Le cancer de la prostate est le cancer le plus fréquemment diagnostiqué chez les hommes canadiens et la troisième cause de décès relié au cancer. Lorsque diagnostiqué à un stade précoce de la maladie, le cancer de la prostate est traité de manière curative par chirurgie et radiothérapie. Par contre, les thérapies actuelles ne peuvent éradiquer la maladie lorsqu’elle progresse à des stades avancés. Ces thérapies, comme la chimiothérapie et l’hormonothérapie, demeurent donc palliatives. Il est primordial d’optimiser de nouvelles thérapies visant l’élimination des cellules cancéreuses chez les patients atteints des stades avancés de la maladie. Une de ces nouvelles options thérapeutiques est l’immunothérapie. L’immunothérapie du cancer a fait des progrès considérables durant les dernières années. Cependant, les avancements encourageants obtenus lors d’essais précliniques ne se sont pas encore traduits en des résultats cliniques significatifs. En ce qui concerne le cancer de la prostate, les résultats négligeables suivants des interventions immunothérapeutiques peuvent être causés par le fait que la plupart des études sur le microenvironnement immunologique furent effectuées chez des modèles animaux. De plus la majorité des études sur l’immunologie tumorale humaine furent effectuées chez des patients atteints d’autres cancers, tels que le mélanome, et non chez les patients atteints du cancer de la prostate. Donc, le but central de cette thèse de doctorat est d’étudier le microenvironnement immunologique chez les patients atteints du cancer de la prostate afin de mieux définir les impacts de la tumeur sur le développement de la réponse immunitaire antitumorale. Pour réaliser ce projet, nous avons établi deux principaux objectifs de travail : (i) la caractérisation précise des populations des cellules immunitaires infiltrant la tumeur primaire et les ganglions métastatiques chez les patients atteints du cancer de la prostate; (ii) l’identification et l’étude des mécanismes immunosuppressifs exprimés par les cellules cancéreuses de la prostate. Les résultats présentés dans cette thèse démontrent que la progression du cancer de la prostate est associée au développement d’un microenvironnement immunosuppressif qui, en partie, est régulé par la présence des androgènes. L’étude initiale avait comme but la caractérisation du microenvironnement immunologique des ganglions drainant la tumeur chez des patients du cancer de la prostate. Les résultats présentés dans le chapitre III nous a permis de démontrer que les ganglions métastatiques comportent des signes cellulaires et histopathologiques associés à une faible réactivité immunologique. Cette immunosuppression ganglionnaire semble dépendre de la présence des cellules métastatiques puisque des différences immunologiques notables existent entre les ganglions non-métastatiques et métastatiques chez un même patient. La progression du cancer de la prostate semble donc associée au développement d’une immunosuppression affectant les ganglions drainant la tumeur primaire. Par la suite, nous nous sommes intéressés à l’impact de la thérapie par déplétion des androgènes (TDA) sur le microenvironnement immunologique de la tumeur primaire. La TDA est associée à une augmentation marquée de l’inflammation prostatique. De plus, les protocoles d’immunothérapies pour le cancer de la prostate actuellement évalués en phase clinique sont dirigés aux patients hormonoréfractaires ayant subi et échoué la thérapie. Cependant, peu d’information existe sur la nature de l’infiltrat de cellules immunes chez les patients castrés. Il est donc essentiel de connaître la nature de cet infiltrat afin de savoir si celui-ci peut répondre de manière favorable à une intervention immunothérapeutique. Dans le chapitre IV, je présente les résultats sur l’abondance des cellules immunes infiltrant la tumeur primaire suivant la TDA. Chez les patients castrés, les densités de lymphocytes T CD3+ et CD8+ ainsi que des macrophages CD68+ sont plus importantes que chez les patients contrôles. Nous avons également observé une corrélation entre la densité de cellules NK et une diminution du risque de progression de la maladie (rechute biochimique). Inversement, une forte infiltration de macrophages est associée à un plus haut risque de progression. Conjointement, durant cette étude, nous avons développé une nouvelle approche informatisée permettant la standardisation de la quantification de l’infiltrat de cellules immunes dans les échantillons pathologiques. Cette approche facilitera la comparaison d’études indépendantes sur la densité de l’infiltrat immun. Ces résultats nous ont donc permis de confirmer que les effets pro-inflammatoires de la TDA chez les patients du cancer de la prostate ciblaient spécifiquement les lymphocytes T et les macrophages. L’hypothèse intéressante découlant de cette étude est que les androgènes pourraient réguler l’expression de mécanismes immunosuppressifs dans la tumeur primaire. Dans le chapitre V, nous avons donc étudié l’expression de mécanismes immunosuppressifs par les cellules cancéreuses du cancer de la prostate ainsi que leur régulation par les androgènes. Notre analyse démontre que les androgènes augmentent l’expression de molécules à propriétés immunosuppressives telles que l’arginase I et l’arginase II. Cette surexpression dépend de l’activité du récepteur aux androgènes. Chez les patients castrés, l’expression de l’arginase II était diminuée suggérant une régulation androgénique in vivo. Nous avons observé que l’arginase I et l’arginase II participent à la prolifération des cellules du cancer de la prostate ainsi qu’à leur potentiel immunosuppressif. Finalement, nous avons découvert que l’expression de l’interleukin-8 était aussi régulée par les androgènes. De plus, l’interleukin-8, indépendamment des androgènes, augmente l’expression de l’arginase II. Ces résultats confirment que les androgènes participent au développement d’une microenvironnement immunosuppressif dans le cancer de la prostate en régulant l’expression de l’arginase I, l’arginase II et l’interleukin-8. En conclusion, les résultats présentés dans cette thèse témoignent du caractère unique du microenvironnement