La P-glycoprotéine (P-gp) est une protéine transmembranaire de la famille des ATP binding cassette transporteurs. Elle est impliquée dans l’efflux du milieu intracellulaire vers le milieu extracellulaire d’une grande variété de médicaments anticancéreux. Elle peut être responsable de la diminution de la biodisponibilité orale et de la concentration intra-tumorale des médicaments qui en sont substrats. Elle peut notamment être surexprimée par les cellules cancéreuses des adénocarcinomes du colon naïfs de tout traitement, suggérant une résistance naturelle de cette tumeur et également après une chimiothérapie. Notre premier travail in vivo a documenté le caractère substrat de la P-gp de l’evérolimus, inhibiteur de mTOR indiqué dans divers cancers (rein, tumeurs neuroendocrines d’oringine pancréatique et sein), jusqu’à maintenant uniquement étudié dans des modèles in vitro. Une augmentation significative de l’AUC de l’evérolimus administré par voie orale est observée chez des souris mdr1a-/b- comparées à des souris mdr1a+/1b+. Une amélioration significative de la biodisponibilité orale de l’evérolimus est aussi notée chez des souris prétraitées par le lapatinib (Tyverb®), inhibiteur des tyrosines kinases (EGFR et HER2) indiqué dans le cancer du sein, par rapport aux souris ayant reçu l’evérolimus seul. Ce résultat est accompagné d’une inhibition de l’expression de la P-gp intestinale par le lapatinib mesurée par la technique de Western Blot. Enfin, une étude préclinique menée chez des souris porteuses d’une xénogreffe colorectale mutée KRAS montre une activité anti-tumorale certaine des deux médicaments utilisés seuls et en schéma séquentiel. Notre seconde étude a montré pour la première fois que le cétuximab (Erbitux®), anticorps anti-EGFR, inhibe la fonctionnalité de la P-gp dans deux lignées cellulaires surexprimant la P-gp (les cellules IGROV-1 et les HEK P-gp) indépendamment de leur statut EGFR et entraîne chez des souris porteuses d’une xénogreffe colorectale une augmentation significative de la biodisponibilité orale et de la concentration intra-tumorale du SN-38, métabolite actif de l’irinotécan (Campto®) administré par voie orale. Le cétuximab étant prescrit en association avec l’irinotécan chez des patients atteints d’un cancer colorectal métastasé, initialement réfractaire à l’irinotécan, ces résultats pourraient en partie expliquer la réversion de la résistance à l’irinotécan par le cétuximab par une inhibition de l’efflux de la P-gp. Grâce à l’étude de deux associations de médicaments «lapatinib-evérolimus» et «cétuximab-irinotécan», nous avons démontré l’intérêt de l’étude de l’inhibition de la P-gp avec les traitements les plus récents, notamment son rôle dans l’amélioration de la biodisponibilité orale de chimiothérapies utilisées par voie orale. / P-glycoprotein (P-gp) is a membrane transporter and belongs to the ATP-binding cassette (ABC) transporter super family. P-gp decreases oral bioavailability of substrate drugs and can cause multidrug resistance in tumor cells by decreasing intracellular drug levels. P-gp is overexpressed in colorectal carcinoma naturally resistant to chemotherapy. The aim of our first study was to document the in vivo transport of everolimus (Afinitor®), a mTOR inhibitor, by P-gp. A significant increase of everolimus oral bioavaibility was observed in mdr1a-/1b- mice compared to the wild type. In addition, a significant increase of everolimus oral bioavaibility was showed in mice that received a lapatinib pre-treatment (a dual EGFR/HER2 tyrosine kinase inhibitor) compared to mice that received everolimus alone. These results were accompanied by a significant decrease of P-gp expression in duodenum segment in lapatinib pre-treated group as compared to control group. Finally, each drug given alone or in association showed a major antitumor activity in a xenograft model of human colorectal carcinoma with KRAS mutation. Our second study showed for the first time that cetuximab (Erbitux®), a monoclonal antibody directed towards EGFR, inhibits P-gp functionality in two cell lines overexpressing P-gp (IGROV-1 and HEK P-gp cells) independently of EGFR status and leads to significant increases of oral bioavailability and intratumoral concentration of SN-38, the active metabolite of irinotecan (Campto®) in mice bearing colorectal carcinoma xenograft. Cetuximab is used in combination with irinotecan in patients with metastatic colorectal cancer, initially refractory to irinotecan, our results may partly explain the reversion of resistance to irinotecan by inhibiting P-gp efflux by cetuximab. In conclusion, our results showed the interest to study the effect of recent anticancerous drugs on P-gp, including their ability to improve oral bioavailability of oral chemotherapy used.

