Objectif: Environ 30% des patients ayant un cancer du rein métastatique présentent d’emblée des résistances aux agents de thérapie ciblée. Les autres patients développent des résistances thérapeutiques à plus long terme. Une amélioration de la capacité du clinicien à prédire la réponse thérapeutique avant l’initiation du traitement pourrait améliorer le pronostic des patients. Le but de notre projet a été de développer un modèle de xénogreffes dérivées de patients afin d’évaluer la sensibilité des cellules tumorales de chaque patient aux différents agents de thérapie ciblée, avant d’initier un traitement.Méthodes: La membrane chorio-allantoïque de l’embryon de poulet a servi de base à notre modèle. Dans une première phase de notre travail, une xénogreffe de cellules tumorales rénales humaines en suspension a été réalisée afin de vérifier que les caractéristiques histologiques et phénotypiques des tumeurs d’origine étaient conservées dans les xénogreffes réalisées sur notre modèle. Dans une seconde étape, des fragments tissulaires de tumeurs rénales de 5 patients opérés pour néphrectomie cytoréductive dans notre centre hospitalier étaient prélevés et greffés sur notre modèle (>60/patient). Différents agents dethérapie ciblée étaient testés sur les xénogreffes ainsi réalisées.Résultats : Les caractéristiques histo-pathologiques et phénotypiques des tumeurs rénales d’origine étaient conservées après xénogreffes. Il existait une hétérogénéité spatiale intra-tumorale en termes de sensibilité aux différents agents de thérapie ciblée. Il existait également un polymorphisme nucléotidique au sein des différentes régions de chaque tumeur rénale.Conclusion : Ce modèle de xénogreffes rénales dérivées de patients est utile pour l’évaluation de la sensibilité aux agents de thérapie ciblée des cellules tumorales en amont de la prise en charge thérapeutique. Ce modèle permet au clinicien de personnaliser le traitement de chaque patient ayant un cancer du rein métastatique, avant la mise en route d’un traitement systémique. Une évaluation prospective de notre modèle pourrait permettre de mieux appréhender les potentielles retombées cliniques liées à son utilisation. / Objective: Approximately 30% of patients with metastatic renal cancer are resistant to targeted therapy agents. The other patients will eventually develop long-term therapeutic resistances. An improvement in the clinician's ability to predict therapeutic response before treatment initiation could improve patients' prognosis. The aim of our projet was to develop a patient-derived xenograft models to be able to test the sensibility of each patient's renal tumor cells to the different available targeted therapy agent prior to treatment.Methods: The chicken embryo chorioallantoic membrane has been the base of our model. In a first phase of our work, a xenograft of human kidney tumor cells has been carried out in order to verify that the histologic and phenotypic characteristics of the original tumors were preserved in the xenografts performed on our model. As a second step, fragments of the kidney tumor speciments of 5 patients undergoing cytoreductive nephrectomy in our hospital center were grafted on our model (> 60/patient). Different targeted therapy agents were tested on the xenografts we performed.Results: The histopathologic and phenotypic characteristics of the original renal tumors were preserved in our xenografts. There was intra-tumor spatial heterogeneity in terms of sensitivity in different targeted therapy agents. There was also a nucleotide polymorphism within the different regions of each renal tumor.Conclusion: This patient-derived renal xenograft model could be useful prior to treatment for the evaluation of each patients'renal tumor cells to the different available targeted therapy agents. This model could make it possible to personalize the treatment of each metastatic kidney cancer patient, prior to systemic treatment. A prospective evaluation of our model could help assess the potential clinical benefits of its use.