immunologique chez les patients atteints du cancer de la prostate. Nos travaux ont également permis d’établir de nouvelles techniques basées sur des logiciels d’analyse d’image afin de mieux comprendre le dialogue entre la tumeur et le système immunitaire chez les patients. Approfondir les connaissances sur les mécanismes de régulation du microenvironnement immunologique chez les patients atteint du cancer de la prostate permettra d’optimiser des immunothérapies mieux adaptées à éradiquer cette maladie. / Prostate cancer is the most frequently diagnosed cancer in Canadian men and the third cause of cancer related death. When diagnosed at an early stage, prostate cancer can be effectively cured by surgery and radiotherapy. However, current therapies do not eradicate the advanced stages of the disease. Treatment of prostate cancer via chemotherapy or hormonotherapy remains palliative. It is thus essential to optimize novel therapies whose goal is to eliminate tumor cells in patients with advanced prostate cancer. One such approach is immunotherapy. Cancer immunotherapy has made important strides in recent years. The encouraging progress observed in pre-clinical trials has nonetheless not translated to significant results in the clinical setting. Concerning prostate cancer, the limited clinical efficacy of current immunotherapeutic protocols could be explained by the lack of studies directly evaluating the immunological microenvironment in prostate cancer patients and not in animal models or in patients afflicted by other malignancies, such as melanoma. Thus, the fundamental goal of this Ph.D. thesis is to study the immunological microenvironment in prostate cancer patients in order to better understand the impact of the tumor on the development of the anti-tumoral immune response. To realize this project, we established two main working objectives: (i) to precisely characterize the immune cell populations in tumor draining lymph nodes (LNs) and in the primary tumor of prostate cancer patients; (ii) to identify and to study the immunosuppressive pathways expressed by prostate cancer cells. The results detailed in this thesis demonstrate that prostate cancer progression is associated with the development of an immunosuppressive microenvironment, which is regulated, in part, by the presence of androgens. The initial study was based on the characterization of the immunological microenvironment of tumor draining LNs of prostate cancer patients. The results presented in chapter III allowed us to demonstrate that metastatic lymph nodes displayed cellular and histopathological evidence associated with a reduced immunological reactivity. This LN immunosuppression seemed to be dependant on the presence of metastatic cells as we noted significant immunological differences between non-metastatic and metastatic lymph nodes of the same patient. Prostate cancer progression was thus associated with the development of an immunosuppressive state, which affected tumor-draining lymph nodes. Next, we studied the impact of androgen deprivation therapy (ADT) on the immunological microenvironment of the primary tumor. Following ADT, there is a marked augmentation in intra-prostatic inflammation. Immunotherapeutic protocols currently evaluated in clinical trials are targeted at hormone refractory patients, which have received and failed ADT. However, very little information is available regarding the nature of the post-ADT immune infiltrate. Thus, it becomes essential to understand whether this post-ADT infiltrate could positively react to immunotherapy. In chapter IV, I present the results of the quantification of the immune cell abundance within the primary tumor. In patients who have received ADT prior to surgery, there was an elevated density of CD3+ and CD8+ T lymphocytes as well as CD68+ macrophages compared to control patients. We also observed an inverse correlation between the NK cell density and the risk of disease progression (biochemical recurrence). Conversely, an elevated macrophage infiltration was associated with a higher risk of progression. Furthermore, for this study, we developed a novel computerized approach allowing for the standardization of the quantification of immune cell infiltrate. This approach could facilitate the interpretation of results from independent studies on the density of immune cells within pathological specimens. This study confirmed that the pro-inflammatory impact of androgen deprivation therapy in prostate cancer patients target specifically the T lymphocyte and macrophage populations. The interesting hypothesis arising from this study was that androgens could positively regulate the expression of immunosuppressive pathways within the primary tumor. In chapter V, we evaluated the immunosuppressive mechanisms expressed by prostate cancer cells and regulated by androgens. Our analysis demonstrate that androgens increase the expression of molecules with immunosuppressive properties, such as arginase I and arginase II in an androgen receptor dependent manner. This androgen regulated expression of arginase II was also observed in prostate cancer patients treated by ATD. We observed that arginase I and arginase II participate in prostate cancer cell proliferation as well as in their immunosuppressive potential. Finally, we discovered that interleukin-8 expression was also regulated by androgens. Moreover, interleukin-8, independently of androgens, increased the expression of arginase II. Altogether, these results confirmed that androgens participate in the development of an immunosuppressive microenvironment in prostate cancer by regulating the expression of arginase I, arginase II and interlukin-8. In conclusion, the results presented in this thesis attest to the unique character of the immunological microenvironment in prostate cancer patients. Our work has also allowed to establish novel software-based analysis methods in order to better understand the dialogue between the tumor and the immune system. Further understanding of the regulatory pathways involved in the immunological microenvironment will allow for the optimization of immunotherapies better suited to eradicate prostate cancer.

