Raisonnement: Les mécanismes post-transcriptionnels occupent une place importante au sein de la régulation de l’expression génique. L’expression génique est cruciale au bon développement de la cellule, mais également à sa survie. L’altération des mécanismes post-transcriptionnels fait maintenant l'objet de nombreuses études sur la cause ou la conséquence de différentes pathologies humaines telles que le cancer. Récemment, les Granules de Stress (GS) ont été trouvées à agir comme un nouveau mécanisme post-transcriptionnel, qui permet à la cellule de survivre en conditions de stress. Résultats: Notre étude démontre pour la première fois, la formation de GS dans les cellules cancéreuses traitées avec un agent chimiothérapeutique. De cela, nous avons élucidé un sentier spécifique de formation des GS en réponse au Bortézomib (Bz). Nous avons montré que cet inhibiteur de protéasome réduit l’initiation de la traduction via la phosphorylation du facteur de l’initiation de la traduction (eIF2). Cette phosphorylation d’eIF2 se produit via l’activation de la kinase de stress HRI (Heme-Regulated kinase). La suppression de la voie de phosphorylation d’eIF2-GS via la déplétion de HRI favorise une mort cellulaire accrue chez les cellules cancéreuses traitées au Bz. Ces données révèlent donc un rôle important pour HRI dans la résistance des cellules cancéreuses face au Bz, en partie par l’entremise de sa capacité à réguler la formation de GS. Pour faire suite à cette étude, nous décrivons que le facteur anti-apoptotique p21 est séquestré à l’intérieur des GS qui sont induites par le Bz. L’emprisonnement de l’ARNm p21, hautement instable, à l’intérieur des GS permet à cet ARNm d’être protégé, stabilisé et donc accumulé. Nous démontrons que la protéine de liaison à l’ARN, CUGBP1, est responsable de la localisation de l’ARNm p21 à l’intérieur des GS en réponse au Bz. Après un traitement prolongé de Bz, les GS sont désassemblées et ainsi relâchent une grande quantité d’ARNm p21 qui devient alors disponible pour être traduite. Cette traduction massive de p21 apporte alors un élan anti-apoptotique à la cellule cancéreuse ce qui lui permet de survivre au traitement chimiothérapeutique de Bz. Conclusions et perspectives: En somme, ces études décrivent une nouvelle voie spécifique de survie cellulaire qui implique un rôle potentiel pour les GS dans le cancer et qui pourrait être ciblée en thérapie. En perspective, des tumeurs xénogreffes chez la souris seront utilisées pour tester si (i) la suppression des GS via l’inactivation de HRI, et (ii) l’inactivation de la voie CUGBP1-p21, qui est régulée par les GS, sensibiliseraient les tumeurs au Bz, validant ainsi notre modèle in vivo. Ces études apporteraient des preuves de concept pour le développement de nouvelles stratégies ciblant les voies associées au GS et qui pourraient être utilisées en thérapie combinatoire pour diminuer le risque de résistance face au traitement de Bz. / Rationale: Post-transcriptional mechanisms play an important role in the regulation of gene expression. Gene expression is crucial for the proper development of the cell but also for its survival. The alteration of post-transcriptional mechanisms is now the subject of numerous studies on the cause, or on the consequence, of various human diseases such as cancer. Recently, Stress Granules (SG) have been found to act as a new post-transcriptional mechanism, which allows the cell to survive in stress conditions. Results: Our study demonstrates for the first time, the formation of SGs in cancerous cells, in response to a chemotherapeutic agent. From this we have elucidated a specific pathway of SG formation in response to Bortezomib (Bz). We demonstrate herein that this proteasome inhibitor reduces translation initiation via the phosphorylation of the initiation factor (eIF2). This phosphorylation of eIF2 is controlled through the activation of the heme-regulated kinase (HRI). The alteration of the pathway phospho-eIf2-SG, through depletion of HRI, causes massive cellular death in Bz treated cancerous cells. These data thus reveal a crucial role for HRI in the resistance of