Le mélanome constitue un problème majeur de santé publique. En 2018, on estimait à 15 513 nouveaux cas en France et 1975 décès dûs à ce cancer. S’il ne représente qu’environ 10% des cancers cutanés, il est le plus agressif en raison de son très fort potentiel métastatique. Le développement de ces métastases met en jeu différentes étapes qui nécessitent d’être coordonnées par un ensemble de gènes. Dans les mélanomes, le facteur de transcription MITF connu pour son importance dans la différenciation et la survie des mélanocytes, joue ainsi un rôle majeur dans la progression tumorale. Plusieurs altérations génétiques telles que des mutations ou amplifications du gène ont été décrites et montrent son caractère oncogène, sans que les mécanismes expliquant les conséquences de ces modifications soient encore bien compris. Les altérations génétiques de MITF ne sont pas les seuls événements impliqués dans la mélanomagenèse. Les variations des niveaux d’expression de MITF sont également déterminantes dans l’évolution du mélanome. En effet, si son expression stimule la prolifération, son inhibition est nécessaire à l'émergence des métastases. Il est donc essentiel de comprendre les mécanismes en aval de ce facteur de transcription impliqués dans la progression tumorale.Mes travaux de thèse s’articulent autour de deux axes qui visent à mieux comprendre l’influence de MITF dans l’invasion. Le premier consiste à étudier les effets d’une mutation de MITF dans la progression tumorale du mélanome. Une analyse comparative de plusieurs lignées de mélanomes exprimant la forme sauvage ou mutée de MITF a ainsi permis d’identifier S100A4 comme étant différentiellement régulé dans les mélanomes mutés pour MITF. Notre étude montre que MITF réprime l’expression de S100A4 et que cette répression est levée lorsque MITF est muté, ce qui a pour conséquence de stimuler le potentiel d’invasion des mélanomes. Ces résultats sont confirmés par les données cliniques qui montrent que les patients atteints de mélanomes et présentant une amplification de S100A4 ont une espérance de vie plus faible que les patients où l'expression de S100A4 n'est pas altérée.Le deuxième axe de mon projet s’intéresse au rôle d’une cible en aval de MITF, le récepteur à l’IGF2 (IGF2R), dont l’expression est nécessaire à l’invasion des mélanomes. L'analyse des différentes fonctions de ce récepteur ont révélé que son rôle dans l’adressage des hydrolases vers les lysosomes est requis pour que ces cellules soient invasives. Ce transport nécessite le marquage des hydrolases au mannose-6-phosphate notamment catalysé par l’enzyme codée par GNPTAB dans l’appareil de Golgi et la perte d’expression de ce gène entraîne le même effet que la déplétion d’IGF2R, à savoir une inhibition forte de l’invasion. De manière intéressante, la déplétion d’IGF2R et de GNPTAB induit également une augmentation du nombre de lysosomes, associée à une augmentation de l’expression de TFEB, un régulateur connu de la biogenèse des lysosomes. Nos résultats montrent que ce facteur de transcription appartenant à la même famille que MITF est également impliqué dans la régulation de l’invasion tumorale des mélanomes. / Melanoma constitutes a major public health issue. In 2018, we estimated 15 513 new melanoma cases in France and 1975 deaths caused by this cancer. If it only represents 10% of all cutaneous cancers, it is the most aggressive one due to its high potential to form metastasis. Metastasis cascade is a multi-step process requiring the coordination of specific genes. In melanoma, the microphthalmia-associated transcription factor MITF, the master regulator of melanocyte differentiation and survival has also a crucial role during melanoma tumor progression. Some genetic alterations have been described, mutations and gene amplification, and showed its oncogenic properties, even if mechanisms associated to these genetic modifications in tumor progression remained unknown. Genetic alterations of MITF are not the only events