INTRODUCTION: Le bleu de méthylène est un colorant grandement utilisé dans le domaine médical, notamment pour ses propriétés de coloration histologique. Il est également utilisé comme agent photosensibilisant dans la thérapie photodynamique antimicrobienne, qui une fois photoactivé devient efficace pour l’éradication de plusieurs germes multirésistants. L’objectif de cette étude est d’investiguer le potentiel ototoxique du bleu de méthylène. MÉTHODES: Vingt cochons d’Inde divisés en deux groupes, ont reçu une solution de bleu de méthylène et de gentamicine dans l’oreille testée. L’oreille controlatérale a reçu une solution saline contrôle. Nous avons procédés à des potentiels évoqués auditifs du tronc cérébral avant et une semaine suivant la série d’injections. À la suite des dissections, des analyses histologiques et immunohistochimiques ont été réalisées. RÉSULTATS: La différence moyenne de perte auditive dans le groupe gentamicine comparativement au groupe normal salin était de 66.25 dB (p<0.001). Toutefois, la différence moyenne de perte auditive dans le groupe ayant reçu du bleu de méthylène comparativement à celui ayant reçu des injections de la solution saline était de 1.50 dB, et n’a pas été démontré comme étant statistiquement significative (p=0.688). De plus, la captation de caspase-3 en immunohistochimie (marqueur d’apoptose) n’a pas été significative dans le groupe recevant le bleu de méthylène. CONCLUSION: À la lumière de nos résultats, les injections intratympaniques de bleu de méthylène n’ont pas démontrées de potentiel ototoxique. Nous recommandons des études supplémentaires afin d’en préciser son utilisation sécuritaire dans le domaine otologique. / INTRODUCTION: Methylene blue is widely used in the medical field, especially as a blue dye for staining. It is also used as a photosensitizing agent in antimicrobial photodynamic therapy, which once photoactivated is effective for the eradication of several multiresistant bacteria. The objective of this study is to investigate its ototoxic potential. METHODS: Twenty guinea pigs, forming two groups, received respectively intratympanic methylene blue and gentamicin in one ear. The contralateral ears received a control saline solution. We conducted auditory evoked brainstem response (ABR) before and one week after the injection series. Once completed, the cochleas were dissected and analyzed by histology and immunohistochemistry. RESULTS: The mean difference of hearing loss in the saline group compared to the gentamicin group was 66.25dB (p<0.001). However, the mean difference of hearing loss in the methylene blue group compared to normal saline was 1.50 dB, and it was not shown to be statistically significant (p=0.688). Furthermore, uptake of caspase-3 by immunohistochemistry (apoptotic marker) was negative in the group which received injections of methylene blue. CONCLUSION: In light of our results, intratympanic injections of methylene blue did not demonstrate an ototoxic potential. We recommend further studies to precise its usefulness in the otology field.

Le cannabis produit de nombreux effets psychologiques et physiologiques sur le corps humain. Les molécules contenues dans cette plante, désignées comme « phytocannabinoïdes », activent un système endogène qu’on appelle le système endocannabinoïde (eCB). Les effets de la consommation de cannabis sur la vision ont déjà été décrits sans cependant de formulation sur les mécanismes sous-jacents. Ces résultats comportementaux suggèrent, malgré tout, la présence de ce système eCB dans le système visuel, et particulièrement dans la rétine. Cette thèse vise donc à caractériser l’expression, la localisation et le rôle du système eCB dans la rétine du singe vervet, une espèce animale ayant un système visuel semblable à celui de l’humain. Nous avons mis au point un protocole expérimental d’immunohistochimie décrit dans l’article apparaissant dans l’Annexe I que nous avons utilisé pour répondre à notre objectif principal. Dans une première série de quatre articles, nous avons ainsi caractérisé l’expression et la localisation de deux récepteurs eCBs reconnus, les récepteurs cannabinoïdes de type 1 (CB1R) et de type 2 (CB2R), et d’un 3e présumé récepteur aux cannabinoïdes, le récepteur GPR55. Dans l’article 1, nous avons démontré que CB1R et une enzyme clé de ce système, la fatty acid amide hydrolase (FAAH), sont exprimés dans les parties centrale et périphérique de la rétine, et abondamment présents dans la fovéa, une région où l’acuité visuelle est maximale. Dans l’article 2, nous avons localisé le CB2R dans des cellules gliales de la rétine : les cellules de Müller et nous avons proposé un modèle sur l’action de cette protéine dans la fonction rétinienne faisant appel à une cascade chimique impliquant les canaux potassiques. Dans l’article 3, nous avons observé le GPR55 exclusivement dans les bâtonnets qui sont responsables de la vision scotopique et nous avons soumis un deuxième modèle de fonctionnement de ce récepteur par le biais d'une modulation des canaux calciques et sodiques des bâtonnets. Vu que ces 3 récepteurs se retrouvent dans des cellules distinctes, nous avons suggéré leur rôle primordial dans l’analyse de l’information visuelle au niveau rétinien. Dans l’article 4, nous avons effectué une analyse comparative de l’expression du système eCB dans la rétine de souris, de toupayes (petits mammifères insectivores qui