Le système lymphatique a pour rôle principal de drainer les fluides tissulaires et de participer à la surveillance immune. La lymphangiogenèse est principalement activée par deux facteurs : les vascular endothelial growth factors-C et -D (VEGF-C et VEGF-D). Ces facteurs participent à la progression métastatique à la fois en stimulant la prolifération des vaisseaux lymphatiques dans la tumeur et en périphérie et en provoquant la dilatation des vaisseaux collecteurs facilitant ainsi le passage des cellules tumorales de la tumeur primaire aux ganglions lymphatiques. Lors de son développement, une tumeur est soumise à de nombreux stress cellulaires tels que l'hypoxie, l'inflammation ou la déprivation en nutriments. Ma thèse a donc été consacrée à l'analyse des régulations moléculaires permettant une surexpression des facteurs lymphangiogéniques en condition de stress cellulaire. Lors d'un premier projet de recherche j'ai démontré que l'hypoxie réduit la transcription de VEGF-C ainsi que sa traduction coiffe-dépendante mais activait une traduction médiée par un site interne d'entrée du ribosome (IRES). De plus, cette activation de la synthèse de VEGF-C en hypoxie est indépendante de HIF-1a et stimule la lymphangiogenèse dans les tumeurs ainsi que dans les ganglions lymphatiques participant ainsi à la dissémination tumorale. Dans un second temps, j'ai démontré que le VEGF-D possédait lui aussi un IRES activé par un choc thermique. L'activité de l'IRES du VEGF-D est régulée par la localisation subcellulaire d'un facteur trans-activateur de l'IRES (ITAF) : la nucléoline. Cette protéine est exportée du noyau vers le cytoplasme lors d'un choc thermique. Ce processus est inhibé par un traitement avec un anti-inflammatoire non stéroïdien ce qui supprime l'activation de la traduction IRES dépendante du VEGF-D. Enfin lors d'un troisième projet, j'ai travaillé sur le lymphœdème secondaire, une pathologie caractérisée par une destruction du système lymphatique où la lymphangiogenèse doit être stimulée. J'ai évalué l'impact de l'hormonothérapie, principal traitement du cancer du sein, sur l'expression du VEGF-C et -D. J'ai démontré que l'estradiol stimulait l'expression de ces facteurs alors que l'hormonothérapie diminue leur synthèse et provoque une destruction de l'endothélium lymphatique. En conclusion, mes trois projets de thèse m'ont permis d'étudier les régulations moléculaires des deux facteurs lymphangiogéniques principaux dans des pathologies provoquées par une lymphangiogenèse excessive ou insuffisante. / Tumor lymphangiogenesis promotes lymph node metastasis using two mechanisms consisting of lymphatic vessels proliferation and dilatation to facilitate tumor spread. Lymphangiogenesis is mainly promoted by two growth factors: the vascular endothelial growth factor C and D. My PhD was focused on the molecular regulations inducing a tumoral over-expression of these two factors during stress. I demonstrated that hypoxia reduced VEGF-C transcription and cap-dependent translation while activating an Internal Ribosome Entry Site (IRES)-dependent mechanism of translation. This upregulation of VEGF-C in hypoxia is independent of HIF-1a; and stimulates lymphangiogenesis in tumors and lymph nodes and contribute to lymphatic metastasis. Then, I have discovered that VEGF-D had an IRES selectively activated by heat shock. VEGF-D IRES is regulated by a subcellular relocalization of an ITAF, the nucleolin. This molecular process is reversed by non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAID) that decrease VEGF-D IRES translation initiation by targeting the nucleolin. Finally, I worked on secondary lymphedema, a pathology that is characterized by a disruption of the lymphatic network where lymphangiogenesis thus need to be restored. In this condition, I have evaluated the impact of hormone therapy, the main treatment for breast cancer, on the regulation of lymphangiogenic factors. I found that estradiol stimulates the expression of VEGF-C and-D contrary to the hormone therapy that inhibits VEGF-C and -D and thus mediates a disruption of the lymphatic endothelium. Taken together, my PhD projects have allowed me to study the regulations of VEGF-C and -D in pathologies mediated either by an excessive or an insufficient lymphangiogenesis.

