Des mutations faux-sens au niveau du récepteur à activité tyrosine kinase FGFR3 (Fibroblast Growth Factor Receptor 3) entrainent sa suractivation qui apporte des dysfonctions biologiques dans plusieurs maladies. L’achondroplasie, la forme la plus commune de chondrodysplasie liée à Fgfr3, est une maladie génétique rare, touchant 1 nouveau-né sur 20 000, caractérisée par des signes cliniques spécifiques : nanisme rhizomélique, membres courts, macrocéphalie, hypoplasie de l’étage moyen de la face, compression cervico-médullaire. L’activité anormale du récepteur induit des défauts de l’ossification endochondrale responsables du phénotype pathologique. Pendant longtemps le seul traitement pour cette maladie a été l’allongement chirurgical des membres, cependant au cours des dernières années de nombreux chercheurs ont développé des potentielles stratégies thérapeutiques basées sur des études moléculaires. L’objectif de ma thèse était d’évaluer une nouvelle approche thérapeutique pour l’achondroplasie. Une stratégie thérapeutique prometteuse prévoit l’utilisation de petits inhibiteurs chimiques, connus sous le nom d’inhibiteurs de tyrosine kinases, qui sont capables d’arrêter l’activité de FGFR3. J’ai estimé les effets d’un de ces composés, NVP-BGJ398, dans un modèle murin mimant le nanisme achondroplase (Fgfr3Y367C/+). Des expérimentations effectuées ont montré une amélioration des caractéristiques pathologiques dans les souris traitées avec NVP-BGJ398. Nous avons également examiné l’impact de la mutation activatrice de FGFR3 sur le développement mandibulaire. L’étude a reconnu un défaut dans la croissance mandibulaire chez l’homme et la souris atteints. En outre nous avons pu investiguer la croissance osseuse de la mandibule et corriger le défaut pathologique avec NVP-BGJ398. Enfin j’ai participé à des analyses moléculaires pour décrire comment trois mutations de FGFR3 localisées à la même position (Lys650) peuvent induire trois différents nanismes avec sévérité croissante. Les résultats ont fourni une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires pathologiques et pourront mener à des nouvelles cibles pour des approches thérapeutiques. / Missense mutations in the tyrosine kinase receptor FGFR3 (Fibroblast Growth Factor Receptor 3) lead to its overactivation causing biological dysfunctions in several diseases. Achondroplasia, the most common Fgfr3-related chondrodysplasia, is a rare genetic disorder, affecting 1 in 20000 live births, characterized by particular clinical features: rhizomelic dwarfism, short limbs, macrocephaly, midface hypoplasia, cervicomedullary compression. The abnormal activity of the receptor induces endochondral ossification defects that are responsible for the pathological phenotype. For a long time the only treatment for this disease was the limb lengthening surgery, however in recent years several researchers have developed potential therapeutic strategies based on molecular studies. The objective of my thesis was to evaluate a novel therapeutic approach for achondroplasia. A promising therapeutic strategy involved the use of small chemical inhibitors, known as tyrosine kinase inhibitors, that are able to arrest the FGFR3 activity. I have assessed the effects of one of these compounds, NVP-BGJ398, in a mouse model mimicking the acondroplastic dwarfism (Fgfr3Y367C/+). The experiments performed showed an improvement of all pathological hallmarks in NVP-BGJ398 treated mice. We have also inspected the impact of the activating FGFR3 mutation on the mandibular development. The study established a defect in mandibular growth in both affected patients and mice. Furthermore we could investigate the mandibular bone growth and correct the pathological defect with NVP-BGJ398. Finally I have participated in molecular analyses to describe how three FGFR3 mutations at the same position could lead to three different dwarfisms with increasing severity. The results provided a better understanding of FGFR3 pathological molecular mechanisms and could lead to new targets for therapeutic approaches.

Nous étudions une nouvelles familles d'inhibiteurs de kinase: les benzopyridoindole. Ces molécules ont des effets antiprolifératifs sur des lignées cancéreuses et représentent les têtes de série de possibles agents anti-cancéreux. We study on a new family of kinase inhibitors: benzopyridoindole. These molecules have antiproliferative effects on cancer cell lines and represent the lead of potential anti-cancer products.

