Notre étude a porté, d'une part sur l'effet du bicalutamide, un inhibiteur du récepteur aux androgènes, sur la réponse de trois lignées de cancer de prostate en association avec les rayonnements ionisants, d'autre part sur la recherche d'une corrélation entre l'expression des microARN miR-210 et miR-373 sur la tolérance à l'hypoxie et la réponse au rayonnement.Nous montrons que le bicalutamide induit un effet cytostatique et cytotoxique dans la lignée LNCaP, qui exprime le récepteur aux androgènes. Les lignées DU145 et PC3, qui n’expriment pas ou peu le récepteur, sont sensiblement plus résistantes mais sont cependant affectées par les concentrations élevées de bicalutamide. Cette sensibilité résiduelle suggère l'existence d'un mécanisme secondaire, indépendant de la voie de signalisation du récepteur aux androgènes. L'inhibition de la prolifération produite par le bicalutamide s'accompagne d'un blocage du cycle cellulaire en phase G1 avec une augmentation de l’expression de la protéine p27 et une diminution de l’expression de la protéine HER2. L'association concomitante au bicalutamide se traduit par un effet radioprotecteur dans la lignée LNCaP. Cette observation nous conduit à déconseiller l’association concomitante du bicalutamide avec la radiothérapie, notamment en cas d’irradiation hypofractionnée.Facteur bien connu de radiorésistance dans les tumeurs solides, l'hypoxie est associée à un mauvais pronostic dans les cancers de la prostate. Nos données montrent qu'en sus de l'induction de marqueurs classiques comme HIF-1α, CA9 et VEGF, l'hypoxie promeut l’expression du microARN miR-210, (mais non de miR-373) indépendamment de l’expression du récepteur aux androgènes. Les données suggèrent que miR-210, dont l'expression apparaît corrélée à la résistance à l'hypoxie, pourrait constituer un bon biomarqueur pronostique dans le cancer de la prostate. En revanche, l’inhibition de l’expression de miR-210 n'a aucun effet sur la radiosensibilité des cellules en condition d’hypoxie. / The first aim of our study was to evaluate the effect of the association between bicalutamide, an androgen receptor inhibitor, and ionizing radiation in three prostate cancer cell lines. The second aim was to examine a possible a correlation between the expression of miR-210 or miR-373, the tolerance to hypoxia tolerance and the responses to radiation.We found that bicalutamide produced cytostatic and cytotoxic effects in the androgen receptor- positive LNCaP cell line. The androgen receptor-negative DU145 and PC3 cell lines were more resistant to bicalutamide. However, these cell lines were affected by high bicalutamide concentration with the same endpoints as for LNCaP cells. The inhibition of proliferation by bicalutamide was associated with G1 cell cycle phase arrest, increased expression of p27KIP1 protein, and decreased expression of HER2 protein. Last but not least, bicalutamide elicited a marked radioprotective effect in LNCaP cells when associated with concomitant irradiation. This result suggests that bicalutamide and radiotherapy should not be delivered in close temporal proximity, especially in case of hypofractionated radiotherapy protocols.Hypoxia is a well known radioresistance factor in tumors and is associated with a bad prognosis in prostate cancer. In this study, we found that hypoxia promotes the expression of HIF-1α, CA9, VEGF and miR-210 but not miR-373 in prostate cancer cell lines irrespective of their androgen receptor status.Our findings suggest that miR-210 expression is correlated with resistance to hypoxia and could be used as a prognostic marker in prostate cancer. Conversely, miR-210 inhibition did not impact the radiation susceptibility of PC3 prostate cancer cell line under hypoxia.