cancerous cells against Bz, in part via its capacity to regulate SG formation. Furthermore, we describe the anti-apoptotic factor p21 to be trapped inside Bz-SGs. This sheltering of the highly unstable p21 mRNA allows this one to be protected from degradation, which can be stabilized and accumulated. We also demonstrate, herein, that the RNA-binding protein CUGBP1 acts as a factor responsible for the localization of the p21 mRNA inside Bz-SGs. After prolonged treatment of Bz, SGs disassemble and release a high dose of p21 mRNA that becomes available for translation. This massive translation of anti-apoptotic p21 gives a boost to the cell that allows it to survive the stress. Perspectives and Conclusion: In sum, our studies describe a new specific pathway of cell survival that implies a potential role for SGs in cancer, which could be targeted in therapy. In perspective, xenograft tumors in mice will be used to test if (i) the inhibition of SG formation via the inactivation of HRI, and (ii) the inactivation of the CUGBP1-p21 pathway that is regulated by SGs, can both sensitize tumors to Bz treatment thus validating our model in vivo. These studies will provide us with a proof of principle for the development of new strategies targeting SG-associated pathways. Combinatorial therapies implicating the termination of such pathways could be developped in order to reduce the risk of recurrence against Bz.

À la suite d'un diagnostic de cancer de l'ovaire, la prise en charge thérapeutique constitue une étape déterminante dans la survie des patientes atteintes. Actuellement, la plupart de celles-ci subiront une cytochirurgie suivie d'une chimiothérapie standard comprenant du Cisplatin (ou Carboplatin) et du Paclitaxel. Malgré une réponse initiale adéquate, il a été démontré que 75-80% d'entre elles récidiveront peu de temps après la fin de leurs ("leurs" prend un "s" si chaque femme à plusieurs traitements) traitements. Dans ces cas de récidive, la plupart des patientes développeront aussi une résistance à la chimiothérapie. A ce stade, l'administration d'un traitement efficace devient donc un problème de taille pour les oncologues. La technologie des micropuces à ADN est grandement utilisée au niveau de la recherche sur le cancer, y compris celles portant sur les mécanismes et les biomarqueurs associés à la chimiorésistance dans les cancers ovariens. Dans notre programme de recherche, nous avons évalué le profil d'expression génique de six paires de tumeurs prélevées avant et après la chimiothérapie (CT) de six patientes atteintes d'un cancer épithéliale de l'ovaire (CEO), dans le but de pouvoir caractériser moléculairement les récidives résistantes de l'ovaire. Nos résultats ont montré la présence d'une signature moléculaire spécifique dans les tumeurs post-CT présentant une surexpression de gènes associés à des mécanismes connues de chimiorésistance et à la régulation négative de la prolifération. D'autres gènes liés à la réponse aux traitements, à l'apoptose, au contrôle du cycle cellulaire et à la régulation positive de la prolifération sont sous-exprimés dans ces mêmes tumeurs. Nous avons aussi analysé le profil d'expression génique de tumeurs primaires de l'ovaire de type séreux présentant différentes réponses aux agents chimiothérapeutiques, dans le but d'identifier une signature moléculaire spécifique associée à la réponse aux traitements primaires. Nos résultats suggèrent que la chimiorésistance innée peut être attribuée à une action combinée de différents facteurs liés au transport de la drogue (acquisition/excrétion), à la prolifération cellulaire ainsi qu'à des altérations dans le métabolisme, la réponse inflammatoire et l'apoptose. Une liste prédictive contenant 43 gènes a été développée et possède la capacité de pouvoir classifier les patientes ayant une tumeur séreuse de l'ovaire selon leur risque de récidiver tôt ou tard à la suite de leurs CT Découlant de ces études, plusieurs biomarqueurs associés à la chimiorésistance ont été identifiés. L'expression de certains d'entre eux a été validée dans une cohorte contenant 166 patientes atteintes de CEO présentant différents temps de survie (survie avec ou sans progression de la maladie) suivant leurs (idem) traitements de CT initiaux. Sur une liste contenant 15 candidats potentiels, nous avons observé qu'une plus faible expression protéique du biomarqueur HSP10 ainsi qu'une diminution de la prolifération cellulaire (via une plus faible expression du marqueur Ki67) prédisent une plus faible survie sans progression de la maladie et donc, par déduction, une plus grande chance de développer une chimiorésistance. L'expression protéique d'autres biomarqueurs (CTSL2 et MUC1) a été évaluée dans notre cohorte et nous avons trouvé que ceux-ci montraient une tendance à être associés avec la survie des patientes. Ceux-ci devront cependant être revalidés dans une plus grande cohorte de patientes. L'analyse des profils d'expression génique des tumeurs chimiorésistance de l'ovaire a aussi mené à l'identification de l'utilisation de médicaments anti-inflammatoires (Célébrex) en termes de traitement potentialisateurs pouvant augmenter l'effet cytotoxique du Cisplatin sur les cellules de cancer de l'ovaire. Afin de mieux comprendre les mécanismes moléculaires contrôlant la réponse immédiate des cellules de cancer de l'ovaire aux traitements de CT ainsi que l'émergence d'une chimiorésistance précoce, nous avons étudié les profils d'expression génique de sphéroïdes dérivés de six lignées cellulaires de cancer de l'ovaire suivant un traitement avec des agents chimiothérapeutiques couramment utilisés dans le traitement des CEO (Cisplatin, Paclitaxel et Topotecan). Nous avons trouvé que l'induction de gènes liés aux mécanismes de réplication et de réparation de l'ADN dans les sphéroïdes traités avec du Cisplatin et du Topotecan pourraient être associée avec la réponse immédiate aux traitements et pourrait être liée à un mécanisme précoce de résistance. De façon similaire, la surexpression de différents isotypes de tubulines suivant un traitement des sphéroïdes avec du Paclitaxel pourrait représenter un effet compensatoire précoce à l'action de cette drogue. Finalement, les conditions de croissance en sphéroïde, condition reconnue pour altérer l'expression génique, pourrait substantiellement contribuer à réduire l'efficacité des agents chimiothérapeutiques sur les sphéroïdes de cancer de l'ovaire. Pris ensemble, les résultats présentés dans cette thèse aideront à mieux comprendre les mécanismes moléculaires associés à la chimiorésistance dans les cancers ovariens et aideront à définir de nouvelles stratégies diagnostiques et thérapeutiques pour ce type de patientes.

YB-1 (Y-Box-binding Protein 1) est une protéine multifonctionnelle qui affecte plusieurs processus biologiques incluant la transcription, la traduction, la réparation de l’ADN et le développement embryonnaire. YB-1 appartient à une large famille de protéines liant l’ADN / l’ARN avec un motif très conservé à travers l’évolution appelé CSD (Cold Shock Domain). YB-1 est une protéine surexprimée dans plusieurs tumeurs et affecte les différentes voies de développement des cancers. Une surexpression de la protéine YB-1 rend les cellules des cancers du sein, ovariens et colorectaux résistants aux composés à base de platine. La protéine YB-1 présente beaucoup d’intérêts thérapeutiques pour lutter contre les cancers. Bien que plusieurs approches visant à cibler la protéine YB-1 aient été développées pour prévenir et traiter des patients, un effort substantiel reste nécessaire puisque la fonction multiple de la protéine YB-1 doit être prise en considération. Les buts de ce projet sont d’identifier les partenaires de la protéine YB-1 impliqués au niveau de la chimiorésistance dans différents types de cancers aux composés à base de platine et de développer de nouvelles approches thérapeutiques potentielles. Pendant cette étude, nous avons identifié les protéines NONO et RALY comme nouveaux partenaires de la protéine YB-1 dans les cellules des cancers colorectaux. Nous avons démontré que les protéines NONO et RALY sont impliquées au niveau de la chimiorésistance des cellules des cancers colorectaux aux composés à base de platine. Cette étude a aussi permis d’identifier RPS4X comme nouveau partenaire de la protéine YB-1 impliqué au niveau de la chimiorésistance des cellules du cancer du sein et ovarien au cisplatine. La protéine RPS4X est un nouveau biomarqueur prédictif et pronostic pour les patientes atteintes du cancer de l’ovaire et traitées au cisplatine. Le biomarqueur RPS4X représente ainsi, une nouvelle cible thérapeutique potentielle pour contrecarrer la chimiorésistance des cancers aux composés à base de platine incluant les tumeurs avec une surexpression de la protéine YB-1. Le niveau d’expression de la protéine RPS4X pourrait être utilisé en première ligne pour la sélection des thérapies pour des patientes atteintes des cancers ovariens et du sein. / YB-1 (Y-Box-binding Protein 1) is a multifunctional protein involved in several cellular processes including transcription, translation and DNA repair. YB-1 is important for late-stage embryonic development and belongs to the family of DNA/RNA-binding proteins with an evolutionarily ancient conserved Cold Shock Domain (CSD). YB-1 is overexpressed in many malignant tissues and plays an important role in the development of cancer. Many studies reported that high expression of YB-1 protein is associated with a worse prognosis in cancer patients. Moreover, an overexpression of YB-1 protein in breast, colorectal and ovarian cancer cell lines induced chemoresistance to platinum agents. YB-1 protein is a good therapeutic target to counteract platinum resistance in cancer. Different strategies for novel therapeutic approaches targeting YB-1 protein were used to prevent and treat people with cancer. The use of YB-1 as a therapeutic targets is still a big challenge in research and its multifunctional properties should be taken into consideration when developing a new therapy against YB-1. The goals of this project are to identify YB-1-interacting proteins required for platinum agents resistance in cancer cell lines and to develop a potential therapeutic target to treat cancers. During this study, NONO and RALY proteins were identified as new partners of YB-1 protein in colorectal cancer cell lines. We proved that NONO and RALY are significant potential target to counteract oxaliplatin resistance in colorectal cancers including tumors overexpressing the YB-1 protein. In addition, we found RPS4X protein as new a partner of YB-1 involved in cisplatin resistance in beast and ovarian cancers. These results suggest that the RPS4X protein is a significant potential target to counteract cisplatin resistance in breast and ovarian cancers. Also, we have established that RPS4X is a new promising prognostic marker for patients with high-grade serous ovarian cancer. More importantly, RPS4X is shown to be predictive of cisplatin response. RPS4X could thus be useful when selecting the first line therapies for patients with breast and ovarian cancer.

Le cancer de la bouche est un problème de santé publique majeur. Les traitements des cancers buccaux incluent l’utilisation de la chirurgie, de la chimiothérapie et de la radiothérapie. Bien que fonctionnels, ces traitements présentent de nombreux effets indésirables. Il est pertinent de mettre au point une nouvelle génération de médicaments anticancéreux efficaces et spécifiques. L’objectif de cette étude est d’évaluer les propriétés antitumorales de l'anéthol (1-méthoxy-4-[(E)-1-propényl]-benzène), un composé extrait du fenouil et de l'anis, afin de caractériser ses effets sur des cellules de carcinome buccal. Pour ce faire, des cellules gingivales cancéreuses (Ca9-22), des cellules épithéliales gingivales primaires et des fibroblastes ont été traités avec différentes concentrations d’anéthol. La prolifération cellulaire et l'effet cytotoxique de l’anéthol sur les trois types cellulaires ont été mesurés respectivement par MTT et LDH, tout comme l’effet synergique avec le cisplatine. La mort cellulaire, l’autophagie et le stress oxydatif des Ca9-22 ont été mesurés par cytométrie en flux. La migration cellulaire a été évaluée par la capacité de cicatrisation alors que l’expression des protéines impliquées dans les voies de signalisation de l’EGFR (ERK1/2, p38, pJNK) a été étudiée par immunobuvardage. Nos résultats ont démontré que l’anéthol diminue de manière dose-dépendante la prolifération cellulaire et induit l’apoptose des cellules cancéreuses comparativement aux cellules gingivales normales. L’anéthol inhibe le stress oxydatif et favorise l’autophagie des Ca9-22. L’anéthol inhibe la transition épithéliomésenchymateuse, réduit l’expression des métalloprotéases, ainsi que la production des protéines oncogènes, dont cyclineD1, mais augmente l’expression du gène suppresseur de tumeur p53. L’anéthol inhibe les voies de signalisation dépendantes de l’activation de l’EGFR et Wnt, et active le clivage des caspases et de PARP1. Enfin, l’anéthol montre une synergie avec le traitement par cisplatine. En conclusion, nos résultats obtenus suggèrent que l’anéthol pourrait être utilisé comme thérapie complémentaire ou alternative du cancer de la bouche. / Oral cancer is a major public health problem. Treatments for oral cancer include the use of surgery, chemotherapy, and radiation therapy. Although functional, these treatments have many side effects. It is relevant to develop a new generation of effective and specific anticancer drugs. The objective of this study is to assess the antitumor properties of anethole (1-methoxy-4 - [(E) -1-propenyl] -benzene), a compound extracted from fennel and anise, in order to characterize its effects on oral carcinoma cells. To do this, cancerous gum cells (Ca9-22), primary gingival epithelial cells and fibroblasts were treated with different concentrations of anethole. Cell proliferation and the cytotoxic effect of anethole on all three cell types were measured respectively by MTT and LDH, as was the synergistic effect with cisplatin. Cell death, autophagy and oxidative stress of Ca9-22 were measured by flow cytometry. Cell migration was assessed by the healing capacity while the expression of proteins involved in EGFR signaling pathways (ERK1/2, p38, pJNK) and other proteins involved in cancer-signaling pathways was studied by immunoblotting. Our results showed that anethole dose-dependently decreases cell proliferation and induces cancer cell apoptosis compared to normal gingival cells. Anethole inhibits oxidative stress and promotes autophagy of Ca9-22. Anethole inhibits epithelial-mesenchymal transition, reduces the expression of metalloproteases, as well as the production of oncogenic proteins, as cyclinD1, but increases the expression of the tumor suppressor gene p53. Anethole inhibits Wnt and signaling pathways dependent on EGFR activation, and activates the cleavage of caspases and PARP1. Finally, our results show that this compound has a synergistic effect with cisplatine treatment. In conclusion, these results suggest that anethole could be used as a complementary or alternative therapy to oral cancer.

Les bêta-peptides montrent une grande stabilité métabolique et protéolytique. Ce travail s'est principalement focalisé sur leur utilisation en tant que plateformes multivalentes pour la présentation de "sucres" et en particulier d'antigènes saccharidiques spécifiques des tumeurs, connus sous le nom de TACAs (Tumor-Associated Carbohydrate Antigen). Les TACAs, et parmi eux l'antigène Tn (GalNAc-Alpha-O-Ser/Thr), sont considérés comme des marqueurs des cellules tumorales qui peuvent être intégrés dans des structures synthétiques destinées à mimer la surface des cellules cancéreuses en vue d'induire une réponse immunitaire antitumorale. Dans la première partie de la thèse, nous avons étudié la synthèse de bêta-peptides glycoconjugués, obtenus par cycloaddition 1,3-dipolaire catalysée au cuivre entre un alcyne et un azoture (CuAAC - Copper-catalysed Alkyne-Azide Cycloaddition). Ces glycoconjugués, présentant jusqu'à six unités saccharidiques, ont été élaborés à partir de bêta-peptides fonctionnalisés par des groupes azoture ou alcyne, préparés au départ d'acide aspartique. Les trimères glycoconjugués ont également été couplés à de la biotine, par l'intermédiaire d'un espaceur (d'acide aminocaproïque) et l'antigénécité de ces édifices a été testée. Les bêta-peptides présentent également une tendance prononcée à adopter des structurations secondaires. C'est pourquoi les oligomères synthétisés ont été étudiés d'un point de vue conformationnel afin de déterminer la nature d'une éventuelle préférence conformationnelle

Les nanoparticules magnétiques sont de nos jours largement exploitées dans le domaine de la recherche pour le biomédical, pour des applications aussi variées que le diagnostic, la thérapeutique ou plus récemment la théranostique. Les nombreuses méthodes de fabrication mises au point à ce jour permettent l’obtention d’une large gamme de nanoparticules en termes de taille, forme, matériaux et donc propriétés magnétiques. Le procédé de fabrication idéal est celui qui permet la fabrication simple, peu coûteuse et à grande échelle de nanoparticules parfaitement monodisperses. En ce sens, le premier volet de la thèse sera consacré à l’étude d’un nouveau procédé de fabrication basé sur la combinaison d’une approche « top-down » et « bottom-up », qui permet d’obtenir des nanoparticules de dispersion en taille très étroite. L’idée est d’exploiter les propriétés d’auto-organisation d’un copolymère dibloc, dont l’une des deux phases peut s’organiser en cylindres verticaux dans la matrice de l’autre phase sous certaines conditions. La gravure sélective des cylindres mène à l’obtention d’un masque de trous dans une matrice de polymère. On peut ensuite déposer le matériau magnétique, puis graver la matrice de polymère pour révéler les nanoparticules attachées au substrat. Si ce procédé est mené sur une couche sacrificielle, les particules peuvent être consécutivement mises en suspension. Les caractéristiques structurales et magnétiques de ces particules obtenues par auto-organisation du copolymère PS-PMMA seront étudiées, montrant que bien que ce procédé de fabrication soit encore à améliorer, il présente des avantages non négligeables en étant versatile, simple à mettre en œuvre et en permettant l’obtention de nanoparticules monodisperses et superparamagnétiques.Dans une seconde partie, un autre domaine biomédical sera abordé : le traitement du cancer. Une méthode nouvelle et alternative aux techniques d’hyperthermie ou de délivrance ciblée de médicaments avait été initiée par l’Argonne National Laboratory en 2010 et reprise à Spintec en 2011 : l’idée est de réactiver l’apoptose (ou mort programmée) de cellules cancéreuses par vibrations magnéto-mécaniques de microparticules magnétiques attachées à leur membrane. Il avait été démontré qu’avec des champs extérieurs aussi faibles que 30mT à 20Hz, des disques de permalloy en configuration magnétique vortex induisent l’apoptose de façon significative. Dans ce contexte et dans l’optique de pouvoir utiliser cette méthode pour des tests cliniques, des microparticules de magnétite, matériau biocompatible, ont été fabriquées par lithographie optique via le même procédé que les disques de permalloy. Leurs propriétés structurales, magnétiques et leur comportement en suspension sont comparés, ainsi que leurs effets sur les cellules in vitro via l’application d’un champ magnétique extérieur. A ce jour, les particules de permalloy sont supérieures en termes d’efficacité sur le déclenchement de l’apoptose des cellules cancéreuses. Certains paramètres du protocole tels que l’amplitude du champ doivent être optimisés pour les particules de magnétite, bien que les premiers effets observés soient encourageants pour la suite. / Magnetic nanoparticles are now used in a wide range of applications such as diagnostic, therapeutics or more recently theranostics. The numerous and diverse fabrication processes allow the fabrication of a wide range of nanoparticles in terms of size, shape, material and magnetic properties. An ideal fabrication process would allow the simple and cheap fabrication of a great quantity of monodisperse nanoparticles. In this objective, the first part of this work will be focused on a new and original fabrication process based on the combination of a “top-down” and “bottom-up” approach. The idea relies on the special auto organization properties of a diblock copolymer: one of the two phases has the ability to self organize into vertical cylinders in the matrix of the other polymer, provided that the annealing conditions are favourable. The selective etching of the cylinders leads to a mask of holes in a polymer matrix. Then, the deposit of a magnetic material and the etching of the polymer matrix leads to the formation of a hexagonal network of nanoparticles attached to the substrate. If the substrate is composed of a sacrificial layer, the nanoparticles can be released in a solution. The structural and magnetic properties of theses nanoparticles fabricated via a PS-PMMA template will be studied. Their characterization will show that the process is still to be optimized but allows already to obtain monodisperse superparamagnetic nanoparticles.A second part focuses on another biomedical applications of magnetic particles: the cancer treatment. A new technique, which is an alternative to the existing methods such as hyperthermia or drug delivery, was first proposed by the Argonne National Laboratory (2010) and taken over at Spintec (2011). The idea is to reactivate the apoptosis (programmed cell death) of cancer cells via the magneto mechanical vibrations of magnetic microparticles attached to their membranes. It was proved that weak external magnetic fields (30mT at 20Hz) applied on permalloy disks in a vortex configuration lead to a significant increase of the apoptotic rate of cancer cells. In the objective of making this method possible for clinical applications, biocompatible magnetite microparticles were fabricated via the same fabrication process than the permalloy disks (optic lithography). Their structural and magnetic properties are compared, as well as their behavior in a suspension and their lethal effect on cancer cells via the application of an external magnetic field. For now, the permalloy microdisks provide better results than the magnetite particles. Some parameters of the experimental set up have to be optimized for the magnetite particles, such as the amplitude of the applied magnetic field. However, the first effects observed with the magnetite particles are quite promising.

Il a été mis en évidence que le canal SK3 est un médiateur de la migration de cellules cancéreuses mammaires, une propriété essentielle à la formation de métastases. Par ailleurs, ce canal est inhibé par l’édelfosine, un éther-lipide ayant des propriétés anti-tumorales in vitro mais son usage en clinique a été abandonné en raison d’effets secondaires. Une première partie de ce travail a permis de déterminer les parties de l’édelfosine nécessaires à l’inhibition du canal SK3 et de la migration cellulaire. Ceci nous a permis de sélectionner l’Ohmline (1-O-Hexadécyl-2-O-Méthyl-sn-glycéro-lactose), un analogue non toxique de l’édelfosine qui conserve son activité inhibitrice de SK3 et de la migration. Dans un deuxième temps, nous avons testé ce lipide dans un modèle murin de développement tumoral et nous avons montré qu’il réduisait le développement des métastases sans modifier la tumeur primaire. En conclusion, nous avons décrit l’Ohmline qui est le premier inhibiteur lipidique de SK3 et qui pourrait devenir le premier membre d’une famille de composés lipidiques inhibiteurs de la formation de métastases. / It has been shown that SK3 channel was a mediator of breast cancer cells migration, a fundamental property for metastasis formation. In addition, edelfosine inhibits SK3 channel. This ether-lipid owns a high anti cancerous potential in vitro but its clinical use was hampered by some side effects, Firstly, we showed the structural parts of edelfosine required for SK3 channel inhibition and cell motility inhibition. Moreover, we selected Ohmline (1-O-Hexadécyl-2-O-Méthyl-sn-glycéro-lactose), an edlefosine’s analogue that preserves SK3 channel and motility inhibitory properties. Secondly, we evaluated this lipid on tumor development in nude mice model. We showed that this lipid reduces metastasis formation without effect on primary tumor. To conclude, we described Ohmline, the first lipid inhibitor of SK3. This compound should become the first member of a new family of metastasis lipid inhibitors.

