Les glioblastomes (GBMs) sont des tumeurs cérébrales au pronostic défavorable. La résistance aux thérapies actuelles et la rechute des GBMs pourraient être due à l'existence de cellules aux propriétés souches. L'objectif de ma thèse a été la caractérisation des cellules souches de GBMs (CSGs) isolées à partir de tumeurs. L'analyse du profil souche et de pluripotence des CSGs a montré qu'elles sont maintenues dans un état souche par SOX2 et que COL1A1 et IFITM1 peuvent être des cibles thérapeutiques potentielles. L'étude de la radiosensibilité des CSGs à travers l'analyse des courbes de clonogénicité a mis en évidence deux groupes dont un «atypique» pouvant être composé de sous-populations de cellules aux radiosensibilités différentes qu'il conviendra de caractériser. L'étude de la réparation a mis en évidence deux autres groupes dont un ayant un fort potentiel de réparation qui exprime plus fortement le gène RAD51 après irradiations. Le traitement par un inhibiteur spécifique de RAD51 ralentirait la capacité de réparation de ces cellules. Malgré cette hétérogénéité, l'inhibition de la voie Hedgehog (HH) par un vecteur glucuronylé de la cyclopamine, activé par le microenvironnement tumoral, inhibe la prolifération et l'auto-renouvellement des CSGs in vitro et ralentit la croissance tumorale in vivo. La voie HH semble être une cible thérapeutique intéressante commune à toutes les CSGs. Néanmoins, il est nécessaire de prendre en compte l'hétérogénéité dans les populations tumorales pour le développement de la médecine personnalisée. / Glioblastomas (GBMs) are brain tumors with a poor prognosis. Their resistance to current therapies and the occurrence of tumor relapse may be related to the existence of cells bearing stem cell characteristics. The aim of this PhD research was to characterize glioblastoma stem cells (GSCs) having been isolated from tumors. Analysis of the stemness and pluripotency profiles of GSCs indicated that their stemness states are maintained by SOX2 and that COL1A1 and IFITM1 may be potential therapeutic targets. Clonogenic studies of GSC radiosensitivity underscored the presence of two groups, one of them composed of sub-populations of cells with different degrees of radiosensitivity that have yet to be fully characterized. Study of DNA repair capacity highlighted two additional groups including one with high repair potential overexpressing the RAD51 gene after 4Gy. However, treatment with RAD51 inhibitor is likely to slow down repair of GSC lesions. Notwithstanding GSC heterogeneity, in our study inhibition of the Hedgehog pathway (HH) by a cyclopamine glucuronid prodrug, activated by the tumor microenvironment, inhibited in vitro proliferation and self-renewal in all the GSCs tested and slowed down tumor growth in vivo. Hence, HH pathway appears to be conserved among GSCs and constitutes an interesting potential therapeutic target. With regard to the development of personalized medicine, it is nevertheless highly advisable to take into account the pronounded heterogeneity of tumor populations.

Der Hedgehog Signaltransduktionsweg (HhP) ist in der Embryologie und für die Tumor-entstehung bedeutsam und kann durch den spezifischen Antagonisten Cyclopamin (Cyc) inhibiert werden. Simvastatin (Sim) kann die für den HhP essentielle Cholesterolsynthese blockieren. Die therapeutische Unterdrückung des HhP in Kopf-Hals-Plattenepithel-karzinomen (HNSCC) zu untersuchen erschien nach verschiedenen Literaturhinweisen lohnend. In den Experimenten, deren Ergebnisse bereits in Artikeln publiziert wurden, konnten antineoplastische Effekte von Cyc bzw. Sim allein und in Kombination mit den Leitlinientherapeutika Cisplatin (Cis) oder Docetaxel (DTX) an der epithelialen Zelllinie KB, den Kopf-Hals-Zelllinien FaDu und HN-5, sowie an primären HNSCC ex vivo nachgewiesen werden. Biopsien von 49 HNSCC wurden im FLAVINO-Assay mit Cyc bzw. Sim in steigenden Konzentrationen allein und kombiniert mit Cis oder DTX untersucht. In die Auswertung konnten gemäß den Einschlusskriterien (histopathologisch bestätigtes HNSCC und suffiziente Koloniebildung im FLAVINO-Assay) 18 HNSCC einbezogen werden. Bei den Voruntersuchungen führten sowohl Cyc als auch Sim zu einer signifikanten Zeit- und Dosis-abhängigen Reduktion der Lebensfähigkeit von KB, FaDu und HN-5. Ebenso unterdrückten sowohl Cyc als auch Sim die Koloniebildung epithelialer Zellen im FLAVINO-Assay hochsignifikant. Auch tolerierbare Cis- und DTX-Konzentrationen zeigten eine signifikante Wachstumshemmung. In der Analyse des Interaktionsmodus wurde in den untersuchten Kombinationen (Sim+Cis, Sim+DTX, Cyc+Cis und Cyc+DTX) in allen Fällen Additivität als prädominanter Interaktionstyp ermittelt. Die Ergebnisse dieser Arbeit weisen den HhP als potentielles Target in HNSCC aus. Potentere und human besser verträgliche HhP-Blocker sollten unsere Ergebnisse bestätigen und in klinischen Studien getestet werden. Auch die Wirksamkeit von Sim auf HNSCC sollte in prospektiven klinischen Studien weiter analysiert und bestätigt werden. Möglicherweise vermag Sim bzw. die HhP-Blockade zukünftig einen Beitrag zur Therapie von HNSCC im Rahmen multimodaler Therapiekonzepte zu leisten.

