Les hyperplasies micronodulaires pigmentées de la surrénale (PPNAD) sont les tumeurs endocrines les plus fréquentes d’un syndrome multinéoplasique d’origine génétique, le Complexe de Carney. Ces hyperplasies bilatérales sont associées à des mutations inactivatrices de PRKAR1A, le gène codant la sous-unité régulatrice R1 de la protéine kinase dépendante de l’AMPc (PKA). Ces tumeurs bénignes conduisent à une activation constitutive de la PKA responsable d’un hypercortisolisme indépendant de l’ACTH (syndrome de Cushing), associant diverses comorbidités telles que l’obésité centrale, le diabète, l’ostéoporose, des troubles de l’humeur ou encore des complications cardiovasculaires. Cependant, les mécanismes de cette tumorigenèse restent mal compris. Afin d’évaluer les conséquences de l’activation de la signalisation PKA sur l’induction tumorale et l’activité endocrine, l’équipe a précédemment généré un modèle de souris transgéniques reproduisant l’inactivation de Prkar1a dans la corticosurrénale. Ces souris développent une hyperplasie bilatérale composée de cellules présentant des caractéristiques fœtales naturellement absente d’une surrénale adulte. L’objectif général de ce travail de thèse était d’identifier l’origine des cellules constituant cette hyperplasie retrouvée dans le cortex interne des souris mutantes. Nous avons utilisé pour cela une approche génétique de lignage cellulaire afin de tracer chez la souris, l’origine de ces tumeurs après invalidation de Prkar1a dans les précurseurs du cortex définitif ou dans ceux du cortex fœtal. Les résultats montrent que l’activation de la signalisation PKA dans le cortex surrénalien adulte est suffisante pour promouvoir le développement d’hyperplasies surrénaliennes associées à la mise en place d’un syndrome de Cushing. L’invalidation de Prkar1a dans les précurseurs du cortex fœtal ne conduit à aucune anomalie endocrine ni tumorale. En revanche, l’activation de la signalisation PKA dans le cortex adulte favorise le renouvellement cellulaire centripète, l’identité fasciculée et sa conversion en identité réticulée dans la partie interne. L’activation de la signalisation PKA, conjointement à la croissance corticale, apparait donc comme un moteur possible de l’adrénarche, normalement restreinte aux grands primates.L’analyse transcriptomique des surrénales et les expériences de lignages cellulaires montrent que la prédisposition des femelles au syndrome de Cushing et au développement d’hyperplasies « pseudo-réticulée » pourraient reposer sur un dimorphisme sexuel des capacités de recrutement des cellules progénitrices et sur le métabolisme du cholestérol.En parallèle de ces travaux, l’exploration des mécanismes conduisant à la présence inappropriée de cellules « pseudo-réticulée » nous a amené à tester l’implication de la SUMOylation dans les défauts de zonation observés. Nos résultats montrent que l’activation de la signalisation PKA in vitro et in vivo exerce une hypoSUMOylation globale, d’origine transcriptionnelle. En accord avec cet effet, les nodules présents chez les patients atteints de PPNAD sont hypoSUMOylés. Enfin nous montrons chez les deux espèces, un gradient de SUMOylation régionalisé dans le cortex qui suggère l’implication de cette modification dans la zonation de la glande surrénale. / Primary Pigmented Nodular Adrenal Disease (PPNAD) is the most frequent endocrine manifestation of a rare, dominantly inherited multiple endocrine neoplasia syndrome, the Carney Complex. These bilateral hyperplasia are associated with inactivating mutations of PRKAR1A, the gene encoding the R1 regulatory subunit of cAMP-dependent protein kinase (PKA). These benign tumors lead to constitutive activation of PKA, responsible for an ACTH-independent hypertcortisolism (Cushing's syndrome), associating various comorbidities such as central obesity, diabetes, osteoporosis, mood disorders or cardiovascular complications. However, the mechanisms of tumorigenesis remain poorly understood. In order to evaluate the consequences of activation of PKA signaling on tumor induction and endocrine activity, the team previously generated a model of transgenic mice reproducing the inactivation of Prkar1a in the adrenal cortex. These mice develop bilateral hyperplasia composed of cells with fetal characteristics naturally absent from an adult adrenal gland.The general objective of this thesis was to identify the origin of the cells constituting this hyperplasia found in the internal cortex of the mutant mice. We used a genetic approach of cell lineage to trace the origin of these tumors after deletion of Prkar1a in the precursors of the adult or fetal cortex.The results show that activation of PKA signaling in the adult cortex is sufficient to promote the development of adrenal hyperplasia associated with Cushing's syndrome. The ablation of Prkar1a in the precursors of the fetal cortex does not lead to any endocrine or tumor abnormalities. On the contrary, activation of PKA signaling in the adult cortex promotes centripetal cell renewal, fasciculata identity and its conversion into reticularis identity in the internal part of the gland. The activation of PKA signaling, together with cortical growth, therefore appears to be a possible motor of adrenarche, normally restricted to human and some primates.Transcriptomic analysis of the adrenals and cell lineage experiments show that female predisposition to Cushing's syndrome and development of "pseudo-reticularis" hyperplasia may be based on sexual dimorphism of progenitor cell recruitment capacities and on metabolism of cholesterol.In parallel, the exploration of the mechanisms leading to the inappropriate presence of "pseudo-reticularis" cells led us to test the involvement of SUMOylation in the observed zonation defects. Our results show that the activation of PKA signaling in vitro and in vivo exerts a global hypoSUMOylation, of transcriptional origin. In agreement with this effect, the nodules present in patients with PPNAD are hypoSUMOylated. Finally, we show in both species a regionalized SUMOylation gradient in the cortex that suggests the implication of this modification in the zonation of the adrenal gland.

