Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Introduction : De nombreuses thérapeutiques ciblant la protéine HER2 ou des protéines clés de la voie HER2 ont transformé le pronostic des cancers du sein HER2 positif. Les anomalies moléculaires tumorales, la richesse des thérapeutiques actuelles et leur coût nécessitent de rationnaliser la décision thérapeutique par l’utilisation de biomarqueurs. La protéomique ciblée, capable de détecter et mesurer un panel de protéines au sein d’échantillons complexes, est l’une des approches les plus performantes pour quantifier un jeu de biomarqueurs spécifiques simultanément dans un tissu tumoral. Objectif : développer une approche de protéomique quantitative ciblée de type PRM (Parallel Reaction Monitoring) pour évaluer les protéines clés de la voie HER2 dans différents échantillons tumoraux. Résultats : 1/ Sélection des peptides protéotypiques de nos protéines d’intérêt (EGFR, HER2 et phospho-HER2, HER3, PTEN) et développement des méthodes d’analyse. 2/ Détection et quantification de ces peptides a/ dans 17 lignées cellulaires mammaires, en conditions standard et après exposition au trastuzumab ou lapatinib. b/ dans des xénogreffes dérivées de cancer du sein humain. 4/ Corrélation des résultats a/ aux « gold » standards actuels : western blot et immuno-cyto/histo-chimie, b/ aux données issues d’analyses transcriptomiques validées. Conclusion : cette approche pourrait permettre dans le futur une vision globale de l’expression et l’activation des protéines de la voie HER2 et progresser vers une médecine « personnalisée ». Elle pourrait être améliorée par l’utilisation de spectromètres de masse plus performants et le recours à la microdissection laser sur tissu conservé en FFPE. / Therapeutics targeting HER2 protein or its pathway considerably improved the prognosis of HER2-positive BC. The actual approaches to evaluate HER2 expression, immunohistochemistry (IHC) and FISH (fluorescent in situ hybridization), are labor-intensive and low-throughput, and present discrepancies between them. Therefore, there is a real need to develop other strategies to rationalize the use of targeted therapeutics. Parallel Reaction Monitoring (PRM) is a mass spectrometry-based approach for targeted proteomics able to detect and quantify numerous proteins with high-throughput allowing to follow mutated or activated status of targeted proteins. PRM could be a way to rationalize the use of targeted therapeutics to go through a more « personalized » medicine. The objective was to detect and quantify proteins implicated in HER2 pathway (EGFR, HER2, HER3, PTEN), phosphorylated peptides of HER2 and their response under treatment. We first selected proteotypic peptides of each protein and protein assays were generated. We detected and quantified proteotypic peptides of proteins of interest 1/on 17 breast cell lines on control condition and under treatment (trastuzumab or lapatinib). 2/ on more complex samples including patients-derived xenografts and human breast cancers. We correlated our data to gold standards western blot and IHC and to transcriptomic signatures previously validated. In the future, this approach could envision a picture of the expression and activation of proteins implicated in HER2-pathway. However, our strategy could be improved by more efficient mass spectrometers and the use of formalin-fixed paraffin-embedded samples to be used in clinical practice.

De récentes études suggèrent que la régulation des phosphatases par le peroxyde d’hydrogène pourrait jouer un rôle important dans la signalisation cellulaire. Dans les cellules cancéreuses qui possèdent un statut redox souvent pro-oxydant, ce mécanisme de régulation pourrait être crucial pour la prolifération tumorale. Les phosphatases CDC25 (A, B et C) sont des régulateurs de la progression du cycle cellulaire. Sohn et Rudolph ont montré que les CDC25B et C peuvent être inactivées par le peroxyde d’hydrogène et réactivées en présence du système thiorédoxine/thiorédoxine réductase (trx/trxR), in vitro. L’existence d’une telle régulation dans des cellules cancéreuses pourrait ouvrir de nouvelles voies thérapeutiques puisqu’une inhibition des trxR ou des trx pourrait induire une inhibition des CDC25 et ainsi prévenir la croissance tumorale. Après avoir vérifié que CDC25A était également sensible au peroxyde d’hydrogène et réactivable in vitro par le système trx/trxR, les effets du peroxyde d’hydrogène et de deux inhibiteurs du système trx/trxR, l’Auranofine et l’Acroléine, ont été testés sur des lignées d’adénocarcinome