Les intégrines, des récepteurs trans-membranaires exerçant une fonction importante dans l'adhésion et la migration cellulaire, pourraient contribuer aux propriétés, tumorigènes et métastatiques du mélanome uvéa!. Nous avons démontré que le patron d'expression de certaines intégrines différait entre les lignées tumorales: la sous-unité d'intégrine a4 est anormalement élevée dans la lignée métastatique H79 alors que l'expression de la sous-unité a5 est presque entièrement abolie dans des lignées à plus fort potentiel tumorigène mais non dans les lignées peu agressives. La transcription du gène a4 étant sous l'influence régulatrice du facteur de transcription (FT) Pax-6, nous avons démontré que celui-ci n'est cependant pas l'élément déterminant dans l'expression aberrante du gène a4. Sachant que le promoteur du gène a5 est sous l'influence des FTs Spl/Sp3, AP-l et NFI, nous avons démontré que l'agressivité des lignées de mélanomes pouvait être étroitement liée à des changements dans l'expression ou les propriétés de ces FTs.

Nous avons récemment découvert que le gène Gas1 agit comme un suppresseur de métastases chez le mélanome. Ce gène pourrait être utilisé pour d’éventuelles thérapies contre la métastase. Afin de découvrir le mécanisme réprimant l’expression de Gas1 chez les cellules métastatiques, nous avons utilisé des ChIP, des inhibiteurs chimiques et des petits ARN interférents contre des molécules susceptibles de réprimer Gas1. Chez le mélanome métastatique murin B16-F10, nous avons observé plusieurs groupements méthyles sur l’îlot CpG du promoteur de Gas1, ainsi que la marque de répression H3K9me3 et l’absence de la polymérase II. Chez les cellules humaines C8161 et Lox-IMVI, nous avons découvert qu’il y avait une forte présence d’acétylation au niveau de l’histone 3 et de polymérase II. Par ailleurs, nous avons prouvé que c-MYC et BRD4 étaient impliqués dans la régulation de GAS1. Finalement, ces résultats pourront être utilisés pour développer d’éventuelles thérapies contre la métastase.

Le mélanome cutané est la forme la plus mortelle des cancers cutanés, due à une dissémination métastatique importante. La prise en charge thérapeutique du stade métastatique a été révolutionnée il y a cinq ans avec les autorisations de mise sur le marché des thérapies ciblées (inhibiteurs des kinases BRAF V600- et de MEK) et des immunothérapies (anticorps monoclonaux anti-CTLA-4, anti-PD1, anti-PD-L1). Malgré la prolongation de la survie des patients, le développement de résistances aux inhibiteurs de BRAF, la toxicité et le faible taux de réponse aux immunothérapies sont problématiques. Pour ces raisons, l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques reste une priorité. Notre équipe a récemment identifié une fonction non-codante d'un ARN messager (ARNm). Cet ARNm présente un mécanisme original d'éponge à microARN (miARN) impliqué dans le développement du mélanome. L'ARNm est stabilisé par la fixation d'un miARN sur des éléments de reconnaissance (MRE) non-canoniques, situés au sein de la séquence de l'ARNm. Une fois séquestré sur ces MRE non-canoniques, ce miARN ne peut plus exercer son activité suppresseur de tumeur. En particulier, il ne peut plus réguler post-transcriptionnellement l'expression d'une protéine impliquée dans la prolifération cellulaire. Nous avons démontré, dans le contexte du mélanome métastatique, que cet ARNm éponge est une cible thérapeutique pertinente. L'approche thérapeutique repose sur l'utilisation d'oligonucléotides antisens (ASO) qui masquent les sites de séquestration du miARN, c'est-à-dire les MRE non-canoniques, dans le but de libérer le miARN de l'éponge et de restaurer ses fonctions de régulation. Nous avons fait la preuve de concept du mode d'action de ces ASO et de leurs effets biologiques. Nous avons démontré que ces ASO diminuent la densité cellulaire in vitro et ralentissent la croissance tumorale dans un modèle murin de xénogreffe de cellules de mélanome ainsi que dans un modèle murin de xénogreffes de tumeurs dérivées de patients (PDX). Cette approche thérapeutique est innovante d'une part dans l'usage qui est fait des ASO, et d'autre part dans le concept de libération de miARN d'une éponge, qui permet de restaurer une régulation cellulaire post-transcriptionnelle anti-proliférative. Cette approche est spécifique de la présence de l'éponge et n'a pas d'équivalence en oncologie ni dans aucune autre pathologie. / Cutaneous melanoma is the