Les chimiokines sont des protéines appartenant à la famille des cytokines. A l'origine, ces molécules ont été étudiées pour leur implication dans la régulation du trafic leucocytaire. Depuis une dizaine d'années, de nombreuses études ont cependant démontré que les chimiokines sont aussi impliquées dans les différentes étapes de la cancérogénèse : inhibition de l'immunité anti-tumorale, rôle de facteur de croissance des cellules tumorales, régulation de l'angiogénèse et particulièrement induction de la migration des métastases. En effet, les chimiokines sont capables de guider les cellules métastatiques de la tumeur primaire vers leur lieu d'implantation. Ce guidage passe par la liaison de la chimiokine à son récepteur, ce qui conduit à l'activation de différentes cascades signalétiques intracellulaires qui aboutiront in fine à la migration et le guidage des cellules le long du gradient de chimiokine, et ce jusqu'au lieu d'implantation où une tumeur secondaire pourra alors se former.C'est la compréhension du rôle des chimiokines dans la migration des métastases qui a conduit à l'étude de l'expression de leurs récepteurs dans le cancer. Après avoir étudié dans un premier temps les outils nécessaires à l'obtention de résultats fiables notamment en PCR quantitative, le profil d'expression de différents récepteurs aux chimiokines a été analysé chez des patients atteints d'un cancer colorectal. Les résultats montrent que seules les expressions des récepteurs CCR10 et CXCR4 diminuent chez les patients ayant développé des métastases. De plus cette baisse est corrélée à un mauvais pronostique. Cependant, des études in vitro démontrent que les lignées coliques métastatiques surexpriment ces récepteurs, et que la migration de celles-ci est sensible à un gradient de CCL27, le ligand du récepteur CCR10.Ces résultats a priori paradoxaux prennent tout leur sens lorsqu'on rapproche le concept métastatique du concept de cellule souche. Dans les deux cas, ces types cellulaires aux capacités phénotypiques communes (migration, survie, prolifération) peuvent donner une population cellulaire hétérogène. La mise au point d'une méthode permettant de faire passer les cellules tumorales (prolifératives) en cellules métastatiques (migratoires) et vice versa nous a conduit à un concept syncrétique dans lequel les notions de cellules tumorales, de métastases et de cellules souches se confondent. Dans celui-ci, les cellules tumorales, qu'elles soient ou non issues de cellules souches saines, sont capables de changer réversiblement de phénotype pour former des métastases (équivalent de la transition épithélio-mésenchymateuse). La notion de réversibilité est ici essentielle car elle permet d'expliquer comment une cellule métastatique, une fois implantée, peut s'activer et redonner une population cellulaire tumorale proliférative. Cela implique aussi que les métastases, capables de rester plusieurs mois en dormance, partagent les mêmes mécanismes que les cellules souches.Enfin, l'étude en parallèle de nouvelles voies de régulation de l'angiogénèse - qui fournit aux métastases le moyen de quitter la tumeur primaire - faisant intervenir le récepteur à la thrombine PAR1 d'une part et la chimiokine CXCL4, plus communément appelée PF4 d'autre part, pourrait aboutir à l'élaboration de nouvelles molécules à visée thérapeutique. / Chimiokines are proteins belonging to the cytokines' family. In the beginning, chemokines were studied for their implication in the leucocytic trafic regulation. Since ten years, many studies however show that chemokines are also implied in all of carcinogenesis steps: antitumor immunity inhibition, role of growth factor of tumoral cells, angiogenesis regulation and especially metastases migration induction. Indeed, chemokines are able to guide metastatic cells from the primary tumour towards their secondary site thanks to chemokine / chemokine receptors interactions which lead to metastases migration along a chemokine gradient until their secondary site. Then, metastases activation will lead to the development of a secondary tumour.It is the understanding of chemokines' role in metastases migration that led to the study of their receptors expression in cancer. After having initially studied the tools that were necessary to obtain reliable results in particular in quantitative PCR, expression profile of several chemokine receptors was established on patients developing a colorectal cancer. Results show that only CCR10 and CXCR4 expressions significantly decrease in patients who develop metastases. Moreover this decrease is correlated with poor prognostic. However, in vitro studies show that metastatic colon cell lines overexpress the both receptors, and that migration of those cells is sensitive to a CCL27 gradient, the CCR10 ligand.These paradoxical results may however be easily explained if the metastatic concept is compared to the stem cell one. In both cases, these cellular types share phenotypical properties (migration, survival, proliferation) and are able to give a heterogeneous cellular population. The development of a protocol that turns proliferative tumoral cells into migratory metastatic ones (and vice versa) led us to a syncretic concept in which tumoral cells, metastases and stem cells notions are merging. In this concept, tumoral cells (which result or not from healthy stem cells), are able to reversibly change their phenotype to form metastases (‘epithelial-mesenchymal transition' equivalent). Reversibility is actually an essential concept because it may explain how a metastatic cell, once established, can be activated again and become a proliferative tumoral cell. That also implies that metastases, able to remain several months in dormancy, share the same mechanisms as stem cells ones.Lastly, the study of new angiogenesis regulation pathways - which provides to metastases the means of leaving the primary tumour - involving on the one hand PAR1 thrombin receptor, and on the other hand chemokine CXCL4 (also called PF4), may lead to the development of new therapeutic molecules.

