L’adénocarcinome pancréatique canalaire (PDAC) est un cancer de mauvais pronostic en partie en raison de la résistance aux traitements conventionnels de chimiothérapie ou de radiothérapie. Certaines substances bioactives issues de l’alimentation (BFCs), prooxydantes sont capables de potentialiser l’action cytotoxique des drogues conventionnelles dans le PDAC. Par ailleurs ces BFCs pourraient augmenter les cassures de l’ADN induites par les radiations ionisantes. Objectifs : évaluer l’action combinée de BFCs en association avec la chimiothérapie et la radiothérapie dans des modèles de PDAC et identifier les mécanismes impliqués dans la chimio/radiosensibilisation. Méthodes : La survie cellulaire a été évaluée in vitro en présence de BFCs en combinaison sur 4 lignées tumorales pancréatiques. La production d’espèces réactives de l'oxygène (ROS) a été mesurée par cytométrie en flux et par microscopie à fluorescence. Les mécanismes moléculaires ont été décryptés par western-blot (voies de signalisation) et cytométrie en flux (cycle cellulaire et apoptose). Enfin nous avons évalué l’association de BFCs en gavage avec la chimiothérapie par gemcitabine intrapéritonéale et avec la radiothérapie de 2 Gy par fraction in vivo, sur des greffes sous-cutanée de cellules CAPAN-2. Résultats : In vitro, le resvératrol (R), la capsaïcine (C) et le sulforaphane (S) étaient cytotoxiques avec effet inhibiteur significativement plus élevé en combinaison (R+C), (C+S) ou (R+C+S), sans effet sur les fibroblastes. Par ailleurs, les combinaisons potentialisaient l’action autrement limitée de la gemcitabine sur les cellules testées in vitro. In vivo, l’addition de R+C au traitement par gemcitabine à dose réduite a permis une régression tumorale équivalente à celle obtenue avec la gemcitabine à pleine dose. Par ailleurs, in vitro, l’ajout des BFCs seuls et combinés à la radiothérapie augmente de façon significative la toxicité cellulaire sur la lignée épithéliale CAPAN-2, comparé au traitement par radiothérapie seule comme aux traitements par BFCs seuls ou combinés. In vivo, la combinaison R+C associée à la radiothérapie a permis une diminution significative des volumes tumoraux comparée à la radiothérapie seule. L’étude des voies de signalisation a montré une augmentation de protéines pro-apoptotiques avec l’association R+C, en rapport avec une induction augmentée de ROS, mais aussi, de façon surprenante, une inhibition de la réparation de l’ADN par inhibition de la phosphorylation d’ATM. Ces deux effets combinés précipitaient la mort des cellules tumorales. Conclusions : Les combinaisons de R+C ont un effet chimiosensibilisant et radiosensibilisant dans un modèle préclinique de PDAC, avec des mécanismes moléculaires identifiés pertinents dans le contexte des thérapies testées. En associant les BFCs, à la chimioradiothérapie avec gemcitabine, on peut espérer une double potentialisation de la radiothérapie et de la chimiothérapie, en augmentant l’efficacité de la RT, et en diminuant la dose de gemcitabine associée pour une même efficacité et une meilleure tolérance du traitement.Mots clés : Cancer du pancréas, Substances bioactives issues de l’alimentation, radiothérapie, chimiothérapie, resvératrol, capsaïcine / Background: Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is of poor prognosis in part because of resistance to conventional treatments such as chemotherapy or radiotherapy. Some naturally occurring bioactive food components (BFCs), with pro-oxidant properties are able to potentiate the cytotoxic action of conventional drugs in the PDAC. In addition, these BFCs could increase the DNA breaks induced by ionizing radiation. Objectives: To evaluate the combined action of several BFCs in combination with chemotherapy and radiotherapy in PDAC models and to identify mechanisms involved in chemo / radiosensitization at the cellular and molecular levels. Methods: Cell survival was evaluated in vitro in the presence of BFCs in combination on 4 pancreatic tumor cell lines. The production of reactive oxygen species (ROS) was measured by flow cytometry and fluorescence microscopy. Molecular mechanisms have been decrypted by