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a progressive adult onset neurodegenerative disease characterized by selective death of the upper and lower motor neurons of the brain and spinal cord. Neuromuscular synapses are lost leading to paralysis and ultimately death. Non-neuronal cells, such as astrocytes, oligodendrocytes, and microglia, have been shown to contribute to ALS disease progression in mouse models. Microglia, the innate immune cells of the central nervous system, have been shown to be activated in ALS and contribute to disease progression. Hundreds of mRNAs have shown to be dysregulated in a variety of ALS cell types and tissues, including total spinal cord, acutely isolated microglia, and in vitro differentiated motor neurons. These mRNAs can be regulated post-transcriptionally by microRNAs (miRNAs), which are small endogenous non-coding RNAs with important regulatory roles in a wide range of cellular processes. This dissertation examines the contribution of miRNAs to ALS disease progression in microglia. I acutely isolated primary microglia from the spinal cords of transgenic mice overexpressing human wild type (WT) SOD1 and human G93A SOD1. I used small RNA sequencing to profile the miRNAs that are expressed during disease progression, and identified miRNAs that are differentially expressed. I confirmed these results by quantitative PCR and examined the expression changes of predicted targets in a microglia RNA-seq dataset. Here I show that miRNAs are dysregulated in acutely isolated microglia from SOD1 G93A transgenic mice, and that miR-155, a pro-inflammatory miRNA, and miR-210, a hypoxia-inducible miRNA, are significantly upregulated during disease progression. In addition, miR-1198-5p, miR-182, miR-503, and miR-668 are also dysregulated, and predicted mRNA targets of all six of these miRNAs are differentially expressed during disease progression. To my knowledge, this is the first analysis of miRNA expression in microglia during ALS disease progression. This work contributes to the understanding of the contribution of a non-neuronal cell type to ALS disease progression and serves as a paradigm for studies in other non-neuronal cell types, such as astrocytes and oligodendrocytes, and other ALS mouse models.

La fibrose radio-induite est une complication sévère et tardive de la radiothérapie. Plusieurs études cliniques ont montré que la combinaison pentoxifylline-vitamine E est un traitement sûr et efficace contre la fibrose. Cependant, les mécanismes moléculaires de son efficacité restent inexplorés. Nous avons montré l’efficacité de la combinaison pentoxifylline-vitamine E dans l’entéropathie radique dans une faisabilité clinique. En parallèle, en utilisant un modèle unique, in vitro, de cellules musculaires lisses intestinales primaires isolées des personnes atteintes de l’entéropathie radique, nous avons montré une synergie entre la pentoxifylline et l’analogue hydrophile de vitamine E (trolox) qui permet à l’association d’inhiber l’expression de TGF-β1 au niveau de l’ARN messager et de la protéine. Cette action inhibitrice intervient au niveau transcriptionnel et conduit à une inhibition conséquente des cibles de la voie de signalisation TGF-β1/Smad (Col Iα1, FN1, PAI-1, CTGF), alors qu’elle semble sans effet sur la voie de signalisation Rho/ROCK. Pour la première fois, dans ces cellules issues de l’entéropathie radique, nous avons montré une surexpression de miR-210 ; microRNA induit par l’hypoxie. L’association pentoxifylline-trolox inverse la surexpression de miR-210 aussi bien dans les conditions normoxique que dans les conditions hypoxiques. L’implication de miR-210 dans l’entéropathie radique n’a pas été préalablement étudiée, néanmoins nous avons montré qu’un inhibiteur de miR-210 diminue l’expression de Col Iα1 dans ce modèle. L’effet anti-fibrosant exercé par l’association pentoxifylline-vitamine E est partiellement induit par l’inhibition de la cascade TGF-β1. L’inhibition de miR-210 est un deuxième mécanisme potentiel nécessitant d’autres investigations. Cette étude renforce les essais clinique antérieurs en montrant in vitro une synergie entre pentoxifylline et vitamine E et permettant de proposer cette association en première ligne thérapeutique dans la fibrose radio-induite. De plus, miR-210 est proposé comme une possible cible thérapeutique pour traiter la fibrose radio-induite. / Radiation-induced fibrosis is a serious late complication of radiotherapy. Pentoxifylline-vitamin E has proven effective and safe in clinical trials as treatment of fibrosis, while the molecular mechanism of its activity is yet unexplored. We showed efficacy of Pentoxifylline-vitamin E combination in radiation-induced enteropathy in a small clinical study. In parallel, using a unique in vitro model of primary smooth muscle cells isolated from intestinal samples isolated from humans with radiation enteropathy we showed that pentoxifylline and the hydrophilic analogous of vitamin E (trolox) synergize to inhibit TGF-β1 protein and mRNA expression. This inhibitory action is mediated at the transcriptional level and leads to subsequent inhibition of TGF-β1/Smad targets (Col Iα1, FN1, PAI-1, CTGF), while it has no effect on the Rho/Rock pathway. We have also demonstrated, for the first time, an overexpression of the hypoxia-induced microRNA miR-210 in the fibrotic cells. Pentoxifylline-trolox combination could reverse this miR-210 overexpression in normoxic and hypoxic conditions. While miR-210 has not been previously shown to be involved in radiation-induced enteropathy, we showed that miR-210 inhibitor could reduce mRNA expression of Col Iα1. The anti-fibrotic effect of combined pentoxifylline-vitamin E is at least in part mediated by inhibition of the TGF-β1 cascade. MiR-210 inhibition is another mechanism which needs further investigations. This study strengthens previous clinical data showing pentoxifylline-vitamin E synergy and supports its use as a first-line treatment of radiation-induced fibrosis. Also, it suggests miR-210 as a new potential therapeutic target for the treatment of this complication.

