L’effet de proximité est essentiel à la réussite de la stratégie thymidine kinase (HSV-tk)/ganciclovir (GCV) dans le traitement du cancer. Cette propriété correspond au transfert de GCV phosphorylé des cellules tumorales HSV-tk+ vers les cellules tumorales HSV-tk–, et est essentiellement médiée par les jonctions gap (JGs) constituées de molécules de connexine (Cx). Une perte d’expression et/ou une localisation périnucléaire des connexines est souvent décrite dans les tumeurs, ce qui pourrait conduire, en théorie, à une diminution de l’efficacité du traitement HSV-tk/GCV. L’approche HSV-tk/GCV a été testée au cours d’essais cliniques pour le traitement du glioblastome bien que l’expression de la Cx43 (principal constituant des JGs dans les astrocytes) ne soit parfaitement définie. Au cours de mes travaux, l’expression de la Cx43, sa localisation et sa fonctionnalité ont été étudiées dans des lignées établies, des biopsies et des cultures primaires de glioblastome. Dans les trois lignées immortalisées de glioblastome étudiées, la Cx43 se retrouve essentiellement localisée dans les endosomes et les lysosomes comparativement aux cellules HeLa/Cx43 qui présentent une localisation membranaire de la Cx43. Des JGs ont été observées dans la lignée U87, mais très peu dans les lignées SKI-1 et U251. De façon surprenante, les lignées SKI-1 et U87 présentent une capacité jonctionnelle supérieure à celle des cellules HeLa/Cx43. De plus, un important effet de proximité a pu être mesuré dans les cellules SKI-1 et U87 suite au traitement par le GCV. L’utilisation d’un inhibiteur spécifique de la perméabilité des JGs a confirmé que l’effet de proximité induit dans ces lignées est principalement dû aux JGs. De plus, la transfection d’un mutant dominant négatif de la Cx43 ou de siARN spécifiques des ARNm de la Cx43 a permis d’identifier la Cx43 comme le principal constituant des JGs dans ces lignées de glioblastome. L’expression de la Cx43 a été mesurée sur soixante-quatorze biopsies de glioblastome. Si son expression est souvent plus faible que dans le tissu sain, seulement 23% des échantillons sont dépourvus de Cx43. Huit lignées primaires ont été dérivées de résections de patients, et sept d’entre elles expriment la Cx43, cependant à différents niveaux d’intensité. Quatre lignées démontrent une localisation cytoplasmique de la Cx43. Malgré la localisation cytoplasmique prédominante de la Cx43, ces cellules sont capables de communiquer entre elles efficacement comme l’essai de double marquage en cytométrie de flux l’a démontré. Un vecteur lentiviral contenant le gène HSV-tk a été construit afin de mener les tests d’effet de proximité. Il a ainsi été mis en évidence que quelle que soit la localisation de la Cx43, l’effet de proximité est significatif dans toutes les lignées exprimant la Cx43 et inexistant lorsque la Cx43 n’est pas présente. Ces résultats démontrent que la Cx43 est exprimée dans la majorité des glioblastomes. La Cx43 peut être exprimée dans les lignées établies et les lignées primaires de glioblastome au niveau de la membrane plasmique ou dans le cytoplasme. Cette localisation aberrante ne bloque pas le transfert intercellulaire de molécules, ce qui suggère que les rares JGs présentes à la surface sont hautement fonctionnelles. Ces résultats indiquent que l’approche HSV-tk/GCV est un candidat valable pour le traitement du glioblastome, contrairement à d’autres tumeurs pour lesquelles la perte d’expression de Cx est bien documentée. Il serait ainsi intéressant que l’expression de la Cx43 soit étudiée dans les biopsies utilisées lors du diagnostic et constitue ainsi un prérequis pour le recrutement des patients lors d’essais cliniques. / The bystander effect is essential to the success of the Herpes simplex virus thymidine kinase (HSV-tk)/ganciclovir (GCV) strategy for cancer therapy. It consists of the transfer of phosphorylated GCV from HSV-tk+ cells to neighboring HSV-tk- cells, and it is mainly mediated via gap junctions that are made up of connexin molecules (Cx). Down-regulation and/or perinuclear localization of Cxs are common in tumors, and in theory it should decrease the efficacy of the HSV-tk/GCV treatment. The HSV-tk/GCV approach has been tested in glioblastoma patients although the status of Cx43 expression (the Cx member expressed in astrocytes) is unclear in this tumor type. In this study, we have carefully evaluated the Cx43 expression, specific localization and functionality in glioblastoma cell lines, biopsies and primary glioblastoma cell cultures. In the glioblastoma cell lines studied (SKI-1, U251 and U87), Cx43 accumulated mainly in late endosomes and lysosomes as compared to HeLa/Cx43 transfected cells that displayed Cx43 at the cellular membrane. Gap junctions were observed in U87 cells, but very few or rare plaques were present