Les lectines de type-C (CLR) sont des protéines de liaison au glycane qui reconnaissent les sucres de manière dépendante du Ca2+. Ils ont des rôles divers dans l'organisme humain. Ils sont responsables des interactions et de l'internalisation d'agents pathogènes tels que Candida albicans, Mycobacterium tuberculosis, le VIH ou le virus Ebola. Ils sont également impliqués dans le développement ou la prévention du cancer par la reconnaissance de glycanes spécifiques exprimés à la surface des cellules tumorales.L'importance cruciale est de trouver des ligands pour les CLR qui induiront une réponse immunitaire ou des inhibiteurs pour les lectines impliquées dans la promotion des infections dans l'organisme. L'objectif du réseau IMMUNOSHAPE était d'examiner de près les rôles, les spécificités et les différences entre les CLR et d'essayer de trouver des molécules appropriées pour stimuler la réponse immunitaire. Au cours de cette thèse, les néoglycoprotéines (NGP) contenant des glycodendrons de différentes valences ont été synthétisées. Pour la synthèse ont été utilisés BSA et OVA comme porteurs de protéines sur lesquels sont couplés des composés monovalents et des dendrons avec αMan et Manα1-2Man de trois et neuf valences. Tous les NGP ont été synthétisés par la chimie click avec deux équivalents de glycodendron / BSA. De plus, des NGP avec des glycomimétiques sur la base de fucose et de Manα1-2Man ont été préparés.L'affinité des molécules synthétisées a été analysée avec GLYcoPROFILE, la plateforme technologique développée par GLYcoDiag dans le but de mieux étudier les interactions glycobiologiques. Il a été évalué que tous les composés testés présentaient un effet multivalent fort sur quatre lectines spécifiques du mannose, y compris deux CLR : DC-SIGN et Langerin. La néoglycoprotéine avec 11 dendrons Manaαl-2 Man nonavalés a obtenu la meilleure avidité pour toutes les lectines testées. Les IC50 obtenues pour la Langerine et le DC-SIGN sont respectivement de l’ordre du nanomolaire et picomolaire, c’est une des valeurs les plus faibles obtenues pour ces deux lectines.L'étude des interactions glycobiologiques a été élargie par l'analyse des différences entre les glycanes avec les liaisons O, C et S et leurs interactions avec les lectines. Il a été observé que les C-glycanes n'ont pas le même mode de liaison que les O-glycanes et, par la suite, ne présentent pas le même effet multivalent attendu, que les O-glycanes. Dans le contexte des glycosides, nous montrons que l’O-glucoside présente de meilleures interactions avec les lectines purifiées que le S-glucoside, tandis que le S-galactoside offre une inhibition significativement meilleure entre les kératinocytes humains normaux et les néoglycoprotéines correspondantes. En outre, une étude intéressante a porté sur les interactions entre les thio-sialosides et la sialidase NanA. Cette analyse a montré que la multivalence a un effet important non seulement sur la lectine, mais également sur la liaison de l’enzyme. Les NGP synthétiques thio-sialylés ont mis en évidence un inhibiteur multivalent efficace de l'enzyme NanA.Au final, cette thèse présente des résultats intéressants sur l'influence significative des composés multivalents sur les interactions glycobiologiques entre les glycanes et les lectines ainsi que sur les enzymes. Cette connaissance pourrait être utilisée dans la conception future des vaccins et de leurs adjuvants pour le traitement des infections,du cancer et, en général, pour la formation de la réponse immunitaire. / C-type lectins (CLRs) are glycan binding proteins which recognize sugars in Ca2+ dependent manner. They have diverse roles in human organism. They are responsible for interactions and internalization of pathogens like Candida albicans, Mycobacterium tuberculosis, HIV or Ebola