Récemment, des spécialistes en cancérologie ont identifié au sein des tumeurs une sous-population cellulaire réfractaire aux traitements de chimio et de radiothérapie. Les caractéristiques cellulaires propres à cette population avoisinent celles des cellules souches. Il semblerait qu'aussi peu que 100 de ces cellules souches retrouvées dans les tumeurs soient capables de réinitier un cancer in vivo. Plusieurs arguments supportent un modèle de cellules souches cancéreuses (CSC) responsable de l'initiation tumorale. Dans les cancers cérébraux, ces CSC expriment le marqueur membranaire de cellules souches neuronales CD133. Les traitements ciblant les tumeurs cérébrales demeurent peu efficaces en partie à cause de la résistance des CSC CD133(+) face à ces traitements. Le ciblage de ces CSC serait donc porteur d'espoir. Le marqueur CD133 permet l'isolation et l'enrichissement de la population de CSC retrouvée au sein des lignées cellulaires ou des tumeurs primaires cérébrales. À l'aide du marqueur CD133, les caractéristiques propres aux CSC peuvent être mieux définies permettant un traitement ciblé. Les tumeurs cérébrales ayant des niveaux d'expression élevés de CD133 sont hautement malignes et un des joueurs clés de l'invasion tissulaire est la métalloprotéinase membranaire de type 1 (MT1-MMP). La protéine MT1-MMP est une protéase capable de dégrader la matrice extracellulaire et d'activer d'autres protéases. Une autre protéine qui est surexprimée dans les gliomes hautement malins est la cyclooxygénase de type 2 (COX-2). L'enzyme COX-2 joue des rôles clés dans la biosynthèse de prostaglandines impliquées entre autres dans des conditions pathologiques en encourageant l'inflammation, la sudation, la douleur et la fièvre. Cependant, une activité constitutive de COX-2 est associée au maintien de la prolifération cellulaire et à la résistance à l'apoptose dans les tumeurs. Nous avons étudié l'expression des protéines MT1-MMP et COX-2 dans les CSC CD133(+) issues de tumeurs cérébrales. Les résultats obtenus montrent que les protéines COX-2 et MT1-MMP sont surexprimées dans les cellules CD133(+) enrichies d'une lignée cellulaire de tumeur cérébrale. La surexpression de ces deux protéines semble être régulée par un axe MT1-MMP/COX-2 dans les CSC CD133(+). En effet, MT1-MMP induit la surexpression de COX-2 dans les CSC CD133(+). Ce rôle de MT1-MMP dans les cascades signalétiques cellulaires nécessite une signalisation initiée via son domaine cytoplasmique. Nous avons aussi étudié la voie de signalisation qui régule l'axe MT1-MMP/COX-2 et avons découvert un rôle critique pour les facteurs de transcription de la famille de NF-кB. Ce nouvel axe pourrait être exploité dans l'optique d'une thérapie anti-cancer afin de diminuer le potentiel invasif des CSC CD133(+) et leur résistance aux traitements actuels. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Cellules souches cancéreuses, CD133, COX-2, MT1-MMP, Glioblastome.

