Le cancer de l’ovaire est la première cause de décès par cancer gynécologique chez la femme. La survie globale à 5 ans est inférieur à 40% due à un diagnostique tardif et une haute fréquence des récidives malgré une chimiosensibilité initiale. Les caractéristiques cliniques et anatomopathologiques ne prédisent pas de façon précise le pronostic des patients et il est urgent de trouver de nouvelles cibles moléculaires. Ces dernières années plusieurs nouvelles stratégies ont émergé. De nombreux consortium ont analysé de façon exhaustive le génome des cancers ovariens établissant ainsi une carte d ‘identité précise des cancers avancés. Par ailleurs plusieurs groupes ont montré le rôle primordial du stroma tumoral dans la progression des tumeurs ovariens.Dans ce travail de thèse nous avons d’abord mis en place un modèle de culture tridimensionnel des cancers de l’ovaire en utilisant la membrane amniotique comme substitut au péritoine. Nous avons pu ainsi quantifier les premières étapes de l’invasion tumorale et montrer le rôle primordial des MSCs via la sécrétion de l’Interleukin IL6. Notre deuxième travail a consisté en une analyse des données de génomiques du TCGA. Nous avons utilisé les concepts de Background mutation rate et mis en place un système de mutagenèse in silico avec des boucles de réitération (Bootstrap). Cette stratégie nous a permis d’obtenir une liste des gènes qui auraient du être retrouvé muté. En posant l ‘hypothèse que les gènes protégés des mutations étaient primordiales au développement tumoral nous avons mis en place une plateforme de screening basé sur l’inhibition par siRNA pour démontrer la validité de notre stratégie. Ainsi nous avons pu montrer le rôle primordial de gène dont la fonction n’était pas décrite dans le cancer de l’ovaire (ANKLE2, MAB1-Beta).Au total utilisant deux stratégies différentes de recherche nous avons pu mettre ne évidence le rôle d’IL6 dans l’invasion initiale du péritoine par les cellules tumorales ovariennes et déterminer le rôle de gènes non muté dans la progression tumorale / Ovarian cancer causes more deaths in the United States than any other type of female reproductive tract cancer, with an estimated 21,980 new cases and 14,270 deaths in 2014. Approximately 70% of ovarian cancers are diagnosed at advanced stage and only 30% of women with such cancers can expect to survive 5 years. This low survival rate is due to the frequent diagnosis of epithelial ovarian cancer at an advanced stage, and to intrinsic and acquired resistance to platinum-based chemotherapy. Clinical and pathological classification methods, including tumor grade and the extent of surgical debulking, still fail to fully predict disease progression and patient outcome. Clinical profile of initial response to chemotherapy in the majority of patients followed by recurrence in high proportion of patients suggests the presence of a subpopulation of cells that survives and leads to chemoresistance. Only by treating this subpopulation we can achieve durable response rates.Genomic instability is a hallmark of malignant tumors, causing disturbed integrity of the genome, numerical alterations, and structural changes. For various cancer types greater genomic instability has been associated with poor prognosis, suggesting that genomic instability may confer growth advantage of cancer cells. With the recent development of next-generation sequencing (NGS) technology, the Cancer Genome Atlas (TCGA) researchers have identified molecular abnormalities related to the pathophysiology, clinical outcome, and potential therapeutic targets in high-grade serous ovarian cancer (HGSC). The TCGA study provides a large-scale integrative view of the aberration in HGSC with extensive heterogeneity between individual tumorsOur research protocols enabled us to combine computational biology approach and gene knock down in the first part to identify genes that play an important role in ovarian cancer biology. we carried out in silico mutagenesis of the human genome corresponding to the regions sequenced by publically available ovarian cancer sequencing data from the TCGA. We compared the simulated mutations to the observed mutations in the TCGA cohort. We found genes that were observed to be mutated less than expected from the simulation data.Our approach allowed us to identify therefore a set of genes that we think are selected and remain unmutated for their potential role in tumor progression. Silencing of un-mutated genes impacted growth, morphology, migration, invasion and chemotherapeutic. This is the first study depicting that inhibition of a specific non-mutated gene by its single targeting siRNA can be utilized to obtain improved therapeutic efficiency.