involved in melanomagenesis. In fact, MITF expression levels are determining for melanoma evolution. MITF expression activates proliferation and its inhibition is necessary for metastasis. It is therefore crucial to understand what are the mechanisms downstream of MITF, involved in tumor progression.My PhD project is indeed organized in two different axis, in order to better understand the importance of MITF in melanoma invasion. The first one consisted to study the impact of a single-point MITF mutation in melanoma tumor progression involving direct regulation of S100A4 gene. A comparative analysis using melanoma cell lines expressing the wild-type or mutated form of MITF led us to identify S100A4 as one of the most up-regulated genes in MITF-mutant melanoma. Our findings showed us that the MITFE87R mutant form increases S100A4 transcription, whereas the wild-type form of MITF has an opposite effect. This regulation is important in melanoma tumor progression because it can stimulate invasive potential of non-invasive melanoma. These results are confirmed by clinical data showing that harboring S100A4 amplification is associated to a poor prognosis in melanoma patients, compared to patients presenting no S100A4 alteration.The second axis was interested in the role of IGF2 receptor (IGF2R), a MITF target gene known to regulate melanoma invasion. Among all the different functions attributed to this receptor, our data indicates that only its role in hydrolase trafficking to lysosomes is required for invasion. This transport requires mannose-6-phosphate binding to these hydrolases by the enzyme encoding by GNPTAB gene in Golgi apparatus; loss of GNPTAB expression leads to the same effect as IGF2R depletion, a high decrease of melanoma invasion. Interestingly, IGF2R and GNPTAB depletion also induce an increase in lysosome number, associated to an increase of TFEB expression, a well-known regulator in lysosome biogenesis. Our data showed that this member of the same MiT-TFE family as MITF is also involved in this melanoma invasion regulation.

Le mélanome est le cancer de la peau le plus mortel et l’exposition solaire est le facteur étiologique ayant la plus grande incidence sur son initiation. Cependant, l’influence des rayons UV sur la progression du mélanome primaire vers un état métastatique reste inconnue. Notre hypothèse est que les rayons UV peuvent, en plus d’initier la tumeur, stimuler la progression de la maladie vers un état métastatique. L’objectif de cette étude était donc de déterminer les conditions d’irradiation à utiliser, puis d’évaluer les effets directs et indirects des rayons UV sur la migration du mélanome. Les lignées A375, WM983a et SK-MEL-28 ont été cultivés sous forme de sphéroïdes et traitées chroniquement aux rayons UV directement ou indirectement. Puis, leur migration a été évaluée dans deux modèles 3D, soit en gel de collagène I ou en chambre de Boyd en inversée. L’exposition directe des sphéroïdes était constituée de5 minutes d’irradiation (570J/m2) au simulateur solaire tous les 12h pendant 7 jours. Aucune différence significative de migration des cellules cancéreuses n’a pu être observée dans cette condition. Pour l’exposition indirecte, les sphéroïdes ont été mis en contact avec un milieu de culture de kératinocytes immortalisés (HaCaT)ayant été préalablement irradiés de façon chronique aux UVB avec une dose de 75J/m2 tous les 12h pour un total de quinze irradiations (CLUV). Une augmentation significative de la migration des cellules cancéreuses dans le milieu CLUV a été observée pour les sphéroïdes de WM983a et SK-MEL-28. Le profilage des cytokines présentes dans le milieu CLUV a révélé un enrichissement de nombreuses cytokines tel que PDGFaa. En conclusion, le milieu CLUV augmente le potentiel de migration des trois lignées de mélanome primaire. Ainsi, l’exposition chronique aux rayons UV pourrait donc indirectement induire un plus grand pouvoir métastatique via notamment l’action de cytokines surexprimées.

