La Nucléophosmine (NPM1/B23) est une petite chaperonne moléculaire impliquée dans de nombreux processus cellulaires, tels que la régulation de l’expression génique ou le contrôle du cycle cellulaire. De nombreuses études rapportent une surexpression de NPM1 dans divers types de tumeurs solides incluant les cancers de la prostate, et son rôle proH prolifératif dans des lignées cellulaires tumorales d’origines variées est bien établi. La première partie de notre travail s’est attaché à évaluer le potentiel oncogénique de NPM1 dans l’épithélium prostatique in vivo. Pour cela, nous avons généré un modèle de souris transgéniques qui surexpriment NPM1 spécifiquement dans l’épithélium de la prostate. Ces animaux présentent une hyperplasie prostatique associée à une augmentation de l’index prolifératif de l’épithélium. Nos expériences révèlent que NPM1 pourrait lever la quiescence des cellules épithéliales différenciées en dérégulant l’expression de gènes clés de la régulation du cycle cellulaire, comme la Cycline E ou p27kip1. Bien que ces souris ne développent pas de lésions néoplasiques, ces données suggèrent que NPM1 participe à la carcinogenèse prostatique en association avec d’autres lésions oncogéniques. La seconde partie du travail visait à comprendre la nature des mécanismes qui supportent la surexpression de NPM1 dans les tumeurs prostatiques. Des données récentes de la littérature indiquent un enrichissement de la protéine kinase mTOR au niveau du promoteur proximal de NPM1 dans des foies de souris. Pour déterminer s’il existe un lien fonctionnel entre mTOR et NPM1, nous avons tiré parti d’un modèle de fibroblastes embryonnaires de souris invalidés pour le suppresseur de tumeur PTEN dont l’inactivation mène à une hyperactivité de mTOR. Dans ce contexte, les taux d’ARNm et de protéines NPM1 sont augmentés par rapport aux cellules sauvages. Nos résultats montrent également que mTOR contrôle l’expression de NPM1 i) en se fixant sur son promoteur et en stimulant l’expression du gène et ii) en stabilisant l’ARNm de NPM1. Nous avons confirmé le lien entre NPM1 et mTOR in vivo grâce à notre modèle de souris invalidées pour PTEN dans l’épithélium prostatique. Enfin, nous avons montré que l’expression de NPM1 est nécessaire pour transduire les effets prolifératifs de la voie PI3K/AKT/mTOR. Ces données placent donc NPM1 comme nouvel effecteur en aval de cette voie de signalisation, faisant de cette protéine une potentielle cible thérapeutique dans les tumeurs présentant une perte de PTEN. / Nucleophosmin (NPM1/B23) is a small molecular chaperone involved in a large array of cellular processes, including the regulation of gene expression and the control of the cell cycle. Several studies have reported the overexpression of NPM1 in solid tumors from various histological origin, including prostate cancer, and its proliferative impact on several human cancer cell line is being well described. The first part of our work aimed at assessing the NPM1 oncogenic properties in the prostate gland in vivo. To do so, we generated a new transgenic mouse model that overexpresses NPM1 specifically in the prostatic epithelium. These mice harbor prostatic hyperplasia associated with an increase of the ki67 proliferative index. Our molecular investigations revealed that NPM1 could be an inhibitor of the quiescent state of epithelial cells through a dysregulation of key cell-cycle controlers such as Cyclin E or p27kip1. Although these mice do not develop neoplastic lesions, our data suggest that NPM1 overexpression accelerate prostate cancer progression when associated with other oncogenic alterations. The second part of the work aimed at understanding the mechanisms underlying NPM1 overexpression in prostate tumors. The serine/threonine Kinase mTOR was recently shown to bind to the proximal promoter of NPM1 in the mouse liver. In order to characterize a fonctionnal link between NPM1 and mTOR, we took advantage of murine embryonic fibroblast (MEF) deleted for PTEN, since these cells display a constitutive mTOR activity. In such cells, NPM1 protein and mRNA levels are increased compared to wild type MEF. We also demonstrated that mTOR controls NPM1 expression i) through its binding to NPM1 promoter, thus stimulating NPM1 gene expression and ii) by stabilizing NPM1 mRNA. We have confirmed the functional link between NPM1 and mTOR in vivo in a mouse model deleted for PTEN specifically in the prostatic epithelium. Finally, we have shown that NPM1 expression is necessary for the proliferation of PTEN knock-out MEF. These data set NPM1 as a new downstream effector of the PI3K/AKT/mTOR pathway, and suggest that it could be a new potential therapeutic target in PTEN negative human prostate cancer.

