15N-based nuclear magnetic resonance techniques are considered very powerful to study the molecular properties of platinum-containing anticancer agents, these properties being responsible for the efficacy of the compounds, but also for the understanding of resistance mechanisms and toxicity. Therefore, the first part of the present work aimed to develop a new method for synthesizing 15N-labeled, chiral platinum compounds. A theoretical discussion on the nucleophilic ring-opening of aziridines has also been envisaged, rationalizing an interesting regiochemistry question. Indeed, a surprising inversion of regiochemistry arose during the development of the above-mentioned synthetic pathway, and density functional theory calculation brought a rational framework to the experimental findings.<p><p>Infrared spectroscopy probes the global chemical composition of a sample and has been used to produce a snapshot of cancer cells contents after treatment with platinum coordinates. Indeed, in vitro studies focused here on the use of modern spectroscopic methods to fingerprint the cellular impact of platinum complexes. These drug signatures help to classify and select promising compounds. It makes no doubt that such systemic approaches for compound discovery are helpful technologies. Also, we made the use of the COMPARE algorithm from the NCI, which analyzes similarity between any active compounds previously tested by the NCI large scale in vitro screening program of anticancer agents. <p><p>The last chapter aimed to study the interactions between a series of platinum coordinates and DNA. Binding mode to telomeric-like sequences and binding kinetics to genomic-like sequences were assessed to investigate any differences between the compounds and to gain insight into structure-activity relationships. <p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le glioblastome est la plus fréquente et la plus agressive des tumeurs cérébrales primaires.<p>Malgré un traitement standard pluridisciplinaire (chirurgie, radiothérapie et chimiothérapie),<p>la médiane de survie des patients atteints de ce type de tumeur est de 15 mois et aucun patient<p>n’a pu être guéri à ce jour. Ce pronostic très sombre est directement lié à la capacité<p>d’invasion diffuse du parenchyme cérébral par les cellules gliales tumorales, ce qui rend<p>impossible une résection chirurgicale totale. De plus, ces cellules sont particulièrement<p>résistantes aux traitements chimiothérapeutiques de type pro-apoptotique, entrainant une<p>récidive quasi inévitable de la tumeur. De nombreuses stratégies thérapeutiques telles que<p>l’immunothérapie ou les thérapies ciblées sont actuellement explorées pour tenter de<p>combattre ces tumeurs. Cependant, leur efficacité au niveau clinique s’est avérée décevante. Il<p>devient donc indispensable d’identifier de nouveaux agents thérapeutiques afin d’améliorer la<p>survie des patients atteints de glioblastome.<p>Dans ce travail, nous avons caractérisé les propriétés anticancéreuses in vitro et in vivo de<p>deux terpénoïdes extraits de champignons, la fusicoccine A et l’ophioboline A, puis nous<p>avons caractérisé en partie leur mécanisme d’action anti-tumoral dans des cellules de<p>glioblastome.<p>Tout d’abord, nous avons montré que l’activité inhibitrice de croissance in vitro de la<p>fusicoccine A et de l’ophioboline A n’était pas dépendante du degré de sensibilité ou de<p>résistance à l’apoptose des cellules gliales tumorales. Nous avons ensuite mis en évidence que<p>la fusicoccine A était capable de diminuer l’invasion des cellules de glioblastome in vitro en<p>ciblant la kinase focale d’adhérence (FAK). Dans le même temps, nous avons démontré que<p>l’ophioboline A était capable d’induire la mort de ces cellules par paraptose en inhibant<p>l’activité du canal ionique BKCa. Ces deux cibles sont intéressantes car en plus d’être<p>surexprimées dans les glioblastomes, elles interviennent dans de nombreux processus<p>cellulaires tels que la prolifération, la migration et la survie cellulaire.<p>Pour finir, nous avons analysé le pouvoir anti-tumoral in vivo de ces deux terpénoïdes en<p>utilisant un modèle murin de mélanome métastatique, couramment utilisé dans notre<p>laboratoire. Seule l’ophioboline A, injectée en intrapéritonéal à 10 mg/kg, augmentait de<p>manière significative la survie des souris traitées avec cette molécule par rapport aux souris<p>contrôles. Dans ce premier modèle, nous n’avions pas déterminé les conditions optimales<p>9<p>pour l’évaluation in vivo de la fusicoccine A et de l’ophioboline A. Lorsque celles-ci seront<p>définies, des modèles de xénogreffes orthotopiques de glioblastomes humains implantées dans<p>le cerveau de souris immunodéficientes seront utilisés.<p>En conclusion, l’ophioboline A, pouvant être produite en quantités industrielles par culture<p>du champignon qui la synthétise, possédant un mécanisme d’action original et montrant déjà<p>un début d’activité in vivo, pourrait représenter une molécule méritant des études plus<p>approfondies en termes d’agent thérapeutique susceptible de combattre les glioblastomes. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