Mortality from breast cancer is primarily due to metastatic disease, which often appears years after treatment of the primary tumor. Radiation as well as bacterial infection induces inflammation, which by releasing cytokines can be implicated in metastatic processes. Using in vitro and in vivo models, the ability of radiation to awaken dormant lung metastases was assessed as well as the capacity of a bacterial infection to enhance metastatic progression in already proliferating lung metastases. As models, we used the D2.0R (dormant) and D2A1 (proliferative) cell lines, which are derived from spontaneous murine mammary tumors. The ability of radiation to awaken dormant D2.0R mammary cancer cells was assessed in a 3-dimension (3D) cell culture system, which resulted in the formation of microspheres of cancer cells. The addition of prostaglandin E 2 (PGE2 ; 100ng/m1) or conditioned media from irradiated (5 Gy) CALU-3 human bronchial epithelial cells stimulated the proliferation of the dormant D2.0R cells resulting in microspheres with a larger diameter compared to the untreated cells. Regarding the proliferative D2A1 microspheres, their rate of proliferation was not further increased by adding PGE2 or the conditioned media of irradiated CALU-3 cells. In Balb/c mice bearing dormant lung D2.0R micrometastases, our data showed that a fractionated radiation dose (5x7.5 Gy) to the mammary gland resulted in a significant increase in the development of metastases, as measured 42 days post-irradiation by bioluminescent reaction. We also evaluated whether a bacterial infection could stimulate the growth of D2A1 cancer cells. Gram-negative bacteria release the lipopolysaccharide (LPS) that induces an inflammatory response. In lungs of mice treated with LPS, a higher level of interleukin-1? (IL-1?) was measured supporting the induction of an inflammation. This was accompanied by an increase of cell adhesion molecules (VCAM-1 and ICAM-1) 5 hours after treatment. The ability of LPS mediated-inflammation to stimulate the quantity and size of the proliferating D2A1 lung metastases was also demonstrated by optical imaging. In aged mice, a significant increase in total surface area covered by the lung metastases was measured as well as a tendency to have more numerous metastases. Conversely, no difference in tumor size or quantity was observed in young mice, which nevertheless had increased expression in pro-inflammatory mediators and adhesion molecules. In conclusion, our study demonstrated that inflammation increases the awakening of dormant D2.0R microspheres in a 3D in vitro model, while in mice treated with LPS, an age-dependent stimulation of the proliferation and number of D2A1 lung metastases was measured.

La maladie d’Alzheimer est une maladie très complexe, aujourd’hui encore mal comprise et cette démence est devenue un réel problème de santé publique. La protéine précurseur de l’amyloïde (APP) et la protéine Tau sont deux acteurs majeurs impliqués dans la maladie. De nombreuses recherches se sont investies dans la compréhension du métabolisme, de l’action et de l’implication de ces deux protéines dans les mécanismes pathologiques de la maladie et d’autres maladies neurodégénératives. Elles sont notamment l’objet de la plupart des approches thérapeutiques passées et actuelles, et étudiées pour le diagnostic biologique de la maladie. Dans ce projet de thèse, notre objectif fut d’explorer le métabolisme des protéines APP et Tau au cours de la différenciation neuronale à l’aide d’outils biochimiques et de systèmes innovants d’immunodétection multiplex très sensibles (MSD®) dans plusieurs modèles de culture cellulaire de la maladie. L’objectif était d’obtenir une vision globale des processus physiopathologiques au travers d’analyses d’échantillons générés au cours de la différenciation neuronale de cellules souches pluripotentes induites (iPSC) de patients Alzheimer comparées aux cellules souches embryonnaires humaines (hESC). Nous