Les cancers du sein ont la particularité de développer un microenvironnement tumoral important où les fibroblastes associés au cancer (CAF) jouent un rôle crucial dans la tumorigénèse via la sécrétion de différents facteurs de croissance, cytokines, protéases et composants de la matrice extracellulaire. Ces différents facteurs secrétés par les CAFs sont impliqués dans de nombreuses voies de signalisation suggérant que la reprogrammation des cellules cancéreuses par les CAFs peut affecter de nombreux gènes.Le séquençage des ARN messagers (RNAseq) de lignées cellulaires de cancer du sein cultivées en présence de milieux conditionnés de CAF, nous a permis d'identifier 372 gènes surexprimés in vitro par les facteurs sécrétés par les CAF et in vivo selon la teneur en cellules stromales des tumeurs mammaires. De façon inattendue, nous avons pu constater que les facteurs sécrétés par les CAF ainsi que le contenu en cellules stromales des tumeurs n'induisent pas de changements significatifs de méthylation de l'ADN mais activent de manière spécifique des gènes caractérisés par une signature méthylation. Différentes approches expérimentales, telles que l'inhibition de la méthylation de l'ADN, l'inhibition de l'expression de la protéine MBD2 (protéines de liaison à l'ADN méthylé) et des expériences d'immuno-précipitation de la chromatine (ChIP) ont permis de montrer l'implication de ces marques de méthylation et des protéines de liaison à l'ADN méthylé dans la réponse des cellules cancéreuses aux facteurs sécrétés par les CAFs. Ces résultats ont permis l'identification d'événements moléculaires impliqués dans la réponse des cellules tumorales aux signaux sécrétés par les cellules stromales dans les tumeurs mammaires mettant en lumière l'importance des marques épigénétiques dans la reprogrammation des cellules cancéreuses induites par les cellules stromales / Breast cancers develop in complex tissue environments where cancer associated fibroblasts (CAF) play a crucial role in tumorigenesis by secreting various growth factors, cytokines, proteases and extracellular matrix components. Soluble factors secreted by CAFs are involved in many pathways including inflammation, metabolism, proliferation, and epigenetic modulation suggesting that CAF-dependent reprograming of cancer cells affects a large set of genes. From RNAseq data obtained from breast cancer cell lines grown in presence of CAF-secreted factors, we identified 372 upregulated genes exhibiting an expression level positively correlated with the stromal content of breast cancer specimens. Furthermore, we observed that gene expression changes were not mediated through significant DNA methylation changes. Nevertheless CAF-secreted factors but also stromal content of the tumors remarkably activated specific genes characterized by a DNA methylation signature: hypermethylation at transcription start site (TSS) and shore regions. Experimental approaches (inhibition of DNA methylation, knockdown of MBD2, and ChIP assays) demonstrated the implication of DNA methylation and methyl DNA binding protein in the response of cancers cells to CAF-secreted factors. These data put in light the importance of epigenetics marks in the cancer cell reprogramming induced by stromal cell and indicate that the interpreters of the DNA methylation signal play a major role in the response of the cancer cells to the microenvironment

Le tissu tumoral comprend, outre les cellules cancéreuses, une matrice extra-cellulaire modifiée, les cellules endothéliales des vaisseaux sanguins et lymphatiques, immunes et inflammatoires et des fibroblastes actives associés au cancer (CAFs). La podoplanine (PDPN), glycoprotéine transmembranaire de type mucine, y est exprimée dans les cellules cancéreuses et les CAFs. Elleaidea la métastase comme montré dans le carcinome mammaire envahissant les ganglions lymphatiques. Ce travail montre que PDPN module l’interaction chimiokine/récepteur de l’axe CCL21/CCR7 et dépend de l’hypoxie. La progression tumorale est aidée par le stroma ou les CAFs ont des propriétés particulières par rapport aux fibroblastes normaux. Ils promeuvent la croissance tumorale, le recrutement des précurseurs endothéliaux et l’angiogenèse. Dans le carcinome mammaire, 80% des fibroblastes ont un phénotype CAF. Un modèle de CAFs exprimant la PDPN a permis de démontrer l’implication de CCL21/CCR7 dans la reconnaissance entre cellules tumorales et CAFs via la liaison CCL21/PDPN. Les CAFsPDPN+ secrètent des microARNs qui contrôlent des gènes des cellules cancéreuses. MiR-21 est un régulateur oncogène fondamental, par son action sur le suppresseur de tumeur PTEN. Nous avons analysé l’effet de miR-21, ainsi que de miR-210 et miR-29b sur PDPN dans les fibroblastes en hypoxie pour mimer le microenvironnement intratumoral et mis en évidence les différences biologiques comparativement à la normoxie ainsi que l’effet de la podoplanine sur l’angiogenèse par les cellules endothéliales en colocalization avec les CAFs exprimant la podoplanine et sur l’expression des facteurs proangiogéniques. / Tumor is a pathologic tissue including cancer cells, a modified extracellular matrix, endothelial cells, blood and lymphatic vessels, immune and inflammatory cells and activated fibroblasts called cancer-associated fibroblasts (CAFs). Podoplanin (PDPN), mucin-type transmembrane glycoprotein is expressed in tumor cells and CAFs, helps metastasis. Its role in metastaticprocess has been demonstrated for breast cancer cells into lymph nodes. Here we show that PDPN modulates the CCL21/CCR7 chemokine/receptor axis in a hypoxia-dependent manner. Cancer progression depends on the tumour stroma in which CAFs differ from normal fibroblasts. CAFs promote tumour growth, recruitment of endothelial progenitor cells and angiogenesis. In breast cancer up to 80% of fibroblasts display the CAF phenotype. Here a PDPN expressing model of CAFs made it possible to demonstrate the involvement of CCL21/CCR7 axis in the tumor cell-to-CAF recognition through podoplanin binding of CCL21. PDPN positive CAFs secrete microRNAs, which control gene expression at post-transcriptional level and influence cancer cells. MiR-21 is a key regulator of the oncogenic process, through its downstream target proteins among which the tumor suppressor, PTEN. We analyzed the effect of miR-21, but also oncogenic and hypoxia dependent miRs: miR-210 and miR-29b, on PDPN expression in fibroblasts in conditions mimicking the intra tumor microenvironment, i.e. in hypoxia. This points to crucial differences as compared to normoxia. Moreover we uncover the effect of podoplanin on angiogenesis by endothelial cells colocalizing with CAFs expressing podoplanin and on the expression of most prominent proangiogenic factors.