at the surface of SKI-1 and U251 cells, respectively. Surprisingly, calcein, a dye commonly used to assess the functionality of gap junctions, was able to diffuse more efficiently within U87 and SKI-1 cells than in HeLa/Cx43 cells. Furthermore, a strong bystander effect was mediated by HSV-tk+ SKI-1 and U87 cells treated with GCV. The use of a specific inhibitor of gap junction permeability, confirmed that the bystander effect in these cell lines was mainly due to gap junctions. Moreover, transfection of a Cx43 dominant negative mutant and specific siRNA against Cx43 mRNA defined this Cx subtype as the major component of gap junctions in these glioblastoma cell lines. The level of Cx43 expression was next assessed in seventy-four glioblastoma biopsies. Cx43 expression was mainly lower than in normal tissue, but only 23% of the glioblastoma samples studied lacked Cx43 expression. Eight glioblastoma primary cultures were derived from surgical resection, and seven of them expressed Cx43, although at different levels. A cytoplasmic localization of Cx43 was also observed in four primary cultures. Despite this predominant intracellular accumulation of Cx43, cells were able to communicate in an efficient manner as demonstrated with a dye transfer assay. A lentiviral vector containing HSV-tk has been constructed and bystander effect experiments with these primary glioblastoma cells were carried out. We noticed that the bystander effect was significative in primary cells expressing Cx43 wherever the Cx43 was localized, and no bystander effect was detected in cells without Cx43 expression. Our results indicate that Cx43 is expressed in the majority of glioblastomas. Cx43 can be found in glioblastoma cell lines and primary cultures at the cell surface, but also in perinuclear areas. This aberrant localization of Cx43 did not prevent the diffusion of molecules, suggesting that the few gap junction plaques present in glioblastoma cells are highly functional. These results suggest that glioblastoma is a suitable candidate for the HSV-tk/GCV approach contrary to some other tumor types in which the lack of Cx has been well documented. According to these results, the level of Cx43 should be tested in patient biopsies used for diagnostics and considered for patient enrollment in clinical trials.

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.

Les gliomes malins constituent les tumeurs cérébrales primaires les plus agressives et le glioblastome (GBM) est la plus fréquente et agressive d’entre elles. La survie médiane associée n’est que de 14,6 mois. Dû au caractère hautement invasif de ces tumeurs, la résection maximale de la tumeur doit impérativement être suivie de traitement de radio- et/ou chimiothérapie. Cependant, la présence de la barrière hématoencéphalique et des mécanismes de chimiorésistance, tels que les pompes à efflux, limitent l’acheminement et l’efficacité des composés aux cellules tumorales. L’ouverture osmotique de la barrière hématoencéphalique (OBHE) a été développée afin d’améliorer l’acheminement d’agents anti-néoplasiques au cerveau et à la tumeur. Bien que plusieurs études aient été effectuées afin de caractériser son processus, beaucoup d’informations restent à découvrir afin d’approfondir nos connaissances sur l’OBHE et améliorer son application en clinique. Avec l’objectif ultime de contourner ces deux obstacles, j’ai caractérisé le processus dynamique de l’OBHE pour deux molécules de tailles différentes par imagerie par résonance magnétique dynamique, ainsi que pour une molécule étant un substrat des pompes à efflux par tomographie d’émission par positron dans le modèle murin Fischer-F98. J’ai également étudié l’expression et la localisation de différentes pompes à efflux par PCR quantitative et immunohistochimie dans des spécimens de gliomes malins. Les résultats obtenus démontrent que la barrière hémato-tumorale limite l’acheminement à la tumeur de composés de différent poids moléculaire. L’acheminement au parenchyme cérébral et à la tumeur suite à une procédure d’OBHE est aussi dépendant du poids moléculaire et de la taille de la molécule à acheminer. L’OBHE à moins d’être de qualité excellente, ne semble pas suffisante pour acheminer au parenchyme cérébral des substrats des pompes à efflux. Les GBM expriment la MRP1, MRP3 et BCRP à différents niveaux. La PGP, MRP1 et BCRP sont exprimées par les cellules endothéliales des microvaisseaux cérébraux. L’ensemble de ces résultats suggère que l’administration d’agents thérapeutiques suite à la procédure d’OBHE doit être optimisée selon l’agent administré et que l’inhibition de pompes à efflux ou une autre stratégie rendant les agents de chimiothérapie invisibles aux pompes à efflux sera bénéfique pour améliorer leur acheminement au système nerveux central et aux cellules tumorales.