western blot (signaling pathways) and flow cytometry (cell cycle and apoptosis). Finally, we evaluated the association of BFCs in gavage with intraperitoneal gemcitabine chemotherapy and with radiotherapy (2 Gy/fraction) in vivo, on subcutaneous CAPAN-2 cell xenografts. Results: In vitro, resveratrol (R), capsaicin (C) and sulforaphane (S) were cytotoxic with significantly higher inhibitory effect in combination (R + C), (C + S) or (R + C + S), without effect on fibroblasts. In addition, the combinations potentiated the otherwise limited action of gemcitabine on cells tested in vitro. In vivo, the addition of R + C to treatment with gemcitabine at reduced dose allowed tumor inhibition equivalent to that obtained with gemcitabine at full dose. Furthermore, in vitro, the addition of BFCs alone and in combination with radiotherapy significantly increases cellular toxicity on the CAPAN-2 epithelial line, compared to radiotherapy alone and BFCs alone or combined. In vivo, the combination R + C associated with radiotherapy allowed a significant decrease in tumor volumes compared to radiotherapy alone. The study of signaling pathways showed an increase of proapoptotic proteins with the association R + C and radiotherapy, in relation with an increased induction of ROS, but also, surprisingly, an inhibition of the repair of the DNA by inhibition of ATM phosphorylation. These two combined effects precipitated the death of the tumor cells. Conclusions: Combinations of R + C have a chemosensitizing and radiosensitizing effect in a preclinical model of PDAC, with identified molecular mechanisms relevant in the context of the therapies tested. By combining BFCs with radiochemotherapy with gemcitabine, we can hope for a double potentiation of radiotherapy and chemotherapy, by increasing the effectiveness of RT, and by reducing the dose of gemcitabine associated for similar efficiency and better tolerance treatment.

L’oncogène K-ras est une petite GTPase de la super famille RAS, fréquemment impliquée dans les cancers, en particulier celui du pancréas, l’un des plus mortels dans les pays occidentaux. Les mutations de l’oncogène K-ras sont considérées comme l’un des événements initiateurs de la cancérogenèse pancréatique et son activité oncogénique est un élément indispensable à la progression tumorale. Cependant, le ciblage thérapeutique de K-ras reste inefficace, à ce jour. Se focaliser sur les cibles précoces de son activité oncogénique semble ainsi être une stratégie alternative intéressante. La mucine membranaire MUC4 est une glycoprotéine de haut poids moléculaire fréquemment dérégulée dans les cancers. Dans le cancer du pancréas, MUC4 est néo-exprimée dès les stades prénéoplasiques et est impliquée dans les propriétés biologiques permettant la progression tumorale et la chimiorésistance. La régulation de MUC4 par K-ras dans la cancérogenèse pancréatique reste à décrypter. En utilisant le modèle murin de cancérogenèse pancréatique Pdx1-Cre; LStopL-K-rasG12D, nous avons mis en évidence que la néo-expression précoce de la mucine Muc4, dans les lésions pancréatiques prénéoplasiques intraépithéliales (PanINs) formées suite à la présence du K-ras muté, est corrélée avec l’activation des voies de signalisation ERK, JNK and NF-κB. In vitro, la transfection de mutants constitutivement activés de K-rasG12V dans les cellules tumorales humaines induit une augmentation de l’expression de MUC4. Cette activation intervient au niveau transcriptionel par le recrutement des facteurs de transcription AP-1 et NF-κB via les voies MAPK, JNK and NF-κB et au niveau post-transcriptionel par un mécanisme impliquant la RalB GTPase. Ensemble, ces résultats démontre que MUC4 est une cible transcriptionelle et post-transcriptionelle de l’activité oncogénique de K-ras dans le cancer du pancréas. Ces résultats ouvrent de nouvelles pistes pour développer des stratégies ciblant les étapes précoces de ce cancer. / K-ras oncogene is a small GTPase of the RAS superfamily, highly implicated in cancer, mainly in pancreatic cancer, one of the most deadly cancers in occidental countries. K-ras mutations are considered as an initiating event of