Les options thérapeutiques d'intention curative ont une faible probabilité de succès chez les patients atteints d'un cancer de la prostate avec métastases ganglionnaires. Ainsi, l'obtention d'une méthode de prédiction de la présence ou l'apparition de métastases ganglionnaires est souhaitable. Ce document présente le développement d'un modèle de prédiction de la présence de métastases ganglionnaires à la prostatectomie radicale. Le modèle utilise les marqueurs radiomiques extraits de l'examen FDG-TEP/CT fait en préopératoire. Ces marqueurs issus de la radiomique - définie comme le processus d'extraction quantitative de données exploitables de haute dimension à partir d'images médicales - permettent de quantifier des caractéristiques invisibles à l'œil tels que les paramètres de texture et d'intensité. Dans un premier volet, afin de limiter les erreurs de recalage entre la TEP et le CT, une évaluation de l'extraction des marqueurs radiomiques a été effectuée en comparant la valeur maximale d'absorption standardisée (SUVₘₐₓ) sur l'imagerie TEP. Une méthode de segmentation semi-automatique de la vessie en TEP a été développée de manière à soustraire la vessie de la segmentation de la prostate, ce qui permet une extraction plus juste des marqueurs radiomiques. Dans un second volet, une méthode de sélection des marqueurs radiomiques a été développée afin de réduire les marqueurs redondants et de sélectionner les plus importants, ce qui a permis de sélectionner 17 marqueurs TEP. Lorsque combinés avec l'intelligence artificielle, les marqueurs radiomiques peuvent être utilisés pour la prédiction de différents paramètres cliniques. Un modèle de prédiction utilisant un classificateur par forêts aléatoires a permis d'obtenir des résultats démontrant le potentiel de l'algorithme et des marqueurs radiomiques en FDG-TEP/CT. Une fois couplé aux données cliniques, l'algorithme permet une meilleure prédiction. Une AUC de (79 ± 9) % est obtenue lors de la combinaison du modèle de prédiction avec le stade clinique de la tumeur. / Therapeutic options with curative intent have a low probability of success in patients with prostate cancer with lymph node metastases. Therefore, a method for predicting the presence or development of lymph node metastases is desirable. This document presents the development of a model for predicting the presence of lymph node metastases at radical prostatectomy. The model uses radiomic markers extracted from the preoperative FDG-PET/CT examination. These radiomic markers - defined as the process of quantitatively extracting high-dimensional usable data from medical images - allow the quantification of features invisible to the eye such as texture and intensity parameters. In the first part, to limit the misalignment errors between PET and CT, an evaluation of the extraction of radiomic markers was carried out by comparing the standardized maximum absorption value (SUVₘₐₓ) on PET imaging. A semi-automatic PET bladder segmentation method was developed to subtract the bladder from the prostate segmentation, allowing a more accurate extraction of radiomic markers. In the second phase, a method for selecting radiomic markers was developed to reduce redundant markers and to select the most important ones, resulting in the selection of 17 PET markers. When combined with artificial intelligence, radiomic markers can be used for the prediction of various clinical parameters. A prediction model using a random forest classifier provided results demonstrating the potential of the algorithm and radiomic markers in FDG-PET/CT. Once coupled with clinical data, the algorithm allows a better prediction. AUC of (79 ± 9) % is obtained when combining the prediction model with the clinical stage of tumor.

Dans des études animales, nous avons étudié le développement des métastases osseuses, leur vascularisation ainsi que des biomatériaux de comblement ou pouvant cibler l'angiogenèse. Nous avons utilisé le poly 2-hydroxyéthyl méthacrylate (pHEMA) connu pour sa biocompatibilité, pour fabriquer des microbilles fluorescentes portant à leur surface des charges anioniques ou cationiques. Les microbilles ont été incubées avec une lignée de cellules endothéliales qui internalisent de préférence les microbilles portant une charge anionique. Un silicone radio-opaque a été utilisé pour caractériser l'architecture en 3D des vaisseaux sanguins à différents stades d'évolution des métastases osseuses chez le rat. Nous avons montré au niveau des os tumoraux une hypervascularisation et une désorganisation importante de l'architecture vasculaire avec un réseau très dense de micro vaisseaux à l'aspect tortueux s'étendant dans toute la zone trabéculaire, envahissant la corticale et la diaphyse en sens rétrograde. Dans une autre étude, l'acide zolédronique, un puissant bisphosphonate ayant aussi un effet anti-angiogénique, a été utilisé de façon préventive dans un modèle de métastase osseuse chez le rat. Il permet la conversion des métastases du carcinome MatLyLu, initialement ostéolytiques, en formes ostéocondensantes en limitant les perforations corticales. Enfin, chez le lapin, dans un modèle de comblement osseux par le bêta tricalcium phosphate (β−TCP), nous avons montré que des anti-inflammatoires non stéroïdiens, utilisés en chirurgie osseuse, ne retardent pas l'ostéogenèse au contact du biomatériau. La vascularisation joue un rôle important dans le remodelage osseux normal mais aussi dans les ostéopathies bénignes et malignes ainsi que dans l'ostéointégration des biomatériaux utilisés pour le traitement des pertes de substance osseuse.