Les glioblastomes multiformes (GBM) comptent parmi les tumeurs au pronostic le plus sombre. L’extraordinaire capacité invasive des cellules tumorales rend toutes les interventions thérapeutiques actuelles totalement impuissantes. Une sous-population de Cellules Souches de Glioblastome (CSG) hautement invasive est responsable de la récurrence tumorale. Dans le cerveau, les GBM migrent principalement le long des vaisseaux sanguins au sein de l’espace périvasculaire riche en laminine, fibronectine et collagène ainsi qu’en suivant l’alignement des fibres myélinisées du corps calleux. La Matrice Extracellulaire (MEC) de ces régions joue un rôle important dans l’invasion des GBM, mais les mécanismes mis en jeu n’ont pas été complètement dévoilés. De plus, le développement de nouvelles thérapies anti-migratrices ciblant l’interaction des GBM avec la MEC reste encore limité. Dans le but de mimer la composition biochimique et les propriétés mécaniques de la MEC cérébrale et d’étudier leur rôle(s) dans la migration des CSG, nous avons développé un nouveau support de nanofibres (NF) alignées et fonctionnalisées avec de la laminine. Mes travaux de thèse ont montré que les NF génèrent un microenvironnement tridimensionnel (3D) favorisant l’adhésion et la migration des CSG. Cette adhésion est améliorée en comparaison avec les supports planaires (SP) conventionnels (2D) et récapitule mieux les mécanismes d’interaction des CSG avec la MEC au cours de l’invasion dans le modèle murin de tumeurs xénogreffées. Dans ces conditions physiologiques plus convenables générées par les NF, la variation des composantes biochimiques et mécaniques de la MEC affecte la migration des CSG. La présence ou l’absence de laminine régule le mode migratoire et l’orientation de fibres contrôle la direction de migration des CSG. D’un autre coté, l’altération de la glycosylation des protéines de la surface cellulaire module l’interaction des cellules tumorales du cerveau avec la MEC et augmente leur invasion. La deuxième partie de mes travaux de thèse a permis de démontrer que les glycomimétiques phostines « 3.1a » réorganisent le processus de la N-glycosylation des CSG diminuant leur invasivité in vitro et in vivo en inhibant les voies de signalisation de la kinase FAK et du récepteur de TGF-β impliqués dans l’interconnexion cellule-MEC. / Glioblastoma Multiforme (GBM) is a biologically aggressive tumor with an extremely poor prognosis. The highly invasive capacity of a subpopulation of Glioblastoma Initiating Cells (GIC) makes complete surgical resection impossible. GBM dissemination occurs along preexisting brain structures such as the perivascular space rich in laminin, fibronectine and collagen as well as the aligned myelinated fibers of the corpus callosum. The Extracellular Matrix (ECM) of these cerebral regions plays an important role during GBM invasion, but the underlying mechanisms remain largely unknown. Accordingly, the development of new anti-migratory therapies targeting the cell-ECM interactions is lacking. In order to mimic the compositional and physical properties of the cerebral ECM and to investigate their role(s) in GBM invasion, we have set up a new aligned nanofibers (NF)scaffold functionalized with laminin. My work demonstrated that the NFs constitute a tridimensional (3D) microenvironment supporting GIC adhesion and migration. The cell-ECM adhesion is improved on the NF in comparison to the conventional 2D planar surfaces (PS). Furthermore, the mechanisms of GIC interaction with the ECM on the NF are similar to those observed in the human GBM xenograft murine model. In this physiologically more relevant 3D microenvironment reproduced by the NF, the variation of the different biochemical and mechanical components of the ECM affects the migration of GIC. The presence or absence of laminin on the NF regulates the mode of migration and the orientation of the fibers dictates the direction of migration of GIC. On the other hand, the glycosylation that decorates cell surface proteins modulates the interaction of GBM tumor cells with the ECM and its alteration increases their invasion. The second part of my thesis demonstrated that the glycomimetics phostines « 3.1a » remodel the N-glycosylation of GIC and decrease their invasivity in vitro and in vivo via the inhibition of FAK and TGFβ-R signaling pathways known to be implicated in the cell-ECM intercommunication.