La muqueuse des patients atteints de cancer colorectal (CCR) est anormalement colonisée par des souches d’Escherichia coli porteuses de l’îlot pathogène pks (E. coli/pks+), responsable de la synthèse de la génotoxine colibactine. Les E. coli/pks+ induisent des cassures double brin de l’ADN, l’accumulation d’aberrations chromosomiques ainsi que la sénescence, et favorisent le développement tumoral dans des modèles murins de CCR. L’autophagie est un processus des cellules eucaryotes qui permet la dégradation d’éléments cytoplasmiques par les lysosomes et est activé pour permettre l’adaptation des cellules en réponse à un stress. Un dysfonctionnement de l’autophagie est associé à plusieurs pathologies humaines, notamment les cancers. L’objectif de ce travail de thèse était d’étudier le rôle de l’autophagie dans la défense de l’hôte suite à l’infection par les E. coli/pks+. Nous avons montré une augmentation de l’expression des gènes de l’autophagie dans la muqueuse colique des patients atteints de CCR colonisée par des E. coli/pks+ comparativement à celle colonisée par des E. coli ne portant pas l’îlot pks. L’infection des cellules épithéliales intestinales humaines HCT-116 par des souches d’E. coli isolées de patients atteints de CCR entraîne l’activation de l’autophagie de façon dépendante de la présence de l’îlot pks. Les cellules déficientes pour l’autophagie présentent une augmentation des dommages à l’ADN induits par les E. coli/pks+, associée à un défaut de recrutement au niveau du noyau de la protéine de réparation des dommages à l’ADN, RAD51, ainsi qu’une augmentation de la sénescence et de la prolifération cellulaire induites par ces souches. Dans un modèle murin de CCR, le modèle de souris Apc Min/+ , déficient pour le gène de l’autophagie Atg16l1 spécifiquement dans les cellules épithéliales intestinales, nous avons montré un rôle complexe de l’autophagie dans la carcinogenèse colorectale. En effet, en condition non infectée, chez les souris Apc Min/+ , l’autophagie joue un rôle pro-tumoral. Cependant, suite à l’infection par la souche d’E. coli/pks+, 11G5, les souris déficientes pour l’autophagie présentent une augmentation de la tumorigénèse, accompagnée par une augmentation des dommages à l’ADN, de la prolifération cellulaire et de l’inflammation. Ces résultats suggèrent que l’autophagie est nécessaire pour inhiber les effets pro-tumoraux des souches d’E. coli/pks+ et ainsi limiter la carcinogenèse colorectale induite par ces dernières. De nombreuses perspectives d’études sur les mécanismes sous-jacents impliqués dans la progression tumorale induite par les souches d’E. coli/pks+ feront suite à ce projet. Notamment, l’impact du microenvironnement immunitaire et du microbiote sur la carcinogenèse colorectale seront analysés. Plus largement, cette étude permettra de mieux comprendre le rôle de l’autophagie dans la défense de l’hôte pour lutter contre les E. coli associés au CCR. À plus long terme, ce travail pourrait également contribuer au développement de nouvelles stratégies thérapeutiques basées sur la modulation de l’autophagie chez les patients présentant une colonisation par les souches d’E. coli/pks+. / Several studies have shown a role of intestinal microbiota in CRC etiology, which is the third cause of death by cancer in the world. Especially, colonic mucosa of CRC patient is abnormally colonized with E. coli strains which often carry the pathogenic pks island, leading to the synthesis of a genotoxin called by colibactin. Colibactin-producing E. coli strains induce DNA double strand breaks, chromosomic aberration and senescence in host cells enhancing the cellular proliferation and tumorigenesis in mouse models of CRC. The aim of this study is to investigate the role of autophagy, a key process in cellular homeostasis, in host defense against infection by pks-harboring E. coli (E. coli/pks+). We showed the increased expression of different autophagy-related genes in the mucosa of CRC patients colonized with E. coli/pks+ compared to that of patients colonized with E. coli without the pks island. In vitro and in vivo, we showed that autophagy is activated in intestinal epithelial cells upon infection in order to limit the pro-tumoral effects of E. coli/pks+. In a murine model of CRC, the ApcMin/+ mouse model, deficient for the Atg16l1 autophagy gene specifically in intestinal epithelial cells, we have shown a complex role of autophagy in colorectal carcinogenesis. Indeed, in uninfected conditions, autophagy plays a pro-tumoral role. However, following infection with the E. coli/pks+ 11G5 strain, mice deficient for autophagy exhibit increased tumorigenesis, accompanied by increased DNA damage, cell proliferation, and inflammation. These results suggest that autophagy is necessary to inhibit the pro-tumoral effects of E. coli/pks+ strains and thus limit the colorectal carcinogenesis induced by the latter. Future works using mouse models of CRC are required to study the role of autophagy in colonic tumorigenesis suppression following infection with E. coli/pks+. Different mechanism such as inhibition of cellular proliferation and immune response, modification of the composition of the gut microbiota will be analyzed. Together, those results will highlight the role of autophagy as a host defense mechanism against the pro-tumoral effects of pks-harboring E. coli strains. This work could also open the door to new therapeutic options in the treatment of CRC and therefore have a great impact on public health.

