Avec 42 000 nouveaux cas diagnostiqués en 2012, le cancer colorectal (CCR) représente en France le troisième cancer en termes d’incidence. Les métastases, qui surviennent principalement au niveau du foie et des poumons, en constituent la principale cause de décès. Malgré les progrès récents de la chimiothérapie et des agents ciblés, le taux de survie à 5 ans des patients présentant un CCR métastasé reste faible. Aujourd’hui, la résection chirurgicale est le seul traitement curatif, cependant moins de 20% des patients porteurs de métastases sont opérables. Il existe donc un grand nombre de patients présentant un CCR métastasé pour lequel aucun traitement curatif ne peut être proposé. La formation des métastases à partir d’une tumeur primaire résulte d’une longue série d’étapes séquentielles liées les unes aux autres. L’issue de ce processus dépend à la fois des propriétés intrinsèques des cellules tumorales et de la réponse de l’hôte. Il a récemment été montré que les couples chimiokines/récepteurs interviennent dans le contrôle des différentes étapes de la progression tumorale.Le projet de recherche développé au cours de mon travail de thèse avait pour objectif d’utiliser les chimiokines et leurs récepteurs dans de nouvelles stratégies thérapeutiques pour bloquer et/ou éradiquer les métastases hépatiques et pulmonaires des CCRs. Le travail s’est articulé selon deux axes dans lesquels nous avons montré d’une part que, le blocage du récepteur de chimiokines CXCR7 permet de limiter les métastases pulmonaires de CCRs et d’autre part que, le transfert de gène codant CX3CL1 au niveau du foie entraîne une réponse anti-tumorale efficace dans les métastases hépatiques de CCRs. / With 42 000 newly-diagnosed patients in 2012, the colorectal cancer (CRC) represents the third type of cancer in terms of incidence in France. The leading cause of death from CRC is the development of metastases and these metastases will occur mostly within the liver (50% of the patients) and within the lungs (15%). Despite recent progress, notably in the chemotherapies now used and the targeted agents, the rate of 5-years survival for late stage CRC remains low. Nowadays, the surgical resection is the only curative treatment proposed to patients with metastatic CRC, however less than 20% of them have an operable tumour. There is therefore a high number of patients for whom no cure is currently available. A primary tumour’s dissemination to a second organ is the result of a long process made of numerous cross-linked steps. The final outcome of this process depends on the intrinsic properties of tumour cells as well as the host response. Recently, it has been shown that the chemokine-chemokine receptor pairs (initially described as regulating the leukocyte migration) play crucial roles in the various stages involved in tumour progression. The aim of the research project developed during my PhD was to assess the use of the chemokines and their receptors in new therapeutic strategies to block and/or eradicate the hepatic and pulmonary metastases of CRC. Our work has been organized along two main lines of approach. We have shown that the blockage of the CXCR7 chemokine receptor enables the limitation of the CRC metastases within the lungs and that the CX3CL1 gene transfer into the hepatocytes leads to an efficient anti-tumor response in the CRC metastases within the liver.