There is an urgent need to develop reliable and cost-saving methods to select pre-clinically new drug candidates with original mechanism for cancer therapy. Previous results have shown that IR spectra of cancer cells exposed to various drugs provided a global signature of all the metabolic changes induced by the treatments. In this thesis, we attempted to develop a selection criterion – based on FTIR spectroscopy – for potential antitumor compounds according to their mechanism of action. <p>In chapter III, it was demonstrated that spectral variations in IR spectra of cancer cells induced by a treatment can be correlated to the mechanism of the drug. Human prostate cancer PC-3 cells were exposed to 7 well-described anticancer drugs belonging to 3 distinct classes. Each class is characterized by a unique mode of action. Drugs known to induce similar types of metabolic disturbances appear to cluster when spectrum shapes are analyzed. Chapter IV generalized the results obtained on PC-3 cells with six other cell lines. We showed that the spectral signatures of drug effects are mainly independent of the cell line. Chapter V indicated that, while the cell cycle phase influence IR spectra of cells, the drug spectral signature was dominated by global metabolic modifications and not much by the cell cycle perturbations due to this drug. <p>Chapter VI and VII focused on lipids. While the precise identification of particular molecules is particularly complex with IR spectroscopy, we attempted to extract more precise information and to assign spectral variations to specific changes in lipids. IR spectra of lipids contain very interesting details on their nature and structure. We achieved to build a tool which quantifies five major lipid classes in complex mixtures such as total lipid cell extracts. However, based on this tool, the treatments used do not induce any variation in the lipid cell composition (for five classes).<p>Finally, in chapter VIII, we applied the method developed previously on a new potential class of anticancer molecules: the polyphenols. A global method was particularly interesting as the development of therapy using these compounds is hampered by the complexity of the multiple anticarcinogenic mechanisms of these molecules. We have noticed the similarities and discrepancies among 3 very close synthetic molecules and the observations were coherent with previous biological data. We also compared them with 3 natural molecules already in clinical phase for treatment of various cancers.<p>In conclusion, we developed an objective classifier for potential anticancer drugs based on their global effects on cancer cells. Applied to a larger scale, this method could constitute a first step in the screening method to select drugs with original mode of action.<p>There is an urgent need to develop reliable and cost-saving methods to select pre-clinically new drug candidates with original mechanism for cancer therapy. Previous results have shown that IR spectra of cancer cells exposed to various drugs provided a global signature of all the metabolic changes induced by the treatments. In this thesis, we attempted to develop a selection criterion – based on FTIR spectroscopy – for potential antitumor compounds according to their mechanism of action. <p>In chapter III, it was demonstrated that spectral variations in IR spectra of cancer cells induced by a treatment can be correlated to the mechanism of the drug. Human prostate cancer PC-3 cells were exposed to 7 well-described anticancer drugs belonging to 3 distinct classes. Each class is characterized by a unique mode of action. Drugs known to induce similar types of metabolic disturbances appear to cluster when spectrum shapes are analyzed. Chapter IV generalized the results obtained on PC-3 cells with six other cell lines. We showed that the spectral signatures of drug effects are mainly independent of the cell line. Chapter V indicated that, while the cell cycle phase influence IR spectra of cells, the drug spectral signature was dominated by global metabolic modifications and not much by the cell cycle perturbations due to this drug. <p>Chapter VI and VII focused on lipids. While the precise identification of particular molecules is particularly complex with IR spectroscopy, we attempted to extract more precise information and to assign spectral variations to specific changes in lipids. IR spectra of lipids contain very interesting details on their nature and structure. We achieved to build a tool which quantifies five major lipid classes in complex mixtures such as total lipid cell extracts. However, based on this tool, the treatments used do not induce any variation in the lipid cell composition (for five classes).