Les gliomes malins constituent les tumeurs crbrales primaires les plus agressives et le glioblastome (GBM) est la plus frquente et agressive dentre elles. La survie mdiane associe nest que de 14,6 mois. D au caractre hautement invasif de ces tumeurs, la rsection maximale de la tumeur doit imprativement tre suivie de traitement de radio- et/ou chimiothrapie. Cependant, la prsence de la barrire hmatoencphalique et des mcanismes de chimiorsistance, tels que les pompes efflux, limitent lacheminement et lefficacit des composs aux cellules tumorales. Louverture osmotique de la barrire hmatoencphalique (OBHE) a t dveloppe afin damliorer lacheminement dagents anti-noplasiques au cerveau et la tumeur. Bien que plusieurs tudes aient t effectues afin de caractriser son processus, beaucoup dinformations restent dcouvrir afin dapprofondir nos connaissances sur lOBHE et amliorer son application en clinique. Avec lobjectif ultime de contourner ces deux obstacles, jai caractris le processus dynamique de lOBHE pour deux molcules de tailles diffrentes par imagerie par rsonance magntique dynamique, ainsi que pour une molcule tant un substrat des pompes efflux par tomographie dmission par positron dans le modle murin Fischer-F98. Jai galement tudi lexpression et la localisation de diffrentes pompes efflux par PCR quantitative et immunohistochimie dans des spcimens de gliomes malins. Les rsultats obtenus dmontrent que la barrire hmato-tumorale limite lacheminement la tumeur de composs de diffrent poids molculaire. Lacheminement au parenchyme crbral et la tumeur suite une procdure dOBHE est aussi dpendant du poids molculaire et de la taille de la molcule acheminer. LOBHE moins dtre de qualit excellente, ne semble pas suffisante pour acheminer au parenchyme crbral des substrats des pompes efflux. Les GBM expriment la MRP1, MRP3 et BCRP diffrents niveaux. La PGP, MRP1 et BCRP sont exprimes par les cellules endothliales des microvaisseaux crbraux. Lensemble de ces rsultats suggre que ladministration dagents thrapeutiques suite la procdure dOBHE doit tre optimise selon lagent administr et que linhibition de pompes efflux ou une autre stratgie rendant les agents de chimiothrapie invisibles aux pompes efflux sera bnfique pour amliorer leur acheminement au systme nerveux central et aux cellules tumorales.