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La perte de l’expression de la sous-unité β4 des canaux sodiques dépendants du voltage NaV dans les tumeurs mammaires est associée à un grade cancéreux élevé et au développement des métastases. L’extinction de son expression dans les cellules MDA-MB-231 augmente de plus de deux fois leur invasivité. Au cours de cette thèse, nous avons montré que la sous-expression de β4 favorise la transition mésenchymato-amoeboïde et augmente l’invasion cancéreuse indépendante de NaV. Cette transition se caractérise par l’acquisition d’une morphologie plus arrondie, par la présence de blebs à la surface cellulaire et par une augmentation de l’activité RhoA-GTPase. Cette transition est inhibée par la surexpression du domaine intracellulaire C-terminal de la sousunité β4. L’expression de β4 peut être augmentée par un apport en acide docosahexaènoïque (22:6n-3), qui augmente l’activité du promoteur de son gène SCN4B. Le DHA augmente également l’expression de β4 en modulant l’expression des récepteurs nucléaires PPAR, sensibles aux lipides. / The loss of voltage gated sodium channel NaVβ4 subunit expression in breast cancer biopsies is associated with high grade tumors and metastatic development. The inhibition of β4 expression in MDA-MB-231 breast cancer cells enhanced their invasiveness by two fold. During this thesis, we have shown that β4 underexpression promotes mesenchymal-amoeboid transition and increases NaV-independent invasion. This transition is characterized by rounded morphology, the presence of blebs at the cell surface and an increased RhoAGTPase activity. This transition is inhibited by β4 C-terminal intracellular domain overexpression. Expression of β4 can be enhanced by a DHA supplementation that increases the encoding SCN4B promoter activity. DHA also increases β4 expression through the modulation of PPARs lipid-sensitive nuclear receptors expression.

Nous avons montré un rôle d’un canal K+, le canal SK3, dans la migration des cellules cancéreuses de sein MDA-MB-435s et le développement de métastases ostéolytiques du cancer du sein. Lors de l’ostéolyse, la [Ca²+]ext augmente dans le microenvironnement osseux. Nous avons voulu déterminer si cette élévation de [Ca²+]ext, pouvait moduler l’expression et l’activité du canal SK3. Nous avons montré que l’augmentation de la [Ca²+]ext: i) favorise l’expression du canal SK3. Cet effet fait intervenir le récepteur au calcium (CaSR), qui en diminuant la [AMPc]int réduit l’activité de la PKA et lève ainsi son inhibition de la transcription du gène KCNN3 (codant pour SK3) ; ii) favorise la migration cellulaire dépendante du canal SK3, mécanisme impliquant également le CaSR ; iii) active le canal SK3 qui, par ailleurs, voit son activité réduite par l’élévation d’AMPc intracellulaire. De plus, l’augmentation d’AMPc délocalise un canal calcique partenaire de SK3, le canal Orai1, et diminue l’entrée constitutive de Ca²+ et la migration dépendantes du canal SK3. En conclusion, nos résultats montrent que l’expression et l’activité de SK3 sont régulées par l’AMPc et le Ca2+ extracellulaire. Ceci permet d’envisager une nouvelle stratégie thérapeutique ciblant l’AMPc pour le traitement des métastases osseuses du cancer du sein. / We showed that a K+ channel, SK3 channel, is a mediator of MDA-MB-435s breast cancer cells migration and of osteolytic bone metastasis development of breast cancer. Since [Ca²+]out rises during osteolysis, in bone microenvironment, we study if this [Ca²+]out elevation could modulate SK3 expression and activity. We show that [Ca²+]out elevation: i) increases SK3 expression threw CaSR activation which, in turn, decreases [cAMP]int and PKA activation, leading to loss of its inhibitory effect on KCNN3 transcription; ii) increases SK3-dependent migration threw CaSR activation; iii) increases SK3 channel activity that is in addition, decreased by [cAMP]int elevation. Furthermore, cAMP elevation moves the Ca2+ channel Orai1 (SK3 partner) outside of lipid rafts and reduces the SK3 dependent-constitutive Ca²+ entry and cell migration. Our results show that both SK3 expression and activity are regulated by cAMP and extracellular Ca²+. These results underscore an innovative opportunity to use therapeutic approaches targeting cAMP for the treatment of breast cancer bone metastasis.

