Durant ma thèse, j’ai étudié l’implication d’un variant du récepteur aux œstrogènes α, ERα36, dans l’initiation et la progression du cancer du sein. Au laboratoire, son expression dans les cancers testiculaires avait été montrée comme étant inductrice de la prolifération cellulaire in vitro et in vivo après une exposition à un mélange de polluants environnementaux, considérés comme perturbateurs endocriniens oestrogéno-mimétique : les alkylphénols. Une analyse rétrospective d’échantillons de tumeurs mammaires a montré, par la modélisation de réseaux d’interactions géniques, que l’expression d’ERα36 était corrélée avec l’expression de marqueurs de migration cellulaire, caractéristiques de la progression tumorale. La surexpression d’ERα36 par transfection in vitro et dans un modèle unique de souris Knocked In exprimant ERalpha36 dans la glande mammaire ont montré qu’ERα36 est suffisant pour altérer le phénotype épithélial des cellules mammaires saines. Une exposition aux alkylphénols qui stimulent son expression endogène accentue les altérations cellulaires observées et contribue à l’acquisition transgénérationnelle de propriétés relatives à une transformation tumorale. Les analyses de ce projet pluridisciplinaire se sont appuyées sur des expertises biologiques, mathématiques et bioinformatiques et ont permis de mettre en évidence pour la première fois le rôle potentiel d’ERα36 dans l’initiation tumorale et de confirmer son implication dans la progression du cancer du sein. Enfin, nous avons montré que l’exposition à des doses environnementales d’alkylphénols lors de la période de périnatalité peut conduire à une modification transgénérationnelle de la différenciation de la glande mammaire sous le contrôle d’ERα36 et ainsi augmenter le risque de cancer mammaire / This work was dedicated to study how a variant of estrogen receptor α, ERα36, acts in initiation and progression of breast cancer. In the laboratory, his expression in testicular cancer was shown to stimulate cell proliferation in vitro and in vivo after environmental pollutant exposure. The compounds studied, the alkylphenols, are endocrine disruptors, interfering with normal estrogen signaling. Gene interaction network modelling from retrospective analysis of breast cancer samples showed that ERα36 expression was correlated with the expression of cell migration markers, typical of tumor progression. In vitro ERα36 overexpression and in a unique mouse Knocked In model, expressing ERα36 in the mammary gland, showed that ERα36 is sufficient to alter epithelial phenotype of normal breast cells. Alkylphenols exposure, that stimulated ERα36 endogenous expression, increased cellular alterations and contributed to transgenerational acquisition of properties related to neoplastic transformation. Analysis of this multidisciplinary project were based on biological expertise, mathematics and bioinformatic tools. These results enabled to highlight for the first time the potential role of ERα36 in tumor initiation and confirmed his involvement in breast cancer progression. Finally, we showed that exposure to environmental doses of alkylphenols during the perinatal period can lead to transgenerational modification of mammary gland differentiation under ERα36 control and eventually may increase breast cancer risk

Les récepteurs nucléaires aux œstrogènes, ERα66 et ERβ1, sont les principaux médiateurs des effets des œstrogènes. Ces hormones régulent le développement physiologique de la glande mammaire mais participent aussi à la progression du cancer sein. L’expression d’ERα66 est d’ailleurs utilisée dans la classification moléculaire des tumeurs mammaires afin d’orienter la stratégie thérapeutique. Depuis son clonage, le variant des récepteurs alpha aux œstrogènes, ERα36, a été principalement décrit dans la littérature pour son rôle dans la progression des tumeurs mammaires et dans l’acquisition de résistances aux anti-œstrogènes comme le Tamoxifène. Si une forte expression d’ERα36 dans les cellules cancéreuses mammaires apparaît nettement comme un facteur de mauvais pronostic, peu de données sont disponibles concernant son rôle dans le développement de la glande mammaire saine. C’est pourquoi le premier objectif de ce travail était de déterminer le rôle d’ERα36 dans le développement physiologique de cette glande. Grâce à une approche pluridisciplinaire, incluant des études in vivo sur un modèle de souris transgéniques MMTV-ERα36 et des études in vitro et in silico sur des cellules épithéliales mammaires immortalisées, nous avons montré que l’expression d’ERα36 perturbe le phénotype des cellules épithéliales mammaires et conduit à l’apparition d’altérations structurales des canaux mammaires à l’âge adulte. De plus, nous avons mis en évidence que les alkylphénols, qui sont des perturbateurs endocriniens œstrogèno-mimétiques, stimulent l’expression endogène de ce variant dans les cellules MCF-10A et augmentent leurs capacités migratoires sans pour autant amplifier les effets d’ERα36 sur l’histologie des canaux mammaires. En parallèle, afin de mieux comprendre l’implication d’ERα36 au moment de l’initiation et de la progression tumorale, nous avons étudié les modalités de régulation de l’expression de ce variant dans les cellules cancéreuses mammaires. Les résultats obtenus indiquent que l’expression d’ERα36 est positivement corrélée au statut de méthylation de sa région promotrice et que l’ARNm codant ce variant est la cible d’hsa-miR136-5p. Enfin, le dernier objectif de ce travail était de développer une approche visant à