IntroductionLe cancer colorectal est la 2ème cause de mortalité par cancer en France (HAS, 2013) mais aussi le 3ème cancer le plus fréquent (INCa, 2014). Un dépistage organisé existe depuis 2008, pourtant, les taux de participation restent faibles : 33,5% en France (Santé Publique France, 20018). D’après la littérature, les principaux freins à la participation au dépistage sont le manque de confiance envers le système de soins (Clavarino et al, 2004) ; l’embarras, l’inconfort et le déplaisir accompagnant les procédures des tests (Varela et al, 2010) ; ou encore le manque de temps. Enfin, le manque de recommandations de la part du médecin représente l’un des freins les plus importants (Walsh et al, 2010 ; Powell et al, 2009). Le test Hémoccult II, utilisé dans le cadre du dépistage organisé jusqu’en mars 2015, a été remplacé par un nouveau test immunologique, jugé plus sensible, plus spécifique et plus fiable par la communauté médicale (INCa, 2014).Objectifs et méthodeAu regard des faibles taux de dépistage et des principaux freins identifiés dans la littérature, ce travail de thèse a pour but d’analyser les déterminants de la participation au dépistage à la fois du point de vue des patients mais aussi des médecins généralistes. De plus, il apparaît nécessaire d’évaluer les enjeux de l’arrivée du nouveau test immunologique.Ce travail doctoral est basé sur la technique de la triangulation (théorique, méthodologique et des données). Plus précisément, deux cadres théoriques validés et reconnus en psychologie sociale de la santé ont été mobilisés, à savoir la Théorie des Représentations Sociales (Moscovici, 1984), et la Théorie du Comportement Planifié (Ajzen et al, 1991), permettant l’adoption d’une approche compréhensive aussi bien que prédictive du dépistage. Trois études ont ainsi été développées :- Une étude qualitative par entretiens semi-directifs, menée auprès de 17 médecins généralistes, ayant pour but d’appréhender leurs représentations sociales du dépistage du cancer colorectal ainsi que la manière dont celui-ci peut s’ancrer dans leur pratique de recommandation ;- Une étude qualitative par focus groups, menée auprès de 29 participants issus de la population générale dont l’objectif était d’appréhender leurs représentations sociales du dépistage du cancer colorectal ainsi que les freins et facilitateurs à son adhésion.- Une étude quantitative par questionnaires, menée auprès de 160 participants issus de la population générale, visant à identifier les principaux prédicteurs de l’intention et du comportement de dépistage du cancer colorectal.Principaux résultatsL’analyse des entretiens a révélé une incohérence entre le rôle que les médecins pensent devoir jouer auprès des patients dans la prévention et le dépistage, et la réalité de leur pratique qui ne leur laisse que peu de temps à y consacrer. L’analyse des focus groups a révélé que les principaux freins à la participation au dépistage sont : le manque d’accessibilité du test (nécessité de consulter le médecin généraliste pour obtenir le kit de dépistage), une faible préoccupation pour la prévention, mais aussi le fait que le cancer colorectal se réfère à une partie du corps liée à un tabou, et considérée comme sale. Enfin, l’analyse des questionnaires a permis d’identifier plusieurs variables ayant une influence sur l’intention et le comportement de dépistage, à savoir : le comportement antérieur de dépistage, la fréquence de dépistage, le déni, la proximité sociale, les normes sociales et le contrôle comportemental perçu. Les analyses ont particulièrement mis en avant l’importance du contrôle comportemental perçu, pouvant agir directement sur le comportement sans passer par l’intention.ConclusionLes conclusions révèlent la pertinence d’allier une approche compréhensive à une approche prédictive. Nos perspectives proposent la mise en place d’interventions visant à améliorer le niveau de contrôle perçu de la population générale face à ce dépistage. / IntroductionColorectal cancer is the second leading cause of cancer deaths in France (HAS, 2013) but also the third most common cancer (INCa, 2014). An organized screening programme has been put in place since 2008, but participation rates remain low: 33.5% in France (Santé Publique France, 2018). According to the literature, the main barriers to participation in screening are the lack of confidence in the health care system (Clavarino et al, 2004) ; embarrassment, discomfort and dissatisfaction accompanying testing procedures (Varela et al, 2010); or lack of time. Finally, the lack of general practitioners’ recommendations is one of the most significant obstacles (Walsh et al, 2010, Powell et al, 2009). The Hemoccult II test, used as part of organized screening until March 2015, was replaced by a new immunological test, considered more sensitive, more specific and more reliable by the medical community (INCa, 2014).Objectives and methodFaced with the low screening rates and main obstacles identified in the literature, this thesis aims at analyzing the determinants of screening participation, with both patient and general practitioner points of view. Moreover, it appears necessary to evaluate issues with the arrival of the new immunological test.This doctoral work is based on the technique of triangulation (theoretical, methodological and data triangulation). More precisely, two validated and recognized theoretical frameworks in health and social psychology were employed, namely the Theory of Social Representations (Moscovici, 1984), and the Theory of Planned Behaviour (Ajzen et al, 1991), allowing the adoption of a comprehensive approach as well as a predictive approach to studying screening participation. Three studies have been set up:- A qualitative study through semi-structured interviews, conducted with 17 general practitioners, aimed at understanding their social representations of colorectal cancer screening and how it can be anchored in their practice of recommendation;- A qualitative study by focus groups, conducted with 29 participants from the general population. The objective was to apprehend their social representations of colorectal cancer screening as well as the obstacles and facilitators to screening participation.- A quantitative study by questionnaire, including 160 participants from the general population, endeavours to identify the key predictors of colorectal cancer screening intention and behaviour.Main resultsThe analysis of interviews revealed an inconsistency between the role general practitioners think they should play with patients in prevention and screening, and the reality of their practice which leaves them insufficient time to devote to it. The focus group analysis revealed that the main barriers to participation in screening are: the lack of accessibility of the test (needing to consult the general practitioner in order to obtain the screening kit), a low concern for prevention, but also the fact that colorectal cancer refers to a body part that is deemed taboo, and considered “dirty”. Finally, the analysis of questionnaires allowed the identification of several variables influencing intention and behaviour of screening, namely: previous screening behaviour, frequency of screening, denial, social proximity, social norms and perceived behavioural control. Analysis particularly emphasized the value of perceived behavioural control, which can directly influence behaviour without going through intention.ConclusionResults reveal the relevance of combining a comprehensive approach with a predictive approach. Our perspectives suggest the implementation of interventions aimed at improving the perceived level of control of the general population faced with this screening.