SETMAR est un gène chimérique constitué d’un domaine SET (codant des fonctions d’histone méthylase) et du domaine MAR (ayant conservé certaines fonctions de la transposase HsMAR1). Des études ont montré que les deux domaines sont biologiquement actifs et sont impliqués dans la stabilité et/ou dans la régulation de l’expression du génome humain. La littérature suggère que l’expression de SETMAR est plus forte dans les cellules cancéreuses que dans les cellules saines. Notre hypothèse de travail est que la protéine SETMAR est surexprimée en conditions pathologiques, permettant aux cellules de franchir les points de contrôle du cycle cellulaire, contribuant ainsi à augmenter l’instabilité génétique. Notre objectif est d’étudier la régulation de l’expression de SETMAR et son implication dans l’oncogenèse, gliale en particulier. / SETMAR is a chimeric gene consisting of a SET domain (encoding methylase histone functions) and a MAR domain (having retained some of the of the HsMAR1 transposase functions). Studies have shown that the two domains are biologically active and are involved in the stability and / or in the regulation of the human genome expression. The literature suggests that SETMAR expression is higher in cancer cells than in normal cells. Our working hypothesis is that SETMAR protein is overexpressed in pathological conditions, allowing cells to overcome the cellular cycle checkpoints, helping to increase the genetic instability. Our goal is to study the regulation of the SETMAR expression and its involvement in oncogenesis, glial in particular.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2010-2011 / Cette thèse de doctorat fait l'étude de la progression tumorale et des interactions entre la tumeur et son environnement. Plus précisément, l'attention a été portée sur le rôle des macrophages et sur l'impact d'un anti-inflammatoire dans la croissance des cellules gliomales, ainsi que sur les fonctions de molécules solubles retrouvées dans la tumeur comme l'angiopoietine 2 et macrophage migration inhibitory factor. Le système immunitaire permet de protéger le corps contre différentes menaces comme les infections bactériennes, la transformation cellulaire par les virus et les mutations cellulaires pouvant causer des tumeurs. Les cellules immunitaires sont rapidement recrutées au site tumoral où elles peuvent jouer différents rôles tout dépendant de leur phénotype et du type de cancer. Les macrophages, qui sont les cellules immunitaires les plus nombreuses dans la tumeur, ont souvent été considérés comme des promoteurs de la croissance tumorale. Cependant, l'impact de ces cellules dans la progression des glioblastomes, un cancer agressif du cerveau, était mal compris avant la réalisation de nos travaux. L'objectif principal des travaux était donc de comprendre le rôle de l'infiltration des macrophages dans un glioblastome murin. Dans un second temps, nous avons étudié l'impact d'un anti-inflammatoire (dexaméthasone) et d'une molécule angiogénique (angiopoietine 2) sur la progression des glioblastomes. Finalement, nous avons tenté de comprendre l'utilité d'une molécule sécrétée (macrophage migration inhibitory factor) par les cellules gliomales en déterminant ses effets sur le recrutement des cellules immunitaires et, par le fait même, sur la croissance tumorale. Ces travaux ont permis de mettre en lumière les fonctions antitumorales des macrophages dans un glioblastome, les effets de la dexaméthasone et de l'angiopoietine 2 sur la vasculature tumorale et finalement l'absence d'impact lors d'une inhibition de la synthèse protéique de macrophage migration inhibitory factor dans la croissance des cellules tumorales. En conclusion, les travaux réalisés dans cette thèse permettent de mieux comprendre le rôle des cellules immunitaires recrutées au site tumoral, un domaine toujours nébuleux et rempli de controverses.

