Considéré comme un cancer de l'âge mûr, l'incidence du cancer colorectal ne cesse d'augmenter avec l'allongement de la vie. Dans la majorité des cas, le cancer colique est associé à une mutation du gène suppresseur de tumeur Apc, contrôlant l’activation de la signalisation Wnt/β-caténine. Afin, d'identifier de nouveaux acteurs de la tumorigenèse colique, notre laboratoire a développé des modèles murins de mutation du gène Apc qui ont pour avantage de mimer la pathologie humaine (Colnot et al, 2004 ; Andreu et al, 2005). La création de ces modèles a permis à l’équipe de démontrer i) qu’une activation physiologique de cette voie contrôle la prolifération des cellules souches et des progéniteurs ainsi que leur différenciation et ii) qu’une activation aigüe est suffisante pour déclencher l’initiation tumorale intestinale (Andreu et al, 2005; Andreu et al, 2008). Les travaux antérieurs à mon arrivée ont permis d’identifier différents évènements moléculaires et cellulaires induits en cascade suite à l’activation pathologique de la voie Wnt/β-caténine. Parmi ceux-ci, une induction transcriptionnelle de gènes impliqués dans l'autophagie a été mise en évidence. Ce processus d'auto-cannibalisme cellulaire est associé à de nombreuses pathologies telles que les maladies neurodégénératives ou infectieuses. Cependant, le rôle de l'autophagie dans le cancer reste ambivalent et son implication dans le cancer colique demeure inconnue.Dans ce contexte, mon travail de doctorat a consisté à répondre aux questions suivantes :L’induction transcriptionnelle de gène Atg s’accompagne-t-elle d’une activation du processus d’autophagie à tous les stades de la progression tumorale intestinale murine et humaine?Des études de transcriptomique à haut débit nous ont permis d’identifier une induction transcriptionnelle de gènes clés du processus d’autophagie tels qu’Atg7. Cependant, l’activation fonctionnelle de l’autophagie n’est pas toujours associée à une augmentation de la transcription des acteurs de ce processus. Nous nous sommes donc intéressés aux marqueurs couramment décris dans la littérature et permettant d’établir l’état d’activation du flux autophagique. Ainsi, nous avons étudié le niveau d’expression de ces marqueurs par des expériences de western-blot et d’immuno-marquages sur des échantillons tumoraux humains et murins à différents stades de la progression du CRC. L’inhibition de l’autophagie impacte-t-elle la carcinogénèse colorectale?Dans ce contexte, nous avons généré un modèle murin de délétion conditionnelle et simultanée d'un allèle du gène Apc et des deux allèles du gène Atg7 (gène clé de l'autophagie) spécifiquement dans les cellules épithéliales intestinales. Afin de suivre l'apparition et l'évolution des tumeurs au cours du temps, nous avons mis au point une nouvelle méthode non-invasive de reconstruction tridimensionnelle de côlons de souris, issue d'imagerie échographique à haute résolution. Dans le but de caractériser l’impact de l’inhibition de l’autophagie, les modifications propres à la cellule déficiente en autophagie ont été explorées, notamment le statut énergétique ainsi que les changements dans l’environnement immunitaire et microbien de l’épithélium intestinal. Finalement, l’inhibition génétique de l’autophagie dans notre modèle murin, prédisposé au développement de tumeurs intestinales, nous a permis de caractériser l’implication de l’autophagie dans la carcinogénèse colique, ainsi que les mécanismes moléculaires et cellulaires liant l’auto-cannibalisme cellulaire à la pathologie tumorale. / Colorectal cancer is one of the major causes of cancer-related deaths. We took advantage of Apc mutant mice that mimic the adenomatous polyps that affect humans with an inactivated Apc gene, to gain insight into the critical events that affect the development of colorectal cancer. We show that autophagy, a catabolic pathway involved in the degradation of intracellular proteins and organelles, is activated in intestinal murine and human cancer and its inhibition has a crucial role in controlling tumorigenesis. We report that the in vivo conditional deletion of the essential autophagy gene Atg7 in intestinal epithelial cells inhibits the formation of pre-cancerous lesions resulting from Apc loss by enhancing immunosurveillance. The antibody-mediated depletion of CD8+ T cells demonstrated a critical role for CD8+ T cells in antitumoral responses resulting from the inhibition of autophagy. We used a broad-spectrum antibiotics treatment to show that the expansion of IFN-producing CD8+ T cells following the deletion of Atg7 is dependent on the intestinal microbiota and is associated with Paneth and goblet cell defects. In addition, the inhibition of autophagy affected tumor cell growth and restrained cancer growth for extended time periods. We demonstrate that the inhibition of autophagy in Apc tumor cells results in a stress response accompanied by metabolic defects, characterized by AMPK activation and p53 cell cycle arrest. This study suggests that autophagy inhibitors may suppress tumorigenesis in patients at high risk of developing colorectal cancer.