Les glioblastomes (GBM) sont des tumeurs intracrâniennes caractérisées par une résistance très élevée aux thérapies classiques en raison d'un degré de néovascularisation accru et un phénotype extrêmement infiltrant. Malgré de nombreuses études menées à ce sujet, ce cancer du cerveau reste jusqu'à ce jour essentiellement incurable. Cet ouvrage traite de l'action moléculaire du TLN-4601, un nouvel agent anti-cancéreux capable de traverser la barrière hémato-encéphalique et de s'accumuler de manière préférentielle au niveau de la tumeur. Ces propriétés ont permis au composé d'être reconnu comme traitement thérapeutique pour combattre les tumeurs cérébrales. Ce projet se veut donc être à l'interface entre la caractérisation moléculaire du mécanisme d'action et le ciblage thérapeutique de la molécule envers différentes lignées de GBM humains. Dans le but d'étudier l'effet thérapeutique du médicament sur les GBM, trois modèles cellulaires ont été utilisés soit les U87 MG, les U87 EGFRwt et les U87 EGFRvIII. L'amplification du récepteur à l'EGF (EGFR) de type sauvage et du récepteur tronqué EGFRvIII sont des anomalies génétiques communément observées chez ce type de tumeur. Ces phénotypes tumoraux sont notamment corrélés à la résistance des GBM aux traitements conventionnels de chimiothérapie. Le premier volet de cette étude a permis de déterminer que TLN-4601 antagonise le caractère infiltrant des glioblastomes en ciblant deux voies de signalisation associées au développement tumoral soit les voies de RAS/MAPK et de P13K/AKT. Il a également été démontré que le médicament augmente la sensibilité des cellules tumorales à la mort cellulaire via un processus apoptotique impliquant une modulation à la baisse de la phosphorylation de BAD, une augmentation de l'activité caspasique et un clivage de PARP. D'autre part, les résultats montrent que les U87 EGFRvlII semblent être plus réfractaires au médicament comparativement aux deux autres lignées à l'étude. Le second volet de l'étude a permis de caractériser les propriétés anti-angiogéniques du TLN-4601. Il a été établi que le composé inhibe le recrutement des cellules endothéliales (CE) au foyer tumoral en antagonisant leur potentiel migratoire, la tubulogénèse et la synthèse de VEGF par les glioblastomes, un des principaux messagers biochimiques impliqués dans l'angiogenèse. Cet effet pourrait résulter de l'inhibition par TLN-4601 des voies de signalisation RAS/MAPK et PI3K/AKT également observée chez les CE. Finalement, une action cytotoxique du médicament plus spécifique envers le compartiment cérébral tumoral par rapport à l'endothélium vasculaire semble être relevée. Cette action serait associée à la surexpression des récepteurs périphériques benzodiazépines (PBR), chez les glioblastomes comparativement aux cellules endothéliales. De manière globale, nous rapportons que l'action thérapeutique du TLN-4601 semble réduire la nature extrêmement infiltrante des glioblastomes et l'angiogénèse tumorale qui sont des évènements indispensables à la progression des cancers cérébraux. De plus, la cytotoxicité préférentielle du médicament envers les tissus cancéreux plutôt que les tissus sains fait état de la sélectivité du produit. Ces effets thérapeutiques multiples répertoriés dans cette étude justifient son utilisation en tant qu'agent chimiothérapeutique dans la lutte contre le GBM. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : TLN-4601, Glioblastomes, Cellules endothéliales cérébrales, PI3K/AKT, RAS/MAPK, Angiogénèse, Invasion tumorale, Apoptose.

La protéine L-isoaspartate (D-aspartate) méthyltransférase (PIMT) est une enzyme de réparation qui cible les protéines endommagées par l'accumulation de résidus L-isoaspartates anormaux. Les voies de signalisation qui contrôlent l'expression de la PIMT sont peu connues. D'autre part, la kinase mTOR est une protéine centrale pour les cellules. Elle contrôle la synthèse des protéines, le cycle cellulaire et l'intégration des voies de signalisation régulées par des facteurs de croissance et des nutriments. Or, nous démontrons dans cette étude que l'expression de la PIMT est dépendante de mTOR. En utilisant des analyses par immunobuvardage de type Western et RT-PCR, nous montrons qu'une concentration physiologique (0.02 µM) et élevée (1 µM) de l'inhibiteur spécifique de mTOR, la rapamycine, inhibe (40% et 70%) l'expression de la PIMT sans modulation du niveau d'ARNm. D'un autre côté, l'expression de la PIMT diminue lorsqu'on prive les cellules en glutamine, une condition expérimentale connue pour inhiber mTOR. De plus, nous montrons que l'inhibition de l'expression de la PIMT est dépendante de mTOR mais semble indépendante de la PI3K. Pour cela, nous avons employé des inhibiteurs de la PI3K (Wortmannin, LY294002), un analogue inactif (LY303511) qui n'agit pas sur la PI3K mais qui a été rapporté pour inhiber l'activité de mTOR, et un inhibiteur d'AKT. Enfin, nous avons utilisé un siRNA dirigé contre mTOR et montré que cela entraînait une diminution de 50% de l'expression de mTOR et de la PIMT. Ces résultats suggèrent fortement un mécanisme de régulation de la PIMT par mTOR. Sachant que mTOR est surexprimée dans certains cancers, l'inhibition de l'expression de la PIMT par l'inhibition de mTOR pourrait avoir une implication thérapeutique. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Protéine L-isoaspartate (D-aspartate) méthyltransférase (PIMT), Mammalian target of rapamycin (mTOR), Glioblastomes, Inhibiteurs des kinases, Voies de signalisation.