Introduction : L’inflammation intestinale observée dans les maladies inflammatoires chroniques de l’intestin (MICI) est essentiellement située au niveau du côlon et peut sur le long terme provoquer l’apparition du cancer colorectal (CCR). Cette inflammation est étroitement régulée par les cellules immunitaires de la muqueuse intestinale qui sont majoritairement représentées par les macrophages. Ces derniers jouent un rôle clé dans la pathogenèse des MICI et contribuent au maintien de l’inflammation intestinale. A l’heure actuelle, les traitements disponibles proposés pour traiter ces pathologies visent surtout à diminuer l’inflammation. Les travaux menés au cours de cette thèse, s’inscrivent dans ce contexte. En effet, des expériences précédentes réalisées par notre laboratoire avaient montré que des surnageants de biofilms du probiotique Lactobacillus induisaient une réponse anti-inflammatoire chez les macrophages humains. Il avait également été remarqué que l’immunodéplétion de GroEL (une protéine de choc thermique) du surnageant bactérien abrogeait de manière dose-dépendante ces propriétés anti-inflammatoires. Méthodes : Par conséquent, au cours de ce travail de thèse nous nous sommes intéressés aux effets bénéfiques que pourrait exercer GroEL sur l’inflammation intestinale via son action au niveau des macrophages. Pour ce faire, nous avons étudié les effets de GroEL provenant de la souche Lactobacillus reuteri sur des modèles in vitro (macrophages humains), ex vivo (explants tissulaires de côlon) et in vivo (modèles murins d’inflammation intestinale et de polypose). Résultats : Nous avons démontré que la protéine GroEL provenant de la souche L. reuteri prévient la polarisation des macrophages vers un phénotype M1 (pro-inflammatoire) tout en favorisant la polarisation des macrophages vers un phénotype M2 (anti-inflammatoire). De façon similaire, le traitement des macrophages par cette protéine a permis de diminuer l’inflammation et le stress oxydant induits par le LPS. Ces expériences ont été confirmées sur des explants tissulaires de côlon, où le traitement par GroEL a permis de réduire l’inflammation, l’apoptose et le stress oxydant provoqués par le LPS. Par ailleurs, l’effet anti-inflammatoire de GroEL de L. reuteri a pu être démontré sur un modèle murin d’inflammation intestinale induite par le DSS. Dans ce modèle, l’administration intra-rectale de GroEL de L. reuteri a permis de prévenir le raccourcissement du côlon, la dégradation de la muqueuse intestinale et la perte de poids provoqués par le DSS. Enfin, nous avons également remarqué que GroEL de L. reuteri pouvait agir comme un agent prophylactique étant donné que les souris APCMin/+ traitées avec cette protéine présentaient une diminution significative du nombre de polypes sporadiques situés au niveau du côlon. Conclusion : La protéine GroEL de L. reuteri, par ses propriétés anti-inflammatoires, pourrait être un complément thérapeutique intéressant aux traitements disponibles dans la prise en charge des MICI et la prévention du CCR.Mots clés : GroEL, inflammation du côlon, probiotiques, MICI et CCR. / Introduction : Intestinal inflammation observed in inflammatory bowel disease (IBD) is mainly located in the colon and could lead to the onset of colorectal cancer (CRC). This inflammation is tightly regulated by the immune cells of the intestinal mucosa which are predominantly represented by macrophages. These cells play a key role in the pathogenesis of IBD and contribute to the maintenance of intestinal inflammation. Currently, available treatments proposed to treat these pathologies are aimed primarily at reducing inflammation. The work carried out during this thesis is part of this context. Indeed, previous experiments performed by our laboratory showed that supernatants of probiotic Lactobacillus biofilms induced an anti-inflammatory response in human macrophages. It was also noted that this effect was abrogated upon immunodepletion of the stress protein GroEL (a heat shock protein). Methods : Therefore, during this thesis work we have been interested in the beneficial effects that GroEL could exert on intestinal inflammation via its action on human macrophages. In order to do this, we used GroEL from the Lactobacillus reuteri strain and its effect in vitro (in human macrophages isolated from buffy coats), ex vivo in colon human explants and in vivo in two different models was analyzed (murine models of intestinal inflammation and polyposis). Results : We found that Lactobacillus reuteri GroEL inhibited the polarization of macrophages towards a M1-like phenotype (pro-inflammatory) while facilitating the polarization of macrophages towards an M2-like phenotype (anti-inflammatory). As a consequence, macrophages treated with L. reuteri GroEL presented a decrease in inflammation and oxidative stress induced by LPS. This was confirmed in colon tissues from biopsies, where L. reuteri GroEL was able to decrease inflammation, apoptosis and oxidative stress induced by LPS. Besides, the beneficial anti-inflammatory effect of Lactobacillus GroEL was demonstrated in a mice model of DSS-induced intestinal inflammation. Rectal administration of L. reuteri GroEL prevented colon shortening and degradation of intestinal mucosa. Further, it abrogated the drastic weight loss induced by DSS. We also showed the potential role of GroEL as a prophylactic agent since APCMin/+ mice treated with L. reuteri GroEL exhibited a significant decrease in the number of sporadic colonic polyps. Conclusion : L. reuteri GroEL protein, by its anti-inflammatory properties, could be an interesting adjunct therapy to the available treatments in the care of IBD and the prevention of CRC.Keywords : GroEL, colonic inflammation, probiotics, IBD and CRC.