Le diabète est une maladie qui touche 347 millions de personnes dans le monde (90% ayant un diabète de type 2) (OMS, septembre 2012). Elle se définit par une perturbation de la régulation de l’homéostasie glucidique avec un déficit dans la fonction des cellules ß du pancréas. Dans le diabète de type 1, ce déficit est provoqué par une destruction autoimmune. Dans le diabète de type 2, il est dû à une insulino-résistance périphérique conduisant à un épuisement des cellules ß qui ne peuvent plus maintenir leur fonction. Une stratégie pour restaurer une masse fonctionnelle de cellules ß est, soit d’induire la prolifération de ces cellules in vitro avant de les greffer, soit d’induire leur prolifération in vivo. Cependant, ceci implique une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires impliqués dans le cycle cellulaire des cellules ß pancréatiques humaines. L’objectif de ma thèse a été de disséquer ces mécanismes. Pour cela, nous disposons au laboratoire d’un outil unique, deux lignées de cellules ß pancréatiques humaines. Dans l’une d’elle, les transgènes immortalisant peuvent être délétés. Les cellules arrêtent alors de proliférer donnant des cellules ß pseudo-primaires. En comparant l’expression des régulateurs du cycle cellulaire de la lignée de cellules ß humaine immortalisées aux cellules ß humaine pseudo-primaires, nous avons pu montrer que le cycle de ces cellules était bloqué en phase G1. L’absence de plusieurs protéines responsables de la progression du cycle cellulaire en aval de cette phase a été confirmée dans les îlots humains. Nous avons également observé une diminution du temps de doublement des cellules ß humaines suite à leur traitement avec de la GH et de l’EPO. Suite à ce traitement nous observons également une activation du facteur de transcription STAT5 connue pour son implication dans la prolifération cellulaire des cellules ß de rongeurs. Enfin nous avons étudié l’effet que provoquait un apport nutritif sur la fonction et la prolifération des cellules ß humaines. Nous avons ainsi pu voir que les cellules répondaient mieux à la fonction ß avec un temps de doublement du nombre de cellules plus court dans un milieu enrichi en nutriment. De plus, dans ces conditions, l’autophagie, préexistante avant l’apport de nutriments et vraisemblablement due à un manque en énergie cellulaire, disparait. Ces résultats nous permettent de mieux comprendre les mécanismes contrôlant la prolifération des cellules ß pancréatiques humaines et d’envisager de nouvelles thérapies du diabète. / Diabetes is a disease that affects 347 million people worldwide (90% with type 2 diabetes) (WHO, September 2012). It is defined by a disturbance in the regulation of glucose homeostasis with a deficit in function of pancreatic beta cells. In type 1 diabetes, this deficit is caused by autoimmune destruction. In type 2 diabetes, it is due to peripheral insulin resistance leading to a depletion of beta cells that can no longer maintain their function. A strategy to restore a functional beta cell mass is, or of inducing proliferation of these cells in vitro prior to transplant, or to induce proliferation in vivo. However, this implies a better understanding of the molecular mechanisms involved in the cell cycle of human pancreatic beta cells. The aim of my thesis was to dissect these mechanisms. For this, we have a unique laboratory tool, two lines of human pancreatic beta cells. In one of them, immortalizing transgenes may be deleted. Then, the cells stop to proliferate giving pseudo- primary beta-cells. By comparing the expression of cell cycle regulators of the lineage of human beta cells immortalized pseudo- primary human beta- cells, we could show that the cycle of these cells was blocked in the G1 phase. The lack of several proteins responsible for cell cycle progression downstream of this phase has been confirmed in human islets. We also observed a decrease in the doubling time of human beta cells following treatment with GH and EPO. Following this treatment we also observe an activation of the transcription factor STAT5 known for its involvement in cell proliferation of rodent beta cells. Finally, we studied the effect that caused a nutrient supply on the function and proliferation of human beta cells. We have seen that the cells responded better to beta function with a doubling time shorter amount of cells in a nutrient enriched environment. In addition, under these conditions, autophagy, existing before the supply of nutrients and likely due to a lack of cellular energy, disappears. These results allow us to better understand the mechanisms controlling proliferation of human pancreatic ß and consider new diabetes therapies cells.

