L'OMS estime que d'ici 2030, le nombre de décès par cancer devrait poursuivre sa progression et atteindre 12 millions de personnes annuellement. À ce jour, le modèle des cellules souches cancéreuses (CSC) prend de plus en plus d'ampleur. Les CSC ont été j'objet de plusieurs hypothèses portant sur leurs propriétés de résistance à l'apoptose, à de nombreux médicaments ainsi qu'à l'irradiation. Ce modèle propose qu'une petite sous-population seulement de cellules au sein de la tumeur dispose d'une capacité significative de proliférer et de régénérer une nouvelle tumeur analogue à la tumeur primaire. Vu que le marqueur CD133 (prominine-1) a été identifié comme un des plus puissants marqueurs des CSC et que son expression est hautement significative dans les tumeurs récurrentes, nous avons voulu investiguer le phénotype invasif et inflammatoire associé à ce marqueur dans trois lignées cellulaire triées. La recherche présentée dans ce mémoire s'articule autour de trois axes de recherche principaux. Le premier concerne le potentiel invasif des CSC en réponse à des facteurs plaquettaires circulants, le S1P (sphingosine-1-phosphate) et le LPA (acide lysophosphatidique). Cette étude suggère la contribution de MT1-MMP au cours de la signalisation induite par le S1P. Le deuxième axe de recherche s'intéresse davantage à la modulation de l'expression des LRPs (low density lipoprotein receptor-associated protein), de Cox-2 et d'IkB dans un environnement inflammatoire, carcinogénique et hypoxique ; conditions qui miment l'environnement tumoral. Nos données expérimentales suggèrent que les différents traitements peuvent autant moduler l'expression génique des LRPs dans les cellules de la masse tumorale qu'affecter le niveau d'activité de liaison de ces récepteurs au sein des CSC CD133+. Notre étude nous amènent à proposer un modèle global dans lequel LRP apparaît comme un récepteur versatile au niveau de chaque condition engendrée et semble être également moduler dans le développement. Les fonctions de MT1-MMP ont également été investigué entre autre dans le phénotype inflammatoire des CSC CD133+. Les données de notre étude soutiennent la participation des fonctions de MT1-MMP dans l'expression de Cox-2 et cette contribution est impliquée à d'autres niveaux, autre que NFkB, dans la transcription de Cox-2. Finalement, le dernier volet de notre recherche traite du marqueur CD133, de son expression et de la corrélation entre le phénotype CD133 et la prolifération tumorale, Les difficultés rencontrées dans la détection et dans la purification des cellules CD133+ amène un questionnement à ce qui attrait à l'utilisation de CD133 comme marqueur exclusif de CSC cérébrales. L'ensemble de nos recherches vise donc à identifier de nouvelles voies de signalisation et des partenaires moléculaires influençant le phénotype invasif et inflammatoire des CSC. L'identification de MT1-MMP ou des axes MT1-MMP/S1P ou MT1-MMP/Cox-2 sont des cibles thérapeutiques prometteuses dans le traitement du cancer et également des CSC CD133+, De plus, cette étude nous permet d'affirmer qu'une investigation plus spécifique de l'expression des LRPs au sein de chaque type de cancer doit être effectuée afin de discerner le rôle versatile de ces récepteurs dans la progression tumorale et dans le développement. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : cellule souche cancéreuse, CD133, MMP, LRP, Cox-2, invasion, inflammation.