Le carcinome rénal à cellules claires (ccRCC) est la tumeur du rein la plus fréquente. Il se caractérise par une inactivation fréquente du gène suppresseur de tumeur VHL retrouvée dans 70% des tumeurs conduisant à une transcription des gènes cibles du facteur de transcription HIF dont le VEGF. Il s’agit d’une tumeur agressive métastatique chez 50% des patients. Le sunitinib, un inhibiteur des récepteurs tyrosine kinase anti-angiogénique, est actuellement le plus utilisé en 1ère ligne malgré 30% des patients qui progressent rapidement. L’avènement d’un nouvel anti-angiogénique ciblant MET (cabozantinib) et d’immunomodulateurs (anticorps anti-PD-1, nivolumab) rend cruciale la découverte de facteurs prédictifs de réponse au traitement. Dans une 1ére partie, nous avons étudié une série rétrospective de 98 ccRCC consécutifs pour lesquels nous souhaitions étudiés le statut VHL complet et le corréler à l’expression de PD-L1. De plus, alors que le pronostic est différent entre ccRCC métastatiques synchrones (d’emblée) et métachrones (à distance), leur phénotype n’avait jamais été comparé. Pour cela, nous avons effectué une analyse histologique des principaux facteurs pronostiques, immunohistochimique (CAIX, VEGF, PAR3, PD-1 et PD-L1) et moléculaire (statut complet VHL : délétion, mutation et méthylation du promoteur) corrélée à la survie spécifique. Nous avons démontré que le statut VHL non-inactivé (niVHL) était associé à la présence de métastases synchrones, une composante sarcomatoïde, un infiltrat lymphocytaire dense, une surexpression de VEGF, une expression de PD-L1 et à un mauvais pronostic. Nous avons aussi comparé les phénotypes des ccRCC métastatiques métachrones et synchrones. Ces derniers étaient associés à une  composante sarcomatoïde, une expression cytoplasmique de PAR-3, une surexpression de VEGFA, un statut niVHL et à un mauvais pronostic depuis le diagnostic des métastases. Dans une 2ème partie, nous avons étudié une série rétrospective de 90 ccRCC métastatiques consécutifs traités par sunitinib en première ligne afin d’identifier des facteurs prédictifs de réponse ou de résistance. Nous avons utilisé les mêmes techniques que précédemment avec en plus le statut MET (mutation en NGS et expression en IHC). Les patients ont été classés en résistants primaires, intermédiaires et longs répondeurs en fonction de la durée de leur réponse évaluée par des critères radiologiques (RECIST). Nous avons aussi caractérisé le profil génétique de 73 ccRCC de cette série par CGH array pour lesquels nous disposions de congélation. Les patients résistants primaires avaient plus souvent un mauvais pronostic (score de Heng), des métastases hépatiques, une infiltration de la graisse hilaire. Sur le plan cytogénétique, leurs tumeurs présentaient des altérations génétiques plus nombreuses tant au niveau des gains que des pertes. Parmi ces altérations récurrentes, étaient décrites les gains du 5p, 7p, 8q22.1-qter et la perte de la région 6q21-q25.3. Le modèle de Cox multivarié mettait en évidence 4 facteurs indépendants : le score de Heng, des métastases hépatiques, une infiltration de la graisse hilaire et le gain du 8q qui intégrés dans un nomogramme pronostique avaient un c-index de 0.74 et 0.77 pour la survie sans progression et la survie globale. En conclusion, notre étude a permis d’identifier un sous-type de ccRCC avec un statut niVHL de mauvais pronostic qu’il conviendrait d’étudier de manière plus approfondie sur le plan génomique. De plus, nous avons montré une différence de phénotype entre les ccRCC des patients métastatiques synchrones et métachrones alors que leur prise en charge est actuellement équivalente. Enfin nous avons mis en évidence un nomogramme pronostique dans les ccRCC métastatiques traités par sunitinib en 1ère line. Ce nomogramme s’il est confirmé par une étude prospective plus large pourrait avoir un impact clinique important dans la sélection des patients les plus à même de bénéficier des anti-angiogéniques. / Clear cell renal cell carcinoma (ccRCC) is the most common kidney cancer. It is characterized by frequent inactivation of the tumor suppressor gene VHL found in 70% of tumors leading to the transcription of HIF transcription factor target genes such as VEGF. This is an aggressive tumor with 50% of metastatic patients. Sunitinib, an inhibitor of receptor tyrosine kinase antiangiogenic, is currently the most used in 1st line despite 