The proposal of this work was to determine the contribution of functional MR imaging techniques, i.e. secretin-enhanced MRCP (S-MRCP) and dynamic contrast-enhanced magnetic resonance (DCE-MR) imaging in the quantitative assessment of exocrine pancreatic function and perfusion.<p><p>The pancreas is both an exocrine and endocrine organ, though the exocrine tissue accounts for more than 90%. The exocrine pancreas is specialized in the synthesis and storage of digestive enzymes and in bicarbonate and water secretion in response respectively to various secretagogues (CCK, ach, GRP, VIP,…) and to secretin. <p>The arterial supply of the pancreas derives from branches of the celiac trunk and of the superior mesenteric artery. The microvascularity of the exocrine and the endocrine parts of the gland are anatomically and functionally separated, with differentially regulated blood perfusion. <p>Based on the knowledge of a close relationship between the activity of the gland and its blood supply, in normal conditions pancreatic perfusion responds to the functional state of the exocrine parenchyma: increased demands for exocrine secretions are associated with increased pancreatic blood flow. <p>The pancreatic gland can be involved at different degrees of severity in acute and chronic inflammatory processes due to various causes. In both processes microcirculatory changes occur and the pancreatic exocrine function can be impaired. Moreover, an exiguous microvascular component characterizes pancreatic ductal adenocarcinoma (PDA) related to a prominent stroma.<p><p><p>In the first section of this thesis, quantitative assessment of the pancreatic exocrine secretions was performed with S-MRCP in physiologic and non-physiologic conditions. The stimulating effect of secretin as well as the inhibitory effect of somatostatin on normal pancreas, both administered at different dose-regimens, were tested. The results of these investigations showed that quantitative S-MRCP is able to detect changes in pancreatic exocrine secretions correlated to the degree of stimulation or inhibition. <p>In pathologic settings, pancreatic exocrine secretions were assessed in chronic pancreatitis patients showing different degrees of severity, before and after endoscopic pancreatic duct drainage procedures (PDDP). In the group of patients presenting a reduced pancreatic exocrine reserve before treatment, quantitative S-MRCP showed a short-term improvement after PDDP. <p><p>In the second section, the feasibility and the reproducibility of DCE-MR imaging to quantify regional pancreatic perfusion was firstly investigated. DCE-MR imaging was performed in normal volunteers. Reference values for regional pancreatic perfusion were achieved with an intra-individual variability of 21%.<p>DCE-MR investigations were repeated during secretin stimulation and disclosed a significant increase of regional pancreatic perfusion in all individuals. <p>Secondly, DCE-MR imaging investigated benign and malignant focal pancreatic solid lesions and non tumoral tissue in patients undergoing pancreatic surgical resection. The purpose was to correlate DCE-MR quantitative parameters, (reflecting perfusion and/or permeability and the distribution volume fraction) with histologic features such as the degree of fibrosis and the microvascular density (MVD) in the corresponding tissues. A significant correlation was found between DCE-MR and histologic parameters: Ktrans was negatively correlated with the degree of fibrosis (high fibrosis was correlated with low perfusion), while the distribution volume fraction was positively correlated with the degree of fibrosis and with MVD (larger EES was correlated with high fibrosis and higher MVD). <p> / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La spectroscopie RMN Haute Résolution en Rotation à l’Angle Magique (HRMAS) permet la caractérisation métabolomique tissulaire. Nous avons caractérisé par RMN HRMAS le profil métabolomique des glandes parathyroïdiennes hypersécrétantes. Celui de l’hyperparathyroïdie primaire (HPT1) a été comparé à celui des HPT rénales. Au sein des HPT1, la distinction a pu être faite entre pathologie uni- et multi-glandulaire. Le profil métabolomique du tissu pancréatique sain a été comparé à celui du tissu tumoral. Aussi, les patients longs/courts-survivants ont pu être distingués. La relation entre le phénotype métabolique et la survie des patients a été étudiée. Le profil métabolomique des TIPMP a été caractérisé. Les TIPMP non dégénérées et dégénérées ont été comparées. Le risque de dégénérescence a été corrélé au profil métabolomique. Nos résultats montrent que la spectroscopie RMN HRMAS est une technique prometteuse pour l’étude du profil métabolomique des HPT et des pathologies pancréatiques. / High Resolution Magic Angle Spinning (HRMAS) NMR spectroscopy allows metabolomics of intact tissues. Metabolomics profiling of hyperfunctioning parathyroid glands were characterized were characterized by using HRMAS NMR spectroscopy. Primary hyperparathy- roidism (PHPT) was compared to renal HPT. Among PHPT, we distinguished single gland disease from multiple gland disease. Pancreatic parenchyma and adenocarcinoma were compared. Thus, long-term and short-term survival patients were distinguished. The relationship between the survival of patients and their metabolic phenotype was studied. Metabolomics profiling of IPMN was also examined. IPMN with no degeneration and de- generated IPMN were compared. Finally, the risk of degeneration was correlated with the metabolomics profile. Our results show that HRMAS NMR spectroscopy is a promising technique in view of studying metabolomic profiling of HPT and pancreatic diseases.