Les tumeurs locales de la prostate sont associées à une évolution lente et une bonne survie, alors que les stades plus avancés révèlent dans 80% des cas des métastases osseuses incurables. La découverte de gènes de fusion issus de remaniements chromosomiques, tel que TMPRSS2:ERG dans plus de 50% des cas, a ouvert une nouvelle voie dans la compréhension du processus de cancérisation de la prostate. La présence de ce gène de fusion peut être associée à un mauvais pronostic dans de nombreuses études cliniques. Cependant, son rôle précis au cours de la cancérisation et de la progression du cancer de la prostate reste à déterminer. Le gène Erg (Ets related gene) code un facteur de transcription dont l’expression est notamment associée à la mise en place du cartilage, et plus largement du squelette. Ceci suggère un rôle potentiel du gène de fusion impliquant ce facteur, et de ses gènes cibles, dans la formation des métastases osseuses du cancer de la prostate.Pour notre étude, nous avons utilisé des lignées de cellules tumorales prostatiques PC3 et PC3c, exprimant stablement le gène de fusion TMPRSS2:ERG et précédemment établies au laboratoire. Dans un premier temps, en utilisant un modèle d’injections intratibiales chez les souris SCID, nous avons démontré que l’expression ectopique de la fusion améliore la capacité d’induction de lésions ostéocondensantes en inhibant l’ostéolyse dans le modèle PC3 ostéolytique, et en stimulant l’ostéoformation dans le modèle PC3c mixte (ostéolytique et ostéocondensant). Cette expression ectopique de la fusion augmente également l’ostéomimétisme dans les deux modèles cellulaires, c’est-à-dire l’acquisition d’un phénotype semblable aux cellules osseuses leur conférant des avantages de survie et de propagation dans la moelle osseuse. En outre, trois nouveaux gènes cibles de TMPRSS2:ERG ont été mis en évidence : ET-1 (Endothelin-1), stimulant la différenciation ostéoblastique et inhibant la résorption osseuse ostéoclastique, ALPL (Alkaline Phosphatase Liver/Bone/Kidney), marqueur de différenciation des ostéoblastes, et COL1A1 (Collagen Type 1 Alpha 1), composant de la matrice osseuse, témoignant d’un rôle du gène de fusion dans la formation de métastases ostéocondensantes du cancer de la prostate.Par ailleurs, deux autres gènes ont été étudiés, codant soit une protéine impliquée dans la stabilisation de structures particulières appelées invadopodes, soit une protéine impliquée dans le métabolisme des lipides. L’ensemble de ces résultats contribue à mieux comprendre les mécanismes de cancérisation et d’évolution métastatique du cancer de la prostate, en particulier l’influence de l’expression du gène de fusion TMPRSS2:ERG dans les métastases osseuses du cancer de la prostate. / Local prostate cancers are associated with slow progression and good survival, while advanced stages reveal incurable bone metastases in 80% of cases. The discovery of fusion genes resulting from chromosomal rearrangements, such as TMPRSS2:ERG in more than 50% of cases, opened a new way in understanding the process of prostate cancer. The presence of this fusion gene may be associated with poor prognosis in many clinical studies. However, its precise role during cancerization and progression of prostate cancer remains to be determined. The Erg gene (Ets related gene) encodes a transcription factor whose expression is associated in particular with embryonic skeleton development. This suggests a potential role of the fusion gene involving this factor, and its target genes, in the formation of prostate cancer bone metastases.In this study, we used prostate cancer cell lines PC3 and PC3c, stably expressing the TMPRSS2:ERG fusion gene and previously established in the laboratory. First, using a model of intratibial injections in SCID mice, we demonstrated that ectopic expression of the fusion enhances the ability to induce osteoblastic lesions by inhibiting osteolysis in the osteolytic PC3 model, and by stimulating osteoformation in the mixed PC3c model (osteolytic and osteoblastic). This ectopic expression of the fusion also increases osteomimicry in both cell models, meaning the acquisition of a bone-cell-like phenotype which gives them advantages of survival and spread in the bone marrow. In addition, three new TMPRSS2:ERG target genes have been described: ET-1 (Endothelin-1), stimulating osteoblastic differentiation and inhibiting osteoclastic bone resorption, ALPL (Alkaline Phosphatase Liver/Bone/Kidney), a marker of the osteoblasts differentiation, and COL1A1 (Collagen Type 1 Alpha 1), a component of the bone matrix, providing novel insights into the role of the fusion gene in the formation of osteoblastic metastases of prostate cancer.In addition, two other genes have been studied, encoding either a protein involved in the stabilization of particular structures called invadopodia, or a protein involved in lipid metabolism.All these results contribute to decipher the mechanisms of cancerization and metastatic progression of prostate cancer, in particular the influence of the expression of TMPRSS2:ERG fusion gene in prostate cancer bone metastases.

