La tumorigenèse est un processus complexe provoqué par l'accumulation d'altérations génétiques contribuant à la transformation progressive d'une cellule normale en une cellule cancéreuse. Les travaux menés en hématologie ont permis d'identifier de nombreux mécanismes de signalisation impliqués dans des processus cellulaires clés comme la prolifération, la différenciation et la survie cellulaire, particulièrement au niveau des cellules souches hématopoïétiques (CSH). Parmi ces mécanismes, ceux déclenchés par les récepteurs à activité tyrosine kinase comme c-KIT ou FLT-3 ont été largement décrits au cours de ces dernières années. PTK7 est un récepteur tyrosine kinase de la famille des pseudokinases impliqué dans le développement embryonnaire qui joue un rôle important dans la polarité planaire. Le gène humain initialement cloné à partir de cellules de cancer du côlon code pour une protéine surexprimée dans de nombreuses tumeurs malignes. Nous avons confirmé sa surexpression dans les leucémies aiguës myéloïdes humaines et démontré que cet évènement représente un facteur indépendant de mauvais pronostic, en modulant la réponse aux agents cytotoxiques. Afin de mieux comprendre le rôle de PTK7 dans l'hématopoïèse physiologique, mon projet a consisté à générer une souris déficiente pour cette protéine et à étudier sa fonction dans la biologie des CSH. J'ai montré que les cellules déficientes pour PTK7 présentent un défaut de domiciliation vers la moelle osseuse. Ce travail contribue à mettre en évidence le rôle des protéines de la polarité dans le système hématopoïétique et, plus particulièrement, dans la biologie des CSH. / Tumorigenesis is a multiple step process resulting from accumulation of genetic alterations leading to progressive transformation of normal cells into tumoral cells. Many signaling pathways have been described as key processes implicated in cell proliferation, cell differentiation and cell survival, in particular in mature hematotopoietic cells and hematopoietic stem cells (HSCs). Among these signaling pathways, those controlled by tyrosine kinase receptors such as c-KIT or FLT-3 have been extensively described during the last two decades.PTK7 is a pseudokinase receptor of the tyrosine kinase receptor family involved in embryonic development and described for its role in planar cell polarity. The human gene has been initially cloned from colon carcinoma cells and is frequently overexpressed in solid tumors. We described PTK7 overexpression in acute myeloid leukemia and demonstrated that it represents an independent poor prognosis factor acting as a modulator of the chemotherapeutic response.To better understand the physiological role of PTK7 in the hematopoietic system, my project consisted in the generation of a PTK7 deficient mouse model, and in the study of its function, in particular in HSC biology. My work demonstrated that PTK7 deficient HSCs have a general homing defect and poorly colonize hematopoietic organs including the bone marrow. This work contributes to a better understanding of PTK7 functions and, more generally, sheds light on the role of cell polarity proteins in the biology of HSCs.

La voie de signalisation WNT/PCP, couramment associée à la polarité planaire cellulaire, joue un rôle fondamental dans la morphogenèse chez les vertébrés. Parmi les différents composants protéiques de la voie WNT/PCP, on retrouve la protéine tyrosine kinase 7 (PTK7), dont les fonctions restent encore très peu décrites. Au cours de ma thèse, j’ai montré que PTK7 interagissait avec le récepteur tyrosine kinase ROR2. Ce complexe, après fixation du ligand WNT5A, induit la migration de fibroblastes embryonnaires murins via l’activation de JNK. Au cours du développement embryonnaire du xénope, Ptk7 interagit de manière fonctionnelle avec Ror2, et contrôle l’expression de la protocadhérine Papc ainsi que la morphogénèse. De plus, en utilisant une approche de Tissue MicroArray, réalisée sur des patients atteints de cancers colorectaux, j’ai pu montrer que PTK7 était retrouvé surexprimé chez 34% des patients, et que cette surexpression était un facteur de mauvais pronostic. Dans des lignées cellulaires issues de cancers colorectaux, la suppression de PTK7 par shRNA entraine une diminution de la migration des cellules tumorales, mais n’impacte pas leur prolifération et leur résistance aux drogues anticancéreuses. Dans un modèle de xénogreffe murin, la suppression de PTK7 induit une diminution du développement tumoral et l’expression de ce dernier, dans des cellules négative pour PTK7, entraine une augmentation de l’apparition de métastases chez les animaux injectés. Ce travail apporte de nouveaux éclaircissements sur le du récepteur PTK7 dans la voie de signalisation WNT/PCP, et le définit comme potentiel biomarqueur et cible thérapeutique dans le cancer colorectal. / The non-canonical WNT/planar cell polarity (WNT/PCP) pathway plays important roles in morphogenetic processes in vertebrates. Among WNT/PCP components, protein tyrosine kinase 7 (PTK7) is a tyrosine kinase receptor with poorly defined functions lacking catalytic activity. We show that PTK7 associates with receptor tyrosine kinase-like orphan receptor 2 (ROR2) to form a heterodimeric complex in mammalian cells and physically and functionally interact with the non-canonical WNT5A ligand, leading to JNK activation and cell movements. In the Xenopus embryo, Ptk7 functionally interacts with Ror2 to regulate protocadherin papc expression and morphogenesis. Furthermore, we show that Ptk7 is required for papc activation induced by Wnt5a and that Wnt5a stimulates the release of the Ptk7 intracellular domain, which can translocate into the nucleus and activate papc expression. Moreover, using a Tissue MicroArray produced from CRC patients we correlated PTK7 expression with pathological features and patient outcome. PTK7 was significantly up-regulated in CRC tissue, and its overexpression was found in 34% of patients. In CRC cell lines, shRNA PTK7 reduced migration, but did not affect cell proliferation and resistance to drugs. In a xenograft mouse model, downregulation of PTK7 led to reduced tumor growth, whereas its overexpression in PTK7-negative cancer cells led to increased metastatic events. This work reveals novel molecular mechanisms of action of PTK7 in non-canonical WNT/PCP signaling that may promote cell and tissue movements and define PTK7 expression as a potential prognostic biomarker and a novel therapeutic target in CRC.

