Le laboratoire avait précédemment montré le rôle mitogène et anti-apoptotique du NGF pour les cellules de cancer du sein via l'activation de ses récepteurs TrkA et p75NTR. Dans le présent travail, nous montrons que le NGF (nerve growth factor) est exprimé par une large majorité de biopsies cancéreuses mammaires et nous apportons la démonstration définitive de son rôle dans la croissance du cancer du sein in vivo en modèle préclinique. Ces nouvelles données indiquent que le NGF peut être présenté comme une cible thérapeutique potentielle dans le cancer du sein. Ces résultats nous ont amené à nous intéresser aux autres membres de la famille du NGF, les neurotrophines brain-derived neurotrophic factor (BDNF, NT-3 et NT-4/5) qui exercent leurs effets en se liant aux récepteurs à activité tyrosine kinase TrkB et TrkC ainsi qu'au récepteur commun aux neurotrophines, p75NTR. Nous montrons pour la première fois l'expression et la sécrétion du BDNF et de la NT-4/5 par les cellules de cancer du sein. L'étude de leurs récepteurs indique que TrkB est présent sous une forme tronquée sans domaine kinasique intracellulaire appelée TrkB-T1 dont le rôle reste à déterminer, nous confirmons par ailleurs la présence de p75NTR et montrons qu'il est régulé positivement par les œstrogènes. En revanche, la NT-3 et son récepteur TrkC sont peu ou pas détectés dans le cancer du sein. La stimulation exogène des cellules de cancer du sein par le BDNF et la NT-4/5 leur confère une résistance à l'apoptose via la stimulation du récepteur p75NTR. De plus, à l'aide d'anticorps bloquant, nous avons mis en évidence que le BDNF et la NT-4/5 libérés sont biologiquement actifs puisque leur inhibition augmente le nombre de cellules apoptotiques in vitro et dans des souris porteuses de tumeurs mammaires. Le BDNF et la NT-4/5 sont donc des facteurs de survie dans les cellules de cancer du sein. L'ensemble de ce travail a permis de mieux comprendre le rôle pro-tumoral de cette famille de facteurs de croissance dans la cancérogenèse mammaire. / The laboratory had previously shown the mitogenic and anti-apoptotic roles of NGF for breast cancer ce Ils through activation of its tyrosine kinase receptors TrkA and the neurotrophin receptor p75NTR. ln this work, we show that NGF (nerve growth factor) is expressed by a large majority of breast cancer biopsies and we bring the demonstration of its role in the growth of breast cancer in vivo using a preclinical mode!. These new data indicate that NGF can be considered as a potential therapeutic target in breast cancer. These results led us t study the other members of NGF family, the neurotrophins brain-derived neurotrophic factor (BDNF, NT-3 an NT-4/5) which act by binding to the tyrosine kinase receptors TrkB and TrkC and to p75NTR. We show for the first time the expression and secretion of BON F and NT -4/5 by breast cancer cells. The study of their receptor indicates that TrkB is present in a truncated form without intracellular kinase domain ca lied TrkB- T1, whose role remains to be determined, we also confirm the presence of p75NTR and show that it is positively regulated by estrogen. ln contrast, NT -3 and its receptor TrkC were not detected in breast cancer cells. The exogenous stimulation of breast cancer ce Us by the BDNF and NT-4/5 confers resistance to apoptosis via stimulation of p75NTR. ln addition, using blocking antibodies, we highlighted that the BDNF and NT-4/5 released are biologically active since their inhibition increases the number of apoptotic cancer cells in vitro and in mice carrying breast tumor xenografts. ln conclusion, BDNF and NT -4/5 are survival factors for breast cancer cells. This work has led to a better com rehension of the ro-tumour role of neurotro hins in breast cancer

L'apeline, ligand endogène du Récepteur Couplé aux Protéines G, APJ, joue un rôle majeur au niveau cardiovasculaire, notamment dans l'angiogenèse physiologique et la néovascularisation tumorale. Par une étude profiling array, notre équipe à mis en évidence que le gène de l'apeline est surexprimé dans un tiers des adénocarcinomes humains, et de manière intéressante, avec une fréquence très élevée (2/3) dans les cancers du pancréas. Ainsi, mon projet de thèse avait pour but de caractériser l'implication du système apelinergique dans le cancer du pancréas. L'adénocarcinome pancréatique canalaire (ADK) est la forme la plus commune des cancers du pancréas et la découverte de biomarqueurs et nouvelles cibles potentielles est particulièrement importante pour ce cancer dont le diagnostic est tardif et les traitements peu efficaces. Par une approche immunohistochimique sur des coupes d'ADK humains (49 patients), nous avons mis en évidence que l'apeline et APJ sont fortement exprimés par les cellules tumorales pancréatiques. Dans le but de caractériser l'expression spatio-temporelle de l'apeline et de son récepteur au cours de