Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le cancer de l'ovaire représente la première cause de décès par cancer gynécologique. La survie globale des patientes à 5 ans est inférieure à 30%. Ce sombre pronostic s'explique à la fois par la découverte tardive de la maladie et par le développement d'une chimiorésistance. L'ascite est un fluide exsudatif qui est fréquemment accumulé dans la cavité péritonéale au cours de la progression des cancers de l'ovaire. Ce « microenvironnement tumoral » particulier contribue à la dissémination des cellules cancéreuses et à leurs implantations péritonéales.L'objectif global du travail de thèse a été, d'une part d'évaluer l'influence de l'ascite sur le comportement des cellules cancéreuses ovariennes et d'autre part, d'étudier les mécanismes de résistance à la perte d'ancrage des cellules cancéreuses ovariennes.Nous avons ainsi démontré que l'ascite induit une transition épithélio-mésenchymateuse partielle et que les modifications des comportements cellulaires observées sont dépendantes des intégrines alpha-v.Deux ligands de ces intégrines, la vitronectine et la fibronectine, ont été purifiés selon un protocole original permettant la caractérisation des deux protéines à partir d'une même ascite. Ces protéines ascitiques ont des propriétés différentes selon leur origine, donc selon les patientes dont elles sont issues, et influencent le comportement adhésif des cellules avec un degré variable. L'importance de la signalisation dépendante des intégrines alpha-v et des voies MAP Kinases a également été démontrée dans l'établissement d'une résistance des sphéroïdes tumoraux à l'anoïkis.En perspective, approfondir les connaissances des processus cellulaires et moléculaires conduisant à la dissémination intrapéritonéale et à l'émergence de chimiorésistance ainsi que déterminer le rôle potentiel de protéines ascitiques dans ces processus pourraient permettre la découverte de nouvelles cibles thérapeutiques. / Ovarian cancer is the most lethal gynaecological malignant disease, mainly due to late diagnosis and to acquired chemoresistance. An exudative fluid named ascites is frequently accumulates within the abdominal cavity during ovarian cancer progression. This unique tumor microenvironment contributes to cancer cell dissemination and peritoneal metastasis.The aim of the study was to evaluate the influence of ascites on cancer cell behaviors and to better understand the mechanisms of ovarian cancer cell resistance to the loss of anchorage.We demonstrate that ascites induces a partial epithelial–mesenchymal transition and that the modifications of cell behaviors observed are dependent of alpha-v integrins. A combined purification protocol has been established in order to purify vitronectin and Fibronectin, both ligands of these integrins, from a single pathological sample. These purified ascitic proteins have different molecular features according to the patients and impact the adhesive cell behavior with various degrees.Moreover we showed the importance of alpha-v integrins and MAP Kinases signalling pathways in the anoikis resistance of ovarian cancer spheroids.Our prospects are i) to increase the knowledge of the cellular and molecular processes leading to the intraperitoneal dissemination and to the emergence of chemoresistance and also ii) to determine the potential role of ascitics proteins in these processes. We will expect that these investigations couldlead to the discovery of new therapeutic targets.