Les phosphinosucres appelés aussi « phostines » sont des analogues phosphorés des sucres pyranoses et des C-arylglycosides. L'évaluation biologique de ses composés a révélé une activité anticancéreuse des phosphinosucres sur les cellules de glioblastome multiforme, un cancer particulièrement malin et invasif qui ne possède pas de solution thérapeutique. Dans le but de comprendre les mécanismes d'action des phosphinosucres et la stéréo-dépendance de leur activité biologique, la caractérisation des diastéréomères de « phostines » a été menée. Suite à cette détermination structurale, le développement de synthèses diastéréosélectives a permis d'obtenir un mélange fortement enrichi en diastéréomère le plus actif par une séquence réactionnelle qui a mis en jeu une réaction d'oxydation de phosphinosucres -hydroxylés en α-cétophosphinosucres, suivie d'une réduction diastéréosélective. Afin d'améliorer l'activité antiproliférative des phosphinosucres, une diversification chimique a été réalisée. Les variations du groupement aryle lié à l'atome de phosphore nous ont amené à développer une synthèse des aryl-hydrogénophosphinates qui a permis d'obtenir une large variété de ces composés. Par la suite, les aryl-hydrogénophosphinates obtenus ont été engagés dans la synthèse des « phostines ». De plus, des variations chimiques sur le carbone en position α de l'atome de phosphore ont été entreprises et ont permis l'élaboration de plusieurs composés (triflate, azido, amino, déoxy et triazolyles), puis finalement à l'analogue phosphinosucre du N-acétylglucosamine qui a présenté une importante activité anticancéreuse in vitro. / Phosphinosugars also called « phostines » are new cyclic phosphinates, analogs of carbohydrates and C-aryglycosides, with phosphorus atom mimicking the anomeric carbon. Biological screening tests of these compounds revealed an anticancer activity against glioblastoma multiform, a highly invasive and malignant tumor without curative therapy.With the aim of understanding the phosphinosugars mode of action and their stereo-dependent biological activity, characterization of four phosphinosugars diastereomers formed during the chemical process has been performed. After their structural determination, diastereoselective synthesis enabled us to obtain an enriched mixture of the most active diastereomer based on an oxidation of -hydroxyled phosphinosugars in corresponding -keto phosphinosugars followed by a diastereoselective reduction. Thereafter, antiproliferative activity of phoshinosugars was performed by chemical diversification. Modification of the aryl group linked to phosphorus atom led us to develop aryl-hydrogenophosphinate synthesis to create a broad variety of these structures. Then, the expected aryl-hydrogenophosphinates were used for phostines preparation. Furthermore, chemical modifications on the carbon in α position of phosphorus atom were led and furnished several new compounds (triflate, azido, amino, deoxy and triazolyl), as well as the phosphinosugar analog of N-acetylglucosamine which presented in vitro a high anticancer activity.

Les Phostines représentent une nouvelle classe de glycomimétiques contenant un atome de phosphore à la place du carbone anomérique. Leur synthèse a été réalisée par la condensation de furanoses protégés et de différents H-phosphinates en milieu basique. Ces phostines se sont révélées être très efficaces in vitro et in vivo contre des cellules cancéreuses de glioblastome de rat et humaines. Dans ce projet, nous avons eu pour premier but d’obtenir, majoritairement, le diastéréoisomère le plus actif. Différentes réactions ont été réalisées, en changeant la nature de la base ou le contre-ion de cette dernière. Une très légère amélioration a été notée avec le méthylate de césium au profit du dérivé de type glucose. Dans un deuxième temps, et dans le but d’améliorer l’activité anticancéreuse et de pouvoir étudier la biodistribution des phostines, différentes modifications chimiques ont été réalisées. Des dihydroxy-2,3- et 2,6-oxaphosphinanes, des thiophostines et des phostines de la série L ont été synthétisées. Par la suite, des variations, en alpha de l’atome de phosphore, nous ont permis d’obtenir des phostines halogénées, ainsi que deux nouveaux produits: un acide furanosylphosphinique et l’oxaphosphine-3-ène. La réactivité chimique de la fonction éther d’énol de ce dernier a été examinée, en synthétisant un beta-cétophosphinate et des beta-énaminophosphinates. Finalement des pseudo-disaccharides ont été synthétisés afin d’améliorer la biodisponibilité des phostines. Les phostines testées ont manifesté des propriétés anticancéreuses à une concentration de l’ordre du nanomolaire envers différentes lignées cellulaires, montrant la capacité de cette famille de composés de lutter contre certains types de cancers. / The Phostines represent a new class of glycomimetics, containing a phosphinolactone function instead of the anomeric carbon. Their synthesis was achieved by the reaction of protected furanose with various H-phosphinates, in the presence of a base. These compounds have been found to be very effective in vitro and in vivo against rat and human glioblastoma cells.In this project, our first goal was to obtain the most active phostine with higher diastereoselectivity. Different reactions were tested, changing the base or its counter ion. A very slight improvement was noted with cesium methoxide, favoring the glucose-like derivative.In the context of improving the anticancer activity and to study the biodistribution of the phostines, different chemical modifications were carried out. Dihydroxy-2,3- and 2,6-oxaphosphinanes, thiophostines and phostines of the L series were synthesized. Therefore, variations in alpha position of the phosphorus atom have produced halogenated phostines and two new products: furanosylphosphinic acid and the oxaphosphine-3-ene.The chemical reactivity of the enol ether of this latter has been examined by synthesizing beta-ketophosphinate and beta-enaminophosphinates. Finally, pseudo-disaccharides were synthesized to improve the bioavailability of phostines.The tested phostines have exhibited anticancer properties at nanomolar concentration against different cell lines, showing the ability of this family of compounds to fight some types of cancers.