la carcinogenèse pancréatique, nous avons étudié par immunohistochimie leur expression dans des modèles murins d'ADK. Ainsi, dans les souris K-ras (Lox-Stop-Lox-K-rasG12D/+/Pdx1-Cre) récapitulant les stades précoces de la pathologie, et le modèle murin KPC (Lox-Stop-Lox- K-rasG12D/+ ; Lox-Stop-Lox-Trp53 R172H/+/Pdx1-Cre) qui développe un ADK jusqu'au stade invasif, nos résultats mettent en évidence que l'apeline et son récepteur APJ sont exprimés par les cellules tumorales et ce, dès les premiers stades de la carcinogenèse. Afin d'étudier la fonction de la voie de signalisation apeline, nous avons caractérisé les cascades de transduction activées par l'apeline dans la lignée tumorale pancréatique humaine MiaPaCa qui exprime de façon endogène APJ et l'apeline comme retrouvé in vivo.Dans ces cellules, l'apeline induit la stimulation transitoire des ERKs et de la p70S6 Kinase, l'activation prolongée d'Akt et la phosphorylation inhibitrice de GSK3 stabilisant ainsi la Beta-caténine. De manière intéressante, mes travaux mettent en évidence que l'activation de la voie MAPK induite par l'apeline est dépendante de la protéine Gi. A l'inverse, la stimulation soutenue de la voie PI3K/Akt est indépendante de la voie G mais implique l'internalisation du récepteur. De plus, l'apeline régule positivement la quantité protéique de c-myc et cycline D1 tous deux impliqués dans la prolifération cellulaire, ainsi que de l'Hexokinase 2 permettant de maintenir un fort flux glycolytique, essentiel aux besoins énergétiques de la cellule tumorale. Ces résultats sont en accord avec les effets cellulaires que nous observons puisque l'apeline stimule la prolifération, la capture du glucose ainsi que la migration des cellules tumorales, des propriétés essentielles participant à la progression tumorale.Dans ce contexte, la surexpression de l'apeline et de son récepteur dans l'ADK et l'effet de cette de voie de signalisation sur la cellule tumorale fait de ce couple ligand/récepteur une nouvelle cible thérapeutique potentielle dans le traitement du cancer du pancréas. / Apelin, the endogenous ligand of the human G-protein coupled receptor, APJ, is a key regulator of cardiovascular system, notably during physiological and tumor angiogenesis. Using a cancer profiling array approach, our team clearly showed that apelin gene is overexpressed in one third of the human carcinomas, with the highest frequency (2/3) in pancreatic cancers. Thus, the aim of my PhD project was to characterize apelin signaling function during pancreatic carcinogenesis. Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is the most common form of pancreatic cancer and the discovery of biomarkers and new therapeutic targets is of crucial interest for this cancer since this cancer is diagnosed too late and there is no effective therapy. By an immunohistochemistry approach on human PDAC slides (49 patients), we show that apelin and APJ are strongly expressed by pancreatic tumor cells. In order to characterize apelin and APJ spatio-temporal expression during pancreatic carcinogenesis, we have studied their expression by immunohistochemistry in genetically engineered mouse models of PDAC. In the K-ras mouse model (Lox-Stop-Lox-K-rasG12D/+/Pdx1-Cre) which recapitulates early stages of the disease, and in the KPC mouse model (Lox-Stop-Lox- K-rasG12D/+ ; Lox-Stop-Lox-Trp53 R172H/+/Pdx1-Cre) which develops PDAC until invasive stages, our results demonstrate that apelin and its receptor are expressed by tumor cells since the first steps of carcinogenesis. In order to study apelin signaling function, we have characterized signal transduction pathways activated by apelin in MiaPaCa human pancreatic cancer cell line endogenously expressing apelin and APJ as observed in vivo. In these cells, apelin induces transient activation of ERKs and p70S6 Kinase, a sustained Akt activation and an inhibitory phosphorylation of GSK3 thus allowing Beta-catenin stabilization. Interestingly, my results demonstrate that the MAPK pathway activation apelin induced is Gi protein dependent. Conversely, long term stimulation of PI3K/Akt pathway is G protein independent but instead involves receptor internalization. Moreover, apelin positively regulates on one hand c-myc and cyclin D1 protein levels, both of them being implicated in cell proliferation and on the other hand, intracellular protein content of Hexokinase 2 in order to ensure high glycolytic flux which is essential for tumor cells energy supply. These results are in agreement with cellular effects that we observed since apelin stimulates proliferation, glucose uptake and migration of tumor cells which are essentials properties for tumor progression. Accordingly, apelin and APJ overexpression in PDAC and the effects of this signaling pathway on tumor cells make of this ligand/receptor couple a new potential therapeutic target for pancreatic cancer treatment.