L’avènement du séquençage haut débit a mis en lumière l’hétérogénéité des cancers du sein qui peuvent être groupés en fonction d’altérations moléculaires spécifiques qui sont pour certaines à la base de thérapies ciblées dans le cadre de la médecine personnalisée. Néanmoins de nombreuses complications viennent compromettre le succès thérapeutique de ces approches. En effet, l’une des thérapies ciblées les plus efficaces développées récemment, les inhibiteurs de CDK4/6, sont prescrits chez tous les patients HR+/HER aux stades avancés de la maladie alors même qu’aucun biomarqueur n’a pour l’heure été identifié. Ainsi les données pharmacodynamiques et les marqueurs pronostics font cruellement défaut pour ces patients. Afin d’identifier de tels marqueurs, nous avons conduit une étude clinique « fenêtre d’opportunité » incluant 100 patients à un stade précoce de la maladie. L’analyse en IHC et les études de profilage expression génomique des tumeurs a permis de montrer qu’une courte exposition au palbociclib, un inhibiteur de CDK4/6 induisait un arrêt du cycle cellulaire révélé par une diminution de phospho-Rb et Ki67. Cette corrélation entre diminution du phospho-Rb et la diminution de la prolifération suggère d’ailleurs son utilisation comme biomarqueur de la réponse au palbociclib. Une analyse sur puce à cDNA a permis d’identifier un panel de gènes régulateurs de la prolifération (MKI67, TOP2A, BIRC5) et de la machinerie du cycle cellulaire (PLK1, FOXM1) modulé par le palbociclib. Bien que nous n’ayons pu identifier de marqueurs de résistance au palbociclib en condition basale, nous avons observé des niveaux élevés de CCNE chez les patients traités résistants au palbociclib. Cette donnée a été confirmée chez les patients aux stades avancés de la maladie dans le cadre d’une étude menée en collaboration avec un groupe britannique. D’autres données obtenues en collaboration avec une équipe de l’université Vanderbilt, ont par ailleurs permis de suggérer une contribution des inhibiteurs de CDK4/6 à la réversion de la résistances aux hormonothérapie en inhibant l’expression les gènes cibles du facteur de transcription E2F4. Pour finir, les activités biologiques et cliniques des différents inhibiteurs de CDK4/6 disponibles n’étant pas exactement identiques, un second essai clinique « fenêtre d’opportunité » nous a permis de mettre en évidence un profil de toxicité distinct de l’abemaciclib et de montrer que, contrairement au palbociclib, l’abemaciclib montre une efficacité lorsqu’il est utilisé seul. Une des explications possible de ces différentes activités serait un spectre d’action de l’abemaciclib ciblant plus efficacement la CDK9, même si l’impact clinique associé n’a pas été examiné en détail et qu’une comparaison rigoureuse de l’activité de ces deux inhibiteurs de CDK n’a pas encore été réalisée. / New sequencing methods have revealed that breast cancer is heterogeneous and characterized by different subgroups harboring specific molecular alterations for which targeted therapies have been developed with the hope of implementing personalized medicine. However, this approach has been proven far too simplistic. Indeed, one of the latest and more efficient targeted therapies to be developed in breast cancer are the CDK4/6 inhibitors, approved for all HR+/HER2- advanced breast cancers. So far, and despite the significant number of patients treated with these drugs, no biomarkers of efficacy have been identified and no clear information about pharmacodynamics have been presented. In order to determine biomarkers of efficacy and pharmacodynamics of palbociclib, the first approved CDK4/6 inhibitor, we conducted a window of opportunity clinical trial in 100 early breast cancer patients. IHC and GE analyses identified that a short period of palbociclib treatment was able to induce cell cycle arrest as determined by decreased phospho-Rb expression and this was accompanied by a profound decrease in proliferation as determined by lnKi67<1 after treatment, with a correlation between changes in proliferation and changes in phospho-Rb, suggesting that early decrease in phospho-Rb could be linked to sensitivity to this drug. Microarray analyses identified that palbociclib modulates genes involved in proliferation (such as MKI67, TOP2A, BIRC5) and cell cycle (such as PLK1, FOXM1). Despite we were not able to identify baseline biomarkers of resistance to this treatment, we observed that levels of CCNE remained high in palbociclib-resistant patients. This finding was further validated in collaboration with an-UK research group who had conducted biomarker research in the advanced setting. Moreover, our data helped also to determine in a different collaboration with Vanderbilt University, that CDK/6 inhibitors might contribute to reverse endocrine resistance generated by activation of genes linked to the E2F4 transcription factor. Finally, as preclinical and clinical data suggest some diversity between different CDK4/6 inhibitors, we decided to conduct a second window of opportunity trial with a second CDK4/6 inhibitor, abemaciclib, who has shown different toxicity profile and, unlike palbociclib, significant efficacy as single-agent. One suggested explanation could be due to a higher impact on CDK9, although its clinical impact has not been determined and no comparison between these two drugs has been performed.