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Tyrosinkinasen (TK) sind Schlüsselregulatoren der zellulären Signaltransduktion und beeinflussen Zellzyklus, Zellüberleben, Apoptose, Proliferation und Differenzierung. Die Dysregulation der TK-Aktivität trägt zur Entwicklung von Leukämie und anderen malignen Erkrankungen bei. So sind 25% der akuten lymphatischen Leukämien bei Erwachsenen (ALL) durch die BCR-ABL1-Translokation bedingt. Trotz intensiver Therapie beträgt das 5-Jahres-Überleben von erwachsenen Patienten mit ALL nur etwa 50 %. Als Alternative zu herkömmlichen Chemotherapeutika bietet der Einsatz von spezifisch wirkenden TK-Inhibitoren einen individualisierten Therapieansatz mit idealerweise weniger Nebenwirkungen und einem dadurch verbesserten Outcome. Um mögliche neue therapeutische Ziele zu identifizieren, wurde eine systematische Untersuchung der Expressionsveränderungen des gesamten Tyrosinkinoms durchgeführt. Eine Vielzahl verschiedener Tyrosinkinasen zeigte starke Veränderungen im Expressionsprofil von ALL-Zellen. Ein Teil dieser Expressionsänderungen kam durch das veränderten Methylierungsprofil der ALL-Zellen zustande. EPHA7 und PTK2 sind potentielle Marker für B-Linien ALL und NTRK3, ERBB4 und ZAP70 für T-Linien ALL. Die interindividuell variierende Expression der Tyrosinkinasen EPHA3, EPHB3, KIT, ZAP70 und PDGFRB könnte eine genauere Risikoeinstufung ermöglichen. Insbesondere sind die Tyrosinkinasen ABL1, DDR1, EPHA7, FGFR1, ERBB4, FLT1, FLT3, FLT4, LCK, LTK, PTK2, PTK2B, PTK7, SRC, TEC und TYK2 vielversprechende therapeutische Ziele, die im hämatopoetischen System die Proliferation fördern und / oder die Apoptose hemmen. Eine proliferationsfördernde Wirkung von überexprimiertem FLT4 konnte erstmals gezeigt werden. Die Vielfalt der Veränderungen in der Tyrosinkinase-Expression scheint eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von ALL zu spielen und TK könnte vielversprechende neue therapeutische Ziele sein. / Tyrosine kinases (TK) are key regulators of cellular signal transduction and affect cell cycle, cell survival, apoptosis, proliferation and differentiation. Dysregulation of TK activity contributes to the development of leukemia and other malignancies. So are 25 % of adult acute lymphoblastic leukemias (ALL) driven by the BCR-ABL1 translocation. Despite intensive therapy, the 5-year overall survival of adult patients with ALL is about 50 %. In contrast to conventional chemotherapeutic agents, the use of specific-acting TK-inhibitors offers an individualized therapeutic approach with less side-effects and a better outcome. To identify possible new therapeutic targets, a systematic survey of expression changes of the entire tyrosine kinome was carried out. A variety of different tyrosine kinases showed great changes in the expression profile of ALL-cells. Part of these expression changes can be attributed to a changed methylation profile in adult ALL. EPHA7 and PTK2 are potential markers for B-line ALL and the NTRK3, ERBB4 and ZAP70 for T-lines ALL. The interindividual varying expression of the tyrosine kinases EPHA3, EPHB3, KIT, ZAP70 and PDGFRB presumably allows a more precise risk classification. In particular, the tyrosine kinases ABL1, DDR1, EPHA7, FGFR1, ERBB4, FLT1, FLT3, FLT4, LCK, LTK, PTK2, PTK2B, PTK7, SRC, TEC and TYK2 are promising therapeutic targets, which promotes proliferation and/or inhibits apoptosis in the hematopoietic system. A proliferation promoting effect of overexpressed FLT4 could be shown for the first time. The variety of changes in the tyrosine kinase expression seems to play an important role in the development of ALL and TK could be promising new therapeutic targets.