Parmi les cellules stromales présentes dans le microenvironnement du cancer du sein, les adipocytes représentent des acteurs émergents dans la progression tumorale. Etudier le dialogue croisé entre adipocytes et cellules tumorales est d'importance en médecine, car l'obésité est un facteur reconnu de mauvais pronostic dans de nombreux cancers, notamment le cancer du sein. Nos résultats montrent que lorsque les adipocytes sont maintenus en présence des cellules tumorales pendant un temps prolongé, ils se réorientent progressivement en cellules fibroblastiques, présentant des caractéristiques de fibroblastes-Associés au Cancer. Nous avons nommé ces cellules, ADFs pour " Adipocytes Derived Fibroblasts " et montré que ces derniers, présents dans des tumeurs mammaires humaines, favorisent de manière importante l'invasion des cellules tumorales. D'autre part, nous avons démontré que les adipocytes favorisent une résistance pléiotropique aux cellules tumorales via un mécanisme d'efflux original et que cette chimiorésistance médiée par les adipocytes est amplifiée en conditions d'obésité. Ces travaux pourraient expliquer, en moins en partie, le mauvais pronostic des cancers du sein chez les patientes obèses. / Among stromal cells present in breast cancer, adipocytes represent emerging players in tumor progression. Studying the role of adipocytes in cancer is a major interest since epidemiological studies have convincingly established that obesity is associated with a poor outcome for several cancers, especially breast cancer. We demonstrated that some CAFs (Cancer Associated Fibroblasts) present in the breast tumor stroma arise from the "dedifferenciation" of adipocytes upon prolonged stimulation by tumor cells. This population was named ADFs (Adipocytes-Derived Fibroblasts) and was found in clinical samples of breast cancer. We further demonstrated that ADFs stimulate the invasive capacities of tumor cells. Moreover, our results suggest that adipocytes promote multidrug resistance in breast cancer cell lines mediated by an original efflux mechanism. Finally, we demonstrated that adipocyte-induced chemoresistance is amplified by obesity. This work may explain, at least in part, the poor prognosis of breast cancer in obese patients.

La castration représente le traitement de référence du cancer de la prostate à un stade avancé. Cependant, la plupart des patients rechute du fait notamment de l’émergence de variants tronqués constitutivement actifs du récepteur des androgènes (RA). Le microenvironnement tumoral, en particulier les fibroblastes associés au cancer (CAFs), favorisent largement la progression tumorale. Ils sont très hétérogènes et dérivent de plusieurs types cellulaires dont les cellules souches mésenchymateuses (MSCs). Afin de mettre à jour l’impact des variants du RA sur le microenvironnement tumoral, mon projet de thèse a porté sur l’étude des effets de ces variants du RA sur la différenciation des MSCs en CAFs. Les résultats obtenus m’ont permis de démontrer un impact positif du variant RA Q641X sur l’expression du facteur de différenciation VEGF par les cellules tumorales, ainsi que sur l’expression des marqueurs de différenciation en CAFs FSP-1, CXCL12, PDGFR-β, ainsi que VEGF, au niveau des MSCs. Ces données suggèrent que le variant RA Q641X est capable d’induire la différenciation des MSCs en CAFs, soulignant ainsi l’importance de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques ciblant ces variants du RA. / Androgen ablation therapy remains the most common treatment for patients with advanced prostate cancer. However, most patients will relapse due to the emergence of truncated constitutively active androgen receptor (AR) variants. The tumor microenvironment is another necessary feature driving prostate cancer progression. Cancer associated fibroblasts (CAFs) are the major specialized stromal cells that favor tumor progression. These cells are very heterogeneous and derive from several other cell types as mesenchymal stem cells (MSCs). In order to highlight the impact of AR variants on surrounding tumor stroma, the aim of my project was to investigate the effects of these AR variants on MSCs differentiation into CAFs. I noticed that the expression of VEGF, a CAF differentiation factor, was upregulated in tumor cells expressing AR Q641X variant. Similarly, the expression of CAF differentiation markers FSP-1, CXCL12, PDGFR-β, and VEGF was enhanced in MSCs in presence of AR Q641X variant. These data highlight an unknown property of AR Q641X variant in prostate tumor cells that is its ability to induce MSCs differentiation into CAFs, underlining the urgent need to develop novel strategies targeting these AR variants.

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