Fibroblast Growth Factor 19 (FGF19 chez l’humain ; FGF15 chez la souris) est un régulateur central du métabolisme hépatique. Cette molécule a un impact important au niveau de la différentiation neurologique et de l’oreille interne au stade foetal. À l’âge adulte, le patron d’expression est restreint au système gastro-intestinal. Contrairement aux autres membres de la superfamille des FGFs, FGF19/15 agit de manière endocrine car il n’est pas retenu par la matrice extracellulaire et peut rejoindre la circulation sanguine. L’expression de FGF19/15 est induite par les acides biliaires au niveau de l’intestin grêle, plus précisément l’iléon. Les acides biliaires lient le récepteur nucléaire Farnesoid-XReceptor (FXR) qui peut ensuite s’hétérodimériser avec Retinoid-X-Receptor (RXR) pour se lier au promoteur de FGF19/15, ce qui enclenche son expression. Une fois dans le sang, l’hormone rejoint le foie et son action est médiée par le complexe de récepteur Fibroblast Growth Factor Receptor 4 (FGFR4) et β-Klotho (BKL). Une fois les récepteurs activés, FGF19/15 module la glycémie en inhibant la néoglucogenèse hépatique et en activant la synthèse du glycogène, le flux protéique en activant eIF4B et la lipémie en inhibant les enzymes clefs de la lipogénèse. FGF19/15 joue aussi un rôle majeur au niveau du métabolisme biliaire. Ce dernier permet de réduire la production d’acide biliaire en inhibant la Cholesterol 7-α oxygenase (CYP7A1). Les travaux présentés dans ce mémoire portent dans un premier temps sur la caractérisation des conséquences amenées par l’infection sur l’axe endocrine FGF15/FGFR4. Un premier manuscrit traite de l’expression des différents gênes clefs du système et de leur perte lors d’une infection à Salmonella typhimurium, l’agent pathogène causant la fièvre typhoïde chez la souris, et des conséquences sur l’homéostasie biliaire. Il est possible de remarquer une perte de l’expression de FGF15 au niveau de l’intestin et de FGFR4 et β-Klotho au niveau du foie, en plus de plusieurs transporteurs responsables d’amener différents composants clefs de la bile à la vésicule biliaire ou à la circulation sanguine. Le deuxième volet du travail consistait à déterminer le mécanisme derrière la perte du complexe de récepteurs FGFR4/β-Klotho. Les résultats préliminaires démontrent que la perte de β-Klotho semble être médiée seulement par le processus inflammatoire normal et la perte de FGFR4 semble être Salmonella dépendante, par le biais de la voie c- Jun N-terminal kinases (JNK) et le facteur de transcription Hepatic Nuclear Factor 1 alpha (HNF1α)

In vertebrate embryos, the ophthalmic trigeminal (opV) placode contributes sensory neurons to the trigeminal ganglion during development of the peripheral nervous system. FGFR4 is expressed transiently in the trigeminal placode as cells undergo an epithelial-mesenchymal transition and begin to migrate toward the condensing ganglion. Because of the restricted spatiotemporal expression of FGFR4 in the opV placode, it was hypothesized that FGFR4 is necessary for the process of epithelial-mesenchymal transition in the opV placode. Using electroporation, an FGFR4 inhibitory gene construct was introduced into 6—10 somite stage chick embryos. This secreted inhibitory form of the FGFR4 gene blocked endogenous FGFR4 signaling, which resulted in trigeminal placode cells remaining in the ectoderm that would have normally begun migration into the mesenchyme. These results show that FGFR4 is involved in trigeminal placode cell delamination.

FGFR4 and β-Klotho in Metastatic Prostate Cancer by Derek LaMar Shenefelt Fibroblast growth factors and fibroblast growth factor receptors have been associated with the aggressiveness and progression of Prostate Cancer (PCa). Also, β-Klotho is a known co-receptor with FGFR4 for FGF19 in the liver however, the role of this co-receptor pair remains unclear in the setting of PCa. I demonstrated that FGFR4 and KLB mRNA and protein are highly expressed in PCa cells when compared to bone marrow stromal cells, a common site of metastasis. I also provide support for the association of FGFR4 and KLB in PCa, suggesting a functional co-receptor pair capable of altering cellular signaling. FGFR4-KLb may also provide some level of protection to PCa cells from chemotherapeutics. This analysis of FGFR4 and KLB expression and signaling in PCa has provided novel insights into phenotypic alterations during PCa progression while also providing new avenues of study to further explore the role and importance of this exciting co-receptor complex.

