Abstract Tumor associated macrophages (TAMs) are linked to the invasion of oral tongue squamous cell carcinoma (OTSCC). We modified THP-1 leukemia cells to M1 (inflammatory), M2 (TAM-like) and R848 (imidazoquinoline-treated) type macrophages in order to examine their interactions with OTSCC-cells (HSC-3) by using different kinds of in vitro migration and invasion models. We observed that interaction of TAM-resembling M2-type macrophages with HSC-3 cells induced invasion and migration, whereas the influence of M1 macrophages reduced them. Patient response to chemoradiotherapy is highly reliant on the characteristics such as the aggressiveness and stage of the cancer. Therefore, new methods for treatment testing are needed in order to design personalized therapies. We tested the applicability and consistency of human TME mimicking tissue methods for analyzing the effects of chemoradiation using commercial OTSCC cell lines. Based on our trials, both our human uterine leiomyoma tissue -based matrix models provide viable platforms for future in vitro chemoradiotherapy testing. Conventionally pro-tumorigenic activities of matrix metalloproteinase (MMP)9 have been linked with oral squamous cell carcinoma, but recently its tumor-suppressor role has also been revealed. Our study provides strong evidence that MMP9 also has an anti-invasive effect in OTSCC and is a potential mediator of the protective effects of arresten in tongue cancer cells. / Tiivistelmä Makrofageilla on yhteys kielen levyepiteelikarsinooman invaasioon eli syöpäkasvaimen tunkeutumiseen ympäröivään kudokseen. Tutkimuksessamme muokkasimme ihmisen THP-1 leukemiasoluja kemiallisesti tulehdusreittejä aktivoiviksi M1-makrofageiksi, kasvaimeen liittyvien makrofagien kaltaisiksi M2-makrofageiksi sekä imidatsokinoliini-käsitellyiksi R848-makrofageiksi. Tarkoituksenamme oli tutkia makrofagien ja kielisyöpäsolujen vuorovaikutuksia erilaisilla in vitro migraatio- ja invaasiomalleilla. Anti-inflammatoristen, syövän etenemistä edesauttavien TAM-makrofagien kaltaisiksi erilaistetut M2-tyypin makrofagit lisäsivät HSC-3 kielikarsinoomasolujen invaasiota ja migraatiota, kun taas M1-tyypin makrofagien vaikutus oli päinvastainen. Potilaan vaste kemosädehoitoon riippuu syöpäkasvaimen ominaisuuksista, kuten syöpäsolujen aggressiivisuudesta ja syövän levinneisyysasteesta. Tämän vuoksi on tarve uusille menetelmille, joiden avulla voidaan ottaa huomioon potilaan sekä syöpätyypin yksilölliset ominaisuudet hoitoa suunniteltaessa. Testasimme syöpäkasvaimen mikroympäristöä mallintavien, ihmiskudokseen perustuvien menetelmien käyttökelpoisuutta ja luotettavuutta kemosädehoidon vaikutusten arvioimiseen. Testiemme perusteella myoomakudokseen pohjautuvat menetelmät voivat auttaa kemosädehoidon vaikutusten testauksessa. Matriksin metalloproteinaasi (MMP) 9:n on pitkään uskottu olevan yksinomaan syövän etenemistä edesauttava molekyyli. Viimeaikaisissa tutkimuksissa on myös havaittu, että MMP9:llä voi olla syövältä suojaavia vaikutuksia. Tutkimme MMP9:n vaikutusta kielisyöpäsoluihin ja havaitsimme, että MMP9:llä on myös invaasiota hillitseviä vaikutuksia. Lisäksi MMP9 saattaa toimia verisuonten muodostumista estävän arresten-molekyylin syövältä suojaavien mekanismien välittäjänä.

