Le cancer est un problème majeur de santé public avec une estimation de plus de 1,3 millions de décès en Europe pour l'année 2013. La recrudescence de résistances vis-à-vis des traitements chimio-thérapeutiques conduit à la recherche de nouvelles substances actives, notamment au sein d'organismes naturels, qui représentent une source infinie de molécules de structure très hétéroclite pouvant avoir des applications thérapeutiques très variées. Dans la première partie de ce projet, nous avons étudié l'effet de la curcumine, molécule extraite à partir du rhizome du Curcuma longa, sur la voie de signalisation Wingless (Wnt) dans le cas du cancer de la prostate. Nos résultats ont démontré que cette molécule naturelle peut être considérée comme une alternative non-toxique pour prévenir la progression du cancer de la prostate et en éradiquer le stade précoce androgéno-dépendant. La seconde partie de notre projet a consisté en l'isolement de molécules anti-cancéreuses à partir de la plante carnivore Dionaea muscipula. Après avoir sélectionné et identifié une substance qui s'est révélé être de la plumbagine, nous avons étudié les raisons pouvant expliquer la différence de cytotoxicité de cette dernière sur des lignées hématopoïétiques. Nos résultats laissent penser que cette molécule affecte les groupements thiols de certaines protéines. En conclusion, ces études du potentiel chimiopréventif de la curcumine dans le cancer de la prostate et celui de la plumbagine dans les leucémies présentent ces molécules d'origine naturelle comme de bons candidats pouvant servir de base au développement des futurs médicaments anti-cancéreux / Today, cancer has become a major public health problem and we estimate more than 1.3 million cancer-related deaths in Europe in 2013. The emergence of cancer resistances towards chemotherapeutic treatments forces to the discovery of new drugs. Natural organisms are a virtually inexhaustible source of molecules structurally very heterogeneous and having varied therapeutic applications. In the first part of this project, we studied the effect of curcumin, a molecule isolated from the roots of Curcuma longa, on the Wingless (Wnt) signalling pathway in the case of prostate cancer. Our results emphasize the chemopreventive potential of curcumin in prostate cancer. This natural molecule can be considered as an alternative modality, non-toxic to prevent the progression of prostate cancer and to eradicate the androgen-dependent early stage. The second part of the project involved the isolation of anti-cancer molecules from the carnivorous plant Dionaea muscipula. After selection and identification of a substance which turned out to be plumbagin, we investigated the possible reasons for the differential plumbagin sensitivity of hematopoietic cell lines. Our results suggest that this molecule affects the thiol groups of some proteins. In conclusion, the example of curcumin as chemopreventive agent in the development of prostate cancer and plumbagin in the treatment of leukemia have shown that naturally occurring substances are excellent candidates for the development of future anti-cancer drugs

Les maladies inflammatoires du système nerveux central (SNC) sont caractérisées par l'altération de la barrière hémato-encéphalique induite par les cellules immunitaires et les cellules tumorales. Il est reconnu que les macrophages peuvent induire l'inflammation en infiltrant la BHE. Lors d'un dommage ou d'une infection du SNC, les macrophages dérivés du sang sont activés. Une fois activés, ceux-ci migrent au site infecté ou endommagé et libèrent des cytokines et médiateurs inflammatoires tels que IL1, TNFα, VEGF. Ces cytokines jouent un rôle essentiel dans l'inflammation du SNC puisqu'elles induisent des chimiokines tels que la sphingosine-1-phosphate (S1P), un sphingolipide fortement exprimé dans les glioblastomes et qui joue un rôle important dans la chimiotaxie et le trafic des cellules immunitaires. Nous avons étudié l'efficacité d'une molécule dérivée de notre diète possédant des propriétés chimiopréventives et anti-inflammatoires, l'épigallocatéchine gallate (EGCG), sur la régulation transcriptionnelle des récepteurs de la S1P à divers stades de différenciation des cellules promyélomonocytaires HL-60. Nous avons d'abord différencié les cellules promyélomonocytaires HL-60 en « macrophages-like » en utilisant un promoteur tumorigène et activateur de la protéine kinase C-Phorbol 12-myristate 13-acétate (PMA). Nous avons démontré que le PMA induit l'adhésion cellulaire et augmente l'expression des transcrits S1P1, S1P2 et S1P5. Nous avons ensuite constaté que les cellules adhérentes semblaient être sensibles à la S1P en induisant la phosphorylation d'ERK, de JNK et de P38 MAPK. Cependant, l'inclusion de l'EGCG avant la différenciation par le PMA inhibe l'induction de ces trois voies MAPK par la S1P. D'autre part, un traitement par l'EGCG au cours de la différenciation, c'est-à-dire simultanément avec le PMA, affecte seulement la voie P38 MAPK. De plus, les cellules différenciées « macrophages-like » devenaient insensibles à l'EGCG. Enfin, nous démontrons que seul le récepteur S1P2, parmi les récepteurs fortement induits par le PMA, diminue lors du prétraitement par l'EGCG. Nos résultats suggèrent que l'EGCG antagonise la réponse à la S1P dans les cellules prédifférenciées via l'inhibition de la signalisation induite par le PMA. Par conséquent, une réponse réduite à la S1P pourrait abroger la migration transendothéliale des monocytes vers le SNC, et prévenir la neuroinflammation, les infections cérébrales secondaires ou certaines pathologies cérébrales conséquentes à l'infiltration de cellules immunitaires. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Neuroinflammation, S1P, EGCG, macrophages, chimiotactisme, chimioprévention

Des études suggèrent que les anti-inflammatoires non stéroïdiens (AINS) et les antihypertenseurs préviendraient peut-être le développement du cancer de la prostate. La confirmation de ces observations pourrait conduire à l'élaboration de mesures de chimioprévention de ce cancer. Pour vérifier si l'usage de ces médicaments est associé au risque de développer un cancer de la prostate, nous avons réalisé une étude cas-témoins avec appariement sur l'âge. La population participante comportait 2221 cas et 11 105 témoins. La durée rétrospective d'observation s'étendait sur huit ans. Les renseignements sur la maladie et l'exposition médicamenteuse provenaient des banques de données informatisées de la Régie de l'assurance maladie du Québec et du Fichier des tumeurs du Québec. Nous avons observé que ceux recevant 80 mg ou plus d'acide acétylsalicylique (AAS) quotidiennement, depuis 8 ans, avaient 18 % moins de risque de développer un cancer de la prostate que les non-exposés (rapport de cotes (RC) = 0,82, intervalle de confiance à 95 % (IC) = 0,71-0,95). L'association entre l'AAS et le cancer de la prostate démontrait des gradients durée-réponse et dose-réponse consistants. Par ailleurs, nous avons observé que l'effet protecteur de l'AAS s'estompait rapidement lorsque cessait l'exposition. Ceci laisse croire que l'AAS pourrait retarder plutôt que prévenir le développement du cancer de la prostate. Le risque de néoplasie prostatique était indépendant de l'usage des AINS autres que l'AAS. Un biais de classification explique peut-être cette dernière constatation. Par ailleurs, par rapport aux non-exposés, le risque de cancer de la prostate chez les exposés aux antihypertenseurs était de 0,98 (IC, 0,88-1,08). Lorsque analysé par classe, seule l'exposition aux bêta-bloquants s'est avérée associée au risque de néoplasie prostatique (RC=0,86, IC=0,77-0,96). Par rapport aux non-exposés, le risque était de 0,89 (0,75-1,05), 0,91 (0,75-1,09), et 0,82 (0,69-0,96) chez ceux ayant cumulé moins d'un an, un à quatre ans et plus de quatre ans d'exposition aux bêta-bloquants, respectivement. De plus, les hommes exposés pendant au moins quatre ans à l'AAS et à un bêta-bloquant présentaient 31 % (RC=0,69, IC=0,50-0,97) moins de cancer de la prostate que les non-exposés. L'usage d'AAS de même que l'usage de bêta-bloquants serait donc, selon nos résultats, associé à une réduction du risque de survenue d'un cancer de la prostate.