sont sont considérés comme l’étape intermédiaire entre les rongeurs et les primates) et de deux espèces de singe (le vervet et le rhésus). Ces résultats nous ont menés à présenter une hypothèse évolutionniste quant à l’apparition et à la fonction précise de ces récepteurs. Dans les articles subséquents, nous avons confirmé notre hypothèse sur le rôle spécifique de ces trois récepteurs par l’utilisation de l’électrorétinographie (ERG) après injection intravitréenne d’agonistes et d’antagonistes de ces récepteurs. Nous avons conclu sur leur influence indéniable dans le processus visuel rétinien chez le primate. Dans l’article 5, nous avons établi le protocole d’enregistrement ERG normalisé sur le singe vervet, et nous avons produit un atlas d’ondes ERG spécifique à cette espèce, selon les règles de l’International Society for Clinical Electrophysiology of Vision (ISCEV). Les patrons électrorétinographiques se sont avérés semblables à ceux de l’humain et ont confirmé la similarité entre ces deux espèces. Dans l’article 6, nous avons démontré que le blocage de CB1R ou CB2R entraine une modification de l’électrorétinogramme, tant au niveau photopique que scotopique, ce qui supporte l’implication de ces récepteurs dans la modulation des ondes de l’ERG. Finalement, dans l’article 7, nous avons confirmé le modèle neurochimique proposé dans l’article 3 pour expliquer le rôle fonctionnel de GPR55, en montrant que l’activation ou le blocage de ce récepteur, respectivement par un agoniste (lysophosphatidylglucoside, LPG) ou un antagoniste (CID16020046), entraine soit une augmentation ou une baisse significative de l’ERG scotopique seulement. Ces données, prises ensemble, démontrent que les récepteurs CB1R, CB2R et GPR55 sont exprimés dans des types cellulaires bien distincts de la rétine du singe et ont chacun un rôle spécifique. L’importance de notre travail se manifeste aussi par des applications cliniques en permettant le développement de cibles pharmacologiques potentielles dans le traitement des maladies de la rétine. / Cannabis produces a range of psychological and physiological effects on the human body. Cannabinoids are the chemical compounds found in cannabis that activate an endogenous system, termed the endocannabinoid (eCB) system. Reports made in the 1970s have noted that cannabis consumption affects vision. It is therefore suggested that the eCB system is present in the visual system, particularly in the retina. This thesis aims at characterizing the expression, localization, and role of the eCB system in the vervet monkey retina. This animal model has a similar visual system as humans. Using immunohistochemistry methods presented in the article of Annexe I, we have established an experimental protocol to answer our goal. In the first series of four articles, we have characterized the expression and localization of the cannabinoid receptor 1 (CB1R), cannabinoid receptor 2 (CB2R), and the putative cannabinoid receptor GPR55. In Article 1, we have demonstrated that CB1R and a key enzyme of this system, FAAH (fatty acid amide hydrolase), are expressed in the central and peripheral retina, but heavily present in the fovea, the retinal region responsible for high acuity vision. In Article 2, we have localized CB2R in the glial Müller cells and hypothesized a possible mechanism of action of CB2R involving potassium buffering. In Article 3, we found that GPR55 is exclusively expressed in rods and have proposed its role through the modulation of calcium and sodium channels in rods. Given that these three receptors are segregated in the vervet monkey retina, we suggested that they might have distinct roles in retinal physiology. In Article 4, we reported a comparative analysis of the expression of the eCB system components in the retina of rodents, tree shrews (small mammals considered as early primates), and monkeys. This paper provides evidence that the eCB system is differently expressed in the retina of these mammals and suggests a distinctive role of eCBs in visual processing. In the subsequent series of three articles, we confirmed their suggested roles in the retina by using electroretinography (ERG) and intravitreal injections of agonist and antagonist of these receptors. We concluded that they indeed play important roles in the retina. In Article 5, we developed a standard protocol for ERG testing in our animal model and have published an ERG atlas with normalized amplitudes and latency values similar to that of humans, following the guidelines of the International Society for Clinical Electrophysiology of Vision. In Article 6, we showed that blockade of CB1R or CB2R with specific antagonists modifies the ERG, both in photopic and scotopic conditions, which confirms the implication of these receptors in normal retinal function. Finally, in Article 7 (expression of GPR55 in rods only), we confirmed the suggest role of GPR55 in rods by showing that activation or blockade of GPR55 with a specific agonist (lysophosphatidylglucoside) or antagonist (CID16020046) increases or decreases the amplitude of the scotopic ERG waveforms. Taken together, these articles demonstrate that CB1R, CB2R, and GPR55 are differentially expressed in the vervet monkey retina and have distinct roles. This work has also clinical relevance in the way that we have discovered new pharmacological targets that can be used for treatment of many retinal diseases.