<p>Finally, in chapter VIII, we applied the method developed previously on a new potential class of anticancer molecules: the polyphenols. A global method was particularly interesting as the development of therapy using these compounds is hampered by the complexity of the multiple anticarcinogenic mechanisms of these molecules. We have noticed the similarities and discrepancies among 3 very close synthetic molecules and the observations were coherent with previous biological data. We also compared them with 3 natural molecules already in clinical phase for treatment of various cancers.<p>In conclusion, we developed an objective classifier for potential anticancer drugs based on their global effects on cancer cells. Applied to a larger scale, this method could constitute a first step in the screening method to select drugs with original mode of action.<p><p>Afin d’améliorer les thérapies contre le cancer, il devient actuellement cruciale de développer une méthode pour améliorer la sélection préclinique de nouvelles molécules, potentiellement anticancéreuses. Des publications précédentes ont mis en évidence que les spectres infrarouges de cellules cancéreuses exposées à différents agents thérapeutiques fournissent une empreinte globale de l’ensemble des changements métaboliques induit par ce médicament. Dans cette thèse, nous proposons d’utiliser la spectroscopie infrarouge pour mettre au point un critère de sélection basé sur le mode d’action des agents anticancéreux. Plusieurs aspects de la technique ont été investigués. Nous avons d’abord démontré la possibilité d’utiliser les spectres infrarouges de cellules cancéreuses de prostate PC-3 traitées avec 7 drogues pour classer ces molécules selon leur mode d’action. Nous avons ensuite reproduit les résultats obtenus sur PC-3 avec 6 autres lignées cellulaires et montré que la signature spectrale obtenue était largement indépendante de la lignée. Par la suite, nous avons étudié si l’effet sur le cycle cellulaire induit par de nombreuses molécules anticancéreuses, pouvait expliquer certains changements spectraux observés suite au traitement. Nous avons pu montrer que la majorité des variations spectrales n’étaient pas liées à une perturbation du cycle cellulaire. Nous nous sommes ensuite concentrés sur une classe de molécules en particulier: les lipides. Après avoir mis en évidence l’ensemble des informations contenues dans un spectre infrarouge de lipides, nous avons mis au point un modèle permettant de quantifier 5 classes de lipides dans des mélanges complexes tels que des extraits lipidiques provenant de cellules. Néanmoins, aucune variation du contenu en ces 5 classes de lipides n’a été observée pour les traitements utilisés dans cette étude. Enfin, nous avons appliqué la méthode mise au point dans cette thèse à une classe de molécules prometteuses :les polyphénols. Une approche globale s’avère particulièrement intéressante pour ces composés étant donné qu’ils présentent des mécanismes anticancéreux multiples et complexes. Nous avons comparé 3 molécules naturelles en phase clinique pour le traitement de certains cancers et 3 molécules synthétiques présentant une structure très proche. Par notre méthode, nous avons mis en évidence certaines similarités et différences de ces 6 molécules en termes d’effets globaux sur les cellules. En conclusions, nous avons développé un outil objectif de classification pour les molécules anticancéreuses potentielles, basée sur le mécanisme global des composés. Appliquée à plus large échelle, cette méthode pourrait constituer une première étape permettant de sélectionner les molécules avec un mode d’action original. / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Malgré la découverte des antigènes tumoraux depuis quelques décennies dans les mélanomes humains, l’immunothérapie anticancéreuse reste encore relativement inefficace. En outre, les traitements anti-tumoraux classiques tels que la chimiothérapie et la radiothérapie ont longtemps été considérés comme des traitements affectant principalement les cellules tumorales en division. Actuellement, des études de plus en plus nombreuses suggèrent que le succès de la chimiothérapie dépendrait, en partie, du système immunitaire. En effet, d’une part, les agents chimio-thérapeutiques pourraient induire une mort immunogène des cellules tumorales et donc potentialiser les réponses immunitaires. D’autre part, certains rapports montrent que la présence préalable de cellules immunes dans l’environnement tumoral améliore le pronostic clinique observé après chimiothérapie notamment.