No / A major drawback with current cancer therapy is the prevalence of unrequired doselimiting toxicity to non-cancerous tissues and organs, which is further compounded by a limited ability to rapidly and easily monitor drug delivery, pharmacodynamics and therapeutic response. In this report, the design and characterization of novel multifunctional “theranostic” nanoparticles (TNPs) is described for enzyme-specifi c drug activation at tumor sites and simultaneous in vivo magnetic resonance imaging (MRI) of drug delivery. TNPs are synthesized by conjugation of FDA-approved iron oxide nanoparticles ferumoxytol to an MMP-activatable peptide conjugate of azademethylcolchicine (ICT), creating CLIOICTs (TNPs). Signifi cant cell death is observed in TNP-treated MMP-14 positive MMTVPyMT breast cancer cells in vitro, but not MMP-14 negative fi broblasts or cells treated with ferumoxytol alone. Intravenous administration of TNPs to MMTV-PyMT tumor-bearing mice and subsequent MRI demonstrates signifi cant tumor selective accumulation of the TNP, an observation confi rmed by histopathology. Treatment with CLIO-ICTs induces a significant antitumor effect and tumor necrosis, a response not observed with ferumoxytol. Furthermore, no toxicity or cell death is observed in normal tissues following treatment with CLIO-ICTs, ICT, or ferumoxytol. These fi ndings demonstrate proof of concept for a new nanotemplate that integrates tumor specifi city, drug delivery and in vivo imaging into a single TNP entity through attachment of enzyme-activated prodrugs onto magnetic nanoparticles. This novel approach holds the potential to signifi cantly improve targeted cancer therapies, and ultimately enable personalized therapy regimens. / Yorkshire Cancer Research

Yes / (1) Abdominal aortic aneurysm (AAA) is a silent, progressive disease with significant mortality from rupture. Whilst screening programmes are now able to detect this pathology early in its development, no therapeutic intervention has yet been identified to halt or retard aortic expansion. The inability to obtain aortic tissue from humans at early stages has created a necessity for laboratory models, yet it is essential to create a timeline of events from EARLY to END stage AAA progression. (2) We used a previously validated ex vivo porcine bioreactor model pre-treated with protease enzyme to create "aneurysm" tissue. Mechanical properties, histological changes in the intact vessel wall, and phenotype/function of vascular smooth muscle cells (SMC) cultured from the same vessels were investigated. (3) The principal finding was significant hyperproliferation of SMC from EARLY stage vessels, but without obvious histological or SMC aberrancies. END stage tissue exhibited histological loss of α-smooth muscle actin and elastin; mechanical impairment; and, in SMC, multiple indications of senescence. (4) Aortic SMC may offer a therapeutic target for intervention, although detailed studies incorporating intervening time points between EARLY and END stage are required. Such investigations may reveal mechanisms of SMC dysfunction in AAA development and hence a therapeutic window during which SMC differentiation could be preserved or reinstated. / This research was funded in part by The Leeds Teaching Hospitals Charitable Foundation (R11/8002). E.R.C. was supported by a PhD studentship from the Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC; EP/F500513/1). R.J.H. was the recipient of an Intercalated Batchelor of Science Degree in Science award from the Royal College of Surgeons of England. M.A.B.(FS/18/12/33270 and FS/12/54/29671), K.I.B. (FS/12/26/29395), and K.J.G. (FS/11/91/29090) were supported by BHF Clinical Research Training Fellowships.