Les lésions tumorales cortico-surrénaliennes sont majoritairement des adénomes bénins et très rarement des carcinomes. Les altérations génétiques impliquées dans le développement des tumeurs cortico-surrénaliennes sporadiques, plus particulièrement au stade malin, demeurent à ce jour très peu connues. Lors de travaux récents menant à l’identification d’altérations génétiques de β-CATÉNINE nous avons constaté que plusieurs tumeurs présentaient une accumulation nucléo/cytoplasmique de la protéine β-CATÉNINE sans toutefois contenir de mutations pour ce gène. Nous avons donc émis l’hypothèse que, comme pour d’autres types de cancers, d’autres composants de la voie de signalisation Wnt/β-CATÉNINE, tel qu’AXIN2, pourrait être impliqués dans le développement des tumeurs du cortex surrénalien. De plus, plusieurs aberrations dans l’expression d’AXIN2 et de β-CATÉNINE sont associées à des tumeurs présentant de l’instabilité microsatellite dans d’autres types de cancer, notamment le cancer gastrique et colorectal. Nous avons donc étudié une cohorte de 30 adénomes, 6 carcinomes, 5 AIMAH, 3 hyperplasies ACTH-dépendante et 5 PPNAD ainsi que les lignées cellulaires de carcinomes cortico-surrénaliens humains H295R et SW13. Une étude préliminaire du statut MSI a également été réalisée sur 10 tumeurs contenant une mutation pour AXIN2 et/ou β-CATÉNINE. Nous avons trouvé des mutations d’AXIN2 dans 7% des adénomes (2/30) et 17% des carcinomes (1/6) cortico-surrénaliens. L’analyse fonctionnelle des mutations par immunohistochimie, analyse western blot et analyse de RT-PCR en temps réel a révélé une diminution de l’expression d’AXIN2 associée à cette mutation. L’analyse préliminaire MSI a démontré 1 échantillon AIMAH MSI-H, c’est-à-dire instable pour le locus BAT-25 et BAT-26 et 3 autres adénomes sécrétant de l’aldostérone instables seulement pour le locus BAT-26. Ainsi, ces travaux permirent d’identifier une nouvelle altération génétique associée au développement des tumeurs du cortex surrénalien en plus de rapporter pour la première fois la présence de MSI-H dans ce type de tumeurs. / Adrenocortical lesions are mostly benign tumors and rarely carcinomas. From now on, genetic alterations implicated in sporadic adrecocortical tumour development remains largely unknown. In our previous work leading to identification of genetic alterations in β-catenin, we observed that many tumors presented a nucleo/cytoplasmic accumulation of β-catenin protein without β-catenin mutations. Thus, we hypothesised that, as for many others cancers, others components of the Wnt/ β-catenin signalling pathway, as AXIN2, are implicated in development of adrenocortical tumors. Also, many aberrations in AXIN2 and β-catenin expression have been reported in association with microsatellite instability in other types of cancers like gastroinstestinal and colorectal cancer. We have studied 30 adenomas, 6 carcinomas, 5 AIMAH, 3 ACTH-dependant hyperplasias and 5 PPNAD as well as the human carcinoma cancer cells lines H295R and SW13. Preliminary study for MSI was also realised on 10 tumors harbouring AXIN2 and/or Β-CATENIN mutations. We have found AXIN2 mutations in 7% of adrenocortical adenomas (2/30) and 17% of adrenocortiocal carcinomas. Functional analysis of this mutation by immunohistochemical, western blot and real-time RT-PCR analysis revealed a down-regulation of AXIN2 expression associated with this mutation. Preliminary analysis of MSI results in 1 AIMAH sample MSI-H, which means instable for BAT-25 and BAT-26 locus, and 2 aldosterone adenomas were unstable for BAT-26 locus. This work identified a new genetic alteration involved in adrenocortical tumour development and report for the first time MSI-H in this type of tumor.

Les surrénales sont des glandes endocrines permettant la réponse au stress de l’organisme. Alors que la medulla produit des catécholamines, la corticosurrénale sécrète des minéralocorticoïdes au niveau de la zone glomérulée, et des glucocorticoïdes grâce aux cellules de la zone fasciculée. Ces hormones sont notamment impliquées dans l’homéostasie hydrominérale, la réponse immunitaire et la maturation pulmonaire au cours de la vie fœtale. Les insuffisances surrénaliennes peuvent donc être très délétère en absence de traitement. Pour maintenir l’intégrité tissulaire au cours de la vie et pour mieux répondre aux variations des besoins de l’organisme, le cortex surrénalien est en renouvellement cellulaire constant. Des expériences de lignage ont mis en évidence que ce renouvellement repose sur le recrutement de cellules progénitrices capsulaires et situées dans la partie externe du cortex. Lorsqu’ils sont mobilisés, ces progéniteurs se différencient en cellules de la zone glomérulée, qui vont alors migrer de façon centripète le long du cortex et se différencier en cellules de la zone fasciculée après une conversion de lignage, au cours de leur migration. Cette conversion de lignage est orchestrée via un équilibre entre l’activation des voies Wnt/β-caténine, imposant une identité glomérulée, et PKA, permettant une différenciation fasciculée. Les facteurs épigénétiques jouent de nombreux rôles essentiels, du développement embryonnaire jusqu’à