Tous les réseaux de neurones immatures génèrent une activité dite « spontanée »qui persiste même en l’absence de toute afférence et est impliquée dans de nombreux processus développementaux. Cette activité apparaît in vitro sous formes de vagues calciques ou électriques pouvant se propager sur de grandes distances et embraser toute la préparation. Toutefois, sa dynamique a été assez peu étudiée jusqu’à présent. En vue de combler quelque peu cette lacune, nous avons utilisé des matrices de microélectrodes (MEA) pour caractériser l’activité rythmique spontanée dans la moelle épinière embryonnaire de souris, sur des préparations aigues et en culture incluant également le tronc cérébral.Les enregistrements MEA produisent des volumes de données très importants qui nécessitent des outils d’analyse performants et adaptés à l’information que l’on souhaite extraire. Nous avons donc développé des méthodes pour la détection, la classification et la cartographie des patrons spatiotemporels d’activité dans les données multicanaux. Notre approche cartographique utilise l’interpolation par splines et est orientée vers la production de cartes multimodales combinant l’activité électrique et des données anatomiques ou biochimiques (marquages). Ces méthodes d’analyse nous ont permis de décrire très précisément l’évolution de l’activité spontanée aux stades précoces (E12.5–E15.5). Nous avons également montré que, à E14.5, l’activité est initiée dans le bulbe, plus précisément dans une région riche en neurones 5-HT, suggérant un nouveau rôle des voies sérotoninergiques descendantes dans la maturation des réseaux spinaux.Enfin, nous avons analysé les mouvements embryonnaires à E14.5 et avons découvert des caractéristiques analogues à la dynamiques spatiotemporelle des activités intraspinales. / Immature neural networks generate a peculiar type of activity that persists even in the absence of electrical inputs and was termed for this reason “endogenous”or “spontaneous”. This activity is ubiquitous and was found involved in a wide range of developmental events. In vitro, it can be observed as calcium or electrical waves propagating over great distances, often invading the whole preparation,but its dynamics remain poorly described. In order to somewhat fill this gap,we used multielectrode arrays (MEAs) to characterise the spontaneous rhythmic activity in the mouse developing spinal cord, in both acute and cultured isolated hindbrain-spinal cord preparations.To extract relevant information from the massive amounts of data yielded by MEA recordings, adapted analysis tools are needed. Thus, we have developedmethods for the detection, classification and mapping of spatiotemporal patternsof activity in multichannel data. Our mapping approach is based on the thin plates pline interpolation and includes the possibility to combine maps of activity with anatomical or stained data for multimodal imaging.These methods allowed us to analyse in great detail the evolution of spontaneousactivity at early stages (E12.5–E15.5). In addition, we have localised theinitiation site of E14.5 activity in the medulla and shown that it matches a densemidline population of serotoninergic neurons, suggesting a new role for 5-HTpathways in the maturation of spinal networks. Finally, we have recorded andtracked spontaneous limb movements of E14.5 embryos and found that features of motility were consistent with patterns of spinal activity.

La lésion de nerfs périphériques peut engendrer des déficits moteurs et/ou sensoriels permanents. En dépit des progrès techniques réalisés au cours de ces 25 dernières années, une récupération complète suite à ces lésions n’est pas encore possible aujourd'hui. L’autogreffe nerveuse, toujours considérée comme le standard clinique, est la seule technique capable d’offrir les meilleurs résultats en termes de récupération fonctionnelle. Cependant, la survenue de complications post-opératoires lors d’autogreffes d’un nerf et la quantité limitée de nerfs disponibles conduisent à mettre au point d’autres stratégies alternatives. Dans ce contexte, la mise au point de biomatériaux pour substituts nerveux devient une nécessité clinique. Malgré les efforts de la recherche, ces prothèses ne permettent toujours pas une régénération du nerf à la hauteur de l’autogreffe. Le biomatériau utilisé doit notamment présenter des propriétés physiques et chimiques proches de celui du nerf natif. La soie, aux propriétés mécaniques uniques, représente une bonne alternative pour mettre au point ce type de prothèses. En effet, la protéine de soie déjà utilisée dans le domaine biomédical est biocompatible. Les modifications chimiques de cette protéine améliore et favorise l’adhérence et la croissance cellulaires par l’incorporation