Les caspases sont des protéases à cystéine, très étudiées dans la mort cellulaire par apoptose et impliquées dans de nombreux autres processus de survie tels que la prolifération, l’inflammation et la différenciation. Au cours de la différenciation des monocytes en macrophages induite par le M-CSF, les caspases sont activées au sein d’un complexe multiprotéique composé de FADD, de RIP1, de FLIP et de la caspase-8. Ce complexe se forme indépendamment des récepteurs de mort et en réponse à des vagues d’activation de PI3K/Akt successives d’amplitudes et de durées croissantes prenant naissance au niveau du récepteur au M-CSF. La caspase-8, activée dans ce complexe, active par clivage les caspases effectrices, qui clivent à leur tour des protéines dont la Nucléophosmine. La Nucléophosmine, aussi appelée NPM, B23, NO38 ou Numatrine est une protéine chaperonne nucléolaire effectuant la navette entre noyau et cytoplasme. Cette protéine est impliquée dans de nombreux processus dont la ribogenèse, la duplication du centrosome ou la régulation de la transcription. Au cours de ma thèse, j’ai décrit le clivage de NPM au cours de la différenciation macrophagique. NPM est clivée une première fois par les caspases sur le site NGKD213 puis pas la cathepsine B. La surexpression du fragment de clivage généré par les caspases inhibe la phagocytose de bactéries ainsi que la migration cellulaire, sans affecter la phagocytose des corps apoptotiques suggérant que le clivage de NPM par les caspase participe au maintien au repos des macrophages. La protéolyse de NPM est arrêtée lorsque les macrophages sont activés par des ligands des TLR comme les LPS. La forme native s’accumule et inhibe la synthèse de cytokines in vitro et in vivo. NPM est recrutée sur le promoteur de MCP-1 en présence de LPS suggérant une fonction transcriptionnelle de NPM. / Caspases are cystein proteases whose function in apoptosis has been largely explored. Caspases play a role in various other cellular processes, such as proliferation, inflammation or differentiation. During M-CSF-driven macrophagic differentiation, caspases are activated in a multimolecular complex, including FADD, RIP1, FLIP and caspase-8. This complex is death receptor independent and is linked to M-CSFR by successive PI3K/Akt waves of increasing amplitude and duration. Caspase-8 is activated in this complex, activates downstream effector caspases, which in turn cleaves cellular targets such as Nucleophosmin. Nucleophsomin (also called NPM, B23, NO38 or Numatrin) is a nucleolar chaperon protein that shuttles between nucleus and cytoplasm. This protein is involved in various cellular processes such as ribogenesis, centrosome duplication or transcription regulation. During my PhD, I described NPM cleavages during macrophagic differentiation. NPM is first cleaved by caspases at NGKD213 site and then by cathepsin B. Caspases-generated fragment overexpression inhibits bacteria phagoctosis and migration without affecting apoptotic bodies engulfment, suggesting that caspase-mediated NPM cleavage maintains macrophages at steady-state. NPM proteolysis is abrogated upon macrophage activation by TLR ligands such as LPS. Full-length NPM accumulates and inhibits cytokine synthesis in vitro and in vivo. NPM is recruited on MCP-1 promoter, suggesting a transcriptionnal function for NPM.