La signalisation par l’estrogène a longtemps été considérée comme jouant un rôle critique dans le développement et la progression des cancers hormono-dépendants tel que le cancer du sein. Deux tiers des cancers du sein expriment le récepteur des estrogènes (ER) qui constitue un élément indiscutable dans cette pathologie. L’acquisition d’une résistance endocrinienne est cependant un obstacle majeur au traitement de cette forme de cancer. L’émergence de cancers hormono-indépendants peut est produite par l’activation de ER en absence d’estrogène, l’hypersensibilité du récepteur aux faibles concentrations plasmique d’estrogène ainsi que l’activation de ER par des modulateurs sélectifs. L’activité du ER est fortement influencée par l’environnement cellulaire tel que l’activation de voie de signalisation des facteurs de croissances, la disponibilité de protéines co-régulatrices et des séquences promotrices ciblées. Présentement, les études ont principalement considérées le rôle de ERα, cependant avec la découverte de ERβ, notre compréhension de la diversité des mécanismes potentiels impliquant des réponses ER-dépendantes s’est améliorée. L’activation des voies des kinases par les facteurs de croissance entraîne le développement d’un phénotype tumoral résistant aux traitements actuels. Nos connaissances des voies impliquées dans l’activation de ER sont restreintes. ERα est considéré comme le sous-type dominant et corrèle avec la plupart des facteurs de pronostic dans le cancer du sein. Le rôle de ERβ reste imprécis. Les résultats présentés dans cette thèse ont pour objectif de mieux comprendre l’implication de ERβ dans la prolifération cellulaire par l’étude du comportement de ERβ et ERα suite à l’activation des voies de signalisation par les facteurs de croissance. Nous démontrons que l’activation des récepteurs de surfaces de la famille ErbB, spécifiquement ErbB2/ErbB3, inhibe l’activité transcriptionnelle de ERβ, malgré la présence du coactivateur CBP, tout en activant ERα. De plus, l’inhibition de ERβ est attribuée à un résidu sérine (Ser-255) situé dans la région charnière, absente dans ERα. Des études supplémentaires de ErbB2/ErbB3 ont révélé qu’ils activent la voie PI3K/Akt ciblant à son tour la Ser-255. En effet, cette phosphorylation de ERβ par PI3K/Akt induit une augmentation de l’ubiquitination du récepteur qui promeut sa dégradation par le système ubiquitine-protéasome. Cette dégradation est spécifique pour ERβ. De façon intéressante, la dégradation par le protéasome requiert la présence du coactivateur CBP normalement requis pour l’activité transcriptionnelle des récepteurs nucléaires. Malgré le fait que l’activation de la voie PI3K/Akt corrèle avec une diminution de l’expression des gènes sous le contrôle de ERβ, on observe une augmentation de la prolifération des cellules cancéreuses. L’inhibition de la dégradation de ERβ réduit cette prolifération excessive causée par le traitement avec Hrgβ1, un ligand de ErbB3. Un nombre croissant d’évidences indique que les voies de signalisations des facteurs de croissance peuvent sélectivement réguler l’activité transcriptionnelle de sous-types de ER. De plus, le ratio ERα/ERβ dans les cancers du sein devient un outil de diagnostique populaire afin de déterminer la sévérité d’une tumeur. En conclusion, la caractérisation moléculaire du couplage entre la signalisation des facteurs de croissance et la fonction des ERs permettra le développement de nouveaux traitements afin de limiter l’apparition de cellules tumorales résistantes aux thérapies endocriniennes actuelles. / It has long been appreciated that estrogenic signaling plays a critical role in the development of hormone-dependent cancers such as breast cancer. Two-thirds of breast cancers express estrogen receptor (ER) which has been demonstrated to play an irrefutable role in tumour development and progression. However the acquisition of endocrine resistance has become a major obstacle in the treatment of hormone-dependent cancers that have acquired a hormone-independent state. Hormone-independent cancers emerge from an array of pathways involving ER activation in the absence of estrogen, hypersensitivity of ER to low serum levels of estrogen and activation by estrogen antagonists. The activity of ER is critically influenced by the cellular environment such as growth factor signaling pathways, availability of coregulatory proteins and the promoter sequence of target genes. The mechanisms studied have mostly considered the role of ERα, however with the discovery of the second subtype, ERβ, the understanding on the diversity of potential mechanisms involving ER-dependent responses have improved. Hormonal-independent activation of ER can occur in estrogen-dependent breast tumours, with concomitant rise in kinase signaling pathways, resulting