La maladie de Parkinson (MP) est marquée par la présence d'une inflammation, pouvant être bénéfique ou délétère à la neurodégénérescence dopaminergique (DAgique). Nous avons adressé la nature des interactions pathologiques entre neurones DAgiques, cellules gliales et leucocytes infiltrant, nécessaire à la mise en place de cette inflammation. Dans un modèle MPTP murin de la MP, les objectifs de ma thèse ont été 1) d'identifier des signaux inflammatoires neuronaux et gliaux, par une approche transcriptomique associée à de la microdissection laser et 2) de déterminer leurs rôles dans la neuroinflammation ainsi que leurs effets sur la perte DAgique. Nous avons retenu parmi les candidats identifiés: les axes CXCL16-CXCR6 et CCL2-CCR2. Nous reportons dans le modèle MPTP, une expression microgliale de CXCL16 ainsi qu'une infiltration de population lymphocytaire CXCR6. Bien que la déplétion de CXCR6 permette de réduire cette infiltration, aucun effet n'est observé sur la perte DAgique. Nous décrivons une infiltration de monocyte CCR2 en concomitance avec une expression astrocytaire précoce de CCL2 dans le modèle MPTP murin, ainsi qu'une expression plus prolongée de CCL2 chez le primate non-humain MPTP, suggérant une relevance de l'axe CCL2-CCR2 dans la MP. En effet nous montrons que des souris surexprimant CCL2, intoxiquées au MPTP, ont non seulement une augmentation accrue de l'infiltrat monocytaire CCR2, mais également de la lésion DAgique. De manière inattendue, nous montrons que la neurotoxicité accrue observée chez des souris CX3CR1-/- MPTP passe indirectement par la voie CCL2-CCR2. Ainsi, nos données supportent l'hypothèse d'une neurotoxicité des monocytes CCR2 dans la MP. / Parkinson's disease (PD) presents signs of neuroinflammation, which can be beneficial or deleterious for dopaminergic (DA) neurodegeneration. We have analyzed the characteristics of such pathological interactions between DA neurons, glial cells and infiltrating immune cells. Using the neurotoxic MPTP mouse model of PD and focusing on chemokines, my thesis objectives were: 1) to identify using laser-microdissection and RNA profiling, the neuronal and glial inflammatory signals in the affected Substantia Nigra (SN) and 2) to assess the role of promising identified chemokine candidates during DA neurodegeneration. We have focused on the lymphocytic CXCL16-CXCR6 and the monocytic CCL2-CCR2 axes. We have found early microglial CXCL16 induction and parallel SN infiltration of CXCR6 lymphocyte subpopulations. CXCR6-deletion reduced infiltration of specific lymphocyte subpopulations, but did not affect the known deleterious infiltration of CD4 T-lymphocytes. For the CCL2-CCR2 axis, we found evidence for limited SN infiltration of CCR2 monocytes, which was preceded by transient astrocytic CCL2 induction in MPTP mice, but a prolonged CCL2 induction in MPTP monkeys, suggesting a potential relevance for human PD. While CCR2-gene deletion did not affect loss of DA neurons, astrocytic CCL2 overexpression increased MPTP induced DA neural loss, revealing the principally neurotoxic nature of infiltrating CCR2 monocytes in a PD-like environment. Unexpectedly, we also found that the known increased DA loss in CX3CR1-KO mice was mediated indirectly via over-induction of the CCL2-CCR2 axis. Combined, our results suggest a potential deleterious role of the CCL2-CCR2 axis in actual human PD.

