ALK1 (Actlivin receptor-Like Kinase 1) est un récepteur exprimé spécifiquement sur les cellules endothéliales. ALK1 possède deux ligands de haute affinité BMP9 (Bone Morphogenic Protein) et BMP10. Cette voie de signalisation joue des rôles cruciaux dans l'angiogenèse et la lymphangiogenèse qui sont des processus critiques dans le développement mais aussi le cancer. Ainsi, l'objectif de cette thèse était de caractériser les fonctions de BMP9 et BMP10 dans le développement vasculaire physiologique et tumoral à l'aide de souris invalidées pour ces deux facteurs.Nous avons montré que BMP9 et BMP10 sont essentiels à la fermeture du canal artériel. Ce vaisseau permet de dévier le sang hors des poumons foetaux non fonctionnels et sa fermeture au moment de la naissance est nécessaire à la survie postnatale. L'absence de BMP9 et BMP10 mène à une réouverture du canal artériel chez le souriceau du fait de problèmes de remodelage. Chez l'Homme, une région critique contenant Bmp10 peut être corrélée à des problèmes de fermeture du canal artériel.Des essais cliniques ciblant ALK1 dans le traitement du cancer sont en cours du fait de son implication dans l'angiogenèse. Néanmoins, les rôles spécifiques de BMP9, BMP10 et ALK1 dans le cancer sont encore mal connus. Nous avons montré que BMP10 n'est pas impliqué dans la tumorigenèse mammaire au contraire de BMP9 qui agit comme un facteur de quiescence et de maturation dans l'angiogenèse tumorale. Ainsi, il serait plus intéressant de cibler spécifiquement BMP9 plutôt qu'ALK1 afin d'éviter d'altérer les fonctions physiologiques de BMP10. / ALK1 (Actlivin receptor-Like Kinase 1) is a receptor specifically expressed at the surface of endothelial cells. BMP9 (Bone Morphogenic Protein) and BMP10 are the high affinity ligands of ALK1. This pathway has been proved to play important roles in angiogenesis and lymphangiogenesis which are critical processes in development as well as in cancer. Thus, the purpose of my PhD was to characterize BMP9 and BMP10 functions in physiological and tumoral vascular development using mice invalidated for those proteins.We show that BMP9 and BMP10 are essentials to ductus arteriosus closure, a shunt allowing blood to avoid inoperative foetal lungs. Its closure is mandatory to survival after birth. Loss of BMP9 and BMP10 leads to ductus arteriosus reopening in mice pups due to remodeling issues. In human, a critical region including Bmp10 was correlated to patent ductus arteriosus.Clinical trials targeting ALK1 in cancer treatment are in progress due to its involvment in angiogenesis. However, little is known about the specific roles of BMP9, BMP10 and ALK1 in carcinogenesis. We show that BMP10 is not involved in mammary cancer development while BMP9 acts as a quiescent and maturation factor in tumoral angiogenesis. Thus, it may be more interesting to target only BMP9 instead of ALK1 to avoid interferences with BMP10 physiological functions.

Le carcinome à cellules rénales (RCC) exprimant le facteur inductible de l'hypoxie (HIF) en raison de l'inactivation du gène de von Hippel Lindau (vhl), représente un modèle d'hypoxie chronique. Le devenir des patients dépend du stade de dissémination des cellules tumorales. Par conséquent, déchiffrer les mécanismes de métastase est une préoccupation majeure. Le développement dépendant du VEGF-C (Vascular Endothelial Growth Factor C) d'un réseau lymphatique est en première ligne de propagation métastatique. Pour étudier le rôle de VEGFC dans la dissémination du RCC, nous avons étudié son expression dans l'hypoxie et nous avons invalidé son gène dans des lignées cellulaires humaines et murines. L'hypoxie régule négativement l'ARNm de VEGFC par une diminution de la transcription et de la stabilité de l'ARNm mais l'expression de la protéine VEGF-C est induite par l’hypoxie. Des capacités accrues de prolifération et de migration, et une meilleure expression des marqueurs mésenchymateux et des marqueurs souches caractérisent les cellules vegf-c -/-. Alors que les cellules vegfc -/- ne forment pas de tumeurs chez les souris immunodéficientes, elles développent des tumeurs agressives chez les souris immunocompétentes. La surexpression de VEGFC, est liée à une augmentation de la survie sans progression et globale chez les patients atteints de tumeurs non métastatiques alors qu'une diminution de la survie sans progression et globale est observée chez les patients métastatiques. Nos expériences décrivent une régulation subtile du VEGF-C par hypoxie et mettent en évidence son rôle bénéfique ou péjoratif. Par conséquent, le ciblage VEGF-C pour la thérapie doit être considéré avec prudence. / Hypoxic zones are common features of metastatic tumors. Renal cell carcinoma (RCC) expressing the Hypoxia Inducible Factor (HIF) because of inactivation of the von Hippel Lindau gene (vhl), represent models of chronic hypoxia. Their outcome depends on the extent of their dissemination at diagnosis. Therefore, deciphering the mechanisms of metastasis is a major concern. The Vascular Endothelial Growth Factor C (VEGFC)-dependent development of a lymphatic network is in front line of metastatic spreading. To address the role of VEGFC in RCC dissemination, we studied its expression in hypoxia and we invalidated its gene in human and mouse model cell lines of RCC. Hypoxia down-regulates VEGFC mRNA through a decrease in transcription and mRNA stability but concomitantly induced VEGFC protein expression. Increased proliferation and migration abilities, over-activation of the AKT signaling pathway and enhanced expression of mesenchymal and stem cell markers characterized vegfc-/- cells. Whereas vegfc-/- cells do not form tumors in immuno-deficient mice, they develop aggressive tumors in immuno-competent mice. Moreover, mouse RCC cells generate fast-growing tumors in mice invalidated for six1 or eya2, two major regulators of VEGFC expression. Lymphangiogenic markers overexpression including VEGFC is linked to increased disease-free and overall survival in patients with non-metastatic tumors whereas decreased progression-free and overall survival is observed for metastatic patients. Our experiments describe a subtle regulation of VEGFC by hypoxia and highlight its beneficial or pejorative role. Therefore, targeting VEGFC for therapy must be considered with caution.