avons ainsi généré et caractérisé plusieurs lignées cellulaires d’IPSC d’une personne saine contrôle et de patients atteints des formes sporadiques et familiales de la maladie. Ce projet offre l’opportunité unique de combiner des approches innovantes pour tenter de comprendre comment les fragments et les peptides Ab sont générés, ainsi que les modifications de Tau en conditions normales et pathologiques. / Amyloid precursor protein (APP) and Tau protein are two main molecular actors of the Alzheimer’s disease (AD), which is of prime importance in Human Health. Intensive research is ongoing to understand these proteins’ metabolism, action and implication in the pathological mechanism of these affections. They are the target of most therapeutic approaches and are used for biological diagnosis. In the present PhD project, our objective was to investigate neuronal APP and Tau protein processing and metabolism using biochemical tools and innovative multiplex immunodetection system (MSD®) in diverse cell culture models of AD. The goal was to get a comprehensive view oh physiopathological processes based on the analysis of samples generated in neuronal differentiated human embryonic stem cell and induced pluripotent stem cells derived from AD-patients. We generated several cell lines from an healthy control individual, and AD patients showing sporadic and familial forms of the disease. This project offer the unique opportunity to combine state-to-the-art approaches to understand how the APP fragments and peptides are generated as well as the modifications of the Tau protein in normal and pathological situation.

La mégacaryopoïèse regroupe l’ensemble des processus de différenciation et de maturation des mégacaryocytes (MKs) dans le but de produire des plaquettes capables d’arrêter les saignements. Or ces mécanismes sont mal connus. Afin de mieux les comprendre, nous avons mimé l’environnement médullaire in vitro, en 3D à l’aide d’un hydrogel de rigidité comparable à celle de la moelle osseuse. Dans cette étude nous avons: i) caractérisé le comportement physique de l’hydrogel de méthylcellulose et mis au point la culture de progéniteurs mégacaryocytaires dans ce système, ii) montré la capacité du MK à ressentir les contraintes physiques de son environnement, ainsi que, iii) l’impact de ces contraintes sur la maturation des MKs et la génération des proplaquettes, et enfin, iv) mis en évidence l’existence d’une réponse cellulaire des MKs à la rigidité. Les MKs sont « mécanosensibles », c’est-à-dire capables de ressentir les modifications physiques de leur environnement et de s’y adapter. L’activation de voies de mécanotransduction (dont MKL1) et la réorganisation du cytosquelette en réponse aux contraintes physiques extracellulaires favorisent la maturation des MKs, en termes de ploïdie, d’ultrastructure et in fine de génération de proplaquettes. / Megakaryopoiesis is the process of differentiation and maturation of megakaryocytes (MKs) in the aim to produce platelets able to prevent hemorrhages. These mechanisms are not well known. To better understand the process of platelet formation, we mimicked the medullar microenvironment in vitro, in 3D using hydrogel of stiffness comparable to the bone marrow. In this study we: i) characterized the physical properties of the hydrogel and design the culture of hematopoietic progenitors in this system, ii) showed the MKs ability to feel the physical constraints of their environment, then iii) showed the impact of these constraints on the MK maturation and proplatelet generation, and finally iv) highlighted the MK response to stiffness. MKs are “mecanosensitives”, being able to feel and to adapt to the physicals modifications of the environment. The activation of mechanotransduction pathways (including MKL1) and the cytoskeleton reorganization in response to extracellular physical constraints improves MK maturation, in terms of ploïdy, ultrastructure and ultimately proplatelet generation.