virus. They are also involved in development or prevention of cancer through recognition of specific glycans expressed on surface of tumor cells.The crucial importance is to find ligands for CLRs which will induce immune response or inhibitors for lectins which are involved in promotion of infections in organism. The goal of IMMUNOSHAPE network was to closely examine roles, specificities and differences between CLRs and try to find appropriate molecules for driving immune response. During this thesis, neoglycoproteins (NGPs) containing glycodendrons with different valences were synthetized. For synthesis were used BSA and OVA as protein carriers on which are coupled monovalent compounds and dendrons with αMan and Manα1-2Man in three and nine valences. All NGPs were synthetized with click chemistry with two ratios of glycodendron/BSA. Additionally, NGPs with glycomimetics on the basis of fucose and Manα1-2Man were prepared.The affinity of synthetized molecules was analyzed with GLYcoPROFILE, technology platform developed in GLYcoDiag with the aim of better and more precise investigation of glycobiological interactions. It was evaluated that all tested compounds showed strong multivalent effect on four mannose specific lectins, including two CLRs: DC-SIGN and Langerin. Neoglycoprotein with 11 nonavalent Manα1-2Man dendrons achieved the best avidity for all tested lectins. Obtained IC50 for Langerin and DC-SIGN are of nanomolar and picomolar range respectively, which are one of the lowest values obtained for these two lectins.Studying glycobiological interactions was expanded by analysis of differences between glycans with O-, C- and S-linkage and their interactions with lectins. It was observed that C-glycans does not have the same mode of binding like O-glycans and subsequently, do not show the same expected multivalent effect such as O-glycans. In the context of glycosides, we show that even O-glucoside achieved slithly better interactions with purified lectins in comparison with S-glucoside, S-galactoside provide significantly better inhibition between normal human keratinocytes and corresponding neoglycoproteins in comparison with O-galactoside. Furthermore, interesting study was investigation of interactions between thio-sialosides and sialidase NanA. This analysis showed that multivalency has a strong effect not only on lectin, but also on enzyme binding. Synthetized thio-sialylated NGPs showed as efficient, multivalent inhibitor of NanA enzyme.Altogether, this thesis presents interesting results of significant influence of multivalent compounds on glycobiological interactions between glycans and lectins as well as enzymes. This knowledge could be used in future design of vaccines and their adjuvants for infection and cancer treatment and in general, for shaping immune response.

Différentes stratégies permettent de tirer des conclusions à partir des données générées par des biopuces d'ADN dans l'étude de la dynamique de l'estradiol (E2) sur le transcriptome de la glande mammaire de souris vierges. Nous avons retenu 2 stratégies soit effectuer un classement des processus cellulaires des gènes régulés et tirer profit des courbes de régulation en fonction du temps. Nous avons de plus, utilisé 2 méthodes de normalisation des données (MAS5.0 et RMA) afin d'évaluer leurs similitudes et leurs disparités, ce qui a permis d'aller vers une meilleure compréhension de leurs impacts sur les résultats obtenus. Par l'observation des patrons d' expression suite à l'action de l'E2, les similarités entre MAS5.0 et RMA sont correctes. Cependant, c'est lorsque l'écart entre les intensités du traitement et du contrôle est faible que les dissemblances sont les plus manifestes c' est-àdire là où discriminer entre la variabilité biologique et technique est la moins évidente.

