La mucine MUC4 est un acteur important de la cancérogenèse pancréatique. Elle favorise la progression tumorale et son expression est associée à un mauvais pronostic. Il a également été montré l’implication de la mucine MUC4 dans la résistance aux chimiothérapies. L’ensemble de ces données souligne l’intérêt de la mucine MUC4 comme cible thérapeutique. De plus, sa néoexpression dès les stades précoces de la cancérogenèse pancréatique lui confère un rôle potentiel de marqueur précoce de la carcinogenèse. Les mécanismes moléculaires responsables de l’induction précoce de l’expression de MUC4 sont toutefois encore peu connus.L’étude de la régulation de l’expression de la mucine MUC4 contribuerait donc mieux à comprendre son rôle dans la cancérogenèse. Ainsi, il a été montré que le gène MUC4 est régulé in vitro par des mécanismes transcriptionnels et par des mécanismes épigénétiques de méthylation de l’ADN et des modifications post-traductionnelles des histones. En revanche, la régulation post-transcriptionelle de l’expression de MUC4 notamment par les miARN est peu connue. Nos travaux ont pour but d’identifier les miARN dérégulés dans le cancer du pancréas et/ou ciblant potentiellement MUC4, de déterminer le(s) miARN inhibant l’expression de la protéine oncogénique MUC4 et l’impact de l’administration de ce(s) miARN dans la cancérogenèse pancréatique, et d’identifier les miARN impliqués dans la chimiorésistance médiée par MUC4 dans le cancer du pancréas.Dans un premier temps, nous avons dressé le profil d’expression des miARN dans des lignées cellulaires pancréatiques humaines normales et cancéreuses par puces miARN. Nous avons pu mettre en évidence une signature d’expression de miARN qui a permis de valider nos modèles cellulaires. Puis, à l’aide des bases de données TargetScan, Microcosm et MiRanda, nous avons identifié les miARN ciblant potentiellement MUC4. L’analyse par PCR quantitative a permis de montrer que seuls le miR-145 et miR-219-1-3p étaient sous-exprimés dans l’ensemble des lignées cancéreuses étudiées. Finalement, uniquement miR-219-1-3p est capable d’inhiber l’expression protéique de MUC4 ; c’est pourquoi nous nous sommes intéressés à son rôle dans le cancer du pancréas.Nous avons observé une perte d’expression du miR-219-1-3p dans des tissus de patients atteints d’adénocarcinome pancréatique. Par deux approches complémentaires de surexpression (transitoire ou stable) ou d’inhibition de miR-219-1-3p, nous avons montré qu’il était capable de réprimer l’expression de MUC4 au niveau protéique en se fixant directement sur son 3’-UTR. Nous avons observé une inhibition de la migration et de la prolifération cellulaires associées à une diminution de l’expression de la cycline D1 et de l’activation des voies de signalisation Akt et Erk. In vivo, la croissance tumorale est fortement ralentie après l’injection intratumorale de miR-219-1-3p. Grâce au modèle murin Pdx1-Cre;LSL-KrasG12D de lésions PanIN, nous avons pu mettre en évidence que la perte d’expression du miR-219-1-3p intervient précocement dès les stades PanIN-1/2 de la cancérogenèse pancréatique et qu’il existait une corrélation inverse entre l’expression de miR-219-1-3p et celle de la mucine Muc4.Par ailleurs, nous avons observé que le traitement des cellules cancéreuses pancréatiques humaines par la gemcitabine induit une forte surexpression du miR-219-1-3p qui laisse penser à un rôle potentiel de ce miARN dans la sensibilité des cellules à la chimiothérapie. Cependant, cette surexpression n’a montré aucun effet sur la survie cellulaire après traitement. Nous avons par la suite mis en évidence un profil d’expression différentiel des miARN entre les cellules invalidées pour MUC4 et les cellules contrôles. [...] / The MUC4 mucin is an important actor of pancreatic tumorigenesis as it contributes to tumor progression and its expression correlates with a poor prognosis. It has also been shown that MUC4 is involved in resistance of cells to chemotherapies. In this context, MUC4 is a potential therapeutic target in pancreatic cancer. MUC4 neoexpression at early stages of carcinogenesis confers to this mucin a potential interest as an early marker. Molecular mechanisms responsible for MUC4 induction of expression are not well defined. Thus, studying MUC4 gene expression regulation would contribute to better understand its role in tumorigenesis. MUC4 gene is regulated at the transcriptional level and epigenetically by DNA methylation and histone modifications mechanisms. However, MUC4 post-transcriptional regulation notably by miRNA is largely unknown. Our work aimed at (i) identifying miRNA dysregulated in pancreatic cancer and/or potentially targeting MUC4, (ii) determining miRNA(s) inhibiting MUC4 expression and its (their) impact on pancreatic carcinogenesis and finally (iii) identifying miRNAs involved in chemoresistance mediated by MUC4 in pancreatic cancer.First, using miRNA microarrays we established the miRNA expression profile of normal and cancerous pancreatic cell lines. We showed a cancer-specific miRNA signature which allows us to validate our cellular models. Then, performing in silico studies with TargetScan, Microcosm and MiRanda databases led us to identify miRNA potentially targeting MUC4. Analysis by qRT-PCR showed that miR-145 and miR-219-1-3p were downregulated in human pancreatic cancer cell lines. Finally, only miR-219-1-3p inhibited MUC4 expression thus we focused on its role in pancreatic cancer.We observed a loss of miR-219-1-3p expression in pancreatic cancer tissues. Complementary approaches overexpressing (transiently or stably) and inhibiting miR-219-1-3p expression, led us to show that miR-219-1-3p represses MUC4 protein expression by interacting directly with its 3’-UTR. We observed a decrease of cell migration and cell proliferation which was associated with an inhibition of cyclin D1 expression and an inhibition of Akt and Erk activation. Tumor growth in scid mice was strongly slowed down following miR-219-1-3p intratumoral injection. In the Pdx1-Cre;LSL-KrasG12D mouse model of PanIN, loss of miR-219-1-3p expression was an early event as soon as PanIN1/2 and miR-219-1-3p expression was conversely correlated to Muc4 expression.While the strong induction of miR-219-1-3p following gemcitabine treatment of pancreatic cancer cells suggests a potential role of this miRNA in sensitivity of cells,miR-219-1-3p has no effect on survival rate of cells treated with gemcitabine. We then established the miRNA expression profile of MUC4 knocked-down (MUC4-KD) cells and control cells (Mock) and showed a dysregulation of miRNA expression in MUC4-KD compared to Mock cells.To conclude, our results indicate that miR-219-1-3p, downregulated in pancreatic cancer, negatively regulates MUC4 expression, alters cancer cell biological properties and has an antimoral effect in vivo. Altogether, these results propose miR-219-1-3p as tumor suppressor in pancreatic cancer. Loss of MUC4 leads to an aberrant miRNA expression profile suggesting a potential role of miRNA as markers of chemoresistance in pancreatic cancer.