Le développement du parasite Plasmodium falciparum, responsable du paludisme, nécessite la synthèse de phospholipides et plus particulièrement de phosphatidylcholine (PC) et phosphaditylethanolamine (PE) qui représentent environ 85% de la totalité des phospholidipes du parasite. Leur synthèse s'effectue principalement par les voies métaboliques de novo, voies de Kennedy, en trois étapes enzymatiques. Les enzymes CTP: phosphoethanolamine cytidylyltransferase (ECT) et CTP: phosphocholine cytidylyltransferase (CCT) catalysent les étapes limitantes des deux voies de biosynthèse de la PE et de la PC, respectivement. Ces deux enzymes sont essentielles à la survie du parasite murin, P. berghei et représentent ainsi des cibles thérapeutiques potentielles. La PfCCT est constituée de deux domaines cytidylyltranférases (CT) répétés alors que l'enzyme homologue chez l'homme est composée d'un seul domaine. En revanche, pour la ECT, la présence de deux domaines CT est retrouvée chez toutes les espèces mais les analyses de séquences et de structures ont montré que des résidus importants du site catalytique liant le substrat n'étaient pas conservés dans le domaine CT C-terminal de la PfECT. Ce travail a eu pour but de déterminer les propriétés enzymatiques et les caractéristiques cellulaires de la PfECT et de la PfCCT. Les paramètres cinétiques de ces enzymes ont été quantifiés in vitro à l'aide protéines recombinantes ainsi que sur les enzymes endogènes à l'aide d'extraits parasitaires. Grâce à l'utilisation de protéines recombinantes ponctuellement mutées, nous avons montré que seul le domaine CT N-terminal de la PfECT est catalytiquement actif. Chez P. falciparum, la PfECT et la PfCCT sont exprimées tout au long du cycle intra-érythrocytaire du parasite. La PfECT est présente dans la fraction soluble du parasite alors que la PfCCT apparait aussi bien dans la fraction soluble qu'insoluble. Des expériences d'immunofluorescence ont montré que la PfECT est cytosolique. L'ensemble des résultats présentés apportent un éclairage important sur les fonctions et les propriétés de ces deux cibles potentielles et constituent les premières étapes indispensables à l'élaboration d'une approche thérapeutique. / Phospholipids are essential for the growth and development of Plasmodium falciparum malaria parasite. Phosphatidylcholine (PC) and phosphatidylethanolamine (PE) are its major structural phospholipids. This study focused on CTP: phosphoethanolamine cytidylyltransferase (ECT) and CTP: phosphocholine cytidylyltransferase (CCT) that catalyzes the rate-limiting steps of the de novo Kennedy pathways for PE and PC biosynthesis respectively. Both ECT and CCT are essential in the rodent malaria parasite P. berghei and constitute potential chemotherapeutic targets to fight against malaria. PfCCT consists of two very similar cytidylyltransferase (CT) domains whereas the human enzyme consists of only one CT domain. The presence of two CT domains in ECT seems to be widespread in all the organisms. Sequence and structural analysis showed that the C-terminal CT domain of ECT lacks key residues in the substrate binding motif. This study aimed at unravelling the enzymatic properties and cellular characteristics of PfECT and PfCCT enzymes. In addition, these studies addressed the key question if C-terminal CT domain of PfECT is catalytically active. Kinetic parameters of the enzymes were evaluated in vitro on native proteins as well as on recombinant proteins, the latter being produced in bacterial system. Cellular characterisation studies using polyclonal antisera showed that PfECT and PfCCT are expressed throughout the intra-erythrocytic life cycle of the parasite. PfECT is found mainly in soluble form in the parasite while PfCCT is present in soluble as well as insoluble forms in the parasite. Furthermore, immunofluorescence studies for PfECT revealed that it is mainly cytosolic. To assess the contribution of each CT domain to overall PfECT enzyme activity, recombinant PfECT mutants were generated by site-directed mutagenesis. Kinetic studies on these mutants indicated that the N-terminal CT domain was the only active domain of PfECT. Collectively, these results bring new insights into the kinetic and cellular properties of the enzymes and will pave the way in developing a future pharmacological approach.

Les leishmanioses sont des maladies tropicales négligées provoquées par un protozoaire parasite du genre Leishmania, et transmises par un insecte vecteur, le phlébotome. Les leishmanioses menacent 310 millions de personnes dans 98 pays à travers le monde. Les traitements antileishmaniens actuels sont limités et présentent des problèmes majeurs de toxicité et d'émergence de chimiorésistance. Dans ce contexte, il est nécessaire de développer de nouveaux agents antileishmaniens spécifiquement dirigés contre une cible thérapeutique chez le parasite. La GDP-Mannose Pyrophosphorylase (GDP-MP) est une cible thérapeutique essentielle à la survie du parasite à la fois in vitro et in vivo. Plusieurs différences ont été identifiées dans le site actif de GDP-MPs leishmaniennes par rapport à l'enzyme humaine, montrant ainsi l'intérêt de cette cible thérapeutique dans le développement de nouveaux traitements contre la leishmaniose. La GDP-MP catalyse la synthèse du GDP-mannose, la forme activée du mannose, brique moléculaire importante dans les processus de glycosylation et la synthèse de glycoconjugués essentiels à la reconnaissance hôte-parasite. Ce travail de thèse a consisté à produire et purifier les GDP-MPs de 3 espèces de parasites (Leishmania infantum, Leishmania donovani et Leishmania mexicana) ainsi que l'homologue humaine dans le but de comparer leurs propriétés enzymatiques. A partir d'inhibiteurs potentiels conçus et synthétisés sur la base de modèles moléculaires de GDP-MPs leishmaniennes et humaine, 100 composés ont été évalués sur les enzymes purifiées et sur les parasites in vitro. Cette analyse nous a permis de sélectionner des composés spécifiquement dirigés contre la cible du parasite et présentant une activité antileishmanienne. Nous avons également initié une étude de l'expression et de la localisation de la GDP-MP après traitement par les composés les plus intéressants. Ces composés pourront par la suite être utilisés comme outils pharmacologiques pour le développement de nouveaux agents antileishmaniens spécifiques. / Leishmaniases are Neglected Tropical Disease (NTD)caused by a protozoan parasite of the genus Leishmania and transmitted by an insect vector, the phlebotomine sandfly. Leishmaniases threaten 310 millions people in 98 countries around the world. Current antileishmanial treatments are limited and present major issues of toxicity and drug resistance emergence. In this context, it is necessary to develop new specific antileishmanial drugs specifically directed against a therapeutic target in the parasite.The GDP-Mannose Pyrophosphorylase (GDP-MP) is a therapeutic target which has been described to be essential for parasite survival both in vitro and in vivo. Several differences have been identified in the active site of leishmanial GDP-MPs compared to the human counterpart, showing the prominence of this therapeutic target in the development of new treatments against leishmaniasis. The GDP-MP catalyzes the synthesis of GDP-Mannose,the activated form of mannose, an important molecular constituent of the glycosylation processes involved in the biosynthesis of glycoconjugates which are essential for host-parasite recognition. My thesis work consisted in the production and purification of GDP-MPs from 3 Leishmania species (Leishmania donovani,Leishmania infantum and Leishmania mexicana)and from humanin order to compare their enzymatic properties. From potential inhibitors designed and synthesized on the basis of leishmanial and human GDP-MP molecular models, 100 compounds were evaluated on purified enzymes and on parasites in vitro. These analyses allowed us to select some compounds which are specifically directed against the parasite target and presenting antileishmanial activities. We have also initiated a study of expression and localization of GDP-MP after treatment with the most potent compounds. These compounds will be used as pharmacological tools for the development of new specific antileishmanial drugs.