La Ténascine-C (TNC) est une molécule de la matrice extracellulaire qui est anormalement surexprimée dans entre autres, le cancer du sein. Le but principal de ma thèse était de mieux comprendre les différentes contributions de la TNC, durant l’établissement et progression des cancers mammaires. Mes résultats acquis avec le modèle transgénique NeuNT soutiennent fortement la notion que la TNC exerce des rôles pléiotropiques et cruciaux à la fois à des stades précoces et à des stades ultimes de la progression tumorale mammaire. D'autre part, j’ai développé de nouvelles lignées cellulaires cancéreuses mammaires syngéniques à partir des deux modèles transgéniques. En utilisant des modèles murins et des approches in vitro, mon travail de doctorat a permis de mettre en lumière différentes contributions importantes de la TNC au cours de la carcinogenèse mammaire. Les analyses encore en cours permettront rapidement de mieux cerner les mécanismes moléculaires et cellulaires mis en jeu en aval de la TNC et impliqués dans la progression tumorale mammaire. / The microenvironment, which comprises the extracellular matrix (ECM), plays instrumental roles during tumor formation and progression. Tenascin-C (TNC) is a major ECM component highly expressed in breast cancer, correlating with poor prognosis, tamoxifen resistance and lung metastasis formation. TNC exerts pleiotropic effects by promoting tumor cell survival, proliferation and invasion as well as angiogenesis , inflammation and metastasis. The main goal of my thesis was to try to comprehensively understand the several contributions of TNC during breast cancer establishment and progression to metastatic disease. My analyses revealed that the absence of TNC does not affect breast tumorigenesis in the MMTV-PyMT breast cancer mouse model, confirming a previous study. More interestingly, using the MMTV-NeuNT model, we show that TNC promotes primary tumor initiation and lung metastatic colonization. In the lung, TNC increases of cancer cell survival in intravascular metastases and promotes their progression. Additionally, we established breast cancer cell lines from MMTV-PyMT and MMTV-NeuNT mouse models that grow in vitro and are tumorigenic when re-Implanted in syngeneic, fully immuno-Competent mice. In this work we had shown that TNC participates in tumor initiation and in lung metastasis colonization in an ErbB2-Driven transgenic breast cancer mouse model. The established cell lines are alternative tools useful for in vivo and in vitro studies in breast cancer research.