30% of patients who progress quickly. The advent of a new anti-angiogenic targeting MET (cabozantinib) and immunomodulators (anti-PD-1 antibody, nivolumab) makes crucial discovery of predictors of response to treatment. In the first part, we studied a retrospective study of 98 consecutive ccRCC. We assessed complete VHL status and correlated it with the expression of PD-L1. Moreover, while the prognosis is different between ccRCC synchronous metastatic and metachronous, their phenotype have never been compared. In this purpose, we performed an analysis of the main pathological prognostic factors, immunohistochemical markers (CAIX, VEGF, PAR3, PD-1 and PD-L1) and molecular (VHL status: deletion, mutation and promoter methylation) correlated with specific survival. We demonstrated that non-inactivated VHL tumors (niVHL) were associated with the presence of synchronous metastases, sarcomatoid component, a dense lymphocytic infiltrate, an overexpression of VEGF, an expression of PD-L1 and a poor prognosis. We also compared the phenotypes of metachronous and synchronous metastatic ccRCC. The first ones were associated with sarcomatoid component, cytoplasmic expression of PAR-3 overexpression VEGFA and niVHL status and a poor prognosis even from the diagnosis of metastases. In the second part, we studied a retrospective study of 90 consecutive metastatic ccRCC treated with first line sunitinib to identify predictors of response or resistance. We used the same techniques as above plus the MET status (mutation in Next-Generation sequencing and expression by IHC). Patients were classified as primary-refractory, intermediate and long-term responders depending on the duration of their response as assessed by radiological criteria (RECIST). We also characterized the genetic profile of 73 ccRCC of this series by CGH array for which we had frozen tumor. Primary refractory patients often had poor prognosis (Heng criteria), liver metastases, infiltration of the hilar fat. Cytogenetically, their tumors had many more genetic alterations, both gains as losses. These recurrent alterations were gains of 5p, 7p, 8q22.1-qter and loss of 6q21-q25.3 region. The multivariate Cox model highlighted four independent factors: the score of Heng, liver metastases, infiltration of the hilar fat and gain of 8q which integrated into a prognostic nomogram had a c-index of 0.74 for survival progression-free survival and 0.77 for overall survival. In conclusion, our study identified a subtype of ccRCC with a poor prognosis with niVHL status that should be explored at the genomic level. Furthermore, we showed a phenotype difference between ccRCC synchronous and metachronous metastatic patients whereas their care is currently the same. Finally we have identified a prognostic nomogram in metastatic ccRCC treated with sunitinib in the first line. This nomogram if confirmed by a larger prospective study could have a significant clinical impact in the selection of patients most likely to benefit from anti-angiogenic therapy.

Cette thèse traite de l'étude d'un modèle mathématique de croissance tumorale métastatique et de ses éventuelles applications en clinique. Il y est développé en particulier une étude théorique et numérique des modèles présentés. La première partie du manuscrit traite de l'étude d'un modèle de croissance métastatique non traitée où il est introduit un nouvel outil in silico: l'Index Métastatique qui pourrait permettre de quantifier l'état métastatique métastatique d'un patient donné et qui pourrait ainsi venir renforcer les classifications tumorales déjà existantes. La deuxième partie traite de l'étude du modèle enrichi de manière à prendre en compte l'action d'un traitement par chimiothérapie. Il y est présenté une étude théorique et numérique du modèle modifié ainsi que des exemples de simulation visant à étudier l'évolution de l'index métastatique infléchi par l'action du traitement. La dernière partie de ce manuscrit est consacrée à l'étude des potentialités du modèle en termes d'applications cliniques. Il y est décrit en particulier une manière de rendre compte de la fiabilité du modèle en confrontant les simulations avec des résultats provenant d'une étude clinique. Enfin il est étudié quelques pistes pour raffiner la classification de l'état de la maladie d'un patient et de comment déterminer les traitements les plus efficaces afin de minimiser la survenue de récidives.