most deadly form of skin cancer, due to major metastatic spread. Therapeutic care of metastatic stage has been revolutionized five years ago with the approvals of targeted therapies (BRAF V600- and MEK kinases inhibitors) and immunotherapies (monoclonal antibodies directed against CTLA-4, PD1 and PD-L1). Patients overall survival is now prolonged, but resistances to kinases inhibitors, low response rate to immunotherapies, and systemic toxicities are problematic. For these reasons, it remains necessary to identify new therapeutic targets. Our team has recently identified a non-coding function of a messenger RNA (mRNA). This mRNA acts as a microRNA (miRNA) sponge and is implicated into melanoma burden. This mRNA is stabilized by the binding of a miRNA onto non-canonical recognition elements (MREs), located within mRNA sequence. When sequestered on these non-canonical MREs, this miRNA cannot exert its tumor suppressor function. In particular, it cannot anymore post-transcriptionally regulate the expression of a protein implicated into cell proliferation. We demonstrated, in the context of metastatic melanoma, that this sponge mRNA is a relevant therapeutic target. The therapeutic approach uses oligonucleotides antisens (ASO) to mask sequestration sites, which are non-canonical MREs, in the objective to free miRNAs from the sponge and to restore its functions. We made the proof of concept of the molecular mechanism and the biological effects of ASOs. We demonstrated that these ASOs decrease cell density in vitro and slow down tumor growth in a melanoma xenograft mouse model and in a patient-derived xenograft melanoma mouse model. This is a very innovative therapeutic approach by the way we use ASO, and on the concept of liberating miRNA from sponge sequestration, in order to reset a post-transcriptional anti-proliferative cellular regulation. This approach is specific for the sponge and has no equivalence in oncology.

Les mélanomes oculaires sont des tumeurs rares représentant environ 5% des mélanomes. Les mélanomes oculaires peuvent provenir de deux tissus : l’uvée (~500 cas/an en France) et la conjonctive (~30 cas/an). Les mélanomes uvéaux présentent un très faible taux de mutations somatiques. Ces tumeurs sont également porteuses d’altérations du nombre de copies caractéristiques (gains du 8q, 1q, 6p, pertes du 3, du 1p, du 6q ou du 8p). L’évolution du génome de ces tumeurs durant la progression métastatique est à ce jour mal décrit. Afin d’explorer l’évolution métastatique du mélanome uvéal, nous avons séquencé les exomes de 14 tumeurs primaires et 79 métastases provenant de 24 patients. Il existait une grande proximité génétique entre tumeurs primaires et métastases avec une médiane de 11,5 mutations dans les tumeurs primaires, et 14 dans les métastases. Bien que les mutations SF3B1 et EIF1AX soient des facteurs pronostiques majeurs dans les mélanomes uvéaux, leurs fréquences dans les métastases étaient similaires à celle observée dans les séries historiques de tumeurs primaires. Les métastases présentaient quelques altérations de nombre de copies supplémentaires par rapport aux tumeurs primaires correspondantes. Parmi les altérations du nombre de copies les plus souvent acquises lors du processus métastatique, les gains du 8q étaient présents dans 92% des métastases. Lors de ce travail, nous avons découvert un mélanome uvéal présentant un phénotype hypermuté CpG>TpG chez une patiente ayant présenté une réponse exceptionnelle à une immunothérapie anti-PD1. Ce phénotype hypermutateur a été expliqué par une mutation germinale délétère de MBD4 (Methyl-CpG Binding Domain 4) avec une inactivation bi-allélique dans la tumeur. Deux autres tumeurs hypermutées CpG>TpG porteuses d’une mutation de MBD4 germinale, un mélanome uvéal et un glioblastome, ont été identifiées dans les bases de données publiques. La biologie des mélanomes conjonctivaux et leurs profils génomiques sont mal connus. Nous avons séquencé les génomes de 6 tumeurs, puis procédé à un séquençage ciblé de 47 autres tumeurs. Nous avons montré que ces tumeurs présentent un profil hypermuté C>T induit par l’exposition aux ultra-violets. Ces tumeurs présentaient un profil de mutations proche des mélanomes cutanés avec une fréquence moindre de mutations BRAF (33%), et des mutations plus spécifiques des mélanomes muqueux telles que des mutations activatrices de KIT et SF3B1 dans les mélanomes conjonctivaux non exposés au soleil. Nous