Les génomes des cellules cancéreuses subissent de profonds changements tant au niveau de leur structure, qu'au niveau épigénétique. Les tumeurs de sein présentent en particulier des profils d'anomalies génétiques et épigénétiques complexes et hétérogènes. Alors qu'une meilleure compréhension de la dynamique d'apparition des anomalies permettrait de mieux appréhender la complexité des tumeurs, peu d'informations sont disponibles à ce sujet. En effet la plupart des données, ont été, et sont produites à partir de tumeurs primitives ou de lignées cancéreuses établies et ne renseignent pas sur la séquence d'événements qui accompagnent le passage de l'état normal à cancéreux. De ce fait, nous nous sommes intéressés aux étapes précoces de la cancérogenèse. Nos travaux se basent sur l'utilisation d'un modèle de transformation progressive in vitro de cellules épithéliales mammaires primaires (HMEC). Les cellules, transduites de façon séquentielle à l'aide de constructions rétrovirales portant des shARN et différentes combinaisons d'oncogènes, ont été caractérisées à chaque étape au niveau cellulaire et moléculaire (CFH, MeDIP, Micro-array) afin de répondre aux questions suivantes : (1) Quelle est la séquence d'apparition des modifications épigénétiques et structurales au cours de la transformation tumorale ? (2) Les profils d'anomalies génétiques et épigénétiques sont-ils modulés en fonction de la voie oncogénique initialement activée dans la tumeur ? Contrairement aux données de la littérature, nous avons obtenu des cellules transformées grâce à l'expression de seulement deux éléments génétiques définis et non trois. Nos résultats indiquent que l'inactivation de p53 provoque la mise en place d'un terrain favorable à l'acquisition de nouvelles anomalies génomiques mais induit surtout d'importantes modifications du méthylome. De plus nous avons montré que les profils de remaniements génétiques et épigénétiques dépendent de l'oncogène initialement activé. Pour finir, nos résultats indiquent que la nature de l'oncogène initialement activé et responsable de la transformation, conditionne la dynamique de production et de sélection des anomalies et supportent l'hypothèse que l'hétérogénéité du cancer du sein peut être à l'origine de l'activation de voies oncogéniques distinctes. / The genome of cancer cells undergoes profound changes at genetic and epigenetic level. Breast tumors exhibit in particular complex and heterogeneous genetic and epigenetic profiles. While a better understanding of the dynamics of these changes could allow a better understanding of tumor complexity, little information is available on this subject. In fact, most data have been, and are produced from primary tumors or established cancer cell lines and do not provide information on the sequence of events that accompany the transition from normal to cancerous state. Therefore, we have been interested in the early stages of carcinogenesis. To this aim, we have developed a stepwise transformation model of HMECs (human mammary epithelial cell) by sequential transduction of oncogenes and/or shRNA. Each cellular variant have been characterized at the cellular and molecular level (CGH, MeDIP, and Micro-array) in order to answer the following questions (1) what is the sequence of structural and epigenetic changes during malignant transformation? (2) The patterns of genetic and epigenetic abnormalities are they modulated according to the oncogenic pathway initially activated in the tumor? Contrary to the literature data, we have obtained transformed cells with the expression of only two defined genetic elements. Our results indicate that p53 inactivation promotes the acquisition of genomic alteration but mainly induces significant changes at the DNA methylation level. In addition, we have shown that the remodeling of genetic and epigenetic profiles depends on the oncogene initially activated. Finally, our results suggest that the nature of the oncogene initially activated and responible for the transformation affects the dynamics of production and selection of anomalies, and supports the hypothesis that the heterogeneity of breast cancer may be due to activation of different oncogenic pathways.