Les bisphosphonates (BPs) sont des outils thérapeutiques de choix pour le traitement de l'ostéolyse maligne. Toutefois, ils n'ont pas d'effet anti-tumoral et n'améliorent pas la survie des patients. C'est pourquoi nous avons testé leur efficacité en association avec de nouveaux agents pharmacologiques ciblant les cellules responsables de la résorption osseuse, les ostéoclastes.<br />Nous avons ainsi démontré qu'un inhibiteur de cathepsine K (CKI) réduit l'activité des ostéoclastes in vitro, et de ce fait, le développement des métastases osseuses in vivo en agissant indirectement sur les cellules tumorales. De plus, un inhibiteur de tyrosine kinase (Imatinib) ralentit la formation et la progression des métastases osseuses in vivo, en ayant une activité anti-ostéoclastique et anti-tumorale. Toutefois, bien qu'une polythérapie puisse favoriser une synergie d'action entre les médicaments, nos résultats montrent que dans nos conditions d'utilisation, aucune synergie significative entre le CKI, l'Imatinib et le BP zolédronate n'a lieu.

Les tumeurs sont caractérisées par une croissance exacerbée ainsi qu’une capacité à pouvoir se disséminer dans l’organisme. Ces deux aspects sont assurés en partie par une expression et une sécrétion soutenues de protéases. Plus particulièrement, une expression importante et une délocalisation de la protéase à cystéine cathepsine B corrèle avec les pouvoirs métastatiques de plusieurs types de tumeurs. La cathepsine B est une protéase lysosomale dont le rôle majeur est de dégrader les protéines en fin de vie. Dans les cancers colorectaux, l’épithélium colique possède une importante activité cathepsine B dès l’apparition d’adénomes précoces, mais aussi dans des tumeurs avancées et métastatiques. Par ailleurs, une expression et une activité importante de cette enzyme sont des indices de mauvais pronostics de survie chez les patients atteints de cancers colorectaux. Le but de ce travail a été d’évaluer l’importance de la cathepsine B dans les processus tumorigéniques de lignées cancéreuses colorectales. Pour cela, nous avons analysé les statuts d’expression, de sécrétion et d’activité de la cathepsine B dans les cellules normales HIEC comparativement à sept lignées cancéreuses colorectales humaines. La cathepsine B est sécrétée par les lignées cancéreuses et par les cellules HIEC qui expriment néanmoins de hauts niveaux de cathepsine B intracellulaire et sécrètent la forme non-active de la cathepsine B. Par ailleurs, nous avons employé la technique d’interférence à ARN ciblant spécifiquement les transcrits de la cathepsine B dans deux lignées cancéreuses colorectales afin d’en évaluer l’impact sur leurs capacités de croissance et d’invasion. Le ciblage de la cathepsine B réduit de manière modeste la croissance sur plastique de ces deux lignées cancéreuses ; cependant, leur potentiel à former des colonies en indépendance d’ancrage ainsi que leur capacité à migrer et envahir la matrice extracellulaire sont drastiquement affectés par la baisse de cathepsine B. En parallèle, le ciblage pharmacologique des formes actives et sécrétées de la cathepsine B réduit les pouvoirs d’invasion des cellules cancéreuses sans interférer avec leur capacité à former des colonies en indépendance d’ancrage. De plus, nous avons pu montrer que le ciblage moléculaire de la cathepsine B dans les deux lignées cancéreuses réduit de manière importante leurs capacités tumorigéniques chez la souris. L’analyse biochimique des tumeurs sous-exprimant la cathepsine B révèle des niveaux plus importants de l’inhibiteur du cycle cellulaire p27[indice supérieur Kip1] ainsi qu’une réduction de la cycline B. Enfin, nous avons montré que la cathepsine B a la capacité de cliver directement l’inhibiteur p27[indice supérieur Kip1], contribuant ainsi à sa dérégulation dans le cancer colorectal. De plus, la génération d’un mutant de p27[indice supérieur kip1] non clivable par cette enzyme permet d’augmenter de manière significative la stabilité de l’inhibiteur. En résumé, l’ensemble de ces travaux montre que la cathepsine B est un acteur important dans les caractères tumoraux des cellules cancéreuses colorectales et que son ciblage moléculaire et/ou pharmacologique pourrait être une approche valide pour réduire l’expansion de ces tumeurs chez l’humain.