Les conditions du corps humain ne sont pas reproduites fidèlement par la culture cellulaire traditionnelle en 2D. Dans cette thèse, des cultures cellulaires 3D sont réalisées dans une plateforme microfluidique hautement intégrée. Des cellules mammifères adhérentes sont encapsulées dans des gouttes immobilisées dans un tableau de pièges capillaires à haute densité. Dans chaque goutte, les cellules se réorganisent pour former un unique microtissu 3D et fonctionnel appelé sphéroïde. L'utilisation d'un hydrogel permet d'alonger le temps de culture et de perfuser le tableau avec des solutions aqueuses, par exemple pour de l'immuno-cyto-chimie. Un unique sphéroïde, viable, peut aussi être extrait de cette puce microfluidique. Des données quantitatives sont extraites à haut débit au niveau de la population, du sphéroïde (dizaines de miliers de sphéroïdes) et au niveau cellulaire emph{in situ} (centaines de miliers de cellules) grâce à de l'imagerie de fluorescence et au dévelopement d'un code d'analyse d'image. Une première preuve de concept a été obtenue en démontrant la viabilité, la prolifération et la fonctionalité de sphéroïdes d'hépatocytes et en les corrélant à des paramètres morphologiques. Ensuite, des aggrégats de cellules souches mésenchymales ont été produits et les hétérogénéités spatiales dans l'expression de protéines impliquées dans leurs propriétés thérapeutiques ont été étudiées. Enfin, cette technologie a été encore dévelopée pour permettre d'appliquer des conditions biochimiques différentes dans chaque goutte. La production et la culture de sphéroïdes dans cette plateforme microfluidique peut mener à des dévelopements importants dans beaucoup de domaines tels que l'analyse de la toxicité des médicaments, le criblage de médicaments à haut débit, le traitement personnalisé du cancer, l'ingénierie tissulaire ou la modélisation de maladies. / Conventional 2D cell culture fails to reproduce emph{in vivo} conditions. In this PhD thesis, 3D cell culture is implemented into a highly integrated microfluidic platform. Adherent mammalian cells are encapsulated in droplets immobilized on a high density array of capillary traps called anchors. In each droplet, the cells reorganize into a single functional 3D microtissue called spheroid. The use of an hydrogel allows to extend the culturing time in microdroplets and to perfuse the array with aqueous solutions, for instance for immuno-cyto-chemistry. A single and viable spheroid can also be selectively retrieved from the microfluidic chip. High throughput and quantitative data is extracted at the population, spheroid (tens of thousands of spheroids) and cellular level emph{in situ} (hundreds of thousands of cells) thanks to fluorescent imaging and a custom image analysis software. As a first proof of concept, the viability, proliferation and functionality of hp sh s were demonstrated and correlated with morphological parameters. Drug toxicity experiments were also performed on this liver model. Then, human mesenchymal stem cell aggregates were produced and the spatial heterogeneities of the expression of proteins involved in their therapeutic properties were investigated. Finally, this technology was further developed to enable applying different biochemical conditions in each droplet. The production and culture of spheroids in this microfluidic platform could lead to major advances in many fields such as drug toxicity, high throughput drug screening, personalized cancer treatment, tissue engineering or disease modeling.