pancreatic carcinogenesis and K-ras oncogenic activities are necessary components of cancer progression. However, K-ras clinical targeting remains ineffective until now. Focus on early downstream K-ras signalling may thus appear as an interesting strategy target in this cancer. The membrane-bound mucin MUC4 is a high molecular weight glycoprotein frequently deregulated in cancer. In pancreatic cancer, MUC4 is neo-expressed in the preneoplastic stages and thereafter is involved in cancer cell properties leading to cancer progression and chemoresistance. MUC4 regulation by K-ras in pancreatic carcinogenesis remains unknown. Using the Pdx1-Cre; LStopL-K-rasG12D mouse model of pancreatic carcinogenesis, we show that the in vivo early neo-expression of the mucin Muc4 in pancreatic intraepithelial neoplastic lesions (PanINs) induced by mutated K-ras is correlated with the activation of ERK, JNK and NF-ΚB signalling pathways. In vitro, transfection of constitutively activated K-rasG12V in human pancreatic cancer cells led to the transcriptional upregulation of MUC4. This activation was shown to be mediated at the transcriptional level by AP-1 and NF-ΚB transcription factors via MAPK, JNK and NF-ΚB pathways and at the post-transcriptional level by a mechanism involving the RalB GTPase. Altogether, these results identifies MUC4 as a transcriptional and post-transcriptional target of K-ras in pancreatic cancer. This opens avenues in developing new approaches to target the early steps of this deadly cancer.

This thesis focuses on the importance of intermediate products of biosynthetic and catabolic pathway of cholesterol. The aim of the first part of the thesis is mainly to investigate, whether statins (HMG- CoA reductase inhibitors) possess antitumor properties and to compare the differences in antitumor potential of individual statins. The other part of the thesis aims at the utilization of 7α-hydroxycholest-4-en-3-one (C4), a promising marker of cholesterol 7α-monooxygenase (CYP7A1) activity and bile acid malabsorption. We demonstrated antitumor effect of statins on an experimental model of pancreatic cancer. Individual statins, however, differed significantly in their efficacy, depending on their physico-chemical properties. Our data suggests, that the most likely (but not the only) mechanism of antitumor effect of statins is decreased prenylation of signaling proteins, especially Ras protooncogene. We set up a reliable method for measurement of C4, which facilitated our research in CYP7A1 regulation. We demonstrated, that promoter polymorphism -203A>C might affect CYP7A1 activity, that diurnal variability of CYP7A1 activity might be triggered by insulin, and that insulin resistance in patients with non-alcoholic fatty liver disease impedes the feedback regulation of CYP7A1, which may lead to disease...

Hintergrund: Ziel der Studie war der Vergleich von Patienten mit duktalem Pankreaskarzinom (PDAC) im progressionsfreien und Gesamtüberleben sowie im Rezidivmuster in Abhängigkeit einer Resektion der Vena portae oder der Vena mesenterica superior (PV/SMV). Methoden: Es wurde eine retrospektive Analyse durchgeführt. Hierbei wurden Patienten betrachtet, die zwischen 2005 und 2015 eine pyloruserhaltende partielle Pankreatoduodenektomie (PPPD), eine klassische Pankreatoduodenektomie (kPD) oder eine totale Pankreatektomie (TP) erhielten. Diese wurden in drei Gruppen eingeteilt. Die P+I+- Gruppe bestand aus Patienten mit Venenresektion (P+), bei denen eine pathohistologische Infiltration der PV oder SMV vorlag (I+). Fand sich bei durchgeführter Venenresektion keine portalvenöse Infiltration (I-), wurden die Patienten der P+I--Gruppe zugeordnet. Als Kontrollgruppe galten Patienten ohne Venenresektion (P-I-), welche zu denen der P+I+- Gruppe gematcht wurden. Die statistischen Analysen wurden mit dem R Softwarepaket durchgeführt. Das Signifikanzlevel wurde für alle Berechnungen auf α = 0,05 festgelegt. Ergebnisse: Insgesamt wurden 179 Patienten eingeschlossen. 113 erhielten eine portalvenöse Resektion. Davon hatten 36 (31,9%) eine pathohistologische Lumeninfiltration (P+I+), bei 77 (68,1%) lag dagegen keine Infiltration vor (P+I-). 