la tumorigenèse, en passant par l’homéostasie des tissus. Nous avons montré que la méthyltransférase EZH2 était le facteur épigénétique le plus surexprimé dans les carcinomes corticosurrénaliens et que cette surexpression était associée à l’agressivité de ces cancers. EZH2 est la sous-unité catalytique du complexe multi-protéique PRC2 qui permet, entre autres, la répression de la transcription de ses gènes cibles en posant la marque H3K27me3. L’objectif de ma thèse a été d’identifier les potentiels rôles physiologiques de EZH2 dans la surrénale, qui n’avaient jusque là, jamais été recherchés.En développant un modèle murin d’invalidation génétique de Ezh2 dans le cortex surrénalien, dès l’émergence de l’ébauche surrénalienne au cours du développement embryonnaire, nous avons pu mettre en évidence une hypoplasie corticosurrénalienne, résultant d’une forte atrophie de la zone fasciculée, et associé à une insuffisance primaire en glucocorticoïdes. Nos analyses nous ont permis de démontrer le rôle original et inattendu de Ezh2 dans le contrôle de la voie de signalisation PKA, en réprimant l’expression d’inhibiteurs de cette voie comme les phosphodiestérases (PDE) et la sous-unité régulatrice Prkar1b. EZH2 régule ainsi la zonation fonctionnelle du cortex surrénalien via son activité histone méthyltransférase. A l’inverse, on n’observe pas d’altération marquée de la voie Wnt/β-caténine, suggérant que Ezh2 n’est pas essentiel au contrôle de cette voie dans la surrénale. Nous avons également pu mettre en évidence une dédifférenciation de cellules corticales qui retrouvent, suite à la perte de Ezh2, une identité progénitrice en exprimant des marqueurs adréno-gonadique tels que Gata4 et Wt1. Cette dédifférenciation est un phénomène naturel que l’on retrouve avec le vieillissement et qui pourrait être associée avec la diminution progressive de l’expression de Ezh2 dans les cellules stéroïdogènes. L’ensemble de ces résultats, met en évidence une nouvelle fonction de Ezh2 dans le contrôle de la voie de signalisation PKA et de l’homéostasie de la glande surrénale. / Adrenals are endocrine glands allowing the stress response of the organism. While the medulla produces catecholamines, the adrenal cortex secretes mineralocorticoids in the glomerular zone, and glucocorticoids through cells in the fasciculated zone. These hormones are notably involved in hydromineral homeostasis, the immune response and pulmonary maturation during fetal life. Adrenal insufficiency can therefore be very deleterious in the absence of treatment. To maintain tissue integrity over the course of life and to better respond to the changing needs of the body, the adrenal cortex is in constant cell renewal. Lineage experiments have shown that this renewal is based on the recruitment of capsular progenitor cells and progenitors located in the outer part of the cortex. When mobilized, these progenitors differentiate into cells of the glomerular zone, which then migrate centripetally along the cortex and differentiate into cells of the fasciculated zone after lineage conversion, during their migration. This lineage conversion is orchestrated via a balance between the activation of the Wnt/β-catenin pathway, imposing a glomerular identity, and PKA pathway, allowing fasciculated differentiation. Epigenetic factors play many important roles, from embryonic development to tumorigenesis, passing by tissue homeostasis. We have shown that methyltransferase EZH2 is the most overexpressed epigenetic factor in adrenocortical carcinomas and this overexpression is associated with cancer agressivity. EZH2 is the catalytic subunit of the multiprotein complex PRC2 that allow, among others things, the repression of the transcription of its target genes by posing the mark H3K27me3. The aim of my thesis was to indentify the putative physiological roles of EZH2 in the adrenal, never investigated yet.By developing a murine model of genetic invalidation of Ezh2 in the adrenal cortex, from the emergence of the adrenal anlagen during embryonic development, we have been able to demonstrate adrenocortical hypoplasia, resulting from a strong atrophy of the zona fasciculata, and associated with primary glucocorticoid insufficiency. Our analyses allowed us to demonstate the original and unexpected role of EZH2 in the controle of the PKA pathway, by repressing expression of this pathway inhibitors such as phosphodiesterases (PDE) and regulatory subunit Prkar1b. EZH2 thus regulate functionel zonation of adrenal cortex via its histone methyltransferase activity. On the contrary, we don’t observe marked alteration of the Wnt/β-catenin pathway, suggesting EZH2 is not essential for the control of this pathway in the adrenal. We could also show a dedifferenciation of cortical cells which, after the loss of Ezh2, exhibit progenitors identity by expressing adreno-gonadal marks as Gata4 and Wt1. This dedifferenciation is a natural phenomenon that appear with ageing and could be associated with processive decrease of Ezh2 expression in steroidogenic cells. All of these results, highlights a new function of Ezh2 in the control of the PKA signaling pathway and in the homeostasis of the adrenal gland.