<p><p>Au cours de ce travail, nous avons étudié l’effet du cyclophosphamide (CTX, un agent alkylant) sur le système immunitaire et la résistance anti-tumorale dans des souris porteuses du mastocytome P815. Nous avons remarqué qu’une seule injection de CTX dans des souris inoculées 10-20 jours plus tôt avec une dose létale de cellules tumorales induit la survie dans 100% des souris traitées. En outre, le rejet tumoral induit par le CTX est strictement dépendant des lymphocytes T CD4+ et CD8+, et permet une résistance tumorale à long terme spécifique du mastocytome P815. Le but de cette étude était d’appréhender les mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans cette mémoire spécifique de la tumeur. <p><p>Nous avons premièrement montré que le CTX augmente les réponses de type Th1 et Th17 dans des souris immunisées. L’activation de ces réponses requiert l’IL-12p40 et corrèle avec une augmentation du nombre de cellules CD11b+/F4/80+/Ly6C+, suggérant que ces DCs inflammatoires présumées pourraient être une source potentielle d’IL-12 et/ou d’IL-23. Des résultats similaires ont été observés dans des souris porteuses de la tumeur P815 et traitées au CTX. Nous avons également caractérisé les cellules T anti-tumorales effectrices qui infiltrent la tumeur et en particulier, nous avons étudié le rôle des cellules T auxiliaires CD4+ dans la migration des lymphocytes T CD8+ spécifiques de la tumeur. Nous avons observé que la déplétion des cellules T CD4+ semble induire un blocage des lymphocytes T CD8+ dans les ganglions drainant la tumeur qui ne migrent alors plus vers le foyer tumoral. Nous avons donc évalué le rôle de chimiokines/récepteurs aux chimiokines qui pourraient être impliqués dans ce processus tels que les couples CXCR3/CXCL9-10-11. <p><p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les molécules actuellement utilisées dans la chimiothérapie anticancéreuse sont pour la majorité d’origine végétale mais peuvent aussi provenir d’organismes marins ou de microorganismes. Ces molécules bien qu’ayant des cibles moléculaires différentes, induisent dans la majorité des cas une mort cellulaire par apoptose. Or ces dernières années le développement d’une chimiorésistance des cellules cancéreuses vis à vis de ce type de molécules s’est particulièrement accru. Face à cette situation le besoin de trouver de nouvelles molécules avec des mécanismes d’action différents se fait de plus en plus pressant. Dans cette perspective nous avons évalué le potentiel anticancéreux des alcaloïdes du Pavetta crassipes K Schum, du Kalanchoe blossfeldiana Poelln, de l’isostrychnopentamine (ISP) isolée du Strychnos usambarensis Gills et de 14 phytotoxines d’origine fongique. Nous avons évalué leurs activités inhibitrices de croissance in vitro sur des lignées humaines cancéreuses de glioblastome (U373), d’oligodendrogliome (Hs-683), de poumon non à petite cellule (A549), de prostate (PC3), de sein (MCF7), d’œsophage (OE21), de mélanome (SKMEL-28) et des lignées murines de mélanome (B16F10) et de carcinome mammaire (MXT). Ces différentes lignées sont décrites dans la littérature comme ayant des niveaux variables de sensibilité aux molécules inductrices d’apoptose. Nous montrons ainsi dans notre travail que l’isostrychnopentamine ou encore des extraits issus de Pavetta crassipes K Schum ont in vitro des activités anticancéreuses intéressantes quelque soit la sensibilité de la lignée cellulaire aux stimuli pro-apoptotiques. De surcroit les lignées connues pour avoir un certain niveau de résistance à l’apoptose sont plus sensibles (IC50 ~ 1µM) aux effets de ces deux fractions que les lignées cancéreuses ou normales habituellement sensibles à l’apoptose (IC50 ~ 2,5µM). Les taux comparatifs d’apoptose induite par l’isostrychnopentamine dans 2 lignées dites résistantes à l’apoptose (U373 et A549) montrent une complète indépendance du taux de sensibilité à l’apoptose de ces lignées. Cette situation laisse penser que l’apoptose n’est pas le mécanisme d’action principale de la molécule. L’évaluation du potentiel anticancéreux des 14 phytotoxines d’origine fongique sur des lignées cellulaires de cancer humain et murin nous a permis de retenir deux phytotoxines (le bislongiquinolide et le dihydrotricodimerol) pour des investigations plus poussées. En effet les résultats obtenus en vidéomicroscopie indiquent que ces deux phytotoxines ont un effet cytostatique qui in fine conduit à un effet cytotoxique. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Malgré la disponibilité d’un traitement curatif et un vaccin largement utilisé, l’OMS estime qu’approximativement un tiers de la population mondiale est infectée par Mycobacterium tuberculosis, l’agent étiologique de la tuberculose, et qu’environ 2 millions de personnes en meurent chaque année. La compréhension de l’épidémiologie de la tuberculose et les actions de contrôle de la maladie ont été, récemment, compliquées par l’émergence de bacilles tuberculeux résistants aux antibiotiques et par la synergie fournie par la co-infection avec le VIH. Une tendance alarmante pour la santé publique est l’émergence de souches résistantes à plusieurs antibiotiques (multi-résistantes, MDR), définies comme des isolats résistants au moins à l’isoniazide (INH) et la rifampicine (RIF), les deux agents anti-tuberculeux les plus puissants.