Les macrophages sont fonctionnellement polarisés en macrophages inflammatoires et microbicides (M1) ou immunorégulateurs (M2). Que les monocytes circulants soient polarisables n’est pas démontré. Nous avons étudié la signature transcriptionnelle par microarray et RT-PCR en temps réel de monocytes humains stimulés par l’IFN-γ, un inducteur des macrophages M1 et l’IL-4, un inducteur des macrophages M2. Leur profil de réponse précoce est dépendent de l’agoniste alors que la réponse tardive des monocytes est similaire qu’ils soient stimulés par l’IFN-γ ou l’IL-4. Cette approche dynamique de la réponse monocytaire permet probablement une étude bien plus pertinente des patients atteints d’une fièvre Q que le modèle de polarisation macrophagique. Par ailleurs, la prévalence de la fièvre Q est plus importante chez l’homme que chez la femme. Comme il a été montré que des gènes associés au cycle circadien sont modulés chez les souris infectées par Coxiella burnetii, la bactérie responsable de la fièvre Q, nous avons étudié ces gènes au cours de la fièvre Q. C’est ainsi que le gène Per2 est fortement exprimé chez les hommes atteints d’une fièvre Q aiguë. Ces résultats suggèrent donc que la modulation de gènes circadiens est associée à une maladie infectieuse chez l’homme. L’expression des gènes LNX1 and LNX2, qui codent deux enzymes impliquées dans le catabolisme des protéines, est accrue dans l’endocardite de la fièvre Q mais pas dans la fièvre Q aiguë. / Macrophages are functionally polarized into inflammatory and microbicidal (M1) and immunoregulatory (M2) cells. If circulating monocytes may be polarized is not known. We determined the transcriptional signatures of human monocytes stimulated with IFN-γ and IL-4, known to induce the polarization of macrophages into M1 and M2 cells, respectively, using microarrays and real-time RT-PCR. We found that monocytes exhibited an early pattern of activation specific to IFN-γ or IL-4 and a late pattern of activation common to both agonists. The selected biomarkers of early and late responses were tested in patients with Q fever. We showed that the kinetic model of monocyte activation enables a dynamic approach for the evaluation of patients with acute Q fever or Q fever endocarditis. On the other hand, it is known that the prevalence of Q fever is related to sex and is higher in men than in women. Based on previous studies on an experimental model of infection by Coxiella burnetii, the agent of Q fever, we hypothesized that circadian genes are differently modulated in men and women with Q fever. We showed that the expression of the Per2 gene was significantly increased in males with acute Q fever compared with healthy volunteers but did not differ in females with Q fever and healthy females. These results suggest that that the modulation of circadian genes is associated with a human infectious disease. We also found that the expression of LNX1 and LNX2 genes that encode two enzymes involved in protein degradation is increased in Q fever endocarditis but not in acute Q fever.

BMAL1, une protéine centrale de l'horloge circadienne.L’inactivation de BMAL1 (BMAL1-KO) entraîne une perte complète de la rythmicité dans les horloges central et périphérique. Le travail de ma thèse se concentre sur le rôle du gène BMAL1 dans la développement et le traitement des cancers du sein et du côlon.1. Pharmacodynamique in vitro de l’Everolimus en fonction du temps d’administration malgré une horloge circadienne défectueuse ((Zhang et al., 2018) (Zhang, Levi and Chang, 2018)L’everolimus (EV) est un inhibiteur de la mTOR chez les mammifères et il est utilisé pour traiter le cancer du sein positif aux oestrogènes (ER+). Nous avons focalisé nos recherches sur la chronopharmacologie de l’Everolimus administré sur des cellules MCF-7 (ER+). Les MCF-7 présentent une oscillation circadienne de l’activité de mTOR sans mise en évidence d’une oscillation des gènes d’horloge. L’oscillation d’activité de mTOR induirait une oscillation de synthèse et/ou de phosphorylation de protéines importantes dans la progression de la phase G1, notamment la Cycline D1 et RB phosphorylée. Ces variations rythmiques des MCF-7 synchronisées expliquent la chrono-efficacité de l’Everolimus selon des temps différents d’administration.Ce travail a révélé que même dans un système de cellules cancéreuses dont l’horloge était perturbée, l'intégration d'autres rythmes cellulaires dans la chronothérapie pouvait augmenter l'efficacité du médicament. Ce principe peut être appliqué à des traitements du cancer pour optimiser la chronothérapie du cancer.2. Le Knockdown BMAL1 a déclenché différents destins de cellules du carcinome du côlon (CRC) en modifiant l'équilibre délicat entre les voies AKT / mTOR et P21 / P53 (Article soumis)Premièrement, nos résultats ont révélé que le knockdown BMAL1 par le shRNA (BMAL1-KD) avait déclenché une activation plus évidente de l’AKT / mTOR dans deux lignées cellulaires primaires (HCT116 et SW480) que une lignée métastatique de CRC, SW620. De plus, bien que les deux lignées cellulaires primaires de CRC aient présenté une augmentation significative de l'activité de l'AKT/mTOR, elles avaient des statuts différents de P53 (WT ou mutant). Dans ce contexte, les cellules SW480 BMAL1-KD avec P53 mutant présentaient une sénescence accrue, mais les cellules HCT116 BMAL1-KD avec P53 WT présentaient d’abord une