Le système nerveux central est un site particulier vis-à-vis du système immunitaire, en raison de la présence de la barrière hémato-encéphalique et de la barrière sang-liquide céphalorachidien. Les plexus choroïdes ont été considérés comme une voie d'entrée de certains lymphocytes dans le système nerveux central. Et le liquide céphalo-rachidien a été considéré comme une voie préférentielle de circulation des cellules immune au cours de la surveillance neuro-immunitaire de l'ensemble des compartiments cérébraux, puisque le LCR circule des ventricules, aux espaces sous-arachnoïdiens ainsi qu'aux velum et citernes internes. L'implication du système plexus choroïdes-liquide céphalorachidien dans l'infiltration cellulaire et la distribution des différents effecteurs immuns a été évaluée. Premièrement, nous avons analysé la relation entre le LCR et la répartition des différentes cellules immune au sein du système nerveux central, dans deux modèles d'encéphalite auto-immune expérimentale, utilisé comme modèle de la sclérose en plaque. Deuxièmement, nous avons recherché les partenaires moléculaires pouvant être impliqués dans la mise en place d'une inflammation, tels que les molécules d'adhésion exprimés par l'épithélium choroïdien, et les chimiokines pouvant être sécrétées dans le liquide céphalorachidien. Nos résultats identifient les plexus choroïdes comme une source de chimiokines sécrétées dans le liquide céphalorachidien, ce dernier orchestrant la distribution des différents effecteurs immunitaire au cours de l'inflammation.

Le glaucome primitif à angle ouvert est une neuropathie optique rétinienne dont le premier facteur de risque, l'hypertonie intraoculaire, est causé par une dégénérescence du trabéculum dont les mécanismes demeurent inconnus. Ainsi, les traitements actuels ne ciblent pas la trabéculopathie originelle, ce qui pourrait expliquer leur inefficacité parfois observée. En outre, ces traitements contiennent un conservateur, le chlorure de benzalkonium (BAC), qui est responsable d'une inflammation iatrogène de la surface oculaire mise en cause dans l'inobservance thérapeutique. Les chimiokines, cytokines initialement décrites du fait de leurs propriétés chimioattractantes, sont également impliquées dans le contrôle de la viabilité cellulaire et du microenvironnement tissulaire. Dans cette thèse, nous démontrons l'existence d'une balance au niveau trabéculaire entre le système CXCL12/CXCR4 aux effets protecteurs et le système SDF-1(5-67)/CXCR3 proapoptotique. Nous rapportons de façon originale que l'utilisation in vivo d'un antagoniste non-peptidique spécifique de CXCR3 diminue la pression intraoculaire en restaurant la fonction trabéculaire dans un modèle animal de glaucome. En parallèle, nous révélons que les cellules épithéliales conjonctivales exposées au BAC attirent certaines populations leucocytaires via CX3CL1/CX3CR1, montrant ainsi que ce système est impliqué dans le trafic immunitaire au sein de la surface oculaire. De façon originale, les chimiokines apparaissent comme un système inédit de régulation de l'environnement trabéculaire et de la surface oculaire, constituant ainsi de nouvelles cibles thérapeutiques spécifiques

Reproduction de : Thèse de doctorat : Biochimie-biophysique cellulaire : Toulouse 3 : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 161-174.

La bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) est une maladie caractérisée par une réaction inflammatoire intense avec une destruction du parenchyme pulmonaire et une perte d'élasticité du poumon conduisant à une obstruction quasi-irréversible des voies aériennes. L'utilisation du tabac est le principal facteur de risque de cette maladie. La fumée de cigarette active les cellules épithéliales et les macrophages résidents en libérant des protéases et des chimiokines. Ces phénomènes sont responsables de l'infiltration de cellules inflammatoires dans le poumon, telles que les neutrophiles, les macrophages et les lymphocytes. Ces cellules libèrent des enzymes protéolytiques capables de dégrader les composants de la matrice extracellulaire. Parmi ces protéases, l'élastase du neutrophile (NE) semble stimuler la sécrétion de cytokines, participant ainsi à une inflammation chronique. De fortes évidences montrent que des infections bactériennes récurrentes contribuent à ce processus inflammatoire et par conséquent à l'aggravation de la BPCO. A partir de ces observations, nous nous sommes intéressés aux événements précoces du développement de la BPCO associés à une infection bactérienne récurrente. Dans un premier temps, nous avons montré que l'association d'un extrait de fumée de cigarette à de faibles doses de LPS est capable d'augmenter de façon synergique la libération des chimiokines par les cellules épithéliales alvéolaires. Ce phénomène implique l'activation des voies de signalisation MAP kinase ERK1/2 et JAK/STAT. Nous avons mis en évidence que l'inhibiteur de la phosphodiestérase 4, le roflumilast N-oxide, empêche la sécrétion de ces cytokines inactivant ainsi les voies JAK/STAT et ERK1/2. Dans un deuxième temps, nous avons démontré que la NE peut conduire à la libération de chimiokines par des cellules épithéliales alvéolaires en activant la voie de signalisation p38 et que le roflumilast N-oxide diminue le taux de ces chimiokines. Une approche in vitro sur un modèle de cellules épithéliales alvéolaires a permis de démontrer l'effet synergique du CSE associé au LPS sur la libération de cytokines et sur l'activation des voies de signalisation. Cet effet pourrait être responsable de la progression et de l'exacerbation de la BPCO. Notre étude montre aussi les effets du roflumilast sur la libération de cytokines induites par la NE ou par le CSE/LPS. Ces résultats mettent en lumière d'autres mécanismes par lesquels le roflumilast N-oxide exerce son effet anti-inflammatoire dans la BPCO.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. 72-80. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. [131]-153. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Avec 42 000 nouveaux cas diagnostiqués en 2012, le cancer colorectal (CCR) représente en France le troisième cancer en termes d’incidence. Les métastases, qui surviennent principalement au niveau du foie et des poumons, en constituent la principale cause de décès. Malgré les progrès récents de la chimiothérapie et des agents ciblés, le taux de survie à 5 ans des patients présentant un CCR métastasé reste faible. Aujourd’hui, la résection chirurgicale est le seul traitement curatif, cependant moins de 20% des patients porteurs de métastases sont opérables. Il existe donc un grand nombre de patients présentant un CCR métastasé pour lequel aucun traitement curatif ne peut être proposé. La formation des métastases à partir d’une tumeur primaire résulte d’une longue série d’étapes séquentielles liées les unes aux autres. L’issue de ce processus dépend à la fois des propriétés intrinsèques des cellules tumorales et de la réponse de l’hôte. Il a récemment été montré que les couples chimiokines/récepteurs interviennent dans le contrôle des différentes étapes de la progression tumorale.Le projet de recherche développé au cours de mon travail de thèse avait pour objectif d’utiliser les chimiokines et leurs récepteurs dans de nouvelles stratégies thérapeutiques pour bloquer et/ou éradiquer les métastases hépatiques et pulmonaires des CCRs. Le travail s’est articulé selon deux axes dans lesquels nous avons montré d’une part que, le blocage du récepteur de chimiokines CXCR7 permet de limiter les métastases pulmonaires de CCRs et d’autre part que, le transfert de gène codant CX3CL1 au niveau du foie entraîne une réponse anti-tumorale efficace dans les métastases hépatiques de CCRs. / With 42 000 newly-diagnosed patients in 2012, the colorectal cancer (CRC) represents the third type of cancer in terms of incidence in France. The leading cause of death from CRC is the development of metastases and these metastases will occur mostly within the liver (50% of the patients) and within the lungs (15%). Despite recent progress, notably in the chemotherapies now used and the targeted agents, the rate of 5-years survival for late stage CRC remains low. Nowadays, the surgical resection is the only curative treatment proposed to patients with metastatic CRC, however less than 20% of them have an operable tumour. There is therefore a high number of patients for whom no cure is currently available. A primary tumour’s dissemination to a second organ is the result of a long process made of numerous cross-linked steps. The final outcome of this process depends on the intrinsic properties of tumour cells as well as the host response. Recently, it has been shown that the chemokine-chemokine receptor pairs (initially described as regulating the leukocyte migration) play crucial roles in the various stages involved in tumour progression. The aim of the research project developed during my PhD was to assess the use of the chemokines and their receptors in new therapeutic strategies to block and/or eradicate the hepatic and pulmonary metastases of CRC. Our work has been organized along two main lines of approach. We have shown that the blockage of the CXCR7 chemokine receptor enables the limitation of the CRC metastases within the lungs and that the CX3CL1 gene transfer into the hepatocytes leads to an efficient anti-tumor response in the CRC metastases within the liver.