<p><p>La sélection de mutants résistants se produit chez le patient lorsque les taux d’antibiotiques présents dans le corps sont sub-thérapeutiques ou lorsque la thérapie est inappropriée. Un des facteurs favorisant est l’exceptionnelle durée de la chémothérapie. Le besoin de maintenir des taux élevés d’antibiotiques pendant des mois, combiné avec la toxicité inhérente des agents, résultent en une observance incomplète du traitement par le patient et le risque d’acquérir des résistances. La résistance aux antibiotiques chez M. tuberculosis résulte d’altérations dans des gènes chromosomiques spécifiques. Les causes génétiques de la résistance ont été définies pour certains antibiotiques bien que plusieurs inconnues persistent. <p><p>Le présent travail a consisté en l’étude du problème de la résistance aux antibiotiques anti-tuberculeux par différentes approches :l’analyse génétique des mécanismes de résistance, l’évaluation de l’activité thérapeutique de nouvelles molécules et la caractérisation du profil de résistance de souches cliniques. <p><p>L’acide p-aminosalicylique (PAS) est un antibiotique bactériostatique de deuxième ligne dont le mécanisme d'action sur le bacille tuberculeux est incompris. Récemment, en utilisant la mutagenèse par transposon, la résistance au PAS fut associée à des mutations de la thymidylate synthase encodée par le gène thyA. Suite à cette découverte, nous avons entrepris une étude moléculaire de souches cliniques et de mutants spontanés résistants au PAS. Des mutations du gène thyA furent identifiées chez seulement 37% des souches. En tout, vingt-quatre mutations différentes furent identifiées dans le gène thyA. Les séquences nucléotidiques de cinq autres gènes de la voie de synthèse du folate et de la thymine (dfrA, folC, folP1, folP2, et thyX) ainsi que de 3 gènes encodant des N-acétyltransférases (nhoA, aac1 et aac2) furent également analysées mais aucune mutation associée à la résistance au PAS n’a pu être mise en évidence. L’utilisation de techniques bioinformatiques de prédiction structurelle révèle que les mutations identifiées affectent soit la structure soit le site fonctionnel de ThyA. L’étude des profils de croissance des organismes résistants au PAS nous permit de constater que les organismes porteurs d’une mutation de la protéine ThyA présentent un profil de croissance constant en présence de concentrations croissantes de PAS. Les organismes résistants au PAS possédant une protéine ThyA sauvage répondent, quant à eux, aux concentrations croissantes de PAS de façon dose-dépendante, indiquant que le(s) mécanisme(s) alternatif(s) de résistance au PAS est (sont) dose-dépendant(s).<p><p>La thymidylate synthase est également une des cibles du 5-fluorouracil (5-FU), l’agent chimiothérapeutique le plus largement utilisé pour le traitement du cancer colorectal avancé. Etant donné l’augmentation du nombre de souches résistantes de M. tuberculosis, de nouveaux composés anti-tuberculeux sont nécessaires de façon urgente. Ici, nous avons évalué l’efficacité in vitro et in vivo du 5-FU sur M. tuberculosis. La concentration minimale inhibitrice du 5-FU fut déterminée sur une collection de souches cliniques sensibles et multi-résistantes ainsi que sur des mutants spontanés résistants au PAS. Tous les isolats montrèrent une sensibilité au 5-FU à des concentrations allant de 0.4 à 1.8 µg/ml, et ce indépendamment de leur profil de sensibilité/résistance aux agents anti-tuberculeux actuels. Les études in vivo du 5-FU (sur un modèle murin de tuberculose active) montrèrent une efficacité de celui-ci durant les deux premières semaines de traitement puis une perte d’activité à la troisième semaine, vraisemblablement engendrée par les effets secondaires du 5-FU.<p><p>L’éthionamide (ETH) est un autre antibiotique de deuxième ligne dont l’utilisation est limitée aux tuberculoses multi-résistantes étant donné les effets secondaires qu’il engendre. Ces dernières années, les études ont montré que l’ETH est un pro-médicament, transformé en forme active par l’enzyme monooxygénase EthA dont l’expression est contrôlée par le répresseur transcriptionnel EthR. Notre étude décrit l’élaboration d’inhibiteur d’EthR capable d’augmenter la sensibilité de M. tuberculosis à l’ETH suite à l’amélioration de son activation. Les composés synthétisés et sélectionnés pour leur capacité à inhiber l’interaction EthR-ADN furent co-cristallisés avec EthR. Les structures tridimensionnelles des complexes furent utilisées pour la synthèse d’analogues capables d’améliorer la puissance de l’ETH en culture. Les molécules les plus prometteuses furent testées sur un modèle murin de tuberculose. Pour un des inhibiteurs d’EthR testés, nous avons montré que sa co-administration avec l’ETH permet une réduction de la dose d’ETH utilisée de 3 fois, pour l’obtention d’une même réduction de charge mycobactérienne pulmonaire. Ce travail démontre la possibilité d’augmenter l’index thérapeutique de l’éthionamide en agissant pharmacologiquement sur le mécanisme régulateur de son activation.