京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第23412号 / 医博第4757号 / 新制||医||1052(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)特定拠点教授 妻木 範行, 教授 戸口田 淳也, 教授 松田 秀一 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

Le rhabdomyosarcome (RMS) est le cancer des tissus mous le plus courant chez l'enfant, et moins de 30 % des patients à haut risque obtiennent une rémission. Par conséquent, il existe un besoin pour une immunothérapie nouvelle et efficace. Les cellules tueuses naturelles (NK), avec leur capacité intrinsèque à tuer les cellules cancéreuses, représentent un outil thérapeutique prometteur. Cependant, leur efficacité clinique est limitée. Ainsi, nous proposons de concevoir ces cellules avec un récepteur antigénique chimérique (CAR) qui permettra aux cellules NK de cibler plus efficacement les cellules de RMS. De plus, nous proposons aussi de concevoir grâce à la technologie CRISPR-Cas9, des NK n’exprimant pas NKG2A, un récepteur impliqué dans l'inhibition des cellules NK par le microenvironnement tumoral. Nous avons développé un vecteur lentiviral codant pour une construction CAR reconnaissant B7-H3 et FGFR4, deux protéines surexprimées à la surface des cellules RMS, associées à une queue intracellulaire optimisée pour l'activation des NK. Les cellules NK primaires expandues ont été transduites et triées en fonction de l'expression du CAR, conduisant à une population de cellules CAR+- NK enrichie. L'efficacité des deux CAR a été évaluée par des tests cytotoxiques et de dégranulation contre les lignées cellulaires de RMS, RH-30 et RD, toutes deux exprimant B7-H3 et FGFR4. Les résultats préliminaires ont montré une augmentation de la cytotoxicité de 20 % par rapport aux NK de type sauvage pour les CAR anti-B7-H3. Les cellules NK ont également été transduites pour éliminer l’expression du gène KLRC1, codant pour NKG2A, en utilisant CRISPR Cas9. Ceci a permis d’augmenter la cytotoxicité des NK de 20% à 25% comparativement aux NK qui expriment NKG2A. Nous avons aussi combiné les deux modifications génétiques, obtenant ainsi des NK qui expriment un CAR contre les cellules du RMS et n’exprimant pas NKG2A. Des résultats préliminaires nous ont permis d’observer que les NK doublement modifiées étaient 60% plus cytotoxiques que les NK non-transduites et 20% plus efficaces que les CAR-NK ou les NK n’exprimant pas NKG2A. Ce projet sera une preuve de principe qu'une thérapie hautement innovante basée sur l'ingénierie des cellules NK est efficace et applicable au cancer solide. / Rhabdomyosarcoma (RMS) is the most common soft tissue cancer in childhood, and less than 30% of high-risk patients achieve remission. Therefore, there is a need for new and efficient immunotherapy. Natural killer (NK) cells, with their intrinsic ability to kill cancer cells, represent a promising therapeutic tool. However, their clinical efficacy is limited. Thus, we propose to engineer these cells with a Chimeric Antigen Receptor (CAR) that will allow NK cells to target RMS cells more efficiently and though the knock-out of NKG2A, a receptor involved in the inhibition of NK cells by the tumor microenvironment. We developed a lentiviral vector coding for a CAR construct recognizing B7-H3 and FGFR4, two proteins overexpressed at the surface of RMS cells, combined to an intracellular tail optimized for NK activation. Expanded primary NK cells were transduced and sorted based on CAR expression, leading to an enriched CAR+ -NK cells population. Efficacy of both CARs was evaluated by cytotoxic and degranulation assays against RH-30 and RD RMS cell lines, both expressing B7-H3 and FGFR4. Preliminary results showed an increase in cytotoxicity of 20% compared to wild type NK for CAR anti-B7-H3. NK cells were also knocked-out for the gene coding for NKG2A, using CRISPR Cas9, thereby increasing cytotoxicity by 20% to 25%. The combination of both genetic modifications should significantly increase the efficacy of NK-cell based therapy in RMS. Indeed, preliminary results allowed us to observe that doubly modified NKs were more than 60% more cytotoxic than non-transduced NKs and 20% more effective than CAR-NKs or NKs not expressing NKG2A. This project will be a proof of principle that a highly innovative therapy based on NK-cell engineering is efficient and applicable to solid cancer.