in the acquisition of a therapeutic resistant phenotype in treated women. Our knowledge is relatively limited on which pathways trigger ER signaling and how these phosphorylation-coupled events affect ER activity. ERα is considered the dominant subtype and correlates with most of the prognostic factors in breast cancers. Conversely the role of ERβ remains unclear. The results presented in this thesis were carried out with the objective of gaining a better understanding of ERβ’s role in cellular proliferation by examining the behavior of ERβ and ERα during the activation of growth factor signaling pathways by cell-surface receptor-tyrosine kinases. We demonstrate here that the activation of cell surface receptors of the ErbB family, specifically ErbB2/ErbB3, inhibits the transcriptional activity of ERβ despite the presence of the coactivator CBP, yet activated ERα. Furthermore the inhibition of ERβ was attributed to a specific serine residue located within the hinge region, not present in ERα. Additional studies of ErbB2/ErbB3-initiated signaling revealed that it triggered the activation of the PI3K/Akt pathway which targeted the serine residue within the hinge region of ERβ. In fact, phosphorylation of ERβ by the PI3K/Akt pathway led to an increase in receptor ubiquitination which promoted its degradation by the ubiquitin-proteasome system which was subtype specific. Interestingly, proteasomal degradation required the presence of the coactivator CBP, which is normally involved in assisting nuclear receptor transcriptional activity. Although the activation of the PI3K/Akt pathway correlated with a decrease in the expression of ERβ target genes it led to an increase in the proliferation of breast cancer cells. Inhibiting the degradation of ERβ reduced the enhanced proliferation of breast cancer cells brought about by the treatment of ErbB3’s ligand, Hrgβ1. Increasing evidence indicates that growth factor signaling pathways can selectively regulate the transcriptional activity of ER subtypes, and the ratio of ERα/ERβ expression in breast tumours is becoming a popular prognostic factor to evaluate the severity of the tumour. Therefore the molecular characterization of the coupling between growth factor signaling and ER function should provide improved therapeutical approaches to overcome or delay the onset of resistance to endocrine therapy in hormone-dependent cancers.

La signalisation par l’estrogène a longtemps été considérée comme jouant un rôle critique dans le développement et la progression des cancers hormono-dépendants tel que le cancer du sein. Deux tiers des cancers du sein expriment le récepteur des estrogènes (ER) qui constitue un élément indiscutable dans cette pathologie. L’acquisition d’une résistance endocrinienne est cependant un obstacle majeur au traitement de cette forme de cancer. L’émergence de cancers hormono-indépendants peut est produite par l’activation de ER en absence d’estrogène, l’hypersensibilité du récepteur aux faibles concentrations plasmique d’estrogène ainsi que l’activation de ER par des modulateurs sélectifs. L’activité du ER est fortement influencée par l’environnement cellulaire tel que l’activation de voie de signalisation des facteurs de croissances, la disponibilité de protéines co-régulatrices et des séquences promotrices ciblées. Présentement, les études ont principalement considérées le rôle de ERα, cependant avec la découverte de ERβ, notre compréhension de la diversité des mécanismes potentiels impliquant des réponses ER-dépendantes s’est améliorée. L’activation des voies des kinases par les facteurs de croissance entraîne le développement d’un phénotype tumoral résistant aux traitements actuels. Nos connaissances des voies impliquées dans l’activation de ER sont restreintes. ERα est considéré comme le sous-type dominant et corrèle avec la plupart des facteurs de pronostic dans le cancer du sein. Le rôle de ERβ reste imprécis. Les résultats présentés dans cette thèse ont pour objectif de mieux comprendre l’implication de ERβ dans la prolifération cellulaire par l’étude du comportement de ERβ et ERα suite à l’activation des voies de signalisation par les facteurs de croissance. Nous démontrons que l’activation des récepteurs de surfaces de la famille ErbB, spécifiquement ErbB2/ErbB3, inhibe l’activité transcriptionnelle de ERβ, malgré la présence du coactivateur CBP, tout en activant ERα. De plus, l’inhibition de ERβ est attribuée à un résidu sérine (Ser-255) situé dans la région charnière, absente dans ERα. Des études supplémentaires de ErbB2/ErbB3 ont révélé qu’ils activent la voie PI3K/Akt ciblant à son tour la Ser-255. En effet, cette phosphorylation de ERβ par PI3K/Akt induit une augmentation de l’ubiquitination du récepteur qui promeut sa dégradation par le système ubiquitine-protéasome. Cette