Le Virus Respiratoire Syncytial (VRS) est le principal agent responsable d’infections respiratoires sévères chez les nourrissons et les veaux. Le génome du VRS est constitué d’un ARN simple brin de polarité négative qui est répliqué et transcrit par le complexe ARN-polymérase viral (RdRp). Ce complexe est composé de la nucléoprotéine N, de la polymérase L, de la phosphoprotéine P et du facteur anti-terminateur de transcription M2-1. Le but de ce travail était de mieux caractériser la structure et le fonctionnement de deux protéines du complexe RdRp: P et M2-1.M2-1 est un tétramère constitué de 4 domaines : un « doigt de zinc », un domaine d’oligomérisation hélicoïdal, une région flexible, un domaine globulaire interagissant avec l'ARN et P, et une région C-terminale désordonnée. À partir de la structure cristalline de M2-1 pleine longueur, j'ai identifié des résidus critiques sur le doigt de zinc et la région flexible pour l'activité d'anti-terminaison de transcription de M2-1.Par la suite j'ai identifié une région de P critique pour l’interaction P - M2-1 et montre qu’elle est nécessaire au recrutement de M2-1 dans des corps d’inclusion cytoplasmiques. Je montre également que la déphosphorylation de M2-1, nécessaire à la transcription virale, est modulée par un complexe formé entre P et la phosphatase cellulaire PP1.Enfin, la cyclopamine, composé chimique naturel, inhibe la réplication du VRS. Je démontre qu'une seule mutation R151K sur M2-1 est suffisante pour conférer une résistance virale à la cyclopamine. Ces données ouvrent de nouvelles perspectives pour le développement de futures thérapies contre le VRS. / Respiratory syncytial virus (RSV) is the leading cause of lower respiratory tract illness in infants and calves. The RSV genome consists of a single strand, negative-sense RNA, which is replicated and transcribed by the viral RNA-dependent RNA polymerase complex (RdRp). This complex is composed of the nucleoprotein N, the large protein L, the phosphoprotein P and the transcription anti-terminator M2-1. The aim of this work was to better characterize the structure and function of P and M2-1.M2-1 is a tetramer with 4 domains: a zinc-finger, a helical oligomerization domain, a flexible region, a RNA and P binding core domain and a C-terminal disordered region. Based on the crystal structure of the full-length M2-1 protein, I identified residues in the zinc-finger and the flexible loop critical for M2-1 antitermination activity.Then I identified a region of P critical for P – M2-1 interaction and show that it is required for the recruitment of M2-1 to cytoplasmic inclusion bodies. I also show that M2-1 dephosphorylation, which is critical for viral transcription, is modulated by a complex formed by P and the cellular phosphatase protein-1 (PP1).Finally cyclopamine, a natural chemical compound, inhibits the RSV replication. I show that a single R151K mutation in M2-1 is sufficient to confer virus resistance to cyclopamine. These data open a new avenue for the development of future therapies against RSV infection.

Der Hedgehog Signaltransduktionsweg (HhP) ist in der Embryologie und für die Tumor-entstehung bedeutsam und kann durch den spezifischen Antagonisten Cyclopamin (Cyc) inhibiert werden. Simvastatin (Sim) kann die für den HhP essentielle Cholesterolsynthese blockieren. Die therapeutische Unterdrückung des HhP in Kopf-Hals-Plattenepithel-karzinomen (HNSCC) zu untersuchen erschien nach verschiedenen Literaturhinweisen lohnend. In den Experimenten, deren Ergebnisse bereits in Artikeln publiziert wurden, konnten antineoplastische Effekte von Cyc bzw. Sim allein und in Kombination mit den Leitlinientherapeutika Cisplatin (Cis) oder Docetaxel (DTX) an der epithelialen Zelllinie KB, den Kopf-Hals-Zelllinien FaDu und HN-5, sowie an primären HNSCC ex vivo nachgewiesen werden. Biopsien von 49 HNSCC wurden im FLAVINO-Assay mit Cyc bzw. Sim in steigenden Konzentrationen allein und kombiniert mit Cis oder DTX untersucht. In die Auswertung konnten gemäß den Einschlusskriterien (histopathologisch bestätigtes HNSCC und suffiziente Koloniebildung im FLAVINO-Assay) 18 HNSCC einbezogen werden. Bei den Voruntersuchungen führten sowohl Cyc als auch Sim zu einer signifikanten Zeit- und Dosis-abhängigen Reduktion der Lebensfähigkeit von KB, FaDu und HN-5. Ebenso unterdrückten sowohl Cyc als auch Sim die Koloniebildung epithelialer Zellen im FLAVINO-Assay hochsignifikant. Auch tolerierbare Cis- und DTX-Konzentrationen zeigten eine signifikante Wachstumshemmung. In der Analyse des Interaktionsmodus wurde in den untersuchten Kombinationen (Sim+Cis, Sim+DTX, Cyc+Cis und Cyc+DTX) in allen Fällen Additivität als prädominanter Interaktionstyp ermittelt. Die Ergebnisse dieser Arbeit weisen den HhP als potentielles Target in HNSCC aus. Potentere und human besser verträgliche HhP-Blocker sollten unsere Ergebnisse bestätigen und in klinischen Studien getestet werden. Auch die Wirksamkeit von Sim auf HNSCC sollte in prospektiven klinischen Studien weiter analysiert und bestätigt werden. Möglicherweise vermag Sim bzw. die HhP-Blockade zukünftig einen Beitrag zur Therapie von HNSCC im Rahmen multimodaler Therapiekonzepte zu leisten.