66 Patienten ohne Venenresektion wurden zu den Patienten der P+I+-Gruppe gematcht (P-I-). Zwischen den drei Gruppen waren die meisten pathohistologischen Parameter vergleichbar. 17 Patienten (9,5%) wurden neoadjuvant therapiert, davon erhielten 16 eine Venenresektion (P+). Für das Gesamtüberleben konnten signifikante Unterschiede nachgewiesen werden (11,9 Monate [P+I+] vs. 16,1 Monate [P+I-] vs. 20,1 Monate [P-I-]; p=0,01). In der univariaten Überlebensanalyse konnte für den erhöhten präoperativen CA19-9 Wert, den Resektionsstatus (R), den Lymphknotenstatus (N), das Lymphknotenverhältnis (LNR), die mikroskopische Veneninvasion (V) sowie die pathohistologisch gesicherte Infiltration der PV/SMV ein negativer Einfluss nachgewiesen werden. In der multivariaten Analyse blieb die wahre Infiltration der PV/SMV als einziger signifikanter negativer Einflussfaktor auf das Gesamtüberleben erhalten (p=0,014). Die Inzidenz an Fernmetastasen war in der P+I+- Gruppe signifikant erhöht (75% [P+I+] vs. 45,8% [P+I-] vs. 54,7% [P-I-], p=0,01). Für ein Lokalrezidiv fanden sich dagegen keine Häufigkeitsunterschiede zwischen den Gruppen (p=0,96). Das mediane progressionsfreie Überleben war für Patienten der P+I+-Gruppe signifikant verkürzt (7,4 Monate [P+I+] vs. 10,9 Monate [P+I-] vs. 11,6 Monate [P-I-]; p=0,02). Die Lumeninfiltration der PV/SMV, die mikroskopische Veneninvasion (V), der präoperative CA19-9 Wert sowie der Differenzierungsgrad (G) waren negative Einflussfaktoren auf das progressionsfreie Überleben. In der multivariaten Analyse blieben die pathohistologisch gesicherte Infiltration sowie das Grading als negative unabhängige Einflussfaktoren nachweisbar. In 25% der Fälle manifestierte sich das Rezidiv initial in der Leber. Schlussfolgerung: Die pathohistologisch gesicherte Infiltration der PV/SMV ist ein unabhängiger Risikofaktor für das progressionsfreie und das Gesamtüberleben. Die Inzidenz an Fernmetastasen ist für die Patienten der P+I+-Gruppe erhöht. Eine potentiell kurative venöse Resektion kann den Einfluss der aggressiven Tumorbiologie und des fortgeschrittenen Krankheitsbildes nicht vollständig kompensieren. / Background. The present study aims to evaluate the longterm outcome and metastatatic pattern of patients who underwent an operation for pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) with portal or superior mesenteric vein (PV/SMV) resection. Methods. Patients who underwent a pylorus preserving pancreaticoduodenectomy (PPPD), Whipple procedure (kPD) or total pancreatoduodenectomy (TP) between 2005 and 2015 were retrospectively analyzed. The patients were categorized in three subgroups. Those whom received a vein resection with pathohistological tumor invasion of the PV/SMV (P+I+) those at whom underwent vein resection but without pathohistological tumor invasion (P+I-) and lastly a third group (P-I-) matched to the P+I+ included patients without vein resection. Statistical analysis was performed using the R software package. The significance level for all calculations was set at α = 0.05. Results. The study cohort included 179 patients, 113 of whom underwent simultaneous PV/SMV resection. 36 patients (31,9%) had pathohistological tumor infiltration (P+I+), 77 (68,1%) did not (P+I-). 66 patients without vein resection (P-I-) were balanced by the P+I+ group. Most of pathohistological tumor characteristics were comparable between groups. 17 patients (9.5%) received neoadjuvant therapy, 16 of them were in vein resection group (P+). The study revealed differences in overall median survival (11.9 months [P+I+] vs. 16.1 months [P+I-] vs. 20.1 months [P-I-]; p=0.01). Univariate survival analysis shown negative consequences for CA19-9, resection margin (R), status of nodal metastasis (N), lymph node ratio (LNR), microvascular vein invasion (V) and true invasion of the PV/SMV. Multivariate survival analysis identified true invasion of the PV/SMV as the only significant, negative prognostic factor (p= 0.01). Whereas the incidence of local tumor recurrence was comparable (p=0.96), the proportion of patients with distant metastasis showed significant differences (75% [P+I+] vs. 