avons également identifié des mutations de CTNNB1 dans les tumeurs développées sur des nevi conjonctivaux. L’ensemble de ces travaux illustrent comment la description moléculaire des tumeurs rares permet d’envisager de nouvelles stratégies de médecine de précision. / Ocular melanomas are rare tumors representing about 5% of all melanomas. Ocular melanomas may arise from two tissues: the uvea (~ 500 cases / year in France) and the conjunctiva (~ 30 cases / year). Uveal melanomas have a very low rate of somatic mutations. These tumors also carry specific distinctive copy number alterations (gains of 8q, 1q, 6p, losses of 3, 1p, 6q or 8p). The evolution of the genome of these tumors during metastatic progression has been poorly described.To explore the metastatic evolution of uveal melanoma, we whole-exome sequenced 14 primary tumors and 79 metastases from 24 patients. Primary tumors and metastases presented close genetic profiles with a median of 11.5 mutations in primary tumors, and 14 in metastases. Although SF3B1 and EIF1AX mutations are major prognostic factors in uveal melanomas, their frequencies in metastases were similar to those observed in historical primary tumors. The metastases showed some additional copy number alterations compared to the corresponding primary tumors. Among the alterations acquired during the metastatic process, 8q gains were present in 92% of metastases.Thanks to this work, we found a uveal melanoma with a CpG> TpG hypermutated phenotype in a patient who had an exceptional response to anti-PD1 immunotherapy. This hypermutated phenotype was explained by a deleterious germline mutation of MBD4 (Methyl-CpG Binding Domain 4) with bi-allelic inactivation in the tumor. Two other hypermuted CpG> TpG tumors with germline MBD4 mutation, a uveal melanoma and a glioblastoma, were identified in public databases.The biology of conjunctival melanomas and their genomic profiles have been scarcely described. We sequenced the genomes of 6 tumors and then target-sequenced 47 other tumors. We showed that these tumors had a C> T hypermuted profile induced by ultraviolet exposure. These tumors presented a pattern of mutations close to cutaneous melanomas with a lower frequency of BRAF mutations (33%), and mutations that were more specific of mucosal melanomas such as activating mutations of KIT and SF3B1 in conjunctival melanomas not exposed to the sun. We also identified CTNNB1 mutations in tumors developed on conjunctival nevi.All of these works illustrate how the molecular description of rare tumors opens new avenues for precision medicine.

Le nombre de cancers et notamment de cancers photoinduits étant en augmentation, il est indispensable d’identifier de nouvelles molécules protectrices de type filtres UV, réparatrices vis-à-vis des altérations de l’ADN mais également favorisant la réponse pigmentaire. Les lichens sont des organismes originaux qui possèdent des qualités de résistance remarquables aux rayonnements solaires dues notamment à la production de métabolites photoprotecteurs tels que les mycosporines. A partir de ce motif structural original, nous avons synthétisé divers analogues par catalyse à l’or en utilisant un outil de la chimie théorique (TD-DFT) pour orienter les synthèses. Les premières évaluations de leurs propriétés physico-chimiques des molécules ont montré des activités prometteuses. / For several years, melanoma is the cancer with 84,000 new cases per year in Europe, including over 7000 cases in France, in 2010. One of the major causes of this cancer is the excessive exposure to UV radiations and it has been suggested that UV-A may be the primary cause of sunlight-induced melanoma. Hence, sunscreens with a good absorption in the UV-A spectral range need to be developed with a good efficacy and photostability. Lichens are original sources for the development of new UV filters because they possess ability to absorb UV due to the presence of metabolites such as mycosporines or MAAs (mycosporines like aminoacid). Based on the general structure of mycosporines, we have synthesized various analogues of mycosporines using a gold-catalyzed strategy. To orientate the synthesis, we used the method of the quantum chemistry: TD-DFT (Time-dependent density functional theory). These products were analyzed for their UV profiles and some of them showed good absorbing properties in UVA range. The cytotoxicity assay showed no toxicity of all products evaluated.