Le pancréas est une glande mixte à composantes endocrine et exocrine. Le tissu endocrine, essentiellement composé de cellules bêta productrices d’insuline, joue un rôle prépondérant dans le maintient de l’homéostasie glucidique. La perte qualitative ou quantitative des cellules bêta conduit au développement de pathologies caractérisées par une hyperglycémie chronique et connues sous le nom de diabète. Le développement de stratégies thérapeutiques innovantes, thérapie cellulaire ou médecine régénérative, pour guérir le diabète repose sur une connaissance précise des mécanismes développementaux impliqués dans la formation des cellules bêta. Ainsi, au delà de l’intérêt cognitif, il est primordial de comprendre au mieux les évènements cellulaires et moléculaires qui régissent l’organogénèse pancréatique pour offrir des thérapies alternatives. Le développement embryonnaire s’effectue dans un environnement où la pression partielle en oxygène (pO2) est faible. Par ailleurs, une étude menée au sein du laboratoire a montré que la pO2 influence la différenciation des cellules bêta pancréatique in vitro. En effet, lorsque des pancréas embryonnaires sont cultivés sur filtre en hypoxie (pO2=3%), le développement des cellules bêta est drastiquement diminué comparativement à une condition de 21% d’O2. Le facteur de transcription HIF-1 (Hypoxia Inducible Factor-1), composé d’une sous-unité alpha sensible au niveau d’oxygène et d’une sous-unité bêta constitutivement présente, permet à la cellule de s’adapter à un environnement pauvre en O2, notamment en favorisant la formation de nouveaux vaisseaux sanguins au cours d’un processus appelé angiogénèse. L’objectif de ma thèse était d’étudier le rôle de HIF-1alpha au cours du développement embryonnaire du pancréas in vivo. Pour cela, nous avons utilisé des lignées murines génétiquement modifiées permettant de stabiliser constitutivement la protéine HIF-1alpha dans l’épithélium pancréatique. En utilisant ce modèle murin, nous avons montré que la différenciation endocrine et le développement des cellules bêta est altéré dans les pancréas mutants comparativement aux contrôles. Par ailleurs, en utilisant une approche pharmacologique in vitro conduisant à l’ablation des cellules endothéliales du pancréas, nous avons pu restaurer une différenciation endocrine comparable aux contrôles. Ce travail a permis d’éclaircir le rôle de HIF-1 et de la vascularisation au cours du développement embryonnaire du pancréas. Nos résultats indiquent que ces paramètres doivent être pris en compte pour améliorer les protocoles actuels permettant de générer des cellules bêta in vitro. / The pancreas is an endoderm-derived organ which is composed by both an exocrine and an endocrine compartment. Within the endocrine tissu, insulin-producing beta-cells are essential for the regulation of glucose homeostasis. The loss of beta-cells can lead to pathologies such as diabetes. Currently, people suffuring from diabetes can be treated but not permanently cured. The development of innovating therapeutical approaches, like cellular therapy or regenerative medecine, relies on the precise knowledge of the mechanisms regulating the ontogenesis of pancreatic beta-cells. Different studies have linked proper embryonic development and low-oxygen tension (pO2). Specifically, when embryonic pancreases are cultured in vitro under a hypoxic condition (pO2=3%), the beta-cells development is impaired compared to a normoxic condition (pO2=21%). Different pathways are involved in the cell adaptation to hypoxia, such as the ubiquitous Hypoxia Inducible Factor 1-alpha (HIF-1alpha). The aim of my PhD project was to elucidate the role of HIF-1alpha during pancreatic development in vivo. To do so, we used genetically modified mice allowing the constitutive stabilization of HIF-1alpha in pancreatic epithelial cells. We have shown that HIF-1alpha stabilization leads to a reduction of endocrine differentiation and beta-cells development. Moreover, using a pharmacological approach in vitro consisting in deleting endothelial cells, we rescued the endocrine differentiation in the mutant pancreases. In conclusion, my data demonstrated the negative influence of both HIF-1 and endothelial cells on endocrine differentiation processes.