45.8% [P+I-] vs 54.7% [P-I-]; p=0.01). The median time to progression were significantly shorter if the PV/SMV was infiltrated (7,4 months [P+I+] vs. 10,9 months [P+I-] vs. 11,6 months [P-I-]; p=0.02). Univariate progression analysis revealed significances for true invasion of the PV/SMV, microvascular vein invasion (V), CA19-9 and histologic classification (G). Multivariate progression analysis detected pathohistological invasion of the PV/SMV and histologic classification (G) as independent factors. Initial liver metastasis occurred in 25% of the patients. Conclusions. Pathohistological invasion of the PV/SMV is an independent risk factor for overall and progression free survival. Patients of P+I+-group had a higher incidence of distant metastasis, local progression is comparable. Even radical and complete resection cannot completely compensate for aggressive tumor biology and advanced disease. Modifiziert nach Mierke et al., 2016

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.

Pharmacokinetic and pharmacodynamic models can be applied to clinical study data using various modelling approaches depending on the aim of the analysis. In population pharmacokinetics for instance, simple compartmental models can be employed to describe concentration-time data, identify prognostic factors and interpolate within well-defined experimental conditions. The first objective of this thesis was to illustrate such a ‘semi-mechanistic’ pharmacokinetic modelling approach using mavoglurant as an example of a compound under clinical development. In particular, methods to accurately characterise complex oral pharmacokinetic profiles and evaluate the impact of absorption factors were investigated. When the purpose of the model-based analysis is to further extrapolate beyond the experimental conditions in order to guide the design of subsequent clinical trials, physiologically-based pharmacokinetic (PBPK) models are more valuable as they incorporate information not only on the drug but also on the system, i.e. on mammillary anatomy and physiology. The combination of such mechanistic models with statistical modelling techniques in order to analysis clinical data has been widely applied in toxicokinetics but has only recently received increasing interest in pharmacokinetics. This is probably because, due to the higher complexity of PBPK models compared to conventional pharmacokinetic models, additional efforts are required for adequate population data analysis. Hence, the second objective of this thesis was to explore methods to allow the application of PBPK models to clinical study data, such as the Bayesian approach or model order reduction techniques, and propose a general mechanistic modelling workflow for population data analysis. In pharmacodynamics, mechanistic modelling of clinical data is even less common than in pharmacokinetics. This is probably because our understanding of the interaction between therapeutic drugs and biological processes is limited and also because the types of data to analyse are often more complex than pharmacokinetic data. In oncology for instance, the most widely used clinical endpoint to evaluate the benefit of an experimental treatment is survival of patients. Survival data are typically censored due to logistic constraints associated with patient follow-up. Hence, the analysis of survival data requires specific statistical techniques. Longitudinal tumour size data have been increasingly used to assess treatment response for solid tumours. In particular, the survival prognostic value of measures derived from such data has been recently evaluated for various types of cancer although not for pancreatic cancer. The last objective of this thesis was therefore to investigate different modelling approaches to analyse survival data of pancreatic cancer patients treated with gemcitabine, and compare tumour burden measures with other patient clinical characteristics and established risk factors, in terms of predictive value for 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/β-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/β-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.