mammaire humain (MCF7 et MDA-MB 231). Ces deux lignées présentent des niveaux d’expression variables pour la trx1. Dans les deux types de cellules, H2O2 induit un arrêt du cycle cellulaire malgré l’absence d’inhibition totale des CDC25. La conservation de l’état de phosphorylation des CDK lors de ce traitement témoigne donc de l’existence d’un système protecteur efficace pour ces phosphatases. L’inhibition totale des trxR par l’Auranofine engendre des effets cytotoxiques et une production de peroxydes dans les deux lignées. Il en est de même pour les cellules MDA-MB 231 traitées par l’Acroléine alors que les cellules MCF7 sont totalement résistantes à cette molécule. Le traitement des cellules par l’Auranofine induit un stress oxydant modéré car il n’altère pas le taux intracellulaire de glutathion, n’induit pas d’oxydation des trx1 et ne modifie pas la répartition des cellules dans le cycle cellulaire. Toutefois, ce traitement induit des cassures de l’ADN qui peuvent expliquer la cytotoxicité de ce composé. L’acroléine au contraire provoque, dans les cellules MDA-MB 231, une importante déplétion en glutathion associé à une oxydation majeure des trx1 et à un arrêt du cycle cellulaire. Ce dernier ne semble toutefois pas dû à une hyper-phosphorylation des CDK, ce qui suggère qu’une altération complète du système trx/trxR n’induit pas une inhibition totale des CDC25. Afin d’apporter des éléments nouveaux pour la compréhension des mécanismes de régulation redox des CDC25 et du cycle cellulaire dans les cellules de cancer du sein, nous avons ensuite étudié les impacts d’une surexpression de la Mn-SOD dans les cellules MCF7 puisque ces dernières sous-expriment cette protéine par rapport aux cellules MDA-MB 231. Les résultats obtenus révèlent que la répartition des cellules dans le cycle cellulaire et la phosphorylation des CDK ne sont pas sensibles à ce changement d’expression. Dans ce travail nous avons donc pu mettre en évidence que le rôle des CDC25 dans la régulation du cycle cellulaire n’est pas dépendant de l’état de fonctionnalité du système trx/trxR ou du niveau d’expression des Mn-SOD mais qu’il existe un système protecteur puissant qui permet de maintenir au moins en partie l’activité de déphosphorylation des CDC25 en milieu pro-oxydant dans les cellules de cancer du sein / Recent studies suggest that the regulation of phosphatases by hydrogen peroxide may play an important role in cell signaling. In cancer cells, which often possess a pro-oxidative redox state, this regulation could be essential for tumor growth. CDC25 phosphatases (A, B and C) are key regulators of cell cycle progression. Sohn and Rudolph have shown that CDC25B and C are inactivated by hydrogen peroxide and reactivated by the thioredoxin/thioredoxin reductase system (trx/trxR), in vitro. Such regulation in cancer cells could open new therapeutic avenues since the inhibition of trxR or trx could induce a CDC25 inhibition and so prevent tumor cell multiplication. After verifying that CDC25 activity is sensitive to H202 and could be restored by trx/trxR system in vitro, the effects of hydrogen peroxide and that of two trx/trxR inhibitors (Auranofin and Acrolein) was tested on human breast adenocarcinoma cells (MCF7 and MDA-MB 231). These two cell lines exhibit differential expression level for trx1. In both cell lines, H202 could induce a cell cycle arrest in spite of the lack of a full CDC25 inhibition. The maintenance of the CDK phosphorylation state suggests that an efficient protective system exists for these phosphatases. The total inhibition of trxR by Auranofin led to cytotoxic effects and peroxide production in both cell lines. Similar results were obtained for MDA-MB 231 cells treated with Acrolein while MCF7 cells were found to be resistant to this compound. Auranofin could trigger a moderate oxidative stress in treated cells without affecting intracellular GSH content, trx1 oxidation and cell cycle distribution. However, this treatment could trigger double-strand DNA breaks, which could explain the cytotoxicity of Auranofin. Conversely, Acrolein could provoke a strong GSH depletion associated with a full oxidation of trx1 and a cell cycle arrest in MDA-MB 231 cells. Nevertheless, this cell cycle disruption was not due to CDK hyper-phosphorylation, suggesting that a total inhibition of the trx/trxR system does not trigger a full CDC25 inhibition. Furthermore, in order to bring additional knowledge about CDC25 and cell cycle oxidative regulation in breast cancer cells, we have studied the effects of the Mn-SOD over-expression in MCF7 cells. In this cell line, Mn-SOD expression level was found to be lower than in MDA-MB 231 cells. Our results showed that the cell cycle distribution and CDK phosphorylation are not affected by Mn-SOD over-expression. In conclusion, we have shown in this work that the CDC25 function in cell cycle regulation is independent of both a functional trx/trxR system and Mn-SOD expression level but that, under pro-oxidative conditions, a potent protective system maintains at least partially CDC25 dephosphorylation activity in breast cancer cells