Le retard mental (RM) est une maladie incurable qui affecte 2 à 3 % de la population. Des mutations dans le gène GDI1, codant pour GDIa, un régulateur des GTPases Rab, sont associées à un RM chez l'homme. Un médicament ayant pour cible un gène ayant une fonction antagoniste à GDI1 pourrait réduire les symptômes de la maladie. Une mutation suppressive est une 2e mutation à un site différent de la mutation à l'étude, qui supprime le phénotype de la première mutation. Afin d'identifier ces suppresseurs génétiques, nous utilisons une approche couplant la génomique intégrative et la génétique chez un animal modèle, le nématode Caenorhabditis elegans. La réduction de l'expression de gdi-1 par traitement des nématodes à l'ARN interférent (ARNi) nous a permis d'observer 7 phénotypes: la stérilité (Ste); une altération de la morphologie de la gonade (Gon); une accumulation d'oocytes endomitotiques (Emo); une diminution de la contraction des cellules myoépithéliales de la gaine de la gonade, un défaut de morphologie des oocytes matures et une inhibition de l'endocytose des particules yolk (YPl70-GFP) par les oocytes. Nous montrons que gdi-1 joue un rôle important dans le contrôle de la morphologie des gonades et des oocytes. Notre laboratoire a récemment développé un outil bioinformatique permettant la prédiction d'interactions génétiques chez C. elegans. Nous avons utilisé les prédictions faites pour gdi-1 afin d'estimer la performance de ce prédicteur. Cette étude nous a permis d'identifier des partenaires fonctionnels de gdi-1 dont les fonctions neurologiques ont déjà été reconnues chez l'homme et de prouver le grand potentiel prédictif de notre outil bioinformatique. Parmi les partenaires fonctionnels identifiés pour gdi-1, il y a dyb-1 (dystrobrevin) qui est l'orthologue le plus près de dystrobrévine chez l'homme, une protéine associée à certaines formes de RM et une dystrophie musculaire. De plus, gdi-1 (ARNi) diminue le phénotype de dystrophie musculaire associé à dyb-1. Plusieurs gènes qui interagissent avec gdi-1, interagissent aussi avec des protéines motrices, dont la myosine qui contrôle la contraction de la machinerie actinemyosine. Ces résultats sont en accord avec le rôle montré pour gdi-1 dans le contrôle de la contraction de la gonade, ainsi que dans la morphologie des gonades et des oocytes. Notre approche nous a permis d'identifier des suppresseurs génétiques de gdi-1 chez le nématode C. elegans qui pourrait s'avérer être des cibles thérapeutiques prometteuses contre certaines formes de RM. De plus, cette approche nous a permis d'identifier une famille d'agents actifs pouvant être testée comme agents thérapeutiques contre les déficits neurologiques associés à la délétion fonctionnelle de GDI-1 chez la souris. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : gdi-1, retard mental, plasticité synaptique, dystrophie musculaire, ML-7, Rab, dystrobrévine, Caenorhabditis elegans, cible thérapeutique.