Le cancer du sein était au premier rang des cancers chez la femme en termes d'incidence et de mortalité en 2008 (GLOBOCAN 2012, IARC). A l'origine de cette mortalité on observe notamment le développement de résistances aux chimiothérapies conventionnelles mais aussi le développement des métastases qui sont responsables de 90% des décès des patientes. Il est donc indispensable d'étendre l'arsenal thérapeutique à la disposition des cliniciens avec de nouvelles molécules actives sur les formes de cancers résistants aux chimiothérapies et ciblant le processus métastatique.Au sein de notre équipe nous avons identifié un nouvel inhibiteur de la LIM Kinase (LIMK) baptisé « Pyr1 ». La LIMK est responsable de la régulation de la dynamique des microtubules et des microfilaments d'actine. Dans un premier article (Prudent et al., Cancer Research, 2012) nous avons montré que Pyr1 avait une activité anti-mitotique et anti-migratoire dans un modèle cellulaire de cancer de l'utérus. De plus une analyse pilote a montré que Pyr1 était efficace dans un modèle murin de leucémie où il augmente la survie des souris. Étant donné que la LIMK est surexprimée dans les cancers du sein et qu'une des conséquences cellulaires d'un traitement par Pyr1 est une stabilisation des microtubules, comme le fait le paclitaxel couramment utilisé pour le traitement des formes invasives de ces cancers , l'objectif de ma thèse a été d'étudier l'efficacité thérapeutique de Pyr1 sur des modèles cellulaires et murins de cancer du sein, et notamment sur les cancers résistants au paclitaxel.Nous avons montré que Pyr1 ralentissait la croissance des tumeurs primaires et réduisait leur taille. Pyr1 est bien toléré et l'effet anti-tumoral est également observé sur des modèles résistants au paclitaxel. Nous avons ensuite étudié l'effet de Pyr1 sur la migration et l'invasion des cellules tumorales en utilisant notamment la microscopie intra-vitale. Nous avons observé que, bien qu'il ne diminue pas la vitesse de migration des cellules tumorales, Pyr1 entraine in vivo un changement morphologique important. Enfin, Pyr1 n'empêche pas la dispersion métastatique mais il prévient de manière efficace la croissance des métastases.Nous en avons conclu que Pyr1 est une molécule intéressante pour le traitement des cancers du sein résistants aux chimiothérapies conventionnelles et également sur le traitement des métastases. / Breast cancer is the most common diagnosed cancer in women worldwide with an increase of 20% and 14% in terms of incidence and mortality, respectively, in 2008 (GLOBOCAN, 2012). This increase is mainly due to the lack of therapeutics that target the development of metastasis responsible for 90% of cancer death. Moreover, the development of resistance to available chemotherapies limits their effectiveness. It's an urgent need to find new drugs that target the metastatic process and are efficient on resistant cancers.Our team has identified a new LIM Kinase (LIMK) inhibitor called “Pyr1”. LIM Kinases are implicated in the dynamic regulation of the actin and microtubule cytoskeleton. We previously published data showing that Pyr1 has an anti-mitotic and anti-migratory activity on a cervical cancer cell line. Moreover, a pilot in vivo study has shown that Pyr1 was efficient in a leukemia mouse model where it increases the lifespan of treated compared to control mice (Prudent et al., 2012).LIM Kinases have been shown to be overexpressed in breast cancer. Moreover the chemotherapeutical agents currently used for this kind of cancer belong to the class of taxanes (such as paclitaxel). Taxanes are cytotoxic compound that directly binds to microtubules and stabilizes them. Since Pyr1 treatment also results in microtubules stabilization, with a complete different mechanism of action, we have decided to investigate the anti-cancer effect of Pyr1 on breast cancer cell lines and xenografts, including paclitaxel resistant models.We showed that Pyr1 decreases primary tumor growth and reduces their size. Pyr1 is well tolerated and the anti-tumor effect is also observed on paclitaxel resistant models. We then studied Pyr1 effects on migration and invasion in vitro and in vivo. Intravital imaging of tumors showed that, whereas Pyr1 didn't slow down tumor cell migration, it induced a cell morphological change. Finally, Pyr1 does not affect metastasis spreading but prevents their growth.These results indicate that LIMK inhibitors, such as Pyr1, may represent a pharmacological alternative for taxanes resistant tumors. Moreover, they could be potent agents to reduce the size of metastasis.

Nous étudions une nouvelles familles d'inhibiteurs de kinase: les benzopyridoindole. Ces molécules ont des effets antiprolifératifs sur des lignées cancéreuses et représentent les têtes de série de possibles agents anti-cancéreux. We study on a new family of kinase inhibitors: benzopyridoindole. These molecules have antiproliferative effects on cancer cell lines and represent the lead of potential anti-cancer products. / Benzo[e]pyridoindoles are novel potent inhibitors of aurora kinases. We performed a SAR study to improve their activity and water solubility. Amino-benzo[e]pyridoindolones were found to be potent hydrosoluble anti-proliferative molecules. They induced a massive arrest in mitosis, prevented histone H3 phosphorylation as well as disorganizing the mitotic spindles. Upon a delay, cells underwent binucleated and finally died. Taking into account their interesting preclinal characteristics, their efficiency towards xenografts in nude mice and their apparent safety in animals, these molecules are promising new anti-cancer drugs. They probably target a metabolic signaling pathway, besides aurora B inhibition. In addition to their possible applications, these inhibitors are tools for cell biology studies. C4, a low ATP affinity inhibitor of aurora B kinase, revealed that the basal activity of the kinase is required for histone H3 phosphorylation in prophase and for chromosome compaction in anaphase. These waves of activation/deactivation of the kinase, during mitosis, corresponded to different conformations of the passenger chromosomal complex.