Les cancers du foie et du pancréas sont classés parmi les cancers les plus fréquents et agressifs à travers le monde et présentent une résistance à la chimiothérapie. L'efficacité des médicaments anticancéreux est affectée par les activités des enzymes métaboliques, transporteurs membranaires et par l’environnement tumoral. Le but de notre thèse est 1) de développer un modèle cellulaire hépatique et caractériser les mécanismes sous-jacents de la modulation de l’expression et de la fonctionnalité des transporteurs membranaires et des enzymes clés qui régissent le métabolisme des médicaments et 2) d’évaluer in vitro, dans différents modèles cellulaires (hépatique et pancréatique) en 2D et 3D, l’effet apoptotique de médicaments anticancéreux associés à des polyphénols en vue d’optimiser leur activité. Dans une première partie, nous avons mis en place une nouvelle lignée cellulaire hépatique humaine dérivée des HepG2, stable, exprimant suffisamment et significativement les enzymes CYP450 et les transporteurs hépatiques (MRP2, MDR1 et OATP1B1). Ce modèle pourrait être un outil de choix pour des études précliniques de métabolisme et de prédiction d’hépatotoxicité. Dans une deuxième partie, nous avons pu voir que les cellules pancréatiques et hépatiques dans un environnement 3D sont plus prédictives d’une tumeur in vivo et peuvent être un modèle de choix pour des études pharmacologiques de criblage de nouveaux médicaments anticancéreux ou des stratégies de combinaisons de molécules (avec des PP). Ainsi, nous avons montré que la quercétine, dans les cellules 3D, était capable d’augmenter l’activité de la gemcitabine et de la doxorubicine, en augmentant le taux des cellules mortes jusqu’à 60 %, par modulation des protéines MDR1 et par diminution significative du facteur HIF-1 alpha dans les cellules cancéreuses. En conclusion, les polyphénols peuvent être des molécules d’intérêt en combinaison avec des médicaments anticancéreux pour diminuer la résistance à ces traitements et servir d’outil pharmacologique pour mieux comprendre les mécanismes de résistance des cellules tumorales. / Liver and pancreatic cancers are among the most common and aggressive cancers worldwide that are resistant to chemotherapy. The efficacy of anticancer drugs is affected by the activities of metabolic enzymes, transporters and the tumor environment. The aim of my thesis was based on to main objectives: 1) developement of a hepatic cellular model and characterize the underlying mechanisms of modulation of the expression and functionality of transporters and key enzymes involved in the regulation of drug metabolism 2) study the effect of new strategies in vitro by combining anti-cancer drugs with polyphenols in these processes in order to optimize their activities on different cellular models (hepatic and pancreatic) in 2D and 3D cultures. Our results showed that we have developed a new human hepatic cell line derived from HepG2 cells. The novel cell line is a good in vitro model with a capacity of predicting hepatotoxicity of novel drugs with significant differences for chromosomes 5, 17 and 20 and high expression level of CYP450 and transporters (MRP2, MDR1 and OATP1B1). Secondly, our results indicate that the combination of anticancer drugs and polyphenols increased the rate of apoptosis in cancer cells by up regulation of the expression levels of cleaved caspase-3 and the regulator of apoptosis p53. Moreover, our results demonstrated that polyphenols inhibit the efflux activity of MDR1. In addition, our results indicate that the combination of anti-cancer drugs and quercetin down regulated the expression of HIF-1α and increased the expression levels of the cleaved caspase-3 and p53 on human pancreatic and liver cell line cultured in 3D culture. In conclusion, polyphenols may be promising agents for novel combination therapy since they potentialize the cytotoxic activity of anticancer drugs to eradicate cancer and therefore the cellular resistance.

La détection de la protéine prion anormale dans les tissus lymphoïdes de patients britanniques suggère qu’après exposition à l’agent de la variante de la maladie de Creutzfeldt-Jakob (vMCJ) plus de 99% des contaminations pourraient demeurer cliniquement silencieuses. Ces données soulignent un risque de transmission secondaire par transfusion sanguine ce qui nous a conduit à une étude expérimentale. En parallèle des formes classiques de vMCJ, nos modèles murins et simiens de retransmission ont mis en evidence des phenotypes atypiques. Ces phénotypes échappent actuellement aux critères de diagnostic puisqu’aucune protéine prion anormale (PrPres) n’est détectée.Nos travaux ont eu pour but principal d’évaluer expérimentalement le risque sanguin au travers d’études de retransmission et de caractérisation de la replication des souches classiques et atypiques aux niveaux périphérique et central.Nous observons une très forte hétérogénéité dans la réplication de la PrP anormale dans les différents tissus lymphoïdes des macaques transfusés développant une vMCJ. Le niveau de contamination des tissus lymphoïdes apparait proportionnel à l’infectiosité sanguine de ces animaux et au risque de transmission de la maladie in