Mon travail de thèse consistait à étudier la signalisation oncogénique de la tyrosine kinase (TyrK) cytoplasmique Src dans les cellules de cancer colorectal (CCR) à un stade avancé par une approche globale de phosphoprotéomique quantitative de type SILAC puis d'évaluer l'efficacité du Nilotinib, un inhibiteur de la Tyrk oncogénique BCR-Abl, sur les propriétés invasives des cellules de CCR. Dans un premier temps, nos résultats ont confirmé le rôle clé joué par Src dans l'acquisition des propriétés invasives de la tumeur. Puis, l'approche phosphoprotéomique de type SILAC a permis de mettre en évidence 136 protéines substrats de Src parmi lesquelles nous retrouvons des protéines de signalisation, des protéines associées au cytosquelette ou des protéines du trafic vésiculaire. De manière intéressante, j'ai révélé l'implication d'un réseau de TyrK dans les propriétés invasives Src-dépendantes. Nos résultats suggèrent qu'une thérapie multi-TyrK pourrait s'avérer intéressante pour traiter les CCR à un stade avancé. En complément de l'analyse SILAC, j'ai initié une approche pharmacologique pour caractériser les TyrK impliquées dans l'invasion des cellules de CCR. De manière surprenante, j'ai observé que le Nilotinib inhibe l'activité invasive des cellules de CCR avec une efficacité comparable à celle observée sur la croissance des cellules de LMC (IC50=20nM). Des approches d'invalidation génétique et de mutagénèse couplées à des tests d'invasion in vitro et in vivo ont permis de démontrer que le Nilotinib exerce son activité anti-invasive en ciblant le récepteur au collagène DDR1. Mes résultats laissent présager un intérêt thérapeutique potentiel du Nilotinib dans le traitement du cancer colorectal métastasant. / My thesis work was devoted to decipher the oncogenic signaling of the cytoplasmic tyrosine kinase (TyrK) Src in advanced colorectal cancer (CRC) cells using SILAC quantitative phosphoproteomics and to evaluate the efficiency of the oncogenic BCR-Abl inhibitor, Nilotinib, on the CRC cell invasive activity. Firstable, our results confirmed the key role of Src in the induction of cell invasion. Then, the SILAC phosphoproteomic approach revealed 136 Src substrates among which signaling proteins, cytoskeleton associated proteins or vesicular trafficking associated proteins. Interestingly, I have identified a TyrK network involved in Src-dependent invasive properties. Taken together, our results suggest that a multi-TyrK therapy may be interesting in clinic for the treatment of advanced CRC. In addition to the SILAC analysis, a pharmacological approach was set up to characterize TyrK involved in CRC cell invasion. Surprisingly, I found that Nilotinib inhibits CRC cell invasive activity with a similar efficiency to the one observed on the growth of CML (IC50 = 20nM). Knock down and mutagenesis experiments together with in vitro and in vivo invasion assay revealed the collagen receptor DDR1 as the main Nilotinib target in its anti-invasive activity. Our results suggest that Nilotinib could be of therapeutic value in metastatic CRC.

Le récepteur tyrosine kinase FLT3 est impliqué dans le maintien et le renouvellement des cellules souches et des progéniteurs hématopoïétiques. Dans environ 30% des cas de leucémies aiguës myéloïdes, il est activé constitutivement par des mutations, dont les plus fréquentes impliquent une duplication de séquence dans le domaine juxtamembranaire (Internal Tandem Duplication, ou ITD). Des inhibiteurs chimiques de FLT3 ont été développés dans le cadre de thérapies anti-cancéreuses, mais leurs essais cliniques se sont révélés assez décevants avec des effets essentiellement transitoires. Par ailleurs, certaines études ont mis en évidence une signalisation intracellulaire spécifique au mutant FLT3-ITD, comme l’activation spécifique de STAT5a. Ces données soulignent la nécessité d’étudier exhaustivement et en détail la signalisation intracellulaire induite par le récepteur FLT3 et ses mutants oncogéniques dans des modèles pertinents, avec l’espoir d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques. Nous avons surexprimé FLT3 et sa forme mutante ITD dans la lignée murine de progéniteurs myéloïdes FDCP-1/Fms. Ce modèle s’est avéré représentatif des processus observés in vivo en termes de survie, de prolifération et de différenciation monocytaire. Nous l’avons alors utilisé dans une approche protéomique pour identifier des protéines différemment phosphorylées et/ou exprimées entre les deux cas. L’utilisation d’ARN interférant et la surexpression des protéines candidates ou de leurs mutants a permis de révéler l’implication fonctionnelle de plusieurs d’entre elles dans la signalisation FLT3, telles que Hcls1, Ezrin, et PAK1 qui sont toutes des régulateurs du cytosquelette / The FLT3 receptor is involved in stem cells and myeloid progenitors self renewal processes. In about 30% of the acute myeloid leukemia cases, this receptor is mutated and constitutively active, the most common mutation being duplication