<p><p>Dans certaines régions du monde, le problème de la multi-résistance devient très présent. Nous avons étudié l’état de la situation à Mourmansk (Fédération russe), une région à haute incidence de tuberculose. La résistance aux antibiotiques et l’épidémiologie moléculaire de la tuberculose furent étudiées sur des isolats collectés en 2003 et 2004 dans cette région. Une extrêmement haute prévalence de tuberculose multi-résistante (MDR-TB) fut constatée à la fois pour les nouveaux cas (primaires) (26%) et les cas précédemment traités (72.9%). Le typage des souches MDR primaires révèle une appartenance au génotype Beijing pour la plupart des isolats (79.8%) et l’homogénéité génétique des souches suggère une transmission active au sein de la population. L’analyse moléculaire des gènes impliqués dans la résistance à l’INH et à la RIF montre la présence des mutations katG codon 315 et rpoB codon 531 chez, respectivement, 98,2% et 76,3% des isolats MDR-TB primaires. La haute fréquence de ces mutations « communes » suggère la possible utilisation de tests moléculaires ciblant spécifiquement ces mutations pour détecter rapidement la plupart des cas de MDR-TB.<p><p>Nos travaux illustrent les différentes voies à suivre pour maitriser le problème de la résistance aux antibiotiques :l’élucidation des mécanismes de résistance, le développement de nouveaux médicaments et la détection rapide des cas de résistance.<p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les cancers MSI (Microsatellite Instable) sont caractérisés par un niveau élevé d'instabilité des séquences répétées de l'ADN, les microsatellites, suite à l'inactivation du système MMR (Mismatch Repair). L'étude de la carcinogenèse MSI a révélé des mutations somatiques (délétion/insertion) de nombreux gènes sur des microsatellites codants, qui décalent le cadre de lecture et engendrent la production de protéines tronquées dont la fonction est le plus souvent perdue. Ces altérations affectent des gènes suppresseurs de tumeurs ou apparentés agissant au niveau de voies de signalisation en rapport avec l'oncogenèse, et sont sélectionnées lorsqu'elles promeuvent le développement tumoral. Ces travaux font état de la découverte de la première mutation d'une chaperonne dans une pathologie tumorale, affectant l'oncogène codant pour HSP110 (Heat Shock Protein) sur un microsatellite non-codant intronique situé dans un site accepteur d'épissage. Cette mutation, conduisant à un saut d'exon, est inéluctable et bi-allélique dans l'ADN tumoral, et entraîne la perte des activités oncogéniques d'HSP110 dans les cellules cancéreuses (effet pro-apoptotique, chimio-sensibilisant, antiprolifératif et de ralentissement de la croissance tumorale). Ces résultats remettent en question les mécanismes de l'oncogenèse MSI et le caractère oncogénique de l'instabilité microsatellitaire. Au niveau physiopathologique et clinique, ils pointent HSP110 comme cible pronostique (facteur prédictif de réponse à la chimiothérapie) et thérapeutique. Je propose une approche de traitement pour les patients avec une tumeur MSI, visant à exacerber le caractère délétère de cette mutation dans les cellules tumorales. / MSI cancers (MicroSatellite Instability) are characterized by widespread instability of DNA repeated sequences, known as microsatellites, due to MMR system (Mismatch Repair) deficiency. Since the detection of this tumor phenotype, most of the oncogenic events reported in these tumors are somatic mutations (1-2 bp insertions or deletions) that affect coding DNA repeats, resulting in frameshifts and inactivation of the corresponding proteins. They accumulate in tumor cells due to positive selection during the MSI-driven tumorigenic process when they promote tumor development by inactivating genes with tumor suppressor-related functions. This work reports the first somatic mutation of a chaperone protein in a cancer so far, i.e. HSP110 (Heat Shock Protein) in MSI colorectal cancer. This mutational event consists in the somatic deletion of the intronic microsatellite, located in the splice acceptor site of HSP110. We demonstrate that it is almost systematic and bi-allelic in these cancers, leading to inactivation of the oncogenic functions of the HSP110 chaperone (pro-apoptotic and anti-proliferative impact leading to chemosensitization of tumor cells and tumor growth decrease). Our findings support an unexpected and paradoxical anticancer impact of the microsatellite instability-driven pathway in mismatch repair-deficient colon cancer. From a pathophysiological and clinical point of view, they highlight HSP110 as a putative relevant prognostic marker (improvement of patients’ response to chemotherapy) and therapeutic target. According to these findings, I propose a therapeutic strategy targeting HSP110 and its mutant for personalized medicine of MSI colon cancer patients.