Les métastases sont des conséquences dramatiques lors de la progression des cancers. Malgré les traitements actuels la médiane de survie de patients atteints de métastases osseuses n’est que de 24 mois. Donc l’identification de nouvelles cibles thérapeutiques dans le traitement ou la prévention des métastases revêt un caractère crucial. L’objectif de ce travail de thèse est d’étudier le rôle de l’acide lysophosphatidique (LPA) et de l’autotaxine (ATX) dans la dissémination métastatique des cancers du sein. Notre laboratoire a montré que le LPA contrôle la croissance tumorale et la progression des métastases osseuses dans le contexte des cancers du sein. On sait depuis peu qu’en raison de son activité lysophospholipase D, ATX produit du LPA à partir de la lysophosphatidylcholine et contrôle les niveaux de LPA dans la circulation sanguine. ATX est une protéine sécrétée présentant des propriétés métastatiques. Les travaux présentés dans cette thèse montrent que l'expression d'ATX par les cellules tumorales contrôle les événements précoces de la dissémination métastatique des cancers du sein ainsi que le processus plus tardif de formation et de progression des métastases osseuses en agissant sur la fonction ostéoclastique. Il existe un grand nombre de récepteurs capables de transmettre l’activation cellulaire par le LPA (LPA1-6). Ce travail de thèse montre également que le niveau d’expression du récepteur LPA1 au niveau de la tumeur primaire est un facteur prédictif de la rechute métastatique chez les patientes ayant un cancer du sein. D’autre part dans un modèle animal préclinique, nous avons observé que le ciblage thérapeutique précoce de LPA1 par le DEBIO-0719 bloque efficacement la dissémination métastatique des cellules de cancer du sein. En conclusion, nos résultats montrent que le ciblage de l’axe ATX/LPA/LPA1 présente un haut potentiel thérapeutique chez des patientes atteintes d’un cancer du sein à fort risque métastatique / Metastases consist of poor disease progression for patients with cancers. Bone metastases are frequently found in multiple cancers. Despite the improvement of current therapies, the survival of bone metastasis patients is only 24 months. The aim of this work consisted in understanding the role of lysophosphatidic acid (LPA), autotaxin (ATX) and the LPA receptor LPA1 in the metastatic dissemination of breast cancers. Our laboratory showed previously that LPA produced tumor growth and the progression of osteolytic bone metastases of breast cancer cells. Due to its lysophospholipase D activity, ATX generates LPA from lysophosphatidylcholine and controls LPA levels in the blood. ATX is a secreted protein with metastatic properties. In the present thesis, we first demonstrated that ATX expressed by tumors cells controls early events of metastatic dissemination of breast cancer cells and latter bone metastases formation and progression by acting on osteoclastic function. There is a large number of receptors mediating the cellular activation of LPA (LPA1-6). This work showed additionally that the LPA1 expression level at the primary tumor site is predictive for the metastatic relapse of breast cancers. On the other hand, in a preclinical animal model, we observed that targeting LPA1 at early stage of tumor development with the DEBIO-0719 decreased efficiently the metastatic dissemination of breast cancer cells. Altogether, these results indicate that targeting the ATX/LPA/LPA1 track has a high therapeutic potential against metastasis formation for patients with breast cancer

Les chimiokines sont des protéines appartenant à la famille des cytokines. A l'origine, ces molécules ont été étudiées pour leur implication dans la régulation du trafic leucocytaire. Depuis une dizaine d'années, de nombreuses études ont cependant démontré que les chimiokines sont aussi impliquées dans les différentes étapes de la cancérogénèse : inhibition de l'immunité anti-tumorale, rôle de facteur de croissance des cellules tumorales, régulation de l'angiogénèse et particulièrement induction de la migration des métastases. En effet, les chimiokines sont capables de guider les cellules métastatiques de la tumeur primaire vers leur lieu d'implantation. Ce guidage passe par la liaison de la chimiokine à son récepteur, ce qui conduit à l'activation de différentes cascades signalétiques intracellulaires qui aboutiront in fine à la migration et le guidage des cellules le long du gradient de chimiokine, et ce jusqu'au lieu d'implantation où une tumeur secondaire pourra alors se former.C'est la compréhension du rôle des chimiokines dans la migration des métastases qui a conduit à l'étude de l'expression de leurs récepteurs dans le cancer. Après avoir étudié dans un premier temps les outils nécessaires à l'obtention de résultats fiables notamment en