L’identification de la notion de driver oncogene et le développement de molécules capables de cibler leur activité a entrainé d’importants changements dans le traitement des cancers CBNPC.L’EGFR est un récepteur transmembranaire à activité TK (Tyrosine Kinase) permettant latransmission de signaux extracellulaires jusqu’au sein de la cellule grâce à l’activation de voies de signalisations. Parmis ces voies de signalisation on retrouve les voies de prolifération et de survie cellulaire. Des mutations activatrices dans le domaine TK confèrent à ce dernier un rôle de driver oncogene. Dans ce domaine l’EGFR a joué un rôle avant gardiste. Ainsi de nombreuses molécules ciblant l’activité de l’EGFR muté (EGFR-TKI, gefitinib) ont été développées. L’utilisation de ces molécules en clinique a représenté une vraie révolution dans la prise en charge des patients. Cependant ces derniers développent inéluctablement des mécanismes de résistance. L’analyse transcriptomique de modèles ayant acquis une résistance aux EGFR-TKI a mis en évidence une dérégulation de l’expression des transcrits. Par ailleurs des résultats del’équipe ont montré que l’expression des protéines SR (facteurs d’épissage impliqués dans la régulation de nombreux transcrits) était dérégulée dans les CBNPC. Sur la base de ces résultats nous avons émis l’hypothèse que l’épissage alternatif des transcrits médié par les protéines SR pourrait jouer un rôle dans la résistance acquise par les tumeurs pulmonaires en réponse aux EGFR-TKI.Au sein du laboratoire des clones résistants ont été générés après exposition chroniqueau gefitinib de modèles cellulaires d’adénocarcinomes pulmonaires exprimant une mutation activatrice de l’EGFR.Nous avons tout d’abord mis en évidence une accumulation de l’expression de SRSF2 dans les clones résistants comparativement à la lignée sensible. Dans deux clones résistants au gefitinib, issus de la lignée d’adénocarcinome pulmonaire sensible PC9 exprimant un EGFR mutant Del19, nous montrons que la neutralisation de la protéine SRSF2 sensibilise les clones à l’apoptose induite par le gefitinib. Une analyse RNA-seq nous a permis d’identifier Atg16L1 comme un acteur potentiel de la resensibilisation à l’apoptose médiée par SRSF2. La neutralisation de SRSF2 entraine une modulation de l’épissage de l’exon8 de la protéine Atg16L1 en réponse à un traitement au gefitinib. Et la neutralisation de l’expression des transcrits ARN d’ATG16L1 comportant l’exon8 sensibilise les clones résistant à l’apoptose induite par le gefitinib. Ce switch d’épissage entraine une modulation de l’activité autophagique des cellules en réponse au gefitinib. Nous montrons qu’une expression majoritaire des transcrits comportant l’exon 8 favorise une inhibition de l’autophagie en réponse au gefitinib. De plus les modèlesrésistants pour lesquels on observait une resensibilisation à l’apoptose suite à une neutralisation des transcrits contenant l’exon 8, conservent leur phénotype de résistance lorsque dans ces mêmes conditions l’activité autophagique est inhibée. L’ensemble de ces travaux met en avant l’existence d’un switch d’épissage de la protéine Atg16L1 au niveau de son exon 8 contribuant à une inactivation de l’autophagie corrélée avec un phénotype de résistance à l’apoptose en réponse à un traitement par EGFR-TKI. Enfin SRSF2 participerait à la modulation de cet épissage en réponse à un traitement au gefitinib. / Identifying what is a driver oncogene and developping small molecules that are able to targetits activity led to drastic changes in NSCLC treatments. EGFR is a transmembrane receptorwith Tyrosine Kinase (TK) activity allowing signal transmission from the environment towardsthe inner of the cell by signaling pathways activation. Among those signaling pathways arefound survival and proliferation pathways. Activating mutations make EGFR a driver onco-gene, which was the first protein to be identified as such. Hence numerous chemical compoundtargeting mutated EGFR (EGFR-TKI, gefitinib) have been developped. Their use in clinicsrepresent a huge improvement for patients care. However resistance mechanisms ultimatelyoccur. Transcriptomic analyses of acquired resistant models to EGFR-TKI have shown thattheir RNA transcripts expression is abnormal. Moreover results from the team have demons-trated that SR proteins (splicing factor) expression is deregulated in NSCLC. Based on thoseresults we hypothesized that SRSF2 mediated alternative splicing of mRNA could be involvedin resistance mechanims acquired by lung carcinoma in response to EGFR-TKIThe lab developped resistant clones by chronic exposure to gefitinib of EGFR mutated lungadenocarcinoma cellular models.We first observed the accumulation of the expression of SRSF2 protein in resistant clonescompared to the sensitive cell line. Secondly, sensitivity to gefitinib induced apoptosis of twoclones was resored when neutralising SRSF2. A RNA-seq analysis led us to identify Atg16L1 aspotentially being involved in the SRSF2-mediated sensitization to gefitinib-induced apoptosis.SRSF2 neutralisation modulates Atg16L1 splicing in response to gefitinib. Neutralisation ofExon 8 containing transcripts of Atg16L1 sensitizes resistant clones to gefitinib induced apop-tosis. This alternative splicing switch modulates autophagic activity of the cells in reponseto gefitinib. We have shown that exon8 containing transcripts favor autophagy inhibition inreponse to gefitinib. This work emphasize the role of Atg16L1 alternative splicing switch ofexon8 in autophagy inhibition and its correlation with a resistant phenotype in response toEGFR-TKI. SRSF2 may participate in the modulation of this alternative splicing switch inreponse to gefitinib.