Avec le vieillissement, les protéines accumulent des dommages qui affectent leur structure et activité. La protéine L-isoaspartate (D-aspartate) méthyltransférase (PIMT) est impliquée dans la réparation de protéines endommagées au niveau de résidus aspartates. Bien que son mécanisme d'action soit connu, les voies de régulation qui influencent l'expression de la PIMT ne sont pas très bien établies. Dans cette étude, il a été observé que la protéine nommée glycogène synthase kinase 3 (GSK-3) est impliquée dans la régulation de la PIMT. En effet, le traitement de cellules gliales, devenues cancéreuses, par différents inhibiteurs connus de GSK-3, dont le lithium, a démontré une augmentation de l'expression de la PIMT. Dans la littérature, il a été rapporté que le lithium possède deux cibles principales dans la cellule: la voie de l'inositol et la protéine GSK-3. Cette dernière kinase est notamment contrôlée par la voie de Wnt. Or, le traitement des cellules avec le myo-inositol n'influence pas la PIMT, ce qui exclut la voie de l'inositol comme voie de régulation de la PIMT. Les résultats obtenus en présence de lithium suggèrent cependant une régulation de la PIMT par GSK-3, par l'intermédiaire de la voie de Wnt. Par ailleurs, un traitement des cellules avec différents inhibiteurs de protéines kinases, pouvant agir sur GSK-3 ne semble pas affecter l'expression de la PIMT. Cependant, un traitement des cellules avec un inhibiteur de la synthèse protéique, en présence de lithium, empêche l'augmentation de l'expression de la PIMT, ce qui suggère une régulation au niveau de sa synthèse. De plus, une analyse par RT-PCR démontre une modulation du niveau d'ARNm de la PIMT en présence de différents inhibiteurs de GSK-3. L'établissement de nouvelles voies de régulation pourrait permettre d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques dans des maladies impliquant la PIMT, telle que dans l'épilepsie, l'Alzheimer et surtout dans les états maniaco-dépressifs. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : PIMT, GSK-3, Lithium, Cellules gliales cancéreuses.

L'identification et la neutralisation des cibles moléculaires impliquées dans les mécanismes de radiorésistance des glioblastomes, approche développée au laboratoire, vise à diminuer le risque de récidive à l'intérieur du volume irradié et donc à allonger la survie des patients. Les travaux antérieurs du laboratoire ont démontré le rôle potentiel de l'interleukine-6 (IL-6) dans les mécanismes anti-apoptotiques impliqués dans la radiorésistance. Nous avons tout d'abord contribué à la validation de l'Interleukine-6 en tant que cible potentielle en rapportant l'association entre une amplification avec surexpression du gène IL-6 et un mauvais pronostic dans une série de 36 glioblastomes. La médiane de survie chute de 22 à 6 mois entre le groupe IL-6 non amplifié et amplifié. Bien que nous n'ayons pas établi de corrélation entre la radiorésistance intrinsèque et le niveau d'expression et de production d'IL-6 in vitro, les données de la littérature nous ont incité à explorer le potentiel thérapeutique d'un blocage des voies PI3K/Akt et JAK/STAT3 situées en aval de l'IL-6. L'inhibition de la voie Akt, dont l'activation a été corrélée à la radiorésistance intrinsèque, permet de radiosensibiliser les glioblastomes in vitro alors que celle de la voie STAT3 s'est révélée sans impact sur la sensibilité à l'irradiation. En accord avec ces résultats, la 2ème approche, consistant en l'utilisation d'anticorps dirigés contre l'IL-6 ou les sous unités qui composent son récepteur conduit à une inactivation de la voie STAT3 sans impact sur la radiorésistance. Au vu des données apportées par ce travail il semble que l'IL-6, malgré son statut de facteur de pronostique, et la voie STAT3 ne soient pas impliqués dans la radiorésistance intrinsèque. Notre hypothèse, en accord avec la littérature, est que l'activation aberrante de la voie STAT3 dans les gliomes, via la production d'IL-6, serait impliquée dans les modifications du micro-environnement telles que l'immunosuppression et l'angiogénèse. Pour tenter d'expliquer la différence de survie entre les deux groupes de patients de la série de 31 glioblastomes, une analyse comparative est en cours d'une part sur les profils génomiques et transcriptomiques par micro-arrays, et d'autre part sur l'état d'activation des voies de signalisation anti-apoptotiques Akt et STAT3 par immunohostochimie. Les données obtenues seront interprétées conjointement avec le niveau d'amplification/expression de l'IL-6 et la survie des patients. Les résultats présentés ici constituent un argumentaire pour l'utilisation d'inhibiteurs d'Akt en combinaison avec l'irradiation dans de futurs essais cliniques.