Si certains cancers sont maintenant traités avec succès, la lutte à finir avec plusieurs autres tels les cancers cérébraux, passe impérativement par une meilleure connaissance des cellules constituant ces tumeurs et de ce qui les entoure. Les tumeurs cérébrales sont isolées du reste du corps par la barrière hémato-encéphalique, ce qui rend le traitement de ces dernières un défi de taille. Cibler le microenvironnement dans lequel évoluent ces tumeurs est un nouveau moyen d'augmenter peut être l'efficacité des thérapies anticancéreuses. En effet, les cellules endothéliales tumorales (CET) sont connues pour avoir un phénotype distinct des CE normales. Ces CE peuvent donc être une cible potentielle supplémentaire pour l'inhibition sélective de la croissance tumorale. En même temps, les tumeurs semblent être dirigées et initiées par une sous-population de cellules au sein de la tumeur, les cellules souches cancéreuses (CSC). Le concept des CSC a pris de l'envergure ces trois dernières années et la recherche de caractéristiques intrinsèques particulières des CSC semblerait un bon début pour l'avancement de l'oncologie. Une des signatures phénotypiques de plusieurs CSC est le marqueur CD133 ou Prominine-1. Comme les cellules cancéreuses ne sont pas la seule cible thérapeutique envisageable, les cellules endothéliales, composantes du milieu tumoral, ont servi de modèle pour l'étude de récepteurs aux facteurs plaquettaires. À l'aide de la lignée HBMEC (human brain microvascular endothelial cell), nous avons mis en évidence une migration préférentielle marquée des HBMEC en réponse à l'acide lysophosphatidique (LPA) comparativement à la sphingosine 1- phosphate (S1P), le LPA et la S1P étant deux facteurs plaquettaires. La voie des MAP (Mitogen-activated protein) kinases semble être une des voies activée chez les HBMEC stimulées au LPA. Nous avons démontré sous condition hypoxique, que cette migration était fortement inhibée (>50%) suite à l'invalidation de l'un ou l'autre des récepteurs au LPA, LPAR-1 ou LPAR-3, deux récepteurs qui s'exprimaient à la hausse suite à l'étude du profil génique des LPAR chez les HBMEC. Dans le but d'investiguer la réponse au LPA et à la S1P dans un modèle de résistance tumorale, une sous-population de cellules CD133(+) a été triée à partir de la lignée cellulaire de médulloblastome DAOY. Il a été observé que les cellules CD133(+) sont plus sensibles au LPA que les CD133(-) , fait qui a été constaté via une réponse précoce et plus intense de l'activation de la voie des MAP kinases chez les cellules CD133(+) ainsi que par une surexpression des récepteurs au LPA, en particulier, LPAR-2 et LPAR-4 chez cette même sous-population. En plus, la résistance des cellules CD133(+) a été reliée à un phénotype d'expression différentielle des récepteurs lipoprotéiques de basse densité (LRP). En effet, la déprivation en nutriments régule à la hausse l'expression des récepteurs LRP-1, LRP-1b et LRP-5 ainsi que celle du marqueur CD133. En somme, nous proposons que les LPAR constituent une cible propice pour combattre le cancer, que ce soit au niveau du compartiment tumoral cérébral ou vasculaire cérébral. Nos résultats suggèrent aussi que les CSC s'adaptent entre autre par l'intermédiaire de récepteurs LRP, qui constituent une autre cible thérapeutique du compartiment tumoral cérébral. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : cellule endothéliale, cellule souche cancéreuse, CD133, acide lysophosphatidique, récepteur au LPA, médulloblastome, low-density lipoprotein receptor-related protein.

Le paludisme est causé par l'infection et la destruction des érythrocytes par les parasites protozoaires appartenant au genre Plasmodium. Au cours de son développement dans l'érythrocyte,Plasmodium falciparum requiert la biosynthèse massive de membranes dont les principaux constituants lipidiques sont des phospholipides. La phosphatidylcholine (PC) et la phosphatidyléthanolamine (PE) représentent à elles deux environ 80 % des lipides membranaires et l'inhibition de leur biosynthèse est létale pour le parasite. La PC et la PE sont synthétisées par le parasite, principalement via les voies de novo dépendantes de la CDP-choline et de la CDP-éthanolamine (ou voies de Kennedy) en utilisant respectivement la choline et l'éthanolamine comme précurseurs. Ces travaux de thèse se focalisent sur les deux enzymes CTP:phosphocholine etCTP:phosphoéthanolamine cytidylyltransférase (PfCCT et PfECT, respectivement), catalysant les étapes limitantes des voies de Kennedy. Chez Plasmodium, les CCT et ECT possèdent deux domaines cytidylyltransférases (CT) portant l'activité catalytique, séparés par une longue région de liaison. Pour la CCT, cette duplication est retrouvée seulement chez trois organismes, tous faisant partie du phylumdes Apicomplexes : Babesia, Theileria et Plasmodium, alors que la présence de deux domaines CT estune caractéristique retrouvée chez toutes les ECT étudiées à ce jour. La première partie de ce travail de thèse concerne la caractérisation biochimique et l'inhibition la PfCCT Nous avons montré que les deux domaines CT de la PfCCT sont actifs à l'inverse de la PfECT pour laquelle seul le domaine CTN-terminal est catalytiquement actif. A la suite d'un criblage virtuel basé sur la structure de l'enzyme,nous avons identifié un composé princeps capable d'inhiber l'activité de la PfCCT in vitro, la synthèse de PC et la croissance parasitaire. Ce premier composé actif (haut µM) représente une base pour l'optimisation future de nouveaux composés plus efficaces. Dans la deuxième partie de cette thèse,nous avons déterminé le mécanisme catalytique, la spécificité de liaison des ligands et l'organisation structurale