L’adénocarcinome pancréatique (PDA) présente une résistance accrue aux chimiothérapies. Un concept propose que sa composition cellulaire participe à ce processus en limitant l’accès aux drogues tout en modulant les capacités des cellules tumorales. En effet, les cellules non tumorales, principalement mésenchymateuses (CAFs) et immunitaires, représentent 70% de la masse tumorale et forment le microenvironnement intra-tumoral ou stroma. L’impact du stroma dans le développement et la progression des PDA se trouve être au centre d’un large champ d’investigations cliniques. Notre première étude a porté sur un facteur neurotrophique, Slit2, impliqué dans la guidance axonale est sécrété par les CAFs. Ce dernier induit une augmentation de la migration des cellules de Schwann et des changements morphologiques et quantitatifs des cellules neuronales. Ainsi, les nerfs se retrouvent plus nombreux et de taille plus importante dans la tumeur comparée à un pancréas sain, c’est ce qu’on appelle le remodelage neural. Notre second travail a permis d’identifier un complexe multi-protéique (ANXA6/LRP1/TSP1), associé au trafic vésiculaire, présent uniquement dans le compartiment stromal et plus particulièrement dans les CAFs. Ce complexe est porté par des vésicules extracellulaires et procure un avantage prolifératif et pro-migratoire aux cellules tumorales. Les données obtenues au cours de mon travail de thèse constituent un rationnel fort pour étudier le potentiel thérapeutique des éléments permettant le dialogue entre les différents compartiments de la tumeur dans le but de sensibiliser les cellules tumorales aux chimiothérapies et ainsi d’améliorer la survie des patients. / Pancreatic adenocarcinoma (PDA) is particularly resistant to current therapies. A concept suggests that its cellular composition participates in this process, limiting drugs access and affecting tumor cells behavior. Indeed, non-tumor cells, mainly mesenchymal (including Cancer Associated Fibroblasts, CAFs) and immune cells display over 70% of the tumor mass and form the intra-tumoral microenvironment or stroma. The impact of stroma in PDA development and progression is at the center of many clinical investigations. Firstly, we studied a neurogenic factor, Slit2, implicated in axon guidance pathway and secreted by CAFs. Slit2 increases Schawnn cells migration and morphologic changes of neural cells. Indeed, nerve size and density are increased in a tumor compared to a healthy pancreas, that is called, neural remodeling. Secondly, we worked on a multi-proteic complex (ANXA6/LRP1/TSP1), associated to vesicular trafficking, only expressed in stromal compartment, and mainly in CAFs. This complex is present in extracellular vesicles and confers proliferative and pro-migratory capacities to tumor cells. Data obtained during my thesis constitute an important rationale to target the crosstalk between tumor and stromal compartment, in order to sensitize tumor cells to chemotherapy and improve patient survival.