L’épiderme est un tissu épithélial stratifié et kératinisé, majoritairement composé de kératinocytes. La cohésion de l’épiderme, élémentaire à la fonction-barrière et donc à la protection de l’organisme, est assurée grâce à des systèmes de jonctions intercellulaires, notamment les desmosomes. Comme l’indiquent nos résultats d’étude de la desmosealine, un protéoglycanne épidermique présent dans la partie extracellulaire des desmosomes, la composition de ces jonctions n’est pas encore entièrement élucidée. Les éléments matriciels issus des espaces extracellulaires de l’épiderme peuvent être incorporés au sein des desmosomes et participer ainsi à la régulation de la différenciation et la cohésion épidermiques. Nous avons mis au point une méthode permettant d’isoler les desmosomes épidermiques humains utilisables pour créer de nouveaux anticorps et favorisant la caractérisation biochimique de ces structures. Un nouvel anticorps monoclonal reconnaissant un antigène situé à la surface des kératinocytes, dont l’expression varie en fonction du degré de différenciation kératinocytaire, a été crée. A l’aide de cet anticorps, nous avons entrepris la caractérisation biochimique et par spectrométrie de masse de l’antigène associé. Nous avons ainsi développé de nouveaux outils biologiques et techniques utilisables pour l’étude des desmosomes et de leurs éléments issus de la matrice extracellulaire épidermique / Epidermis is a stratified, keratinized epithelial tissue, mostly composed of keratinocytes. Epidermal barrier function provided by epidermis is essential for protection of the organism and largely depends on cell cohesion. Desmosomes constitute the most prominent cell-to-cell junction system involved in this function. As indicated by our results of studies on desmosealin, an epidermal proteoglycan present in the extracellular parts of desmosomes, the composition of these junctions is not yet completely resolved. Elements of the intercellular matrix can be incorporated into desmosomes and thus participate in the regulation of the epidermal differentiation and cohesion. We established a method to isolate human epidermal desmosomes in order to create new antibodies allowing the biochemical characterization of new desmosomal components. A new monoclonal antibody has been generated. It recognizes an antigen located at the keratinocyte surface with an expression pattern depending on the level of keratinocyte differentiation. Using this antibody, we have engaged the biochemical and mass spectrometry characterization of the corresponding antigen. This work contributes to the development of new biological and technical tools useful for studies of desmosomes and of their components issued from the epidermal extracellular matrix

La matrice extracellulaire joue un rôle très important dans la régulation de l’angiogenèse en procurant un support dans la formation des vaisseaux, en délivrant des facteurs endogènes pro- ou anti-angiogéniques. Nous avons montré que l’hypoxie induit une surexpression du gène COL5A1 dans les cellules endothéliales. Le laboratoire a identifié un fragment issu du collagène V, noté HEPV, qui contient un site de liaison à l’héparine, et qui montre des propriétés anti-angiogéniques remarquables. En effet, ce fragment est capable d’inhiber la prolifération et la migration des cellules endothéliales vasculaires et leur maturation en tubes endothéliaux. Les résultats obtenus montrent qu’HEPV est capable d’empêcher la phosphorylation de ERK1/2 et de Akt induite par le FGF-2 et donc la réponse aux stimuli mitogènes induits par FGF-2. De plus, une étude transcriptomique réalisée sur des cellules endothéliales traitées ou non par HEPV a révélé que HEPV est capable d’induire l’expression de COL4A1 et COL18A, gènes codant pour des collagènes qui peuvent aussi être clivés et libérer des facteurs anti-angiogéniques. Finalement, nous avons utilisé un modèle d’angiogenèse murin afin de valider in vivo l’activité anti-angiogénique d’HEPV. Ces expériences montrent que le peptide injecté en intraveineuse s’accumule au site d’angiogenèse en se fixant sur les vaisseaux en formation, et est capable d’inhiber l’angiogenèse induite par le FGF-2, alors qu’un peptide contrôle muté sur le site de liaison à l’héparine n’a aucun effet. Ce peptide est capable également d’inhiber efficacement l’angiogenèse tumorale, une inhibition qui se traduit par un ralentissement de la croissance de la tumeur / The basement membrane plays an important role in angiogenesis by providing support necessary for blood vessel formation and supplying endogenous pro- and anti-angiogenic factors that condition the endothelial cells behavior. CoLV is present at the vicinity of endothelial cell basement membrane? We previously showed that a fragment derived from COLV a1, named HEPV, contains a functional heparin binding site, inhibits specifically endothelial cell proliferation and migration and disrupts endothelial tube formation. Prolonged treatment with HEPV results in the activation of collagen IV a1 and collagene XVIII a1 expression, the parental molecules of the anti-angiogenic fragments arresten and endostatin respectively. Heparin binding sites have been involved in the regulation of FGF2-induced angiogenesis. Soluble HEPV significantly