La détection de potentielles cibles secondaires ou off-targets d’un ligand donné requiert la détermination de son site d’interaction et la recherche de sites d’interaction similaires sur d’autres protéines. Dans le but de mener à bien cette étude, nous avons développé PatchSearch : cet outil compare un patch requête, correspondant à un site d’interaction, avec la surface d’une cible potentielle. L’algorithme employé s’appuie sur une méthode originale de recherche de quasi-cliques dans un graphe produit : cette approche identifie des groupes d’atomes du patch appariés avec ceux de la surface ciblée avec des propriétés physico-chimiques conservées et dans des configurations proches. Nous montrons que PatchSearch trouve des patches qui correspondent à ceux qui sont connus sur les surfaces ciblées. De plus, les résultats de l’application de PatchSearch sur des protéines flexibles indiquent que l’approche des quasi-cliques permet de retrouver à la fois les parties rigides et flexibles des patches,contrairement à la recherche classique de cliques. Enfin, les performances de Patch-Search sont équivalentes à celles des autres outils de comparaison de sites de liaison.Nous avons également appliqué PatchSearch sur des off-targets de médicaments impliqués dans le traitement de cancers. Nos expériences suggèrent l’utilisation de PatchSearch dans la recherche des éventuelles off-targets d’un médicament. / Detection of putative off-targets for a ligand requires to search for some similarbinding sites onto other proteins surface. In order to achieve this goal, we developeda tool named PatchSearch. This program compares a query patch, whichcontains the binding site, with the surface a potentially targeted protein. Patch-Search’s algorithm is based on an original method searching for some quasi-cliquesin a graph product, which identifies some atoms both in the patch and in the surfacewith conserved physicochemical properties and in similar configurations. Weshow that PatchSearch efficiently finds known patches on protein surfaces. Moreover,application of PatchSearch on flexible proteins shows that, unlike the classiccliques approach, quasi-cliques method allows to find both rigid and flexible partsof the patches. PatchSearch gets similar results compared to the other binding sitecomparison tools. We also applied PatchSearch to find patches binding polypharmacologicaldrugs involved in cancer treatment, in order to identify them on knownoff targets. Our experiments suggest to employ PatchSearch in off-targets detectionprocess.