La régulation de l’expression des gènes est critique pour l’adaptation des cellules à leur environnement et pour leur homéostasie. La transcription, qui représente une étape essentielle de l’expression des gènes, est contrôlée par plusieurs facteurs et cofacteurs. L’un de ces cofacteurs, TRRAP, correspond à la plus grosse sous-unité de deux complexes de remodelage de la chromatine, SAGA et TIP60. TRRAP interagit avec divers facteurs de transcription, tels que c-MYC et E2Fs et permet ainsi le recrutement de SAGA et TIP60 aux promoteurs des gènes. TRRAP est un membre d’une famille de kinases atypiques, les PIKKs. Des études antérieures ont défini la co-chaperonne TTT comme régulateur essentiel de la stabilité et l’activité des PIKKs. Contrairement aux autres PIKKs, TRRAP ne possède pas les résidus requis à son activité catalytique et représente donc la seule pseudo-kinase parmi les PIKKs. Bien que TTT interagit et stabilise TRRAP, son rôle sur l’activité de ce dernier reste inconnu. En utilisant un système de dégron inductible qui permet la dégradation rapide de protéines endogènes, nous avons démontré que TTT est requis pour l’assemblage de TRRAP dans ses complexes fonctionnels précédent son import nucléaire. De plus, à travers des analyses transcriptomiques, nous avons pu déterminer que TTT régule la transcription de plusieurs gènes TRRAP-dépendants dans des cellules de cancer colorectal. L’analyse du profile de fixation de TRRAP à l’échelle du génome grâce à la technique du CUT&RUN suivie d’un séquençage à haut débit (CUT&RUN-seq), a permis d’identifier les cibles directes de TRRAP, parmi lesquelles seule une fraction restreinte correspond à des cibles directes de MYC. Nous avons également découvert que TRRAP possède un rôle de répresseur direct sur la transcription d’une partie des gènes stimulés par l’interféron (ISGs) qui interviennent dans la réponse à l’interféron du système immunitaire innée. En outre, nos résultats suggèrent que TRRAP et sa co-chaperonne TTT participent à la tumorigenèse notamment en maintenant et régulant un programme transcriptionnel spécifique. / Gene expression regulation is critical for cells to adapt to external changes and maintain their homeostasis. Transcription is an essential step in gene expression and is controlled by numerous factors and cofactors. One such cofactor is TRRAP, the largest subunit of two distinct chromatin-modifying complexes, SAGA and TIP60. TRRAP interacts with a diverse range of transcription factors including c-MYC and E2Fs, and mediates the recruitment of SAGA and TIP60 to gene promoters. TRRAP is a member of the PIKK family of atypical kinases. Prior studies defined the TTT co-chaperone as an essential regulator of PIKK stability and activity. In contrast to its cognate kinases, TRRAP lacks catalytic residues and is the sole pseudokinase among PIKKs. Although TTT has been shown to stabilize and interact with TRRAP, the role of TTT on TRRAP function remains unknown. Using an inducible degron system that allows the rapid and acute depletion of endogenous proteins, we demonstrated that TTT is required to assemble TRRAP within its functional complexes prior its nuclear import. Additionally, through transcriptomic analyses we determined that TTT regulates a large number of TRRAP-dependent genes in colorectal cancer cells. Profiling of the genome-wide binding of TRRAP via CUT&RUN-seq identified the direct targets of TRRAP, of which only a small fraction overlaps with MYC targets. We also uncovered a direct inhibitory role of TRRAP on a subset of the interferon-stimulated genes, which mediate the interferon response in the innate immune system. Altogether, our data suggest that TRRAP and its chaperone TTT are involved in tumorigenesis through the maintenance of a specific transcriptional program.

La radioimmunothérapie (RIT) est une stratégie théranostique associant la spécificité de reconnaissance d’anticorps monoclonaux (AcMs) (ou de formes dérivées) vis-à-vis des antigènes tumoraux et les propriétés des radionucléides (imagerie/thérapie). L’efficacité de la RIT est cependant limitée sur les tumeurs solides à cause de la lente diffusion des AcMs et de leur longue demi-vie plasmatique. Les approches de radioimmunothérapie préciblée (PRIT), qui dissocient l’injection des AcMs de celle des radioligands constituent des alternatives pertinentes envisagées pour diminuer l’hématotoxicité et améliorer l’efficacité thérapeutique de la RIT classique. Nous avons ainsi travaillé sur une stratégie de PRIT utilisant la chimie bioorthogonale par interaction entre un trans-cyclooctène (TCO) et une tétrazine (TZ), à la fois pour l’imagerie et pour la thérapie de la carcinose péritonéale (CP) d’origine colorectale (modèle A431-CEA-Luc/ AcM 35A7). Dans un premier temps nous avons évalué à la fois in vitro et in vivo dans le modèle de CP ainsi que dans un modèle sous-cutané de cancer colorectal (modèle HT29/ AcM Ts29.2) l’effet des modifications apportées aux AcMs. Nous avons ainsi montré que les modifications d’AcMs influencent l’interaction entre les TCO et la TZ, sans pour autant altérer leur immunoréactivité. L’ajout d’espaceurs PEGylés (polyéthylène glycol) entre les AcMs et les TCO induit une diminution significative de l’interaction TCO/TZ. De plus, nous avons montré que les TCO sont sujets à l’isomérisation en cis-cyclooctènes, inactifs vis-à-vis de la TZ, et que la PEGylation aggrave ce phénomène. Ces études ont ainsi montré à la fois que les AcMs-TCO ne contenant pas d’espaceur PEGylé étaient les plus favorables pour le préciblage mais également, qu’il était primordial de contrôler le taux d’isomérisation des TCO avant greffage aux AcMs pour ne pas altérer l’interaction vis-à-vis des TZ. Dans un second temps nous avons effectué avec succès la preuve de concept de l’imagerie SPECT de la CP par préciblage entre l’AcM 35A7-TCO et la TZ-PEG4-DOTA-177Lu (i.e. TZ-1). Un ciblage spécifique des tumeurs péritonéales a ainsi été obtenu, avec un très bon contraste. L’étude de PRIT effectuée avec cette même sonde TZ-1 a cependant échoué à mettre en évidence une amélioration des médianes de survie ou un ralentissement de la croissance tumorale, nous amenant ainsi à reconsidérer la structure de la TZ-1. Trois autres TZ (i.e. TZ-2-4) ont donc été évaluées par la suite, en biodistribution, afin de déterminer la meilleure pour la PRIT de la CP. Ainsi, la TZ-3, qui comporte un espaceur PEGylé plus long que la TZ-1, s’est avérée être la plus favorable dans ce type de stratégie et sera prochainement utilisée pour une nouvelle étude de thérapie. En conclusion, ces