La mucine MUC1 est une oncoprotéine transmembranaire dont la surexpression dans 90% des adénocarcinomes pancréatiques a été associée à un mauvais pronostic. MUC1 est impliquée dans la transduction des signaux intracellulaires et dans les interactions cellulaires permettant de conférer aux cellules tumorales des propriétés accrues en termes de prolifération et d’invasion cellulaire. De plus il a été montré un rôle important de MUC1 dans la chimiorésistance à la gemcitabine, et dans la transition épithélio-mésenchymateuse des cellules cancéreuses pancréatiques. De manière intéressante il a pu être montré que MUC1 pouvait être internalisée et localisée dans le compartiment nucléaire afin d’agir comme un co-activateur transcriptionnel permettant de moduler l’expression de nombreux gènes comme ceux de la voie Wnt/&#946;-caténine, les cibles de Stat1/3 ou le cluster miR-200c/miR141. De plus, il a été démontré que MUC1 pouvait être régulé de façon épigénétique, par méthylation de son promoteur, par acétylation des histones et par les miARN.Notre objectif a été d’étudier l'inhibition de MUC1 par des miARN dérégulés dans le cancer pancréatique, afin de proposer une nouvelle stratégie thérapeutique innovante dans le but de ralentir la progression de ce cancer. Nous avons sélectionné des miARN pouvant cibler la mucine MUC1 aussi bien au niveau de son 3’UTR, de son 5’UTR ou de sa région codante par l'utilisation des bases de données miRanda, miRWalk et TargetScan. Afin d’affiner cette sélection, nous avons ensuite retenu seulement ceux étant dérégulés dans le cancer pancréatique en étudiant leur expression dans des lignées cellulaires cancéreuses pancréatiques humaines ainsi que dans un modèle murin transgénique de cancérogenèse pancréatique et dans les tissus de patients atteints d'adénocarcinome pancréatique.Nous avons dans un premier temps mis en évidence que parmi les miARN sélectionnés, la surexpression de miR-29a, miR-183, miR-200a, miR-330-5p, miR-876-3p et miR-939 entraînait une diminution de l'expression protéique de MUC1. En établissant le profil d'expression des miARN dans les trois modèles de cancer pancréatique dont nous disposions, nous avons pu mettre en évidence une dérégulation globale de miR-29a et miR-330-5p dans les lignées cellulaires cancéreuses pancréatiques humaines ainsi que chez les patients atteints d'adénocarcinome pancréatique, et une dérégulation plus spécifique pour les autres miARN. Nous avons alors pu mettre en évidence que parmi l'ensemble des miARN sélectionnés, seuls les miARN miR-29a et miR-330-5p avaient la capacité d’interagir avec l'ARNm de MUC1 au niveau de son 3’UTR. Nous avons donc entrepris dans un second temps d’étudier le rôle de miR-29a et miR-330-5p dans le cancer du pancréas. Pour cela, nous avons utilisé une stratégie transitoire de surexpression et d'inhibition des miARN et une stratégie stable en réalisant des lignées surexprimant les miARN ainsi qu’une lignée déficiente en MUC1. Nous avons pu mettre en évidence que la surexpression de miR-29a et miR-330-5p, permettait de ralentir la prolifération cellulaire, la migration, l'invasion cellulaire, la croissance tumorale et augmentait la chimiosensibilité des cellules cancéreuses pancréatiques à la gemcitabine. En conclusion, l'ensemble de ces données a permis de mettre en évidence un ensemble de miARN dérégulés dans le cancer du pancréas ayant la capacité de réguler négativement l'expression protéique de la mucine MUC1. Nous avons également montré que miR-29a et miR-330-5p étaient les seuls à réguler directement l'expression de MUC1 et qu’ils agissaient comme des suppresseurs de tumeurs en altérant les propriétés biologiques des cellules cancéreuses pancréatiques, in vitro et in vivo. Ces données nous permettent de proposer ces deux miARN comme une nouvelle piste thérapeutique potentielle pour le traitement de ce cancer. / The mucin MUC1 is a transmembrane oncoprotein overexpressed in 90% of pancreatic adenocarcinoma and associated with a poor prognosis. MUC1 is involved in cell signaling and cell interaction to enhanced tumor cell properties like cell proliferation and invasion. Furthermore it has been shown an important role of MUC1 in chemoresistance to gemcitabine, the basic treatment of pancreatic cancer, and in the epithelial-mesenchymal transition of pancreatic cancer cells. Interestingly it has been shown that MUC1 could be internalized and localized in the nuclear compartment to act as a transcriptional coactivator to modulate the expression of many genes such as the Wnt/&#946;-catenin, the targets of Stat1/3 or the miR-200c/miR141 cluster. Furthermore, it has been shown that MUC1 is regulated by epigenetics: by methylation of the promoter, histone acetylation and by miRNAs in breast and ovarian cancer.Our aim was to study the inhibition of MUC1 by miRNAs deregulated in pancreatic cancer, to propose a new innovative therapeutic strategy to slow down progression of this cancer.We selected miRNAs targeting the mucin MUC1, in its 3\\\'UTR, its 5\\\'UTR or its coding region by using databases such as Miranda, miRWalk and