Th.--Méd.--Nancy 1, 1983. N°: 56.

Le choriocarcinome est une tumeur trophoblastique hautement maligne qui se développe souvent suite à des grossesses molaires dénommées moles hydatiformes (MH). La progression d’une MH vers un choriocarcinome reste à ce jour non caractérisée. L’implication de facteurs angiogéniques dans ce processus a été proposée. Nous avons étudié le rôle d'un nouveau facteur angiogénique spécifique du placenta, l’EG-VEGF (Endocrine Gland-Derived Endothelial Growth Factor) dans la pathogenèse du choriocarcinome. EG-VEGF agit via deux récepteurs (RCPG), PROKR-1 et PROKR-2. Trois approches ont été utilisées pour vérifier cette hypothèse. Une approche clinique, utilisant des échantillons placentaires et des sera collectés chez des patientes MH (n = 38) et avec choriocarcinome (n = 3) et chez des femmes normales (n = 18), tous prélevés au cours du premier trimestre de la grossesse. Une approche in vitro, utilisant les cellules JEG3, lignée humaine de cellules de choriocarcinome et des cellules trophoblastiques normales du premier trimestre (CTN). Une approche in vivo qui a visé à développer un modèle animal du choriocarcinome qui a servi à l’étude de la progression du choriocarcinome. Les niveaux circulants d’EG-VEGF étaient significativement plus élevés dans les MH et le choriocarcinome comparés aux niveaux chez les patientes normales. Au niveau placentaire, à la fois les niveaux d’expression de l’EG-VEGF et ses récepteurs ont été augmentés. Dans les cellules JEG3, EG-VEGF augmente i) l'expression de PROKR-1 et PROKR-2, ii). La migration, l'invasion, la prolifération et la formation de sphéroïdes dans des systèmes de culture 2 et 3D. Ces effets étaient significativement diminués en présence des antagonistes des deux récepteurs, iii) la phosphorylation de diverses protéines impliquées dans la progression tumorale, ainsi que la sécrétion de MMP-2 et MMP-9. Le modèle de choriocarcinome a été développé par injection de cellules JEG3 en orthotopie dans le placenta de la souris SCID (brevet en cours). En 12 jours, les souris gestantes injectées ont développés un choriocarcinome qui a métastasé dans différents organes. L'injection des antagonistes des récepteurs de l’EG-VEGF réduit significativement le développement et la progression de la tumeur. Par ailleurs, nous avons caractérisé le mécanisme par lequel EG-VEGF contribuerait à la progression tumorale. Ce mécanisme implique le clivage de la protéine de la jonction endothéliale, la VE-Cadhérine, suite à sa phosphorylation sur tyrosine 685 par l’EG-VEGF. Au total, mon projet de thèse i) démontre l’implication directe de l’EG-VEGF dans le développement et la progression du choriocarcinome ii) élucide le mécanisme de cette progression et iii) propose une piste thérapeutique via l’antagonisation de ses récepteurs. / Choriocarcinoma is a highly malignant trophoblastic tumor that often develop from molar pregnancies also called hydatidiform mole (HM). Nevertheless, HM progression towards choriocarcinoma remains uncharacterized. Involvement of angiogenic factors in this process is proposed. Here, we investigated the role of a new placental angiogenic factor, EG-VEGF (Endocrine Gland-Derived Endothelial Growth Factor) in choricarcinoma pathogenesis. EG-VEGF acts via two GPCR receptors PROKR-1 and PROKR-2. Three approaches were used to verify this hypothesis. A clinical approach using sera and placental samples collected from HM (n=38) and Choriocarcinoma patients (n=3) and from normal pregnant women (n=18); all collected during the first trimester of pregnancy. An In vitro approach using JEG3 cells, a human choriocarcinoma cell line and normal first trimester trophoblast cells (NTC). An in vivo approach that aimed at developing an animal model of choriocarcinoma in which therapeutic agents have been tested. Circulating EG-VEGF levels were significantly higher in HM and choriocarcinoma compared to normal patients. Placental EG-VEGF, PROKR1 and PROKR2 expression exhibited the same pattern. In JEG3 cells, EG-VEGF increased i) the expression of PROKR-1 and PROKR-2, ii). Their migration, proliferation invasion and spheroid formation using both 2 and 3D culture systems. These effects were abolished using PROKR1 and PROKR2 antagonists, iii) phosphorylation of different proteins involved in tumor progression as well as secretion of MMP-2 and MMP-9. Choriocarcinoma model has been developed by injection of JEG3 cells orthotopically within the placenta of SCID mice (Patent in progress). Within 12 days, injected gravid mice developed a choricarcinoma that metastasis in multiple organs. Importantly, injection of EG-VEGF receptors antagonists significantly reduced tumor development and its progression. Also, we have characterized the mechanism by which EG-VEGF contributes to tumor progression. This mechanism involves the cleavage of the key junctional protein, the VE-cadherin, following its phosphorylation at the tyrosine 685, by EG-VEGF. In total my thesis project i) demonstrated the direct involvement of the EG-VEGF in the development and progression of choriocarcinoma ii) elucidated the mechanism of this progression and iii) proposes a potential therapeutic for choriocarcinoma through the antagonisation of its receptors.