La tétraploïdie – cellule contenant le double du génome d’une cellule diploïde – est considérée comme un état métastable, à l’origine de l’aneuploïdie des cancers. Présentes dans les lésions précancéreuses, les cellules tétraploïdes sont associées à la progression tumorale. Etant donné le rôle clé de la tétraploïdie au cours de l’oncogenèse, le développement d’agents pharmacologiques éliminant spécifiquement les cellules tétraploïdes pourrait permettre de prévenir et limiter l’évolution vers un état cancéreux. Afin d'identifier des composés délétères pour les cellules tétraploïdes, nous avons développé une méthode de criblage basée sur la vidéomicroscopie à fluorescence automatisée. La chimiothèque de l'Institute of Chemistry and Cell Biology (ICCB) a été criblée, et nous avons mis en évidence plusieurs hits aux effets cytostatiques et/ou cytotoxiques préférentiels pour les cellules tétraploïdes. En raison de ses propriétés chimiopréventives, le resvératrol est le premier composé dont nous avons choisi de poursuivre la caractérisation. Sa sélectivité pour les cellules tétraploïdes a été confirmée sur différents types cellulaires, stables ou en cours de polyploïdisation. L’étude du mécanisme d’action anti-tétraploïde du resvératrol a permis d’identifier le senseur de la charge énergétique 5’-adenosine monophosphate-activated kinase (AMPK), comme une cible moléculaire responsable de la mort sélective des cellules tétraploïdes. Une série d’agents pharmacologiques activant directement ou indirectement AMPK – parmi lesquels l’aspirine et son métabolite le salicylate, dont l’action chimiopréventive a été établie par plusieurs études épidémiologiques et essais cliniques – a montré une toxicité préférentielle pour les cellules tétraploïdes. De la même manière que le resvératrol, ces agents éliminent les cellules tétraploïdes stables et limitent la polyploïdisation. Finalement, l’effet anti-tétraploïde du resvératrol et de l’aspirine a été évalué in vivo. L’administration orale de ces deux composés aux doses décrites comme chimiopréventives, réduit le développement des cellules épithéliales tétraploïdes et aneuploïdes des cryptes intestinales des souris ApcMin/+, le modèle murin de la polypose adénomateuse familiale. Collectivement les résultats de cette étude suggèrent que l’action chimiopréventive du resvératrol et de l’aspirine est associée à l’élimination des cellules tétraploïdes précurseur de tumeurs. / Tetraploidy – cells that contain twice the normal amount of chromosomes – is a metastable state leading to aneuploidy in cancer. Tetraploid cells have been observed in precancerous lesions and constitute a step toward tumor progression. Given the importance of tetraploidization for oncogenesis, developing drugs that selectively target tetraploid cells should prevent cancer.To discover compounds toxic to tetraploid cells, we developed an assay-system based on automatic fluorescence videomicroscopy. We screened the Institute of Chemistry and Cell Biology (ICCB) chemical library and identified several hits exerting a selective cytostatic and/or cytotoxic effect on tetraploid cells. Due to its well known chemopreventive properties, resveratrol was the first compound we further characterized. Its selectivity for tetraploid cells was confirmed on various stable or polyploidizing cancer cell lines, as well as primary epithelial cells. The mechanism accounting for the preferential killing of tetraploid cells involves the 5’-adenosine monophosphate-activated kinase (AMPK) signaling pathway. A series of additional agents that stimulate AMPK – including aspirin and salicylate whose chemopreventive action have been established by several epidemiological studies and clinical trials – display a selective toxicity toward tetraploid cells. Similar to resveratrol, these drugs eliminate stable tetraploid cells and reduce polyploidization. Finally, we validated the anti-tetraploid effect of resveratrol and aspirin in vivo. Oral treatment with either of these two compounds at chemopreventive doses, repressed the accumulation of tetraploid and subsequently aneuploid intestinal epithelial cells from the crypts of the ApcMin/+ mouse model of familial adenomatous polyposis.Collectively, our results suggest that the chemopreventive action of resveratrol and aspirin involves the elimination of tetraploid cancer cell precursors.