Εισαγωγή: Ο καρκίνος του λάρυγγα, ιδιαιτέρως σε προχωρημένα στάδια, είναι μία καταστροφική νόσος η οποία χαρακτηρίζεται από αυξημένη διηθητικότητα και μεταστατικότητα. Η ανεύρεση ενός δείκτη πρώιμης διάγνωσης, παρακολούθησης και πρόγνωσης της νόσου θα ήταν ιδιαίτερα ευπρόσδεκτη. Συνεχώς αυξανόμενα δεδομένα στη βιβλιογραφία υποστηρίζουν την προγνωστική αξία των ζελατινασών και τον πιθανό ρόλο τους ως μοριακών δεικτών μεταξύ άλλων και στον καρκίνο του λάρυγγα. Σκοπός: Η διαπίστωση μεταβολών στα επίπεδα ορού των ζελατινασών Α και Β σε ασθενείς με καρκίνο του λάρυγγα μετά από εφαρμογή θεραπείας, καθώς και η πιθανή συσχέτιση με διάφορες κλινικοπαθολογικές παραμέτρους πριν και μετά τη θεραπευτική παρέμβαση. Υλικό και μέθοδος: Σαράντα εννέα ασθενείς και 8 υγιείς μάρτυρες συμπεριλήφθηκαν στη μελέτη. Ελήφθησαν προεγχειρητικά και μετεγχειρητικά δείγματα ορού τα οποία στη συνέχεια υποβλήθηκαν σε ζυμογραφία ζελατίνης. Η παρουσία ζελατινασών επιβεβαιώθηκε με την τεχνική western blotting. Οι ζώνες λύσης ποσοτικοποιήθηκαν με τη χρήση Scion Image PC. Η ανάλυση των αποτελεσμάτων πραγματοποιήθηκε με το πρόγραμμα SPSS 17 (SPSS Inc, Chicago, IL, USA). Αποτελέσματα: Στα ζυμογραφήματα αποτυπώθηκαν μόνο οι λανθάνουσες μορφές των ενζύμων (προένζυμα). Τα προ της θεραπείας επίπεδα και των δύο ζελατινασών στον ορό του αίματος των ασθενών με καρκίνο του λάρυγγα ήταν σημαντικά υψηλότερα σε σχέση με αυτά των υγιών μαρτύρων. Ασθενείς με υπεργλωττιδικό καρκίνωμα και ενεργοί καπνιστές είχαν σημαντικά υψηλότερα επίπεδα proMMP-2 σε σχέση με ασθενείς που έπασχαν από γλωττιδικό καρκίνωμα και με πρώην καπνιστές αντίστοιχα. Ασθενείς με πρωτοδιαγνωσμένη νόσο και ασθενείς με λεμφαδενικές μεταστάσεις είχαν σημαντικά χαμηλότερα προ της θεραπείας επίπεδα proMMP-9 σε σχέση με ασθενείς που προσήλθαν με υποτροπή και με ασθενείς στους οποίους δεν διαπιστώθηκε επιχώρια νόσος αντίστοιχα. Κατά τη διάρκεια της συστηματικής παρακολούθησης τα επίπεδα της proMMP-2 στον ορό παρουσίασαν σημαντική αύξηση τις πρώτες 10 με 15 ημέρες μετά την εφαρμογή θεραπείας, για να μειωθούν σταδιακά εντός των επόμενων μηνών. Οι ενεργοί καπνιστές παρουσίασαν σημαντική μείωση των επιπέδων της proMMP-2 κατά την περίοδο παρακολούθησης, σε αντίθεση με τους πρώην καπνιστές οι οποίοι εμφάνισαν σημαντική αύξηση κατά το ίδιο χρονικό διάστημα. Οι ασθενείς σταδίου ΙΙ είχαν σημαντικά χαμηλότερα επίπεδα proMMP-2 σε σχέση με ασθενείς προχωρημένων σταδίων πέντε με οκτώ μήνες μετά τη θεραπεία, όπως και οι ασθενείς οι οποίοι υποβλήθηκαν σε συντηρητική αντιμετώπιση σε σχέση με τους χειρουργημένους ασθενείς. Τα επίπεδα της proMMP-9 στον ορό επίσης παρουσίασαν σημαντική πτώση μετά την εφαρμογή θεραπείας. Διαφορές στο ρυθμό μείωσης των επιπέδων της proMMP-9 παρατηρήθηκαν μεταξύ των διαφόρων ομάδων ως προς το στάδιο, τη διαφοροποίηση, την εντόπιση, τον τύπο της νόσου (πρωτοδιαγνωσμένη ή υποτροπή), τις λεμφαδενικές μεταστάσεις, τον τρόπο αντιμετώπισης και την κατανάλωση αλκοόλ. Ωστόσο αυτή η διαφορά δεν διατηρήθηκε πέντε με οκτώ μήνες μετά την εφαρμογή θεραπείας, με εξαίρεση την ομάδα των χειρουργημένων ασθενών, οι οποίοι διατήρησαν σημαντικά υψηλότερα επίπεδα ενζύμου στον ορό. Αύξηση των ζελατινασών παρατηρήθηκε στον ορό ασθενών που εκδήλωσαν υποτροπή μετά από αντιμετώπιση πρωτοδιαγνωσμένης νόσου σε σχέση με αυτούς που δεν υποτροπίασαν. Ωστόσο εξαιτίας του μικρού δείγματος δεν είναι δυνατόν να εξαχθούν ασφαλή συμπεράσματα. Συμπεράσματα: Αν και δεν υφίστανται φυσιολογικές τιμές, το πρότυπο μεταβολής των επιπέδων της proMMP-9 στον ορό μετά από θεραπεία καταδεικνύει πιθανές ιδιότητες μοριακού δείκτη. Ωστόσο υπάρχουν ενδείξεις ότι και οι δύο ζελατινάσες θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την εξατομικευμένη παρακολούθηση ασθενών με καρκίνο του λάρυγγα. Περαιτέρω