Le cancer du sein est une maladie complexe et hétérogène. La classification histo-clinique connait des limites et doit donc évoluer pour une meilleure prise en charge des patientes. Depuis près de 10 ans, une nouvelle taxonomie moléculaire basée sur la similitude d’expression génique permet de classer les cancers du sein en plusieurs sous-types moléculaires distinguant des classes tumorales de phénotypes et d’évolutions cliniques différents. L’amélioration de l’approche moléculaire en complément de la classification conventionnelle devrait avoir un impact considérable sur la prise en charge des Patientes. Il a déjà été montré que la caractérisation d’altérations génomiques telles que les amplifications d’oncogènes et les pertes de gènes suppresseurs de tumeurs (TSG) combinée aux données d’expression permettaient d’identifier des gènes candidats (oncogènes et TSG). Certains sont considérés comme marqueurs au diagnostique et/ou pronostique spécifiques de sous-types moléculaires ou d’entités cliniques et peuvent constituer de futures cibles thérapeutiques potentielles. De plus, l’identification de ces altérations récurrentes améliore notre compréhension des mécanismes biologiques impliqués. Ainsi, les analyses moléculaires à haut débit du cancer du sein ont déjà révélé une partie de leur potentiel. Cependant, malgré la promesse des signatures pronostiques déjà décrites, nous manquons de données moléculaires dans certaines entités cliniques et sous-types moléculaires à phénotype particulièrement agressif. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés aux cancers du sein de sous-type moléculaire luminal B dont l’évolution clinique est particulièrement péjorative et pour lesquels aucune thérapie ciblée n’existe. Mieux comprendre ces cancers permettrait peut-être de mieux les traiter. Ainsi dans cette thèse vous sont présentés (i) le gène candidat L3MBTL4, cible de multiples altérations génomiques (perte, mutation, point de cassure) suggérant son implication comme TSG potentiel dans les cancers du sein. (ii) l’existence de quatorze TSG potentiels du chromosome 18p qui pourraient expliquer le phénotype agressif associé à la perte du 18p dans les cancers du sein.(iii) l’analyse intégrée des données génomiques et d’expression des carcinomes mammaires et l’identification de gènes candidats spécifiques du sous-type moléculaire luminal B. / Breast cancer is a complex and heterogeneous disease. Histoclinical classification has limitations and must evolve to better care for patients. For nearly 10 years, a new molecular taxonomy based on similarity of gene expression used to classify breast cancers into several molecular subtypes distinguished tumor classes with different phenotypes and clinical courses. Improved molecular approach complementary to conventional classification should have a considerable impact on patients care. It has already been shown that the characterization of genomic alterations such as amplification of oncogenes and loss of tumor suppressor genes (TSG) combined with expression data allow to identify candidate genes (oncogenes and TSG). Some are considered as diagnostic and / or prognostic markers specific of molecular subtypes or clinical entities and may constitute future therapeutic targets. Furthermore, identification of these recurrent alterations improves our understanding of biological mechanisms involved.Thus, high throughput molecular analyses of breast cancer have revealed some of their potential. However, despite the promise of prognostic signatures already described, we lack molecular data in certain clinical entities and molecular subtypes with a particularly aggressive phenotype.In this thesis, we focused on luminal B breast cancer molecular subtype whose clinical course is particularly pejorative and for which no targeted therapy exists. Better understanding of these cancers might help them better deal.Thus in this thesis are presented: (i) the candidate gene L3MBTL4, target by multiple genomic alterations (loss, mutation, break-point), suggesting its involvement as a potential TSG in breast cancer.(ii) the existence of fourteen chromosome 18p potential TSG that could explain the aggressive phenotype associated with 18p loss in breast cancers.(iii) the integrated analysis of genomic and expression data of mammary carcinoma and the identification of specific luminal B molecular subtype candidate genes.

Pancreatic stellate cells (PSCs) constitute important cells of the pancreatic microenvironment and their close interaction with cancer cells is important in pancreatic cancer. It is currently not known whether PSCs accumulate genetic alterations that contribute to tumor biology. Our aim was to analyze genetic alterations in cancer associated PSCs. PSC DNA was matched to DNA isolated from pancreatic cancer patients’ blood (n = 5) and analyzed by Next-Generation Sequencing (NGS). Bioinformatic analysis was performed using the GATK software and pathogenicity prediction scores. Sanger sequencing was carried out to verify specific genetic alterations in a larger panel of PSCs (n = 50). NGS and GATK analysis identified on average 26 single nucleotide variants in PSC DNA as compared to the matched blood DNA that could be visualized with the Integrative Genomics Viewer. The absence of PDAC driver mutations (KRAS, p53, p16/INK4a, SMAD4) confirmed that PSC isolations were not contaminated with cancer cells. After filtering the variants, using different pathogenicity scores, ten genes were identified (SERPINB2, CNTNAP4, DENND4B, DPP4, FGFBP2, MIGA2, POLE, SNRNP40, TOP2B, and ZDHHC18) in single samples and confirmed by Sanger sequencing. As a proof of concept, functional analysis using control and SERPINB2 knock-out fibroblasts revealed functional effects on growth, migration, and collagen contraction. In conclusion, PSC DNA exhibit a substantial amount of single nucleotide variants that might have functional effects potentially contributing to tumor aggressiveness.