal. Les propriétés mécaniques particulières des cellules cancéreuses est l'une des caractéristiques pathologiques principales. Ces propriétés sont liées à leurs capacités à envahir les tissus avoisinants, à transmigrer et à proliférer vers de nouveaux sites. La progression du cancer est caractérisée par la perturbation et la réorganisation du cytosquelette d'actine ainsi que par des changements des propriétés mécaniques des cellules, probablement liés à la capacité dupliquée des cellules cancéreuses à migrer et à s'adapter à l'environnement.Les propriétés mécaniques sont essentielles pour la régulation des fonctions cellulaires comme la migration, l'adhésion, la prolifération, et la différentiation, et les anomalies sont associées aux pathologies, en particulier le cancer. Les propriétés mécaniques sont aussi dépendantes du micro-environnement de la cellule, et la rigidité des substrats modifie les propriétés mécaniques internes des cellules, ainsi que la structure du cytosquelette. Ainsi, comprendre les processus impliqués dans les variations des propriétés viscoélastiques est essentiel pour l'étude de la progression des tumeurs.La microscopie à force atomique (AFM) a prouvé être un outil fiable pour sonder les propriétés mécaniques statiques et dynamiques (sur de grande gamme de fréquence) de matériaux mous, comme les spécimens biologiques, à de petites échelles et grande résolution.Dans cette étude, nous proposons de nouveaux marqueurs du cancer basé sur une approche mécanobiologique. Les propriétés viscoélastiques de cellules cancéreuses de la vessie sont mesurées par des expériences d'indentation dynamiques par AFM. Cette méthode est validée en utilisant des gels de polyacrylamide et un modèle à fractions dérivées est proposé pour décrire le comportement mécanique de ces gels. Ensuite, le module de cisaillement complexe de trois lignées cellulaires à potentiel métastatique différent est mesuré à trois positions différentes de la cellule: le noyau, le périnoyau et la périphérie de la cellule. En utilisant des drogues d'inhibition de l'actine, les propriétés mécaniques sont corrélées à la microstructure de l'actine obtenue par microscopie confocale. Nous proposons un modèle simplifié pour décrire le comportement des modules élastiques G' et visqueux G''. Une relation entre l'invasivité des cellules cancéreuses et leur propriétés mécaniques est aussi mis en avant. En particulier, nous trouvons que le plateau élastique et la fréquence de transition (quand G'=G'') peuvent être utilisés comme marqueurs d'invasivité. Enfin, nous mesurons le module de cisaillement complexe de cellules cancéreuses adhérentes sur des environnements mécaniques et biologiques différents, et des propriétés intrigantes de la périphérie des cellules cancéreuses sont reportées. / Cancer cell metastasis is a multi-stage process characterized by cell malfunctional behavior. Some of the major pathological characteristics of cancer cells are their particular mechanical properties which are linked to their ability to invade surrounding tissues, transmigrate and proliferate at new sites. There are evidences that cancer progression is characterized by disruption and reorganization of the actin cytoskeleton as well as changes in the mechanical properties. This change is probably associated with the enhanced capability of cancer cells to migrate and adapt to changing environments.The mechanical properties are essential for the regulation of cell functions like migration, adhesion, proliferation and differentiation, and abnormalities are connected with pathologies, in particular cancer metastasis. The mechanical properties are also dependent on the micro-environment of the cell, as substrate stiffness changes cell internal mechanical properties, as well as the cytoskeleton structure. Thus, the understanding of the mechanics involved in the variation of the viscoelastic properties is crucial for the study of tumor progression.Atomic force microscopy (AFM) has proved to be a reliable tool to probe static and frequency–dependent mechanical properties of soft materials, like biological specimens, at small scale with high resolution.In this study, we propose new markers of cancer metastasis based on a cell mechanics approach. We report on the viscoelastic properties of human bladder cancer cells measured by dynamic indentation experiments using AFM. This method is first calibrated using polyacrylamide gels and a fractional model is proposed to describe the behavior of such gels. We then investigate the complex shear modulus of three different cell lines with different metastatic potential. We probe the elastic G' and viscous G'' modulus at three different locations across the cell: nucleus, perinucleus and the cell periphery. With the use of actin inhibitory drugs, we correlate mechanical properties and the actin microstructure obtained by confocal microscopy imaging. We propose a simplified power-law model to describe the behavior of the elastic and viscous moduli. We also report a relationship between the malignancy of cancer cells and their viscoelastic properties. In particular, we find that the elastic plateau modulus and the transition frequency (frequency at which G' = G'' ) can be used as markers of invasiveness. Then, we probe the complex shear modulus of cancer cells on different mechanical and biological environments and we report intriguing properties of the periphery of cancer cells.