έρευνα απαιτείται για την αποσαφήνιση του ζητήματος. / Introduction: Laryngeal cancer, especially in the advanced stages, is a highly devastating disease, characterized by increased invasiveness and high rates of metastasis. The identification of reliable tumour marker for prompt diagnosis, surveillance and prognosis would be highly desirable. There is a growing body of evidence with regard to the prognostic value of gelatinases and their possible role as tumour markers. Aim: To identify the pattern of alteration of serum gelatinases A and B in patients with laryngeal cancer following treatment, and a possible correlation with various clinicopathological parameters prior to and past treatment. Materials and methods: Forty nine patients and 8 healthy controls were included in the study. Pre-treatment and post-treatment serum samples were collected and processed by gelatin zymography. The presence of gelatinases was verified by western blotting. The zymograms were scanned by a digital scanner and the lysis bands were quantified by Scion Image PC. Analysis of the quantitative results was performed by using SPSS 17 (SPSS Inc, Chicago, IL, USA). Results: Only the latent forms of MMP-2 and -9 (proforms) were identified. Both gelatinases were increased in the serum of laryngeal cancer patients compared to healthy individuals. Patients with supraglottic tumours and active smokers had significantly higher pre-treatment levels of proMMP-2 than patients with glottic tumours and ex-smokers, respectively. Patients with primary disease and patients with lymph node involvement showed lower proMMP-9 pre-treatment levels than patients with recurrence and patients without neck disease, respectively. During the follow-up period the proMMP-2 serum levels increased significantly in the first ten to fifteen days after treatment, gradually decreasing over the following months. Smokers showed a very high decrease rate of proMMP-2 levels during the follow-up period, whereas in ex-smokers proMMP-2 levels significantly increased. Stage II patients showed significantly lower levels of circulating enzyme compared to patients with more advanced disease five to eight months past treatment. Similarly, conservative management was associated with lower levels of serum proMMP-2 compared to surgical management five to eight months following treatment. The proMMP-9 serum levels also showed a gradual decrease after treatment, which was statistically significant. Significant alterations in the rate of decrease developed among groups with regard to stage, grade, location, type of disease (primary or recurrence), regional disease, treatment modality and alcohol consumption. Nevertheless those differences were not maintained five to eight months past treatment, with the exception of patients who underwent surgery and who maintained higher levels of proMMP-9. An increase to the levels of both gelatinases were observed in patients with recurrent disease after having been treated for a primary compared to patients who did not develop a recurrence. However, the small sample of patients with recurrent disease during the follow-up period does not allow extrapolating sound conclusions. Conclusions: Although as yet normal values have not been established in the literature, the post-treatment alteration pattern of proMMP-9 serum levels indicates that this enzyme might play a role as a tumour marker. Nevertheless this study provides evidence that both gelatinases might be useful for surveillance on strictly individual basis in laryngeal cancer patients. Further research is necessary to clarify the contribution of both gelatinases to the disease progress and determine their role as prognostic factors and tumour markers.