L’immunothérapie est une avancée majeure dans le traitement des cancers, même s’il reste fondamental d’identifier de nouvelles cibles pour optimiser la réponse anti-tumorale. Des enzymes impliquées dans le métabolisme d'acides aminés ont été décrites comme pouvant inhiber ces réponses immunitaires et ainsi favoriser la progression tumorale. Elles sont donc devenues des cibles thérapeutiques de premier choix. L’IL-4 induced gene 1 (IL4I1) est une phénylalanine oxydase qui, au cours de cette dernière décennie, s’est dévoilée dans la littérature comme un véritable outil de la tolérance périphérique. Ses fonctions restent cependant largement inexplorées. Au cours de ma thèse, j’ai étudié les propriétés immunorégulatrices de l’IL4I1 en contexte tumoral dans un modèle de mélanome spontané (souris Ret), mais également dans la physiologie des lymphocytes B (LB). Dans un premier temps, mes résultats mettent en avant que l’activité enzymatique de l’IL4I1 dans les rates des souris Ret est corrélée avec la sévérité de la maladie. De façon intéressante, l’inactivation génétique de l’IL4I1 dans ce modèle (RetIL4I1KO) retarde le développement de la tumeur primaire, mais aussi la dissémination métastatique. Nous démontrons que l’IL4I1, principalement exprimée par les cellules myéloïdes, a la capacité de façonner la composante immunitaire du microenvironnement tumoral, et ce, par le recrutement préférentiel de cellules myéloïdes au détriment d’effecteurs lymphocytaires T. Par ailleurs, mes données chez les souris déficientes pour l’IL4I1 (IL4I1KO) ont mis en évidence un rôle crucial de l’IL4I1, régulant de nombreuses étapes de la biologie des LB. Les souris IL4I1KO présentent une sortie accélérée des LB de la moelle osseuse, entraînant l'accumulation de LB folliculaires en périphérie. Ces souris ont un taux sérique élevé d'immunoglobulines naturelles et des anticorps auto-réactifs. Nous démontrons aussi que l’IL4I1 contrôle la réaction du centre germinatif, la différenciation des plasmocytes et la production d'anticorps spécifiques en réponse à une immunisation par un antigène T-dépendant. In vitro, l’absence de l’IL4I1 dans les LB augmente l’activation des voies de signalisation en aval du récepteur à l’antigène des LB (BCR), ainsi que leur prolifération. Par conséquent, nos résultats révèlent une propriété clé de l’IL4I1, contrôlant négativement l'activation dépendante du BCR. Compte tenu de l’effet majeur de l’IL4I1 sur la biologie des LB, il reste important d’investiguer si l’hyperréactivité du BCR des LB déficients pour l’IL4I1 participe au meilleur contrôle de la progression tumorale. / Immunotherapy is one of the most promising advance in cancer treatments. It remains essential to identify new targets to maximize the anti-tumor immune response. Enzymes involved in amino acid metabolism have been described to impede these responses and thus promote tumor progression. They became good therapeutic targets. IL-4-induced gene 1 (IL4I1) is a phenylalanine oxidase which, over the last decade, was unveiled as a real tool for peripheral tolerance. However its functions remain largely unexplored. During my PhD thesis, I studied the immunoregulatory properties of IL4I1 in a tumoral context involving a spontaneous melanoma model (Ret mice), but also in the B cell physiology. First, my results highlight that the IL4I1 enzymatic activity is positively correlated with disease aggressiveness in the spleen of Ret mice. Interestingly, genetic inactivation of IL4I1 in this model (RetIL4I1KO) delayed the development of both primary tumor and metastatic dissemination. We demonstrate that IL4I1, mainly expressed by myeloid cells, has the ability to shape the immune compartment within the tumor microenvironment, through recruitment of myeloid cells instead of activated T cells. Furthermore, my data in mice deficient for IL4I1 (IL4I1KO) have emphasized a crucial role of IL4I1 in regulating many steps of B cell biology. Indeed, IL4I1KO mice exhibit an accelerated B cell egress from the bone marrow, resulting in the accumulation of peripheral follicular B cells. These mice have a high serum level of natural immunoglobulins and auto-reactive antibodies. We also demonstrate that IL4I1 controls the germinal center reaction, plasma cell differentiation and specific antibody production in response to a T-dependent antigen immunization. In vitro, the absence of IL4I1 in B cells increases their proliferation and the activation of signaling pathways upon B cell receptor (BCR) engagement. Thus, our results reveal a key role of IL4I1, which negatively controls the BCR-dependent activation. Regarding these effects of IL4I1 on B cell biology, it remains important to evaluate whether the BCR-dependent hyperreactivity in IL4I1KO mice contributes in the tumor control.