Les oligosaccharides non digestibles (OND) occupent aujourd'hui une place de choix parmi les ingrédients fonctionnels du fait de leur potentielles propriétés prébiotiques. Les transgalacto-oligosaccharides (TOS), oligomères linéaires de galactose obtenus par fermentation du lactose, appartiennent à la famille des OND. L'objectif de ce travail, réalisé en étroite collaboration avec la société Blédina, était de caractériser les effets induits par la consommation de TOS sur la fonction intestinale. Ce travail incluait une première partie dédiée aux effets des TOS sur la muqueuse intestinale, une deuxième partie visant à étudier les conséquences de la consommation de TOS sur la composition de la flore fécale et les paramètres des réponses immunitaires innées et adaptatives au niveau intestinal et périphérique, et la troisième partie a consisté en une étude des effets des TOS sur les signes cliniques et biologiques d'allergie à l'arachide. Nous avons établi que la consommation de TOS induit une forte augmentation de la quantité de protéines totales contenues dans la muqueuse intestinale. Cependant, cet effet ne semble pas dû à une augmentation de la production des mucines, ni à un effet trophique des TOS. Par ailleurs, nous avons confirmé l'effet prébiotique des TOS en montrant que le nombre de bifidobactéries était augmenté après 4 semaines de consommation de TOS. Une analyse plus fine par DGGE nous a également permis de montrer que la diversité de la flore lactobacille est augmentée par la consommation de TOS, même si, d'un point de vue quantitatif, les lactobacilles sont très peu augmentés par les TOS. Certains paramètres immunitaires périphériques, et notamment la proportion de cellules CD4+ dans la rate, sont également modifiés lorsque les animaux consomment les TOS. Nous n'avons en revanche pas constaté d'effets au niveau intestinal. Enfin, lors de notre étude sur animaux sensibilisés à l'arachide, nous avons établi que la consommation de TOS permet de diminuer les immunoglobulines IgG1 spécifiques, tout en augmentant la prolifération des splénocytes cultivés en présence d'un mitogène non spécifique et leur production de cytokines. Cependant, si certains signes biologiques d'allergie sont diminués par la consommation de TOS, les signes cliniques d'allergie à l'arachide ne sont pas affectés. Nos résultats ont donc prouvé que les TOS induisent de réelles modifications de l'écosystème intestinal, mais aussi du système immunitaire périphérique. Des travaux supplémentaires seraient nécessaires afin de mieux comprendre les mécanismes sous-jacents.

L’adénocarcinome pancréatique canalaire s’accompagne d’une néoexpression de la mucine membranaire MUC4 et d’une surexpression des mucines membranaires MUC1 et MUC16. Ces O-glycoprotéines de haut poids moléculaire sont codées par des ARNm possédant des particularités inhabituelles par rapport aux autres transcrits humains, comme une longue demi-vie et une très grande taille. La galectine-3, une lectine endogène également surexprimée au cours du cancer pancréatique, exerce de très nombreuses fonctions biologiques, en particulier dans le domaine du trafic intracellulaire des glycoprotéines et de l’épissage des pré-ARNm. Cependant, l’implication de cette galectine à un autre niveau du cycle de vie des ARNm n’avait pas été explorée jusque-là dans la littérature. De précédents travaux du laboratoire ont démontré que la suppression de l’expression de la galectine-3 dans la lignée cellulaire cancéreuse pancréatique humaine CAPAN-1 s’accompagne d’une diminution de l’expression des transcrits de certaines mucines membranaires. L’objectif de ce travail a donc été d’étudier les mécanismes de régulation de l’expression des mucines membranaires, et plus particulièrement MUC4, par la galectine-3.Nous avons démontré que la galectine-3, in vitro, régule l’expression de MUC4 au niveau post-transcriptionnel en stabilisant les transcrits de cette mucine. Ceci passe par la potentialisation de la fixation de la RNA Binding Protein hnRNP-L sur l’élément cis-régulateur CA repeat présent dans le 3’UTR de MUC4. Nos résultats indiquent que cette régulation est présente in vivo au niveau physiologique dans des tissus épithéliaux digestifs murins. Par ailleurs, nous avons mis en évidence que la galectine-3 interagit avec hnRNP-L dans le cytoplasme mais qu’elle interagit faiblement avec des marqueurs de P-Bodies ou de granules de stress. Concernant le rôle de la galectine-3 dans le cycle de vie des ARNm, nos données révèlent que celle-ci se lie à aux transcrits matures de MUC4 au niveau périnucléaire, probablement dans des granules de stockage qui ne sont ni des granules de stress ni des P-bodies et dont le type reste à déterminer. Nous avons également élargi nos résultats en étudiant l’implication de cette lectine dans le métabolisme d’autres ARNm et nos analyses indiquent que la galectine-3 serait impliquée dans la régulation post-transcriptionnelle positive ou négative d’un ensemble de transcrits dont les fonctions convergent vers les voies UPR (Unfolded protein response) et ERAD (Endoplasmic-reticulum-associated protein degradation) mais également plus généralement vers le processing des protéines en réponse au stress du réticulum endoplasmique.En conclusion, nos travaux mettent en évidence un nouveau rôle de la galectine-3 en tant que RNA binding protein dans la stabilisation des ARNm de MUC4 mais aussi un nouveau rôle dans la coordination de l’expression de répertoires de transcrits matures ayant des rôles biologiques communs (RNA regulon) permettant à la cellule de s’adapter au plan morphologique, métabolique et biologique à des changements physiopathologiques. Ceci renforce les interconnexions largement décrites dans la littérature entre mucines, galectine-3 et les grandes fonctions cellulaires qui sont perturbées en situation cancéreuse. / Pancreatic ductal adenocarcinoma is characterized by a neo expression of the membrane-bound mucin MUC4 and an overexpression of membrane-bound mucins MUC1 and MUC16. These high molecular weight O-glycoproteins are encoded by mRNA sharing unusual features among human transcripts, such as a long half-life and a very large size. Galectin-3, an endogenous lectin frequently over-expressed in pancreatic cancer, has many biological functions, especially in intracellular glycoprotein trafficking and pre-mRNA splicing. However, the involvement of this lectin in another step of mRNA life cycle has not been explored in