Dans cette thèse, nous avons combiné les approches des cultures single-cell, de cytométrie en flux,des analyses de métabolisme énergétique et de génétique moléculaire afin d’explorer les effets del’Acétate d’α-Tocopherol (α-TOA) sur les cellules stromales mésenchymateuses (MStroC) et leurs souspopulations fonctionnelles (cellules souches et progénitrices mésenchymateuses). L’autre but était de tester une molécule de miR-210 par rapport à son utilisation potentielle comme « hypoxia mimicking molecule ». Après avoir démontré l’hétérogénéité de la population MStroC et conclu que la population de premier passage est appropriée pour des expérimentations ultérieures, nous avons trouvé que l’α-TOA présentait un effet positif sur le maintien de la capacité proliférative élevée des cellules souches mésenchymateuses. Cet effet est accompagné d’une atténuation de l’activité de la chaîne de transport d’électrons (ETC) qui pourrait d’autre part expliquer l’accroissement modéré du niveau des Reactive Oxygen Species mitochondriales (mtROS) que nous avons détectées. L’augmentation du niveau de mtROS pourrait être associée à une dégradation de protéine HIF-1 dans la population MStroC exposée à l’α-TOA. Bien que nous n’ayons pas détecté d’augmentation compensatoire de la glycolyse, les phénomènes observés représentent en partie la réponse cellulaire complexe au faible niveau d’O2. Il a été établi que ce phénomène était relié au maintien de primitivité des cellules souches. Le mécanisme exact reste à clarifier ainsi que son potentiel translationnel. En outre, nous avons apporté la preuve que miR-210 fait partie intégrante de la réponse des MStroC à la faible concentration en O2. Dans cette étude, nous avons montré que l’augmentation de l’expression de miR-210 sur une période courte (jusqu’à 24 heures) et après une période étendue (jusqu’à 72 heures) d’exposition des MStroC à une faible concentration en O2. De plus, nous avons prouvé que ce micro ARN pouvait être régulé par les deux facteurs transcriptionnels HIF-1 et HIF-2, nous laissant penser que ceci faisait partie intégrante de la réponse des MStroC à une faible concentration en O2. Jusqu’à présent, nos données suggèrent que miR-210 est digne d’intérêt en tant que bonne molécule « hypoxia mimicking ». / In this thesis, we combined approaches of single-cell cultures, flow-cytometry, energetic metabolismanalysis and molecular genetics in order to get insight in the effects of α-Tocopherol-Acetate (α-TOA)on Mesenchymal Stromal Cells (MStroC) and their functional subpopulations (mesenchymal stem and progenitor cells). The other aim was to test a miR-210 molecule with respect to its potential use as hypoxia mimicking molecule. After defining MStroC population heterogeneity and concluding that the first passage population is convenient for further experiments, we demonstrated that α-TOA exhibits a positive effect on the maintenance of high proliferative capacity of mesenchymal stem cells. This effect could be associated with an attenuation of electron transport chain (ETC) activity, which, on the other hand could explain moderate increase in the level of mitochondrial Reactive Oxygen Species (mtROS) we detected. The increase in mtROS level could be associated with a decreased HIF-1 alpha protein degradation in MStroC exposed to α-TOA. Although we did not detect a compensatory increase in glycolysis, the observed phenomena depict part of a complex cellular response to the low O2 that is demonstrated to be related with maintenance of stem cell primitiveness. The exact mechanism remains to be elucidated as well as its translational potential. In addition, we provided new evidences that miR-210 is integral part in MStroC response to low O2. In the study, we showed increased in miR-210 expression in a short-term (up to 24 hours) and after extended (up to 72 hours) MStroC exposed to low O2. Moreover, we demonstrated that this micro- RNA could be regulated by both HIF-1 and HIF-2 transcriptional factors, suggesting it as integral part of MStroC response to low O2. So far, our data suggest that miR-210 is worthy to be considered as good hypoxia mimicking molecule.