Les cellules Natural Killer (NK) sont de grands lymphocytes granuleux capables de rapidement éliminer des cellules tumorales et des cellules infectées par des virus sans immunisation au préalable. Au cours de ma thèse, j’ai analysé plusieurs paramètres impliqués dans la reconnaissance et la lyse des cellules de mélanome par les NK. J’ai montré à partir d’analyses ex vivo que les NK sanguines de patients atteints de mélanome métastatique (stade III-IV) présentent un faible potentiel lytique. Cependant, de telles NK provenant de patients mélanomes de tout stade clinique activées in vitro par de l’IL-2 lysent efficacement des lignées de mélanome métastatique. L’analyse du phénotype de NK circulantes de patients stade IV a montré une diminution de l’expression du récepteur activateur NKp46/NCR1 comparé aux NK de donneurs sains. J’ai également montré une corrélation positive entre l’expression du NKp46 à la surface des NK et la durée du stade IV. Pour caractériser les NK infiltrant le mélanome, J’ai analysé ex vivo les NK infiltrant des ganglions métastatiques (GG) provenant de 25 patients en stade III. Les GG de patients mélanomes contiennent une population unique de NK CD56brightCD16+ représentant 50% des NK dans ces GG qui expriment fortement les récepteurs NK NCR, NKG2D, KIRs et produisent une plus forte proportion de perforin comparée aux NK CD56brightCD16- ganglionnaires. Les NK immunsélectionnées à partir de GG et activées avec de l’IL-2 ou de l’IL-15 lysent rapidement et efficacement des lignées cellulaires de mélanome. Elles sont caractérisées par des capacités lytiques supérieures aux NK sanguines. De plus, afin d’évaluer l’impact des NK au cours du mélanome, j’ai analysé in situ les NK infiltrant des ganglions sentinelles positive et négatif ainsi que des tumeurs cutanées primaires. Les NK sont faibles dans les GS ; cependant nous avons montré que le nombre de NK infiltrant ces ganglions sentinelles est associé à une plus forte rechute à cinq ans des patients. Les cellules NK infiltrant les tumeurs cutanées sont présentes préférentiellement dans la zone peritumorale et sont très rares dans la tumeur.Chez les patients atteints de mélanome, les NK sanguines et infiltrant les tumeurs ont des caractéristiques phénotypiques et fonctionnelles différentes. Une meilleure compréhension de telles différences doit être prise en compte, ainsi la biologie des NK et de leur modulation au cours du cancer est nécessaire pour développer une stratégie thérapeutique à base de cellules NK efficace. / Cytotoxic immune effectors can control the development and growth of certain solid tumours. Among these cytotoxic effectors, NK cells are capable of rapidly eliminating tumour cells and virus-infected cells without prior immunization.The objectives of my thesis were to evaluate the potential role of NK cells in the immune response against melanoma. First, I have characterized the functional status of blood NK cells from melanoma patients at different stages of the disease. I showed that ex vivo NK cells from most advanced stage III-IV patients display low lytic potential. However, IL-2-activated NK cells from patients efficiently lyse melanoma cells and that independently to the clinical stage. Moreover, the expression of the activating receptor NKp46/NCR1 by blood NK cells was decreased in stage IV patients compared to healthy donors, and a positive correlation between NKp46 expression by NK cells and the duration of stage IV was found. I have also characterized ex vivo NK cells infiltrating metastatic lymph nodes (M-LN) from stage III melanoma patients. I have identified in M-LN a unique subpopulation of mature CD56brightCD16+ NK cells that expressed higher NCR, NKG2D, KIRs, and perforin levels than CD56brightCD16- NK cells counterpart. NK cells from M-LN activated with IL-2 or IL-15, rapidly lysed metastatic melanoma cell lines with higher efficiency than autologous blood NK cells. Finally, to determine if NK cells display a prognostic value, I analysed by immunohistochemistry NK cells and other immune cells infiltrating positive and negative sentinel lymph nodes (SLN). SLN are characterized by high densities of macrophages and endothelial cells, even higher in SLN+. Few NK cells and Granzyme B+ cells infiltrate SLNs while CD8+ T cells are numerous. Moreover, numbers of NK cells in SLN correlated with higher rate of 5 year-relapse of patients. Compared to SLN, primary cutaneous melanomas contain high numbers of NK cells that are preferentially localized in the periphery of the tumour and are not related to the Breslow. My findings showed that in melanoma patients, circulating and tumour infiltrating NK cells display unique phenotypic and functional characteristics, indicating that tumour may alter their function. However, they respond to cytokine activation and acquire antitumor lytic potential. In the new landscape of melanoma treatment, NK cells are worthy to be considered for combined treatment with BRAF inhibitors.

