Le VEGF est une cible validée pour le traitement du cancer colorectal métastatique avec le bevacizumab (Avastin) et l’aflibercept (Zaltrap) qui sont approuvés en première ligne et seconde ligne de traitement. Malgré les efforts intenses, il n’existe pas de biomarqueurs prédictifs pour identifier les patients qui pourraient répondre ou non aux therapies anti-VEGF. Récemment, différents sous-groupes de cancers colorectaux ont été identifies se basant sur l’expression de genes, incluant le groupe CMS4, un sous-groupe de phénotype mésenchymateux, angiogénique et de mauvais prognostic. Nous voulons établir si le phenotype mésenchymateux est prédictif pour la réponse aux agents anti-VEGF. Les cellules de cancer colorectal ont été étudiées in vitro et in vivo pour l’expression des marqueurs épithéliaux (E-cadherine, gamma-catenine, cytokeratine 18) et mésenchymateux (vimentine, N-cadherine, fibronectine) par qRT-PCR and western-blot et leur distribution par E-cadherine et beta-catenine pour immunocytochimie. Cinq modèles de cancer colorectal ont été rangés selon un phénotype épithélial prononcé (HT-29 et DLD-1), intermédiaire (HCT-116) à mésenchymateux (HCT-116/5-FU, LS174T) et les capacités d’inhibition de la croissance par le bevacizumab et l’aflibercept ont été établi. La sécrétion de VEGF a été déterminé par ELISA et la densité microvasculaire a été caractérisé par immunohistochimie quantitative. Le phénotype mésenchymateux est associé à une grande densité vasculaire mais pas aux ligands VEGF. Deux modèles de xénogreffes (DLD-1, HCT-116/5-FU) sont sensibles au bevacizumab et à l’aflibercept, deux modèles sont plus sensibles à l’aflibercept qu’au bevacizumab et un modèle est résistant aux deux molécules. L’aflibercept est plus efficace que le bevacizumab sur l’ensemble des modèles. Le phénotype mésenchymateux n’est pas prédictif pour la réponse aux agents ciblant le VEGF, ni positivement, ni négativement. / VEGF is a validated target for treatment of metastatic colorectal cancer (mCRC) with bevacizumab (avastin) and aflibercept (zaltrap) being approved for first and second line treatment, respectively. Despite intense efforts, no predictive biomarkers are available to identify patients likely to respond, or not, to VEGF-targeted therapies. Recently, different subtypes of CRC have been identified based on gene expression analysis including CMS4, a molecular subgroup with a mesenchymal phenotype, prominent angiogenesis and poor prognosis. We here wish to establish if the mesenchymal phenotype is predictive for the response to VEGF-targeted agents. CRC cell lines were examined for expression of epithelial (E-cadherin, gamma-catenin, cytokeratin 18) and mesenchymal (vimentin, N-cadherin, fibronectin) markers in vitro and in vivo by qRT-PCR and Western blot analysis and for the cellular distribution of E-cadherin and beta-catenin by ICC. Five CRC models were selected ranging from pronounced epithelial (HT-29, DLD-1), intermediate (HCT-116) to mesenchymal (HCT-116/5-FU, LS174T) and the tumor growth inhibitory activity of bevacizumab and aflibercept was established. VEGF-secretion was determined by ELISA and the microvascular density was characterized by quantitative IHC analysis. The mesenchymal phenotype was associated with higher microvascular density, but not with the expression of VEGF ligands. Two CRC xenograft models (DLD-1, HCT-116/5-FU) were sensitive to both bevacizumab and aflibercept, two models were more sensitive to aflibercept, compared to bevacizumab (HT-29, HCT-116), and one model (LS174T) was resistant to both agents. Aflibercept was more potent than bevacizumab in all CRC models. The mesenchymal phenotype was not predictive for the response to VEGF-targeted agents, neither positively nor negatively.