Les môles hydatiformes complètes (MHC) sont des lésions bénignes précancéreuses du placenta qui dans 5% des cas évoluent vers un cancer très prolifératif dénommé, choriocarcinome (CC). Différents travaux ont rapporté une corrélation entre le développement des MHC récurrentes et les mutations du gène NLRP7. Ce gène code pour la protéine NLRP7 de l’inflammasome dont l’activation contribue à la production d’IL-1 et IL-18. La majorité des travaux publiés à ce jour se sont intéressés à l’étude des mutations de NLRP7. En revanche, aucune étude n’a caractérisé son rôle dans la placentation normale et tumorale. L’objectif de mon projet de thèse était de caractériser le rôle de cette protéine dans le placenta normal et tumoral. Trois approches ont été utilisées, i) Clinique, en collaboration avec le CHU de Casablanca ; le centre de référence Français des Maladies Gestationnelles Trophoblastiques (MGT) et l’Université Mc Gill pour l’accès aux tissus et sera collectés chez des patientes MHC ou CC; ii) In Vitro/Ex Vivo, pour la caractérisation du rôle du NLRP7 dans les processus clés du développement placentaire normal et tumoral dans des systèmes de cultures en 2D et 3D. Deux lignées trophoblastiques ont été utilisées, les cellules non tumorales HTR-8 Sv/Neo et la lignée JEG3 issue d’un CC humain ; iii) In Vivo, par l’injection orthotopique de cellules JEG3, invalidées ou non pour l’expression du gène NLRP7 (stratégie ShRNA), dans le placenta de souris gestantes. L’impact tumoral des JEG3 suite à leur injection dans la corne utérine et dans la veine de la queue de souris non gestantes a également été étudié.Mes travaux ont démontré que la protéine NLRP7 est abondamment exprimée dans le placenta normal au cours du premier trimestre de la grossesse, que son expression est régulée positivement par l’hypoxie, paramètre clé du développement du placenta et que cette protéine contrôle les processus clés du développement placentaire comme la prolifération et la différentiation trophoblastique. Par ailleurs, j’ai aussi démontré que NLRP7 joue un rôle compensatoire important dans la pathologie du retard de croissance intra-utérin. En relation avec le développement tumoral placentaire, mes travaux ont démontré que, i) la protéine NLRP7 est augmentée dans le placenta de patientes MHC et CC, et que les protéines de la machinerie des inflammasomes sont aussi dérégulées, ii) les cellules tumorales JEG3 surexpriment le NLRP7 comparé au HTR-8 Sv/Neo, iii) l’invalidation de NLRP7 dans les JEG3 induit une baisse de leur prolifération et augmentation de leur migration et invasion dans les systèmes de culture 2D et 3D. L’étude in vivo a démontré que l’invalidation de NLRP7 diminue le développement et la métastase du CC humain dans les trois modèles étudiés. Les analyses immunohistologiques, RNAseq et anticorps-array ont permis la caractérisation des mécanismes régulés par la protéine NLRP7 dans les JEG3. L’ensemble de mes travaux ont mis en évidence le rôle critique de la protéine NLRP7 dans le développement placentaire normal et tumoral et proposent la machinerie NLRP7 comme cible potentielle pour le traitement du CC. / Complete hydatidiform moles (CHM) are benign precancerous lesions of the placenta that evolve in 5% of cases into a highly proliferative cancer called choriocarcinoma (CC). Numerous studies have reported correlations between the development of recurrent CHM and mutations in the NLRP7 gene. NLRP7 protein belongs the NLRP7-inflammasome, whose activation contributes to the production of mature IL-1 and IL-18. Most of the work published on NLRP7 was focused on the study of NLRP7 mutations in CHM. Though, no study has characterized its role in normal and tumor placental development. The aim of my thesis project was to characterize the role of this protein in the normal and tumor placenta. Three approaches were used, i) A clinical approach, in collaboration with Casablanca University Hospital; the French reference center of Trophoblastic Gestational Disease and with McGill University. These collaborations allowed for tissue access from MHC and CC patients; ii) An in Vitro / Ex Vivo approach for the characterization of the role of NLRP7 in key processes of normal and tumor placental development using 2D and 3D culture systems. Two trophoblastic cell types were used, a non-tumor cell line, the HTR-8 Sv/Neo and the JEG3 cells, derived from human CC; iii) An In Vivo approach through orthotopic injection of JEG3 cells, invalidated or not for the expression of the NLRP7 gene (ShRNA strategy), in the placenta of gravid mice. The tumor impact of JEG3 following their injection into the uterine horn and the vein of the tail of non-pregnant mice was also examined.The first part of my work showed that NLRP7 protein is abundantly expressed in the normal placenta during the first trimester of pregnancy, that its expression is upregulated by hypoxia, a key parameter in placental development, and that this protein controls key processes of placental development such as proliferation and differentiation. Importantly, I have also demonstrated that NLRP7 plays an important compensatory role in the pathology of intrauterine growth retardation. The second part of my work concerning the role of NLRP7 protein in the placental tumor development demonstrated that i) NLRP7 protein levels are increased in the placenta of MHC and CC patients, and that components of the inflammasome machinery are also deregulated, ii) the JEG3 cells overexpress NLRP7 compared to HTR-8 Sv/Neo, iii) NLRP7 knock-down in JEG3 induced a significant decrease in their proliferation and an increase in their migration and invasion both in the 2D and 3D culture systems. The in vivo study demonstrated that the knock-down of NLRP7 decreased the development and metastasis of human CC in the three tested routes. Immunohistological, RNAseq and antibody-array analyses allowed the characterization of the pathways regulated by the NLRP7 protein in JEG3 cells.Altogether my PhD project characterized the critical role of the NLRP7 protein in normal and tumor placental development and proposes the NLRP7 machinery as a potential target for CC treatment.