Le mélanome est la forme la plus agressive des cancers de la peau. Si sa prise en charge à des stades précoces est de bon pronostic, l’espérance de vie des patients chute dramatiquement pour les stades métastatiques. Malgré les avancées thérapeutiques spectaculaires récentes, le problème majeur réside dans la résistance aux traitements et la récidive et le défi principal est désormais de tendre vers un contrôle efficace et durable. Les anticorps monoclonaux (AcM) ont la capacité de cibler et éliminer spécifiquement la cellule tumorale tout en recrutant des cellules du système immunitaire, permettant de développer et/ou renforcer l’immunité de l’hôte avec le développement d’une réponse immune anti-tumorale de type vaccinale. Dans un modèle de tumeur solide de mélanome murin après greffe sous-cutanée des cellules B16F10, nous avons étudié le potentiel immunomodulateur de l’AcM TA99 qui cible un antigène de surface TYRP-1 surexprimé dans les mélanocytes tumoraux. Nos résultats montrent qu’environ 30% des souris sont protégées sur le long-terme et présentent une réponse immunitaire humorale et cellulaire mémoire. Par ailleurs, l’analyse de l’infiltrat immunitaire chez les souris qui échappent au traitement par l’AcM TA99 et qui développent une tumeur à plus ou moins long terme, montre une surexpression de PD-1 et Tim3 associée à une perte de fonctionnalité des cellules effectrices au sein de la tumeur. Ce même phénotype a été observé sur des biopsies de patients atteints de mélanome métastatique. Nous montrons aussi dans le cadre de ce travail que, le blocage de l’axe PD1/PD-L1 par inoculation d’un AcM anti-PD1 au moment de l’échappement, potentialise la réponse immunitaire anti-tumorale et entraîne une augmentation de la survie. Cependant, l’absence de régression complète suggère la mise en place d’autres voies immunosuppressives. En effet nous avons observé une surexpression des ectonucleotidases CD39 et CD73 dans le micro-environnement tumoral suggérant l’implication de l’adénosine dans la résistance au traitement de l’AcM TA99 plus l’α-PD-1. Ce résultat ouvre des perspectives intéressantes pour le blocage concomitant la voie de l’adénosine et de l’axe PD1/PD-L1. Une autre stratégie a consisté à améliorer les effets immunomodulateurs précoces de l’AcM TA99 en le combinant avec l’oxaliplatine, chimiothérapie favorisant la mort immunogénique. Bien que les combinaisons thérapeutiques testées dans cette étude montrent des effets in vivo encourageants avec un délai significatif dans la survie globale, aucune augmentation significative de la réponse anti-tumorale sur le long terme n’a pu être observée, suggérant la mise en place d’autres voies immunosuppressives non redondantes ou des stratégies de combinaisons non adaptées. Une analyse dynamique approfondie, tant phénotypique que fonctionnelle, des différents acteurs cellulaires du micro-environnement tumoral sera une étape clé dans la mise en place de combinaisons pertinentes en association avec l’AcM TA99. Ce travail prend d’autant plus d’intérêt qu’un essai clinique de phase I (IMC-20D7S) utilisant le flanvotumab (équivalent humain de l’AcM TA99) réalisé chez 27 patients atteints de mélanome métastatique, montre des effets cliniques intéressants sans effets secondaires sévères, ouvrant la voie au développement de combinaisons thérapeutiques associées à cet AcM. / Melanoma is the most aggressive form of skin cancer. Although early management is of good prognosis, the survival of patients decrease dramatically for metastatic stages. Despite the recent spectacular therapeutic advances, the major problem lies in resistance to treatment and relapse and the main challenge now is to develop an effective and sustainable control. Monoclonal antibodies (mAbs) have the ability to specifically target and eliminate tumor cells while recruiting cells from the immune system, to develop and / or enhance the immunity of the host with the development of a vaccinal immune response. In a solid tumor model of murine melanoma after subcutaneous transplantation of B16F10 cells, we investigated the immunomodulatory effect of TA99 mAb targeting a TYRP-1 surface antigen overexpressed in tumor melanocytes. Our results showed that about 30% of mice are protected in the long term and have an antitumoral humoral and cellular immune response. Moreover, the analysis of the immune infiltrate in mice that escape to the treatment with TA99 mAb and develop a tumor, shows an overexpression of PD-1 and Tim3 associated with a loss of effector cell functions within the tumor. This same phenotype has been observed in biopsies of patients with metastatic melanoma. Thus, blocking the PD-1 / PDL-1 axis by inoculation of an anti-PD1 mAb at the time of tumor escape potentiates the anti-tumor immune response and results in increased survival. However, the absence of complete regression suggests the establishment of other immunosuppressive pathways. Indeed we have observed an overexpression of CD39 and CD73 ectonucleotidases in the tumor microenvironment suggesting the involvement of adenosine in the resistance mechanisms observed and opening interesting perspectives for the concomitant blocking of this pathway and the PD1 / PDL-1 axis. Another strategy has been to improve the early immunomodulatory effects of TA99 mAb by combining it with oxaliplatin, a chemotherapy that promotes immunogenic death. Although the therapeutic combinations tested in this study showed encouraging in vivo effects with a significant delay in overall survival, no significant increase in the long-term anti-tumor response was observed, suggesting the establishment of other non-redundant immunosuppressive mechanisms or unsuitable combinations strategies. Both phenotypic and functional analysis of the different cellular actors of the tumor microenvironment will be a key step in the implementation of relevant combinations in association with the TA99 mAb. This work is highlighted by a phase I clinical trial (IMC-20D7S) using flanvotumab (human equivalent of mAb TA99) in 27 patients with metastatic melanoma that shows interesting clinical outcome without severe side effects, opening the way for the development of therapeutic combinations associated with this mAb.