literature yet. Previous works performed in the laboratory have demonstrated that LGALS3 gene knock-down in a human cancerous pancreatic cancer cell line is followed by a decrease of the expression of several membrane-bound mucin mRNAs. The aim of this present work was to study the mechanism of the regulation of mucins expression, especially for MUC4, by galectin-3.We have demonstrated that galectin-3, in vitro, regulates MUC4 expression at the post-transcriptionnal level through the stabilization of the transcripts of this mucin. Galectin-3 potentiates the binding of hnRNP-L, a RNA-Binding protein, on the CA repeat region present in MUC4 3’UTR. Our results show that this regulation occurs physiologically in vivo in mice digestive epithelial tissues. Moreover, we have demonstrated that galectin-3 interacts with hnRNP-L in cell cytoplasm but scarcely with protein markers of P-Bodies or stress granules markers. Regarding the influence of galectin-3 in mRNA life cycle, our results suggest that it binds to mature MUC4 transcripts in the perinuclear area, probably in storage granules whose type should to be determined. We have also broadened our results by studying this lectin’s involvement in the metabolism of other mRNA. Our analyzes suggest that galectin-3 could be involved in the positive or negative post-transcriptionnal regulation of a mRNA subset whose functions are linked to unfolded protein response (UPR) and Endoplasmic-reticulum-associated protein degradation (ERAD) pathways, but also more generally towards protein processing in response to endoplasmic reticulum stress.In conclusion, our work highlights a new function for galectin-3 as a RNA binding protein in the stabilization of MUC4 mRNA, but also a new function in the coordination of the expression of repertories of mature transcripts with shared functions or (RNA regulon) allowing morphological, biological and metabolic cell adaptation to physiopathological changes. These results strengthen the interplay between mucins, galectin-3 and cellular functions which are disturbed in cancer.

L’incidence de l’adénocarcinome de l’œsophage augmente depuis 30 ans dans les pays occidentaux et son pronostic est sombre. Le reflux gastro-œsophagien et les acides biliaires ont été incriminés dans l’apparition de la muqueuse de Barrett et sa dégénérescence en adénocarcinome, selon la séquence métaplasie/ dysplasie/ adénocarcinome. Au cours de cette séquence carcinogénétique, a été observée, à partir de tissus humain, une augmentation de l’expression des mucines MUC1 et MUC4. MUC1 et MUC4 sont des O-glycoprotéines membranaires impliquées dans les phénomènes de reconnaissance cellulaire et de signalisation intracellulaire. Les mécanismes du reflux gastro-œsophagien conduisant à l’adénocarcinome de l’œsophage (AO) demeurent mal compris. Tout d’abord, nous avons effectué une approche critique d’un modèle de reflux œsophagien induit chirurgicalement chez le rat. Pour cela, nous avons randomisé 108 rats Sprague-Dawley en deux groupes expérimentaux ; ainsi était réalisée une anastomose oesophagoduodenale avec ou sans gastrectomie afin d’induire respectivement un reflux duodéno-oesophagien (groupe RDO, n=63), et un reflux duodéno-gastro-oesophagien (groupe RDGO ; n=45). Les groupes contrôles comprenaient : (i) la réalisation d’une anastomose oesophago-jéjunale sur anse-en-Y (groupe chirurgical contrôle sans reflux), (ii) une laparotomie blanche, (iii) une gastrectomie subtotale pour induire un reflux duodéno-gastrique (groupe RDG), et enfin (iv) la même procédure que dans le groupe RDGO avec administration d’inhibiteurs de la pompe à protons (groupe IPP). Des analyses histologiques et moléculaires sont réalisées sur l’œsophage. La prévalence de l’œsophage de Barrett (OB) de la dysplasie et de l’AO dans les groupes expérimentaux étaient de 41%, 7% et 11% respectivement. Les analyses histologiques et moléculaires dans les groupes RDO, RDGO et RDG suggèrent que l’OB survient selon le schéma d’une métaplasie intestinale de novo et le migration proximale de cellules duodénales. Aucune métastase à distance n’a été identifiée. Les caractéristiques moléculaires de l’OB identifié chez le rat étaient similaires à celles de l’homme. L’OB était plus fréquent, la dysplasie et l’AO moins fréquent dans le groupe RDO que dans le groupe RDGO(44% vs 24% [ P = 0,038] et 7% vs 25% [ P =0,012], respectivement). Des élements de la séquence carcinogénétique survenait de façon moins fréquente dans le groupe IPP que dans le groupe RDGO [P = .019].Il a été mis en évidence une surexpression des gènes de mucines Muc1 et Muc4, de gènes impliqués dans la prolifération, l’invasion et les métastases, l’adhésion cellulaire et dans la voie PI3K , une diminution de l’expression de gènes suppresseur de tumeur dans les lésions de métaplasie et d’adénocarcinome, dans les zones les plus exposées au reflux.Ensuite, nous avons étudié les propriétés biologiques de cellules issues d’un adénocarcinome de l’œsophage humain et mis en évidence que la perte d’expression de MUC1 dans les cellules OE33 (i) diminue fortement leurs propriétés de prolifération, migration et invasion in vitro et la croissance tumorale in vivo, suggérant un rôle majeur de MUC1 dans la tumorigenèse épithéliale si MUC1 est surexprimée (ii) est corrélée avec une diminution de l’expression de Nfκb et PI3K et peut-être corrélé à l’altération des propriétés biologiques, notemment de prolifération (iii) avec une diminution de l’expression de TSG 101 et Mcm6 potentiels marqueurs mis en évidence dans le modèle murin.En conclusion malgré des différences pathophysiologiques avec l’homme, le modèle de reflux oeso-gastro-duodénal reproduit les lésions histologiques et moléculaires de la séquence carcinogénétique de Barrett et a permis d’identifier des protéines associées à la tumorigenèse et dont l’impact sur les propriétés biologiques des cellules tumorales a été confirmé in vitro et qui pourraient être de potentiels biomarqueurs et cibles thérapeutiques dans l’adénocarcinome de l’œsophage. / Incidence of oesophageal adenocarcinoma developed on Barrett oesophagus increases since 30 years and its prognosis remains poor. Gastro esophageal reflux and biliary acid have been incriminated in Barrett oesophagus metaplasia and its degeneration in adenocarcinoma according to the sequence metaplasia/dysplasia/adencrcinoma. During the carcinogenetic sequence, was observed an increase of expression of the mucins MUC1 and