Résumé: De nombreuses études concluent qu'une résection radicale de la tumeur améliore significativement la survie des patients en neuro-oncologie. Toutefois, peu d'écrits se sont concentrés sur l'impact d'une résection radicale sur la qualité de vie (QdV). Afin d'étudier l'effet de l'étendue de la résection chirurgicale sur l'évolution de la QdV, nous avons effectué une étude longitudinale auprès de 35 patients atteints de glioblastome multiforme (GBM). Les patients ont été recrutés alors qu'ils n'avaient reçu aucun traitement. Suite à la chirurgie, les patients ont tous reçu le même protocole de soins standardisés incluant de la chimiothérapie administrée de façon concomitante à la radiothérapie. Les volumes tumoraux ont été obtenus grâce à la délimitation de la tumeur à partir des images obtenues par résonance magnétique et l'étendue de la résection a été déterminée grâce à la comparaison des volumes préopératoires et postopératoires. L'évolution de la QdV a été évaluée à l'aide de la version française validée du Sherbrooke Neuro-Oncoloy Assessment Scale (SNAS), couvrant sept dimensions de la QdV : le bien-être fonctionnel, la sévérité des symptômes/la peur de la mort, le soutien social/l'acceptation de la maladie, l'autonomie pour les soins personnels, la symptomatologie digestive, la fonction neurocognitive et la douleur. Les mesures de QdV ont été effectuées avant l'intervention chirurgicale ainsi que trois mois suivant la chirurgie. En contrôlant pour les effets confondants, soit l'âge, le volume initial de la tumeur, la localisation de la tumeur ainsi que la QdV à la ligne de base (c'est-à-dire avant le début du parcours de soins), les analyses statistiques ont démontré qu'une tumeur plus volumineuse à la ligne de base augmente la douleur et diminue le soutien social/l'acceptation de la maladie (r = 0,41, p = 0,015; r = 0,43, p = 0,009). De plus, une plus grande résection prévient la détérioration du bien-être fonctionnel (r = 0,616, p = 0,005) et des fonctions neurocognitives (r = 0,51, p = 0,026). Nous démontrons également qu'une résection radicale est significativement associée à une amélioration de la survie. Nos résultats indiquent donc qu'une résection plus agressive, en plus d'améliorer la survie des patients, prédit une meilleure évolution de la QdV.||Abstract: Glioblastoma Multiform (GBM) are the most prevalent primary malignant brain tumors. Unfortunately, they are often associated with a grim prognosis. As a first line treatment modality, patients are submitted to surgery. Numerous reports show that aggressive resection significantly improves patients' survival. However, the impact of radical surgical resection on health-related quality of life (HRQOL) has received little attention. The objective of this study was to determine the effect of the initial tumor mass and surgical extent of resection (EOR) on HRQOL for newly diagnosed GBM patients. A longitudinal study has been designed and completed with 35 patients with suspected GBM. None had undergone previous surgery or adjuvant therapy. A quality of life questionnaire, the Sherbrooke Neuro-Oncoloy Assessment Scale (SNAS) was completed before surgery and about 3 months after surgery. EOR was assessed by comparing preoperative and early postoperative contrast-enhanced T1-weighted sequences obtained by magnetic resonance imaging (MRI). Volume measurements were obtained by calculating each tumor area on each axial slice, multiplying each by the appropriate slice thickness (1 mm), and summing up the subvolumes. Results showed that larger baseline tumor volumes induce increased pain (mostly headaches) and decreased social support/acceptance of disease (r = 0.41, p = 0.015; r = 0.43, p = 0.009). Results also showed that compared to biopsies, craniotomies were associated with preserved well-being across nearly all areas of QOL. When extent of resection was analyzed more specifically, results confirmed that larger resections prevented a decrease in functional well-being (r = 0.616, p = 0.005) and neurocognitive functions (r = 0.51, p = 0.026) typically observed as time progresses. Larger resections were also significantly associated with prolonged survival. These results indicate that radical resections avert a decrease in QOL, and thus prolong survival without deteriorating QOL.