de facteurs de croissance ou d’autres molécules d'intérêt. Ce travail de thèse propose de développer un nouveau type de biomatériau à base de soie fonctionnalisée par deux facteurs de croissance : le Nerve Growth Factor (NGF) et le Ciliary NeuroTrophic Factor (CNTF). Étant donné l’architecture complexe qui compose la structure nerveuse, une matrice supportant la repousse des tissus de façon orientée semble primordiale. Nous démontrons, dans un premier temps, le pouvoir de ces nanofibres alignées (produites par electrospinning) à orienter la régénération tissulaire de différents organes par culture d’explants. Les nanofibres de soie alignées, biocompatibles sont bio-activées par ajout de NGF spécifique de la régénération nerveuse. Cette matrice créée présente un gradient de concentration en NGF qui permet d’orienter la repousse axonale en stimulant la croissance axonale dans une seule direction. Afin d’optimiser la croissance de deux populations cellulaires, nous avons incorporé du CNTF pour produire des nanofibres bifonctionnalisées. Ces nanofibres bifonctionnalisées ont conduit à une longueur des neurites 3 fois plus grande à leurs contacts, stimulant la croissance des cellules gliales. Ainsi, nous avons produit des conduits nerveux à base de soie biofonctionnalisée pour implantation chez le rat. Les analyses physico-chimiques et les propriétés mécaniques démontrent le caractère biomimétique de nos tubes de guidage. Les premières études de la locomotion et l’observation de coupes du nerf sciatique de rat, suite à l’implantation de nos conduits donnent des résultats très prometteurs. L’ensemble de ces travaux démontre l’efficacité de nos guides nerveux à base de soie et les présente comme une alternative prometteuse à l’autogreffe nerveuse pratiquée en clinique. / Peripheral nerve injury causes sensory and/or motor functions deficits. Despite technological advances over the past 25 years, a complete recovery from these injuries remains unsatisfactory today. The autograft still considered the "gold standard" in clinical practice. This is the only technique able to offer complete functional recovery. However, the occurrence of postoperative complications in autologous nerve and the limited amount of available nerves lead to develop alternatives strategy.In this context, development of nerve graft substitutes becomes by far a clinical necessity. Despite research efforts, these artificial prostheses design based on biomaterial doesn’t allow nerve regeneration as found in autograft nerve procedures. The biomaterial used must have the physical and chemical properties similar to that of the native nerve. Silk, well known for its unique mechanical properties, proposes a good alternative to develop these prostheses. Indeed, the silk protein is commonly used in the biomedical field and regenerative medicine. This protein biocompatibility may be improved through chemical modifications to promote adhesion and cell growth by the incorporation of growth factors or other molecules of interest. Therefore, this thesis proposes to develop a new type of functionalized silk biomaterial based on two growth factors : Nerve Growth Factor (NGF) and Ciliary NeuroTrophic Factor (CNTF). Given the complex architecture that consists of nerve structure, a matrix which is able to support and manage the outgrowth of tissue becomes essential. We demonstrate the power of these aligned nanofibers (produced by electrospinning) to guide and manage tissue regeneration from different organ explants culture. Aligned silk nanofibers, were biocompatible and bio-activated by adding NGF involved for nerve regeneration. This matrix has been created with a concentration gradient of NGF to guide neuritis outgrowth in only one direction. The presence of this gradient demonstrated a better axonal growth in one direction versus the uniform concentration conditions. Nerve cells consist essentially of two cell populations which are neurons and Schwann cells. To optimize the culture and growth of these two populations, in addition to NGF, we incorporated CNTF to produce bifunctionalized nanofibers. These biofunctionalised nanofibers led to a length 3 times larger on contact with neurites. The glial cells growth, alignment and migration were stimulated by CNTF. Thus, we produced bi-functionalized nerve guidance conduits for rat implantation. The physico-chemical analyzes demonstrate the biomimetic of our guide tubes. Early studies of locomotion and observing histological sections of rat sciatic nerve, following the implementation of our conduits gave very promising results.These studies demonstrate the relevance of our nervous guides’ silk-based developed as an effective alternative to nerve autograft performed in the clinic.