Les môles hydatiformes sont une prolifération placentaire prétumorale pouvant évolueren tumeur alors traitée par chimiothérapie. Afin de réduire la mortalité et d’optimiser laprise en charge thérapeutique, l’objectif de cette thèse est d’identifier les gènespermettant de prédire la transformation en tumeur post môlaire et la chimiorésistance.Concernant la prédiction de la transformation, l’analyse de l’expression de gènescandidatssur tissu molaire décrit la relocalisation apicale de la Syncytine-1 en cas detransformation maligne, sans modification de transcription de ses récepteurs ni de deuxautres enveloppes rétrovirales placentaires. L’analyse sans à priori du transcriptome par3 méthodes différentes n’a pas permis d’identifier de gène différentiellement expriméselon la transformation. Cela suggère que la variabilité interindividuelle et les diverscritères utilisés pour le diagnostic de tumeur nuisent à l’identification de biomarqueursrobustes.Concernant la prédiction de la chimiorésistance, une approche transcriptomique largespectre sur tissu tumoral de choriocarcinome identifie une réduction de transcriptiond’HLA-G en cas de monochimiorésistance, confirmée au niveau protéique par immunohistochimie. L’analyse en réseaux de l’ensemble des gènes différentiellementexprimés suggère que la monochimiorésistance est associée à une altération de ladifférenciation des lymphocytes T alors que la polychimiorésistance est associée à unealtération de la prolifération des cellules sanguines.In fine, l’objectivation de l’expression trophoblastique du point de contrôle PD-L1 aconduit à évaluer l’efficacité d’un anti PD-L1 chez les patientes chimiorésistantes. Lesrésultats encourageants de cet essai et la possibilité de stratifier les patientes à l’aidedes marqueurs HLA-G et Syncytine-1 incitent à évaluer la place de l’anti PD-L1 associéà une monochimiothérapie en première ligne de traitement des tumeurstrophoblastiques. / Hydatidiform moles are a pretumoral placental proliferation which can turn into a tumorrequiring chemotherapy. In order to reduce mortality and propose an optimal therapeuticmanagement, the aim of this thesis is to identify genes which are predictive of postmolartumor transformation and chemoresistance.Concerning the prediction of transformation, the expression analysis of candidate-geneson molar tissue shows a relocalization of Syncytin-1 at the syncytiotrophoblast apicalborder in moles followed by malignant transformation, without modification oftranscription of its receptors and two other retroviral placental envelopes. A wholetranscriptomeapproach using 3 different microarrays-based methods did not identify anydifferentially expressed gene according to the post molar evolution. This may reflect thatinter-individual variability and the different criteria used for tumor diagnosis impede theidentification of robust biomarkers.Concerning the prediction of chemoresistance, a broad-spectrum transcriptomicapproach on choriocarcinoma tumor tissue identifies a down regulation of HLA-G in case of monochemoresistance, confirmed at the protein level by immunohistochemistry.Pathway analysis of the differentially expressed genes suggests thatmonochemoresistance is associated with impaired T-cell differentiation, whereaspolychemoresistance is associated with impaired proliferation of blood cells.Ultimately, the evidence of trophoblastic ubiquitous expression of the PD-L1 immunecheckpoint led us to the evaluation of the efficacy of PD-L1 blockade in chemoresistantpatients. The encouraging results of this trial and the possibility of stratifying patientswith HLA-G and Syncytin-1 markers encourages the assessment of PD-L1 blockadecombined with monochemotherapy as a first line treatment for trophoblastic tumors.