Résumé : Le glioblastome multiforme (GBM) est la tumeur primaire du cerveau la plus agressive, prenant la vie des patients de 12 à 14 mois suivant le diagnostic et le traitement standard. Même si une grande quantité d'informations provenant de plusieurs études portant sur les traitements des GBM sont disponibles, les incohérences entre les études (grand nombre de médicaments différents, de méthodes, de type de tumeur et des modèles de recherche utilisés) font en sorte de produire une ambiguïté dans l'analyse de ces données. Cette Thèse a pour objectif d'améliorer les traitements des patients atteints de GBM sous trois angles. 1) Le choix de la chimiothérapie utilisée. Nous avons choisi d'utiliser des composés platinés (Pt) dans nos études, car plusieurs de ces composés sont déjà utilisés en clinique (cisplatin, oxaliplatin et carboplatin) ou en phase d'étude clinique (Lipoplatin et Lipoxal). Les Pt sont aussi reconnus pour être de bons radiosensibilisants. Les cinq Pt choisis ont d'abord été testés in vitro sur une lignée cellulaire de glioblastome murin, soit les cellules F98. Ces études in vitro nous ont montré l'efficacité anti-cancéreuse de chaque Pt employé seul ou combiné avec la radiation ionisante. En plus de l'aspect radiosensibilisant des Pt, nous avions aussi pour objectif de réduire la toxicité systémique in vivo et d'augmenter leur incorporation préférentielle dans la tumeur. Pour répondre à ces deux derniers critères, nous avons testé les formes liposomales du cisplatin et de l'oxaliplatin soit le Lipoplatin et le Lipoxal, respectivement. 2) Démontrer l'avantage thérapeutique de la combinaison chimioradiothérapie. Les Pt étant de bons radiosensibilisateurs, nous avons combiné leurs effets chimiothérapiques et la radiothérapie dans notre modèle in vivo, soit le rat Fischer porteur de glioblastome F98 implanté dans leur cerveau. Cette portion du projet a nécessité la conception, la fabrication et les contrôles de précision et de reproductibilité d'un nouveau cadre stéréotaxique adaptable aux différentes composantes du Gamma Knife (scalpel aux rayons gamma). 3) Choix de la route d'administration optimale de la chimiothérapie. Aujourd'hui, le traitement standard clinique se compose généralement d'une résection optimale de la tumeur suivie de chimiothérapie concomitante avec le rayonnement ionisant. La chimiothérapie apporte seulement un léger bénéfice et est souvent que transitoire pour la plupart des patients atteints de GBM. D'autre part, les Pt pourraient permettre un meilleur contrôle du GBM si la captation tumorale de ces médicaments était plus élevée. Afin d'améliorer l'incorporation de chimiothérapie à la tumeur primaire, augmenter l'effet concomittant avec les radiations, tout en réduisant simultanément la toxicité systémique, la présente étude compare l'efficacité de trois différentes voies d'administration (IV, IA et ouverture de la barrière hémato-encéphalique (OBHE)) pour les cinq composés platinés mentionnés. // Abstract : Glioblastoma multiforme (GBM) is the most aggressive primary tumor of the brain, taking the lives of patients 12 to 14 months from diagnosis and standard treatments. Although a large amount of information from several studies about GBM treatment is available, inconsistencies between studies (many different drugs, methods, type of tumor and research models used) cause to produce ambiguities in the analysis of these data. This thesis aims to improve treatment of GBM patients from three angles. 1) The choice of chemotherapy used. We chose to use platinum compounds (Pt) in our studies because several of these compounds are already used in clinic (cisplatin, carboplatin and oxaliplatin) or in clinical study phase (Lipoplatin and Lipoxal). The Pt are also known to be good radiosensitizers. The five selected Pt were first tested in vitro on a murine glioblastoma cell line, F98 cells. These in vitro studies have shown the comparative effectiveness of each Pt used alone or combined with ionizing radiation. In addition to the radiosensitizer potential of Pt, we also aim to reduce the systemic toxicity in vivo while increasing the preferential incorporation into the tumor. To reach these last two criteria, we tested the liposomal forms of cisplatin and oxaliplatin that are Lipoplatin and Lipoxal, respectively. 