Le cancer colorectal est la deuxième cause de mortalité due au cancer en Europe et aux États-Unis. Etant donné l'efficacité limitée et la toxicité élevée des agents de chimiothérapie, de nouvelles approches sont nécessaires. Le flavanolignane silybine représente le principal constituant actif du chardon-marie (Silybum marianum). Les mécanismes moléculaires des propriétés anticancéreuses de la silybine ont été étudiés dans un modèle cellulaire de progression du cancer colorectal humain : les cellules SW480 issues d'un adénocarcinome, et leurs dérivées métastatiques les cellules SW620. Les effets chimiopréventifs de la silybine ont été étudiés dans un modèle de cancérogenèse colique induite par l'azoxyméthane chez le rat. La silybine induit une mort apoptotique avec activation de la caspase-3 dans les deux lignées. L'expression des récepteurs de mort TRAIL est augmentée, et la caspase-8 activée. Le potentiel mitochondrial est perturbé provoquant une libération du cytochrome c et une activation de la caspase-9. En plus de l'activation des voies apoptotiques extrinsèque et intrinsèque la silybine induit une réponse autophagique. La combinaison de la silybine et de TRAIL, un agent anti-cancéreux prometteur, provoque une mort cellulaire synergique dans les deux lignées. Un effet synergique est aussi observé avec la combinaison de la silybine et des inhibiteurs des histones déacétylases (HDAC) : TSA et SAHA. Dans le modèle chez le rat, la silybine réduit de 50% le nombre des lésions prénéoplasiques. En conclusion, la silybine est un agent naturel intéressant pour la prévention du cancer colorectal et dans le cadre d'une combinaison avec TRAIL/des inhibiteurs d'HDACs.

Le cancer colorectal est la deuxième cause de mortalité due au cancer en Europe et aux États-Unis. Etant donné l’efficacité limitée et la toxicité élevée des agents de chimiothérapie, de nouvelles approches sont nécessaires. Le flavanolignane silybine représente le principal constituant actif du chardon-marie (Silybum marianum). Les mécanismes moléculaires des propriétés anticancéreuses de la silybine ont été étudiés dans un modèle cellulaire de progression du cancer colorectal humain : les cellules SW480 issues d’un adénocarcinome, et leurs dérivées métastatiques les cellules SW620. Les effets chimiopréventifs de la silybine ont été étudiés dans un modèle de cancérogenèse colique induite par l’azoxyméthane chez le rat. La silybine induit une mort apoptotique avec activation de la caspase-3 dans les deux lignées. L’expression des récepteurs de mort TRAIL est augmentée, et la caspase-8 activée. Le potentiel mitochondrial est perturbé provoquant une libération du cytochrome c et une activation de la caspase-9. En plus de l’activation des voies apoptotiques extrinsèque et intrinsèque la silybine induit une réponse autophagique. La combinaison de la silybine et de TRAIL, un agent anti-cancéreux prometteur, provoque une mort cellulaire synergique dans les deux lignées. Un effet synergique est aussi observé avec la combinaison de la silybine et des inhibiteurs des histones déacétylases (HDAC) : TSA et SAHA. Dans le modèle chez le rat, la silybine réduit de 50% le nombre des lésions prénéoplasiques. En conclusion, la silybine est un agent naturel intéressant pour la prévention du cancer colorectal et dans le cadre d’une combinaison avec TRAIL/des inhibiteurs d’HDACs. / Colorectal cancer (CRC) is the second most common cause for cancer-related deaths in Europe and in the USA. Because of the limited efficacy and considerable toxicity of chemotherapeutic agents, new approaches are needed. The hepatoprotective flavonolignan silibinin is the major biologically active compound of the milk thistle (Silybum marianum).The molecular mechanisms of the anticancer properties of silibinin in CRC were studied in an in vitro model of cancer progression consisting of the adenocarcinoma cell line SW480 and its derived metastatic cell line SW620. Its chemopreventive effects were assessed in an in vivo model of azoxymethane-induced colon carcinogenesis in the rat. Silibinin induced apoptotic cell death with activation of caspase-3 in both cell lines. The expression of death receptors was upregulated, and caspase-8 was activated. The potential of the mitochondrial membrane was perturbed permitting the release of cytochrome c and the activation of caspase-9. Besides the activation of the extrinsic and the intrinsic apoptotic pathway, silibinin induced an autophagic response. Combination of silibinin and TRAIL, a promising anticancer agent selectively inducing apoptosis in cancer cells, induced synergistic cell death in both cell lines. Synergy in cell death induction was also observed by the combination of silibinin and the histone deacetylase (HDAC) inhibitors TSA and SAHA. In the preclinical model in the rat, silibinin administration was able to reduce by half the number of preneoplastic lesions present in the colon. In conclusion, silibinin is a promising natural agent for colon cancer chemoprevention and for combination therapy with TRAIL/HDAC inhibitors.