apoptose transitoire, puis un taux de prolifération plus élevé.Ainsi, nos travaux ont révélé le rôle crucial de BMAL1 pour équilibrer un régulateur central du métabolisme AKT / mTOR et une voie de réponse au stress P53 / P21 dans des lignées cellulaires de CRC, ce qui met en évidence l’importance de BMAL1 dans le développement de CRC et la progression du vieillissement.3. BMAL1 renforce les propriétés épithéliales et diminue la chimiorésistance des cellules du CRC (article en préparation)La transition épithélo-mésenchymateuse (EMT) est un événement critique dans l'invasion et la métastase des carcinomes, y compris le CRC.Dans ce travail, nous avons étudié comment BMAL1 knockdown (Bmal1-KD) altère l’équilibre délicat entre les propriétés épithéliales et mésenchymateuse de trois lignées cellulaires de CRC (HCT116, SW480 et SW620).Après BMAL1-KD, la diminution de l’expression Twist, un facteur de transcription favorisé l’EMT et des marqueurs mésenchymateux (N-Cadhérine, Vimentine) étaient associées à une expression accrue des marqueurs épithéliaux (E-cadhérine, CK20 et EpCAM). De manière constante, l'augmentation de l'expression de l’E-cadhérine après BMAL1-KD était accompagnée d'une co-localisation membranaire accrue de la β-caténine avec l'E-cadhérine, ainsi que d'une diminution de la localisation nucléaire de la β-caténine, suggérant une diminution de l'activation de la voie Wnt. De plus, les cellules BMAL1-KD ont montré une diminution des capacités de migration et de la résistance aux médicaments.Au total, ces données soulignent l’importance de BMAL1 dans l’EMT des cellules de CRC. / BMAL1 is a core circadian clock protein, forming a heterodimer with CLOCK to initiate the transcription of circadian and output genes. Among canonical clock genes, only BMAL1 knockout results in complete loss of rhythmicity in both the SCN and peripheral tissues. My thesis work focuses on exploring the important role of BMAL1 in human breast and colon cancer progression and treatment. My work is divided into three main parts:1. Dosing time dependent in vitro pharmacodynamics of Everolimus despite a defective circadian clock (Zhang et al., 2018)(Zhang, Levi and Chang, 2018) Everolimus (EV) is an inhibitor of mammalian target of Rapamycin (mTOR) and is used to treat estrogen positive (ER+) breast cancer. Here, we investigated whether EV efficacy varied according to administration timing by using the ER+ breast cancer cell line MCF-7 as a model system. Serum shock synchronization induced a circadian oscillation in mTOR activity in MCF-7 cells, which rhythmically regulated the synthesis or phosphorylation of key G1 progression proteins, such as Cyclin D1 and phosphorylated RB, ultimately resulting in different G0/G1 blockage efficiency according to different EV administration timing. Thus, the different delivery schedule of EV presented different efficacy in G0/G1 phase blockage in serum shocked MCF-7 cells.This investigation revealed that, even in a breast cancer cell system with disrupted circadian organization, modulating drug administration according to other protein rhythms could still increase drug efficacy. This principle may be applied to many other cancer systems and treatment types to optimize cancer chronotherapy.2. Knockdown BMAL1 triggered different colon carcinoma cells fates by altering the delicate equilibrium between AKT/mTOR and P21/P53 pathways (Article in preparation)We tried to evaluate in vitro how knockdown BMAL1 (BMAL1-KD) by shRNA influences human colorectal cancer cell (CRC) behavior.The results revealed that BMAL1-KD triggered different CRC cell fates based on distinct p53 status in different cell lines. First, after BMAL1 knockdown, two primary CRC cell lines (HCT116 and SW480) presented a more evident AKT/mTOR activation than the metastatic colon carcinoma cell line, SW620. Furthermore, although both primary CRC cell lines presented a significant increase of AKT/mTOR activity, they had different P53 status (WT or mutant) and activation pattern. Under these context, SW480 BMAL1-KD cells exhibited increased senescence but HCT116 BMAL1-KD cells showed firstly a transient apoptosis and then higher proliferation rate.Thus, our work uncovered the crucial role of BMAL1 to balance a central metabolism regulator AKT/mTOR and a stress response pathway P53/P21 in CRC cell lines, which highlighted the importance of BMAL1 in CRC development and aging progression.3. BMAL1 knockdown leans epithelial–mesenchymal balance toward epithelial properties and decreased the chemoresistance of colon carcinoma cell (Article in preparation)Epithelial-mesenchymal transition (EMT) is a critical early event in the invasion and metastasis of carcinoma, including colorectal cancer (CRC). In this work, we studied how BMAL1-KD alters the delicate equilibrium between epithelial and mesenchymal properties of three colon carcinoma cell lines (HCT116, SW480 and SW620).The results showed the molecular alterations after BMAL1-KD promote mesenchymal-to-epithelial transition-like changes mostly appeared in two primary CRC cell lines (HCT116 and SW480) compared to the metastatic cell line SW620. Subsequently, BMAL1-KD HCT116 and SW480 cells harbored a decreased migration, invasiveness and drug resistance capacities relative to their scramble counterpart cells. All these data suggested the importance of BMAL1 on EMT inducing in colon carcinoma cells.