Le cancer épithélial de l’ovaire est le cancer gynécologique le plus agressif avec le plus haut taux de mortalité. La croissance des cellules cancéreuses de l’ovaire est limitée par les nutriments de l’environnement, le fer étant un des éléments indispensables à leur prolifération. L’hémochromatose héréditaire est une maladie associée à une accumulation corporelle de fer. Cette maladie est liée à deux mutations majeures du gène HFE soit H63D et C282Y. Étant donnée l’influence de la protéine HFE sur l’entrée du fer dans la cellule, des mutations du gène HFE pourraient être associées à une croissance rapide des cellules cancéreuses. Des études de génotypage du gène HFE effectuées chez 526 patientes avec cancer épithélial de l’ovaire, ont révélées une fréquence allélique de la mutation C282Y significativement plus élevées chez les patientes avec tumeur ovarienne comparativement aux patientes du groupe contrôle (5.9% versus 1.3%, p = 0.02). De plus, le taux de survie des patientes avec mutations C282Y et tumeur ovarienne de G3, après 2 ans, est faible (20%) lorsque comparé à celui des patientes sans mutations (60%, p = 0.005). Une analyse de régression multivariée de Cox a démontrée un risque relatif de 3.1, suggérant que les patientes avec mutations C282Y ont 3 fois plus de chance d’avoir une faible survie (p=0.001). Également, des études de corrélation ont démontrées que les niveaux de ferritine du sérum étaient plus élevés chez les patientes avec grade avancé du cancer épithélial de l’ovaire (r = 0.445 et p= 0.00001), suggérant que ce paramètre pourrait servir comme marqueur tumoral. Afin de comprendre ces résultats, nous avons tout d’abord étudiés l’influence des mutations HFE sur les cellules cancéreuses. Pour ce faire, la lignée du cancer de l’ovaire TOV-112D, homozygote pour la mutation C282Y, a été transfectée avec les vecteurs HFEwt et HFEC282Y. Bien qu’aucune différence significative n’ait été trouvée en termes de TfR totaux, des analyses par FACS ont démontrées un phénotype de déficience de fer pour les clones stables HFEwt. In vitro, la restauration de la protéine HFE, dans la lignée TOV-112D du cancer de l’ovaire, n’influence pas la croissance cellulaire. Ensuite, nous avons étudiés l’influence des niveaux de fer sur la progression tumorale. Une expérience in vivo préliminaire a démontré une tendance à un volume tumoral supérieur dans un modèle de souris de surcharge de fer,HfeRag1-/-. De plus, les souris HfeRag1-/-, injectées avec la lignée du cancer de l’ovaire TOV-21G, ont montrées des niveaux significativement plus faibles de fer sérique comparativement à leur contrôle (fer sérique 40±7μM versus 27±6μM, p = 0.001). En conclusion, des études supplémentaires sont nécessaires afin de comprendre davantage le rôle des mutations HFE sur la progression tumorale. Notamment, les niveaux élevés de fer pourraient rendre les cellules tumorales résistantes aux traitements ou encore, augmenter la toxicité et ainsi, contribuer à un mauvais prognostique. / Epithelial ovarian cancer is the most aggressive gynecological cancer with the highest mortality rates. Growth of the ovarian cancer cells is limited by nutrients in the environment; iron being one of the elements essential to their proliferation. Hereditary hemochromatosis is a disease associated with an accumulation of body iron, and is linked to two mutations of the HFE gene including C282Y and H63D. Given the influence of HFE protein on the entry of iron in the cell, mutations in the HFE gene may be associated with rapid growth of cancer cells. By genotyping the HFE gene of 526 patients with epithelial ovarian cancer, we have found that the allelic frequency of the C282Y mutation is significantly higher in patients with ovarian cancer compared to patients in the control group (5.9% versus 1.3% p = 0.02). Moreover, the 2-year survival rate, of patients with C282Y mutations and G3 ovarian tumor, is low (20%) when compared to patients without mutations (60%, p = 0.005). A multivariate survival analysis, using Cox’s regression model, also showed a hazard ratio value of 3.1,suggesting that patients with the C282Y mutation are 3 times more likely to have a poor survival (p =0.001). As well, correlation studies have demonstrated that serum ferritin levels were higher in patients with advanced grade of ovarian cancer (r = 0.445 and p = 0.00001), suggesting that this iron parameter could serve as a tumor marker for assessing the progression of ovarian cancer. In order to investigate these findings, we first studied the influence of HFE mutations on cancer cells. The ovarian cancer cell line TOV-112D, homozygous for the C282Y mutation, was transfected with the HFEwt and HFEC282Y vector, and although there were no differences in total TfR levels, FACS analysis demonstrated an iron deficient phenotype for the HFEwt stable clones (p<0.05). In vitro,restoration of the HFE protein, in the TOV-112D ovarian cancer cell line, does not influence cell growth. We then studied the influence of iron levels on tumor progression. A preliminary in vivo experiment has demonstrated a tendency to a higher tumor volume in a mouse model of iron overload,HfeRag1-/-. Furthermore, HfeRag1-/- mice that were injected with the ovarian cancer cell line TOV-21G showed significant lower serum iron levels compared to their controls (SI 40±7μM versus 27±6μM, p = 0.001). In conclusion, more studies are required to further understand the role of HFE mutations on tumor progression. Higher iron levels may confer tumor cells to be drug resistant or increase toxicity and thus, may contribute to a bad prognostic.

Plusieurs cancers sont associés à des concentrations sériques anormales de marqueurs tumoraux, tels que le prostate specific antigen (PSA) dans le cancer de prostate, l’alfafoetoproteine (AFP) ou l’human chorionic gonadotrophin (hCG) dans les tumeurs germinales ou les maladies trophoblastiques gestationnelles (MTG). Le traitement du cancer doit s’accompagner d’une chute de leurs concentrations. Les valeurs prédictives de nombreux paramètres cinétiques censés caractériser la décroissance des marqueurs ont été publiées dans la littérature (nadir, valeur seuil, demi-vie, temps à normalisation etc…) Cependant très peu de ces paramètres sont utilisés en pratique par manque de reproductibilité. La modélisation en approche de cinétique de population, déjà utilisée dans les études pharmacocinétiques, permettrait de caractériser de façon dynamique la décroissance des marqueurs tumoraux sériques et de compenser les limites des autres méthodes. Nous avons étudié la faisabilité et l’intérêt de cette approche dans 4 études portant sur le PSA après chirurgie d’adénome ou de cancer de la prostate, l’hCG-AFP dans les tumeurs germinales non-séminomateuses traitées par polychimiothérapie de type Bléomycine-Etoposide- Cisplatine (BEP) et l’hCG dans les MTG traitées par méthotrexate. La modélisation de la décroissance des marqueurs tumoraux a été possible dans toutes les études en adaptant la méthodologie aux spécificités de chaque marqueur. Il apparaît que les clairances apparentes du PSA et de l’hCG permettraient d’identifier les patients ayant des profils cinétiques défavorables et donc à haut risque de rechute. Des études de validation sur des cohortes indépendantes sont nécessaires / Several cancers are associated with abnormal serum concentrations of tumor markers such as prostate specific antigen (PSA) in prostate tumor diseases, alfa-fetoprotein (AFP) or human chorionic gonadotrophin (hCG) in germ cell tumors or persistent gestational trophoblastic diseases (GTD). Cancer treatment should induce decline of serum tumor marker concentrations. The predictive values of many kinetic parameters supposed to characterize tumor marker declines such as nadir, time-point cutoff, half-life, time to normalization etc…, have been reported in previous studies. However very few of them have been used in routine due to the lack of outcome reproducibility. Population pharmacokinetic approach-based modeling is already used in pharmacokinetic studies. It might be helpful to characterize tumor marker decline equations dynamically and overcome limitations of previous studies. The feasibility and the relevance of this approach were assessed in 4 studies involving: PSA titers in patients with prostate adenoma or cancer treated with surgery; hCG-AFP in non-seminomatous germ cell tumor patients treated with BEP regimen (Bleomycin-Etoposide-Cisplatin) and hCG in GTD patients treated with methotrexate. Tumor marker decline modeling was feasible in all studies provided the methodology was adjusted to marker specificities. Apparent clearance of hCG and PSA might enable identification of patients with unfavorable decline profiles and thereby with high risk of relapse. Confirmatory studies with independent cohorts of patients are warranted

Le cancer épithélial de l’ovaire est le cancer gynécologique le plus agressif avec le plus haut taux de mortalité. La croissance des cellules cancéreuses de l’ovaire est limitée par les nutriments de l’environnement, le fer étant un des éléments indispensables à leur prolifération. L’hémochromatose héréditaire est une maladie associée à une accumulation corporelle de fer. Cette maladie est liée à deux mutations majeures du gène HFE soit H63D et C282Y. Étant donnée l’influence de la protéine HFE sur l’entrée du fer dans la cellule, des mutations du gène HFE pourraient être associées à une croissance rapide des cellules cancéreuses. Des études de génotypage du gène HFE effectuées chez 526 patientes avec cancer épithélial de l’ovaire, ont révélées une fréquence allélique de la mutation C282Y significativement plus élevées chez les patientes avec tumeur ovarienne comparativement aux patientes du groupe contrôle (5.9% versus 1.3%, p = 0.02). De plus, le taux de survie des patientes avec mutations C282Y et tumeur ovarienne de G3, après 2 ans, est faible (20%) lorsque comparé à celui des patientes sans mutations (60%, p = 0.005). Une analyse de régression multivariée de Cox a démontrée un risque relatif de 3.1, suggérant que les patientes avec mutations C282Y ont 3 fois plus de chance d’avoir une faible survie (p=0.001). Également, des études de corrélation ont démontrées que les niveaux de ferritine du sérum étaient plus élevés chez les patientes avec grade avancé du cancer épithélial de l’ovaire (r = 0.445 et p= 0.00001), suggérant que ce paramètre pourrait servir comme marqueur tumoral. Afin de comprendre ces résultats, nous avons tout d’abord étudiés l’influence des mutations HFE sur les cellules cancéreuses. Pour ce faire, la lignée du cancer de l’ovaire TOV-112D, homozygote pour la mutation C282Y, a été transfectée avec les vecteurs HFEwt et HFEC282Y. Bien qu’aucune différence significative n’ait été trouvée en termes de TfR totaux, des analyses par FACS ont démontrées un phénotype de déficience de fer pour les clones stables HFEwt. In vitro, la restauration de la protéine HFE, dans la lignée TOV-112D du cancer de l’ovaire, n’influence pas la croissance cellulaire. Ensuite, nous avons étudiés l’influence des niveaux de fer sur la progression tumorale. Une expérience in vivo préliminaire a démontré une tendance à un volume tumoral supérieur dans un modèle de souris de surcharge de fer,HfeRag1-/-. De plus, les souris HfeRag1-/-, injectées avec la lignée du cancer de l’ovaire TOV-21G, ont montrées des niveaux significativement plus faibles de fer sérique comparativement à leur contrôle (fer sérique 40±7μM versus 27±6μM, p = 0.001). En conclusion, des études supplémentaires sont nécessaires afin de comprendre davantage le rôle des mutations HFE sur la progression tumorale. Notamment, les niveaux élevés de fer pourraient rendre les cellules tumorales résistantes aux traitements ou encore, augmenter la toxicité et ainsi, contribuer à un mauvais prognostique. / Epithelial ovarian cancer is the most aggressive gynecological cancer with the highest mortality rates. Growth of the ovarian cancer cells is limited by nutrients in the environment; iron being one of the elements essential to their proliferation. Hereditary hemochromatosis is a disease associated with an accumulation of body iron, and is linked to two mutations of the HFE gene including C282Y and H63D. Given the influence of HFE protein on the entry of iron in the cell, mutations in the HFE gene may be associated with rapid growth of cancer cells. By genotyping the HFE gene of 526 patients with epithelial ovarian cancer, we have found that the allelic frequency of the C282Y mutation is significantly higher in patients with ovarian cancer compared to patients in the control group (5.9% versus 1.3% p = 0.02). Moreover, the 2-year survival rate, of patients with C282Y mutations and G3 ovarian tumor, is low (20%) when compared to patients without mutations (60%, p = 0.005). A multivariate survival analysis, using Cox’s regression model, also showed a hazard ratio value of 3.1,suggesting that patients with the C282Y mutation are 3 times more likely to have a poor survival (p =0.001). As well, correlation studies have demonstrated that serum ferritin levels were higher in patients with advanced grade of ovarian cancer (r = 0.445 and p = 0.00001), suggesting that this iron parameter could serve as a tumor marker for assessing the progression of ovarian cancer. In order to investigate these findings, we first studied the influence of HFE mutations on cancer cells. The ovarian cancer cell line TOV-112D, homozygous for the C282Y mutation, was transfected with the HFEwt and HFEC282Y vector, and although there were no differences in total TfR levels, FACS analysis demonstrated an iron deficient phenotype for the HFEwt stable clones (p<0.05). In vitro,restoration of the HFE protein, in the TOV-112D ovarian cancer cell line, does not influence cell growth. We then studied the influence of iron levels on tumor progression. A preliminary in vivo experiment has demonstrated a tendency to a higher tumor volume in a mouse model of iron overload,HfeRag1-/-. Furthermore, HfeRag1-/- mice that were injected with the ovarian cancer cell line TOV-21G showed significant lower serum iron levels compared to their controls (SI 40±7μM versus 27±6μM, p = 0.001). In conclusion, more studies are required to further understand the role of HFE mutations on tumor progression. Higher iron levels may confer tumor cells to be drug resistant or increase toxicity and thus, may contribute to a bad prognostic.