PCR quantitative, le profil d'expression de différents récepteurs aux chimiokines a été analysé chez des patients atteints d'un cancer colorectal. Les résultats montrent que seules les expressions des récepteurs CCR10 et CXCR4 diminuent chez les patients ayant développé des métastases. De plus cette baisse est corrélée à un mauvais pronostique. Cependant, des études in vitro démontrent que les lignées coliques métastatiques surexpriment ces récepteurs, et que la migration de celles-ci est sensible à un gradient de CCL27, le ligand du récepteur CCR10.Ces résultats a priori paradoxaux prennent tout leur sens lorsqu'on rapproche le concept métastatique du concept de cellule souche. Dans les deux cas, ces types cellulaires aux capacités phénotypiques communes (migration, survie, prolifération) peuvent donner une population cellulaire hétérogène. La mise au point d'une méthode permettant de faire passer les cellules tumorales (prolifératives) en cellules métastatiques (migratoires) et vice versa nous a conduit à un concept syncrétique dans lequel les notions de cellules tumorales, de métastases et de cellules souches se confondent. Dans celui-ci, les cellules tumorales, qu'elles soient ou non issues de cellules souches saines, sont capables de changer réversiblement de phénotype pour former des métastases (équivalent de la transition épithélio-mésenchymateuse). La notion de réversibilité est ici essentielle car elle permet d'expliquer comment une cellule métastatique, une fois implantée, peut s'activer et redonner une population cellulaire tumorale proliférative. Cela implique aussi que les métastases, capables de rester plusieurs mois en dormance, partagent les mêmes mécanismes que les cellules souches.Enfin, l'étude en parallèle de nouvelles voies de régulation de l'angiogénèse - qui fournit aux métastases le moyen de quitter la tumeur primaire - faisant intervenir le récepteur à la thrombine PAR1 d'une part et la chimiokine CXCL4, plus communément appelée PF4 d'autre part, pourrait aboutir à l'élaboration de nouvelles molécules à visée thérapeutique. / Chimiokines are proteins belonging to the cytokines' family. In the beginning, chemokines were studied for their implication in the leucocytic trafic regulation. Since ten years, many studies however show that chemokines are also implied in all of carcinogenesis steps: antitumor immunity inhibition, role of growth factor of tumoral cells, angiogenesis regulation and especially metastases migration induction. Indeed, chemokines are able to guide metastatic cells from the primary tumour towards their secondary site thanks to chemokine / chemokine receptors interactions which lead to metastases migration along a chemokine gradient until their secondary site. Then, metastases activation will lead to the development of a secondary tumour.It is the understanding of chemokines' role in metastases migration that led to the study of their receptors expression in cancer. After having initially studied the tools that were necessary to obtain reliable results in particular in quantitative PCR, expression profile of several chemokine receptors was established on patients developing a colorectal cancer. Results show that only CCR10 and CXCR4 expressions significantly decrease in patients who develop metastases. Moreover this decrease is correlated with poor prognostic. However, in vitro studies show that metastatic colon cell lines overexpress the both receptors, and that migration of those cells is sensitive to a CCL27 gradient, the CCR10 ligand.These paradoxical results may however be easily explained if the metastatic concept is compared to the stem cell one. In both cases, these cellular types share phenotypical properties (migration, survival, proliferation) and are able to give a heterogeneous cellular population. The development of a protocol that turns proliferative tumoral cells into migratory metastatic ones (and vice versa) led us to a syncretic concept in which tumoral cells, metastases and stem cells notions are merging. In this concept, tumoral cells (which result or not from healthy stem cells), are able to reversibly change their phenotype to form metastases (‘epithelial-mesenchymal transition' equivalent). Reversibility is actually an essential concept because it may explain how a metastatic cell, once established, can be activated again and become a proliferative tumoral cell. That also implies that metastases, able to remain several months in dormancy, share the same mechanisms as stem cells ones.Lastly, the study of new angiogenesis regulation pathways - which provides to metastases the means of leaving the primary tumour - involving on the one hand PAR1 thrombin receptor, and on the other hand chemokine CXCL4 (also called PF4), may lead to the development of new therapeutic molecules.