La progression naturelle des tumeurs consiste en une extension locale, puis à distance (métastase) par migration de cellules dans le sang et la lymphe vers des sites secondaires. Il est donc primordial de pouvoir détecter des cellules tumorales circulantes en plus de l’analyse morphologique et de l’immunocytochimie. De plus, deux technologies (cytométrie en flux et RT-PCR quantitative en temps réel) sont adaptées pour une analyse automatisée, rapide et sensible d’une très faible quantité de cellules. Le but de notre travail a été de mettre au point des systèmes de détection pour l’identification de cellules cancéreuses dans les épanchements péritonéaux et dans le sang. L’étude des biomarqueurs moléculaires apparaît comme une approche complémentaire intéressante pour améliorer l'efficacité du diagnostic dans ce type d'échantillons biologiques. Nous nous sommes intéressés à la mise en évidence de nouveaux marqueurs tumoraux qui pourront être utilisés pour le diagnostic précoce et le pronostic des cancers en utilisant les nouvelles techniques de biologie moléculaire. Il est probable que l'utilisation de multiples marqueurs moléculaires puisse permettre d’évoquer plus particulièrement certains types de cancers. Nous avons pu mettre en place une technique de PCR quantitative en temps réel, nettement plus sensible que la cytologie classique, et nous avons appliqué cette technique à l'étude de marqueurs tumoraux dans les liquides d’épanchement, mais aussi dans le sang pour rechercher et doser l’ARN messager. Nos résultats montrent que la cytométrie en flux adaptée à des lignées cellulaires ne l’est pas pour des prélèvements cliniques. Par la PCR quantitative, il a été possible de quantifier le niveau d’expression des marqueurs tumoraux étudiés en utilisant des plasmides de référence qui ont été préparés pour chaque gène. Plusieurs marqueurs permettent de différencier des épanchements malins et des épanchements bénins, mais surtout les antigènes CLDN4 et Ep-CAM étaient significativement plus élevés (68% et 57%, respectivement) chez les patients avec épanchements malins. L’ARN messager circulant de la CLDN4 était détectable et significativement plus élevée dans les sérums de patients atteints de cancer du sein (64% p<0,05). Les résultats indiquent que l'utilisation d'une combinaison de marqueurs comportant laclaudine 4 est plus susceptible de détecter des cellules malignes et d'être utiles pour le suivi de patients / The natural progression of tumors is a local extension, and remotely (metastasis) by migrating cells in the blood and the lymph to secondary sites. It is therefore essential to detect circulating tumor cells in addition to morphological analysis and immunocytochemistry. In addition, two technologies (flow cytometry and RT-PCR in real time) are suitable for a rapid and sensitive automated analysis of a very small quantity of cells. The aim of our work was to develop detection systems for identification of cancer cells in peritoneal effusions and blood. The study of molecular biomarkers appears as an attractive complementary approach to improve the efficiency of diagnosis in this type of biological samples. We are interested in the identification of new tumor markers that can be used for early diagnosis and prognosis of cancer using new techniques of molecular biology. It is likely that the use of multiple molecular markers can help to raise some specific types ofcancers. We were able to develop a quantitative PCR technique in real time, significantly more sensitive than conventional cytology, and we applied this technique to the study of tumor markers in effusions, but also in blood for detecting messenger RNA. Our results show that flow cytometry well-adapted to cell lines, is not unusable for clinical specimens. For quantitative PCR, it was possible to quantify the expression levels of tumor markers using reference plasmids prepared for each gene. Several markers can differentiate malignant and benign effusions, but especially CLDN4 and Ep-CAM antigens were significantly higher (68% and 57% respectively) in patients with malignant effusions.The circulating CLDN4 mRNA was detectable and significantly higher in the sera of patients with breast cancer (64% p <0.05). The results indicate that using a combination of markers including claudin 4 is more likely to detect malignant cells and be useful for monitoring patients