Weltweit hat das duktale Adenokarzinom des Pankreas (PDAC) unter den Krebserkrankungen die schlechteste Prognose. Aufgrund der unspezifischen Symptome wird die Erkrankung meist erst in einem lokal fortgeschrittenem Stadium diagnostiziert, wenn eine kurative Tumorresektion nicht mehr möglich ist und es bereits zur Metastasierung gekommen ist. Trotz intensiver klinischer Forschung wird mit bisherigen Therapieansätzen wie zum Beispiel Gemcitabin (auch in Kombination mit nab-Paclitaxel) nur eine geringfügige Verbesserung des medianen Überlebens erzielt. Diese Therapieresistenz gegenüber Gemcitabin wurde in in vitro Versuchen mit verschiedenen humanen PDAC-Zelllinien bestätigt. Die zusätzlich behandelte nichttumorigene Pankreasdukt-Zelllinie HDPE-E6E7 zeigte hingegen eine starke Sensitivität gegenüber dem Chemotherapeutikum. Ursächlich beteiligt an der generellen Resistenz dieser Tumore gegenüber Chemo- und Strahlentherapie sind verschiedene Apoptose-Evasionsmechanismen. Diese sind vor allem durch ein Ungleichgewicht pro- und antiapoptotischer Faktoren bedingt (Lowe 2004). Zusätzlich fördern KRAS-Mutationen, die nahezu universell in allen PDACs vorliegen, die Proliferation der Tumorzellen und unterstützen die Apoptose-Dysregulation durch eine verstärkte Expression antiapoptotischer Proteine. Nach umfangreichen Literaturrecherchen (Werner 2011a, Werner 2011b) wurden verschiedenste PDAC-Zelllinien hinsichtlich ihrer Expression von Apoptose-assoziierten Genen analysiert. Untersucht wurden diesbezüglich verschiedene humane PDAC-Zelllinien, aber auch Primärzellkulturen (PaCaDD-Zellen), die in unserem Labor per Outgrowth-Methode aus Patiententumorgewebe etabliert wurden. Ergänzend wurden murine Zelllinien analysiert, die aus einem genetischen PDAC-Mausmodell (KRASG12D; P53R172H; PDX1 CRE) stammen. Normiert bezüglich der Expression der HDPE-E6E7-Zellen wurde eine vielfältige, sehr heterogene Dysregulation von verschiedenen, mit der Apoptose assoziierten Proteinen festgestellt. Per siRNA-basiertem Knockdown wurden verschiedene Kandidatengene hinsichtlich ihrer funktionellen Bedeutung für die Zellproliferation und Apoptose-Induktion näher charakterisiert. In einem dynamischen Prozess wurde eine multimodale Therapie entwickelt, bei der fünf antiapoptotische Zielgene (BCLXL, FLIP, MCL1L, SURVIVIN und XIAP) kombiniert mit KRAS als zentralem Onkogen simultan in ihrer Expression inhibiert wurden. Ziel war es, hierdurch sowohl die extrinsische als auch intrinsische Apoptose zu normalisieren und eine möglicherweise durch Caspase-Inhibitoren blockierte Signaltransduktion zu ermöglichen. Ein zusätzlicher Knockdown von KRAS sollte einer Gegenregulierung dieser Therapie vorbeugen und die gesteigerte Proliferation der Tumorzellen unterbinden. Dieser so genannte SGS6-Therapieansatz zeigte in vitro in allen fünf getesteten humanen sowie in zwei murinen Zelllinien eine starke Apoptose-Induktion und Verminderung der Zellzahl. Durch Zweit-siRNAs wurde die spezifische Wirksamkeit der Knockdowns bestätigt und zelluläre off-target-Effekte wurden ausgeschlossen. Auch in vivo wurde in einem subkutanen Allograftmodell mit dem SGS6-Therapiekonzept eine starke Tumorreduktion erzielt. Die analoge Untersuchung der nichttumorösen Pankreasdukt-Zelllinie HDPE-E6E7 zeigte, dass die SGS6-Therapie deutlich spezifischer für die Krebszellen war verglichen zur Behandlung mit Gemcitabin.

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.