2) Demonstrate the advantage of the chemotherapy and radiotherapy combination. As mentioned earlier, Pt are good radiosensitizers, we combined chemotherapy and radiotherapy in our in vivo model that is Fischer rats bearing F98 glioma implanted in its brain. This portion of the project required the design, fabrication and control of accuracy and reproducibility of a new stereotactic frame adaptable to different components of the Gamma Knife. 3) Choice of the optimal route of administration of chemotherapy. Today, the standard clinical treatment usually consists of optimal resection of the tumor followed by chemotherapy in concomitance with ionizing radiation. Chemotherapy only brings modest improvement and is often transient in most patients with GBM. On the other hand, the Pt may allow better control of GBM if the tumor uptake of these drugs would be higher. To improve the incorporation of chemotherapy in the primary tumor, increase the concomitance effect with radiation, while simultaneously reducing systemic toxicity, this study compares the effectiveness of three different routes of administration (IV, IA and blood-brain barrier disruption (bbbd)) for the five platinum compounds.

L'objectif de cette thèse est de décrire et comprendre les processus interactionnels qui gouvernent les consultations d'annonce de diagnostic de glioblastome par une équipe pluridisciplinaire à une personne adulte. Le glioblastome est une tumeur cérébrale grave qui engage le pronostic vital à court et moyen terme. L’annonce de son diagnostic constitue un acte interlocutoire fondateur dans le processus de soin qui va sceller une relation entre deux individus, un qui sait mais qui a du mal à dire, et l’autre qui veut savoir tout en redoutant de découvrir et comprendre une réalité sombre qui le concerne. Cette révélation faite au patient et à son entourage est un acte engageant pour celui qui annonce la mauvaise nouvelle, ce dernier ne pouvant se détacher ni des émotions qu’il va provoquer en l’autre ni des siennes propres. Pour ce travail de recherche, un dispositif original a été mis en place pour l’annonce du diagnostic faite à quatre patients entourés de leur famille et personne de confiance. Deux équipes de professionnels étaient composées de médecins, psychologue et infirmiers. Les analyses de quatre consultations d’annonce constituées chacune de cinq entretiens polylogiques ont mis en évidence les attentes parfois surprenantes des patients vis-à-vis des médecins quant à la manière d’annoncer, ainsi que les effets psychiques de cette annonce. Les stratégies discursives utilisées par les interlocuteurs en présence, dans une visée inconsciente probablement protectrice pour la plupart, sont également dévoilées et permettent de donner des repères précis, notamment en ce qui concerne la formation des médecins mais également des autres acteurs impliqués dans l’annonce de diagnostic. / This thesis aims at describing and understanding the processes of interaction that are at stake during the announcement of the diagnosis of glioblastoma to an adult by a team encompassing various fields of action. Glioblastoma is a serious brain tumor that can be life-threatening in a short or mid- term. The announcement of the diagnosis is of paramount importance in the healing process that is going to seal a relationship between two persons, one who knows but who has some troubles telling it and another one who wants to know while fearing to discover and understand a dark reality about himself. This revelation that is said to the patient and his/her relatives is an engaging act for the person announcing the bad news, the latter being unable not to feel concerned with the impact of his words or to deny his own emotions. For this research, an original scheme was put into practice to announce this diagnosis to four patients who were surrounded by their families and friends. Two teams of professionals were composed of doctors, psychologists and nurses. The analyses, resulting from four consultations of announcement, each one constituted of five philological interviews, showcased the sometimes surprising expectations of the patients concerning the doctors as for their way of announcing as well as the psychic effects of this revelation. The discursive strategies used by the persons present, in an unconscious perspective and even protective for most of them, are also unveiled and enable to give thorough landmarks, especially about the training of the doctors but also the other actors involved in the announcement of the diagnosis.