Paul Ehrlich (1854-1915) était sans doute l'un des esprits les plus brillants en Europe de la fin du XIXème siècle. ses expériences variées et ses contributions théoriques ont inspiré toute une génération de chercheurs et ont également mené à de violentes disputes académiques. c'est ainsi que des champs entiers de recherche tels que celui de l'immunologie ont été définis à partir de ses découvertes.il semble qu'il existe un lien entre les travaux précoces de Paul Ehrlich sur les techniques de coloration et sur les colorants spécifiques pour certains tissus, qui lui ont permis de proposer ses nouvelles conceptions de l'immunité, et ses travaux systématiques tardifs qui culminèrent dans la découverte du salvarsan, le premier agent chimio thérapeutique pour le traitement de la syphilis.les efforts d'Ehrlich dans le champ des maladies vénériennes ne peuvent donc pas êtres conçus à part mais doivent en outre être mis dans le contexte de leur perception sociale au début du XXème siècle. il est également important de reconnaître que le développement de l'idée de la chimiothérapie est associé à une rupture conceptuelle en immunologie illustrée par la conception chimique d'ehrlich.dans ce projet de thèse on essayera d'analyser les différents aspects de l'œuvre académique de Paul Ehrlich. Cette tâche englobera d'un côté une perspective conceptuelle pour retracer l'émergence de la science de l'immunologie à la fin du XIXème siècle et de l'autre côté une approche d'histoire sociale en analysant les réseaux académiques, administratifs et industriels qui sont une partie intégrale de l'œuvre de Paul Ehrlich. / The overall aim of this work was to analyse transformations in Medicine and Science and the emergence of modern medical practices and cultures. For this aim we chose a dual approach in termsof social as well as of intellectual history. We gathered abroad range of themes stretching from bureaucratic authority over professionalizationin the health sector to legal change and industrialisation.Furthermore we considered the evolution of scientific cultures and practices in the field of experimental medicineand identified a number of leading themes stretching from observation practices overmeasuring and standardization practices to therapeutic intervention. Paul Ehrlich figured in a dual role as both paradigm of the triangular structure ofstate, science and industry that had a critical impact on the German health sector andalso as catalyst of emerging scientific cultures and practices in experimental medicine. His implication in both fields helped to demonstrate critical aspects of our study and further bridged the gap between approaches in terms of intellectual and social history. We found that the emergence of modern medical practice was intimately connected to the sum of elements that we developed between the late 19th and early 20th century. Social conditions allowed emerging therapeutic concepts to fortify through repeated practices. Its implication in concepts of therapy and disease was widespread and also acted on the evolution of social norms.With the spread of immunology and chemotherapy, the iatrochemical approach to medicine imposed itself and established a solid basis for its persistence during the 20th century. The conceptual as well as the social conditions for its success were intertwined and mutually fostered each other. Shortlly before the outbreak of the Great War Germany had become the testing field for a new kind of modern medicine.

La protéine TRAIL (TNF Related Apoptosis Inducing Ligand) suscite un grand intérêt en thérapie anticancéreuse. Contrairement à la plupart des traitements couramment utilisés en clinique, cette protéine induit sélectivement la mort par apoptose de nombreuses cellules cancéreuses. Cette cytokine exerce son activité cytotoxique en se liant à des récepteurs transmembranaires exprimés à la surface de la cellule cible. Par un jeu d’interactions protéiques, la fixation de TRAIL sur ces récepteurs agonistes (TRAIL-R1 et TRAIL-R2) conduit à l’activation de l’apoptose. L’expression de deux récepteurs antagonistes, TRAIL-R3 et TRAIL-R4, par les cellules cancéreuses, permet aux cellules cibles d’échapper à l’apoptose induite par TRAIL. Nous montrons que ces deux récepteurs font intervenir des mécanismes moléculaires distincts. Leur expression pouvant potentiellement représenter un frein à l’utilisation clinique de TRAIL, nous avons étudié l’effet de la surexpression de l’un d’entre eux, TRAIL-R4 sur l’efficacité des stratégies thérapeutiques associant TRAIL aux chimiothérapies conventionnelles. Les résultats obtenus montrent également que la résistance induite par TRAIL-R4 peut être contournée in vitro et in vivo en associant TRAIL à des agents chimiothérapeutiques. D’un point de vue moléculaire, nous avons montré que la sensibilisation à TRAIL 1) implique une augmentation du recrutement et de l’activation de la caspase-8 au sein du DISC de TRAIL, 2) ne nécessite pas la voie mitochondriale, et 3) est négativement régulée de manière coopérative par c-FLIP, un inhibiteur sélectif de la caspase-8. De manière intéressante, comme les anticorps agonistes actuellement testés en clinique, de petits peptides agonistes de TRAIL-R2, développés en collaboration avec une équipe de chimiste, permettent