Notre étude a porté, d'une part sur l'effet du bicalutamide, un inhibiteur du récepteur aux androgènes, sur la réponse de trois lignées de cancer de prostate en association avec les rayonnements ionisants, d'autre part sur la recherche d'une corrélation entre l'expression des microARN miR-210 et miR-373 sur la tolérance à l'hypoxie et la réponse au rayonnement.Nous montrons que le bicalutamide induit un effet cytostatique et cytotoxique dans la lignée LNCaP, qui exprime le récepteur aux androgènes. Les lignées DU145 et PC3, qui n'expriment pas ou peu le récepteur, sont sensiblement plus résistantes mais sont cependant affectées par les concentrations élevées de bicalutamide. Cette sensibilité résiduelle suggère l'existence d'un mécanisme secondaire, indépendant de la voie de signalisation du récepteur aux androgènes. L'inhibition de la prolifération produite par le bicalutamide s'accompagne d'un blocage du cycle cellulaire en phase G1 avec une augmentation de l'expression de la protéine p27 et une diminution de l'expression de la protéine HER2. L'association concomitante au bicalutamide se traduit par un effet radioprotecteur dans la lignée LNCaP. Cette observation nous conduit à déconseiller l'association concomitante du bicalutamide avec la radiothérapie, notamment en cas d'irradiation hypofractionnée.Facteur bien connu de radiorésistance dans les tumeurs solides, l'hypoxie est associée à un mauvais pronostic dans les cancers de la prostate. Nos données montrent qu'en sus de l'induction de marqueurs classiques comme HIF-1α, CA9 et VEGF, l'hypoxie promeut l'expression du microARN miR-210, (mais non de miR-373) indépendamment de l'expression du récepteur aux androgènes. Les données suggèrent que miR-210, dont l'expression apparaît corrélée à la résistance à l'hypoxie, pourrait constituer un bon biomarqueur pronostique dans le cancer de la prostate. En revanche, l'inhibition de l'expression de miR-210 n'a aucun effet sur la radiosensibilité des cellules en condition d'hypoxie.

Objective: Up-regulated expression of transcription-factor E2F1 in human visceral adipose tissue (VAT) characterizes a dysmetabolic obesity sub-phenotype. An E2F1-miRNA network has been described in multiple cancers. Here we investigated whether elevated VAT-E2F1 in obesity is associated with VAT-miRNA alterations similar to, or distinct from, those described in cancer. Furthermore, we assessed if E2F1-associated miRNA changes may contribute to the link between high- VAT-E2F1 and a dysmetabolic obesity phenotype. Methods: We assembled a cohort of patients with obesity and high-VAT-E2F1, matched by age, sex, ±BMI to patients with low-VAT-E2F1, with and without obesity (8 patients/groupX3 groups). We performed Nanostring -based miRNA profiling of VAT samples from all 24 patients. Candidate E2F1-related miRNAs were validated by qPCR in an independent cohort of patients with extreme obesity, with or without type-2-diabetes (T2DM) (n = 20). Bioinformatic tools and manipulation of E2F1 expression in cells were used to establish the plausibility of the functional VAT-E2F1-miRNA network in obesity. Results: Among n = 798 identified miRNAs, 17 were differentially expressed in relation to E2F1 and not to obesity itself. No evidence for the cancer-related E2F1-miRNA network was identified in human VAT in obesity. In HEK293-cells, overexpression/downregulation of E2F1 correspondingly altered the expression of miRNA-206 and miRNA-210-5p, two miRNAs with reported metabolic functions consistent with those of E2F1. In VAT from both cohorts, the expression of both miRNA-206 and 210-5p intercorrelated, and correlated with the expression of E2F1. In cohort 1 we did not detect significant associations with biochemical parameters. In cohort 2 of patients with extreme obesity, all those with high VAT-E2F1 showed a diabetes-complicated obesity phenotype and higher expression of miRNA-206 and miRNA-210-5p, which also correlated with fasting glucose levels (both miRNAs) and fasting insulin (miRNA-210-5p). Conclusions: Whilst the previously described cancer-related E2F1-miRNA network does not appear to operate in VAT in obesity, miRNAs-206 and 210-5p may link high-E2F1 expression in VAT with diabetes-complicated extreme obesity phenotype.