Contexte : Le récepteur hormone folliculo-stimulante (FSHR) est exprimé par les cellules de l'endothélium vasculaire dans un large éventail de tumeurs humaines primaires. Notre but était d'évaluer l'intérêt de FSHR comme marqueur des vaisseaux sanguins tumoraux associés aux sarcomes, les sous-types moléculaires du cancer du sein et des métastases ainsi que comme biomarqueur prédictif de la réponse au traitement anti-angiogénique. Méthodes : Nous avons utilisé l'immunohistochimie comme technique de révélation. Ceci implique la production d'un anticorps monoclonal hautement spécifique anti-FSHR (produit chez la souris) et l'hybridation in situ pour détecter FSHR dans des échantillons de tissus provenant de patients atteints de sarcomes (308 patients), les sous-types moléculaires du cancer du sein (84 patients), et des métastases (203 patients). Pour évaluer FSHR comme marqueur prédictif du traitement anti-angiogénique du cancer du rein métastatique avec le sunitinib, nous avons utilisé la microscopie confocale à immunofluorescence. Nous avons également co-localiser FSHR avec le facteur von Willebrand, un marqueur des cellules endothéliales vasculaires (50 patients).RésultatsFSHR est exprimé dans les 11 sous-types de patients atteints de sarcomes ont analysés et dans 75% des tumeurs métastatiques examinées, ainsi que dans tous les sous-types moléculaires des cancers du sein. Dans cadre de l'étude du cancer du rein métastatique, le pourcentage de vaisseaux marqués FSHR était en moyenne cinq fois plus élevé pour les patients qui ont répondu au traitement par rapport au groupe stable et presque huit fois plus élevé que dans le groupe non-réponse (57%, 11% et 7 %, respectivement).ConclusionsNos résultats montrent que, en plus des cancers signalés précédemment, FSHR peut être considéré comme marqueur tumoral pour les sarcomes et les métastases. En outre, FSHR peut être utilisé, avec une sensibilité et une spécificité élevée, en tant que biomarqueur prédictif de la réponse au traitement par sunitinib des patients atteints de cancer du rein métastatique. / Background : Follicle Stimulating Hormone receptor (FSHR) is expressed by the vascular endothelium in a wide range of human primary tumors. Our purpose was to further evaluate FSHR as marker of tumor blood vessels associated with sarcomas, breast cancer molecular subtypes, and metastases as well as predictive biomarker of response to antiangiogenic treatment.MethodsWe used immunohistochemistry involving a highly specific mouse monoclonal anti-FSHR antibody and in situ hybridization to detect FSHR in tissue samples from patients with sarcomas (308 patients), breast cancer molecular subtypes (84 patients), and metastases (203 patients). To evaluate FSHR as predictive marker of antiangiogenic treatment of metastatic kidney cancer with sunitinib, we used immunofluorescence confocal microscopy to co-localize FSHR with von Willebrand factor, a marker of vascular endothelial cells (50 patients).ResultsFSHR is expressed in all 11 subtypes of sarcoma patients analysed, in 75% of metastatic tumors examined as well as in all different molecular subtypes of breast cancers. In metastatic kidney cancer patients the percentage of FSHR stained vessels was on average fivefold higher for the patients who responded to the treatment in comparison with the stable group and almost eightfold higher than in the non-responsive group (57%, 11%, and 7%, respectively).ConclusionsOur results suggest that, in addition to the cancers previously reported, FSHR can be considered as tumor marker for sarcomas and metastasis. Moreover, FSHR can be used, with high sensitivity and specificity, as predictive biomarker for the response to sunitinib treatment of patients with metastatic kidney cancer.

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Les neuropathies périphériques héréditaires (NP) sont caractérisées par des phénotypes très divers et une hétérogénéité génétique importante. La maladie de Charcot-Marie-Tooth (CMT) représente la majeure partie des neuropathies périphériques sensitivo-motrices. D’autres symptômes peuvent être associés, telle que la surdité. A l’heure actuelle, aucune estimation précise de la surdité n’existe dans cette population et la pathogénicité est incertaine. L’objectif de cette thèse était de mieux comprendre la physiopathologie de la surdité chez les patients atteints de neuropathies périphériques. Pour cela plusieurs approches complémentaires ont été mises en œuvre : 1) Approche clinique sur une cohorte française de patients atteints à la fois de neuropathie périphérique et de surdité et tests de génétique moléculaire avec séquençage NGS (Panels NP, surdités et/ou exomes) ; 2) Approche biochimique sur des prélèvements de nerfs cochléaires murins et humains ; 3) Approche bioinformatique afin d’identifier des réseaux de protéines impliquées dans l’apparition de surdité liée à une neuropathie périphérique. Grâce à ce travail, nous avons pu caractériser les phénotypes variés des patients atteints de NP génétique et surdité, et ainsi constater que la surdité peut être endo, rétro ou endo et rétrocochléaire. Trente-six gènes ont été rapportés comme associées à NP et surdité. Le génotype de nos patients NP+Surdité a pu être établi dans 60% des cas, avec la découverte de sept nouveaux variants pathogènes dans cinq gènes différents. Nos travaux suggèrent également que PMP22, le gène le plus retrouvé dans les CMT, n’est probablement pas ou peu impliqué dans l’apparition de la surdité des patients NP. Chez deux de nos patients présentant un variant pathogène de PMP22, un deuxième gène impliqué a été trouvé avec respectivement COCH et MYH14. Des corrélations génotypes-phénotypes ont pu être mises en évidence avec les gènes ABHD12, SH3TC2, NEFL et PRPS1. Deuxièmement, l’étude préliminaire immunohistochimique sur des nerfs auditifs de rats sauvages a permis de mettre en évidence l’expression de pmp22, mpz, nefl et trpv4 au niveau du nerf cochléaire et de pister une différence d’expression chez les rats CMTpmp22/+. L’étude chez l’humain n’a pas été concluante. Dernièrement, la recherche in silico de voies communes aux différents gènes décrits comme impliqués dans NP+surdité a permis de confirmer le lien direct entre PMP22 et MPZ. Des liens indirects entre plusieurs autres protéines ont été pistés. Cette thèse montre également que la surdité est très certainement sous-diagnostiquée dans cette population de NP génétique. Nous proposons donc un suivi audiométrique systématique des patients atteints de NP héréditaire, et une évaluation neurologique pour les enfants diagnostiqués pour surdité. / Hereditary Peripheral Neuropathies (PN) are characterized by various phenotypes and great genetic heterogeneity. Charcot-Marie-Tooth disease (CMT) accounts for most sensori-motor peripheral neuropathies. Besides, other symptoms can be associated, such as deafness. No precise estimation of deafness within this population exist and its pathogenicity is uncertain. The aim of this PhD was to better understand the physiopathology of deafness in patients suffering from PN. Various complementary approaches were used; 1) a clinical approach on a French cohort of patients suffering from both PN and hearing loss and molecular genetic tests with NGS sequencing (PN, deafness panels, and/or exomes), 2) a biochemical approach on murine and human cochlear nerve samples and 3) a bioinformatic approach to identify protein hubs implicated in the onset of PN-associated deafness.This has enabled us to characterize the various phenotypes of patients suffering from both hereditary PN and deafness, and then notice that deafness can be endo-, retro- or endo- and retrocochlear. Thirty-six genes were reported to be associated with both PN and hearing impairment. Sixty percent of our patients were genotyped, highlighting seven novel pathogenic variants in five different genes. Our research also suggests that PMP22, the most frequent gene in CMT, is probably not or poorly implicated in deafness onset in PN patients. In two of our patients with PMP22 pathogenic variants, a second involved gene was found with COCH and MYH14 respectively. Genotype-phenotype correlations were found out with the ABHD12, SH3TC2, NEFL and PRPS1 genes. Secondly, the preliminary immunohistochemical study on wild-type rats auditory nerves highlighted the expression of pmp22, mpz, nefl and trpv4 on the cochlear nerve and tracked a different expression in CMTpmp22/+ rats. However, the study on humans was not conclusive. Recently, in silico research of pathways common to the different genes described to be involved in both PN and deafness, has found the direct link between PMP22 and MPZ. Indirect links between several other proteins have been tracked.This thesis also shows that hearing impairment is most probably under-diagnosed in this population of genetic PN sufferers. We suggest regular audiologic follow-up for PN patients and neurological assessment for deaf children.