de contourner la résistance induite par TRAIL-R4, offrant des perspectives thérapeutiques intéressantes. Les récepteurs TRAIL-R3 et TRAIL-R4 sont donc des inhibiteurs de TRAIL. Nos travaux démontrent cependant, que les stratégies associant TRAIL à des agents chimiothérapeutiques, ou l'utilisation d'agonistes TRAIL-R2 permet de contourner la résistance induite par les récepteurs antagonistes de TRAIL et donc d’éliminer ces cellules cancéreuses. / TRAIL (TNF Related Apoptosis Inducing Ligand) is a very promising cytokine for cancer therapy. Contrary to current treatments, this protein is able to selectively kill cancer cells, whilst sparing healthy cells. TRAIL induces apoptosis following binding to one of its two different agonistic membrane receptors, TRAIL-R1 and TRAIL-R2. However, expression of one of its two antagonistic receptors, TRAIL-R3 and TRAIL-R4, on cancer cells can impair cancer cell killing by TRAIL. We have shown that these receptors inhibit TRAIL-induced cell death differentially. As these receptors can represent a brake for the use of TRAIL in cancer therapy, we investigated the effect of the expression of one of them, TRAIL-R4 on the efficacy of the different therapeutic strategies associating TRAIL and conventional therapeutic drugs. We show that acquired resistance to TRAIL following expression of TRAIL-R4 can be overcome in vitro and in vivo by combining TRAIL with chemotherapeutic agents. From a molecular point of view, we could demonstrate that sensitization to TRAIL 1) occurs mainly through an increase of caspase-8 recruitment and activation within the TRAIL DISC, 2) is independent of the mitochondrial pathway and 3) is negatively regulated, in a cooperative manner by c-FLIP, a caspase-8 selective inhibitor. Interestingly, like agonistic receptors currently tested in clinic, small agonistic peptides targeting TRAIL-R2, engineered in collaboration with a team of chemists, afford cancer cell killing regardless of TRAIL-R4 expression, providing novel therapeutic perspectives. TRAIL-R3 and TRAIL-R4 should thus be considered as TRAIL inhibitors. Our results demonstrate however that strategies aiming at combining TRAIL with chemotherapeutic agents or the use of TRAIL-R1 or TRAIL-R2 agonists could be effective treatments to eradicate cancer cells that express TRAIL antagonistic receptors.

Introduction : La perfusion pulmonaire isolée (PPI) est une technique expérimentale dont l’objectif est d’administrer de fortes doses de chimiothérapie dans le poumon sans effets secondaires systémiques. Cette thèse s’est déroulée en trois étapes : première étape, déterminer in vitro la chimiothérapie la plus efficace en 30 minutes sur les cellules de cancers colo-rectaux (CCR). Deuxième étape, mettre au point la technique de PPI chez le porc. Troisième étape, mener une étude d’escalade de dose de chimiothérapie chez le porc en PPI.Méthodes : Première étape, des tests de cytotoxicité in vitro ont été menés sur un panel de cellules d’adénocarcinome colique humain avec les drogues de chimiothérapie les plus efficaces dans les essais cliniques. Deuxième étape, des porcs étaient traités par perfusion de chimiothérapie dans le poumon gauche isolé de la circulation générale pendant 30 minutes puis maintenus en vie pendant un mois. Troisième étape, les doses de chimiothérapie injectés étaient augmentées par palier jusqu’à obtenir une toxicité aigüe ou le décès des animaux.Résultats : La gemcitabine (GEM) fut la drogue ayant la plus grande efficacité anti-tumorale pour un traitement de 30 min. La PPI de GEM permit d’obtenir des concentrations élevées de GEM dans le parenchyme pulmonaire et la survie des animaux pendant un mois. Il n’existait pas de fuites systémiques de GEM. L’augmentation des doses de GEM permis de déterminer la dose maximale toxique à 320 mg et la toxicité limitant la dose à 640 mg. Conclusions : La technique de PPI avec la GEM est une technique sûre et reproductible permettant d’obtenir de fortes concentrations de GEM dans le parenchyme pulmonaire. / Introduction: The isolated lung perfusion (ILP) is an experimental technique which main objective is to deliver high dose of cytotoxic agent to the lung tissue without systemic exposure. The thesis took place in three stages: first stage, setting in vitro the chemotherapy the most efficient against colorectal cancer (CCR) cells in 30 min. Second stage, develop the ILP technique in a pig model. Third stage, lead a dose escalation study with chemotherapy by ILP.Methods: First stage, efficacy of various cytotoxic molecules against a panel of human CCR cell lines was tested in vitro after a 30-minute exposure. Second stage, pigs were treated with chemotherapy delivered by ILP during 30 minutes and kept alive during a month. Third stage, chemotherapy doses were increase in order to obtain acute toxicity or death of animals.Results: Gemcitabine (GEM) was the most efficient drug against CCR cells in 30 minutes. ILP with GEM permit to maintain high concentration in the lung parenchyma and pigs survival during one month. No systemic leaks were detected. Dose increase of GEM conduct to determine the maximal tolerated dose of GEM by ILP to 320 mg. Conclusions: ILP with GEM is a safety and reproducible technique allowing high GEM concentrations in the lung tissue.