Résumé confidentiel / Résumé confidentiel

L'autotaxine (ATX) est une glycoprotéine sécrétée qui grâce à son activité lysophospholipase D est à l'origine d'un lipide biologiquement actif, l'acide lysophosphatidique (LPA), dans la circulation sanguine. L'expression de l'ATX par les cellules tumorales contrôle la dissémination métastatique spontanée des cellules de cancer du sein et la formation des métastases osseuses. Au cours de cette thèse, nous avons observé que le ciblage thérapeutique précoce de l'ATX dans un modèle animal préclinique bloque de façon remarquable la dissémination métastatique des cellules de cancer du sein. Cependant les mécanismes moléculaires à l'origine de l'action du LPA sur les cellules tumorales sont mal caractérisés. Nous avons ici montré, via des expériences in vitro et in vivo, que l'ATX circulante d'origine non tumorale libérée par les plaquettes sanguines sous l'action des cellules tumorales, contrôle les évènements précoces de la dissémination métastatique. Cependant, le LPA est un lipide extrêmement sensible à l'action des phosphatases, présentes en grande quantité dans les milieux extracellulaires : l'activité du LPA serait dépendante de sa production locale, au voisinage de ses récepteurs présents à la surface des cellules. Ces travaux ont ainsi mis en évidence que le pouvoir pro-métastatique de l'ATX dépend à la fois de son interaction avec l'intégrine Alpha V/Beta3exprimée par les cellules tumorales, mais également d'un protéoglycane, Syndecan-4 présent en surface cellulaire. En conclusion, le ciblage de l’ATX via son activité ou via ses interactions présente un haut potentiel thérapeutique chez des patientes atteintes d'un cancer du sein à fort risque métastatique / Bone metastases are a frequent complication of cancer, occurring in up to 70 percent of patients with advanced breast or prostate cancer. Despite the improvement of current therapies, the survival of bone metastasis patients is only 24 months. This study aims to find new mechanisms involved in bone metastasis formation. Autotaxin (ATX/NPP2) is a secreted glycoprotein that generates lysophosphatidic acid (LPA) through its lysophospholipase D activity. Our lab previously demonstrated that ATX is overexpressed in multiple types of cancers and together with LPA generated during platelet activation promotes skeletal metastasis of breast cancer. However, the pathophysiological sequelae of regulated interactions between circulating LPA, ATX and platelets remain undefined in cancer. In this work we show that ATX is stored in a- granules of resting human platelets and released upon tumor cell-induced platelet aggregation, leading to the production of LPA. Our in vitro and in vivo experiments using human breast cancers cells that do not express ATX demonstrate that non-tumoral ATX controls the early stage of bone colonization by tumor cells. However, LPA is extremely sensitive to phosphatases, which are highly expressed in extracellular environment and at cell membranes. The molecular mechanisms involved in the local production of LPA at the bone metastatic site are still not well characterized. The present results establish that binding of ATX to alphaV/Beta3 integrin and/or the proteoglycan syndecan-4 allow LPA delivery to its receptors present at the surface of tumor cells. These results may have important implications in the development of new therapies for patients with bone metastases