Le phosphore (P) est un nutriment essentiel aux poissons. Il importe d'établir leurs véritables besoins afin de réduire les rejets de P dans les effluents aquacoles. Les besoins nutritionnels (BN) sont estimés avec des indicateurs plus ou moins sensibles et précis (croissance, P sanguin, P non fécal, P osseux). Le régulateur majeur de l'expression des gènes impliqués dans le métabolisme du P chez la truite arc-en-ciel est la concentration du P alimentaire. Peut-être existe-t-il des gènes P-répondants plus sensibles et précis pour estimer les BN ? Le projet vise à étudier l'interaction entre les régimes variant en P et les gènes P-répondants en combinant l'hybridation soustractive suppressive (SSH) et les puces ADNc. Chez le rein de la truite, 54 gènes candidats P-répondants ont été identifiés après 7 semaines d'un régime P-carencé (réactions immunitaires, réponse au stress oxydatif, enzymes, protéines ribosomales et gènes impliqués directement ou indirectement dans le métabolisme du P). Les puces ADNc ont donc un grand potentiel pour identifier les gènes P-répondants. / Phosphorus (P) is an essential nutrient for fish. It is important to establish their true nutritional needs to reduce P discharge in effluent water. The minimum dietary requirement is usually estimated with more or less sensitive and precise indicators (growth, P nonfecal excretion, blood P and bone P levels). Dietary P is the major regulator of genes expression involved in P metabolism in rainbow trout. Maybe there are more sensitive, fast and precise dietary P-responsive genes to estimate the dietary requirement? This project aims at studying the interaction between the diets varying in P and the P-responsive genes by combining subtractive suppressive hybridization (SSH) with cDNA microarray analysis. In trout kidney, 54 putative P-responsive genes was identified after 7 weeks of P-deficient diet (immune reactions, respond to the oxidative stress, enzymes, ribosomal proteins and genes involved directly or indirectly in P metabolism). The cDNA microarray techniques are a method with enormous potential to identify P-responsive genes.

Dans le cadre de la modélisation des pathologies anxio-dépressives, notre équipe a créé par des approches génétiques et pharmacologiques deux modèles de souris, les souris privées des récepteurs 5-HT1A et 5-HT1B de la sérotonine (5-HT1A/1B-/-) et les souris CORT ayant reçu une exposition chronique de corticostérone exogène (modèle CORT). Ces modèles présentent respectivement un phénotype hyper anxieux et anxio-dépressif. A l'aide de la technique des puces à ADN, nous avons tenté de caractériser le phénotype moléculaire des troubles comportementaux observés dans les différentes régions cérébrales cortico-limbiques de ces modèles et de rechercher les effets des antidépresseurs sur le transcriptome. Nos études ont montré que les états anxio-dépressifs induisent des changements transcriptomiques spécifiques des différentes régions cérébrales du circuit cortico-limbique. Les traitements antidépresseurs ont non seulement inversé ces changements moléculaires, mais également induit des transcriptions génomiques régionales spécifiques.

L'interface homme / machine a entraîné de nombreuses recherches en biotechnologie. Une partie de ces recherches portent sur les interconnexions cerveau / machine. En effet, le cerveau dispose de nombreuses connexions cérébrales par le biais de neurones. Ces neurones communiquent entre eux et propagent l'information grâce à un signal bio-électrique appelé potentiel d'action. L'objectif de ma thèse de doctorat est de mesurer ce signal à l'aide de transistors ionosensibles à effet de champ (Ion Sensitive Field Effect Transistor ISFET). Le procédé ISFET a été modifié pour obtenir un nouveau type de capteur baptisé NeuroFET. Les puces contenant les NeuroFETs ont entièrement été fabriquées au sein de la salle blanche du LAAS. La croissance des neurites doit être ensuite orientée pour que celles-ci passent sur les grilles des NeuroFETs. Pour se faire, nous avons choisi de les contraindre mécaniquement à l'aide de canaux microfabriqués en résine SU-8. Après avoir testé différentes méthodes non concluantes, nous avons développé notre propre technique basée sur la photolithographie par projection. En modifiant les paramètres de focalisation et d'exposition, il a été possible d'obtenir des canaux en forme d'arcs brisés en une seule insolation. Grâce à cette méthode nommée " SU-8 3D", nous avons finalement réalisé des réseaux de microcanaux biocompatibles en SU-8 en vue d'analyses neuronales. Notre partenariat avec l'Institut de la Vision à Paris, nous a permis d'utiliser ce réseau de canaux afin d'orienter la croissance des neurites. La puce NeuroFET a été mise en boitier sur un circuit imprimé, isolée électriquement et recouverte d'un cône de culture permettant la culture neuronale à l'échelle de la puce individuelle. Les potentiels d'actions des neurones de rétine de rat n'étant pas assez important pour être mesuré à partir de l'électronique développée, nous avons utilisé des neurones d'escargots d'eau Lymnaea Stagnalis. Après trois jours de culture, nous avons appliqué aux cellules un cycle de différentes toxines permettant d'alterner le déclanchement de potentiels d'actions spontanés et l'état de repos. Ce cycle nous a permis d'observer une activité neuronale et ainsi de valider le bon fonctionnement du système.