Les sphingolipides (SLs) sont des composants essentiels de la membrane plasmique et des molécules bioactives impliquées dans la régulation de l'apoptose et de la motilité cellulaire induite par les récepteurs de mort (DR). Les altérations du métabolisme sphingolipidique sont fréquentes dans le cancer, incluant le mélanome et le cancer du sein, et semblent contribuer à la progression tumorale. Dans les cellules non cancéreuses, le céramide synthétisé de novo est principalement converti en sphingomyéline (SM) et, dans une moindre mesure, en glucosylcéramide (GlcCer). Notre étude indique que les SM synthases (SMS1 et SMS2) sont peu exprimées dans les biopsies de mélanome humain et une faible expression de SMS1 est associée à un mauvais pronostic chez les patients atteints de mélanome métastatique. En conséquence, les cellules de mélanome humain ont une faible activité SMS et un contenu plus élevé de GlcCer que de SM. De plus, la restauration de l'homéostasie SM-GlcCer dans les lignées cellulaires de mélanome humain, en exprimant la SMS1 ou en inhibant la GCS, lève la résistance aux ligands pro-apoptotiques des DRs comme CD95L ou TRAIL. Une littérature récente indique que le CD95L pro-apoptotique transmembranaire peut être clivé en un ligand pro-migratoire soluble, le cl-CD95L. La signalisation de motilité des cellules cancéreuses induite par le cl-CD95L reste mal définie. Nous avons identifié la voie de la sphingosine-1-phosphate (S1P) comme une voie sphingolipidique régulée par cl-CD95L. Ainsi, dans les cellules de cancer du sein triple négatif (TNBC), le cl-CD95L induit une augmentation du taux de S1P associée à une augmentation de l'activité de la sphingosine kinase 1 (SK1) et à une diminution de l'activité de la sphingosine-1- phosphate lyase (SPL). L'ensemble de nos résultats souligne le rôle potentiel des SLs dans la régulation des voies de signalisation apoptotique et non-apoptotique activées par les DRs. La reprogrammation du métabolisme des SL pourrait sensibiliser les cellules cancéreuses à CD95L ou TRAIL et/ou inhiber la migration des cellules cancéreuses induite par cl-CD95L. Ces observations expérimentales pourraient permettre le développement de nouvelles approches pour le traitement du mélanome ou du cancer du sein. / Sphingolipids (SLs) are essential plasma membrane components and bioactive molecules implicated in the regulation of death receptor (DR)-mediated apoptosis and cell motility. SL metabolism alterations are frequent in cancer, including melanoma and breast cancer, and likely to contribute to cancer progression. In non-cancer cells, de novo synthesized ceramide is mainly converted to sphingomyelin (SM) and, to a lesser extent, glucosylceramide (GlcCer). Herein, we provide evidence that both SM synthases 1 (SMS1) and 2 (SMS2) were expressed at low levels in human melanoma biopsies and low SMS1 expression was associated with a worse prognosis for metastatic melanoma patients. Accordingly, human melanoma cell lines exhibited low SMS activity and expressed higher content of GlcCer than SM. Importantly, restoring the SM-GlcCer homeostasis in human melanoma cell lines, either by expressing SMS1 or by inhibiting GCS, overcame melanoma resistance to pro-apoptotic DR ligands such as CD95L or TRAIL. A growing body of evidence indicates that the transmembrane pro-apoptotic CD95L can be cleaved to release a pro-migratory soluble ligand, cl-CD95L. The motility signaling pathway elicited in cancer cells by cl-CD95L remains poorly defined. Here, we identified the S1P pathway as a SL pathway regulated by cl-CD95L. In Triple negative breast cancer (TNBC) cells, cl-CD95L induced an augmentation of S1P level associated with increased sphingosine kinase 1 (SK1) activity and decreased sphingosine-1-phosphate lyase (SPL) activity. Collectively, our results underscore the putative role of SLs in the regulation of DR-mediated apoptotic and nonapoptotic signaling pathways. Reprogramming SL metabolism in cancer can sensitize cancer cells to pro-apoptotic CD95L or TRAIL and/or impair cancer cell migration in response to the pro-migratory cl-CD95L. These findings could enable the development of new approaches for the treatment of melanoma and breast cancer.