L’invasion métastatique des tumeurs humaines est un mécanisme complexe qui repose sur l’acquisition de nouvelles fonctionnalités par les cellules tumorales. Les protéines ADAM et plus particulièrement la protéine ADAM9, grâce à leur domaine extracellulaire se composant d’une activité métalloprotéasique et disintégrine, possèdent des fonctions importantes et nécessaires au processus d’invasion. Cependant, les mécanismes de régulation de la protéine restent globalement méconnus dans la pathologie cancéreuse. L’objectif de ce travail a consisté à évaluer le rôle de l’expression d’ADAM9 dans les mécanismes d’agressivité tumorale tels que l’adhérence cellulaire, la migration cellulaire ou l’angiogénèse ainsi que l’étude des mécanismes de régulation de l’expression de cette protéine. Compte tenu du fait que le peroxyde d’hydrogène est connu pour induire l’expression d’ADAM9, les premiers travaux ont eu pour objectif d’établir le lien entre stress oxydant, ADAM9 et adhérence tumorale. L’exposition des cellules d’adénocarcinome pulmonaire au peroxyde d’hydrogène induit une augmentation dose dépendante de l’expression de la protéine ADAM9 transmembranaire et de sa forme sécrétée. Les études in vitro ont permis d’établir que les capacités d’adhérence et d’invasion tumorale induites par le stress oxydant sont principalement médiées par les deux isoformes de la protéine ADAM9. Par ailleurs, l’expression d’ADAM9 provoque un accroissement de la néo-angiogénèse par l’intermédiaire d’un accroissement non transcriptionel de la biosynthèse d’IL8. Cette cytokine proangiogénique va interagir avec le récepteur CXCR2 et va permettre la mise en place d’une néovascularisation in vitro. Le développement d’un modèle de xénogreffe de cellule d’adénocarcinome pulmonaire a permis de confirmer le rôle majeur d’ADAM9 dans les processus de dissémination métastatique et d’angiogénèse tumoraux. L’étude de la modulation pharmacologique d’ADAM9 a reposé sur deux stratégies pharmacologiques différentes : d’une part l’interaction directe avec les différentes isoformes d’ADAM9 au moyen d’un anticorps neutralisant et d’autre part une action sur les mécanismes de transduction cellulaire tels que la protéine SRC ou la protéine kinase C. Ce travail a permis de mieux comprendre l’implication de la protéine ADAM9 au cours du processus de cancérogenèse de part sa participation aux étapes majeures que sont la dissémination métastatique induite par le stress oxydant et l’angiogenèse / Tumor invasion is a complex mechanism that is based on the acquisition of tumor cells new functions. ADAM proteins, especially protein ADAM9, through their extracellular domain consisting of a disintegrin and metalloprotease activity, have important functions and processes necessary for invasion. However, the mechanisms regulating protein remain largely unknown in cancer pathology. The objective of this work was to evaluate the role of ADAM9 expression in tumor aggressiveness such as cell adhesion, cell migration and angiogenesis and to study the mechanisms regulating this protein expression. Given the fact that hydrogen peroxide is known to induce the expression of ADAM9 protein, the first work aimed to establish the relationship between oxidative stress, adhesion and tumor ADAM9 expression. Hydrogen peroxide induces a dose-dependent increase of both expression and activity of ADAM9 on adenocarcinoma pulmonary cells. Oxidative stress induced ADAM9 expression and activity are mainly supported by the secreted form of ADAM9 protein. In vitro studies have shown that capacity of adhesiveness and invasiveness induced by oxidative stress are mainly mediated by the two forms of ADAM9 protein. In addition, ADAM9 protein expression induces neoangiogenesis through increased production of interleukin 8. This proangiogenic cytokine that interacts with the CXCR2 receptor is able to stimulate neovascularization in vitro studies. Development of a lung adenocarcinoma xenograft model confirmed that ADAM9 protein have an important role on metastasis process and tumor angiogenesis. The study of pharmacological modulation of ADAM9 expression was based on two different pharmacological strategies: the first interacts with different isoforms of ADAM9 using a neutralizing antibody and the second strategy modulate cell transduction mechanism such as SRC protein or protein kinase C (PKC). This work aims to understand the involvement of ADAM9 protein during the process of carcinogenesis, such as tumor invasion induced by oxidative stress and neoangiogenesis

L’objectif de cette thèse est d'étudier l'influence d'hydrogels de faibles rigidité sur l’organisation de la chromatine de cellules épithéliales PtK2 et cancéreuses SW480. Sur des hydrogels mous, la chromatine de PtK2 se structure en hétérochromatine. Les hydrogels très mous conduisent à la nécrose. Sur ces substrats, l'euchromatine, maintenue par inhibition de HDAC, guide la cellule en quiescence. Ces cellules se divisent après transfert sur surfaces rigides. Un processus de dissémination métastatique est développé en cultivant des cellules cancéreuses sur des hydrogels très mous (E20) et des surfaces rigides (verre). Les cellules meurent lors du 1er passage sur E20. Au 2ème passage sur E20, leur survie, motilité et pourcentage en hétérochromatine augmentent. Au 3ème passage, la survie et la motilité progressent cependant le pourcentage en hétérochromatine diminue. Du 1er-2ème passage, les cellules répondent à un processus de dissémination « hétérochromatine­ dépendant » , du 3ème-4ème passage à un processus « euchromatine-dépendant » . / The aim of this thesis is to investigate the influence of soft hydrogels on the chromatin plasticity of epithelial PtK2 and cancer cells SW480. On soft hydrogels, the chromatin of PtK2 cells is organized in heterochromatin. The very soft hydrogels direct the cell death by necrosis. On these substrates, the euchromatin maintained by inhibition of HDAC guides the cells into quiescence. These cells transferred on stiff substrate enter in mitosis. A process of metastatic dissemination is developed from cancer cells grown on very soft hydrogels (E20) and stiff surfaces (glass). On the 1st seeding on E20, cells die. The 2nd seeding on E20 shows that cell viability, motility and heterochromatin percentage increase. On the 3rd seeding on E20, survival and motility continue to increase while the heterochromatin percentage decrease. From the 1st- 2nd E20 seeding, cells respond to a heterochromatin-dependent process of metastatic dissemination and from the 3rd-4th E20 seeding to an euchromatin-dependent process.