dégradation est spécifique pour ERβ. De façon intéressante, la dégradation par le protéasome requiert la présence du coactivateur CBP normalement requis pour l’activité transcriptionnelle des récepteurs nucléaires. Malgré le fait que l’activation de la voie PI3K/Akt corrèle avec une diminution de l’expression des gènes sous le contrôle de ERβ, on observe une augmentation de la prolifération des cellules cancéreuses. L’inhibition de la dégradation de ERβ réduit cette prolifération excessive causée par le traitement avec Hrgβ1, un ligand de ErbB3. Un nombre croissant d’évidences indique que les voies de signalisations des facteurs de croissance peuvent sélectivement réguler l’activité transcriptionnelle de sous-types de ER. De plus, le ratio ERα/ERβ dans les cancers du sein devient un outil de diagnostique populaire afin de déterminer la sévérité d’une tumeur. En conclusion, la caractérisation moléculaire du couplage entre la signalisation des facteurs de croissance et la fonction des ERs permettra le développement de nouveaux traitements afin de limiter l’apparition de cellules tumorales résistantes aux thérapies endocriniennes actuelles. / It has long been appreciated that estrogenic signaling plays a critical role in the development of hormone-dependent cancers such as breast cancer. Two-thirds of breast cancers express estrogen receptor (ER) which has been demonstrated to play an irrefutable role in tumour development and progression. However the acquisition of endocrine resistance has become a major obstacle in the treatment of hormone-dependent cancers that have acquired a hormone-independent state. Hormone-independent cancers emerge from an array of pathways involving ER activation in the absence of estrogen, hypersensitivity of ER to low serum levels of estrogen and activation by estrogen antagonists. The activity of ER is critically influenced by the cellular environment such as growth factor signaling pathways, availability of coregulatory proteins and the promoter sequence of target genes. The mechanisms studied have mostly considered the role of ERα, however with the discovery of the second subtype, ERβ, the understanding on the diversity of potential mechanisms involving ER-dependent responses have improved. Hormonal-independent activation of ER can occur in estrogen-dependent breast tumours, with concomitant rise in kinase signaling pathways, resulting in the acquisition of a therapeutic resistant phenotype in treated women. Our knowledge is relatively limited on which pathways trigger ER signaling and how these phosphorylation-coupled events affect ER activity. ERα is considered the dominant subtype and correlates with most of the prognostic factors in breast cancers. Conversely the role of ERβ remains unclear. The results presented in this thesis were carried out with the objective of gaining a better understanding of ERβ’s role in cellular proliferation by examining the behavior of ERβ and ERα during the activation of growth factor signaling pathways by cell-surface receptor-tyrosine kinases. We demonstrate here that the activation of cell surface receptors of the ErbB family, specifically ErbB2/ErbB3, inhibits the transcriptional activity of ERβ despite the presence of the coactivator CBP, yet activated ERα. Furthermore the inhibition of ERβ was attributed to a specific serine residue located within the hinge region, not present in ERα. Additional studies of ErbB2/ErbB3-initiated signaling revealed that it triggered the activation of the PI3K/Akt pathway which targeted the serine residue within the hinge region of ERβ. In fact, phosphorylation of ERβ by the PI3K/Akt pathway led to an increase in receptor ubiquitination which promoted its degradation by the ubiquitin-proteasome system which was subtype specific. Interestingly, proteasomal degradation required the presence of the coactivator CBP, which is normally involved in assisting nuclear receptor transcriptional activity. Although the activation of the PI3K/Akt pathway correlated with a decrease in the expression of ERβ target genes it led to an increase in the proliferation of breast cancer cells. Inhibiting the degradation of ERβ reduced the enhanced proliferation of breast cancer cells brought about by the treatment of ErbB3’s ligand, Hrgβ1. Increasing evidence indicates that growth factor signaling pathways can selectively regulate the transcriptional activity of ER subtypes, and the ratio of ERα/ERβ expression in breast tumours is becoming a popular prognostic factor to evaluate the severity of the tumour. Therefore the molecular characterization of the coupling between growth factor signaling and ER function should provide improved therapeutical approaches to overcome or delay the onset of resistance to endocrine therapy in hormone-dependent cancers.