La nécroptose est une mort cellulaire régulée impliquée dans les pathologies inflammatoires, ischémiques et dégénératives. RIPK1 serait une cible thérapeutique intéressante car son activité kinase serait à l’origine de leur initiation ou aggravation. Nous avons caractérisé les effets biologiques de deux nouveaux inhibiteurs de RIPK1. La sibiriline protège les souris d’une hépatite autoimmune et 6E11 protège les cellules endothéliales de l’aorte de la mort par ischémie froide/réoxygénation, suggérant des propriétés intéressantes pour ces inhibiteurs. Ces composés diffèrent par leur mode d’action, d’interaction et de sélectivité, et restent à optimiser en vue d’une utilisation thérapeutique. / Necroptosis is a regulated cell death pathway involved in inflammatory, ischemic or degenerative diseases. RIPK1 would be an interesting therapeutic target since its kinase activity is probably responsible of their initiation or aggravation. We have characterized the biological effects of two new RIPK1 inhibitors. Sibirilin protects mice from autoimmune hepatitis and 6E11 protects endothelial aortic cells from death due to cold ischemia/reoxygenation, suggesting interesting properties for these inhibitors. These compounds differ in their mode of action, interaction and selectivity, and still need to be optimized for therapeutic use.

Ce manuscrit présente nos travaux de recherches réalisés sur : i) des éponges marines de Méditerranée (Phorbas tenacior) et des DOM-TOM (Niphates sp. et Clathria rugosa), sélectionnées sur la base des propriétés biologiques préliminaires réalisées sur les extraits bruts, de l’originalité des métabolites, et/ou de l’absence d’étude chimique antérieure de l’espèce ; ii) la synthèse et l’évaluation des propriétés biocides d’analogues de la viscosaline, molécule de type 3-alkylpyridinium aux propriétés antibactériennes et antisalissures faiblement valorisées. L’étude de l’éponge calédonienne Niphates sp. a conduit à l’isolement des népheliosynes A et B, deux polyacétylènes polyhydroxylés avec des cytotoxicités modérées. Les anchinopeptolides B-D, inhibiteurs sélectifs des kinases GSK-3 et PfGSK-3, ont été isolés de Phorbas tenacior, ainsi que la phorbasoïne, un alcaloïde nouveau avec un coeur hydantoïne. Enfin, la première étude chimique de Clathria rugosa a conduit à l’isolement d’un nouveau macrolide, le Clathriolide, un métabolite secondaire cytotoxique vis-à-vis de nombreuses lignées cellulaires tumorales. Chacun des métabolites isolés a fait l’objet d’une étude structurale et biologique poussée. Une stratégie de synthèse originale d’analogues structuraux de la viscosaline a été mise au point. Les dérivés obtenus possèdent d’excellentes activités antibactériennes et antisalissures ainsi que des activités antitumorales modérées. / This manuscript deals with : i) marine sponges from the Mediterranean Sea (Phorbas tenacior) and New Caledonia (Niphates sp. and Clathria rugosa), selected for their biological activities conduced on their crude extract, the originality of produced secondary metabolites and the absence of previous chemical studies ii) the synthesis and the antibacterial properties of analogues of viscosaline. Viscosaline is a 3-alkylpyridinium secondary metabolites which exhibited interesting antibacterial and antifouling properties. The study of the New Caledonian marine sponge Niphates sp. led to the isolation of nepheliosynes Aand B, two polyhydroxylated polyacetylenic acids which exhibited moderate cytotoxic properties. The anchinopeptolides B-D, selective inhibitors of GSK-3 and PfGSK-3 kinases, have been isolated from Phorbas tenacior along with the new alkaloid phorbasoïne. Finally, the first study of the New Caledonian sponge Clathria rugosa let to the isolation of new macrolide, clathriolide, which exhibited cytotoxic properties. The structures and biological properties of each metabolite have been extensively studied in this work. An original synthesis of analogues of viscosaline had been developed. All the derivatives showed excellent antibacterial and antifouling properties, and moderate antitumoral activities.