Une tumeur est composée de plusieurs sous populations cellulaires. L’une d’entre elles, celle des cellules souches tumorales, est à l’origine du développement des tumeurs. Une des propriétés majeures de ces cellules est la capacité d’entrer dans un état de quiescence. De ce fait, elles sont résistantes aux thérapies anticancéreuses conventionnelles qui visent les cellules cyclantes et peuvent ainsi persister pendant de nombreuses années. Ce phénomène est appelé dormance tumorale. L’activation de ces cellules souches tumorales quiescentes conduit à la récidive de la maladie. Le passage de l’état quiescent à l’état activé serait réversible, cependant les mécanismes responsables ne sont pas encore connus. Notre hypothèse est que les facteurs inflammatoires stimulent la transition des cellules de l’état quiescent à l’état activé. Dans ce but, nous avons étudié les effets de la principale cytokine pro-inflammatoire, le TNF, sur le compartiment des cellules souches de mélanome et leur activation. Pour cela, nous avons utilisé un système d’expression, inductible par la tétracycline, qui nous a permis d’identifier et d’étudier les cellules quiescentes H2B-GFP positives et cela dans les modèles in vitro des mélanosphères et des équivalents de peaux humaines reconstruites, afin de se rapprocher de l’organisation tumorale in vivo. Grâce à des tests fonctionnels, comme la formation de mélanosphères et de colonies, et diverses techniques telles que la cytométrie en flux, la microscopie à fluorescence et l’analyse de l’expression de gènes au niveau protéique, nous avons mis en évidence que les cellules H2B-GFP positives (« label retaining cells ») au sein des mélanosphères montrent un enrichissement en marqueurs de cellules souches du mélanome (ABCB5, VEGFR). De plus, nous avons montré que le TNF agit sur le compartiment des cellules souches. En effet, un traitement au TNF augmente le pourcentage de cellules exprimant des marqueurs de cellules souches de mélanome, inhibe la différenciation des cellules de mélanome (inhibition de l’expression de Melan-A dans les mélanosphères et diminution de la pigmentation des équivalents de peau), active les cellules souches quiescentes et induit des effets qui perdurent après le retrait du TNF. Notre étude a montré que ces effets seraient causés par une activation des voies PI3K/Akt et NFκB par le TNF. Un grand nombre de données suggérant qu’une sous-population de cellules cancéreuses est capable d’entrer en quiescence en réponse à une thérapie anticancéreuse, nous avons également étudié les effets de la première thérapie ciblée du mélanome : le vemurafenib, sur le compartiment des cellules souches. Nos résultats ont montré que le vemurafenib augmente le compartiment des cellules souches de mélanome (augmentation du nombre de mélanosphères formées et du pourcentage de cellules exprimant un marqueur de cellules souches de mélanome : ABCB5) et induit leur quiescence (augmentation du pourcentage de cellules H2B-GFP+ et en phase GO du cycle cellulaire). Nous avons également montré que le vemurafenib stimule l’activation de protéines régulant la quiescence des cellules souches.Nous espérons que nos recherches apporteront de nouvelles connaissances sur les mécanismes qui contrôlent l’activation des cellules souches cancéreuses quiescentes et offrir de nouvelles perspectives pour le traitement du cancer. / Accumulating data suggest that both cancer development and recurrence depend on the ability of resistant tumor cells to adopt a quiescent or dormant phenotype following treatment. These dormant cells reside in various tissues of patients in complete remission without any clinical manifestation until they reactivate and cause tumor recurrence. Mechanisms that control the activation of quiescent tumor cells remain poorly understood, however, the tumor microenvironment, cellular interactions and various diffusible factors appear essential. Herein, our goal is to decipher whether a major pro-inflammatory cytokine, Tumor Necrosis Factor (TNF) contributes to the quiescence/activation phenotypic switch in melanoma. For this purpose, we used a 3D melanosphere and the in vivo-like skin equivalent models in which to reconstitute the in vivo-relevant cellular heterogeneity and tumor organization and an inducible histone 2B coupled to the GFP (H2B-GFP) expression system to identify the quiescent cell compartment and to monitor the TNF-induced changes. Our results suggest that TNF increases the proportion of H2B-GFP-positive, label retaining cells (LRC) in melanospheres. The LRCs were enriched in melanoma stem cell markers, ABCB5 and VEGFR and this was upregulated by TNF. Furthermore, TNF increases the number of melanospheres, and in skin equivalents, the presence of TNF seems to inhibit the differentiation of melanoma cells and increase the stem cell compartment. This effect appears to be governed by the activation of the PI3K / Akt pathway. In conclusion, these data show that inflammatory environment induced by TNF, activates melanoma quiescent stem cells and increases the compartment of stem cells in skin equivalents by preventing their differentiation. Therefore, the control of inflammation and signaling pathways involved in the maintenance of tumor dormancy during the treatment of the original tumor would be a good therapeutic strategy in the fight against cancer recurrences.A lot of data suggest that a cancer cell subpopulation is able to enter quiescence in response to cancer therapy, therefore we have also studied the effects of the first targeted therapy of melanoma: vemurafenib, on the stem cell compartment. Our results show that vemurafenib increases the number of melanospheres and the percentage of ABCB5+ cells. So vemurafenib increases the melanoma stem cell compartment. Vemurafenib increases also the percentage of H2B-GFP + cells and the percentage of cells in the GO phase of the cell cycle, so induces quiescence of melanoma cells. We also showed that vemurafenib stimulates activation of proteins regulating quiescence of stem cells.We hope that our research will provide new knowledge about the mechanisms that control the activation of quiescent cancer stem cells and provide new perspectives for the treatment of cancer.