En 2007, le Centre International de Recherche sur le Cancer (CIRC) a classé le “travail de nuit entrainant une perturbation du rythme circadien” comme probablement cancérogène pour l'homme (groupe 2A) sur la base de preuves suffisantes chez l’animal mais limitées chez l'Homme. A ce jour, peu d’études se sont intéressées au rôle du travail de nuit et des gènes de l’horloge dans la survenue du cancer de la prostate. Dans ce contexte, nous avons étudié le rôle du travail de nuit, des gènes circadiens ainsi que leurs interactions dans le risque de cancer de la prostate, à partir des données d’EPICAP, étude cas-témoins réalisée en population générale), incluant 819 cas et 879 témoins. Un questionnaire standardisé a permis de recueillir des informations détaillées sur le travail de nuit, qu’il soit fixe ou rotatif. La réalisation d’un prélèvement biologique a permis un génotypage de l’ADN pour l’étude des gènes de l’horloge. Globalement, nous n’avons pas mis en évidence d’association entre le travail de nuit et le cancer de la prostate quelle que soit l'agressivité du cancer de la prostate, alors que nous avons observé une augmentation du risque chez les hommes ayant un chronotype du soir. Une durée d’exposition d’au moins 20 ans au travail de nuit fixe associée au cancer de la prostate agressif et de manière plus prononcée en combinaison avec des nuits de longue durée (en moyenne de plus de 10 heures par nuit) ou avec un nombre maximal de nuits consécutives supérieur à 6. Nous avons observé une association significative avec le cancer de la prostate pour les gènes NPAS2 et PER1, alors que seul le gène RORA était significatif pour les cancers agressifs. L’analyse de l’interaction entre les gènes de l’horloge et le travail de nuit dans le risque de survenue de cancer de la prostate a révélé des interactions significatives avec les gènes RBX1, CRY1, NPAS2 et PRKAG2. Les résultats de notre étude renforcent l'hypothèse d'un lien entre le travail de nuit en tant que facteur de perturbation du rythme circadien et le risque de cancer de la prostate et fournissent également de nouvelles preuves d'un lien potentiel avec les variants des gènes de l’horloge. Ces résultats, pourraient contribuer à l’identification de nouveaux facteurs de risque modifiables pour le cancer de la prostate pouvant être accessibles à la prévention. Des recherches plus approfondies aideront à mieux cerner les mécanismes biologiques impliquant les gènes circadiens dans le développement du cancer de la prostate ainsi que leurs interactions avec le travail de nuit. / In 2007, the International Agency for Research on Cancer (IARC) classified "shift work leading to a disruption of circadian rhythm» as probably carcinogenic to humans (Group 2A) on the basis of sufficient evidence in animals but limited evidence in humans. To date, few studies have focused on the role of night work and clock genes in prostate cancer occurrence. In this context, we studied the role of night work, circadian genes and their interactions in prostate cancer risk, using data from EPICAP, a population-based case-control study, including 819 cases and 879 controls. A standardized questionnaire was used to collect detailed information on both fixed and rotating night work. Biological samples were also collected for DNA genotyping and for prostate cancer-clock genes association study. Overall, we did not find an association between night work and prostate cancer whatever the disease aggressiveness, while we observed an increased risk in men with an evening chronotype. At least 20 years of exposure to fixed night work was associated with aggressive prostate cancer and this was more stricken in combination with long nights (on average more than 10 hours per night shift) or more than 6 consecutive night shifts. We observed a significant association with prostate cancer for the clock genes NPAS2 and PER1, while only RORA was significant for aggressive cancers. We found significant interaction between clock genes and night work in the risk of prostate cancer for RBX1, CRY1, NPAS2 and PRKAG2. Our results provide support for the hypothesis that night work disrupting circadian rhythm could be associated with prostate cancer and they also provide new evidence of a potential link between clock genes variants and prostate cancer. These results may particularly contribute to the identification of new prostate cancer risk factors that could be modifiable and available for prevention. Further studies are warranted to better understand the biological mechanisms involving circadian genes in the development of prostate cancer and their interactions with night work.