vivo. Concernant les formes atypiques, la majorité des macaques transfusés n’ont pas de réplication dans les tissus lymphoïdes bien que ces phénotypes soient transmissibles expérimentalement à des modèles murins. Des transmissions à des souris immunodéficientes révèlent que les souches atypiques sont transmissibles par voie périphérique en l’absence d’un système immunitaire fonctionnel.Une alternative à l’expérimentation animale a été réalisée grâce aux « mini-brains » mimant la complexité du cerveau humain. Ces organoïdes cultivés en trois dimensions sont sensibles à au moins un isolat de prion associé aux formes sporadiques humaines. Les mini-brains pourraient ainsi constituer un nouvel outil d’étude des maladies à prions et permettre à termes la caractérisation des souches atypiques. / The detection of abnormal prion protein in the lymphoid tissues of UK patients suggests that after exposure to the agent of variant Creutzfeldt-Jakob disease (vCJD), more than 99% of contaminations may remain clinically silent. These data highlight a risk of secondary transmission through blood transfusion. In parallel to the classical vCJD forms, our experimental models in mice and macaques revealed another group which avoids the current diagnostic criteria, including the absence of abnormal prion protein (PrPres).The main goal of our work was to experimentally assess the risk of blood through retransmission studies and characterization of the abnormal replication of classical and atypical strains examined at peripheral and central levels.We observed a high heterogeneity of the distribution of the abnormal PrP in the lymphoid tissues of vCJD transfused macaques. The global level of contamination in lymphoid tissues seems proportional to the blood infectivity in these animals and to the risk of in vivo transmission of the disease. Regarding atypical forms, despite an absence of replication in lymphoid tissues, these phenotypes are experimentally transmissible. Transmissions to immunodeficient mice reveal that atypical strains are transmissible through peripheral routes in the absence of functional immune system.An alternative to animal testing has been achieved using to "mini-brains" mimicking the complexity of the human nervous system. These organoids cultured in three dimensions are sensitive to at least one prion isolate associated with human sporadic forms. Thus, mini-brains could constitute a new tool for studying prion diseases and improve the characterization of atypical strains.

Ce projet explore les mécanismes de la morphogenèse des glandes mammaires, comme modèle de progression du carcinome du sein. La morphogenèse de la glande mammaire résulte de la coordination de réponses cellulaires distinctes (prolifération, différenciation, motilité, invasivité, apoptose) régulées par de nombreuses voies, y compris Wnt, EGF, FGF, Notch, SHH, Myc et l'activation hormonale. Nous estimons qu'il est essentiel d'analyser individuellement l'impact de ces voies dans la modulation de la prolifération, de la différenciation, de la motilité, de l'invasivité, de l'apoptose, de la cohésion intercellulaire et de la polarité dans les cellules impliquées dans une migration morphogénétique cohérente.Nous avons développé des modèles en 3D améliorés pour analyser l'impact d'EMT-TF dans un environnement 3D. Notre système permet de surveiller simultanément les voies mentionnées au niveau cellulaire pendant trois semaines, une période ajustée pour tester les médicaments de chimiothérapie. Notre premier modèle décrit l'émergence primaire des cellules envahissantes de carcinome mammaire de l'épithélium mammaire. Les cellules sont traitées avec des médicaments définis ou seront transfectées avec diverses constructions (en cours de validation) améliorant ou réprimant des voies spécifiques telles que Slug, en plus des constructions permettant de suivre l'évolution des structures cellulaires par marquage GFP en vidéomicroscopie. / This project explores the mechanisms of mammary gland morphogenesis, as a model for breast carcinoma progression. Mammary gland morphogenesis results from the coordination of distinct cell responses (proliferation, differentiation, motility, invasiveness, apoptosis) integrated by numerous pathways, including Wnt, EGF, FGF, Notch, SHH, Myc and hormonal activation. For the purpose of this study, we feel it is critical to analyze individually the impact of theses pathways in modulating proliferation, differentiation, motility, invasiveness, apoptosis, intercellular cohesion, and polarity in cells involved in a coherent morphogenetic migration.We have designed improved 3D models to analyze the impact of EMT-TF in a 3D environment. Our system allows monitoring simultaneously the mentioned pathways at a cellular level for three weeks, a period adjusted to test chemotherapy drugs.Our first model describes the primary emergence of invading breast carcinoma cells from mammary epithelium. Cells are treated with defined drugs or will be transfected with various constructs (under validation) enhancing or repressing specific pathways such as Slug, in addition to constructs allowing the monitoring of cell structures by GFP labeling for video microscopy..