Introduction: Les données des analyses génomiques des tumeurs de vessie ont défini des sous-groupes qui présentent une agressivité et une réponse à la chimiothérapie différents. Notre but était d’identifier des marqueurs moléculaires prédictifs de l'évolution tumorale.Matériels et méthodes: Les ADNs de 54 tumeur solides et de 50 échantillons d’ urines de patients avec une tumeur de vessie ont été hybridés sur la puce CGH (Comparative Genomic Hybridization) BCA-oligo. Des TMAs (Tissue Micro Array) de 140 tissus paraffinés de tumeurs primitives et métastatiques, ont été analysés en immunohistochimie pour les marqueurs impliqués dans: stabilité de l’ADN, prolifération cellulaire et définition de sous-groupe basal ou luminal. Des corrélations avec les données cliniques ont été recherchées à tous les niveaux d’analyse.Résultats: Le nombre d'altérations chromosomiques augmentait significativement avec le stade tumoral. La distribution de ces altérations était cohérente entre les ADNs extraits de tissu tumoral et de prélèvements urinaires. Si aucun marqueur immunohistochimique ne permettait de différencier les patients métastatiques ou non, des profils de marquage similaires ont été observés entre tumeurs primitives et métastases. La présence d'emboles tumoraux lymphatiques était prédictive du statut métastatique. Conclusion: l’utilisation dans la pratique clinique de la puce BCA-oligo pour prédire une évolution d'une tumeur de vessie vers un stade ou un grade plus élevé peut être envisagée, et réalisée sur un simple prélèvement urinaire. La recherche systématique d’emboles lymphatiques sur tumeurs primitives peut être utilisée pour prédire une évolution métastatique. / Introduction: Recent data from genomic analysis of bladder tumors have identified subgroups with different aggressiveness patterns and chemotherapy response profiles. The aim of our study was to identify molecular markers that can be used in clinical practice, to predict the evolution of these tumors in order to personalize their management.Materials and Methods: DNAs extracted from 54 solid tumors and 50 urine samples from patients with bladder cancer were hybridized on the BCA-oligo CGH (Comparative Genome Hybridization) chip. TMAs (Tissue Micro Array) from 140 paraffine-embedded tissues of primary and metastatic tumors, were analyzed in immunohistochemistry with antibodies directed against proteins involved in DNA stability, cell proliferation and the definition of basal or luminal subgroup. Correlations with clinical data were sought at all levels of analysis.Results: The number of chromosomal alterations increased significantly with the tumor stage. In addition, the distribution of these alterations was consistent between the DNAs extracted from tumor tissue and those from urinary samples. If no immunohistochemical marker differentiated between metastatic and non-metastatic patients, similar labeling patterns were observed between primary tumors and metastases. Notably, the presence of lymphatic emboli was predictive of metastatic status.Conclusion: The use in clinical practice of the BCA-oligo chip to predict a progression of a bladder tumor to a higher stage or grade may be considered. This analysis is feasible on urine sample. The systematic search for lymphatic emboli on primary tumors can be used in clinical practice to predict a metastatic evolution.

Β-caténine, protéine multifonctionnelle et pivot de la voie de signalisation Wnt est impliquée dans de nombreux processus physiologiques, notamment le développement normal du lignage mélanocytaire. Les régulateurs négatifs directs de β-caténine sont peu nombreux et un nombre réduit d’études leur a été consacré. La protéine ICAT est l’un de ces régulateurs négatifs. En effet, elle se fixe au niveau des répétitions ARM 5 à 12 de β-caténine via un domaine N-terminal en hélices α et un domaine C-terminal semblable à un feuillet β, empêchant son interaction avec les facteurs de transcription TCF/LEF et donc la transcription des différents gènes cibles de β-caténine. L’invalidation complète de ICAT chez la souris entraîne des anomalies développementales des dérivés des crêtes neurales responsables, dans certains cas, de la mort des animaux. Afin de déterminer la fonction de ICAT durant le développement des mélanocytes, qui sont également des dérivés des crêtes neurales, nous avons généré des embryons totalement invalidés pour le gène ICAT et exprimant le transgène Dct::LacZ. Cette invalidation n’affecte ni le nombre, ni la localisation des mélanoblastes. Ces résultats suggèrent que la prolifération et la migration de ces cellules aux stades étudiés (E13.5, E15.5 et E18.5) est normale en absence de ICAT. La voie de signalisation Wnt étant dérégulée dans 30% des mélanomes, il nous a paru essentiel d’examiner le rôle de ICAT dans la formation et la progression des mélanomes. L’étude d’un panel de lignées cellulaires de mélanome humain nous a permis de corréler une