MUC4. MUC1 and MUC4 are membrane bound O-glycoprotein implicated in cell recognition and intracellular signaling. The mechanisms of esophageal reflux leading to esophageal adenocarcinoma (EA) remain poorly understood. In a first part we appraised critically an operatively induced chronic reflux rat model.We randomized 108 Sprague-Dawley rats into 2 experimental groups; one was performing esophagoduodenal (ED) anastomosis with or without gastrectomy to induce duodeno-esophageal reflux (DER group; n = 63), and the other involved duodeno-gastro-esophageal reflux (DGER group; n = 45). Control groups included (i) Roux-en-Y esophagojejunal anastomosis, (ii) laparotomy alone, (iii) subtotal gastrectomy to induce duodenogastric reflux (DGR group), and (iv) the same procedure as in the DGER group plus proton pump inhibition (PPI group). The esophagus underwent histologic and molecular analyses.The prevalence of Barrett’s esophagus (BE), dysplasia, and EA in the experimental groups was 41%, 7%, and 11%, respectively. Histologic and molecular analyses in groups DER, DGER, and DGR suggested that BE occurred through de novo intestinal metaplasia and proximal migration of duodenal cells. No distant metastases were identified. The molecular characteristics of both BE and EA were similar to humans. BE was more common, and dysplasia and EA less frequent in the DER groupwhen compared with the DGER group (44% vs 24% [ P = .038] and 7% vs 25% [ P = .012], respectively). Compared with the DGER group, carcinogenic sequence occurred less frequently in the PPI-treated group (P = .019). It was highlighted an overexpression of MUC1 and MUC4 genes, of genes implicated in proliferation, invasion, metastasis, cell adhesion , in PI3K pathways, a diminution of the expression of tumors suppressor genes in metaplasia, adenocarcinoma lesions in the areas most exposed to reflux. Then cell biological properties studies were carried out in vitro in OE33 oesophageal adenocarcinomatous cells. We showed that loss of expression of MUC1 in OE33 cells (i) induced a reduction of their proliferation, migration and invasion in vitro properties , tumor growth in vivo suggesting a major role of MUC1in epithelial tumorigenesis si MUC1 is overexpressed, (ii) is linked with a diminution of the exprssion of nfκb and PI3K and can be correlated with an alteration of the biological properties especially proliferation (iii) is lined with e diminution of expression of TSG101 and MCM6 , potential biomarkers highlighted in the rat model.In conclusion, despite pathophysiologic differences with humans, the rat model of esophagoduodenostomy reproduces accurately histologic and molecular lesions in the carcinogenetic sequence of BE and allowed us to identify novel, tumor-associated proteins that may be potential biomarkers and new therapeutic targets in EA.

Les cancers colorectaux (CCR) constituent un véritable problème de santé publique. En France, en 2015, ils se situent au 3ème rang des cancers et au 2ème rang des décès par cancer, en raison d’un diagnostic souvent tardif et de réponses variables aux thérapeutiques. L’amélioration des tests de dépistage ces vingt dernières années n’a pas significativement réduit la morbi/mortalité liée au CCR et une meilleure caractérisation des différents sous-types moléculaires reste importante pour l’identification de nouveaux biomarqueurs. Les tumeurs colorectales sont hétérogènes tant sur le plan clinico-pathologique que moléculaire, issues de différentes voies de cancérogenèse. Les tumeurs de la voie festonnée représentent 20 à 30% des CCR. Elles sont caractérisées par une instabilité épigénétique (CpG Island Methylation Phenotype, CIMP), une instabilité microsatellitaire (MSI) et des mutations fréquentes du gène BRAF. Sur le plan phénotypique, ce sont des tumeurs volontiers mucisécrétantes surexprimant les mucines MUC2 et MUC5AC. L’identification précoce de leurs précurseurs reste actuellement un enjeu, d’autant que la séquence carcinogénétique des tumeurs festonnées serait particulièrement rapide.Dans cette étude, nous avons déterminé les caractéristiques clinico-pathologiques et moléculaires d’une série de cancers et polypes colorectaux et évalué l’intérêt des gènes de mucines MUC2 et MUC5AC pour classer les polypes festonnés et identifier les lésions précurseurs des cancers CIMP/MSI.L’étude a porté sur 418 CCR et 330 polypes coliques, incluant 218 polypes festonnés et 112 adénomes conventionnels, dont nous avons déterminé le profil moléculaire (mutations KRAS/BRAF, MSI, CIMP, méthylation MGMT, MLH1), ainsi que le profil d’expression et de méthylation des gènes de mucines MUC2 et MUC5AC. Les résultats ont été comparés aux données cliniques et anatomo-pathologiques.Nous montrons que l’hypométhylation du gène MUC5AC est un marqueur spécifique des CCR CIMP/MSI, indépendant des données clinico-pathologiques. De plus, nous montrons que l’hypométhylation de MUC5AC est un évènement précoce qui est spécifiquement associé aux polypes hyperplasiques de type microvésiculaire (MVHP) et adénomes festonnés sessiles (SSA), suggérant une filiation entre ces deux lésions, qui seraient les précurseurs des CCR CIMP/MSI. L’hypométhylation de MUC5AC était par ailleurs très spécifique des lésions festonnées mutées BRAF, CIMP ou MSI.En conclusion, nos résultats suggèrent un rôle de la mucine MUC5AC dans le développement des tumeurs coliques de la voie festonnée. L’hypométhylation du gène MUC5AC est un évènement précoce qui pourrait avoir un intérêt pour le diagnostic des polypes festonnés, en particulier lorsque la morphologie est ambiguë, et pour l’identification précoce des lésions à potentiel malin. De plus, nos résultats suggèrent que certains MVHP pourraient progresser en SSA et en CCR CIMP/MSI, d’où l’importance de réaliser des biopsies des polypes festonnés lors de l'endoscopie afin de repérer le sous-type microvésiculaire parmi les polypes hyperplasiques colorectaux, qui pourrait, bénéficier d’une surveillance minimale. / Colorectal cancer (CRC) is a major public health problem yet it remains the third most common and the second deadliest cancer for both men and women in the United States and in Europe, owing to diagnosis at advanced stage and variable response to the treatments. However, the incidence and mortality appear to be steadily declining in countries with programmatic screening and it remains critical to characterize CRC molecular subtypes to identify new biomarkers. CRC display a wide