identifier in silico de nouveaux partenaires d’ERα36. L’ensemble de ce travail s’inscrit dans une démarche de raffinement de la classification moléculaire actuelle des tumeurs mammaires en y ajoutant une composante associée à l’expression d’ERα36. / The estrogen nuclear receptors, represented by the canonical forms ERα66 and ERβ1, are the main mediators of the estrogenic effects in mammals. These hormones, which regulate the physiological development of the mammary gland, participate in the initiation and progression of breast cancer. In fact, ERα66 expression is a key molecular classifier of breast tumors used in order to guide the therapeutic strategies toward hormonotherapy. However, in 30% of cases, therapeutic failures are observed, which highlights the importance of identifying new biomarkers. The estrogen receptor variant, ERα36, has been cloned in 2005 and mainly described in the literature to be involved in the progression of mammary tumors and in the acquired resistance to anti-estrogen drugs, such as Tamoxifen. Even if a high expression of ERα36 in breast cancer cells appears to be associated with a poor prognosis, few data are available concerning its role in the normal development of the mammary gland. Therefore, the aim of this work was to determine the role of ERα36 in the physiological development of the mammary gland. Thanks to a multidisciplinary approach, that combines in vivo studies on MMTV-ERα36 transgenic mice, and in vitro and in silico studies on immortalized normal epithelial mammary cells (MCF-10A), we showed that ERα36 expression is sufficient to disturb the mammary epithelial cells phenotype, leading to the emergence of structural alterations of mammary ducts at adulthood. Moreover, we showed that exposure to the estrogen mimicking compounds alkylphenols stimulates the endogenous expression of this variant in MCF-10A cells, and increases their migratory ability. Then, in order to get a better understanding of ERα36 contribution to tumor initiation and/or progression, we studied classical and epigenetic regulation of this variant expression in breast cancer cells. Our results show that ERα36 expression is positively correlated with the methylation status of its promoter region, and that the ERα36 mRNA is the target of the microRNA, has-miR-136-5p. Finally, the last aim of this work was to develop a bioinformatic approach in order to study the ERα36 partners. To summarize, all of this work falls within a need of the current breast tumor molecular classification refinement by adding a component related with ERα36 expression.

L’incidence des cancers testiculaires a fortement augmenté au cours des 50 dernières années. Des études épidémiologiques in vitro et in vivo, ont montré que l’exposition des hommes aux perturbateurs endocriniens est impliquée dans l’initiation et la progression du cancer du testicule (Beiki et al., 2010). L’exposition fœtale à ces produits pourrait provoquer des altérations de la différenciation des cellules germinales (CGs) au cours leur développement pendant la vie fœtale. Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés à déterminer le rôle des perturbateurs endocriniens œstrogéno-mimétiques en mélange sur la prolifération des cellules séminomateuses TCam-2. Nous avons identifié les voies de signalisation impliquées dans la réponse à ces produits. Nous nous sommes focalisés sur les effets d’un mélange d’alkylphénols appelé M4 (4-tert-octylphénol et le 4-nonylphénol), in vitro sur la prolifération des cellules séminomateuses TCam-2, et in vivo sur la croissance de tumeurs obtenues à partir des cellules de carcinome embryonnaire NT2/D1 xénogreffées chez la souris Nude. Dans notre étude, nous avons mis en évidence l’implication d’ERα36, une isoforme tronquée du récepteur ERα, dans la réponse au mélange d’alkylphénols, M4. Ce mélange stimule la prolifération des cellules du cancer testiculaire et l’expression du récepteur ERα36. Ces effets sont médiés par la phosphorylation de CREB via la voie PI3K-ERα36-dépendante, et aboutissent à la diminution de l’expression des gènes de la famille Dnmt3, limitant le niveau de méthylation de l’ADN. ERα36 pourrait donc constituer une cible thérapeutique dans le traitement des cancers testiculaires / In vitro and in vivo epidemiological studies showed that the exposure of men to endocrine disruptors triggers the initiation and the progression of the testis cancer (Beiki et al., 2010). The fetal exposure to these products is able to alter the differentiation of germ cells in the timing of their development during the fetal life. The aim of our study was to determine the role of an endocrine disruptor mix on the proliferation of seminoma cells TCam-2. We also identified the pathways involved. In this study, we focused on the estrogen-like effects of an alkylphenol mixture called M4 (4-tert-octylphenol and 4-nonylphenol): in vitro we measured the proliferation of TCam-2 seminoma cells after M4 exposure and in vivo, we measured the tumor growth of NT2/D1 cells xenografted into Nude mice. The results highlighted the implication of ERα36 receptor, a truncated isoform of ERα, in the response to the alkylphenol mixture M4. This mixture stimulates the cell proliferation of testicular cancer cells and the expression of the ERα36 receptor. These effects are mediated by CREB phosphorylation via the PI3K-ERα36-dependant pathway, and end by downregulation of Dnmt3 genes, thus limiting the level of DNA methylation. Therefore ERα36 appears to be a promising therapeutic target for testis cancer treatment