Cette thèse expose la problématique récente concernant la résolution de problèmes de grande dimension. Nous présentons les méthodes permettant de les résoudre ainsi que leurs applications, notamment pour la sélection de variables dans le domaine de la fouille de données. Dans la première partie de cette thèse, nous exposons les enjeux de la résolution de problèmes de grande dimension. Nous nous intéressons principalement aux méthodes de recherche linéaire, que nous jugeons particulièrement adaptées pour la résolution de tels problèmes. Nous présentons ensuite les méthodes que nous avons développées, basées sur ce principe : CUS, EUS et EM323. Nous soulignons en particulier la très grande vitesse de convergence de CUS et EUS, ainsi que leur simplicité de mise en oeuvre. La méthode EM323 est issue d'une hybridation entre la méthode EUS et un algorithme d'optimisation unidimensionnel développé par F. Glover : l'algorithme 3-2-3. Nous montrons que ce dernier algorithme obtient des résultats d'une plus grande précision, notamment pour les problèmes non séparables, qui sont le point faible des méthodes issues de la recherche linéaire. Dans une deuxième partie, nous nous intéressons aux problèmes de fouille de données, et plus particulièrement l'analyse de données de puces à ADN. Le but est de classer ces données et de prédire le comportement de nouveaux exemples. Dans un premier temps, une collaboration avec l'hôpital Tenon nous permet d'analyser des données privées concernant le cancer du sein. Nous développons alors une méthode exacte, nommée delta-test, enrichie par la suite d'une méthode permettant la sélection automatique du nombre de variables. Dans un deuxième temps, nous développons une méthode heuristique de sélection de variables, nommée ABEUS, basée sur l'optimisation des performances du classifieur DLDA. Les résultats obtenus sur des données publiques montrent que nos méthodes permettent de sélectionner des sous-ensembles de variables de taille très faible,ce qui est un critère important permettant d'éviter le sur-apprentissage / This PhD thesis explains the recent issue concerning the resolution of high-dimensional problems. We present methods designed to solve them, and their applications for feature selection problems, in the data mining field. In the first part of this thesis, we introduce the stakes of solving high-dimensional problems. We mainly investigate line search methods, because we consider them to be particularly suitable for solving such problems. Then, we present the methods we developed, based on this principle : CUS, EUS and EM323. We emphasize, in particular, the very high convergence speed of CUS and EUS, and their simplicity of implementation. The EM323 method is based on an hybridization between EUS and a one-dimensional optimization algorithm developed by F. Glover : the 3-2-3 algorithm. We show that the results of EM323 are more accurate, especially for non-separable problems, which are the weakness of line search based methods. In the second part, we focus on data mining problems, and especially those concerning microarray data analysis. The objectives are to classify data and to predict the behavior of new samples. A collaboration with the Tenon Hospital in Paris allows us to analyze their private breast cancer data. To this end, we develop an exact method, called delta-test, enhanced by a method designed to automatically select the optimal number of variables. In a second time, we develop an heuristic, named ABEUS, based on the optimization of the DLDA classifier performances. The results obtained from publicly available data show that our methods manage to select very small subsets of variables, which is an important criterion to avoid overfitting