clinicopathological and molecular heterogeneity and arise from different carcinogenesis pathway. Approximately 20% to 30% of CRC occur by the means of the serrated neoplasia pathway. CRC from the serrated pathway are associated with frequent epigenetic instability (CIMP, CpG island methylator phenotype) which causes most sporadic microsatellite instability (MSI) CRC through epigenetic inactivation of MLH1 and frequent BRAF mutation. CRC from the serrated pathway frequently display a mucinous pattern and are prone to express secreted mucins MUC2 and MUC5AC. Early identification of serrated pathway precursor lesions is currently challenging since the progression to adenocarcinoma in this pathway is particularly brief.We assessed in this study clinicopathological and molecular features of colorectal carcinomas and polyps and we analyzed the interest of mucin genes MUC2 and MUC5AC to classify serrated polyps and to identify the precursor lesions of CIMP/MSI carcinomas._x000D_A series of 418 CRC and 330 polyps was included in the study, with 218 serrated polyps and 112 conventional adenomas. We assessed the molecular profile (KRAS/BRAF mutations, MSI, CIMP, MGMT methylation, MLH1) and the expression and methylation profile of MUC2 and MUC5AC genes and further correlation with clinical and pathological data were performed.We show that MUC5AC hypomethylation is a specific marker of CIMP/MSI CRC, independently of other clinical or pathological factors. We show moreover than MUC5AC hypomethylation is an early event of carcinogenesis, specific to microvesicular hyperplastic polyps (MVHP) and sessile serrated adenoma (SSA) suggesting a filiation between these two lesions and also a progression of MVHP to SSA, SSA with dysplasia, and then to MSI/CIMP CRC. MUC5AC hypomethylation was moreover highly specific of BRAF mutated, CIMP or MSI serrated lesions.In conclusion, our results suggest that the MUC5AC mucin is involved/plays a role in the development/progression of colorectal tumors of the serrated pathway. MUC5AC hypomethylation occurs early during carcinogenesis and may be of interest for the diagnosis of serrated polyp especially in the presence of ambiguous morphology and to early detection of polyps carrying a malignant potential. Our results suggest moreover that some MVHP may progress to SSA and CIMP/MSI CRCs highlighting the importance to perform biopsy of serrated polyps during endoscopy to identify microvesicular subtype among colorectal hyperplastic polyps, which could require a minimal surveillance.

Le mucus recouvre et protège les épithéliums des tractus respiratoire, gastro-intestinal et reproducteur. Les mucines sécrétées sont des molécules mosaïques de très grande taille moléculaire, fortement O-glycosylées et responsables des propriétés rhéologiques du gel de mucus. MUC5B est l’une des cinq mucines gélifiantes et est principalement sécrétée dans le tractus respiratoire. Chez l’Homme, MUC5B est impliquée dans le cancer mammaire et la mucoviscidose. MUC5B est exprimée dans plus de 80% des cancers mammaires alors que MUC5B n’est pas exprimée dans le tissu mammaire sain. Par ailleurs, MUC5B pourrait jouer un rôle majeur dans le poumon de patients atteints de mucoviscidose. Pour étudier la fonction de MUC5B, nous avons utilisé des protéines recombinantes composées de différents domaines de MUC5B et des modèles animaux. Nous avons montré que MUC5B favorise la prolifération cellulaire et l’invasion in vitro et favorise la croissance tumorale et la dissémination métastatique chez des souris immunodéprimées. MUC5B apparait donc comme une cible thérapeutique intéressante pour ralentir la prolifération cellulaire et la dissémination métastatique dans le cancer du sein. Nous avons également montré que l’expression de Muc5b et le nombre de cellules Muc5b positives sont plus élevés dans un modèle murin de mucoviscidose (Cftr–/–) que chez les souris frères-sœurs contrôles, ce qui suggère que les souris Cftr–/– sont prédisposées à former des bouchons bronchiques. Les souris Cftr–/– infectées expérimentalement par Pseudomonas aeruginosa développent des bouchons bronchiques AB-PAS positifs principalement composés de la mucine Muc5b et d’ADN. MUC5B semble être une cible thérapeutique intéressante pour diminuer la viscosité du mucus dans la mucoviscidose. Enfin, nous avons montré que la protéine Muc5b est exprimée très précocement (dès E8.5) au cours du développement embryonnaire murin. A E11.5, Muc5b est exprimée dans le bourgeon pulmonaire, dans le bourgeon formant la trachée et l’œsophage et dans l’estomac. De manière inattendue, Muc5b est exprimée au niveau baso-latéral des cellules épithéliales suggérant un rôle clé de MUC5B dans la morphogenèse. / Respiratory, gastrointestinal and reproductive tracts are protected by a mucus layer. Secreted mucins are large, high molecular weight and heavily O-glycosylated mosaic proteins that are responsible for the rheological properties of mucus gel. MUC5B is one of the five secreted gel-forming mucins and is mainly secreted in the respiratory tract. In human pathology, MUC5B has been implicated in breast cancer and cystic fibrosis (CF). This ‘non mammary’ mucin is expressed in more than 80% of breast cancer and it has been suggested that MUC5B may represent the main mucin to be implicated in the lung disease of CF.To investigate the function of MUC5B, we used recombinant proteins of several MUC5B domains and animal models. We show that MUC5B promotes cell proliferation and invasion in vitro and tumor growth and metastasis using SCID mice suggesting that MUC5B may represent a therapeutic target to slow down the tumor growth and dissemination in breast cancer. We show also that Cftr–/– mice harbor more Muc5b positive Clara cells than do control littermates suggesting that CF mice are predisposed to develop mucus plugs. Experimental infection with Pseudomonas aeruginosa increased the number of Muc5b-positive cells and the formation of mucus plugs in bronchi or bronchioles of Cftr–/– mice. These plugs are mainly composed of Muc5b and DNA suggesting that MUC5B may be a valuable target for decreasing mucus viscosity in CF. Finally, Muc5b protein was detected very early in mouse embryogenesis (at day 8.5). At E11.5, Muc5b is expressed in pulmonary bud, in tracheo-esophagal groove and in stomach. Unexpectedly, Muc5b is expressed at the basal and lateral membrane of epithelial cells of the buds suggesting a key role in epithelial morphogenesis.