forte expression de ICAT à la formation de métastases chez des souris immunodéficientes. De plus chez l’Homme, une forte expression d’ARNm de ICAT dans certains mélanomes est associée à un temps de survie plus faible. La surexpression de ICAT dans différentes lignées humaines de mélanome conduit à une augmentation de la vitesse de migration des cellules en 2D et de leurs capacités invasives en 3D, sans affecter leur prolifération. L’ensemble de ces effets dépend entièrement de l’interaction de ICAT avec β-caténine. Au niveau cellulaire, une expression ectopique de ICAT induit une modification de la morphologie des cellules métastatiques, qui passent d’une forme allongée/mésenchymateuse à une forme arrondie/amiboïde, alors qu’elle n’affecte pas la morphologie allongée des cellules non métastatiques. Cette modification de morphologie cellulaire s’accompagne d’une diminution de l’expression de la protéine NEDD9, une cible de β-caténine, impliquée dans la voie de signalisation Rac communément associée à la migration mésenchymateuse. L’ensemble de ces résultats nous a permis de montrer pour la première fois que ICAT est un nouveau régulateur de la motilité et de l’invasion des cellules de mélanome. L’étude de la structure tridimensionnelle du complexe ICAT/β-caténine nous a permis de comprendre le mécanisme de compétition entre ICAT et les facteurs TCF/LEF pour la liaison à β-caténine. Par mutagenèse, nous avons mis en évidence que les résidus D66, F71 et E75 (domaine C-terminal de ICAT) sont impliqués dans la compétition avec LEF1 mais n’empêchent pas la formation d’un complexe stable ICAT/β-caténine alors que les résidus Y15, K19, V22 du domaine N-terminal sont essentiels à la formation de ce complexe. / Β-catenin is the central protein of the Wnt signaling pathway, which is involved in many physiological processes including normal melanocyte development. Few direct negative regulators of β-catenin have been described so far and their physiological role is still unclear. One of them, ICAT (inhibitor of β-catenin and TCF-4) has been identified in a yeast two-hybrid screen by using the Armadillo (ARM) region of β-catenin as bait. This small protein of 81 amino-acids, encoded by the highly conserved CTNNBIP1 gene, binds to β-catenin through ARM repeats 5 to 12, preventing its interaction with TCF4 and thus, repressing TCF/LEF-β-catenin transcriptional activity in vitro. Total invalidation of ICAT in mouse leads to premature death and cranio-facial anomalies, suggesting an important role in neural-crest cell differentiation. In order to determine the possible role of ICAT in melanoblasts development, ICAT -/- embryos, on a Dct::LacZ background were obtained. We observed that the total invalidation of the ICAT gene does not affect the number of melanoblasts and their localization at embryonic stages E13.5, E15.5 and E18.5, indicating that ICAT alone does not play a significant role in the proliferation and migration of melanoblasts during mouse development. The Wnt signaling pathway is deregulated in 30% of melanomas, so we found it essential to study the role of ICAT in the formation and progression of melanoma. We observed that high ICAT levels in a panel of human melanoma cell lines correlated with their capacity to form metastases in nude mice and was associated, in some melanoma patients, with reduced distant metastasis-free survival. Ectopic expression of ICAT in various melanoma cell lines had no effect on their proliferation but increased their in vitro motility in 2D and matrigel invasion in 3D. These in vitro effects required stable protein interaction between ICAT and β-catenin. At the cellular level, ICAT promoted switching of metastatic melanoma cells from an elongated/mesenchymal towards a round/amoeboid phenotype but did not affect the elongated morphology of non-metastatic melanoma cells. Transition from a mesenchymal to an amoeboid movement was associated with decreased production of the scaffold protein NEDD9 and decreased levels of Rac1-GTP, a positive regulator of mesenchymal movement. In vivo, ectopic ICAT expression increased lung colonization by melanoma cells in nude mice. Our results indicate that ICAT-induced down-regulation of Rac signaling can increase motility and invasiveness of metastatic cells by promoting morphological variability allowing tumor cells to adapt to their microenvironment. We show, for the first time, that ICAT is a new potential modulator of melanoma cells invasion. Based on a three-dimensional study of ICAT in complex with β-catenin we understood how ICAT competes with members of the TCF/LEF family at the nuclear level. By site directed mutagenesis, we demonstrated that D66, F71 and E75 residues (C-terminal domain of ICAT) are involved in the competition with LEF1 but are not essential in the formation of a stable ICAT/β-catenin complex, while Y15, K19, V22 residues (N-terminal domain) are essential for the formation of this complex.