Les lésions tumorales cortico-surrénaliennes sont majoritairement des adénomes bénins et très rarement des carcinomes. Les altérations génétiques impliquées dans le développement des tumeurs cortico-surrénaliennes sporadiques, plus particulièrement au stade malin, demeurent à ce jour très peu connues. Lors de travaux récents menant à l’identification d’altérations génétiques de β-CATÉNINE nous avons constaté que plusieurs tumeurs présentaient une accumulation nucléo/cytoplasmique de la protéine β-CATÉNINE sans toutefois contenir de mutations pour ce gène. Nous avons donc émis l’hypothèse que, comme pour d’autres types de cancers, d’autres composants de la voie de signalisation Wnt/β-CATÉNINE, tel qu’AXIN2, pourrait être impliqués dans le développement des tumeurs du cortex surrénalien. De plus, plusieurs aberrations dans l’expression d’AXIN2 et de β-CATÉNINE sont associées à des tumeurs présentant de l’instabilité microsatellite dans d’autres types de cancer, notamment le cancer gastrique et colorectal. Nous avons donc étudié une cohorte de 30 adénomes, 6 carcinomes, 5 AIMAH, 3 hyperplasies ACTH-dépendante et 5 PPNAD ainsi que les lignées cellulaires de carcinomes cortico-surrénaliens humains H295R et SW13. Une étude préliminaire du statut MSI a également été réalisée sur 10 tumeurs contenant une mutation pour AXIN2 et/ou β-CATÉNINE. Nous avons trouvé des mutations d’AXIN2 dans 7% des adénomes (2/30) et 17% des carcinomes (1/6) cortico-surrénaliens. L’analyse fonctionnelle des mutations par immunohistochimie, analyse western blot et analyse de RT-PCR en temps réel a révélé une diminution de l’expression d’AXIN2 associée à cette mutation. L’analyse préliminaire MSI a démontré 1 échantillon AIMAH MSI-H, c’est-à-dire instable pour le locus BAT-25 et BAT-26 et 3 autres adénomes sécrétant de l’aldostérone instables seulement pour le locus BAT-26. Ainsi, ces travaux permirent d’identifier une nouvelle altération génétique associée au développement des tumeurs du cortex surrénalien en plus de rapporter pour la première fois la présence de MSI-H dans ce type de tumeurs. / Adrenocortical lesions are mostly benign tumors and rarely carcinomas. From now on, genetic alterations implicated in sporadic adrecocortical tumour development remains largely unknown. In our previous work leading to identification of genetic alterations in β-catenin, we observed that many tumors presented a nucleo/cytoplasmic accumulation of β-catenin protein without β-catenin mutations. Thus, we hypothesised that, as for many others cancers, others components of the Wnt/ β-catenin signalling pathway, as AXIN2, are implicated in development of adrenocortical tumors. Also, many aberrations in AXIN2 and β-catenin expression have been reported in association with microsatellite instability in other types of cancers like gastroinstestinal and colorectal cancer. We have studied 30 adenomas, 6 carcinomas, 5 AIMAH, 3 ACTH-dependant hyperplasias and 5 PPNAD as well as the human carcinoma cancer cells lines H295R and SW13. Preliminary study for MSI was also realised on 10 tumors harbouring AXIN2 and/or Β-CATENIN mutations. We have found AXIN2 mutations in 7% of adrenocortical adenomas (2/30) and 17% of adrenocortiocal carcinomas. Functional analysis of this mutation by immunohistochemical, western blot and real-time RT-PCR analysis revealed a down-regulation of AXIN2 expression associated with this mutation. Preliminary analysis of MSI results in 1 AIMAH sample MSI-H, which means instable for BAT-25 and BAT-26 locus, and 2 aldosterone adenomas were unstable for BAT-26 locus. This work identified a new genetic alteration involved in adrenocortical tumour development and report for the first time MSI-H in this type of tumor.

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Les carcinomes cortico-surrénaliens (CCS) sont des tumeurs malignes rares de mauvais pronostic et pour lesquelles les options thérapeutiques efficaces sont inexistantes. Il est donc indispensable de comprendre les mécanismes moléculaires impliqués dans le développement des CCS, afin d’améliorer leur prise en charge. Les deux altérations les plus fréquentes dans les CCS sont une surexpression du facteur de croissance IGF2 et l'activation constitutive de la voie Wnt/β-caténine. Le laboratoire a mis en évidence le rôle oncogénique de la β-caténine à l'aide d'un modèle murin (souris ΔCat) présentant une activation constitutive de la β-caténine dans la cortico-surrénale. Toutefois, la faible pénétrance du phénotype malin suggère la nécessité d'autres altérations pour la progression tumorale. L’objectif initial de ma thèse était de tester le pouvoir oncogénique de IGF2, seul ou en association avec l’activation constitutive de la β-caténine. Les modèles de surexpression de Igf2 dans la cortico-surrénale nous ont permis de montrer que Igf2 n'initie pas le développement de tumeurs cortico-surrénaliennes. Dans un contexte d'activation de la β-caténine, la surexpression de Igf2 favorise le développement tumoral à des stades tardifs. Toutefois la formation de tumeurs malignes reste un évènement rare. Ces résultats suggèrent donc que la surexpression de Igf2 et l'activation de la β-caténine ne sont pas suffisantes dans notre modèle pour induire le développement de CCS. Une analyse rétrospective des données de transcriptome nous a permis de mettre en évidence une surexpression de l’oncogène putatif et histone méthyl-transférase EZH2, qui est associée à un mauvais pronostic. Mes travaux in vitro suggèrent que EZH2 est surexprimé en réponse à une surexpression des facteurs E2F et qu’il pourrait être impliqué dans le contrôle de la prolifération, de l'apoptose et de certaines caractéristiques tumorales des cellules cortico-surrénaliennes humaines H295R. Des inhibiteurs pharmacologiques étant disponibles, EZH2 pourrait constituer une cible thérapeutique intéressante pour le traitement des CCS. En parallèle de ces travaux, nous avons cherché à identifier les mécanismes impliqués dans la zonation du cortex surrénalien. Au cours du renouvellement tissulaire, les cellules acquièrent d’abord une identité glomérulée puis fasciculée. L'identité de la zone glomérulée repose en partie sur l'activité de la voie Wnt/β-caténine. Cette voie de signalisation induit l'expression de gènes essentiels à l'identité de cette zone et inhibe l'identité fasciculée. La différenciation fasciculée des cellules doit donc reposer en partie, sur l'inhibition de cette voie de signalisation. Nous avons donc émis l'hypothèse que la signalisation PKA, activée dans la zone fasciculée par la liaison de l'ACTH à son récepteur MC2R, s'oppose à l'activité de la β-caténine pour permettre la différenciation fasciculée. A l'aide d'approches pharmacologiques et génétiques, nous avons pu mettre en évidence que l'activation de la PKA inhibe la voie Wnt/β-caténine dans le cortex surrénalien et que ceci est à l'origine d'une perte de la zone glomérulée au profit d'une expansion de la fasciculée. L'effet de la PKA sur la voie Wnt résulte au moins en partie de l'inhibition de l'expression de Wnt4 en réponse à l'activation de la PKA. En effet une diminution d'expression de Wnt4 est observée en réponse à l'activation de la PKA dans la cortico-surrénale et l'invalidation de Wnt4 spécifiquement dans le cortex induit un phénotype proche de