La métabolomique consiste en l'analyse exhaustive du métabolome d'un système biologique qui est réalisée par l'utilisation conjointe d'une ou plusieurs techniques analytiques et d'outils chimiométriques. Elle permet une mesure globale de la réponse métabolique grâce à la caractérisation et à la quantification de métabolites dans un échantillon donné. Ici, la technique analytique utilisée a été la RMN du proton. Ce travail de thèse a permis d'appliquer la démarche métabolomique à quatre pathologies en se focalisant sur un aspect précis de chaque maladie. Un large éventail d'échantillons a été étudié, allant de lignées cellulaires à des échantillons humains en passant par des cerveaux de souris. La première pathologie étudiée a été le mélanome. Pour cela, des études ont été effectuées sur une lignée cellulaire de mélanome dans laquelle la protéine HIF-1a a été réprimée et sur des tumeurs de souris xénogreffées avec et sans traitement au vémurafénib. Enfin, une étude préliminaire a été réalisée sur des mélanomes de patients. Ces trois études ont montré d'importants désordres au niveau du métabolisme bio-énergétique. Une étude métabolomique sur la maladie d'Alzheimer constitue la deuxième partie de notre travail. Les profils métaboliques de liquides céphalo-rachidiens de sujets sains et de patients ont été comparés afin de mettre en évidence d'éventuelles modifications métaboliques. Dans la troisième partie, nous nous sommes intéressés à une maladie orpheline, l'hypophosphatasie, à travers la première analyse métabolomique de cerveaux d'un modèle murin de cette pathologie. La dernière partie décrit les différences métaboliques provoquées par des modifications structurales de la protéine IRE1 dans une lignée cellulaire de glioblastome. / Metabolomics consists in the general analysis of the metabolome of a biological system which is achieved by the use of one or more analytical techniques combined with chemometric tools. It allows an overall measurement of the metabolic response through the characterization and quantification of metabolites in a given sample. Herein, proton NMR was chosen as the analytical technique. This work allowed us to apply metabolomic study to four diseases. Our research focused on a specific aspect of each disease. A wide range of samples has been studied here, from cell lines to human samples through biopsies mouse brain. The first chapter is dedicated to the study of melanoma and deals with a human melanoma cell line in which the HIF-1a protein was restrained. Melanoma tumors of xenograft mice were studied with and without vemurafenib treatment. Thanks to these results, we were able to start a preliminary study concerning the tumors of human patients. These three studies show melanoma disorders within the bioenergetic metabolism. The second part of this work is related to the metabolomic study of Alzheimer's disease. Cerebrospinal fluids of healthy and diseased patients were compared to highlight any metabolic modification. In the third part, we present the first metabolomic study of a rare disease: hypophosphatasia. Furthermore, unlike the previous work concerning this disease, we chose to use murine model to detect any metabolic modification within mice brain. In the last part, a study of glioblastoma was performed to show metabolic differences due to changes in IRE1 protein in a glioblastoma cell line.