Le PCK3145 est un peptide de 15 acides aminés inhibant la sécrétion de MMP-9 et démontrant une activité anti-tumorale contre le cancer de la prostate. Comme les cancers hématologiques sécrètent MMP-9, nous avons donc évalué l’effet du PCK3145 sur ces cancers. Nous avons démontré que les lignées humaines de lymphome non- Hodgkinien (LNH) SR et de myélome multiple RPMI-8226 ainsi que la lignée murine de mastocytome P815 ont une prolifération réduite suite à une exposition au PCK3145. Ce peptide diminue également la clonogénicité de ces cellules. In vivo, le PCK3145 diminue significativement la croissance des tumeurs sous-cutanées P815 comparativement au PBS (p<0.001) et aux peptides contrôles (« scrambled peptide » (p<0.05) et PCK5266 (p<0.01)). De plus, le traitement au PCK3145 diminue le nombre de métastases au niveau du foie par rapports aux contrôles (p<0.05). Les niveaux de MMP-9 dans le sang des souris traitées au PCK3145 sont similaires à ceux dans le sang des souris sans tumeur. Par contre, chez les souris recevant le PBS ou le « scrambled peptide », les niveaux de MMP-9 étaient significativement plus élevés que dans les souris sans tumeur et les souris traitées au PCK3145 (p<0.05). De surcroît, dans un modèle de xénogreffe, le PCK3145 diminue significativement la croissance des lymphomes SR par rapport au PBS (p<0.01) et au « scrambled peptide » (p<0.001). Ces résultats indiquent que le PCK3145 possède une activité anti-tumorale et pourrait représenter un agent intéressant pour le traitement de plusieurs cancers hématologiques. / PCK3145 has been shown to exert anti-tumor activity against prostate cancer cells. In a Phase I clinical study, this peptide demonstrated low toxicity. To determine whether PCK3145 could exert cytotoxic activity against other marrow infiltrating cancers, we tested its activity against hematologic cancers. Interestingly, PCK3145 inhibited the proliferation of human NHL (SR) and myeloma (RPMI-8226) cell lines and murine mastocytoma (P815) cell line in vitro. Moreover, PCK3145 reduced the clonogenicity of these cell lines. To explore its activity in vivo, DBA/2 mice were injected with P815 cells. PCK3145 treatment significantly decreased P815 tumors growth in comparison to PBS (p<0.001), scrambled peptide (p<0.05) and PCK5266 (amino acids 52-66 of PSP-94) (p<0.01). Intraperitoneal PCK3145 treatment led to a decreased number of liver metastasis compared to PBS (p<0.05) and scrambled peptide (p<0.05). MMP-9 levels, measured by ELISA, in the peripheral blood of treated P815 bearing mice were similar to those obtained with healthy animals (12.83 1.890 (mean SD) ng/ml and 6.48 0.4070 ng/ml, respectively), while MMP-9 levels were elevated in mice treated with PBS and scrambled peptide (35.12 8.559 ng/ml and 22.60 3.944 ng/ml, respectively; p<0.05). In NOD/SCID mice PCK3145 treatment resulted in significant inhibition of human NHL SR growth compared to treatment with PBS (p<0.001) and scrambled peptide (p<0.01). Consequently, treatment with PCK3145 can reduce tumor cell proliferation of murine and human hematologic cancers. In addition, PCK3145 has the potential to inhibit tumor cells dissemination by lowering MMP-9 secretion. Thus, PCK3145 represents a unique peptide demonstrating sequence-specific anti-tumor activity hematologic malignancies.

La paroi vasculaire est composée de cellules endothéliales, de cellules musculaires lisses vasculaires et de fibroblastes qui sont entourés d’un réseau structuré et complexe de protéines, la matrice extracellulaire. Les interactions réciproques entre la matrice et les cellules sont nécessaires à la croissance, au développement et au remodelage. Or, différents contextes pathologiques entraînent la perturbation de ces interactions et sont la cause de différentes maladies. Au cours du vieillissement, la matrice extracellulaire des grosses artères élastiques est modifiée. Ainsi, les lamelles élastiques de la paroi vasculaire se fragmentent ou sont dégradées, en plus de calcifier. De même, l’accumulation de protéines plus rigides, comme le collagène, entraîne le développement de la fibrose. Ces modulations vont mener à l’augmentation de la rigidité artérielle et au développement de l’hypertension systolique isolée. En utilisant un modèle animal de calcification basé sur l’inhibition d’une protéine anti-calcifiante, la matrix Gla protein, avec la warfarine, nous avons étudié la séquence des événements impliqués dans le développement de l’hypertension systolique isolée. Nous avons observé l’activation précoce et transitoire de MMP-9, puis du TGF-ß, précédant la modulation phénotypique des cellules musculaires lisses vasculaires, la calcification et les changements hémodynamiques. L’inhibition des métalloprotéinases et du TGF-ß a permis de prévenir la calcification vasculaire. Nous avons également étudié le rôle joué par une enzyme de la matrice extracellulaire, la transglutaminase 2, dans le développement de la calcification associée à l’hypertension systolique isolée. À l’aide d’un nouvel inhibiteur de cette enzyme, qui a permis de prévenir la calcification, nous avons établi que la transglutaminase était un élément clé dans le processus pathologique. Ces travaux ont permis de démontré l’intérêt de nouvelles avenues thérapeutiques ciblant directement la matrice extracellulaire, particulièrement la MMP-9, le TGF-ß et la transglutaminase 2, dans la pathologie de l’hypertension systolique isolée. / Within the vascular wall, endothelial cells, vascular smooth muscle cells and fibroblasts are surrounded by a complex and structured network of secreted macromolecules and proteins, the extracellular matrix. Reciprocal interactions between matrix and cells are essential to growth, development and remodeling. However, in pathological situations, the alteration of these interactions can lead to the development of different disease states. With aging, the extracellular matrix of large elastic arteries undergoes several modifications. The elastic lamellae are fragmented or degraded and calcify, whereas more rigid proteins, such as collagen, accumulate and cause fibrosis. These alterations are associated with the stiffening of arteries, which results in the development of isolated systolic hypertension. In order to study the sequence of events occuring in the development of this pathology, we used an animal model of calcification based on the inhibition of a matrix Gla protein, which physiologically prevents calcification, with warfarin. We observed an acute and transient activation of MMP-9 and TGF-ß, which preceded the phenotypic modulation of vascular smooth muscle cells, calcification and changes to hemodynamic parameters. Moreover, the inhibition of MMPs and TGF-ß prevented vascular calcification. We also studied the role of an extracellular matrix enzyme, transglutaminase 2, in the development of vascular calcification associated with isolated systolic hypertension. Using a novel inhibitor of this enzyme, we established a key role for transglutaminase 2 in this pathological process. This thesis demonstrates the relevance of directly targeting the extracellular matrix, particularly MMP-9, TGF-ß and transglutaminase 2, as a novel therapeutic avenue in the treatment of isolated systolic hypertension.