Ctenocephalides felis est une espèce de puce cosmopolite parasitant majoritairement les carnivores domestiques. Elle est vectrice de nombreux agents pathogènes zoonotiques dont les bactéries du genre Bartonella, bactéries intracellulaires facultatives. La compétence vectorielle de cette puce a été investiguée pour B. henselae, B. quintana, B. clarridgeiae, B. tribocorum et B. birtlesii. Dans ces conditions expérimentales, utilisant un système de gorgement sur membrane, ces espèces ont persisté pendant les trois jours d'une première étude, et pour B. henselae durant les 13 jours de survie des puces, dans une seconde étude. Les cinq espèces de bartonelles ont été retouvées dans les fèces. Pour ces cinq espèces, nos résultats montrent une absence de transmission verticale transovarienne chez la puce et suggèrent une possibilité de contamination horizontale. Nous proposons enfin un protocole original d'évaluation de l'efficacité d'un traitement antiparasitaire chez le chat, pour prévenir sa contamination par Bartonella spp. / Ctenocephalides felis is a cosmopolitan flea species mainly parasitizing pets, transmitting several pathogens of veterinary and zoonotic importance including the facultative intracellular bacteria of the genus Bartonella. The vector competence of this flea was investigated for B. henselae, B. quintana, B. clarridgeiae, B. tribocorum and B. birtlesii, using an artificial feeding system. In these experimental conditions, these bartonellae proved to persist for three days, in a first study, while B. henselae persisted for the 13 days of its life span, in a second study. All five bartonellae were excreted in the flea's faeces. On the whole, these five species were not transmitted transovarially in the fleas, though horizontal transmission was suggested. Furthermore, we propose an original protocol allowing the evaluation of the efficacy of ectoparasiticidal products against Bartonella spp. infection in cats.

Certaines applications industrielles nécessitent des niveaux d’étanchéité exceptionnels pour permettre la réalisation d’un vide poussé ou pour répondre à des enjeux de sécurité radiologique par exemple. Ces niveaux de haute étanchéité statique sur des assemblages démontables sont obtenus à l’aide de joints entièrement métalliques. La fuite résultante de l’assemblage n’est due qu’à la persistance d’un champ des ouvertures à l’interface entre le joint d’étanchéité et la bride d’assemblage, conséquence d’un contact imparfait entre les deux surfaces rugueuses. Le champ des ouvertures à l’interface de contact est assimilable à une fracture rugueuse hétérogène, de nature multi-échelle, et peut en principe être obtenu par un calcul de déformations mécaniques préalable. Dans ce travail, on s’intéressera plus particulièrement à l’écoulement gazeux raréfié dans le régime glissant au sein de cette fracture. Pour les régimes modérément raréfiés,l’écoulement est modélisé par l’équation de Reynolds faiblement compressible avec correction de glissement de premier ordre aux parois que l’on développe. On effectue ensuite un changement d’échelle par la méthode de la prise de moyenne volumique, permettant d’établir un modèle macroscopique d’écoulement à l’échelle d’un élément représentatif, où le débit massique est relié au gradient de pression via le tenseur de transmissivité. Celui-ci, caractéristique de l’élément représentatif de fracture, est calculé par résolution d’un problème de fermeture et est dépendant de la microstructure ainsi que du libre parcours moyen représentatif sur l’élément. Pour remonter à l’écoulement dans l’ensemble de la fracture, hétérogène à cette échelle, celle-ci est subdiviséeen pavés sur chacun desquels est calculé un tenseur de transmissivité local par la méthode sus-citée. Ensuite, l’écoulement dans ce champ de tenseurs est résolu par une méthode des éléments finis de frontière, donnant la transmissivité apparente glissante du joint dans son ensemble. Cette approche à deux échelles, vue comme outil d’aide à la conception, permet une réduction de la complexité de calcul par rapport à une simulation directe, rendant possible une analyse plus efficace du comportement d’un système d’étanchéité. Pour valider l’utilisation du modèle de glissement d’un point de vue macroscopique et s’affranchir des incertitudes sur le calcul de déformation mécanique, des puces nanofluidiques de type réseau hétérogène de canaux droits sont fabriquées par photolithographie par niveaux de gris. Des essais expérimentaux de mesure de fuite sont réalisés sur ces géométries modèles, représentant des joints idéalisés. Ces essais sont effectués en appliquant une forte différence de pression d’hélium par utilisation d’un spectromètre de masse mesurant la fuite, produisant une condition de vide en sortie de puce.Selon les puces, les régimes de raréfaction atteints