リポジトリの登録にあたっては、Peer reviewされた最終版のみ可能であり、その際には下記の出版社のウェブサイトのアドレスを記載することが求められる。当該論文は2014年6月の出版であり、12ヶ月を経過していることから、公開には差し支えはない。http://clincancerres.aacrjournals.org/content/20/12/3087.full / 京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第19617号 / 医博第4124号 / 新制||医||1015(附属図書館) / 32653 / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 小川 誠司, 教授 野田 亮, 教授 伊達 洋至 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

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Breast cancer is a multifaceted disease that affects 1 in every 8 women. Triple negative breast cancer (TNBC) accounts for ~15-20% of all diagnosed breast cancers and is characterized by the absence of ER, PR, and HER2 on the tumor cell surface. As most cancer therapies to date target these cell surface receptors, TNBC is the only subtype of breast cancer without a targeted therapy and thus prognosis for it remains poor. The heterogeneity of TNBC also makes finding a targeted therapy particularly difficult. This work focuses on different methods of targeting distinct subpopulations of TNBC in order to identify potential novel therapeutic nodes to exploit as targeted therapies. The first chapter describes the use of a directed siRNA synthetic lethality screen to target vulnerabilities associated with basal TNBC, the most common TNBC subtype. The screen identified multiple dependency genes associated with RNA splicing, particularly those in the U4/U6.U5 tri-snRNP complex (PRPF8, PRPF38A). Depletion of these genes or the upstream splicing inhibitor E7107 in basal TNBC cell lines resulted in intronic retention and altered splicing of transcripts in pathways necessary for TNBC survival, including mitosis and apoptosis. In vivo, E7107 hindered the growth of both basal cell line and patient derived xenographs, a phenotype that was enhanced with the addition of the proteasome inhibitor bortezomib. This suggests that splicing and proteasome inhibition could be an effective basal TNBC treatment. The second chapter investigates the role of G-Protein Pathway Suppressor 2 (GPS2) as a tumor suppressor in the PI3K/AKT pathway in TNBC. Previous work has shown that GPS2 acts as a negative regulator of this pathway through inhibition of Ubc13-mediated activation of AKT in the insulin signaling pathway. In this study, MDA-MB231-GPS2KO cells were found to have increased proliferative, migratory, and invasive properties, which were rescued upon treatment with the allosteric AKT inhibitor MK2206. In vivo, GPS2 depleted cells conferred greater tumor burden in an orthotopic mouse model that was also responsive to AKT inhibition. Transcriptomic analysis showed significant overlap between MB231-GPS2KO and MB231 cells modified to have constitutively active AKT, indicating that the phenotypes observed in MB231-GPS2KO were at least in part due to loss of GPS2-mediated regulation of AKT activation. These studies point to GPS2 as a potential biomarker for a subclass of breast cancers that would be responsive to PI3K-class inhibitor drugs. In sum, these studies elucidate interactions and processes that seem to specifically adversely affect TNBC cells, which broaden our knowledge of TNBC biology and its potential weaknesses. / 2022-03-03T00:00:00Z

As human populations rise exponentially, agricultural production systems must be adapted to sustain ecosystem function. Government administered agricultural conservation programs may actualize greater gains in ecosystem services, including wildlife population gains, if conservation practices designed to target specific environmental outcomes are implemented strategically in agricultural landscapes. I evaluated multi-scale, multi-species, and multi-season avian population responses to a targeted native herbaceous buffer practice (CP33: Habitat Buffers for Upland Birds) under the continuous sign-up Conservation Reserve Program administered by the U.S. Department of Agriculture. CP33 is the first conservation practice targeted directly to support habitat and population recovery objectives of a national wildlife conservation initiative (Northern Bobwhite Conservation Initiative). I coordinated breeding season, fall, and winter point transect surveys for northern bobwhite (Colinus virginianus), priority early-succession, and overwintering birds on ≈1,150 buffered and non-buffered fields in 14 states (10 ecoregions) from 2006-2009. I also assessed northern bobwhite-landscape associations within each ecoregion to determine effects of landscape structure on observed northern bobwhite abundances. Breeding season and autumn northern bobwhite densities were 60-74% and 52% greater, respectively, over all survey points in the near term (1-4 years post-establishment). However, breeding season and autumn response and associations between northern bobwhite abundance and landscape structure exhibited substantial regional variation, suggesting northern bobwhite conservation and management should be implemented on a regional basis. Breeding season densities of dickcissel (Spiza americana) and field sparrow (Spizella pusilla) were up to 190% greater on buffered fields, whereas overwintering densities of several Emberizid sparrow species were up to 2,707% greater on buffered fields. Species sensitive to patch area or those requiring vegetation structure different from that provided by buffers exhibited limited, but regionally and annually variable responses to buffered habitats. Increased bird densities of several species in several seasons suggest wildliferiendly farming practices delivered strategically and requiring minimal change in primary land use can benefit species across broad landscapes when conservation practices are targeted toward specific recovery objectives. Targeted conservation systems combining multiple conservation practices to provide an array of ecosystem services may be a mechanism for meeting multifarious conservation objectives and enhancing biodiversity in agricultural landscapes.