travaux de thèse ont permis de démontrer la faisabilité du concept de préciblage par chimie bioorthogonale utilisant l’interaction TCO/TZ pour l’imagerie de tumeurs disséminées dans la cavité péritonéale. Cette stratégie reste néanmoins compliquée à mettre en place du fait de l’instabilité des TCO et des problèmes de réactivité de certaines sondes TZ et nécessite encore de nombreuses optimisations avant de pouvoir envisager une application thérapeutique. / Radioimmunotherapy (RIT) consists to combine the specificity of monoclonal antibodies (mAbs), or mAbs derived structures, towards tumor antigens with the imaging/therapy properties of radionuclides, representing thus a theranostic strategy. RIT efficiency in solid tumors is limited due to both mAbs slow diffusion and long blood clearance. Pretargeted radioimmunotherapy (PRIT) appears as an alternative to circumvent hematotoxicity and improve therapeutic efficacy. We have thus worked on PRIT based on bioorthogonal click chemistry relying on the interaction between trans-cyclooctene (TCO) and tetrazine (TZ). Application of this strategy was made for imaging and therapy of peritoneal carcinomatosis (PC) from colorectal origin (A431-CEA-Luc model/ 35A7 mAb). We have first assessed the influence of mAbs modifications, in vitro and in vivo experiments made on both PC model and subcutaneous colorectal cancer (HT29 model/ Ts29.2 mAb). We thus demonstrated that mAbs modifications influence the interaction between TCO and TZ without decreasing their antigen binding capacities. Indeed, addition of PEGylated (polyethylene glycol) linkers between mAbs and TCO induced a significant decrease of TCO/TZ interaction. In addition, we also demonstrated that TCO moieties undergo severe isomerization to cis-cyclooctene (CCO) moieties which are unreactive towards TZ. Addition of PEG linkers also increased the isomerization rate of TCO to CCO. Our results highlighted that a non PEGylated mAb should represent the best structure for PRIT to avoid isomerization and consequently to control the ratio of CCO before mAbs coupling to maximize TCO/TZ interaction. In disseminated PC, we have made for the first time the proof of concept of SPECT imaging between 35A7-TCO and TZ-PEG4-DOTA-177Lu (i.e. TZ-1). We indeed obtained a specific signal corresponding to PC tumors with a very good contrast. However, a PRIT experiment using TZ-1 did not allow observing neither improvement of median survivals nor tumor growth slow down. Those disappointing results led to reconsider the TZ-1 structure and evaluate three new TZ (i.e. TZ-2-4). The TZ-3, bearing a longer PEG linker than TZ-1, appears as the most appropriate for PRIT studies and will soon be considered for a new therapy experiment. In conclusion, we demonstrated the possibility to do pretargeted imaging of peritoneal disseminated tumors using bioorthogonal click chemistry with TCO/TZ interaction. Nevertheless, this strategy is quite complicated to do due to both TCO isomerization and reactivity of radiolabelled TZ probes. Further optimizations will be mandatory before therapy can be transferred to clinic.

Introduction : Le cancer colorectal (CCR) est responsable de 500 000 morts par an dans le monde et représente la 2ème cause de mortalité par cancer dans les pays industrialisés. En dépit des progrès réalisés, il existe un réel besoin de développer de nouvelles thérapies pour améliorer la survie des patients. Un des principaux facteurs favorisant la survenue et la progression du CCR est le stress se traduisant notamment par la sécrétion de catécholamines activant les récepteurs β-adrénergiques (β1-, β2- et β3-AR) au niveau de la tumeur. Diverses études et observations ont démontré que l’activation des β-AR pouvait favoriser la prolifération tumorale de manière directe (via différents mécanismes comme la prolifération cellulaire) ou indirecte (via une action sur la composante immunitaire). Parmi les cellules immunitaires présentes au sein de la tumeur, les macrophages tumoraux (TAM) peuvent représenter jusqu’à 50% du volume tumoral. Ces derniers y sont retrouvés sous leurs différents phénotypes (M1-like antitumoral et M2-like pro-tumoral). Divers travaux ont fait état de la présence des β-AR à la surface des macrophages où leur effet semble être en faveur d’une polarisation vers un phénotype pro-tumoral. En outre, parmi les 3 sous-types de récepteurs, de nombreux arguments soulignent une implication majoritaire du β3-AR dans ces effets par rapport aux β1- et β2-AR, tandis que seule une surexpression du β3-AR a été observée dans les biopsies de tumeurs du côlon. Objectifs/Méthodes : Nous nous sommes donc attachés à mettre au point une stratégie méthodologique pour l’étude du β3-AR dans le macrophage en condition d’inflammation tissulaire présentant une importante composante macrophagique. Nous avons ensuite étudié les effets du β3-AR sur la prolifération de lignées de cancer colorectal puis sur la polarisation de macrophages humains ainsi que de TAM. Enfin, après avoir étudié la signalisation de ce récepteur chez les macrophages M1 et M2, nous avons observé les effets d’une inhibition pharmacologique du β3-AR sur la polarisation de TAM et sur la progression de tumeurs murines et humaines in vivo. Résultats : Nous avons confirmé que le β3-AR est présent et fonctionnel à la surface des macrophages où son activation résulte en un puissant effet antioxydant et anti-inflammatoire via l’inhibition de NOX2 et l’induction de l’expression de la catalase. Ces effets semblent passer par une signalisation Gs/PKA/Src/Erk1/2 induisant l’activation de PPARγ. Dans nos travaux, nous avons aussi pu voir que le β3-AR n’a pas d’effet prolifératif sur des lignées humaines de CCR. Nous avons également démontré que le β3-AR favorise la polarisation des macrophages vers un phénotype M2 et diminue la polarisation de ces derniers vers un phénotype M1. L’étude des signalisations de ce récepteur chez ces deux phénotypes a indiqué que les voies Gs/PKA/Src/ERK1/2 (M1) et Src/PI3K/ERK1/2 (M2) étaient impliquées. Enfin, l’inhibition du β3-AR a prévenu la progression de tumeurs murines (CT-26) et humaines (SW480) in vivo, via un effet anti-M2-like et pro-M1-like sur les TAM. En conclusion, ces résultats suggèrent que l’inhibition du β3-AR, à travers ses effets sur la polarisation des macrophages, pourrait être une stratégie prometteuse afin d’améliorer la prise en charge des patients souffrant de CCR. / Background: Colorectal cancer (CRC) is responsible for 500.000 deaths per year worldwide and represents the 2nd cause of death by cancer in industrialized