TargetScan. To refine this selection, we then selected only those being deregulated in pancreatic cancer by studying their expression in human pancreatic cancer cell lines, tissues from patients with pancreatic adenocarcinoma and transgenic mouse model of early pancreatic carcinogenesis.We initially demonstrated that among the selected miRNAs, overexpression of miR-29a, miR-183, miR-200a, miR-330-5p, miR-and miR-939 876-3p led to a decrease of MUC1 protein expression. By establishing the miRNA expression profile in the three models of pancreatic cancer that we had, we were able to demonstrate an overall deregulation of miR-29a and miR-330-5p in human pancreatic cancer cell lines and in patients with a pancreatic adenocarcinoma, and a more specifically deregulation for the other miRNAs.We were then able to show that among the selected miRNAs, only miRNAs miR-29a and miR-330-5p had the ability to interact with MUC1 mRNA on its 3\\\'UTR. We therefore undertook to study the role of miR-29a and miR-330-5p in pancreatic cancer. For this, we used a transient strategy to overexpress or inhibit miRNAs and stable cell lines overexpressing the miRNA as well as a deficient cell line for MUC1. We were able to show that overexpression of miR-29a and miR-330-5p slowed down cell proliferation, migration, cell invasion, tumor growth and increased chemosensitivity of pancreatic cancer cells to gemcitabine.In conclusion, all these data allowed us to identify a set of deregulated miRNAs in pancreatic cancer which have the ability to decrease the mucin MUC1 protein expression level. We also showed that miR-29a and miR-330-5p were the only ones that can regulate the expression of MUC1 directly and act as tumor suppressors by altering the biological properties of pancreatic cancer cells in vitro and in vivo. These data allow us to propose these two miRNAs as a new potential therapeutic approach for the treatment of this cancer.

Le cancer colorectal (CRC) est le plus fréquent des cancers digestifs. Cependant, il est moins grave et moins fréquemment associé à une complication thrombo-embolique que le cancer du pancréas (PC). Les microparticules (MPs) sont de petites vésicules produites par bourgeonnement de la membrane cellulaire. Les MPs sont impliquées dans la croissance tumorale, le développement de métastases et l’activité pro-coagulante associée aux cancers. Les objectifs de ces travaux étaient d’identifier et de caractériser les différentes MPs dans le CRC and le PC, afin de décrire une signature microparticulaire, puis d’évaluer leur implication dans la survenue de complications thrombo-emboliques. Nous avons donc rapporté une signature microparticulaire spécifique dans le CRC et le PC par rapport à des pathologies bénignes colorectales et pancréatiques, ainsi que des sujets sains, que nous avons appelé “microparticulosome”. Le microparticulosome se modifie avec l’évolution de la maladie, pour se rapprocher des formes bénignes voire des sujets sains, en cas de rémission du CRC. De plus,il varie en présence ou non d'une complication thrombo-embolique. Nous avons également rapporté le cas d’un cancer du sein diagnostiqué grâce à des taux élevés de MPs exprimant la fibrine. En conclusion, les MPs pourraient constituer de nouveaux bio-marqueurs pertinents en cancérologie, dans le diagnostic, le pronostic de survie et de survenue d’une complication thrombo-embolique. La connaissance des interactions des MPs avec le microenvironnement tumoral permettra de mettre au point des thérapeutiques adaptées et efficaces dans la croissance tumorale et l’extension métastatique. / Colorectal cancer (CRC) is the most common gastrointestinal cancer. It is less serious and less frequently associated with thrombo-embolic event than pancreatic cancer (PC). Microparticles (MPs) are small vesicles produced and released by exocytic blebbing of the activated and apoptotic cell membrane from most, if not all, types of cells. They are known to be implicated in the tumor growth, the development of metastases and the cancer-associated procoagulant activity. Our objectives were to identify and to characterize the different concentrations of circulating MPs in CRC and PC, in order to describe a MPs hallmark, and to evaluate their implication in the occurrence of a venous thromboembolism. We have thus reported a specific hallmark of MPs in CRC and PC, comparing to benign colorectal and pancreatic diseases and healthy subjects, so-called the “microparticulosome”. We have observed that microparticulosome changed with the evolution of the disease, and tended to the signature observed for benign diseases or healthy subject in case of CRC remission. We also reported variations in the microparticulosome in case of an occurrence of a thrombo-embolic event.In conclusion, MPs may constitute new pertinent biomarkers in cancers, in the diagnosis, the survival prognostic and the prognostic of the occurrence of thrombo-embolic events. Understanding the interactions of MPs with tumor environment will allow to find efficient treatments against tumor growth and metastases development.