de la PfECT grâce à la combinaison d'approches biochimiques et biophysiques. L'ensemble des résultats présentés dans ce manuscrit apportent un éclairage important concernant le fonctionnement de ces deux cibles potentielles et constituent des étapes essentielles à l'élaboration d'une approche thérapeutique. / Malaria is caused by the infection and destruction of red blood cells by protozoan parasitesbelonging to the genus Plasmodium. During its intra-erythrocytic development, Plasmodiumfalciparum requires massive biosynthesis of membranes which are mainly composed of phospholipids.Phosphatidylcholine (PC) and phosphatidylethanolamine (PE) together represent about 80% of thetotal membrane lipids and inhibition of their biosynthesis leads to parasite death. PC and PE aresynthesized by the parasite's machinery mainly through the de novo CDP-choline and CDPethanolamine(Kennedy) pathways using respectively choline and ethanolamine as precursors. Thisstudy focuses on the rate limiting steps of these pathways catalyzed by CTP:phosphocholine andCTP:phosphoethanolamine cytidylytransferases (PfCCT and PfECT, respectively). In Plasmodiumspecies, both CCT and ECT contain two catalytic cores (CT domains) separated by a long linker.Interestingly, for CCT this feature is found only in three organisms, all from the phylum ofApicomplexa: Babesia, Theileria and Plasmodium, whereas the presence of two CT domains is ageneral feature in all ECTs known so far. The first part of this work consists in the biochemicalcharacterization of PfCCT and the investigation of its druggability. We showed that both PfCCT CTdomains are active and display similar kinetic parameters while only the N-terminal CT domain wasactive in PfECT. Subsequent to an in silico structure-based screening of compounds libraries, weidentified a PfCCT inhibitor able to inhibit PC synthesis as well as P. falciparum growth in vitro in thehigh µM range. This compound represents a first step toward the optimization of future more potentcompounds. In the second part of this study, we investigated the catalytic mechanism of PfECT anddeciphered its interactions with its ligands using biochemical, biophysical and structural approaches.Collectively, these results bring new insights into the biochemical and structural properties of thesetwo keys enzymes of the phospholipid metabolism in P. falciparum and pave the way for their futuredevelopment as potential drug target.

PKD1 est une sérine-thréonine kinase codée par le gène PRKD1. Elle appartient à la famille des protéines kinase D (PKD). La famille des PKD comprend également deux autres membres, PKD2 et PKD3 qui partagent une grande similarité structurale avec PKD1. Certaines études suggèrent que la PKD1 est impliquée dans de nombreuses voies oncogéniques telles que MAPK, NF-κB, HDAC ... Les données préliminaires de notre équipe avait montré que PKD1 est fortement exprimée dans les lignées cellulaires de mélanome ayant un phénotype mésenchymateux. Nous avons également montré que PKD1 participe à l’indépendance vis-à-vis des oestrogènes dans le cancer du sein et que la forte expression des transcrits PRKD1 était associée à une moins bonne survie dans les tumeurs traitées au Tamoxifène. L'objectif de ma thèse est d'analyser le rôle de la PKD1 dans le maintien du phénotype mésenchymateux dans le mélanome et de déterminer si PKD1 pourrait être un facteur pronostique et une cible thérapeutique pertinente pour certaines sous-populations de cancer du sein. Nous avons analysé les marqueurs moléculaires impliqués dans le phénotype mésenchymateux et épithélial (cadhérine, β-caténine ...) ainsi que les caractéristiques fonctionnelles des cellules de mélanome ayant un phénotype mésenchymateux après inhibition pharmacologique de PKD1. Les résultats ont montré que l'inhibition de PKD1 induit une réversion du phénotype mésenchymateux vers un phénotype pseudo-épithélial moins agressif. L'expression de PRKD1, PRKD2 et PRKD3 a été analysée par RT-qPCR dans 527 tumeurs de sein. Nous avons montré que les niveaux plus élevés d'ARNm de PRKD1 étaient associés à un mauvais pronostic dans la population globale de cancer du sein et plus particulièrement dans les tumeurs ERα- et les tumeurs triples négatives. Nous avons criblé des inhibiteurs pharmacologiques de PKD1 en collaboration avec la société pharmaceutique AB Science, et nous avons évalué l'activité anti-tumorale de plusieurs d’entre eux in vitro dans la lignée cellulaire de cancer du sein triple négative MDA-MB-436 et in vivo dans un modèle de PDX (xénogreffe dérivée du patient) de cancer du sein triple négatif. L’inhibition pharmacologique de PKD1 ou à l’aide de siRNA a réduit la capacité des cellules MDA-MB-436 à former des colonies. L'inhibition pharmacologique de PKD1 a également réduit la croissance tumorale in vivo dans le modèle de PDX. Finalement, nous avons analysé l'expression de PRKD1 dans différentes cohortes multi-cancers. Nos résultats ont montré qu'une forte expression de PRKD1 est retrouvée dans le mélanome et le glioblastome. En conclusion, les résultats ont montré que PKD1 pourrait être une cible thérapeutique pertinente pour le mélanome, le cancer du sein et le glioblastome. / PKD1 is a serine-threonine kinase encoded by the PRKD1 gene. It belongs to the protein kinase D (PKD) family. The PKD family also includes PKD2 and PKD3 which share a high structural similarity with PKD1. Some studies suggest that PKD1 is involved in many oncogenic pathways such as MAPK, NF-κB, HDAC... Recent data from our group showed that PKD1 is more expressed in melanoma cell lines with mesenchymal phenotype compared to melanoma cell lines with epithelial phenotype. We also showed that PKD1 