celui observé lors de l'activation de la PKA. Au delà des mécanismes moléculaires de la zonation, nous avons également montré que l’effet inhibiteur de la PKA sur la signalisation Wnt était capable de s’opposer aux effets oncogéniques de la β- caténine dans la cortico-surrénale. Ces observations pourraient s’avérer pertinentes, la voie de signalisation ACTH/PKA étant inhibée dans les CCS. / Adrenocortical carcinoma (ACC) is a rare tumour associated with poor prognosis and for which, efficient therapeutic approaches are not available. It is therefore essential to understand the molecular mechanisms involved in CCS development in order to improve their clinical management. The two most frequent alterations in ACC are overexpression of IGF2 and constitutive activation of β-catenin. Our lab has previously demonstrated the oncogenic activity of β-catenin in the adrenal cortex by developing a mouse model of constitutive β-catenin activation (ΔCat mice). However, the low malignant progression in ΔCat mice suggests that other alterations are necessary for acquisition of malignancy. The initial aim of my thesis was to test the oncogenic potential of IGF2 alone or associated with constitutive β-catenin activation. We showed that overexpression of Igf2 in the adrenal cortex does not trigger adrenal cortex tumourigenesis. In a context of constitutive β-catenin activation, overexpression of Igf2 promotes tumour development at later stages. However the formation of malignant tumours remains a rare event. These data suggest that the overexpression of Igf2 and constitutive activation of β-catenin are not sufficient to trigger malignant tumour progression. Retrospective analysis of available ACC transcriptome data highlighted overexpression of the putative oncogene and histone methyltransferase EZH2 in ACC, which was associated with poor prognosis. My in vitro studies suggest that EZH2 is overexpressed in response to overexpression of E2F transcription factors and that it could be involved in control of proliferation, apoptosis and oncogenic capacities of adrenocortical carcinoma cells H295R. Interestingly, the availability of pharmacologic inhibitors suggests that EZH2 could be a novel therapeutic target for the treatment of ACC. In parallel, we sought to identify the mechanisms involved in zonation of the adrenal cortex. During adrenal cortex renewal, cells first differentiate as glomerulosa before switching to fasciculata as they move within the cortex. Establishment of glomerulosa identity relies on the Wnt/β-catenin pathway, which induces expression of genes involved in glomerulosa differentiation and inhibits fasciculata identity. These data suggest that β-catenin has to be inhibited in order to allow the lineage conversion from glomerulosa to fasciculata. We thus postulated that PKA signalling pathway, which is triggered by ACTH binding to its receptor MC2R in zona fasciculata, played a role in repressing Wnt/β-catenin signalling to allow fasciculata differentiation. Using pharmacologic and genetic models, we have shown that PKA inhibits β-catenin signalling, which leads to loss of zona glomerulosa and expansion of zona fasciculata. The inhibitor effect of PKA on β-catenin pathway could be the result of decreased expression of Wnt4. Indee, a decrease of Wnt4 expression is observed in response to PKA activation and inactivation of Wnt4 in the adrenal cortex phenocopies PKA activation. We have also shown that PKA inhibits oncogenic effects of β-catenin in the adrenal cortex. The observation of decreased ACTH/PKA signalling in ACC suggests that this inhibition could be relevant to human adrenal tumour development.

La sécrétion d'aldostérone par la glande surrénale est principalement contrôlée par le système rénine-angiotensine circulant (SRA) et la kaliémie. La synthèse de l'aldostérone est également influencée par les facteurs paracrines intra-surrénaliens, y compris les neuropeptides. En particulier, les tachykinines, comme la substance P (SP), peuvent être libérées par les terminaisons nerveuses dans le cortex surrénalien. Le rôle de la SP dans la régulation de la fonction surrénalienne a été évalué chez l'animal mais rarement étudié chez l'homme. Le but de la présente étude est d'explorer le rôle de la SP dans le contrôle de la synthèse des minéralocorticoïdes dans la glande surrénale humaine. Des expériences in vitro conduites dans des échantillons surrénaliens normaux révèlent l'expression de SP codée par TAC1 qui est détecté par immunohistochimie dans des fibres nerveuses non-adrénergiques non-cholinergiques dans la zone glomérulée. Les fibres SP-positives établissent des contacts étroits avec des cellules productrices d'aldostérone qui expriment le récepteur NK1 (NK1R), récepteur de la SP. La SP stimule la production d'aldostérone à partir de cellules corticosurrénales cultivées, un effet qui est inhibé par l'aprépitant, antagoniste NK1R. L'action de la SP est relayée par la voie ERK et implique une régulation à la hausse de plusieurs gènes codant pour des enzymes de la stéroïdogénèse. Le rôle physiologique de la SP dans la régulation de la sécrétion d'aldostérone a été évalué à l'aide d'un essai clinique prospectif, contrôlé par placebo, de l'impact de l'aprépitant sur les concentrations plasmatiques et urinaires d'aldostérone chez des volontaires sains. L'aprépitant a réduit la production quotidienne d'aldostérone et la concentration plasmatique d'aldostérone (CPA) dans le décubitus, mais n'a pas modifié les CPA en position debout. Ces données montrent que la SP exerce un tonus stimulant sur la production d'aldostérone chez l'homme. / Aldosterone secretion by the adrenal gland is principally under control of the circulating renin-angiotensin system (RAS) and kalemia. Aldosterone synthesis is also influenced by intra-adrenal paracrine factors including neuropeptides. Especially, tachykinins, like substance P (SP), can be released by nerve endings in the adrenal cortex. The role of SP in the regulation of the adrenal function has been evaluated in animals but only scarcely investigated in humans. The aim of the present study is to explore the role of SP in the control of mineralocorticoid synthesis in the human adrenal gland. In vitro experiments conducted in normal adrenal samples reveal expression of the TAC1 encoding SP which is detected by immunohistochemistry in non adrenergic non cholinergic nerve fibres in the zona glomerulosa. SP-positive fibres establish close contacts with aldosterone-producing cells which express the SP receptor, i.e. the NK1 receptor (NK1R). SP stimulates aldosterone production from cultured adrenocortical cells, an effect which is inhibited by the NK1R antagonist aprepitant. The action of SP is mediated by the ERK pathway and involves upregulation of several genes encoding steroidogenic enzymes. The physiological role of SP in the regulation of aldosterone secretion was further assessed through a prospective clinical placebo-controlled trial investigating the impact of aprepitant on plasma and urine aldosterone levels in healthy volunteers. Aprepitant reduced daily aldosterone production and plasma aldosterone concentration (PAC) in recumbency but did not modify PAC in upright position. These data show that SP exerts a stimulatory tone on aldosterone production in man.