Résumé indisponible / Résumé indisponible

Les thérapies ciblées constituent une révolution médicale dans le traitement du cancer. Dans ce contexte, le pseudopeptide multivalent N6L, qui cible spécifiquement les cellules tumorales et induit leur mort, apparaît comme une molécule prometteuse. Le N6L cible en effet deux nucléoprotéines surexprimées à la surface des cellules cancéreuses qui sont la nucléoline et la nucléophosmine. L'étude du mécanisme d'action anti-métastatique du N6L, dans lequel l'implication du TIMP-3 a été soulignée, a permis d'identifier une nouvelle cible : les glycosaminoglycanes sulfatés (GAG).Dans le but de développer une approche multimodale pour le diagnostic et le traitement du cancer du sein, le N6L a été greffé à la surface de nanoparticules magnétiques (NPM-N6L). La propriété de ciblage tumorale des NPM-N6L a été démontrée in vitro et in vivo. Leur cible tumorale majeure fut les GAG.Par ailleurs, l'activité anti-tumorale du N6L dans le traitement du cancer de la prostate à différents stades de la maladie a été démontrée in vitro et in vivo. La cible tumorale mise en jeu fut la nucléophosmine. En outre, ce potentiel anti-tumoral implique une diminution de l'activité du récepteur aux androgènes et probablement une voie de signalisation impliquant une interaction entre la nucléophosmine phosphorylée et le récepteur aux androgènes. / Targeted therapies constitute a revolution in the medical treatment of cancer. In this context, the multivalent pseudopeptide N6L that specifically target tumor cells and induces their death seems a promising molecule. The N6L targets two nucleoproteins that are overexpressed on the surface of cancer cells: nucleolin and nucleophosmin. The study of the N6L anti-metastatic mechanism of action in which TIMP-3 was involved, has identified a new target: sulfated glycosaminoglycans (GAG).In order to develop a multimodal approach for diagnosis and treatment of breast cancer, the N6L was grafted to the surface of magnetic nanoparticles (MNP-N6L). Tumor targeting properties of MNP-N6L was demonstrated in vitro and in vivo. Their major tumor target was GAG.Furthermore, the N6L anti-tumor activity in the treatment of prostate cancer at different stages of the disease was demonstrated in vitro and in vivo. The target involved in this activity was nucleophosmin. Furthermore, this anti-tumor potential implies a decrease in the activity of the androgen receptor and probably a signaling pathway involving an interaction between phosphorylated nucleophosmin and the androgen receptor.

La recherche contre le cancer est aujourd’hui tournée vers les thérapies ciblées. Dans ce contexte, la nucléoline et la nucléophosmine sont fortement impliquées dans la croissance tumorale et l’angiogenèse associée et surexprimées dans les cellules tumorales et endothéliales activées. Elles apparaissent donc comme des cibles de choix. Le pseudopeptide HB-19 lie la nucléoline de surface, inhibe la croissance cellulaire de nombreuses lignées de cellules tumorales et induit la mort de ces cellules tumorales par apoptose. D’autre part, il inhibe, in vitro et in vivo, plusieurs étapes de l’angiogenèse tumorale. Ces deux activités mènent, in vivo, à l’inhibition de la croissance tumorale dans de nombreux modèles de croissance tumorale chez la souris. Dans le but d’améliorer les activités observées avec HB- 19, des pseudopeptides dérivés de ce dernier ont été synthétisés. Ainsi le NucAnt 6L (N6L) montre une activité 5 à 10 fois supérieure à celle de HB-19 selon les modèles. Son activité anti-métastatique a également été démontrée. L’étude du mécanisme d’action des pseudopeptides a permis d’identifier deux nouveaux récepteurs: les héparanes sulfates et la nucléophosmine. L’importance du TIMP-3 dans son activité anti-métastatique a également été soulignée. Enfin, aucune toxicité n’a été observée chez les souris aux doses employées et la synthèse de N6L peut être effectuée à l’échelle industrielle. N6L apparaît donc comme un composé prometteur pour une thérapie anti-cancéreuse / The cancer research is nowadays interested in targeting therapies. In this context, nucleolin and nucleophosmin are proteins highly involved in tumor growth and angiogenesis and over-expressed in activated endothelial and tumor cells. So, they appear as very promising targets. The pseudopeptide HB-19 binds to cell surface-expressed nucleolin, inhibits different tumor cell growth and induces cell death by apoptosis. Furthermore, it inhibits, in vitro and in vivo, several steps of angiogenesis. These two activities lead, in vivo, to the suppression of tumor growth and angiogenesis in several mice models. In order to improve the activities observed with HB-19, new compounds derived from HB-19 were synthesized. So, NucAnt 6L (N6L) show 5 to 10 fold stronger anti-tumoral activity than HB- 19 depending of the model. Study of their action mechanism allowed us to identify two new receptors: nucleophosmin and heparan sulfates. The importance of TIMP-3 in anti-metastatic activity has also been highlighted. Finally, no toxicity has been observed in mice treated with N6L which can easily industrially be synthesized. N6L appears to be a promising compound for anti-cancer therapies