participates in the development and/or maintenance of the estrogen-independent phenotype in breast cancer, and that high PKD1 mRNA levels were associated with a worse outcome in tamoxifen-treated tumors. The objective of my thesis is to analyze the role of PKD1 in the maintenance of mesenchymal phenotype in melanoma and to determine whether PKD1 could be a prognostic factor and/or a therapeutical target for the treatment of breast cancer subpopulations. We analyzed molecular markers involved in mesenchymal and epithelial phenotype (cadherin, β-catenin …) and the functional characteristics of mesenchymal melanoma cells after PKD1 pharmacological inhibition. Results suggest that PKD1 inhibition induced a mesenchymal to epithelial like transition in these melanoma mesenchymal cell lines. In addition, the expression of PRKD1, PRKD2 and PRKD3 was analyzed by RT-qPCR in 527 breast cancers. We showed that higher PRKD1 mRNA levels were associated with a lower metastasis-free survival in the overall breast cancer population. PRKD1 prognostic value was even stronger in ERα- and in triple negative tumors. Then, we tested PKD1 inhibitors in collaboration with the AB Science pharmaceutical company. We assessed the anti-tumoral activity of PKD1 inhibitors in vitro in TNBC (triple negative breast cancer) cell lines and in vivo in a TNBC PDX (patient derivated xenograft) model. PKD1 pharmacological inhibition or depletion by siRNA reduced colony forming units in MDA-MB-436 TNBC cells. PKD1 pharmacological inhibition also reduced tumor growth in vivo in TNBC PDX model. Following those results, we analyzed PRKD1 expression in different multi-cancer cohorts. Our results showed that higher PRKD1 expression is found in melanoma and glioblastoma. In conclusion, results showed that PKD1 could participate in the maintenance of mesenchymal phenotype in melanoma. And that PKD1 could be an interesting therapeutic target in melanoma, breast cancer and glioblastoma.

Les mastocytes humains (MC) sont des cellules tissulaires d’origine hématopoïétique impliquées dans une série de processus physiologiques et pathologiques. Les recherches sur les MC ont été entravées pendant longtemps en raison de l'accès limité à des populations pures de ces cellules. Nous avons établi une nouvelle lignée humaine de MC, ROSAKIT WT, dont les propriétés sont similaires à celles des MC primaires, constituant un nouvel outil pour la recherche sur les fonctions des MC humains, et permettant le criblage à haut débit de thérapies anti-allergiques. Les MC sont impliqués dans les mastocytoses, où ils s’accumulent pathologiquement dans divers tissus. Bien que la plupart des cas de mastocytoses systémiques (SM) sont chroniques et indolents, les patients atteints de SM avancée (SM agressive; ASM, et leucémie à mastocytes; MCL) ont un mauvais pronostic, car la plupart des thérapies disponibles ne sont pas curatives. Afin de mieux comprendre la physiopathologie des formes avancées de SM et pour trouver de nouvelles approches pour le traitement, nous avons profité de la disponibilité des cellules ROSAKIT WT pour établir un nouveau sous-clone, la lignée cellulaire ROSAKIT D816V, représentant un équivalent des cellules néoplasiques s’accumulant dans les SM. L'utilisation de cette lignée et de cellules des patients nous a permis d’identifier BRD4 comme une nouvelle cible thérapeutique dans les ASM et les MCL. Nous avons démontré que les MC néoplasiques de patients avec ASM expriment des quantités substantielles de BRD4. Fait intéressant, nous avons aussi démontré que les lignées cellulaires HMC-1 et ROSAKIT D816V expriment aussi BRD4, et que leur prolifération est inhibée par un shRNA BRD4-spécifique. En outre, nous avons montré que le médicament JQ1, inhibiteur de BRD4, induit une inhibition de la croissance et une apoptose dose-dépendante dans les mêmes cellules. De plus, nous avons démontré que JQ1 supprime également la prolifération des MC néoplasiques primaires de patients atteints d’ASM ou de MCL à de faibles concentrations. Enfin, nous avons observé que la midostaurine (PKC412) et l’acide rétinoïque tout-trans (ATRA) coopèrent avec JQ1 pour induire des effets inhibiteurs synergiques sur l’inhibition de la survie des mêmes cellules. En conclusion, nos résultats représentent une avancée sur ce qui était précédemment connu sur l’implication de BRD4 dans les mastocytoses et nous ont permis d'identifier cette protéine comme cible thérapeutique prometteuse dans le traitement des formes avancées de SM. / Human mast cells (MCs) are hematopoietic stem cell (HSC)-derived, tissue-resident, multifaceted cells involved in a myriad of physiological and pathological processes. Researches on MCs have been hampered for a long time, due to limited access to pure populations of these cells. We have established a new human MC line, ROSAKIT WT, whose properties are similar to those of primary HSC-derived MCs, providing a novel tool for research on human MC functions, and enabling the high-throughput screening of anti-allergic therapies. Among others, MCs are involved in a group of diseases termed mastocytosis, where they accumulate pathologically in various tissues. Although most cases of systemic mastocytosis (SM) are chronic with an indolent course, patients with advanced SM (aggressive SM; ASM, and mast cell leukemia; MCL) have a reduced life expectancy and a poor prognosis, since most of the therapies already available are not curative. In order to better understand the pathophysiology of advanced SM and to. find new approaches for treatment, we took advantage of the availability of the ROSAKIT WT cells to establish a new subclone, the ROSAKIT D816V cell line, representing a paradigm