L’appareil digestif est un organe vital qui assure la digestion des aliments, l’absorption des nutriments et l’élimination des déchets. Une des propriétés essentielles du tube digestif est la motricité digestive qui est définie comme l’ensemble des contractions nécessaires au transit du bol alimentaire depuis la bouche jusqu’à l’anus. Les acteurs de la motricité digestive sont le système nerveux entérique, les cellules interstitielles de Cajal, et les cellules musculaires lisses. Les cellules musculaires lisses et les cellules interstitielles de Cajal ont pour origine un progéniteur mésenchymateux commun. Les cellules dérivées du mésenchyme présentent une certaine plasticité et sont capables de transiter d’un état différencié contractile et fonctionnel à un état prolifératif et immature. Toutefois, un déséquilibre de cette balance au profit de l’état d’immaturité est à l’origine de désordres de motricité digestive. Les travaux de recherches développés par l’équipe ont pour objectifs d’étudier les mécanismes qui gouvernent la différenciation des progéniteurs mésenchymateux digestifs afin d’étudier ces mécanismes en conditions pathologiques. Dans cet optique, l’équipe a identifié le gène LIX1 (LImb eXpression 1) comme le premier marqueur moléculaire de l’immaturité du muscle lisse digestif et a mis en évidence son rôle dans le contrôle de la différenciation des progéniteurs mésenchymateux au travers de la régulation de l’oncogène YAP1 (McKey et al, 2016). Dans ce contexte, le travail de recherche que j’ai réalisé s’est principalement concentré sur l’étude de LIX1 et de ses protéines partenaires dans le contrôle de la différenciation des cellules musculaires lisses gastriques et leur plasticité en conditions pathologiques.Dans un premier temps, j’ai étudié la fonction de LIX1 dans un cancer mésenchymateux du tube digestif, les GISTs (GastroIntestinal Stromal Tumor). J’ai mis en évidence le rôle et la fonction de LIX1 dans l’agressivité et dans l’immaturité des GISTs. Dans un deuxième temps, j’ai participé à la caractérisation moléculaire de cellules dérivées de patients POIC (Pseudo Obstruction Intestinale Chronique) pour lesquelles nous avons mis en évidence un défaut de différenciation associé à une expression anormale de PDGFR-A. Dans un troisième temps, j’ai développé un modèle de cellules musculaires lisses gastriques humaines dont la différenciation est maîtrisable pour étudier le métabolisme au cours de la différenciation. L’ensemble des travaux montre que LIX1 et sa mécanistique participent à la plasticité des SMCs. / The digestive tract is a vital organ ensuring food digestion, nutrient absorption and waste excretion. One of the main properties of digestive tract is the motricity which is defined as the set of contractions that allows the transition of the food from the mouth to the anus. Cells involved in the regulation of digestive plasticity are the enteric nervous cells, the interstitial cells of Cajal and the smooth muscle cells. The interstitial cells of Cajal and smooth muscle cells derived from a common mesenchymal progenitor. Mesenchyme-derived cells have the unique capacity to switch from the contractile and functional state to an immaturity state. This plasticity is responsible for motricity disorders. Our work aims to identify the mechanisms involved in the differentiation of the mesenchymal progenitors and to study those mechanisms in pathological conditions. The team previously identified the LIX1 gene (LImb eXpression 1) as the first molecular marker of the digestive smooth muscle immaturity and demonstrated its role on the differentiation of mesenchymal progenitors through the control of YAP1 (McKey et al., 2016). In this context, during my thesis, I focused on LIX1 and the mitochondrial remodeling as a putative regulatory mechanism of mesenchymal-derived cells differentiation. First, I investigated and demonstrated the role and function of LIX1 in the aggressiveness and the immaturity of the GastroIntestinal Stromal Tumor (GIST) cells. In parallel, I participated to the characterization of cells derived from CPIO (Chronic Pseudo Intestinal Obstruction) patients. Finally, I developed a new model of human gastric smooth muscle cells to evaluate the metabolism during the SMC differentiation. Altogether, we showed that LIX1 and its downstream pathways control SMC plasticity.