of sequences in the juxtamembrane domain (Internal Tandem Duplication, ITD). Many chemical inhibitors of FLT3 have been developed for anti-cancer therapies but the clinical trials were a bit disappointing, showing mainly transient effect on blast reduction. Several studies have shown that FLT3-ITD triggers a different signaling from the wild-type receptor, like the specific activation of STAT5a. These data show the necessity of the exhaustive and detailed study of the intracellular signaling induced by FLT3 and its oncogenic mutants, to identify new therapeutic targets. We have overexpressed wild-type and ITD mutant forms of FLT3 in the murine myeloid progenitors cell line FDCP-1/Fms. This model proved it-self representative of the in vivo processes described in the literature in terms of survival, proliferation and monocytic differentiation. Consequently, we have used it for a proteomic approach to identify differentially expressed and/or phosphorylated proteins depending on FLT3 status. Using RAN interference and overexpression of these identified candidate proteins, we have demonstrated the functional involvement of several of them in FLT3 signaling, including Hcls1, Ezrin, and PAK1, which all regulate the cytoskeleton

Les kinases de la famille Pim sont impliquées dans de nombreux cancers hématologiques dont la leucémie aigüe myéloïde (LAM) et le myélome multiple. Contrairement à la plupart des autres protéines kinases dont l’activation nécessite la phosphorylation préalable du domaine catalytique, l’activité des Pim kinases est constitutive. Les mécanismes de régulation de l’expression de Pim2 ainsi que ses mécanismes d’action sont très peu connus. Une partie de mon projet a consisté en l’étude de l’expression et de la stabilité de Pim dans des cellules de LAM et de myélome. J’ai montré que l’expression de Pim2 est régulée au niveau transcriptionnel par STAT5. Les trois isoformes de Pim2 ont une demi-vie très courte. Leur rapide dégradation semble constitutive et indépendante des relais de signalisation intracellulaire. Elle implique la machinerie du protéasome mais ne semble pas nécessiter l’ubiquitination préalable de la protéine. Les formes de Pim2 qui s’accumulent dans les cellules sous l’action des inhibiteurs du protéasome sont constitutivement actives. Ces premières données m’ont conduit à envisager l’intérêt d’inhibiteurs de Pim dans le myélome multiple, où l’inhibition du protéasome comme traitement favorise l’accumulation de cette kinase oncogénique. La seconde partie de mon projet a consisté en l’identification de substrats et de partenaires potentiels de Pim2 dans les LAM. Pour cela, j’ai mis au point une méthode de marquage métabolique couplée à une analyse phosphoprotéomique quantitative globale, ainsi qu’une analyse de l’interactome de Pim2 après avoir produit un anticorps contre cette protéine. Les informations obtenues m’ont permis de montrer l’activation de la voie mTORC1 par Pim2 et d’identifier la Polo-Like Kinase (PLK1) comme un nouveau substrat et partenaire de Pim2. Mes résultats montrent une colocalisation de Pim2 et de PLK1 au cours des différentes phases de la mitose et en particulier au niveau du corps intermédiaire lors de la séparation des cellules filles. / The kinases of Pim family are implicated in many haematological cancers, whose Acute Myeloid Leukemia (AML) and multiple myeloma. Contrary of the most others proteins kinases which needs activation by the preliminary phosphorylation of catalytic domain, the activity of Pim kinases is constitutive. The regulation of Pim2 expression and its mechanisms of action are not well-known. One part of my project consisted in the study of the expression and stability of Pim2 in AML and myeloma cells. I have shown that the expression of Pim2 is regulated at transcriptional level by STAT5. The three isoforms of Pim2 have very short half-lives. Theirs fast degradations seem to be constitutive and independent of intracellular pathway. It involves the proteasome machinery but not seems to need the preliminary ubiquitination of the protein. Forms of Pim2 accumulated in the cells when the proteasome is inhibited are actives. These firsts data drove me to think about the interest of Pim inhibitor in multiple myeloma, where the using of proteasome inhibitor as treatment increase the accumulation of this oncogenic kinase. The second part of my project was to identify the potentials substrates and partners of Pim2 in AML. In this aim, I developed a method of metabolic labelling coupled with a global quantitative phosphoproteomic approach, as well as a specific antibody targeted against this protein to realize an interactome analysis of Pim2. The informations obtained allowed me to show the activation of mTORC1 pathway by Pim2 and to identify the Polo-Like Kinase (PLK1) as a new substrate and partner of Pim2. My results show that Pim2 and PLK1 are colocalized during the differents mitotic phases, particularly at the midbody level during the separation of cell.