countries. Despite the progress made, there is a real need for new therapies to increase patients’ survival. Stress is one of the main factors, which contributes to the occurrence and the progression of CRC, by secreting catecholamines that activate β-adrenergic receptors (β1-, β2- and β3-AR) within the tumor. Several studies and observations have showed that the activation of β-ARs could directly increase tumor proliferation (via mechanisms such as cell proliferation), or indirectly (via an action on immune cells). Among immune cells within the tumor, tumor-associated macrophages (TAMs) represent up to 50% of the tumor mass where they exhibit their different phenotypes (M1-like anti-tumor and M2-like pro-tumor). Several studies report the presence of β-ARs in macrophages where they seem to favour a pro-tumor polarization. Furthermore, among the three subtypes of β-ARs, most of the studies seem to describe a major implication of the β3-AR compared to β1- and β2-AR. Moreover, only the β3-AR was found to be overexpressed in CRC biopsies. Objectives/Methods: We thus aimed to develop a model to study the β3-AR in macrophages within inflammatory macrophage-dependent conditions. Then, we studied the effects of the β3-AR on colorectal cancer cells’ proliferation and human macrophages and TAMs polarization. Finally, after the study of the signaling pathways of this receptor within M1 and M2 macrophages, we assessed the effects of a pharmacological inhibition of the β3-AR on TAM polarization and tumor progression. Results: We confirmed that the β3-AR is expressed and functional in human macrophages where its activation leads to potent antioxidant and anti-inflammatory effects through NOX2 inhibition and catalase expression. These effects appear to be subsequent to a Gs/PKA/Src/Erk1/2 signaling leading to the activation of PPARγ. In this work, we also saw that the β3-AR does not produce any effect on human CRC cell lines’ proliferation. We also showed that the β3-AR increases macrophage polarization towards the M2 phenotype while it decreases the M1 polarization. The study of β3-AR signaling in M1 and M2 macrophages exhibited Gs/PKA/Src/ERK1/2 and Src/PI3K/ERK1/2 pathways respectively. Finally, a pharmacological inhibition of the β3-AR prevented murine (CT-26) and human (SW480) tumors progression in vivo, through anti-M2-like and pro-M1-like effects on TAM polarization. In conclusion, these results suggest that the inhibition of the β3-AR, through its effects on macrophages polarization, could represent a promising strategy in order to improve CRC patient care.

Le cancer colorectal (CCR) représente la seconde cause de mortalité par cancer dans le monde. Les tumeurs sont classées selon les grades histologiques (état de différenciation cellulaire), en bas et haut grades. Les grades les plus avancés sont associés à de faibles taux de survie globale après chimiothérapie à base de 5-Fluorouracile (5-FU). Les taux de réponse aux traitements basés sur l’utilisation du 5-FU en première ligne de traitement demeurent relativement faibles (20–30%) et associés à de mauvais pronostics et des échappements thérapeutiques, dus à la résistance des cellules cancéreuses. Ces données soulignent donc la nécessité d’identifier de nouveaux biomarqueurs de résistance des cellules de CCR au 5-FU. Les travaux réalisés au cours de cette thèse ont porté sur l’étude de la sortiline, une protéine « multi-tâches » appartenant à la famille des récepteurs à domaine VPS10P avec sorLA et sorCS1-3, qui agit comme un (co)récepteur et un régulateur du traffic et de la sécrétion de protéines. La sortiline (et non sorLA), constitue un biomarqueur d’agressivité dans le CCR et est de mauvais pronostique. In vivo et in vitro, au sein des tumeurs et des cellules de CCR (lignées cellulaires et cultures primaires) résistantes au 5-FU, seule la sortiline apparait surexprimée au niveau transcriptomique et protéique. Ces données indiquent que la sortiline constitue également un biomarqueur de résistance au 5-FU, quels que soient les grades, stades et statuts mutationnels. Cette surexpression de la sortiline est majoritairement localisée au sein de l’appareil de Golgi des cellules résistantes et semble être régulée transcriptionnellement via une down-régulation d’ATF-3. L’inhibition génétique (shRNA) ou pharmacologique (CADA) de la sortiline potentialise les effets cytotoxiques du 5-FU, résultant en une forte augmentation de la mort cellulaire. La sortiline semble donc être également impliquée dans la résistance des cellules de CCR au 5-FU ; l’expression de sorLA ne variant pas après son inhbition. Ces résultats suggèrent que la sortiline pourrait constituer un biomarqueur d’agressivité et de résistance des cellules de CCR au 5-FU, mais aussi une nouvelle cible thérapeutique potentielle. / Worldwide, colorectal cancer (CRC) is the second leading cause of cancer-related deaths. Colorectal adenocarcinomas are divided into low and high grades. More advanced tumor grade is associated with poorer global survival following 5-fluorouracil (5-FU)-based systemic chemotherapy. Even when 5-FU is used as the first-line molecule, responsiveness is only 20–30%, and drug resistance contributes to both poor patient prognosis and relapses, emphasizing the need to identify biomarkers involved in this process. In this study, we focused on sortilin, a multifunctional protein among VPS10P domain-related receptors with sorLA and sorCS1-3, that acts as a receptor and co-receptor as well as a regulator of intra- and extracellular protein sorting and trafficking. We obtained evidence that sortilin, but not sorLA, is a biomarker of CRC aggressiveness associated with poor clinical outcomes. In vivo and in vitro, in both 5-FU–resistant CRC cell lines and primary cultures, only sortilin was overexpressed at both protein and mRNA levels, indicating that it could serve as a biomarker of 5-FU resistance regardless of tumor grade and mutational status. Sortilin overexpression is especially localized in Golgi apparatus of 5-FU resistant cells and seems to be transcriptionally regulated through ATF-3 downregulation. Genetic (shRNA) and pharmacological (CADA) inhibition of sortilin potentiated 5-FU–induced cytotoxicity, resulting in a significant increase in cancer cell eradication, implying that sortilin is also actively involved in 5-FU resistance. Moreover, sorLA expression is unchanged upon sortilin inhibition. Our findings indicate that sortilin is a promising biomarker of 5-FU resistance in CRC, as well as a potential therapeutic target for overcoming 5-FU resistance.