La sous-famille BTN3A comprend 3 isoformes : BTN3A1, A2 et A3. Le domaine intracellulaire B30.2 de BTN3A1 est impliqué dans la reconnaissance du Phosphoantigène (Pag) et l’activation des lymphocytes T Vγ9Vδ2(LTVγ9Vδ2). BTN3A2, dépourvue de B30.2, pourrait être un récepteur-leurre. L’anticorps monoclonal (Acm) 20.1 reconnaît les trois isoformes de BTN3A et sensibilise les tumeurs à la lyse par les LTVγ9Vδ2, mimant l’action des Biphosphonates (N-BP). Nous avons étudié l’expression, la régulation et le ciblage de BTN3A en contexte d’hémopathie maligne et de tumeur solide. Nous avons montré que BTN3A2 est l’isoforme majoritairement exprimée par les blastes de Leucémie Aiguë Myéloïde (LAM) primaire. Cependant, l’Acm 20.1 sensibilise les blastes de LAM primaire à la lyse par les LT Vγ9Vδ2, même ceux résistants aux N-BP. Cet effet est confirmé dans des souris NOD-SCID-γcKO xénogreffées avec la lignée U937 ou des blastes primaires. Nous avons ensuite montré l’expression de BTN3A sur des lignées et des tumeurs pancréatiques primaires et observé qu’elle est associée au pronostic chez les patients atteints de cancer du pancréas. L’expression de BTN3A2, isoforme majoritairement exprimée augmente en contexte de stress cellulaire hypoxique et métabolique. La faible expression de BTN3A1 comparativement à BTN3A2 et le clivage des BTN3A pourraient favoriser l’échappement tumoral à la reconnaissance par les LT Vγ9Vδ2. Cependant, les LT Vγ9Vδ2 ont des fonctions cytolytiques préservées en hypoxie. Le ciblage de BTN3A par l’Acm 20.1 sur les tumeurs étudiées, en restaurant la lyse par les LT Vγ9Vδ2, offrirait des perspectives thérapeutiques notamment pour les tumeurs chimiorésistantes. / BTN3A subfamily comprises three isoforms: BTN3A1, A2 and A3. The B30.2 intracellular domain of BTN3A1is involved in Phosphoantigen recognition and Vγ9Vδ2 T cells activation. BTN3A2, devoid of B30.2 domain, could be « a decoy receptor ». The agonist anti-BTN3A monoclonal Antibody (mAb) 20.1 recognizes the three BTN3A isoforms and sensitizes tumors to Vγ9Vδ2 T cell lysis. This mAb mimics the effect of Aminobisphosphonates (N-BP). We studied BTN3A expression, regulation and targeting in tumors of hematological and solid origin. We showed that primary Acute Myeloïd Leukemia (AML) blasts express BTN3A with a main expression of BTN3A2. However, the 20.1 mAb sensitizes primary AML blasts to Vγ9Vδ2 T cell lysis even N-BP-poorly sensitive blasts. This was confirmed in NOD-SCID-γc KO mice xenografted with U937 human cell line or primary blasts. Next, we have demonstrated BTN3A expression in pancreatic cell lines and primary tumors. We observed that BTN3A is associated to prognosis in patients with pancreatic cancer. BTN3A2 is the most highly expressed isoform and its level of expression increases upon hypoxic and metabolic cellular stress. The weak expression of BTN3A1 compared to BTN3A2 isoform together with BTN3A molecules shedding could constitute an immune escape mechanism of tumor cells from Vγ9Vδ2 T cells recognition. Though, Vγ9Vδ2 T cells have preserved cytotoxic functions under hypoxic condition. BTN3A targeting with anti-BTN3A 20.1 mAb on the tumors we studied would open new therapeutic perspectives notably in chemoresistant tumors, thanks to the restoration of Vγ9Vδ2 T cell lysis.