In der vorliegenden Arbeit wurde eine Beeinflussung der Aktivität der humanen neutrophilen Elastase (EC 3.4.21.37) durch wässrige und Dichlormethan-Extrakte von 15 Basidiomyceten festgestellt. Durch aktivitätsgeleitete Fraktionierung (mehrfache SC, GC-MS) der Dichlormethan-Extrakte von Heterobasidion annosum (Fr.) Bref. und Lactarius deterrimus Grög. wurden Fraktionen freier langkettiger Fettsäuren als ein wirksames Prinzip der Elastase-Hemmung und auch der Kollagenase-Hemmung (Clostridium histolyticum Kollagenase, EC 3.4.24.3) isoliert und identifiziert. Das Screening von 17 freien langkettigen Fettsäuren zeigte, dass einfach ungesättigte Fettsäuren eine stärkere Hemmung der Elastase-Aktivität bewirkten als ihre gesättigten bzw. mehrfach ungesättigten Homologa: Ölsäure (C18:1 cis-9): IC50 5µM; Stearin-(C18:0), Linolsäure (C18:2 cis-9,12): IC50 10µM; alpha- (C18:3 cis-9,12,15), gamma-Linolensäure (C18:3 cis-6,9,12): IC50 15µM. Inhibitorisch am stärksten wirksam war Erucasäur! e (C22:1 cis-13): IC50 450nM. Für Kollagenase wurde hingegen gezeigt, dass die gesättigten Fettsäuren eine erheblich stärkere Hemmaktivität als ihre ungesättigten Homologa aufwiesen. Aktivste Verbindungen waren Palmitin- (C16:0), Heptadecan- (C17:0), Stearin- und Nonadecansäure (C19:0) mit IC50-Werten von 20-45µM. Die Untersuchung von 9 ausgewählten Fettsäuren bezüglich der Hemmung der Aktivität der MMP-9 (EC 3.4.24.35) zeigte als aktivste Verbindungen Palmitolein- (16:1 cis-9), alpha- und gamma-Linolensäure. Die wirksamen Konzentrationen (250µM) lagen jedoch sehr hoch. Zytotoxizitätsuntersuchungen (ECV-304) der Extrakte von H. annosum und L. deterrimus sowie der freien Fettsäuren schlossen sich ebenso wie Untersuchungen zur Proteaseaktivität der Zelllinien ECV-304, MCF-7 und MDA-MB 231 an. Die Proteaseaktivität der Zellen nahm in der Reihenfolge ECV-304 < MCF-7 < MDA-MB 231 zu. Die einzig untersuchte Fettsäure gamma-Linolensäure zeigte keine reproduzierbare Beeinflussung d! er Proteaseaktivität. / In the present paper it was established that the activity of humane neutrophil elastase (EC 3.4.21.37) is affected by aqueous and dichloromethane extracts of 15 basidiomycetes. Bioassay-guided fractionation (repeated CC, GC-MS) of dichloromethane extracts of Heterobasidion annosum (Fr.) Bref. and Lactarius deterrimus Grög. led to isolation and identification of fractions of free fatty acids as one active principle of elastase inhibition as well as collagenase inhibition (Clostridium histolyticum collagenase, EC 3.4.24.3). By testing 17 free fatty acids for elastase inhibition it was shown that the inhibition rate of unsaturated acids was much higher than the rate of the saturated ones: oleic acid (C18:1 cis-9): IC50 5µM; stearic acid (C18:0), linoleic acid (C18:2 cis-9,12): IC50 10µM; linolenic acid (C18:3 cis-9,12,15), gamma-linolenic acid (C18:3 cis-6,9,12): IC50 15µM. The highly active erucic acid with an IC50 value of 450nM is remarkable. As a result for collagenase we can assume that the saturated fatty acids were more potent than the unsaturated ones. Palmitic acid (C16:0), heptadecanoic acid (C17:0), stearic acid, and nonadecanoic acid (C19:0) were the most potent fatty acids with IC50 values of 20-45µM. 9 selected fatty acids were investigated for their ability to inhibit the activity of MMP-9 (EC 3.4.24.35). Palmitoleic acid (16:1 cis-9), linolenic acid, and gamma-linolenic acid were the most potent fatty acids but their inhibiting concentrations were very high (250µM). Investigation of cytotoxicity of the extracts of H. annosum, L. deterrimus, and free fatty acids as well as investigation of protease activity of ECV-304, MCF-7, and MDA-MB 231 cells followed. Protease activity of cells increased in the following manner: ECV-304 < MCF-7 < MDA-MB 231. The only investigated fatty acid gamma-linolenic acid did not influence protease activity reproducibly.