of the neoplastic cells accumulating in SMUsing these malignant cell line and patients’ cells, we identified the epigenetic reader bromodomain-containing protein-4 (BRD4) as a novel drug target in ASM and MCL. Indeed, we demonstrated that neoplastic MCs from ASM patients expressed substantial amounts of BRD4. Interestingly, we then demonstrated that HMC-1 and ROSAKIT D816V cell lines express BRD4, and that their proliferation is inhibited by a BRD4-specific shRNA. Moreover, we showed that the BRD4-targeting drug JQ1 induced a dose-dependent growth inhibition and apoptosis in the same cells. In addition, we demonstrated that JQ1 suppressed also the proliferation of primary neoplastic MCs of patients with ASM or MCL at low concentrations. Finally, we reported that midostaurin (PKC412) and all-trans retinoic acid (ATRA) cooperated with JQ1 in producing synergistic inhibitory effects on the survival of HMC-1 and ROSA cells. Together, our data represent a significant advance over what was previously known on the involvement of BRD4 in mastocytosis and identify this epigenetic reader bromodomain-containing protein as a promising drug target in advanced SM

Les ORPphilins regroupent plusieurs familles de molécules naturelles, à forte activité cytotoxique qui présentent un mécanisme d'action original, en inhibant OSBP, une protéine responsable du transport intra-cellulaire du cholestérol. Cependant, elles sont toutes difficiles d’accès, que ce soit par extraction à partir des organismes dont elles sont issues ou par synthèse chimique.Les schweinfurthines (SWs), isolées de plantes du genre Macaranga, font partie de ces ORPphilins, et sont étudiées par notre équipe depuis plusieurs années. Lors de ces études, il a notamment été montré qu’un analogue non actif, mais bioprécurseur probable de ces SWs était présent en grande quantité dans ces plantes. Le premier objectif de cette thèse a été de faire l’hémisynthèse des SWs et d’analogues non naturels à partir de ce bioprécurseur.Les SWs sont particulièrement actives sur le glioblastome multiforme (GBM), qui est actuellement de très mauvais pronostic. Le traitement consiste aujourd’hui en une chirurgie suivie d’une radiothérapie combinée à une chimiothérapie utilisant le témozolomide (TMZ), un agent alkylant de l’ADN. De nombreuses résistances au TMZ se développent et les récidives sont fréquentes. Or, il a été montré qu’une molécule duale liant de manière covalente deux molécules anti-cancéreuses présentant un mode d’action complémentaire pouvait présenter une synergie d’effets. Le deuxième objectif de cette thèse a donc été de synthétiser et d’évaluer biologiquement différentes molécules duales SW-TMZ.Enfin, une nouvelle molécule de structure originale a été isolée et identifiée des plantes du genre Macaranga. Ce composé présente une activité cytotoxique sur le glioblastome similaire à celle des SWs, et a la même cible protéique que les ORPphilins. Le dernier volet de cette thèse a eu pour objet la synthèse totale de cette molécule, et d’analogues, leur évaluation biologique et la détermination de premières relations structure-activité sur cette nouvelle série chimique.En conclusion, les travaux menés au cours de cette thèse ont permis la synthèse de molécules cytotoxiques, naturelles ou inspirées de produits naturels, ciblant OSBP. Ces molécules pourront ultérieurement servir d’outils moléculaires pour mettre en lumière leur mécanisme d’action encore mal connus et identifier les liens entre transport du cholestérol et cancer. / ORPphilins are a set of several families of natural molecules with strong cytotoxic activity, that have an original mechanism of action by inhibiting OSBP, a protein responsible for the intracellular transport of cholesterol. However, they are all difficult to access, either by extraction from the organisms from which they are derived or by chemical synthesis.Schweinfurthins (SWs), isolated from plants of the genus Macaranga, are part of these ORPphilins, and have been studied by our team for several years. In these studies, it was shown that a non-active but probable bioprecursor analogue of these SWs was present in large amounts in these plants. The first objective of this thesis was to hemisynthezise SWs, and non-natural analogues from this bioprecursor.SWs are particularly active on multiform glioblastoma, which is currently a very poor prognosis. Today, the treatment consists of surgery followed by radiotherapy combined with chemotherapy using temozolomide (TMZ), an alkylating agent of DNA. Many resistances to TMZ develop and recurrences are frequent. However, it has been shown that a dual molecule covalently binding two anti-cancer molecules with a complementary mode of action may present a synergy of effects. The second objective of this thesis was therefore to synthesize and biologically evaluate different SW-TMZ dual molecules.Finally, a new molecule with an original structure has been isolated and identified from plants of the genus Macaranga. This compound has cytotoxic activity on glioblastoma similar to that of SWs, and has the same protein target as ORPphilins. The last part of this thesis focused on the total synthesis of this molecule, and of analogues, their biological evaluation and the determination of the first structure-activity relationships on this new chemical series.In conclusion, the work carried out during this thesis made it possible to synthesize cytotoxic molecules that are either natural or inspired by natural products, targeting OSBP. These molecules can later be used as molecular tools to highlight their as yet poorly understood mechanism of action and identify the links between cholesterol transport and cancer.