Les métastases osseuses sont une complication majeure des cancers du sein. Les bisphosphonates (BPs) bloquent la progression des lyses osseuses. Des effets anti-tumoraux ont été mis en évidence mais à des doses importantes incompatibles avec un usage clinique. La forte affinité des BPs pour le minéral osseux limite leur biodisponibilité et amoindrit donc leur potentiel antitumoral in vivo. Mon travail de thèse s'est inscrit dans le cadre de la potentialisation des effets anti-tumoraux des BPs. Les BPs ont été combinés avec des ultrasons de faible intensité (LIUS) dont le rôle est d'induire une stimulation mécanique et une augmentation modérée de la température du milieu insonifié sans effet de cavitation. Les LIUS favorisent la pénétration des BPs dans des cellules tumorales en augmentant le phénomène d'endocytose. In vivo, un traitement répété aux LIUS associé à une dose clinique de BPs entraine une diminution des lyses osseuses ainsi que de la masse tumorale. L'accumulation d'un marqueur, retrouvé dans les moelles des souris traitées aux LIUS, suggère que la pénétration des BPs a été favorisée sous l'effet des LIUS. L'effet de l'association BPs avec les LIUS a ensuite été évalué sur un modèle de tumeur sous-cutanée mammaire. Un ralentissement de la croissance tumorale lors des premiers jours de traitements a été mis en évidence. Une étude menée avec de la doxorubicine et des BPs a permis d'élargir le champ d'application des LIUS pour le traitement du cancer du sein. En conclusion, ces travaux montrent que les LIUS apparaissent comme une solution d'intérêt pour augmenter la pénétration de drogues dans des tumeurs osseuses et mammaires et augmenter leur potentiel antitumoral / Bone metastases are common complications of advanced breast cancer. They increase morbidity of patients and alter their quality of life. Bisphosphonates (BPs) stop the progression of osteolysis. However, BPs do not affect the tumor burden located inside the bone marrow cavity. Antitumoral effects have been shown but with high doses incompatibles with a clinical use. BPs bind also avidly to bone mineral which limits their bioavailability and reduce their antitumoral potential in vivo. This work is incorporated within the framework of the enhancement of antitumoral effects of BPs. BPs were combined with low intensity ultrasound (LIUS), which are known to induce a mechanical stimulation and a slight increase of temperature without involving cavitationnal effect. Initially, LIUS were found to increase the penetration of BPs inside several mammary tumor cell lines without affecting their viability by increasing endocytosis. In vivo, a daily repeated treatment of LIUS associated with a single and clinical dose of BPs lead to a decrease in osteolysis as well as tumor burden. The accumulation of unprenylated Rap1A form was found in bone marrow of mice suggesting that LIUS promote BPs penetration inside cells of the bone cavity. The effect of BPs and LIUS was evaluated in a subcutaneous mammary tumor xenograft. Tumor growth was slowed during the first days of LIUS treatment. A study was performed using doxorubicin and BPs leading to a better penetration of both compounds when LIUS were used. This last result allows increasing the field of application of LIUS for breast cancer treatment. In conclusion, this work showed that LIUS are an interesting method to enhance the penetration of drugs inside bone and mammary tumors leading to an increase of their antitumoral activity