Le carcinome rénal représente 5% des tumeurs de l'adulte et se développe au niveau des tubules rénaux. Le sous-type histologique majeur des cancers du rein est le carcinome rénal à cellules claires (cRCC). 90% des cRCC présentent une inactivation biallélique du gène suppresseur de tumeur de Von Hippel Lindau (VHL) induisant une activation constitutive de la voie de l'hypoxie via le facteur de transcription HIF1-α (Hypoxia Inducible Factor) qui contribue à la physiologie des tumeurs. Les cRCC sont des tumeurs à la fois radio- et chimiorésistantes, rendant la prise en charge thérapeutique des patients très difficile.Nos recherches consistaient en l'étude des rôles de la mucine membranaire MUC1, dont la queue cytoplasmique (MUC1 CT) peut interagir avec différentes voies de signalisation et agir en tant que co-activateur transcriptionnel de nombreux gènes impliqués dans la progression tumorale et la diffusion métastatique. Des travaux antérieurs réalisés au laboratoire montraient que la surexpression de MUC1 observée dans les cRCC était associée au statut métastatique des patients et marquait un mauvais pronostic. Cette surexpression de MUC1 est également impliquée dans la voie de l'hypoxie, voie majeure de la carcinogenèse rénale. Le premier objectif de l'étude était donc de déterminer les effets de la surexpression de MUC1 sur les propriétés des cellules de cRCC. Nous montrons ainsi que le domaine extracellulaire de MUC1 ainsi que sa partie cytoplasmique sont impliqués dans l'augmentation des capacités migratoires et de la viabilité des cellules cancéreuses rénales et qu'elle leur confère une résistance à l'anoïkis, programme de mort cellulaire déclenché lorsque la cellule perd ses contacts avec les cellules voisines ou avec la matrice extra-cellulaire et diminuent les propriétés d'agrégation des cellules tumorales. Nous montrons également que MUC1 est impliquée dans la chimiorésistance des cRCC en induisant l'expression de genes de chimiorésistance comme ABCG2 et GSTO2. Nous montrons par ailleurs que les propriétés invasives des cellules de cRCC sont exclusivement liées à MUC1 CT. Le deuxième objectif de l'étude était d'identifier les mécanismes moléculaires à l'origine du clivage de MUC1 CT. En utilisant différentes stratégies (siARN, inhibiteurs pharmacologiques et peptides), nous montrons pour la première fois que deux sheddases, ADAM10 et ADAM17 et la gamma secrétase sont nécessaires au clivage de MUC1 C, permettant ainsi sa délocalisation nucléaire et l'augmentation des propriétés invasives des cellules de cRCC. Enfin, nous montrons que la surexpression de MUC1 augmente l'expression protéique d'ADAM10/17, suggérant une boucle de régulation positive existant en conditions pathologiques.En conclusion, notre étude souligne le rôle de MUC1 dans la progression tumorale rénale et montre que la localisation nucléaire de MUC1-C est à l'origine de l'acquisition d'un phénotype invasif et chimiorésistant via l'action des sheddases ADAM10/17 et de la gamma secrétase. MUC1 apparait alors comme une cible thérapeutique potentielle intéressante dans la prise en charge des cRCC.