Le glioblastome est la plus fréquente et la plus agressive des tumeurs cérébrales primaires.<p>Malgré un traitement standard pluridisciplinaire (chirurgie, radiothérapie et chimiothérapie),<p>la médiane de survie des patients atteints de ce type de tumeur est de 15 mois et aucun patient<p>n’a pu être guéri à ce jour. Ce pronostic très sombre est directement lié à la capacité<p>d’invasion diffuse du parenchyme cérébral par les cellules gliales tumorales, ce qui rend<p>impossible une résection chirurgicale totale. De plus, ces cellules sont particulièrement<p>résistantes aux traitements chimiothérapeutiques de type pro-apoptotique, entrainant une<p>récidive quasi inévitable de la tumeur. De nombreuses stratégies thérapeutiques telles que<p>l’immunothérapie ou les thérapies ciblées sont actuellement explorées pour tenter de<p>combattre ces tumeurs. Cependant, leur efficacité au niveau clinique s’est avérée décevante. Il<p>devient donc indispensable d’identifier de nouveaux agents thérapeutiques afin d’améliorer la<p>survie des patients atteints de glioblastome.<p>Dans ce travail, nous avons caractérisé les propriétés anticancéreuses in vitro et in vivo de<p>deux terpénoïdes extraits de champignons, la fusicoccine A et l’ophioboline A, puis nous<p>avons caractérisé en partie leur mécanisme d’action anti-tumoral dans des cellules de<p>glioblastome.<p>Tout d’abord, nous avons montré que l’activité inhibitrice de croissance in vitro de la<p>fusicoccine A et de l’ophioboline A n’était pas dépendante du degré de sensibilité ou de<p>résistance à l’apoptose des cellules gliales tumorales. Nous avons ensuite mis en évidence que<p>la fusicoccine A était capable de diminuer l’invasion des cellules de glioblastome in vitro en<p>ciblant la kinase focale d’adhérence (FAK). Dans le même temps, nous avons démontré que<p>l’ophioboline A était capable d’induire la mort de ces cellules par paraptose en inhibant<p>l’activité du canal ionique BKCa. Ces deux cibles sont intéressantes car en plus d’être<p>surexprimées dans les glioblastomes, elles interviennent dans de nombreux processus<p>cellulaires tels que la prolifération, la migration et la survie cellulaire.<p>Pour finir, nous avons analysé le pouvoir anti-tumoral in vivo de ces deux terpénoïdes en<p>utilisant un modèle murin de mélanome métastatique, couramment utilisé dans notre<p>laboratoire. Seule l’ophioboline A, injectée en intrapéritonéal à 10 mg/kg, augmentait de<p>manière significative la survie des souris traitées avec cette molécule par rapport aux souris<p>contrôles. Dans ce premier modèle, nous n’avions pas déterminé les conditions optimales<p>9<p>pour l’évaluation in vivo de la fusicoccine A et de l’ophioboline A. Lorsque celles-ci seront<p>définies, des modèles de xénogreffes orthotopiques de glioblastomes humains implantées dans<p>le cerveau de souris immunodéficientes seront utilisés.<p>En conclusion, l’ophioboline A, pouvant être produite en quantités industrielles par culture<p>du champignon qui la synthétise, possédant un mécanisme d’action original et montrant déjà<p>un début d’activité in vivo, pourrait représenter une molécule méritant des études plus<p>approfondies en termes d’agent thérapeutique susceptible de combattre les glioblastomes. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished