Contexte : Le schwannome vestibulaire (SV) est une tumeur bénigne de la gaine du nerf vestibulaire. La plupart des SV présentent une inactivation somatique bi-allèlique du gène suppresseur de tumeur NF2. L’inactivation congénitale du gène NF2 est impliquée dans le développement de la Neurofibromatose de type 2, une maladie génétique autosomique dominante prédisposant au développement de tumeurs multiples du système nerveux central et en particulier de schwannomes vestibulaires bilatéraux. Le traitement des schwannomes vestibulaires repose sur la chirurgie ou la radiothérapie délivrée en conditions stéréotaxiques. La réduction de la dose d’irradiation des schwannomes vestibulaires a permis d’améliorer le pronostic fonctionnel auditif tout en garantissant un taux de réponse satisfaisant. Pourtant de nombreux patients présenteront une surdité neurosensorielle progressive. Afin de poursuivre cette réduction de dose d’irradiation, des modèles biologiques fidèles récapitulant le statut d’inactivation du gène NF2 et la surdité neurosensorielle sont nécessaires à l’élaboration d’une approche préclinique.Problématique : Nous avons proposé de développer des systèmes modèles in-vitro et in-vivo compatibles avec l’étude de la radiosensibilité des schwannomes vestibulaires en combinaison avec des thérapies ciblant les voies de signalisation spécifiquement activées par la perte de fonction NF2.Méthodes : Les lignées cellulaires humaines de schwannomes vestibulaires NF2 (HEI_193, HEI_182), et de cellules de Schwann vestibulaire contrôle (HEI_286) ont été cultivées en essai clonogénique afin de déterminer le nombre d’unité formatrices de colonies à doses croissantes d’inhibiteur mTOR (Rapamycine), PI3K (GDC_0941), mTOR et PI3K (BEZ_235) pour déterminer le 50% d’inhibition de croissance (GI50%) puis en combinaison à doses croissantes de radiation gamma (Co60). La lignée cellulaire murine inactivée pour nf2 (SC4#9) a été utilisée pour réaliser des greffes syngéniques orthotopiques. La croissance des tumeurs a été suivie par IRM et bioluminescence et l’audition déterminée par potentiels évoqués auditifs. L’analyse histologique des cochlées a été réalisée par coloration en hématoxyline et éosine puis par fluorescence après clarification cochléaire. Des volumes complets ont été obtenus par microscopie confocale à balayage laser.Résultats : Les essais clonogéniques réalisés en Agarose ont identifié une radiorésistance relative des lignées humaines de schwannomes mutées pour NF2 par comparaison au contrôle humain non muté. Cette résistance identifiée en réponse à l’exposition à une dose unique d’irradiation gamma peut être contournée par l’inhibition de la voie mTOR au moment de l’irradiation restituant une sensibilité comparable au contrôle humain non muté. Une tendance à un bénéfice de l’association d’une inhibition mTOR à un inhibiteur PI3 kinase a été retrouvée à une dose maximum d’irradiation. Un modèle murin de schwannome vestibulaire qui récapitule la croissance dans l’angle ponto-cérébelleux et la perte d’audition a été développé par injection stéréotaxique dans le paquet acoustico faciale. Le suivi de croissance de ce schwannome a été caractérisé par IRM et bio-luminescence in-vivo. Enfin un protocole de clarification cochléaire a été adapté aux mammifères murins pour permettre l’étude histologique de cochlées intactes compatible avec l’étude de l’otoxicité des schwannomes et/ou de leur traitement .Conclusion : Les modèles décrits dans cette thèse permettent l’évaluation pré-clinique de stratégies thérapeutiques combinant thérapie ciblée et irradiation gamma en dose unique. L’amélioration des connaissances des mécanismes participant à l’ototoxicité des schwannomes et de leur traitement permettra d’améliorer le ciblage moléculaire afin de réduire les effets auditifs secondaires de la radiochirurgie. / Context: Vestibular schwannomas (VS) are benign neoplasm arising from the Schwann cells of the vestibular nerve. Most of sporadic VS carry a bi-allelic inactivation of the tumor suppressor gene NF2. Congenital inactivation of the NF2 gene is linked to the onset of Neurofibromatosis type 2 (NF2), a genetic condition predisposing to the development of multiple benign tumor of the central nervous system with bilateral VS as a hallmark. Treatment of VS is either surgical or by use of radiation therapy delivered in stereotactic condition. A significant dose reduction has led to improving the hearing outcomes while maintaining good tumor control. Meanwhile a significant number of treated patients will develop a progressive sensorineural hearing loss (SNHL). Laboratory models that faithfully recapitulate NF2 gene inactivation and SNHL are needed to pursue the reduction of the dose delivered.Aim: We aimed at developing new models in-vitro and in-vivo for the study of vestibular schwannoma radio sensitivity in combination with selected compounds that selectively target the pathways activated secondary to NF2 loss of function.Methodes: Human vestibular schwannoma cell lines (HEI_193, HEI_182) and control human Schwann cell line (HEI_286) were used in clonogenic assay to determine the number of colony forming unit (CFU) spontaneously and at increasing dosing of mTOR inhibitor (Rapamycin), PI3 kinase inhibitor (GDC_0941), PI3K-mTOR dual inhibitor (BEZ_235) to determine the 50% growth inhibitory threshold (GI50%) then in combination with increasing radiation regimen of gamma radiation emitted by a source of Co60. The mouse cell line inactivated for nf2 (SC4#9) was used to generate orthotropic syngrafts. The growth of the tumor was monitored using MRI and bioluminescence imaging and hearing was tested by recording auditory brainstem responses. Pathology of the cochlea were obtained from paraffin embedded sections and then using fluorescence confocal microscopy of whole mounted transparent cochleae.Results: Soft agar clonogenic assays were used and identified a resistance to radiation therapy in human cell lines of VS inactivated for NF2 when compared to the non-mutated control. This radiation resistance could be overcome by pre-exposure to the mTOR inhibitor Rapamycin allowing a return to the radiosensibility of non-mutated control. There was a tendency toward a beneficial effect when using a dual inhibition of the mTOR and PI3 kinase at a maximum dose of exposure to radiation. A mouse model of VS has been developed by stereotactic seeding of nf2 deficient cell line SC4#9 targeting the cochleo-vestibular nerve complex. It recapitulates the growth in the suitable micro-environment and secondary SNHL. The growth has been characterized using MRI and in-vivo bioluminescence imaging. Hearing loss was confirmed using sequential ABR. Last a protocol for the clarification of whole mounted cochleae has been adapted to species of rodents suitable for the pathological study of ototoxic change secondary to VS and/or its treatment.Conclusion: The models presented in this thesis may be used for the preclinical evaluation of combined therapeutic approaches with single dose gamma radiation. A better understanding of the mechanisms involved in ototoxicity secondary to VS and of its treatment would improve the molecular targeting in order to warrant better auditory outcomes.

Les schwannomes sont des tumeurs bénignes se développant à partir d’une hyper-prolifération des cellules de Schwann suite à l’inactivation bi-allélique du gène NF2. Signe pathogonomique d’une pathologie rare et héréditaire, la Neurofibromatose de type 2 (NF2), ils peuvent aussi apparaître de façon sporadique. Hormis la chirurgie ou la radiothérapie, peu d’options pharmacologiques sont proposées aux patients porteurs de schwannomes, principalement à cause du peu de cibles thérapeutiques identifiées. Dans les cellules de Schwann, le phénotype cellulaire associé à la perte NF2 est une perte d’inhibition de la prolifération par le contact. Deux fonctions majeures de Merlin, produit de NF2, ont émergé au cours de ces dix dernières années. La première, démontrée par notre groupe, concerne la régulation de l’expression membranaire des récepteurs à activité tyrosine kinase (RTK) qui s’accumulent à la membrane plasmique des schwannomes humains. Le second implique Merlin dans la régulation de la voie de signalisation Hippo. Cette dernière, activée par le contact cellulaire réprime l’activité de deux co-facteurs de transcription, Yap et Taz, et régule ainsi et aussi l’inhibition de contact. Les mécanismes moléculaires par lesquels Merlin inhibe l’activité de Yap/Taz sont toutefois méconnus. Le but de nos études a été de déterminer une signature moléculaire associée à la croissance des schwannomes humains et l’importance relative de Yap/Taz. Dans une analyse protéomique à grande échelle sur des biopsies humaines, nous avons identifié à la fois l’activation spécifique de cinq RTKs que sont le PDGFRβ, Her2, Her3, Axl et Tie2 ainsi qu’une accumulation nucléaire spécifique de Yap. Nous montrons que sur la totalité des protéines étudiées, seules Yap, le PDGFRβ et P-Her3 corrèlent avec la prolifération des cellules de schwannomes humain. De plus, Yap induit la transcription des RTK activés (à l’exception de Tie2). Nous plaçons donc Yap au centre des mécanismes de régulation de la croissance des schwannomes humains et proposons que son inhibition pourrait représenter une nouvelle et prometteuse stratégie thérapeutique pour réduire la croissance de ces tumeurs. Nous apportons une nouvelle lecture des fonctions de Merlin, qui, par une potentielle interaction directe avec Yap, inhibe spécifiquement sa translocation dans le noyau indépendamment d’une régulation par la densité cellulaire ou par la voie Hippo. Par ailleurs, Merlin ne semble pas essentiel à l’activation de la voie Hippo dans les cellules de Schwann soulignant une fonction nouvelle et inattendue de Merlin dans la régulation de Yap et de la voie Hippo. Enfin nous avons étudié le rôle d’AmotL1, un puissant partenaire de Merlin et membre de la voie Hippo, dans la migration et la progression des cancers du sein. Nous mettons en évidence une fonction antagoniste de Merlin et AmotL1 dans la promotion de ces mécanismes soulignant une autre fonction nouvelle de Merlin en tant que suppresseur de la progression de cancers non associés à NF2. / Schwannomas are benign tumors arising from Schwann cell hyper-proliferation under NF2 bi-allelic inactivation. They appear in the context of a rare hereditary disease called Neurofibromatosis type 2 (NF2) or in sporadic cases. To this day, surgery and radiotherapy remain the only options to treat these patients, mainly due to the lack of therapeutical targets identified. The NF2 loss associated cellular phenotype is the loss of cell contact inhibition. Two main functions of Merlin, the NF2 product, have emerged in the last decade. The first was shown by our group and consists in the accumulation of tyrosine kinase receptors (RTK) at the plasma membrane in schwannomas. The second involves Merlin in the regulation of the Hippo signaling pathway. This pathway is activated by cell contact and inactivates a couple of transcription co-factors, Yap and Taz, then participating in cell contact inhibition of proliferation. However, the mechanisms by which Merlin inactivates Yap and Taz remain unknown. In our studies, we aimed to determine both the molecular signature of human schwannomas taking advantage of a large proteomic study, and the relative importance of Yap in the tumor suppressor function of Merlin. We could show both a specific activation of five RTKs : PDGFRβ, Her 3, Her2, Axl and Tie2 and a specific nuclear accumulation of Yap in human schwannoma. Among all the protein studied, Yap, PDGFRβ and P-Her3 are the only ones to correlate with the proliferation of human schwannoma cells. Furthermore, the activated RTK (excepted Tie2) are transcriptional targets of Yap. Hence, we found Yap as a pivotal regulator of schwannoma growth and proposed its inhibition as a new and promising therapeutical target to reduce human schwannoma growth. In addition, we show that Merlin specifically inhibits Yap nuclear translocation into the nucleus of Schwann cells by a direct interaction which is independent from the regulation by cell density and by the Hippo pathway. Moreover, Merlin expression seems not to be essential for Hippo activation in Schwann cells which brings a new and unexpected role of Merlin in Yap and Hippo regulation. In the end, we studied the role of AmotL1, a strong Hippo partner of Merlin in the migration and progression of breast cancer. We could show an antagonist function of Merlin and AmotL1 in the promotion of these mechanisms highlighting a new progression suppressor function of Merlin in cancer which are not linked to NF2 mutations.

La neurofibromatose de type 2 (NF2) est une maladie autosomique causée soit par l'inactivation du gène NF2, soit par la perte de la protéine issue due ce gène, Merline. Cela entraîne à son tour la formation de plusieurs tumeurs nerveuse bénignes (non invasives) comme les schwannomes, méningiomes et les épendymomes. De plus, une diminution de l'expression de Merline est observée dans les cancers du sein invasifs, toutefois le rôle de Merline dans ces tumeurs invasives est peu étudié. Merline est la seule protéine ayant un rôle de suppresseur de tumeur dans la famille des ERM (Ezrin / Radixin / Moesin). Nous, ainsi que d'autres groupes, avons montré que la partie C-terminale de Merline est importante pour sa fonction inhibitrice de la croissance cellulaire. Par conséquent, j'ai cherché à mettre en évidence de nouveaux partenaires d'interaction non décrits à ce jour, ainsi que de nouveaux sites de phosphorylation sur l'extrémité C-terminale de Merline qui pourrait expliquer la fonction de suppresseur de tumeur de Merlin. L'utilisation d’expériences d'immunoprécipitation couplées à la spectrométrie de masse nous a permis d’identifier de nouveaux interacteurs ainsi que de nouveaux sites de phosphorylation sur ce domaine C-terminal de Merline. Nous avons analysé l'importance d'un nouvel interacteur, AmotL1, ainsi que d'un nouveau site de phosphorylation sur la threonine 581 (T581), dans la fonction suppresseur de tumeur de Merline. La protéine AmotL1 appartient à la famille des motines, qui sont connues pour être impliquées dans la régulation de la migration cellulaire. A cet égard, nous avons montré qu’AmotL1 est un nouveau partenaire d'interaction de Merline. Nous avons étudié l'importance de cette interaction entre Merline et AmotL1 dans la migration cellulaire et nos données suggèrent fortement que Merlin pourrait inhiber la migration cellulaire médiée par AmotL1 dans les cellules du cancer du sein, via notamment la régulation de son expression et de sa localisation. Enfin, nous avons également identifié plusieurs nouveaux interacteurs de Merline, qui pourraient expliquer comment Merlin pourrait agir comme une protéine d'échafaudage à la membrane plasmique, en interagissant avec des composants essentiels de la voie Hippo, comme AmotL1, Kibra, Lats et YAP, pour réguler la prolifération et la migration cellulaire. Dans la deuxième partie, nous avons identifié un nouveau site de phosphorylation spécifique à l'isoforme 1 de Merline, la T581, et nous avons démontré que la phosphorylation de cette threonine est importante pour la progression en mitose au moment approprié. De plus, dans cette étude, nous avons montré que Merlin est un substrat potentiel de la kinase Aurora A, un oncogène majeur, au cours de la mitose et de l'interphase, dans des lignées cellulaires de cancer du sein. Enfin, nous avons fourni des données préliminaires sur la façon dont Aurora A régule la signalisation Hippo et la fonction de DCAF1 en phosphorylant Merline. En résumé, cette thèse met en évidence deux fonctions importantes de Merline : premièrement comment Merline régule la migration/invasion cellulaire dans des tumeurs non-nerveuses telles que les cancers du sein et deuxièmement, comment Merline est régulé au cours de la mitose et de l'interphase dans des lignées de cancer du sein, en agissant comme un substrat pour la kinase Aurora A qui est surexprimée dans plusieurs cancers comme celui du sein, du côlon et l'HCC. Prise dans son ensemble, notre étude montre le rôle potentiel de Merline dans les tumeurs invasives telles que celles rencontrées dans les cancers du sein. / Neurofibromatosis type 2 (NF2) is an autosomal disorder caused by inactivation of NF2 gene or loss of the NF2 product, Merlin. This in turn results in formation of multiple benign (noninvasive) nerve tumors such as schwannomas, meningiomas and ependymomas. Additionally reduced expression of Merlin is observed in invasive breast cancers however the role of Merlin in these invasive tumors is poorly investigated. Merlin is the only tumor suppressor protein in Ezrin/Radixin/Moesin (ERM) family proteins. Previously we and others have shown that C-terminus of Merlin is important for its growth suppressive function. In this regard, I set out to investigate whether there were undiscovered interacting partners and novel phosphorylation sites on the C-terminus of Merlin that could account for tumor suppressor function of Merlin. Using immunoprecipitation coupled to mass spectrometry we have identified new interactors as well as novel phosphorylation on this C-terminus domain of Merlin. We analyzed importance of new interactor, AmotL1, as well as novel phosphorylation site on T581 in the tumor suppressor function of Merlin. AmotL1 belongs to AMOT family proteins which are known to involve in the regulation of cell migration. In this regard, we have shown that AmotL1 is novel interacting partner of Merlin. We have investigated the importance of Merlin and AmotL1 interactions in cell migration and our data strongly suggest that Merlin might inhibit AmotL1 mediated cell migration in breast cancer cells by regulating its expression and localization. Finally, we have also found several new interactors of Merlin and that could explain how Merlin might acts as scaffolding protein at the plasma membrane by interacting with Hippo core components such as AmotL1, Kibra, Lats and YAP to regulate cell proliferation and migration. In the second part, we have identified a novel phosphorylation site at T581 which is specific to Merlin isoform 1 and demonstrated that phosphorylation of Merlin on T581 is important for the timely mitotic progression. Further in this study, we have shown that Merlin is a potential substrate for major oncogene Aurora kinase A in mitosis as well as in interphasic breast cancer cell lines. Finally we have provided initial clues how Aurora A regulates Hippo signaling and DCAF1 function by phosphorylating Merlin. In the summary, this thesis highlights two important functions of Merlin: firstly how Merlin regulates the cell migration/invasion in non-nerve tumors such as breast cancers and secondly how Merlin is regulated in mitosis and interphasic breast cancer cells by acting as a substrate to Aurora Kinase A which is over expressed in several cancers such as breast, colon and HCC. All together our study indicates the potential role for Merlin in invasive tumors such as breast cancers.