inhibits phosphorylation of ERK1/2 and AKT in FGF2-stimuled endothelial cells. Moreover, in vivo experimentation using the mouse angiogenesis subcutaneous sponge assay shows that HEPV accumulates at angiogenic sites and inhibits FGF-2-induced angiogenesis. HEPV also significantly lowers intra-tumoral angiogenesis and tumor xenograft growth in nude mice. We also showed that hypoxia, the major angiogenesis-inducing factor, induces Collagen V production by endothelial cells and the release of a fragment encompassing HEPV into the culture medium. Finally, the released of HEPV-containing fragments in vivo was attested by the immunodetection of the fragment with specific antibodies in human breast cancer in which collagen V is overexpressed. Collectively, our results qualify HEPV as a new endogenous regulator angiogenesis with possible application in cancer therapy

Les glioblastomes multiformes (GBM) comptent parmi les tumeurs au pronostic le plus sombre. L’extraordinaire capacité invasive des cellules tumorales rend toutes les interventions thérapeutiques actuelles totalement impuissantes. Une sous-population de Cellules Souches de Glioblastome (CSG) hautement invasive est responsable de la récurrence tumorale. Dans le cerveau, les GBM migrent principalement le long des vaisseaux sanguins au sein de l’espace périvasculaire riche en laminine, fibronectine et collagène ainsi qu’en suivant l’alignement des fibres myélinisées du corps calleux. La Matrice Extracellulaire (MEC) de ces régions joue un rôle important dans l’invasion des GBM, mais les mécanismes mis en jeu n’ont pas été complètement dévoilés. De plus, le développement de nouvelles thérapies anti-migratrices ciblant l’interaction des GBM avec la MEC reste encore limité. Dans le but de mimer la composition biochimique et les propriétés mécaniques de la MEC cérébrale et d’étudier leur rôle(s) dans la migration des CSG, nous avons développé un nouveau support de nanofibres (NF) alignées et fonctionnalisées avec de la laminine. Mes travaux de thèse ont montré que les NF génèrent un microenvironnement tridimensionnel (3D) favorisant l’adhésion et la migration des CSG. Cette adhésion est améliorée en comparaison avec les supports planaires (SP) conventionnels (2D) et récapitule mieux les mécanismes d’interaction des CSG avec la MEC au cours de l’invasion dans le modèle murin de tumeurs xénogreffées. Dans ces conditions physiologiques plus convenables générées par les NF, la variation des composantes biochimiques et mécaniques de la MEC affecte la migration des CSG. La présence ou l’absence de laminine régule le mode migratoire et l’orientation de fibres contrôle la direction de migration des CSG. D’un autre coté, l’altération de la glycosylation des protéines de la surface cellulaire module l’interaction des cellules tumorales du cerveau avec la MEC et augmente leur invasion. La deuxième partie de mes travaux de thèse a permis de démontrer que les glycomimétiques phostines « 3.1a » réorganisent le processus de la N-glycosylation des CSG diminuant leur invasivité in vitro et in vivo en inhibant les voies de signalisation de la kinase FAK et du récepteur de TGF-β impliqués dans l’interconnexion cellule-MEC. / Glioblastoma Multiforme (GBM) is a biologically aggressive tumor with an extremely poor prognosis. The highly invasive capacity of a subpopulation of Glioblastoma Initiating Cells (GIC) makes complete surgical resection impossible. GBM dissemination occurs along preexisting brain structures such as the perivascular space rich in laminin, fibronectine and collagen as well as the aligned myelinated fibers of the corpus callosum. The Extracellular Matrix (ECM) of these cerebral regions plays an important role during GBM invasion, but the underlying mechanisms remain largely unknown. Accordingly, the development of new anti-migratory therapies targeting the cell-ECM interactions is lacking. In order to mimic the compositional and physical properties of the cerebral ECM and to investigate their role(s) in GBM invasion, we have set up a new aligned nanofibers (NF)scaffold functionalized with laminin. My work demonstrated that the NFs constitute a tridimensional (3D) microenvironment supporting GIC adhesion and migration. The cell-ECM adhesion is improved on the NF in comparison to the conventional 2D planar surfaces (PS). Furthermore, the mechanisms of GIC interaction with the ECM on the NF are similar to those observed in the human GBM xenograft murine model. In this physiologically more relevant 3D microenvironment reproduced by the NF, the variation of the different biochemical and mechanical components of the ECM affects the migration of GIC. The presence or absence of laminin on the NF regulates the mode of migration and the orientation of the fibers dictates the direction of migration of GIC. On the other hand, the glycosylation that decorates cell surface proteins modulates the interaction of GBM tumor cells with the ECM and its alteration increases their invasion. The second part of my thesis demonstrated that the glycomimetics phostines « 3.1a » remodel the N-glycosylation of GIC and decrease their invasivity in vitro and in vivo via the inhibition of FAK and TGFβ-R signaling pathways known to be implicated in the cell-ECM intercommunication.