Au cours de la progression des cancers dorigine épithéliale, on observe une disparition des jonctions intercellulaires et une réorganisation de leurs composants. Par ailleurs, cette progression tumorale saccompagne également dune surexpression de certaines chimiokines par les cellules tumorales. Dans ce travail, nous nous sommes attachés à étudier la régulation potentielle de ces chimiokines par certaines molécules dadhérence. Nous avons plus particulièrement examiné linfluence de la caténine beta et de ZO-1 sur lexpression des chimiokines étant donné leur particularité de pouvoir effectuer la navette entre la membrane et le noyau et leur implication dans des voies de signalisation. Dans un premier chapitre de résultats (chapitre III.1.1), nous rapportons notre étude concernant la régulation de MCP-1/CCL2 par la voie de signalisation caténine beta Publication 1 Nos travaux détaillant la régulation de lIL-8/CXCL8 par ZO-1 font lobjet dun second chapitre de résultats (chapitre III.1.2) Publication 2 Parallèlement à notre axe principal de recherche centré sur la régulation de lexpression des chimiokines, nous avons également participé à des travaux montrant linfluence de la voie de signalisation caténine beta sur la régulation de la vimentine lors de la transition épithélio-mésenchymateuse (TEM) associée à la progression tumorale. Un troisième chapitre de résultats est consacré à lexposé de ces travaux (chapitre III.2). Publications 3, 4, 5

Le cancer du sein est le cancer le plus fréquent chez la femme (Boyle and Ferlay, 2005; Ferlay et al., 2007). Même si les traitements sont de plus en plus efficaces, il est responsable denviron 130 000 décès en Europe. Environ 20-30% des cancers du sein surexprime le gène ERBB2. Cette surexpression confère à la cellule un profil tumoral très agressif, et résistant aux chimiothérapies conventionnelles. Létude des facteurs responsable de la surexpression du gène ERBB2 dans les cancers du sein est le thème principal de recherche du laboratoire doncologie moléculaire. Notre laboratoire, a étudié les mécanismes moléculaires responsables de la surexpression du gène ERBB2 dans les cancers du sein. Nous avons montré que la surexpression est la conséquence dune stimulation de la transcription et non de la stabilisation de lARN (Pasleau et al., 1993). Pour étudier la régulation de la transcription un fragment de 6 kb du promoteur du gène ERBB2 a été cloné et séquencé. Différentes régions régulatrices ont été identifiées (Grooteclaes et al., 1994). Plusieurs sites de liaison pour des facteurs AP-2 ont été identifiés (Delacroix et al., 2005; Grooteclaes et al., 1999; Vernimmen et al., 2003a). La fixation des facteurs au promoteur a été vérifiée par Chromatin Immuniprecipitation (ChIP assay) (Begon et al., 2005; Delacroix et al., 2005). Afin de mieux comprendre le fonctionnement des facteurs de transcription AP-2, nous avons cherché les protéines interagissant avec ce facteur et contribuant à la surexpression dERBB2 dans des lignées de cancer du sein. Précédemment, Dominique Begon a montré linteraction de la protéine YY1 avec le facteur de transcription AP-2α et leur implication sur le promoteur du gène ERBB2 (Begon et al., 2005). La première partie de mon travail a été de mettre en corrélation par immunohistochimie lexpression des protéines YY1 et AP-2α avec la surexpression dERBB2 dans des tumeurs primaires. Nous avons également voulu étudier leffet dune diminution des protéines YY1 et AP-2 sur lexpression dERBB2, à laide de siRNAs (Voir article 1 en annexe, (Allouche A and Nolens G. et al., 2008). La deuxième partie de ce travail a porté sur lidentification dautres protéines pouvant interagir avec les protéines AP-2. Après purification, les protéines Ku70 et Ku80 furent identifiées. Nous avons voulu étudier leffet de cette interaction sur lactivité des protéines AP-2 (α et γ) et sur lexpression dERBB2 (voir article 2 en annexe).

"Death" means that we cannot continue to exist for ever, that we shall, one day, loose the possibility of being. For this reason, the fact that we are mortal beings is very significant for our mode of being itself. However, the "death" in the Internet World seems not to have the same importance for Internet users. Because an Internet ID may be registered anytime and many times again, thus the situation is different here. In Martin Heidegger¡¦s Sein und Zeit the notion of ¡§Sein zum Tode" pinpoints a very important structure of Dasein. Yet if there is no real death in the Internet world, then may we possibly get rid of the very fundamental situation of "Sein zum Tode"? After all, does ¡§death¡¨ in the Internet World contradict the existential structure of "Sein zum Tode", or does this phenomenon just prove our "Sein zum Tode" in another way? This is the main question this essay wants to cope with.

Thèse de doctorat : Sciences de la vie et de la santé : Lille 1 : 2003. / N° d'ordre (Lille) : 3292. Résumé en français et en anglais. Textes en français et en anglais. Bibliogr. p. 239-274.