Le système lymphatique a pour rôle principal de drainer les fluides tissulaires et de participer à la surveillance immune. La lymphangiogenèse est principalement activée par deux facteurs : les vascular endothelial growth factors-C et -D (VEGF-C et VEGF-D). Ces facteurs participent à la progression métastatique à la fois en stimulant la prolifération des vaisseaux lymphatiques dans la tumeur et en périphérie et en provoquant la dilatation des vaisseaux collecteurs facilitant ainsi le passage des cellules tumorales de la tumeur primaire aux ganglions lymphatiques. Lors de son développement, une tumeur est soumise à de nombreux stress cellulaires tels que l'hypoxie, l'inflammation ou la déprivation en nutriments. Ma thèse a donc été consacrée à l'analyse des régulations moléculaires permettant une surexpression des facteurs lymphangiogéniques en condition de stress cellulaire. Lors d'un premier projet de recherche j'ai démontré que l'hypoxie réduit la transcription de VEGF-C ainsi que sa traduction coiffe-dépendante mais activait une traduction médiée par un site interne d'entrée du ribosome (IRES). De plus, cette activation de la synthèse de VEGF-C en hypoxie est indépendante de HIF-1a et stimule la lymphangiogenèse dans les tumeurs ainsi que dans les ganglions lymphatiques participant ainsi à la dissémination tumorale. Dans un second temps, j'ai démontré que le VEGF-D possédait lui aussi un IRES activé par un choc thermique. L'activité de l'IRES du VEGF-D est régulée par la localisation subcellulaire d'un facteur trans-activateur de l'IRES (ITAF) : la nucléoline. Cette protéine est exportée du noyau vers le cytoplasme lors d'un choc thermique. Ce processus est inhibé par un traitement avec un anti-inflammatoire non stéroïdien ce qui supprime l'activation de la traduction IRES dépendante du VEGF-D. Enfin lors d'un troisième projet, j'ai travaillé sur le lymphœdème secondaire, une pathologie caractérisée par une destruction du système lymphatique où la lymphangiogenèse doit être stimulée. J'ai évalué l'impact de l'hormonothérapie, principal traitement du cancer du sein, sur l'expression du VEGF-C et -D. J'ai démontré que l'estradiol stimulait l'expression de ces facteurs alors que l'hormonothérapie diminue leur synthèse et provoque une destruction de l'endothélium lymphatique. En conclusion, mes trois projets de thèse m'ont permis d'étudier les régulations moléculaires des deux facteurs lymphangiogéniques principaux dans des pathologies provoquées par une lymphangiogenèse excessive ou insuffisante. / Tumor lymphangiogenesis promotes lymph node metastasis using two mechanisms consisting of lymphatic vessels proliferation and dilatation to facilitate tumor spread. Lymphangiogenesis is mainly promoted by two growth factors: the vascular endothelial growth factor C and D. My PhD was focused on the molecular regulations inducing a tumoral over-expression of these two factors during stress. I demonstrated that hypoxia reduced VEGF-C transcription and cap-dependent translation while activating an Internal Ribosome Entry Site (IRES)-dependent mechanism of translation. This upregulation of VEGF-C in hypoxia is independent of HIF-1a; and stimulates lymphangiogenesis in tumors and lymph nodes and contribute to lymphatic metastasis. Then, I have discovered that VEGF-D had an IRES selectively activated by heat shock. VEGF-D IRES is regulated by a subcellular relocalization of an ITAF, the nucleolin. This molecular process is reversed by non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAID) that decrease VEGF-D IRES translation initiation by targeting the nucleolin. Finally, I worked on secondary lymphedema, a pathology that is characterized by a disruption of the lymphatic network where lymphangiogenesis thus need to be restored. In this condition, I have evaluated the impact of hormone therapy, the main treatment for breast cancer, on the regulation of lymphangiogenic factors. I found that estradiol stimulates the expression of VEGF-C and-D contrary to the hormone therapy that inhibits VEGF-C and -D and thus mediates a disruption of the lymphatic endothelium. Taken together, my PhD projects have allowed me to study the regulations of VEGF-C and -D in pathologies mediated either by an excessive or an insufficient lymphangiogenesis.