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Le récepteur de haute affinité 1 (NTSR1) et son agoniste, la neurotensine (NTS), sont corrélés avec l’agressivité tumorale dans la plupart des tumeurs solides, y compris les cancers hormono-dépendants. Comme l’endomètre et l’ovaire sont également soumis à une régulation hormonale, nous avons évalué la contribution de NTS/NTSR1 à la carcinogenèse de l’endomètre et de l’ovaire. L’expression du récepteur de la neurotensine 1 (NTSR1) et la méthylation du promoteur NTSR1 (HM450) ont été analysées dans 385 cas de carcinome de l’endomètre du Cancer Genome Atlas (TCGA). De plus, à partir d’une série de 100 carcinomes de l’endomètre et de 66 échantillons d’endomètre bénin, l’expression de NTS et NTSR1 a été évalué par immunohistochimie. La série TCGA d’adénocarcinomes ovariens séreux de haut grade et une série de 46 tissus ovariens ont également été analysés. Dans la série TCGA de carcinomes de l’endomètre, le taux d’ARN messager de NTSR1 (ARNm) était négativement corrélé avec la survie globale (SG) et la survie sans progression (SSP) (p = 0,0012 et p = 0,0116, respectivement), et positivement corrélé avec le grade (p = 0,0008). En incluant seulement les carcinomes endométrioïdes, le niveau d’ARNm de NTSR1 était également négativement corrélé avec la SG (log-rank:p < 0.0001) et la SSP (log-rank: p = 0.002). Une forte expression d’ARNm de NTSR1 était significativement associée à une perte de méthylation du promoteur NTSR1. L’expression immunohistochimique de NTS et NTSR1 était significativement augmentée dans l’adénocarcinome (n = 100), par rapport à l’endomètre bénin (p <0,001). L’expression de NTSR1 était positivement corrélée avec le grade (p = 0,004). Une forte expression du NTSR1 cytoplasmique était significativement corrélée avec une SG et une SSP plus courtes (p < 0,001 et p = 0,001, respectivement). Cette corrélation restait significative en excluant les sous-types non-endométrioïdes (p = 0,04 et p = 0,02, respectivement). En analyse multivariée, l’expression de NTSR1 était un facteur de mauvais pronostic indépendant (p = 0,004). Nos résultats indiquent également la présence d’une corrélation positive entre l’expression du marqueur de prolifération MCM6 et le grade histologique dans le sous-type endométrioïde (grade I, 66,7 %, grade II, 75,3 %, grade III, 81,4 %, p <0,001) et une corrélation inverse à la SG et à la SSP (p = 0,02 pour les deux). Dans la cohorte TCGA, les analyses de Cox univariées et multivariées (p = 0,003 et p = 0,03, respectivement) ont révélé que les z-scores élevés de l’ARNm de MCM6 étaient associés à une SG réduite. Ces associations étaient absentes pour Ki-67. Il n’y avait pas de corrélation significative entre NTSR1 et MCM6 ou Ki-67. Dans l’adénocarcinome de l’ovaire, la NTS et NTSR1 ont été détectés dans 72 % et 74 % des cancers de l’ovaire, respectivement. En outre, dans la grande série d’adénocarcinomes ovariens séreux de haut grade, l’ARNm de NTSR1 s’est avéré être en corrélation avec des stades plus élevés et la résistance au platine (p = 0.02). Ceci est concordant avec les résultats expérimentaux montrant que l’antagoniste très spécifique de NTSR1, le SR48692, a augmenté la réponse au carboplatine dans les cellules cancéreuses de l’ovaire et les tumeurs expérimentales induites. Lorsque le SR48692 est combiné avec du carboplatine, une augmentation majeure des dommages à l’ADN induits par le platine et de la mort cellulaire, ainsi qu’une diminution de la croissance tumorale, a été notée. La surexpression de NTSR1 est un facteur de mauvais pronostic dans les cancers de l’endomètre et de l’ovaire, mettant en évidence la contribution de NTS dans la progression du cancer et ses utilisations en tant que marqueur pronostique, et en tant que cible thérapeutique potentielle. L’ajout d’un inhibiteur de NTSR1 en association avec une thérapie à base de sel de platine pourrait améliorer la réponse au traitement / The high affinity receptor 1 (NTSR1) and its agonist, neurotensin (NTS), are correlated with tumor cell aggressiveness in most solid tumors, including hormone-dependent cancers. As the endometrium and ovary are also subjected to hormonal regulation, we evaluated the contribution of NTS to endometrial and ovarian carcinogenesis. Neurotensin receptor 1 (NTSR1) expression and NTSR1 promoter methylation (HM450) were analyzed in 385 cases of endometrial carcinoma from The Cancer Genome Atlas (TCGA). Additionally, from a series of 100 endometrial carcinomas, and 66 benign endometrium samples, NTS and NTSR1 labeling was evaluated by immunohistochemistry. The TCGA series for ovarian high-grade serous adenocarcinoma and a series of 46 ovarian tissues were also analyzed. Using TCGA series, NTSR1 messenger RNA (mRNA) level was negatively correlated with overall survival (OS) and progression-free survival (PFS) (p = 0.0012 and p = 0.0116, respectively), and positively correlated with the grade (p = 0.0008). When including only endometrioid