En impesanteur réelle ou simulée, l'absence de gravité oriente les cellules souches multipotentes de la moelle osseuse à privilégier l’adipogénèse aux dépens de l’ostéogénèse. Ceci entraine une perte osseuse fréquemment rencontrée chez les astronautes lors des vols spatiaux. Parmi les traitements médicamenteux existants, le strontium possède une double action, à la fois activatrice de l'ostéogénèse et inhibitrice de l’adipogénèse. Dans ce contexte, l’objectif général de ce projet de thèse a été de démontrer que le strontium peut être un bon candidat pour contrecarrer les effets de l'impesanteur. Nous nous sommes particulièrement intéressés aux petites protéines Rho de la famille des GTPases, qui contrôlent le cytosquelette de la cellule, sa tension cellulaire ainsi que de nombreuses voies de signalisation. D'après la littérature, ces signalisations ont aussi été montrées comme étant liées aux voies du VEGF ou au statut oxydant des cellules, impliquées dans l’engagement des cellules souches multipotentes. La première partie de cette étude a permis de montrer l’effet antioxydant du strontium sur la lignée C3H10T1/2 en tant qu’activateur de la GTPase RhoA, permettant l’induction du gène clé de la réponse antioxydante, Nrf2, et par conséquent l’inhibition de l’adipogénèse. La deuxième partie a utilisé comme modèle des cultures 3D sur microbilles de polystyrène recouvertes de collagène pour la culture d'adipocytes, avec l'ajout de minéraux d’apatite pour la culture d'ostéoblastes. Ces billes ont été mises en culture dans un bioréacteur simulant l’impesanteur (Rotating Wall Vessel, RWV, NASA). Sous strontium, cette culture en RWV a favorisé l’ostéogenèse et limité l’adipogénèse, validant l'utilisation du strontium en tant que répresseur des effets délétères de l'impesanteur sur l’os. Nous avons montré que cet effet peut être expliqué d'une part par la stimulation des activités des deux GTPases RhoA et Rac1, et d'autre part par l’induction de l’isoforme matricielle du VEGF chez les ostéoblastes. En revanche, chez les adipocytes, les deux formes solubles et matricielles du VEGF étaient inhibées. De plus, le strontium a induit l'expression du récepteur Flt-1 qui favoriserait l’ostéogénèse. L’ensemble de ces données nous a permis de mieux comprendre les cinétiques de RhoA et Rac1 pendant l’ostéoblastogénèse et l’adipogénèse, ainsi que le rôle important des voies de signalisation du VEGF et du statut oxydant dans l’orientation de la différenciation des cellules multipotentes. Le strontium s’est révélé être un bon inducteur ostéogénique dont les applications fondamentales peuvent amener de nouvelles voies d’utilisation / In real or simulated microgravity, the absence of gravity directs multipotent stem cells from bone marrow to favor adipogenesis at the expense of osteogenesis. This causes a bone loss, commonly found in astronauts during spaceflight. Among existing drug therapies, strontium has a double action, both activating osteogenesis and inhibiting adipogenesis. In this context, the general objective of this project was to demonstrate that strontium may be a good candidate to counteract the microgravity effects. We were particularly interested in small proteins Rho of the GTPases family, which control cell cytoskeleton, cell tension and many signaling pathways. According to the literature, these pathways were also shown to be related to the VEGF singaling or the cell oxidative status, involved in the multipotent stem cells commitment. The first part of this study demonstrated the strontium antioxidant effect on the C3H10T1/2 line as an activator of the GTPase RhoA, allowing the induction of the key antioxidant response gene, Nrf2, and therefore inhibiting adipogenesis. The second part used a 3D cultures model on polystyrene microbeads coated with collagen for the adipocytes culture, and with mineral apatite added for osteoblasts culture. These beads were cultivated in a bioreactor simulating microgravity (Rotating