Les sphingolipides (SLs) sont des composants essentiels de la membrane plasmique et des molécules bioactives impliquées dans la régulation de l'apoptose et de la motilité cellulaire induite par les récepteurs de mort (DR). Les altérations du métabolisme sphingolipidique sont fréquentes dans le cancer, incluant le mélanome et le cancer du sein, et semblent contribuer à la progression tumorale. Dans les cellules non cancéreuses, le céramide synthétisé de novo est principalement converti en sphingomyéline (SM) et, dans une moindre mesure, en glucosylcéramide (GlcCer). Notre étude indique que les SM synthases (SMS1 et SMS2) sont peu exprimées dans les biopsies de mélanome humain et une faible expression de SMS1 est associée à un mauvais pronostic chez les patients atteints de mélanome métastatique. En conséquence, les cellules de mélanome humain ont une faible activité SMS et un contenu plus élevé de GlcCer que de SM. De plus, la restauration de l'homéostasie SM-GlcCer dans les lignées cellulaires de mélanome humain, en exprimant la SMS1 ou en inhibant la GCS, lève la résistance aux ligands pro-apoptotiques des DRs comme CD95L ou TRAIL. Une littérature récente indique que le CD95L pro-apoptotique transmembranaire peut être clivé en un ligand pro-migratoire soluble, le cl-CD95L. La signalisation de motilité des cellules cancéreuses induite par le cl-CD95L reste mal définie. Nous avons identifié la voie de la sphingosine-1-phosphate (S1P) comme une voie sphingolipidique régulée par cl-CD95L. Ainsi, dans les cellules de cancer du sein triple négatif (TNBC), le cl-CD95L induit une augmentation du taux de S1P associée à une augmentation de l'activité de la sphingosine kinase 1 (SK1) et à une diminution de l'activité de la sphingosine-1- phosphate lyase (SPL). L'ensemble de nos résultats souligne le rôle potentiel des SLs dans la régulation des voies de signalisation apoptotique et non-apoptotique activées par les DRs. La reprogrammation du métabolisme des SL pourrait sensibiliser les cellules cancéreuses à CD95L ou TRAIL et/ou inhiber la migration des cellules cancéreuses induite par cl-CD95L. Ces observations expérimentales pourraient permettre le développement de nouvelles approches pour le traitement du mélanome ou du cancer du sein. / Sphingolipids (SLs) are essential plasma membrane components and bioactive molecules implicated in the regulation of death receptor (DR)-mediated apoptosis and cell motility. SL metabolism alterations are frequent in cancer, including melanoma and breast cancer, and likely to contribute to cancer progression. In non-cancer cells, de novo synthesized ceramide is mainly converted to sphingomyelin (SM) and, to a lesser extent, glucosylceramide (GlcCer). Herein, we provide evidence that both SM synthases 1 (SMS1) and 2 (SMS2) were expressed at low levels in human melanoma biopsies and low SMS1 expression was associated with a worse prognosis for metastatic melanoma patients. Accordingly, human melanoma cell lines exhibited low SMS activity and expressed higher content of GlcCer than SM. Importantly, restoring the SM-GlcCer homeostasis in human melanoma cell lines, either by expressing SMS1 or by inhibiting GCS, overcame melanoma resistance to pro-apoptotic DR ligands such as CD95L or TRAIL. A growing body of evidence indicates that the transmembrane pro-apoptotic CD95L can be cleaved to release a pro-migratory soluble ligand, cl-CD95L. The motility signaling pathway elicited in cancer cells by cl-CD95L remains poorly defined. Here, we identified the S1P pathway as a SL pathway regulated by cl-CD95L. In Triple negative breast cancer (TNBC) cells, cl-CD95L induced an augmentation of S1P level associated with increased sphingosine kinase 1 (SK1) activity and decreased sphingosine-1-phosphate lyase (SPL) activity. Collectively, our results underscore the putative role of SLs in the regulation of DR-mediated apoptotic and nonapoptotic signaling pathways. Reprogramming SL metabolism in cancer can sensitize cancer cells to pro-apoptotic CD95L or TRAIL and/or impair cancer cell migration in response to the pro-migratory cl-CD95L. These findings could enable the development of new approaches for the treatment of melanoma and breast cancer.