carcinomas, NTSR1 mRNA level continued to be negatively correlated with OS (log-rank: p < 0.0001) and PFS (log-rank: p = 0.002). A higher NTSR1 mRNA level was significantly associated with a loss of NTSR1 promoter methylation. Immunohistochemical expression of NTS and NTSR1 was significantly increased in adenocarcinoma (n = 100), as compared to benign endometrium (p < 0.001). NTSR1 expression was positively correlated with grade (p = 0.004). High immunohistochemical expression of cytoplasmic NTSR1 was significantly correlated with a shorter OS and PFS (p < 0.001 and p = 0.001, respectively). This correlation remained significant when excluding non-endometrioid subtypes (p = 0.04 and p = 0.02, respectively). In multivariate analysis, the expression of NTSR1 was an independent prognostic factor (p = 0.004). Our evidence indicated also the presence of a positive correlation between expression of proliferation marker, MCM6 and the histological grade of endometrioid endometrial adenocarcinoma (grade I, 66.7 %; grade II, 75.3 %; grade III, 81.4 %; p < 0.001) and an inverse correlation with OS ans PFS (p = 0.02 for both). For in silico analyses of the TCGA cohort, both univariate and multivariate Cox analyses (p = 0.003 and p = 0.03, respectively) revealed high MCM6 mRNA Z-scores associated with reduced OS. These associations were absent for Ki-67. No significant correlation between NTSR1 and MCM6 or Ki-67 was found. In ovarian adenocarcinoma, NTS and NTSR1 were detected in 72 % and 74 % of ovarian cancer, respectively. Furthermore, in a large series of high-grade ovarian cancer, NTSR1 mRNA was shown to correlate with higher stages and platinum resistance (p = 0.02). This correlates with experimental results showing the very specific NTSR1 antagonist, SR48692, enhanced the response to carboplatin in ovarian cancer cells and experimental tumors. When SR48692 is combined with carboplatin, a major improvement of platinum-induced DNA damage and cell death, as well as a decrease in tumor growth, was noted. NTSR1 overexpression is a poor prognostic factor in endometrial and ovarian cancer, highlighting the contribution of NTS in cancer progression and its uses as a prognostic marker, and as a potential therapeutic target. The addition of NTSR1 inhibitor in combination with platinum salt-based therapy could improve the response to the drug

La Sclérose Latérale Amyotrophique (SLA) est une maladie neurodégénérative au cours de laquelle les motoneurones meurent. Le premier dysfonctionnement des motoneurones est la rétractation de leurs jonctions neuromusculaires. La présence de vacuoles a été décrite dans l’axone et les dendrites des motoneurones avant la dénervation dans les souris SOD1G93A, modèle murin de la maladie. L’origine des vacuoles n’est pas connue. On peut toutefois se demander si elle pourrait résulter d’un stress excitotoxique. L’excitotoxicité pourrait provenir soit d’une hyperexcitabilité intrinsèque du motoneurone, soit d’une hyperexcitation (balance des entrées excitatrices et inhibitrices modifiées au profit d’une plus grande excitation). Or il a été montré que si les motoneurones sont hyperexcitables au stade embryonnaire dans les souris SOD1G93A, seuls les motoneurones résistants à la SLA (type S) sont hyperexcitables à la deuxième semaine postnatale tandis que les motoneurones vulnérables (types FF et FR) deviennent hypoexcitables avant leur dégénérescence chez l’adulte. Nous avons donc étudié les entrées synaptiques reçues par les motoneurones, pour savoir si la balance excitation/inhibition est déplacée et s’ils sont ainsi hyperexcités. Pour cela nous avons réalisé des enregistrements électrophysiologiques de motoneurones lors de la stimulation de circuits pré-moteurs, et des marquages intracellulaires de motoneurones combinés avec des marquages immunohistochimiques des boutons VGlut1, VGlut2 et Vgat. Nous avons montré que l’amplitude des PPSE monosynaptiques Ia était diminuée dans les souris SOD1, les PPSI di- et trisynaptiques étaient moins nombreux et les interneurones inhibiteurs moins excitables. Cette modification des entrées synaptiques n’était pas due à un changement du nombre de synapses. En revanche, les synapses sont particulièrement nombreuses aux domaines dendritiques qui se vacuolisent dans les souris SOD1, suggérant un lien entre l’activité synaptique et la vacuolisation. Des marquages intracellulaires de motoneurones de souris SOD1, montrent que les vacuoles grandissent avec l’évolution de la maladie, suggérant leur implication dans le processus de dégénération. Grâce à des révélations immunohistochimiques, nous avons montré que ces vacuoles apparaissent dans l’espace intermitochondrial lors de la dégénérescence des mitochondries. Le réticulum endoplasmique est également impliqué. Enfin, l’autophagie, mécanisme d’élimination des organites cellulaires, est déficient au moment de l’apparition des vacuoles, expliquant pourquoi elles s’accumulent avec le temps. Ces résultats amènent à reconsidérer l’hypothèse de l’excitotoxicité supposée comme mécanisme à l’origine de la mort des motoneurones. / Glutamate excitotoxicity arising from excessive entry of calcium in the cell, has long been suggested to contribute to the degeneration of motoneurons in Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS). This hypothesis is enhanced by the observation of vacuoles on motoneurones dendritic tree. Such vacuoles were previously observed on neurons under excitotoxic stress. Excitotoxicity may stem from an intrinsic hyperexcitability of the motoneurons or from a shift of the balance of excitatory / inhibitory inputs received by the motoneurons toward more excitation. Thanks to an in vivo preparation that allows us to make intracellular recordings of motoneurons in adult mice, it was shown that spinal motoneurons do not display an intrinsic hyperexcitability just prior to their degeneration in SOD1 G93A mice, the standard model of ALS. Thus, to study excitotoxicity hypothesis, we decided to study dendritic vacuoles and undersand their genesis, and then to study synaptic inputs on motoneurons, to decipher if there is a hyperexcitability. We have shown, with intracellular labelling and immunohistochemistry, that vacuoles grow with age, that they appear in the intermembrane space of mitochondria, and that deficiency in autophagy prevent their elimination. With electrophysiological recordings, we have shown that monosynaptic EPSP amplitude is reduced in SOD1 mice. IPSP were less numerous and inhibitory interneurons were less excitable. These alterations were not due to synapses numbers, however synapses are preferentially localised on dendritic places that vacuolate, suggesting a link between synaptic activity and vacuolation. These results suggest that excitotoxicity might not be the mecanism of motoneuron death.

La stimulation cérébrale profonde (DBS) du gyrus cingulaire subgénual est actuellement en coursd’évaluation comme nouvelle cible thérapeutique chez les patients souffrant de dépression majeure.Afin de caractériser les mécanismes sous-jacents l’action de la DBS, et plus particulièrement, lapossible implication du système glial, les effets de la stimulation du cortex préfrontal infralimbique surplusieurs marqueurs précliniques de la réponse antidépressive ont été évalués chez le rat. Ce travailde thèse, en utilisant des approches électrophysiologiques, immunohistochimiques etcomportementales, montre que la DBS aigue (130 Hz, 150 μA) induit des comportements pseudoantidépresseurs(évalués dans le test de nage forcée) qui sont associés à une augmentation del’activité des neurones 5-HT du raphé dorsal et de la neurogenèse du gyrus denté. De plus, la DBSaigue est capable de renverser les effets du stress sur la métaplasticité synaptique hippocampique.Par ailleurs, la DBS à plus faible intensité (20 μA, 130 Hz) induit des effets pro-cognitifs, i.e. unefacilitation de la plasticité synaptique au sein de l’hippocampe dorsal et une amélioration desperformances mnésiques des rats dans le test de reconnaissance d’objet. De façon importante, ceseffets neurobiologiques sont prévenus par une lésion pharmacologique gliale avec la gliotoxine Lalpha-aminoadipic acid. Ensemble, nos données in vitro et in vivo soulignent pour la première fois lerôle crucial des astrocytes dans les mécanismes d’action de la DBS. Cette étude propose donc quel’intégrité du système glial au niveau le site de stimulation est un pré-requis majeur afin d’optimiserl’efficacité de la DBS / Deep brain stimulation (DBS) of the cingulated gyrus 25 is currently evaluated as a new therapy inpatients with treatment-resistant major depressive disorder. The effects of infralimbic prefrontal cortexDBS on several pre-clinical markers of the antidepressant-like response were assessed in rats toinvestigate the mechanisms underlying DBS action, and particularly, the putative involvement of glialsystem. The present study, using electrophysiological, immunohistochemical and behavioralapproaches, shows that acute DBS (130 Hz, 150 μA) induced an antidepressant-like behavior(evaluated in the forced-swim test) that was associated with an increase of dorsal raphe 5-HTneuronal activity and of dentate gyrus neurogenesis. Moreover, acute DBS was able to reverse theeffects of stress on hippocampal synaptic metaplasticity. Besides, DBS at lower intensity (20 μA, 130Hz) induced pro-cognitive effects, i.e. facilitated the hippocampal synaptic metaplasticity and improvedlearning performance in the novel object recognition task. Importantly, these neurobiological effects ofDBS were prevented by local pharmacological glial lesions with the L-alpha-aminoadipic acid gliotoxin.Taken together, our in and ex vivo findings highlights for the first time the crucial role of glial cells inthe mechanism of action of DBS. The present study, therefore, proposes that an unaltered glial systemwithin stimulation areas may constitute a major prerequisite to optimize DBS efficacy