La prise en charge contemporaine du cancer repose de plus en plus sur le concept de médecine dite personnalisée qui permet, après identification des caractéristiques propres de la tumeur, d'envisager une thérapeutique adaptée à chaque patient. La meilleure connaissance de la biologie des cancers et la mise en évidence de nouvelles cibles thérapeutiques ont ainsi abouti au développement des thérapies ciblées qui vont agir sur une cible cellulaire, généralement surexprimée au niveau d'une tumeur, leur conférant une plus grande spécificité d'action tumorale et un profil d'effets indésirables moins marqué par rapport à la thérapie cytotoxique conventionnelle. Malgré les données d'efficacité clinique, rapportées sur les stratégies thérapeutiques intégrant des thérapies ciblées, on ne dispose pas, malheureusement, des études pharmaco-économiques en cancérologie surtout que ces médicaments se caractérisent par leurs coûts très élevés (exemple: bevacizumab 1000 euros/400 mg ; cetuximab 964 euros/500 mg) et doivent donc être également appréhendés dans le cadre d'études dites en condition de vie réelle. L'objectif de ce projet de recherche est donc de proposer une étude pharmaco- économique sur l'utilisation des thérapies ciblées en cancérologie. Compte tenu du large champ d'investigation, deux affections tumorales distinctes seront considérées : le cancer colorectal métastatique et le glioblastome.Le cancer colorectal fera l'objet d'une étude conduite spécifiquement au Liban et le glioblastome d'une étude en France. L'originalité de cette thèse, conduite dans le cadre d'une coopération franco-libanaise, sera également d'évaluer les impacts médico-économiques de ces nouvelles stratégies selon des perspectives d'organismes payeurs très différentes, ce qui permettra d'appréhender les éventuelles problématiques d'accès aux soins / Although cancer incidence and prevalence are increasing at an alarming rate, progress in the treatment has been slow and treatment benefits are measured in weeks to months. Following the progress in the diagnostic tools and early detection biomarkers, a number of cancer types can be detected before pathological symptoms develops and this is of great significance because individual specific treatment regimens can be designed based on the presence and stage of cancer. In the past decade, there have been considerable improvements in the way that tumors are characterized and knowledge of cancer, at the molecular level has therefore increased greatly and has shift towards the use of targeted cancer therapies that display greater sensitivity and specificity for tumor cells by blocking the activity of the molecule in the host microenvironment that supports tumor growth or inhibiting the activity of protein tyrosine kinases or signaling pathways. Unfortunately, many pharmaco-economic studies are lacking today in the oncologic field. In addition, targeted therapies are very expensive (bevacizumab costs 100 euros/400mg and cetuximab 964 euros/500 mg) and should, therefore, be analyzed in real life conditions. That’s why the main objective of this research-project is to find a pharmaco-economic method on the use of the targeted therapies in oncology. Given the wide scope of investigations, 2 different tumor pathologies will be discussed: metastatic colorectal cancer and glioblastoma. The choice between these 2 cancer types takes place in the growing role of the targeted therapies in the effectiveness and survival of patients as well as their relative costs, especially that they have in common “bevacizumab” targeting the tumor vasculature

The use of colonoscopy has demonstrated to be the most effective method to reduce colorectal cancer(CCR) mortality . A wide variety of screening modalities have been developed to date and the majority demonstrated to be effective to reduce CCR cancer incidence and mortality ratesColonoscopy is presently the gold standard examination method of the colon. This unique feature explains why its practice is done in most hospitals of the present healthcare systems. Quality measurements of any process require firstly, the definition of valid and reliable indicators which enables its assessment . In the recent years, many attempts have been tried in order to define useful criteria for this purpose. There is strong evidence which asserts colonoscopy performance varies among different centers and between endoscopists. We present the process of application and adaption of several parameters to a specific context in order to evaluate the quality of a CCR screening program. / La práctica de la colonoscopia ha demostrado ser el método más eficaz en la reducción de mortalidad por cáncer colorectal(CCR). Se han diseñado un número importante de estrategias de cribado en los últimos años, todas ellas son eficaces en la reducción de la incidencia y mortalidad por este tipo de cáncerLa colonoscopia es el método de exploración de referencia del colon. Esta singularidad explica el hecho de que su práctica se lleva a cabo en prácticamente todos los niveles de asistencia hospitalarios. Existen varias líneas de evidencia que sugieren que la calidad de la colonoscopia en la práctica clínica habitual varía de manera considerable, el problema planteado la inexistencia de herramientas capaces de medir estos niveles.En el presente estudio se plantea el proceso de definición de una serie de indicadores que posteriormente serán aplicados en el análisis del nivel de calidad de un programa de cribado de CCR.