Les cellules tueuses naturelles (NK) sont régulées par des récepteurs activateurs et inhibiteurs. La plupart des récepteurs inhibiteurs reconnaisse des molécules du complexe majeur d'histocompatibilité (CMH) de classe I, et protège les cellules saines des phénomènes d'auto-immunité médiés par les cellules NK. Cependant, certains récepteurs activateurs, incluant le récepteur killer cell Ig-like receptor (KIR) 2DS1, reconnaissent aussi des ligands CMH de classe I. Cela pose la question de savoir comment les cellules NK qui expriment des récepteurs activateurs deviennent tolérantes au soi. Nous avons cherché à déterminer si la présence de HLA-C2, le ligand du récepteurs 2DS1, peut induire les cellules NK qui expriment le 2DS1 à développer un état de tolérance au soi. Indépendamment de la présence ou de l'absence du ligand HLA-C2 dans le donneur, une activité anti-HLA-C2 a été identifiée in vitro dans certains clones NK 2DS1-positifs. La fréquence des clones NK avec réactivité anti-HLA-C2 était élevée parmi les donneurs homozygotes pour HLA-C1. De façon étonnante, nous n'avons pas constaté de différence statistiquement significative dans la fréquence de cytotoxicité anti-HLA-C2 entre les donneurs HLA-C2 hétérozygotes et les donneurs sans ligand HLA-C2. Par contre, les donneurs HLA-C2 homozygotes montrent une fréquence réduite de clones NK avec réactivité anti-HLA-C2 par rapport aux autres donneurs. Clones 2DS1-positifs qui co-expriment des KIR inhibiteurs spécifiques des molécules HLA de classe I du soi n’étaient pas communément cytotoxiques, et la cytotoxicité anti-HLA-C2 était limité presque exclusivement à des clones positifs seulement pour 2DS1 (« single positive » 2DS1 clones). Nous avons aussi identifié des clones 2DS1 « single positive » avec réactivité anti-HLA-C2 dans des patients recevant une greffe de cellules souches hématopoïétiques à partir de donneurs 2DS1. Ces résultats montrent que plusieurs cellules NK avec réactivité anti-HLA-C2 sont présentes dans des donneurs 2DS1 soit hétérozygotes soit homozygotes pour HLA-C1. En revanche, les clones 2DS1-positifs obtenus par des donneurs homozygotes pour HLA-C2 sont fréquemment tolérants aux antigènes HLA-C2. / NK cells are regulated by inhibiting and activating cell surface receptors. Most inhibitory receptors recognize MHC-class I antigens, and protect healthy cells from NK cell-mediated auto-aggression. However, certain activating receptors, including the human killer cell Ig-like receptor (KIR) 2DS1, also recognize MHC-class I. This raises the question of how NK cells expressing such activating receptors are tolerized to host tissues. We investigated whether the presence of HLA-C2, the cognate ligand for 2DS1, induces tolerance in 2DS1-expressing NK cells. Anti-HLA-C2 activity could be detected in vitro in some 2DS1 positive NK clones irrespective of presence or absence of HLA-C2 ligand in the donor. The frequency of anti-HLA-C2 reactivity was high in donors homozygous for HLA-C1. Surprisingly, there was no significant difference in frequency of anti-HLA-C2 cytotoxicity in donors heterozygous for HLA-C2 and donors without HLA-C2 ligand. However, donors homozygous for HLA-C2 had significantly reduced frequency of anti-HLA-C2 reactive clones as compared to all other donors. 2DS1 positive clones that express inhibitory KIR for self-HLA class I were commonly non-cytotoxic, and anti-HLA-C2 cytotoxicity was nearly exclusively restricted to 2DS1 single positive clones lacking inhibitory KIR. 2DS1 single positive NK clones with anti-HLA-C2 reactivity were also present post-transplantation in HLA-C2 positive recipients of hematopoietic stem cell transplants from 2DS1 positive donors. These results demonstrate that many NK cells with anti-HLA-C2 reactivity are present in HLA-C1 homozygous and heterozygous donors with 2DS1. In contrast, 2DS1 positive clones from HLA-C2 homozygous donors are frequently tolerant to HLA-C2.