Le cancer colorectal métastatique est l’une des premières causes de décès par cancer dans les pays occidentaux, malgré le développement récent de nouveaux traitements ciblés. L’amélioration de la survie des patients passe par une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires impliqués dans la progression tumorale et la formation des métastases. Compte tenu de l’importance du rôle des axes mTOR/HIF1α et CXCL12/CXCR4/CXCR7 dans le processus métastatique, nos objectifs ont été : i) d’analyser de façon extensive le statut de CXCL12 dans une collection de polypes et de tumeurs coliques de tous stades et phénotypes en comparaison avec la muqueuse saine, puis de comprendre les mécanismes régulant l’expression de la chimiokine dans les cellules tumorales ; ii) d’étudier in vitro le rôle de l’hypoxie dans la régulation de la signalisation induite par CXCL12 via CXCR4 et CXCR7 et l’intérêt d’une inhibition des axes mTOR/HIF-1α et CXCL12/CXCR4/CXCR7 en particulier sur les capacités migratoires des cellules tumorales.Nous avons montré que l’extinction du gène CXCL12 est un évènement précoce et systématique au cours de la cancérogenèse colique et que cette perte d’expression pourrait être régulée par un mécanisme d’acétylation au niveau des histones. Une expression différentielle de CXCR4 et CXCR7 au sein des tumeurs du colon a été mise en évidence. L’augmentation d’expression de CXCR7 dans les métastases par rapport aux stades précoces montre l’importance de cet axe dans le processus métastatique. Le maintien de l’expression à la surface cellulaire de CXCR4 en normoxie pendant au moins 24h après un bref passage en hypoxie n’avait pas encore été décrit. Ceci pourrait expliquer le « homing » des cellules tumorales circulantes dans les niches métastatiques selon un gradient de CXCL12. L’utilisation combinée d’irinotécan et de chalcone permettant d’inhiber la migration des cellules tumorales est une approche originale in vitro. Enfin, nous avons initié le développement de modèles métastatiques de cancer du colon par greffe orthotopique sur le caecum de souris NUDE dans l’objectif de tester de nouvelles approches thérapeutiques ciblées in vivo. / Despite the recent development of new targeted chemotherapies, metastatic colorectal cancer is still one of the leading causes of cancer related deaths in western countries. A better understanding of metastatic process would improve survival. Since the role of mTOR/HIF1α and CXCL12/CXCR4/CXCR7 axes in metastasis formation, our objectives were: i) to analyze extensively CXCL12 status in a collection of polyps and colon tumors whatever stages and phenotypes; ii) to study the role of hypoxia in CXCL12/CXCR4/CXCR7 signaling pathway in vitro and on tumor cells migration. We have shown that the CXCL12 extinction is a systematic early event during colorectal carcinogenesis. CXCL12 loss expression may be regulated by histone acetylation mechanism. There is a differential CXCR4 and CXCR7 expression in colon tumors. Increased CXCR7 expression in metastasis compared to early stages underlines the importance of this axis in metastatic process. We have shown for the first time that CXCR4 expression remained stabilized at the cell membrane 24 hours after a transient passage in hypoxia. It could explain circulating cells are attracted in metastatic niches under CXCL12 gradient. Drug combinations with chalcone and irinotecan are an original approach for inhibiting cell migration in vitro. Finally, we have initiated the development of a metastatic model of colon cancer with orthotopic colon human tumors xenograft in NUDE mice to test new therapeutic approaches in vivo.