Depuis plusieurs années, un nombre conséquent d’études décrivent une augmentation de l’incidence de pathologies liées à la fonction de reproduction masculine. Ces anomalies ont été regroupées sous le terme de « syndrome de dysgénésie testiculaire ». Ce syndrome aurait pour origine les effets délétères de polluants environnementaux sur le développement du testicule en période fœtale. Parmi ces polluants environnementaux, les phtalates et le bisphénol A (BPA) sont les plastifiants les plus produits et les plus répandus dans les objets de consommation courante. De nombreuses études leur sont consacrées et ont permis de les classer au rang de perturbateurs endocriniens en mettant notamment en cause leurs effets reprotoxiques. Mon travail de thèse est une étude des effets de ces deux perturbateurs endocriniens sur le développement du testicule fœtal.Nous avons réalisé une première étude concernant les effets du BPA sur le développement du testicule fœtal. Grâce au modèle de culture organotypique, nous avons développé notre étude dans trois espèces : le rat, la souris et l’Homme. Nous démontrons que le BPA diminue la sécrétion de testostérone dans le testicule fœtal humain à partir d’une concentration de 10-8M, alors que chez le rat et la souris, la sécrétion de testostérone n’est affectée qu’à partir de 10-5M de BPA. Nous avons également démontré une diminution de l’expression du gène de l’Insl-3, dans ces mêmes conditions. Ceci nous a permis de mettre en évidence une différence de sensibilité entre les espèces. Pour tenter de comprendre les mécanismes par lesquels le BPA exerce son effet toxique, nous avons comparé ses effets à ceux du DES, autre perturbateur endocrinien œstrogénomimétique. Contrairement au BPA, le DES diminue la sécrétion de testostérone fœtale chez les rongeurs, et non chez l’Homme. Ce résultat suggère l’implication de deux voies de signalisation différentes pour ces deux xéno-œstrogènes. Cette hypothèse est d’ailleurs renforcée par l’étude que nous avons SourceMécanismes d’action des perturbateurs endocriniens bisphénol A et phtalates sur le développement du testicule fœtal / par Thierry N’Tumba-Byn ; sous la direction de Virginie Rouiller-Fabre, Université Paris Sud, 2013 [Thèse de Biologie de la Reproduction et du Développement]réalisée sur des souris invalidées pour le récepteur des œstrogènes ERα, dans lesquelles l’effet anti-androgénique du BPA persiste, contrairement à celui du DES.Parallèlement, nous avons recherché les mécanismes d’action des phtalates et de leur métabolite actif le plus répandu, le MEHP (mono-2-éthyl-hexyl phtalate). Dans la continuité de plusieurs travaux réalisés dans notre laboratoire sur les effets du MEHP, nous avons tenté de comprendre les mécanismes par lesquels le MEHP induit un effet pro-apoptotique dans les cellules germinales mâles. Nous avons mis en évidence une augmentation de l’expression du gène Stra8 dans les cellules germinales traitées au MEHP. Ce résultat nous suggère que le MEHP pourrait induire une différenciation erronée des cellules germinales mâles. De plus, nous avons recherché les récepteurs et la voie de signalisation activée par le MEHP. Nous observons que les agonistes des récepteurs PPARα et de PPARγ entrainent dans les cellules germinales les mêmes phénotypes que le MEHP, à savoir une augmentation du taux d’apoptose et de l’expression du gène Stra8. / For several years, an increase in the incidence of pathologies connected to the male reproductive functions has been described in numerous studies. These anomalies are classified under the term “testicular dysgenesis syndrome”. This syndrome might find its origins in the deleterious effects of environmental pollutants on the testis development in fetal period. Among theses environmental pollutants, phthalates and bisphenol A (BPA) are the most produced plasticizers found in products of common use. Many studies were performed in order to determine their effects, and allowed to classify them as endocrine disruptors because of their reprotoxic effects. My thesis work is a study of the effects of these two endocrine disruptors on the fetal testis development.Our first study focuses on the effects of BPA on the fetal testis development. Using the organotypic culture model, we developed our study in three species: rat, mouse and human. We demonstrated that BPA decreases the testosterone secretion in the human fetal testis from a 10-8M concentration, while in rat and mouse the testosterone secretion is only affected by 10-5M BPA. We also demonstrated a decreased Insl-3 gene expression, in the same conditions. These results allowed us to evidence a difference of sensibility between species. To understand the mechanisms involved in the BPA toxic effect, we compared it with the effect of DES, another endocrine disruptor with estrogenic activity. Unlike BPA, DES decreases the fetal testosterone secretion in rodents and not in human. This result suggests the involvement of two different signalisation pathways for these two xenoestrogens. This hypothesis is reinforced by the study that we performed in mice invalidated for the estrogen receptor ERα. In those mice, the anti-androgenic effect of BPA is maintained, unlike DES effect.In parallel, we investigated the mechanisms of action of phtalates and particularly of their most prevalent active metabolite, the MEHP (mono-2-ethyl-hexyl phthalate). Following previous studies performed in our laboratory concerning the effects of MEHP, we intended to understand the mechanisms by which MEHP induces the apoptosis in male germ cells. We evidenced an increase in Stra8 gene expression in MEHP treated germ cells. This result suggests that MEHP might induce a wrong differentiation in male germ cells. Furthermore, we investigated the receptors and the signalisation pathway activated by MEHP. We observe that PPARα and PPARγ receptors agonists induce the same phenotypes as MEHP, namely an increase in the apoptosis and in Stra8 gene expression in germ cells.