Représentant environ 45% de tous les gliomes, le GBM est la tumeur cérébrale la plus agressive chez l’adulte. Comme nous l’avons décrit dans l’introduction de ce manuscrit, le caractère très hétérogène du GBM associé aux signatures moléculaires et expressions géniques, mais également aux conditions microenvironnementales hypoxique et inflammatoire, contribuent à la récidive quasi-systématique après exérèse complète-radio/chimiothérapie, et expliquent les nombreux échecs thérapeutiques. Malgré l’arsenal thérapeutique potentiellement disponible, appliqué parfois de manière multimodale, la survie des patients atteints de GBM n’est pas significativement améliorée, les défis à relever pour améliorer cette survie et la qualité de vie des patients restent énormes. Ainsi, l'identification de facteurs exprimés de manière différentielle qui pourraient mieux définir le comportement agressif des cellules de GBM fournirait une base pour le développement de thérapies innovantes et peut-être plus efficaces. Une des caractéristiques des GBMs est leur capacité très migratoire et invasive, relayées principalement par des facteurs chimiotactiques dans un microenvironnement tumoral hypoxique et inflammatoire. Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPGs) et leurs ligands, particulièrement les RCPGs de chimiokines, surexprimés dans les GBMs et stimulant la migration chimiotactique, l’invasion et l’angiogenèse jouent un rôle majeur dans le développement des GBMs et l'acquisition d'un phénotype agressif. Dans ce contexte, notre équipe avait démontré que le récepteur UT de l’urotensine II (UII), une chimiokine peptidique pro-angiogénique et pro-inflammatoire, ainsi que le système chimiokine bien connu SDF-1a/CXCR4 semblent systématiquement co-exprimés dans les GBMs, plus spécifiquement dans les zones vasculaires et périnécrotiques, montrant une corrélation avec le grade des gliomes. In vitro, nous avions aussi établi que l’UII/UT stimule la migration chimiotactique des cellules de GBM via les couplages de type Gαi/PI3K et Gα13/Rho/ROCK, des couplages précédemment mis en évidence pour le système SDF-1α/CXCR4 et d’autres RCPGs chimiotactiques. De plus, une récente analyse de la base de données TCGA (The Cancer Genome Atlas) en composante principale réalisée par Alexandre Mutel, étudiant en thèse dans l’équipe, a permis d’identifier la signature d’expression des RCPGs exprimés dans les gliomes et particulièrement dans les GBMs, qui révèle un nombre très important de RCPGs chimiotactiques. Dans l’ensemble, leur expression et activité signalisante redondantes fréquemment associées à la tumorigenèse, en particulier dans les GBMs, soulignent l’intérêt d’étudier les noeuds de signalisation communs à l’ensemble de ces RCPGs chimiokines. Ces noeuds sont principalement représentés par les protéines G hétérotrimériques composées des sous-unité α, β et γ, qui couplent ces RCPGs et relayent les effecteurs secondaires intracellulaires, probablement essentiels à la régulation de l’agressivité des GBMs. Ainsi, l’objectif de mon travail de thèse était d’identifier les principales protéines Ga, b et g parmi les 31 protéines G exprimées chez l’Homme dans les gliomes et celles plus spécifiquement associées au degré de malignité, et à l’agressivité des GBMs puis à déterminer le rôle d’une de ces protéines G dans les mécanismes de prolifération et d’invasion de cellules de GBM. Dans un premier temps, nous avons analysé l’expression des 31 sous-unités (15α, 5β et 11γ) de protéines G sur la base de données transcriptomiques du The Cancer Genome Atlas (TCGA), et démontré que les niveaux d'ARNm codant pour les sous-unités Gαz, Gαi1, Gβ4, Gβ5 et Gγ3 sont relativement faibles dans les GBMs tandis que les sous-unités Gα12, Gα13, Gα15, Gαi2, Gαi3, Gβ2, Gγ5, Gγ11 et Gγ12 sont particulièrement surexprimées dans les GBMs et sont associées à un mauvais pronostic en termes de récidive et de survie du patient. / GBM is the most common (∼45% of all gliomas) and aggressive primary malignant brain tumor in adults. As described in this document's introduction, GBM highly heterogeneous phonotype associated with molecular signatures and gene expressions, but also with hypoxic and inflammatory microenvironmental conditions, contribute to frequent recurrence after complete resection-radio/chemotherapy, and explain the multiple therapeutic failures. Most of the current treatment options for GBM, although sometimes multimodal, the survival of GBM patients is not significantly improved, and the challenges to improve patient survival and quality of life remain enormous. Thus, the identification of differentially expressed factors that could better define the biological behavior of GBM, would provide a basis for the development of novel therapies and may be more effective. One of the characteristics of GBMs is their highly migratory and invasive properties, relayed mainly by chemotactic factors belonging to the hypoxic and inflammatory tumor microenvironment. G-protein coupled receptors (GPCRs) and their ligands, particularly the chemokines GPCRs, overexpressed in GBMs and stimulating migration, invasion and neoangiogenesis, play a key role in the development of GBM and the acquisition