vont alors du régime glissant au régime moléculaire. Le débit de fuite mesuré est alors supérieur à celui prédit par le modèle de premier ordre, l’écart restant inférieur à un ordre de grandeur quel que soit le régime / Some industrial applications require exceptional sealing levels to maintain ultra-high vacuumconditions or for radiological safety concerns for example. Such high performance static sealingconditions on mechanical assemblies are reached using entirely metallic gaskets. The resultingleak-rate is only due to the persistence of an aperture field at the seal-flange interface,consequence of a non-ideal contact between the two rough surfaces. This aperture field can beviewed as a rough and heterogeneous fracture, of multi-scale nature, and can be obtained by aprior contact mechanics computation. In this work, we are interested on the rarefied flow of a gasin this fracture, drawing our attention to the slip regime. For such moderately rarefied regime, theflow is described by the slightly compressible Reynolds equation with a first-order slip-flowcorrection at the walls, which we develop. Using the method of volume averaging, an upscalingprocedure is performed to derive the macroscopic flow model at the scale of a representativeelement, and where the mass flow rate is related to the pressure gradient by the transmissivitytensor. This latter is characteristic of the representative fracture element and is obtained by solvingan auxiliary closure problem which depends on the micro-structure as well as the representativemean free path on the element. To compute the flow in the whole fracture, heterogeneous at thisscale, it is subdivided in tiles on which a transmissivity tensor is locally computed by theaforementioned method. Then, the flow problem in this tensor field is solved using a boundaryelement method, leading to the apparent slip-corrected transmissivity of the entire aperture field.This two-scale approach is a conception tool which reduces the overall complexity with respect toa direct numerical simulation, allowing a more efficient analysis of the behavior of a sealingassembly. To validate the use of slip models at the macroscopic level and to eliminate theuncertainties of the contact mechanics computation, nanofluidic chips composed ofheterogeneous network of straight channels are fabricated using a grayscale photolithographytechnique. Experimental measurements of the leak-rate are performed on these idealizedgeometries that mimic a seal assembly. They are realized by applying a strong helium pressuredifference on the chip using a mass spectrometer to measure the leak, which produces a nearvacuum condition at the outlet. Depending of the chip, the rarefaction regime ranges from slip tofree-molecular. The measured leak-rate is greater than predicted by the first order model, thoughbeing of the same order of magnitude whatever the regime

Le cancer médullaire de la thyroïde (CMT), qui représente 5 à 8% des cancers de la thyroïde, est issu de la transformation maligne des cellules C du parenchyme thyroïdien. Ce cancer, sporadique dans 70 à 80% des cas et familial pour les 20 à 30% restants, est essentiellement lié à des anomalies du proto-oncogène RET, codant un récepteur à activité tyrosine kinase. La fréquence élevée des mutations activatrices de RET ont permis d’identifier ce récepteur comme une cible thérapeutique majeure. Si la chirurgie est le traitement de référence pour les formes localisées, les formes localement avancées ou métastatiques, de pronostic plus péjoratif étaient avant le développement des thérapies moléculaires ciblées, dans une impasse thérapeutique. La meilleure compréhension de la biologie des tumeurs a permis le développement de ces thérapies plus rationnelles et plus spécifiques, en particulier des inhibiteurs d’activité tyrosine kinase (ITK). L’optimisation de leur utilisation en clinique nécessite de mieux comprendre leurs mécanismes d’action.Dans ce contexte, les objectifs de cette thèse ont été à la fois cognitifs et cliniques, visant à améliorer la compréhension de la réponse moléculaire à deux ITKs, le sunitinib et la vandetanib,dans le CMT, et à identifier de nouveaux biomarqueurs de suivi thérapeutique. Dans un premier temps, nous avons montré les effets antiprolifératifs, antitumoraux