L’oncogène K-ras est une petite GTPase de la super famille RAS, fréquemment impliquée dans les cancers, en particulier celui du pancréas, l’un des plus mortels dans les pays occidentaux. Les mutations de l’oncogène K-ras sont considérées comme l’un des événements initiateurs de la cancérogenèse pancréatique et son activité oncogénique est un élément indispensable à la progression tumorale. Cependant, le ciblage thérapeutique de K-ras reste inefficace, à ce jour. Se focaliser sur les cibles précoces de son activité oncogénique semble ainsi être une stratégie alternative intéressante. La mucine membranaire MUC4 est une glycoprotéine de haut poids moléculaire fréquemment dérégulée dans les cancers. Dans le cancer du pancréas, MUC4 est néo-exprimée dès les stades prénéoplasiques et est impliquée dans les propriétés biologiques permettant la progression tumorale et la chimiorésistance. La régulation de MUC4 par K-ras dans la cancérogenèse pancréatique reste à décrypter. En utilisant le modèle murin de cancérogenèse pancréatique Pdx1-Cre; LStopL-K-rasG12D, nous avons mis en évidence que la néo-expression précoce de la mucine Muc4, dans les lésions pancréatiques prénéoplasiques intraépithéliales (PanINs) formées suite à la présence du K-ras muté, est corrélée avec l’activation des voies de signalisation ERK, JNK and NF-κB. In vitro, la transfection de mutants constitutivement activés de K-rasG12V dans les cellules tumorales humaines induit une augmentation de l’expression de MUC4. Cette activation intervient au niveau transcriptionel par le recrutement des facteurs de transcription AP-1 et NF-κB via les voies MAPK, JNK and NF-κB et au niveau post-transcriptionel par un mécanisme impliquant la RalB GTPase. Ensemble, ces résultats démontre que MUC4 est une cible transcriptionelle et post-transcriptionelle de l’activité oncogénique de K-ras dans le cancer du pancréas. Ces résultats ouvrent de nouvelles pistes pour développer des stratégies ciblant les étapes précoces de ce cancer. / K-ras oncogene is a small GTPase of the RAS superfamily, highly implicated in cancer, mainly in pancreatic cancer, one of the most deadly cancers in occidental countries. K-ras mutations are considered as an initiating event of pancreatic carcinogenesis and K-ras oncogenic activities are necessary components of cancer progression. However, K-ras clinical targeting remains ineffective until now. Focus on early downstream K-ras signalling may thus appear as an interesting strategy target in this cancer. The membrane-bound mucin MUC4 is a high molecular weight glycoprotein frequently deregulated in cancer. In pancreatic cancer, MUC4 is neo-expressed in the preneoplastic stages and thereafter is involved in cancer cell properties leading to cancer progression and chemoresistance. MUC4 regulation by K-ras in pancreatic carcinogenesis remains unknown. Using the Pdx1-Cre; LStopL-K-rasG12D mouse model of pancreatic carcinogenesis, we show that the in vivo early neo-expression of the mucin Muc4 in pancreatic intraepithelial neoplastic lesions (PanINs) induced by mutated K-ras is correlated with the activation of ERK, JNK and NF-ΚB signalling pathways. In vitro, transfection of constitutively activated K-rasG12V in human pancreatic cancer cells led to the transcriptional upregulation of MUC4. This activation was shown to be mediated at the transcriptional level by AP-1 and NF-ΚB transcription factors via MAPK, JNK and NF-ΚB pathways and at the post-transcriptional level by a mechanism involving the RalB GTPase. Altogether, these results identifies MUC4 as a transcriptional and post-transcriptional target of K-ras in pancreatic cancer. This opens avenues in developing new approaches to target the early steps of this deadly cancer.

Le cancer est l'une des principales causes de morbidité et de mortalité dans le monde avec environ 14 millions de nouveaux cas et 8,2 millions de décès liés aux cancers selon l'OMS (Organisation Mondiale de la Santé). Le cancer du poumon est le premier cancer diagnostiqué chez l'homme et compte pour 20% du nombre de mort par cancer par an dans le monde. Parmi les cancers pulmonaires, on distingue les cancers à petites cellules et les cancers non à petites cellules. Ce travail a porté sur l'étude des adénocarcinomes pulmonaires lépidiques, un type de cancer non à petites cellules, chez l'homme et l'animal. Chez l'homme, il fait partie des tumeurs pulmonaires rares, pas ou peu lié au tabagisme. Il est similaire cliniquement, radiologiquement et histologiquement à l'adénocarcinome pulmonaire ovin, un cancer du poumon induit par le β-rétrovirus JSRV (Jaagsiekte Sheep RetroVirus) affectant les petits ruminants domestiques. JSRV transforme les cellules épithéliales du parenchyme via son enveloppe oncogénique. Ces tumeurs humaines et animales ne sont pas associées au développement de métastases extra-thoraciques ou pleurales. Le but de notre travail a été d'étudier les évènements moléculaires spécifiques des adénocarcinomes lépidiques humains et animaux par i. l'analyse transcriptomique de l'expression des gènes dans ces deux cancers, ii. la caractérisation de l'adénocarcinome pulmonaire ovin par l'expression des mucines et iii. l'étude d'un rôle putatif des séquences rétrovirales endogènes dans l'induction de l'adénocarcinome lépidique humain. Premièrement, notre étude a porté sur l'analyse en parallèle des mécanismes moléculaires spécifiques des adénocarcinomes lépidiques prédominants par l'analyse des profils d'expression des gènes impliqués dans les voies de signalisation BMI1, NOTCH, Hedgehog et WNT importantes dans le développement du poumon normal et au cours des cancers pulmonaires et dans la voie de l'angiogenèse, permettant la dissémination des cellules tumorales. L'augmentation de l'expression de CDH1 (E-cadherin), acteur crucial de la voie BMI1, et la diminution de l'expression des ligands et récepteurs activateurs de l'angiogenèse VEGF/VEGFR (Vascular Growth Factor), PDGF/PDGFR (Platelet-derived Growth Factor) et ANGPT/TIE (Angiopoietin/Tyrosine kinase with immunoglobulin like and EGF like domains) ont été observées dans ces deux cancers. Lors de l'analyse de l'expression des ARNm et des protéines, nous avons mis en évidence le blocage de la voie principale de l'angiogenèse dans les cancers lépidiques. En effet, l'absence d'expression du ligand VEGFA (Vascular Endothelial Growth Factor A) et de son récepteur VEGFR2 (Vascular Endothelial Growth Factor Receptor 2) a été observée. Ce blocage n'était pas compensé par la surexpression de gènes impliqués dans les voies alternatives d'angiogenèse. Le blocage de la voie de l'angiogenèse explique l'absence de métastases extrathoraciques dans les adénocarcinomes lépidiques chez l'homme et l'animal. Deuxièmement, les adénocarcinomes pulmonaires lépidiques chez l'homme sont subdivisés en deux entités majoritaires : les adénocarcinomes lépidiques prédominants non mucineux et les adénocarcinomes mucineux invasifs. Dans le contexte des analogies entre ces cancers humains et