The goal of our work was to characterize more precisely the role of ADAMTS2 in physiological and pathological processes, in order to develop potential therapeutic applications. We confirmed that the function of ADAMTS2 is essential during embryogenesis and development, including by its major role in the processing of fibrillar collagens type I and III in skin and lung tissues. Its specific activity was also matched up with that of two other aminoprocollagen peptidases, ADAMTS3 and ADAMTS14. The impact of ADAMTS2 inhibition during pathological formation of scar fibrous tissue was determined in two murine models of hepatic fibrosis and granulomatous reaction. In this context, ADAMTS2 appears as a therapeutic target of interest for the treatment of all process characterized by the deposition of an excessive scar matrix, including liver fibrosis. Finally, the potential anti-angiogenic properties of ADAMTS2 were demonstrated both in vitro and in vivo. Its potent activity during angiogenesis results from its action onto several distinct steps participating to the formation of new blood vessels. Molecular mechanisms by which ADAMTS2 modulates the behaviour of endothelial cells and inhibits tumor growth remain to be confirmed. L'objectif de nos études était de caractériser de manière plus précise le rôle de l'ADAMTS2 dans des processus physiologiques et pathologiques, et d'en déduire d'éventuelles applications en thérapeutique clinique. Nous avons confirmé que l'ADAMTS2 détenait une fonction essentielle au cours de l'embryogenèse et du développement, notamment par son rôle majeur dans la maturation des procollagènes fibrillaires de type I et de type III dans la peau et le poumon. Son activité spécifique a également été mise en perspective avec celle des deux autres aminoprocollagène peptidases, les ADAMTS3 et 14. L'impact de l'inhibition de l'ADAMTS2 au cours de la formation pathologique de tissu fibreux cicatriciel a été démontré dans des modèles murins de fibrose hépatique et de réaction granulomateuse à corps étranger. A ce titre, l'ADAMTS2 apparaît comme une cible thérapeutique d'intérêt pour le traitement de toute affection caractérisée par le dépôt d'une trame cicatricielle excessive, dont la fibrose hépatique. Enfin, le potentiel anti-angiogène de l'ADAMTS2 a été démontré à la fois in vitro et in vivo. Son efficacité remarquable résulte de son action au cours de plusieurs étapes distinctes de la formation des néo-vaisseaux. Les mécanismes moléculaires précis par lesquels l'ADAMTS2 agit sur les cellules endothéliales et l'inhibition de la croissance tumorale restent à préciser.

Les cellules BHK transformées par l'oncogène v-Src forment des invadopodia qui s'organisent successivement sous forme de paquets, anneaux et enfin ceintures d'invadopodia. L'expansion des anneaux d'invadopodia est due à la néoformation d'invadopodia à la périphérie de l'anneau et au désassemblage simultané des invadopodia situés au centre de l'anneau. L'orthovanadate, inhibiteur de tyrosine phosphatases, génère des expansions très rapides indiquant l'implication de phosphorylations sur tyrosine dans la formation des invadopodia à la périphérie et leur désassemblage au centre. La paxilline, une protéine hautement phosphorylée, responsable du désassemblage des adhérences focales, est également présente dans les invadopodia et induit le désassemblage des invadopodia au centre de l'anneau (processus indispensable à la formation et à l'expansion des anneaux), grace a un processus de phosphorylation de la paxilline sur les tyrosines 31 et 118, qui en retour active la MAP kinase Erk et la calpaine, responsable du clivage protéique des composants des invadopodia.