of an aggressive phenotype. In this context, our team demonstrated that UT, the receptor of urotensin II (UII), a pro-angiogenic and pro-inflammatory chemokine, as well as the well-known chemokine system SDF-1/CXCR4 are systematically co-expressed in GBMs particularly in vascular and perinecrotic areas and their expression are correlated with grade. We also demonstrated in vitro that UII/UT stimulate GBM cells chemotactic migration and invasion via activation of the pathways Gαi/PI3K and Gα13/Rho/ROCK, pathways that have previously been identified for the SDF-1α/CXCR4 system and other chemotactic GPCRs. In addition, a recent principal component analysis of TCGA (The Cancer Genome Atlas) database performed by Alexandre Mutel, PhD student in the team, has identified the expression signature of GPCRs in gliomas and particularly those which are overexpressed in mesenchymal GBM, among which many chemotactic GPCRs are included. Taking together, their redundant expression and signaling activity frequently associated with tumorigenesis, particularly in GBMs, raises the issue of studying signaling nodes common to all these GPCRs. These nodes, are primarily represented by heterotrimeric G proteins, composed of α, β and γ subunits, that couple these GPCRs relaying many intracellular secondary effectors, probably essentials in the regulation of GBM aggressiveness. In this context, the aim of my thesis work was to identify the main Ga, b and g subunits among the 31 G proteins expressed in human gliomas and those more specifically associated with the malignant grade, and the aggressiveness of GBMs and then to determine the role of one of these specific G proteins in GBM cells proliferation and invasion mechanisms. For that, we first analyzed the expression of the 31 subunits (15α, 5β and 11γ) of G proteins from the TCGA database and showed that the mRNA expression of Gαz, Gαi1, Gβ4, Gβ5 et Gγ3 are relatively low in GBMs while Gα12, Gα13, Gα15, Gαi2, Gαi3, Gβ2, Gγ5, Gγ11 and Gγ12 subunits, are particularly overexpressed in GBM and are associated with a poor prognosis in terms of recurrence and patient survival.

Les péricytes sont fortement suspectés de jouer un rôle déterminant dans la physiopathologie de l’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP), non seulement en raison de leur position et distribution, de leur rôle dans l'homéostasie vasculaire, de leur plasticité et spécificité tissulaire, mais aussi vu leur nette augmentation en nombre autour des artérioles pulmonaires remodelées. Cependant, les mécanismes impliqués dans leur accumulation autour des vaisseaux remodelés ainsi que leur importance dans la mise en place et la progression de l’HTAP restent encore incompris. De plus, nous ne savons pas si les péricytes présentent ou non des anomalies phénotypiques dans l’HTAP.C’est pourquoi ces travaux de doctorat ont visé à : 1) Identifier les possibles anomalies intrinsèques des péricytes provenant de patients HTAP ; 2) Préciser rôle de la voie de signalisation CXCL12/CXCR4/CXCR7 dans l’augmentation de la couverture péricytaire et tester des inhibiteurs de cette voie dans des modèles précliniques d’hypertension pulmonaire (HP) ; 3) Etudier l’impact du pouvoir mésenchymateux des péricytes dans le remodelage vasculaire pulmonaire associé à l’HTAP.Nos données ont permis d’une part de démontrer que les péricytes provenant de patients HTAP possédent des défauts intrinsèques dans les mécanismes de prolifération, de migration et de différenciation cellulaire et que la voie du CXCL12 contribue fortement à l’augmentation anormale de la couverture péricytaire autour des vaisseaux remodelés de patients HTAP. D’autre part, via leur capacité à se différencier en cellules contractiles, nous avons pu démontrer que les péricytes contribuaient directement au remodelage vasculaire pulmonaire.En conclusion, notre étude montre ainsi l’importance du rôle des péricytes pulmonaires dans la progression de l’hypertension artérielle pulmonaire humaine et expérimentale. / Pericytes (PCs) are strongly suspected to play a determining role in the pathophysiology of pulmonary arterial hypertension (PAH), because of their position and distribution, role in vascular homeostasis, versatility and tissue-specificity, but also because they accumulate around remodeled pulmonary arterioles in PAH. However, the underlying mechanisms and their dynamic role in PAH are still unknown. Furthermore, we do not know whether pulmonary PCs are phenotypically and functionally altered in PAH. To answer these questions, our objective were: 1) To examine the phenotypic and functional characteristics of human pulmonary PCs derived from control and PAH patients; 2) To precise the role of the intrinsic abnormalities in the altered phenotype of pulmonary PCs in PAH; 3) To study the dynamic role(s) of pulmonary PCs in preclinical PAH models, especially through modulation of the CXCL12/CXCR4/CXCR7 signaling pathway. Taken together, our findings identify for the first time phenotypic and functional abnormalities of pulmonary PCs in PAH with pathogenetic significance since they increased directly their proliferation, migration and capacity to differentiate in smooth muscle-like cells.