l'adénocarcinome induit par le virus JSRV, nous avons analysé l'expression des mucines dans les cancers animaux. Nous avons montré que sur 37 cancers pulmonaires induits par JSRV, 62% étaient non mucineux, qu'ils sur exprimaient MUC1 (mucin 1, cell surface associated) et que 50% exprimaient MUC5B (mucin 5B, oligomeric mucus/gel-forming). Par ces résultats, nous avons montré que les adénocarcinomes pulmonaires ovins se rapprochaient principalement des adénocarcinomes lépidiques prédominants / Cancer is the main cause of morbidity and mortality worldwide with 14 million new cases and approximately 8.2 million deaths according to the WHO (World Health Organization). Lung cancer is the most diagnosed cancer in men and account for 20% of cancer death in the world annually. Among lung cancers, there are small cell lung cancers and non-small cell lung cancers. My work focused on the lepidic adenocarcinoma, a subtype of nonsmall cell lung cancer, in humans and animals. In humans, it is a rare lung cancer and it is not or rarely linked to tobacco smoking. Lepidic adenocarcinomas share striking clinical, radiological and histopathological similarities with ovine pulmonary adenocarcinomas induced by the β-retrovirus JSRV (Jaagsiekte Sheep RetroVirus) affecting sheep and goats. JSRV transforms epithelial cells of the distal lung through its oncogenic envelope. These human and animal tumors are not associated with pleural or extra thoracic metastases. My work was to study specific molecular events in human and animal lepidic adenocarcinomas by i. a transcriptomic analysis of the gene expression in these two lung cancers, ii. ovine pulmonary adenocarcinoma characterization by mucin expression and iii. the study of a potential role for endogenous retroviral sequences in the induction of human lepidic adenocarcinomas. First, my work focused on the parallel analysis of expression patterns in genes implicated in BMI1, NOTCH, Hedgehog and WNT pathways important for lung development and for lung cancer development and the angiogenesis pathway whose activation leads to cancer cell dissemination. CDH1 (E-cadherin) up regulation and the down regulation of main angiogenic ligand and receptors VEGF/VEGFR (Vascular Endothelial Growth Factor), PDGF/PDGFR (Platelet-derived Growth Factor) and ANGPT/TIE (Angiopoietin/Tyrosine kinase with immunoglobulin like and EGF like domains) were observed. Then, when analyzing lepidic adenocarcinomas mRNA and protein expression, we highlighted the blockade of the main angiogenesis pathway. Indeed, the VEGFA ligand and its receptor VEGFR2 were absent in lepidic adenocarcinomas. Moreover, this blockade was not compensated with angiogenic alternative pathways. These results correlate with the absence of extra thoracic metastases in human and animal lepidic adenocarcinomas. Secondly, human lepidic predominant adenocarcinomas are divided in two groups, non-mucinous lepidic adenocarcinomas and invasive mucinous adenocarcinomas. To characterize ovine pulmonary adenocarcinomas and determine to which one of these two human lepidic adenocarcinomas they are close to, we analyzed mucine expression in animal lung cancer. On 37 JSRV-induced lung cancer, 62% were nonmucinous, 100% expressed MUC1 (mucin 1, cell surface associated) and 50% expressed MUC5B (mucin 5B, oligomeric mucus/gel-forming). These results highlighted that ovine pulmonary adenocarcinomas are closer to non-mucinous lepidic adenocarcinomas

MUC5B, une des 5 mucines gélifiantes chez les mammifères, constitue la matrice de gels de mucus et est responsable des propriétés visco-élastiques de ces gels. Cette macromolécule est sécrétée par des cellules caliciformes dont la densité reflète l'homéostasie des épithéliums sécrétoires.L'objectif principal de ce travail de thèse était la création et la caractérisation d'une souris transgénique afin de suivre facilement la production in vivo de Muc5b. Le second objectif était de montrer, chez des souris mucoviscidosiques CftrΔF508, qu'une nutrition enrichie en acides gras polyinsaturés à longues chaînes (n-3) module la production de la mucine Muc5b, confirmant des résultats précédemment publiés sur la régulation transcriptionnelle du gène Muc5b chez des souris de type sauvage par ce régime alimentaire.Une souris transgénique Muc5b-GFP a été créée par insertion d'une séquence codant la GFP (pour « Green Fluorescent Protein ») à la place du codon Stop de Muc5b. Le profil d'expression de Muc5b a été déterminé ex vivo sur tissus et chez la souris anesthésiée. Muc5b est produit dans l'oreille moyenne, l’œil, la cavité nasale, la trachée, la vésicule biliaire, le cervix, ainsi que dans le poumon embryonnaire à E12,5. Nous apportons la preuve de concept que Muc5b-GFP est un biomarqueur de la densité des cellules à mucus dans un modèle de syndrome de l’œil sec où nous mesurons, chez la souris anesthésiée, une diminution de la densité en cellules caliciformes qui est restaurée par application topique d'interleukine 13. La souris Muc5b-GFP est donc un modèle pré-clinique pour suivre la production de la mucine et la densité de cellules caliciformes. Dans le modèle murin CftrΔF508, nous montrons qu'une supplémentation à long terme en acides gras polyinsaturés à longues chaînes (n-3) n'influence pas le taux d'expression de Muc5b suite à une inflammation pulmonaire aiguë, mais améliore l'histologie pulmonaire et module la réponse inflammatoire. / MUC5B, one of the 5 gel-forming mucins in mammals, is part of the mucus gels and responsible of the visco-elastic properties of these gels. The density of goblet cells, which secrete this macromolecule, reflects the homeostasis of secretory epitheliums.The main goal of this thesis was the creation and characterization of a transgenic mouse to easily follow in vivo the production of Muc5b. The second goal was to show that, as previously reported by the laboratory in wild-type mice, a (n-3) long chain polyunsaturated fatty acid enriched diet modulates the production of Muc5b in the cystic fibrosis mouse model CftrΔF508.A Muc5b-GFP transgenic mouse was created by replacing the Stop codon of Muc5b with a GFP (Green Fluorescent Protein) coding sequence. Muc5b expression pattern was studied ex vivo in tissues and in anaesthetized mouse. Muc5b is produced in middle ear, eye, nasal cavity, trachea, gallbladder, cervix, and in embryonic lung at E12.5. As a proof-of-concept, we show that Muc5b-GFP is a biomarker of goblet cell density in a dry eye model. In anaesthetized mice, we measured a decreased goblet cell density after dry eye induction, which was restored by interleukin 13 topical application. Muc5b-GFP mouse is a preclinical model to follow the mucin production and goblet cell density. In the cystic fibrosis mouse model CftrΔF508, we show that a long term (n-3) long chain polyunsaturated fatty acid supplementation has no effect after an acute pulmonary inflammation on the Muc5b expression level, but induces an improvement of lung histology and a modulation of the inflammatory response.