Les glioblastomes (GB) sont des tumeurs cérébrales extrêmement agressives, très hypoxiques qui récidivent dans les champs d'irradiation malgré un traitement bien conduit qui associe radio et chimiothérapie. L'hypoxie tumorale et les facteurs de transcription inductibles par l'hypoxie (HIF-1alpha et HIF-2alpha) sont des facteurs importants de résistance aux thérapeutiques anti-cancéreuses, en particulier dans les glioblastomes. Récemment, un nouveau partenaire de HIF-2alpha a été identifié. Il s'agit de la protéine Int6 également connue sous le nom d'eIF3e, sous-unité " e " du facteur d'initiation de la traduction eIF3. De façon intéressante, des études ont montré que les niveaux d'expression d'eIF3e étaient associés à l'état d'avancement tumoral, dans les cancers du sein et du colon. Ces données de la littérature suggèrent que le facteur Int6/eIF3e pourrait être une cible particulièrement intéressante dans les cellules de glioblastome. Au cours de ma thèse et dans l'optique de vérifier cette hypothèse, j'ai démontré sur un plan fonctionnel que l'inhibition d'Int6/eIF3e dans différentes lignées de GB diminue la prolifération en provoquant un arrêt du cycle cellulaire en phase G1 et en augmentant la mort cellulaire, notamment par apoptose et par une augmentation des processus autophagiques. Sur un plan moléculaire j'ai mis en évidence que cette diminution de la survie des cellules de glioblastome en réponse à l'inhibition d'Int6/eIF3e est en partie causée par une réduction de l'expression des HIFs. De plus, l'étude de la biosynthèse protéique et en particulier de la traduction, via l'analyse des ARNm associés aux polysomes combinée à une analyse microarray, a permis de mettre en évidence une modulation de la traduction d'ARNm spécifiques permettant d'expliquer les phénotypes observés. Dans une perspective thérapeutique, j'ai pu démontrer que l'association de l'inhibition d'Int6/eIF3e avec les radiations ionisantes potentialise les effets de l'irradiation sur ces cellules de GB. Enfin sur un plan clinique j'ai mis en évidence une corrélation entre la perte d'expression d'Int6/eIF3e et une augmentation de la survie des patients atteints de GB. En conclusion, mes travaux de thèse ont permis de valider Int6/eIF3e comme une nouvelle cible essentielle pour la survie des cellules de glioblastome en régulant la traduction d'ARNm spécifiques. / Glioblastomas (GB) are very aggressive and malignant brain tumors, with frequent relapses despite an appropriate treatment combining surgery, chemotherapy and radiotherapy. In GB, hypoxia is a characteristic feature and activation of the Hypoxia Inducible Factors (HIF-1a and HIF-2a) has been associated with resistance to anti-cancer therapeutics. Int6, also named eIF3e, is the "e" subunit of the translation initiation factor eIF3, and was identified as novel regulator of HIF-2a. Interestingly, studies led in colon and breast cancers showed that high expression of eIF3e was correlated with a bad prognosis. These data suggest that Int6/eIF3e could become an interesting target in cancer cells and particularly in glioblastoma. During my graduate work and to assess this hypothesis, I first demonstrated at a functional level that Int6/eIF3e inhibition leads to a decreased GB cell proliferation induced by a cell cycle arrest in G1 phase and an increased cell death, especially apoptotic and autophagic processes in various GB cell lines. At the molecular level, I showed that this decreased GB cell survival in response to Int6/eIF3e inhibition was partly due to a reduction in HIFs expression. Moreover, the study of protein synthesis mechanisms, and particularly translation, via polysome-bound mRNA and microarray analyses revealed a modulation in the translation of specific subsets of mRNA, which could potentially explain our phenotypes. From a therapeutic prospect, I demonstrated that combination of Int6/eIF3e inhibition with ionizing radiations potentiates radiation effects on GB cells. Finally, immunohistochemistry studies showed that low expression of Int6/eIF3e is correlated with a longer survival for patients with GB, suggesting a potential relevance for Int6/eIF3e as a prognostic marker. In conclusion, my doctoral work allowed us to identify Int6/eIf3e as a new target essential for glioblastoma cell survival through the regulation of translation of specific mRNA subsets.