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Les modèles mathématiques et plus spécifiquement les modèles basés sur l'équation de réaction-diffusion ont été utilisés largement dans la littérature pour modéliser la croissance des gliomes cérébraux et des tumeurs en général. De plus la grande littérature de recherche qui concentre sur les expériences biologiques et microscopiques, récemment les modèles ont commencé intégrer l'imagerie médicale dans ses formulations. Incluant la géométrie du cerveau et celle de la tumeur, les structures des différentes tissues et la direction de diffusion, ils ont montré qu'il est possible de simuler la croissance de la tumeur comme c'est observé dans les images médicales. Bien que des modèles génériques ont été proposés, les méthodes pour adapter ces modèles aux images d'un patient reste un domaine inexploré. Dans cette thèse nous nous adressons au problème de 'personnalisation de modèle mathématique de la croissance de tumeurs'. Nous nous focalisons sur les modèles de réaction-diffusion et leurs applications sur la croissance des gliomes cérébrales. Dans la première étape, nous proposons une méthode pour l'identification automatique des paramètres 'patient-spécifiques' du modèle à partir d'une série d'images. En observant la divergence entre la visualisation des gliomes dans les IRMs et les modèles réaction-diffusion, nous déduisons une nouvelle formulation pour expliquer l'évolution de la délinéation de la tumeur. Ce modèle 'Eikonal anistropique modifié' est utilisé plus tard pour l'estimation des paramètres à partir des images. Nous avons théoriquement analysé la méthode proposée à l'aide d'un base donne synthétique et nous avons montré la capacité de la méthode et aussi sa limitation. En plus, les résultats préliminaires, sur les cas réels montrent des potentiels prometteurs de la méthode d'estimation des paramètres et du modèle de réaction-diffusion pour la quantification de la croissance de tumeur et aussi pour la prédiction de l'évolution futur de la tumeur. En suivant la personnalisation, nous nous concentrons sur les applications cliniques des modèles 'patient-spécifiques'. Spécifiquement, nous nous attaquons au problème de la visualisation limitée d'infiltration de gliome dans l'IRM. En effet, les images ne montrent qu'une partie de la tumeur et masquent l'infiltration basse-densité. Cette information absente est cruciale pour la radiothérapie et aussi pour d'autre type de traitements. Dans ce travail, nous proposons pour ce problème une formulation basée sur les modèles 'patient-spécifiques'. Dans l'analyse de cette méthode nous montrons également les bénéfices potentiels pour la planification de la radiothérapie. La dernière étape de cette thèse se concentre sur les méthodes numériques de l'équation 'Eikonal anisotropique'. Ce type d'équation est utilisé dans beaucoup de problèmes différents tel que la modélisation, le traitement d'image, la vision par ordinateur et l'optique géométrique. Ici nous proposons une méthode numérique rapide et efficace pour résoudre l'équation Eikonal anisotropique. En la comparant avec une autre méthode état-de-l'art nous démontrons les avantages de la technique proposée.

Le glioblastome est la tumeur maligne primaire du cerveau la plus courante et la plus agressive chez l'homme. Son traitement conventionnel est palliatif et l'apparition de récidives est systématique. Dans le but de développer des thérapies innovantes basées sur le ciblage de nouvelles entités tumorales à l'aide de nanovecteur de médicaments, deux cibles ont été investiguées : le marqueur de radiorésistance AC133/1 et les onco-microARN. En utilisant des cellules de glioblastomes issues de patients, nous avons démontré que leur expansion in vitro à une pO2 non-physiologique (21%) altère leur agressivité tumorale in vivo et l'expression originelle d'AC133/1, au contraire d'une pO2 physiologique (3%) soulignant qu'AC133/1 est un marqueur précoce de non exposition à des pO2 élevées. Nous identifions par ailleurs un rôle pour AC133/1 dans l'endocytose du récepteur de la transferrine et son partenariat avec le métabolisme du fer. Enfin nous avons développé et caractérisé des immunonanoparticules capables de véhiculer des chimiothérapies ou des radiopharmaceutiques vers cet épitope fonctionnel. Dans un second axe de recherche, en parallèle d'établir le miRnome humain en réponse à l'action d'une radiothérapie, des nanocapsules lipidiques biomimétiques présentant à leur surface des peptides de papillomavirus et capables de se complexer avec des acides nucléiques antagonistes de microARN ont été développées et évaluées, démontrant leur intérêt en synergie d'une radiothérapie. Collectivement et en amont d'expérimentations in vivo en cours, ces résultats soulignent la pertinence d'appliquer de nouvelles nanomédecines ciblées pour le contournement de la radiorésistance dans le glioblastome.