Les phénomènes cicatriciels et de carcinogenèse partagent des points communs et peuvent être définis comme des processus complexes et adaptatif régulés par les interactions entre l'hôte et le microenvironnement tissulaire. Après la chirurgie, la radiothérapie est la seconde modalité la plus efficace dans le traitement du cancer et une approche thérapeutique multimodale impliquant chirurgie, radiothérapie et chimiothérapie est aujourd’hui classiquement utilisée. Des résultats récents suggèrent que, en plus des effets létaux sur les cellules tumorales, la radiothérapie modifie le microenvironnement tissulaire. Ces modifications affectent le phénotype cellulaire, le métabolisme des tissus, et les événements de signalisation entre les cellules.Les interactions complexes entre les cellules stromales et les cellules cancéreuses suscitent beaucoup d’intérêt et dans la première partie de ma thèse, j’ai exploré les interactions entre stroma et cellules de carcinome en réponse à la radiothérapie par modulation génétique du stroma après irradiation. J’ai constaté que les fibroblastes, indépendamment de leur statut RhoB, ne modulaient pas la radiosensibilité intrinsèque des TC- 1, mais produisaient des facteurs diffusibles capables de modifier le devenir des cellules tumorales. Ensuite, j’ai constaté que fibroblastes sauvages et RhoB déficients stimulaient la migration des TC-1 par des mécanismes distincts, impliquant respectivement TGF- β1 et MMP. J’ai également constaté que la co-irradiation, des fibroblastes et des TC- 1, abrogait le phénotype pro-migratoire des TC-1 par répression de la sécrétion du TGF- β et des MMP. Alors que le protocole de co-irradiation utilisé mime la situation clinique, mes résultats sont en désaccord avec les publications récentes et suggèrent que le stroma irradié ne renforce pas la migration des cellules tumorales mais au contraire pourrait être manipulé pour promouvoir une réponse immunitaire anti-tumorale.Deuxièmement, mes expériences in vivo, semblent confirmer les données obtenues in vitro et montrent que l’irradiation préalable du lit tumoral ne stimule ni croissance de la tumeur et ni sa dissemination. Nos résultats semblent montrer que l’irradiation du stroma ne favorise pas la migration des cellules de carcinome et ceci indépendamment de leur génotype. La Troisième Partie De Mon Projet, a été consacrée à l’étude des cellules tumorale circulantes (CTC) après la radiothérapie. En accord avec les résultats rapportés après la chirurgie, le nombre de CTC augmente dans la circulation sanguine après radiothérapie probablement à cause des lésions vasculaires radio-induites ou/et par induction d’EMT dans les cellules tumorales. Néanmoins ces CTC semblent être piégées dans la cavité cardiaque. La signification de la présence de ces CTC pour le développement métastatique n’est pas élucidée mais on peut suspecter un effet promoteur de métastase. Ainsi le microenvironnement pourrait avoir des effets antagonistes promoteurs ou inhibiteurs de malignité. / Wound healing and carcinogenesis are defined as complex, adaptive processes which are controlled by intricate communications between the host and the tissue microenvironment. A number of phenotypic similarities are shared by wounds and cancers in cellular signaling and gene expression. Radiotherapy is the second most effective modality of cancer treatment after surgery and can be used, either alone or in combination with chemotherapy. Recent findings suggest that radiotherapy apart from tumor cell death also rapidly and persistently modifies the tissue microenvironment. These modifications affect cell phenotype, tissue metabolism, bidirectional exchanges and signaling events between cells. The complex interactions between stromal cells and cancer cells are of immense interest and in The First Part of My Thesis, I tried to explore the crosstalk between stromal and carcinoma cells in response to radiotherapy by genetic modulation of the stroma and irradiation. We found that fibroblasts, irrespective of their RhoB status, do not modulate intrinsic radiosensitivity of TC-1 but produce diffusible factors able to modify tumor cell fate. Then we found that Wt and RhoB deficient fibroblasts stimulated TC-1 migration through distinct mechanisms respectively, TGF-β1 and MMP-mediated. We also found that co-irradiation of fibroblasts and TC-1 abrogated the pro-migratory phenotype by repression of TGF-β and MMP secretion. This result is highly relevant to the clinical situation and suggests that conversely to, the current view; irradiated stroma would not enhance carcinoma migration and could be manipulated to promote anti-tumor immune response. Secondly, our in vivo experiments, tends to confirm the in vitro data showing that irradiated tumor bed does not stimulate tumor