La voie de signalisation Hippo est composée classiquement des kinases mammalian sterile twenty-like 1 et 2 (MST1/2) et des kinases large tumor suppressor 1 et 2 (LATS1/2) qui régulent les effecteurs transcriptionnels Yes-associated protein (YAP) et transcriptional coactivator with PDZ-binding motif (TAZ). Elle est impliquée dans plusieurs mécanismes cellulaires tels que la prolifération, la différenciation et l’apoptose ainsi que dans le maintien de l’homéostasie de différents tissus. Cependant, bien qu’il ait été démontré que YAP/TAZ contribuent au maintien de la glande surrénale, le rôle joué par les principales kinases de la voie Hippo dans ce tissu n’a jamais encore été évalué. L’objectif de ce projet de thèse est donc d’identifier les rôles des différentes kinases de la voie Hippo dans le développement et le maintien du cortex surrénalien par la création de cinq modèles de souris transgéniques. Grâce au modèle d’inactivation des kinases Mst1/2 dans le cortex surrénalien (Mst1flox/flox;Mst2flox/flox;Nr5a1-cre), nous avons démontré que Mst1/2 empêchent l’apparition prématurée de cellules ressemblant aux cellules du primordium adrénogonadique (AGP-like) dans la couche sous-capsulaire. Les analyses du transcriptome de ce modèle ont de plus démontré que les kinases MST1/2 régulent finement l’activité de YAP et des cellules de la zone glomérulée (zG) du cortex surrénalien à l’âge adulte mais pas l’activité des cellules de la zone fasciculée (zF). Ceci suggère que MST1/2 sont surtout impliqués dans la régulation de la fonction et de la différenciation des cellules de la zG. Contrairement à l’inactivation de Mst1/2, l’inactivation des kinases Lats1/2 dans tout le cortex en utilisant la même lignée Cre (Lats1flox/flox;Lats2flox/flox;Nr5a1-cre), a démontré que LATS1/2 empêchent la transdifférenciation des cellules du cortex en cellules ressemblant à des myofibroblastes et à la formation de fibrose durant le développement embryonnaire. De plus, l’inactivation de LATS1/2 spécifiquement dans les cellules de la zG (Lats1flox/flox;Lats2flox/flox;AS-cre) a démontré que LATS1/2 empêchent la transdifférenciation des cellules de la zG en cellules partageant des caractéristiques avec des ostéoblastes et des cellules de Sertoli. Cette inactivation est également responsable de l’induction d’une importante réponse immuno-inflammatoire chez les animaux juvéniles. De plus, l’inactivation de Yap/Taz simultanément à l’inactivation de Lats1/2 dans les cellules de la zG (Yapflox/flox;Tazflox/flox;Lats1flox/flox; Lats2flox/flox;AS-cre) a permis de confirmer que l’augmentation de l’activité transcriptionnelle de YAP et de TAZ était responsable du phénotype observé à la suite de l’inactivation de Lats1/2. Finalement, l’utilisation d’un modèle exprimant une forme constitutivement active de YAP humain dans les cellules de la zG (Rosa26YAP5SA/+;AScre/+) nous a permis de démontrer que l’augmentation de l’activité transcriptionnelle de YAP seule ne pouvait reproduire pleinement le phénotype observé suite à l’inactivation de Lats1/2 mais conduit plutôt à l’hyperplasie de la glande surrénale. Ensemble, nos modèles murins démontrent un rôle important pour la voie Hippo, et particulièrement les kinases LATS1/2 et les effecteurs YAP/TAZ, dans la différenciation des cellules stéroïdogéniques du cortex surrénalien et le maintien de l’homéostasie de la glande surrénale chez la souris. Ces travaux ouvrent non seulement la voie à l’étude plus poussée de cette voie dans des pathologies de la glande surrénale, comme les tumeurs surrénaliennes, mais mettent également en évidence la voie Hippo en tant que cible thérapeutique pour les troubles surrénaliens. / The Hippo pathway canonical signaling is composed of the mammalian kinases sterile twenty-like 1 and 2 (MST1/2) and large tumor suppressor 1 and 2 (LATS1/2) which ultimately regulate the transcriptional co-activators Yes-associated protein (YAP) and the transcriptional coactivator with PDZ-binding motif (TAZ). This pathway plays critical roles in maintaining the homeostasis of various tissues and regulating biological processes such as cellular proliferation, differentiation, and apoptosis in a tissue-specific manner. Although previous studies have shown that the effectors YAP/TAZ are involved in the maintenance of the adrenal gland, the roles played by their main upstream kinases in this tissue have not yet been evaluated. The objective of this thesis project is therefore to identify the importance of these distinct Hippo pathway kinases in the development and maintenance of the adrenal cortex by generating five different conditional transgenic mouse models. Using a Mst1/2 inactivation model (Mst1flox/flox;Mst2flox/flox;Nr5a1-cre), we first demonstrated that loss of Mst1/2 in the entire cortex leads to premature appearance of spindle-shaped cells resembling adrenogonadal primordium “AGP-like” cells in the sub-capsular region of the adrenal cortex. Further transcriptomic analyses performed on this model showed that MST1/2 can regulate the activity of YAP and of cells forming the zona glomerulosa (zG) in adult mice but not the activity of cells of the zona fasciculata (zF). This finding suggested that kinases MST1/2 are mainly involved in the regulation of zG cell function or differentiation. The inactivation of Lats1/2 using the same Cre line (Lats1flox/flox;Lats2flox/flox;Nr5a1-cre) demonstrated that LATS1/2 prevent the transdifferentiation of cortical cells into myofibroblast-like cells and the onset of fibrosis during embryonic development. Moreover, the inactivation of Lats1/2 specifically in the zG cells (Lats1flox/flox;Lats2flox/flox;AS-cre) demonstrated that LATS1/2 prevent the transdifferentiation of zG cells into cells sharing characteristics with osteoblast and Sertoli cells. This inactivation is also responsible for the induction of an immune-inflammatory response in juvenile mice. Most importantly, the concomitant inactivation of Yap/Taz with Lats1/2 in zG cells (Yapflox/flox;Tazflox/flox;Lats1flox/flox;Lats2flox/flox;AS-cre) demonstrated that the increase in the transcriptional activity of YAP/TAZ was responsible for the phenotype observed following the loss of Lats1/2. To complete our studies, we employed a mouse model expressing a constitutively active human form of YAP in zG cells (Rosa26YAP5SA/+;AScre/+) which demonstrated that increased transcriptional activity of YAP alone is not sufficient to recapitulate the phenotype observed following the loss of Lats1/2 but induces adrenal gland hyperplasia. Together, these findings indicate an important role for the Hippo signaling pathway, particularly LATS1/2 kinases and YAP/TAZ effectors, in the differentiation of steroidogenic cells of the adrenal cortex and the maintenance of adrenal gland homeostasis in mice. These findings not only pave the way for further studies of this pathway in important adrenal gland pathologies, such as adrenal tumors, but also highlight the Hippo pathway as a potential target for therapeutic treatments of adrenal disorders.

Les lésions surrénaliennes surviennent dans la population générale à une fréquence d’environ 2-3%. Parmi les anomalies génétiques identifiées jusqu’à présent dans les tumeurs surrénaliennes, les mutations somatiques de β-caténine sont les plus prévalentes. Elles sont présentes dans environ 20% des adénomes et carcinomes cortico-surrénaliens. β-caténine est l’élément central de la voie canonique de WNT qui joue un rôle crucial dans le développement embryonnaire, l’homéostase et la tumourigenèse. Les mutations activatrices de β-caténine conduisent à l’accumulation nucléaire de β- caténine qui interagit avec les TCF/LEF-1 qui active la transcription des gènes cibles. Les gènes cibles de β-caténine, varient et dépendent du contexte cellulaire. Dans la glande surrénale, les gènes cibles de β-caténine sont inconnus. Nous avons effectué des études de microarray qui nous ont permis d’identifier 490 transcrits dérégulés dans les adénomes corticosurrénaliens porteurs de mutations ponctuelles de β-caténine. L’expression aberrante d’ISM1, RALBP1, PDE2A, CDH12, ENC1, PHYHIP et CITED2 dans les adénomes porteurs de mutations de β-caténine a été confirmée par PCR en temps réel. Le traitement des cellules humaines de carcinome cortico-surrénalien H295R (mutation de CTNNB1, Ser45Prol) avec les inhibiteurs de β-caténine/TCF (PKF115-584 et PNU74654) ont confirmé l'implication de β-caténine dans la régulation transcriptionelle d’ISM1, RALBP1, PDE2A, ENC1 et CITED2. En conclusion, nos travaux ont conduit à l’identification de nouveaux gènes cibles de β-catenin impliqués dans la tumourigenèse cortico-surrénalienne. / Adrenal lesions occur in the general population at a prevalence of about 2-3%. Several mutations have been identified in adrenocortical tumours. β-catenin mutations were recently found to be the most frequent genetic alteration in both sporadic adrenocortical adenomas and carcinomas (20-30%). β-catenin is the central player in canonical Wnt signaling which plays a key role in organ/ gland development, maintenance of homeostasis and tumourigenesis. Activation of Wnt signaling by altered regulation of β-catenin levels evokes -catenin accumulation in the nucleus, and interaction with the TCF/LEF-1 proteins that activates the transcription of target genes. These target genes are believed to be highly cell and context specific and are linked to developmental and cell cycling functions. β-catenin target genes in adrenocortical tumours are unknown. Using microarray technology, we found 490 transcripts that are deregulated in adrenocortical adenomas harbouring β-catenin activating mutations in comparison to non mutated adenomas and normal adrenal glands. These genes differ highly in function and many are poorly characterized genes. Differential expression of ISM1, RALBP1, PDE2A, CDH12, ENC1, PHYHIP and CITED2 in adenomas with activating β-catenin mutations was confirmed by real-time PCR. Treatment of human adrenocortical carcinoma cells, H295R (CTNNB1 Ser45Prol), with β-catenin/TCF inhibitors (PKF115-584 and PNU74654) further confirmed the implication of β-catenin on the transcriptional regulation of ISM1, RALBP1, PDE2A, ENC1 and CITED2. In conclusion, we have found new potential β-catenin target genes that may be involved in adrenocortical tumourigenesis.