L’objectif du vaste projet de recherche dans lequel s’inscrit ce mémoire est de guérir le diabète de type 1 en fabriquant un pancréas bioartificiel vascularisé contenant des cellules bêta (i.e. les cellules sécrétant l’insuline). Ce dispositif permettrait de rendre aux personnes atteintes par le diabète de type 1 la capacité de sécréter par elles-mêmes de l’insuline et de réguler leur glycémie. La vascularisation est actuellement un enjeu de taille dans le domaine du génie tissulaire. La plupart des tissus incorporant des cellules générées par le génie tissulaire sont actuellement fortement limités en épaisseur faute d’être vascularisés adéquatement. Pour les tissus dont l’épaisseur dépasse 400 μm, la vascularisation est nécessaire à la survie de la plupart des cellules qui autrement souffriraient d’hypoxie, les empêchant ainsi d’accomplir leurs fonctions [1]. Ce mémoire présente le développement et la mise en service d’un dispositif d’extrusion tridimensionnelle de sucre vitrifié pour la vascularisation d’un pancréas bioartificiel. Ce dispositif a été développé au laboratoire de recherche sur les procédés d’impression 3D ainsi qu’au bureau de design du département de génie mécanique de l’Université Laval. Grâce à cette technique d’impression 3D novatrice et à la caractérisation du procédé, il est maintenant possible de produire rapidement et avec précision des structures temporaires en sucre vitrifié pour la fabrication de réseaux vasculaires tridimensionnels complexes. Les structures temporaires peuvent, après leur production, être utilisées pour réaliser le moulage rapide de constructions vascularisées avec des matériaux tels que du polydiméthylsiloxane (PDMS) ou des hydrogels chargés de cellules biologiques. De par la nature du matériel utilisé, les moules temporaires peuvent être facilement et rapidement dissous dans une solution aqueuse et laisser place à un réseau de canaux creux sans créer de rejets toxiques, ce qui représente un avantage majeur dans un contexte de bio-ingénierie. / The overall goal of this broad research project, within which this master project took place, is to cure type 1 diabetes. We aim to produce a vascularized bioartificial pancreas that would be made of beta cells embedded in a hydrogel (i.e. insulin secreting cells). This organ would restore to type 1 diabetics the self-capacity to secrete insulin, thus to control in real time their glycaemia. Vascularization is currently a major issue in the field of tissue engineering. Most tissues produced by TE are limited in thickness due to the lack of adequate vasculature. To engineer a tissue thicker than 400 μm, vascularization is mandatory for most of the cells to survive [1]. The lack of adequate vascularization leads to hypoxia and hinders cells to fulfill their functions. This thesis presents the development and the commissioning of a 3D sugar glass extrusion apparatus for the vascularization of a bioartificial pancreas. This apparatus was developed at the “laboratoire de recherche sur les procédés d’impression 3D” and at the “bureau de design” in the mechanical engineering department of Université Laval. With this pioneering 3D printing technology, it is now possible to rapidly and precisely produce temporary sugar glass template that can then be used to produce complex 3D vascular networks. After the printing process, the temporary template is used as a mold for the rapid casting of vascularized constructs made with materials such as polydimethylsiloxane (PDMS) or cellladen hydrogels. Due to the nature of the material used, the temporary lattices can be dissolved in an aqueous medium without releasing any cytotoxic byproducts and in a fast and easy fashion. This feature is a major advantage in the context of bioengineering.