growth and escape. Our results also challenges the view that irradiated stroma would promote migration of carcinoma cells as we show that independently from their genotype co-irradiation of fibroblasts and carcinoma cells repressed carcinoma cell migration and confirmations studies are currently performed in vivo. The Third Part of My Project, was dedicated to investigate the effect on CTC release after radiotherapy. Consistently with the results reported after surgery , the number of CTC increases in the blood stream after radiotherapy probably due to radiation-induced vascular injury induced or/and by EMT induction in tumor cells but these cells seemed to be entrapped into the cardiac cavity. The significance of these CTC to metastatic development is still under investigation but there is evidence for a metastasis-promoting effect of RT from animal studies.Thus the microenvironment can exert antagonist stimulatory or inhibitory effects on malignant cells.

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Le PCK3145 est un peptide de 15 acides aminés inhibant la sécrétion de MMP-9 et démontrant une activité anti-tumorale contre le cancer de la prostate. Comme les cancers hématologiques sécrètent MMP-9, nous avons donc évalué l’effet du PCK3145 sur ces cancers. Nous avons démontré que les lignées humaines de lymphome non- Hodgkinien (LNH) SR et de myélome multiple RPMI-8226 ainsi que la lignée murine de mastocytome P815 ont une prolifération réduite suite à une exposition au PCK3145. Ce peptide diminue également la clonogénicité de ces cellules. In vivo, le PCK3145 diminue significativement la croissance des tumeurs sous-cutanées P815 comparativement au PBS (p<0.001) et aux peptides contrôles (« scrambled peptide » (p<0.05) et PCK5266 (p<0.01)). De plus, le traitement au PCK3145 diminue le nombre de métastases au niveau du foie par rapports aux contrôles (p<0.05). Les niveaux de MMP-9 dans le sang des souris traitées au PCK3145 sont similaires à ceux dans le sang des souris sans tumeur. Par contre, chez les souris recevant le PBS ou le « scrambled peptide », les niveaux de MMP-9 étaient significativement plus élevés que dans les souris sans tumeur et les souris traitées au PCK3145 (p<0.05). De surcroît, dans un modèle de xénogreffe, le PCK3145 diminue significativement la croissance des lymphomes SR par rapport au PBS (p<0.01) et au « scrambled peptide » (p<0.001). Ces résultats indiquent que le PCK3145 possède une activité anti-tumorale et pourrait représenter un agent intéressant pour le traitement de plusieurs cancers hématologiques. / PCK3145 has been shown to exert anti-tumor activity against prostate cancer cells. In a Phase I clinical study, this peptide demonstrated low toxicity. To determine whether PCK3145 could exert cytotoxic activity against other marrow infiltrating cancers, we tested its activity against hematologic cancers. Interestingly, PCK3145 inhibited the proliferation of human NHL (SR) and myeloma (RPMI-8226) cell lines and murine mastocytoma (P815) cell line in vitro. Moreover, PCK3145 reduced the clonogenicity of these cell lines. To explore its activity in vivo, DBA/2 mice were injected with P815 cells. PCK3145 treatment significantly decreased P815 tumors growth in comparison to PBS (p<0.001), scrambled peptide (p<0.05) and PCK5266 (amino acids 52-66 of PSP-94) (p<0.01). Intraperitoneal PCK3145 treatment led to a decreased number of liver metastasis compared to PBS (p<0.05) and scrambled peptide (p<0.05). MMP-9 levels, measured by ELISA, in the peripheral blood of treated P815 bearing mice were similar to those obtained with healthy animals (12.83 1.890 (mean SD) ng/ml and 6.48 0.4070 ng/ml, respectively), while MMP-9 levels were elevated in mice treated with PBS and scrambled peptide (35.12 8.559 ng/ml and 22.60 3.944 ng/ml, respectively; p<0.05). In NOD/SCID mice PCK3145 treatment resulted in significant inhibition of human NHL SR growth compared to treatment with PBS (p<0.001) and scrambled peptide (p<0.01). Consequently, treatment with PCK3145 can reduce tumor cell proliferation of murine and human hematologic cancers. In addition, PCK3145 has the potential to inhibit tumor cells dissemination by lowering MMP-9 secretion. Thus, PCK3145 represents a unique peptide demonstrating sequence-specific anti-tumor activity hematologic malignancies.