Wall Vessel, RWV, NASA). With strontium, this RWV culture promoted osteogenesis and limited adipogenesis, validating the use of strontium as a repressor of the microgravity deleterious effects on bone. We have shown that this effect can be explained first by the stimulation of both GTPases RhoA and Rac1 activities, and secondly by the induction of the matrix-bound VEGF isoform in osteoblasts. In contrast, in adipocytes, both soluble and matrix-bound VEGF isoforms were inhibited. Moreover, strontium induced Flt-1 receptor expression, which would promote osteogenesis. All these data allowed us to better understand the RhoA and Rac1 kinetics during osteoblastogenesis and adipogenesis, and the important role of VEGF signaling pathways and oxidative status in directing multipotent cells differentiation. Strontium was found to be a good osteogenic inductor whose core applications can bring new ways of use

L'émergence des thérapies ciblées dans le traitement des cancers a rendu indispensable la mise au point de marqueurs plus spécifiques et sensibles pour la surveillance des patients. Dès le stade invasif, des cellules tumorales peuvent passer dans le sang où elles constituent les Cellules Tumorales Circulantes (CTC). Les CTC sont accessibles par une simple prise de sang, évitant les biopsies invasives. De plus, elles représentent le seul matériel tumoral résiduel après traitement. C'est la raison pour laquelle les CTC constituent un axe de recherche très actif avec plus de 400 essais cliniques incluant ces cellules comme biomarqueurs. Ces essais apportent des renseignements importants sur le risque de récidive ou de progression métastatique, et ont pour objectif de pouvoir gérer en temps réel la conduite thérapeutique. Cependant, les CTC potentiellement métastatiques ne représentent qu'une fraction très minoritaire de ces cellules circulantes. Les technologies existantes, essentiellement basées sur une simple numération, ne suffisent pas pour guider efficacement la stratégie thérapeutique. Ce projet a évalué un ensemble de critères pouvant être utile pour la prise de décisions thérapeutiques pertinentes, adaptées à chaque patient, et la mesure de l'efficacité des traitements. Ce projet sera centre sur le mélanome. Les stades d'évolution de ce cancer sont bien définis, et dans les stades avances, le risque de développer des métastases est très élevé et la détection précoce de celles-ci est un enjeu important. Par ailleurs, ce cancer bénéficie de rapides progrès thérapeutiques, les CTC constituent donc un outil intéressant pour tester l'efficacité de ces nouveaux traitements. / The emergence of targeted therapies in cancer treatment has made essential the development of more specific and sensitive markers for monitoring patients. At the invasive stage, tumor cells can pass to blood. These cells are called Circulating Tumor Cells (CTC). CTCs are accessible through a simple blood test, avoiding invasive biopsies. Moreover, they represent the only residual tumor after treatment. It is why CTCs are a very active center of research with more than 400 clinical trials involving these cells as biomarkers. These tests provide important information on the risk of recurrence or metastatic progression and aim to manage in real time the therapeutic conduct. But the CTC potentially metastatic represents only a fraction very minority of these circulating cells. Existing technologies, mainly based on simple enumeration, are not enough to effectively guide therapeutic strategy. This project has evaluated a set of criteria to make appropriate therapeutic decisions, adapted to each patient, and able to measure the effectiveness of treatments. This project will focus on melanoma. Evolution stages of this cancer are well defined, and in advanced stages, the risk of developing metastases is very high and the early detection is an important issue. Moreover, CTC could be is an interesting tool to test the effectiveness of these new treatments.