Les associations chimioradiothérapies occupent une place importante dans le traitement des cancers. De nouveaux médicaments ciblent spécifiquement la cellule tumorale. Ces thérapies ciblées peuvent agir sur les mécanismes de radiorésistance tumorale et sont prometteuses en association avec la radiothérapie. Le STI571 (imatinib ou Glivec) inhibe spécifiquement l'activité tyrosine kinase de Bcr-Abl. Il entraîne une radiosensibilisation dans la lignée de leucémie myéloïde chronique K562 en agissant sur le cycle cellulaire. Le BIBW2992 est un inhibiteur sélectif d'EGFR et HER2, responsable d'une cytotoxicité et d'une radiosensibilisation des cellules d'adénocarcinome pancréatique BxPC3 et Capan-2, indépendamment de leur statut KRAS. Le mécanisme sous-jacent cette radiosensibilisation n'est pas univoque, faisant intervenir à la fois des modifications du cycle cellulaire et une induction de la mort mitotique. Nos résultats montrent que l'association d'un inhibiteur de tyrosine kinase aux radiations ionisantes peut entraîner une radiosensibilisation in vitro dont les mécanismes sont variables en fonction du type de lignée cellulaire.

P8 est un gène lié au stress cellulaire qui a été identifié et caractérisé dans notre laboratoire. Il est surexprimé dans diverses pathologies, et plus particulièrement dans l'adénocarcinome pancréatique. Notre étude se focalise sur le rôle de p8 dans la progression tumorale et la formation des métastases du cancer du pancréas. Dans ce travail, nous avons démontré, dans un premier temps, que p8 régule la migration, l'adhésion et l'invasion cellulaire induites par diverses molécules dont le TGF-&#946;1, par le biais de la GTPase CDC42, dont il contrôle l'expression et l'activité. Nous avons prouvé aussi que la présence de p8 est nécessaire pour la mise en place d'une transition épithélio-mésenchymateuse, facilitant ainsi l'action pro-tumorale du TGF-&#946;1. Enfin, une analyse morphologique d'adénocarcinomes pancréatiques humains et murins nous a permis d'identifier la présence de cellules « cannibales », déficientes en p8, capables de phagocyter et ainsi limiter la prolifération d'autres cellules. Nous avons décortiqué ce mécanisme au niveau moléculaire. Son étude nous a permis de conclure, qu'en absence de p8, une nouvelle transition de type épithélio-phagocytaire est instaurée, ayant comme résultat un cannibalisme cellulaire, potentialisé notamment par le TGF-&#946;1, qui agirait dans ce cas comme un agent anti-tumoral. L'avancée de ces résultats donne place à des nouvelles perspectives vis-à-vis de l'importance de p8, d'abord d'un point de vue moléculaire sur les actions pro et anti-tumorales du TGF-&#946;1, ensuite en tant que potentielle cible thérapeutique dans le cancer du pancréas. / P8 is a gene related to cellular stress, identified and characterized in our laboratory, and overexpressed in several diseases, especially in pancreatic cancer (PDAC). Our study focuses on the role of p8 in tumor progression and metastasis formation in PDAC. In this work, we have demonstrated that firstly, p8 regulates pancreatic cancer cell migration, invasion and adhesion, induced by several molecules like TGF-&#946;1, through CDC42, a small GTPase, whose expression and activation is controlled by p8. We also established that p8 is necessary to set up epithelial-to-mesenchymal transition, promoting TGF-&#946;1 pro-tumoral effects. Finally, morphological analysis of human and murine pancreatic cancer, allowed us to identify “cannibal” cells, in which p8 expression was absent, able to phagocytose another cells and in this way limit its proliferation. We dissected the mechanism involved in this process at the molecular level. This study led us to conclude that when p8 is absent, a new epithelial-to-phagocytic transition takes place, resulting in cell cannibalism, maximized by TGF-&#946;1 action that will play an anti-tumoral role. These results underscore, on one hand, the crucial role of p8, at the molecular level, over the pro and anti-tumoral effects of TGF-&#946;1 and on the other hand its potential role in pancreatic cancer therapy.