La paroi vasculaire est composée de cellules endothéliales, de cellules musculaires lisses vasculaires et de fibroblastes qui sont entourés d’un réseau structuré et complexe de protéines, la matrice extracellulaire. Les interactions réciproques entre la matrice et les cellules sont nécessaires à la croissance, au développement et au remodelage. Or, différents contextes pathologiques entraînent la perturbation de ces interactions et sont la cause de différentes maladies. Au cours du vieillissement, la matrice extracellulaire des grosses artères élastiques est modifiée. Ainsi, les lamelles élastiques de la paroi vasculaire se fragmentent ou sont dégradées, en plus de calcifier. De même, l’accumulation de protéines plus rigides, comme le collagène, entraîne le développement de la fibrose. Ces modulations vont mener à l’augmentation de la rigidité artérielle et au développement de l’hypertension systolique isolée. En utilisant un modèle animal de calcification basé sur l’inhibition d’une protéine anti-calcifiante, la matrix Gla protein, avec la warfarine, nous avons étudié la séquence des événements impliqués dans le développement de l’hypertension systolique isolée. Nous avons observé l’activation précoce et transitoire de MMP-9, puis du TGF-ß, précédant la modulation phénotypique des cellules musculaires lisses vasculaires, la calcification et les changements hémodynamiques. L’inhibition des métalloprotéinases et du TGF-ß a permis de prévenir la calcification vasculaire. Nous avons également étudié le rôle joué par une enzyme de la matrice extracellulaire, la transglutaminase 2, dans le développement de la calcification associée à l’hypertension systolique isolée. À l’aide d’un nouvel inhibiteur de cette enzyme, qui a permis de prévenir la calcification, nous avons établi que la transglutaminase était un élément clé dans le processus pathologique. Ces travaux ont permis de démontré l’intérêt de nouvelles avenues thérapeutiques ciblant directement la matrice extracellulaire, particulièrement la MMP-9, le TGF-ß et la transglutaminase 2, dans la pathologie de l’hypertension systolique isolée. / Within the vascular wall, endothelial cells, vascular smooth muscle cells and fibroblasts are surrounded by a complex and structured network of secreted macromolecules and proteins, the extracellular matrix. Reciprocal interactions between matrix and cells are essential to growth, development and remodeling. However, in pathological situations, the alteration of these interactions can lead to the development of different disease states. With aging, the extracellular matrix of large elastic arteries undergoes several modifications. The elastic lamellae are fragmented or degraded and calcify, whereas more rigid proteins, such as collagen, accumulate and cause fibrosis. These alterations are associated with the stiffening of arteries, which results in the development of isolated systolic hypertension. In order to study the sequence of events occuring in the development of this pathology, we used an animal model of calcification based on the inhibition of a matrix Gla protein, which physiologically prevents calcification, with warfarin. We observed an acute and transient activation of MMP-9 and TGF-ß, which preceded the phenotypic modulation of vascular smooth muscle cells, calcification and changes to hemodynamic parameters. Moreover, the inhibition of MMPs and TGF-ß prevented vascular calcification. We also studied the role of an extracellular matrix enzyme, transglutaminase 2, in the development of vascular calcification associated with isolated systolic hypertension. Using a novel inhibitor of this enzyme, we established a key role for transglutaminase 2 in this pathological process. This thesis demonstrates the relevance of directly targeting the extracellular matrix, particularly MMP-9, TGF-ß and transglutaminase 2, as a novel therapeutic avenue in the treatment of isolated systolic hypertension.