Les métastases osseuses sont des complications de nombreux cancers tels que le cancer du poumon, du sein et de la prostate. Chez la femme, 70% des patientes présentant un cancer du sein avancé développent des métastases principalement ostéolytiques. Ce type de métastases est associé à une destruction importante de l'os causant chez les patientes des douleurs osseuses et des fractures pathologiques. Les traitements actuellement dispensés tels que les bisphosphonates et le denosumab ne sont pas curatifs mais seulement palliatifs, il est donc indispensable d'identifier de nouveaux facteurs impliqués dans la progression métastatique afin d'améliorer le pronostic et d'imaginer de nouvelles approches thérapeutiques. Dans ce contexte, une analyse transcriptomique comparative a montré que les gènes codant les récepteurs de guidage axonal ROBO1 et ROBO4 étaient surexprimés dans une sous-population de cellules de cancer du sein MDA-MB-231 qui métastasent spécifiquement à l'os (nommée B02). De manière intéressante, une expression élevée de ROBO4 dans les tumeurs primaires de patientes atteintes d'un cancer du sein corrèle avec un mauvais pronostic et un risque accru de rechute à l'os. Chez la souris, une réduction de 50% de la charge tumorale a été observée lorsque les cellules B02 déplétées en ROBO4 ont été inoculées dans la glande mammaire de souris ; et le ciblage des cellules parentales B02 avec un anticorps anti-ROBO4 avant l'injection intra-tibiale diminue l'incidence de la formation de colonies de cellules tumorales. In vitro, la co-culture des cellules B02 avec des cellules ostéoblastiques murines MC3T3-E1 a entraîné une augmentation de la production de SLIT2, le ligand naturel des récepteurs ROBO, par les cellules MC3T3-E1. De plus, le traitement avec un anticorps anti-ROBO4 réduit considérablement l'adhésion des cellules B02 sur les cellules MC3T3-E1. Par ailleurs, la surexpression de ROBO4 dans d'autres modèles cellulaires de cancer du sein a conduit à mettre en évidence la présence d'une glycoforme de ROBO4. L'étude des deux isoformes de ROBO4 (glycosylée et non glycosylée) a révélé le caractère agressif de la forme non glycosylée comparée à la forme glycosylée / Bone metastasis is a complication of many cancers such as lung, breast and prostate. In women, 70% of patients with advanced breast cancer predominantly develop osteolytic metastases. This type of metastasis is associated with significant bone destruction in patients causing bone pain and pathological fractures. The current treatments, such as bisphosphonates and denosumab, are not curative but only palliative, so it is essential to identify new factors involved in the metastatic progression to improve prognosis and to devise new therapeutic approaches. In this context, a comparative transcriptomic analysis demonstrated that axon guidance ROBO1 and ROBO4 receptors were overexpressed in a subpopulation of MDA-MB-231 breast cancer cells that only metastasize to bone (referred to as B02). Interestingly, high ROBO4 expression in primary tumors from patients with breast cancer correlated with poor prognosis and increased risk of relapse to bone. In mice, a 50% reduction in tumor burden was observed when ROBO4-depleted B02 cells were inoculated in the mammary fat pad of mice; and targeting of parental B02 cells with an anti-ROBO4 antibody before intra-tibia inoculation decreased the incidence of tumor cell colony formation. In vitro, the co-culture of B02 cells with murine MC3T3-E1 osteoblastic cells increased SLIT2 production, the primary ligand of ROBO receptors, by MC3T3 cells. Further, the treatment with an anti-ROBO4 antibody dramatically reduced B02 cell adhesion to MC3T3-E1 cells. Moreover, over-expression of ROBO4 in other models of breast cancer led to the discovery of a glycoform of ROBO4. The study of the two ROBO4 isoforms (glycosylated and non-glycosylated) revealed the aggressive nature of the non-glycosylated form compared to the glycosylated form. These results provide strong evidence that the axon guidance receptor ROBO4 is involved in bone metastasis formation and that the use of an antibody directed against the non-glycosylated form of this receptor could lead to the development of innovative therapies to prevent metastasis formation in the bone marrow