La majorité des hyperplasies macronodulaires bilatérales des surrénales avec syndrome de Cushing ACTH-indépendant (AIMAH) est due à l’expression aberrante de divers récepteurs hormonaux au niveau du cortex surrénalien. Les gènes responsables des AIMAH familiales avec récepteurs aberrants n’ont pas été identifiés. Le but de ce projet est de les identifier. Une étude de liaison, visant à identifier la ou les régions du génome comprenant le ou les gènes pouvant être en cause dans les AIMAH familiales, a été réalisée en utilisant l’ADN des membres d’une famille (10 malades et 7 sains) originaire du Québec, atteinte d’AIMAH et syndrome de Cushing et caractérisée par l’expression des récepteurs β-adrénergique et V1-vasopressine. Diverses régions chromosomiques entre les personnes atteintes et non-atteintes de la famille ont été soulignées. Un total de 707453 SNPs a été obtenu, et après analyse statistique, 159 SNPs significatifs, pouvant être associés au phénotype, ont été mis en évidence entre les deux groupes. Il a été constaté que la majorité de ces SNPs se situaient sur les régions chromosomiques 1q32.1 et 16q12.2. Une étude du transcriptome a aussi été réalisée en utilisant l’ADN des tumeurs de deux patients de la famille, ainsi que l’ADN d'autres tumeurs surrénaliennes. Les analyses statistiques ont permis d’identifier 15 gènes susceptibles d’être reliés à la maladie (11 surexprimés et 4 sous-exprimés). En utilisant les données de ces deux études, nous avons ciblé six gènes du chromosome 1 (ATP2B4, PPP1R12B, SOX13, CACNA1S, ADORA1et PHLDA3), un du chromosome 16 (CHD9) et un du chromosome 13 (SPRY2), afin de rechercher la présence de mutations. Le séquençage n’a révélé aucun changement de nucléotide dans les gènes PPP1R12B et SOX13. Dans les gènes ATP2B4, CACNA1S, ADORA1et PHLDA3, le séquençage a révélé des changements de nucléotides n’entrainant soit pas de changement d’acide aminé soit un changement d’acide aminé jugé « non pertinent », du fait qu’il ne permettait pas de différencier les sujets sains des sujets atteints. Pour ce qui est de CHD9 et SPRY2, le séquençage a permis d’identifier des changements de nucléotides entrainant des changements d’acides aminés de façon plus fréquente chez les sujets atteints par rapport aux sujets sains. En conclusion, nos travaux nous ont donc permis d’identifier, par étude de liaison et par analyse du transcriptome, des gènes candidats qui pourraient être responsables de cette pathologie. Le séquençage de ces gènes candidats a révélé des mutations de CHD9 et SPRY2. Ces résultats s’avèrent prometteurs puisque ces deux gènes produisent des protéines impliquées dans le remodelage de la chromatine et dans la régulation de la signalisation des protéines kinases. Le phénotypage et le génotypage des patients atteints doivent être poursuivis pour vérification. / The majority of ACTH-independent macronodular adrenal hyperplasia with Cushing's syndrome (AIMAH) is due to the aberrant expression of various receptors in the adrenal cortex. The genes responsible for familial AIMAH with aberrant receptors have not been identified. The aim of this project is to characterize them. A linkage study to identify the region or regions of the genome comprising the gene or genes that may be involved in familial AIMAH was performed using DNA of family members (10 affected and 7 non affected) born in Quebec and harboring AIMAH and Cushing's syndrome, under the aberrant regulation of B-adrenergic and V1-vasopressin receptors. Various chromosomal regions between patients and non-affected family were highlighted. A total of 707,453 SNPs were obtained, and after statistical analysis, 159 significant SNPs, possibly associated with phenotype, were found between the two groups. It was found that the majority of these SNPs were located on chromosomal regions 1q32.1 and 16q12.2. A transcriptome analysis was conducted using DNA from tumours of two patients of the family, as well as DNA from other adrenal tumours; Statistical analysis identified 15 genes that may be linked to disease (11 up-regulated and 4 under-expressed). Using data from these two studies, we identified six genes on chromosome 1 (ATP2B4, PPP1R12B, SOX13, ADORA1, CACNA1S and PHLDA3), one on chromosome 16 (CHD9) and one on chromosome 13 (SPRY2), to investigate the presence of mutations. The sequencing revealed no nucleotide changes in gene PPP1R12B and SOX13. In ATP2B4, CACNA1S, ADORA1 and PHLDA3, the sequencing not revealed nucleotides changes leading to either amino acid changes or an amino acid changes considered “not-relevant”, because they do not differentiate healthy individuals from affected. The sequencing of CHD9 and SPRY2 identified nucleotide changes causing amino acid changes more frequently in patients compared to healthy subjects. In conclusion, our work has therefore identified by linkage analysis and DNA microarray candidate genes that can be responsible to this disease, and mutations in two of these genes, CHD9 and SPRY2. These results are promising because these genes produce proteins involved in chromatin remodeling and regulation of signaling protein kinases. Phenotyping and genotyping of patients should be pursued further.