et antiangiogéniques du sunitinib et du vandetanib dans un modèle de CMT muté RETC634W, mettant en évidence des profils d’activité proches entre les deux inhibiteurs. Puis, les principales voies de signalisation mises en jeu lors de la réponse à ces ITKs ont été explorées par Reverse-Phase Protein Array(RPPA). Par une approche transcriptomique haut-débit menée sur des modèles précliniques, les principales fonctions cellulaires impliquées dans la réponse au sunitinib et au vandetanib ont été identifiées. Le rôle de gènes participant à l’invasion tissulaire et au pouvoir métastatique a été mis en évidence. De nouveaux biomarqueurs potentiels de réponse au vandetanib et au sunitinib, tels que l’IL-8 et le TGF-2 dont les taux sériques sont significativement plus élevés chez les patients atteints de CMT, ont été identifiés. Enfin, l’intérêt de trois approches méthodologiques dans lesuivi de la réponse antitumorale chez les patients a été évalué. Ainsi, le développement d’une méthode de dosage du vandetanib par spectrométrie de masse a permis de suggérer un lien entre des taux sériques élevés et l’apparition de toxicités sévères. L’évaluation de biomarqueurs dans le sérum de patients traités par le vandetanib a souligné l’intérêt de l’IL-8 comme marqueur pronostic potentiel dans cette pathologie. Enfin les résultats préliminaires, évaluant la réponse au sunitinib par échographie doppler sur un modèle préclinique de souris xénogreffées, ont confirmé l’intérêt de l’imagerie fonctionnelle dans ce domaine. / Medullary thyroid carcinoma (MTC) accounts for 5-8% of all thyroid cancers and occurs as either a sporadic form or in a familial context (25% of cases). Mutations which activate the RET proto-oncogene, encoding a tyrosine kinase receptor, are responsible for familial forms and are also detected in one-third of sporadic tumors. MTC patients with local disease may be cured after initial surgery, but persistent or recurrent disease occurs in half of cases, and distant metastases are the major cause of tumor related death. Up to now there is no effective systemic treatment and new therapeutic strategies are needed for locally advanced or metastatic MTC patients. The constitutive activation of RET is crucial in MTC pathogenesis and led to the development of small compounds targeting its tyrosine kinase activity (TKI). Gaining an understanding of how cancer cells respond to drugs is challenging to improve clinical use of these new therapeutic agents. In this context, we aimed to characterize molecular mechanisms of action of sunitinib and vandetanib, two TKIs currently evaluated in MTC patients. Our results, in in vitro as well as in vivo MTC models based on the RETC634W TT cell line, demonstrate that sunitinib and vandetanib has similar antiproliferative, antitumoral and antiangiogenic properties. Using the Reverse Phase Protein Array (RPPA) large-scale technology, we identified major signalling pathways inhibited after TKIs’ treatment. Expression microarrays allowed us to investigate signaling pathways modified after sunitinib and vandetanib treatment and to show that TKIs’ treatment induced major changes in the expression of genes involved in tissue invasion and metastasis. We identified encoding secreted proteins as candidate soluble biomarkers of response and, among them, we demonstrated that metastatic MTC patients presented increased serum levels of IL-8 and TGF-2. Three modalities for determining early responses to targeted agents in MTC patients were evaluated. First, a sensitive mass spectrometry assay was developed for the quantitation of vandetanib, and applied in MTC patients, showing a potential relationship between toxic side-effects and vandetanib serum levels and suggesting that therapeutic drug monitoring may be a useful tool for MTC patients’ follow-up. Then, candidate biomarkers were investigated in MTC patients underlying the potential use of IL-8 as prognostic marker. Finally, using doppler imaging in xenografted mice model, we confirmed the utility of imaging techniques in clinical evaluation of TKI’s response.

Les rapides progrès technologiques en matière de techniques de biologie à grande échelle, comprenant notamment les microarrays, conduisent en 2006 au développement d’une nouvelle génération de puces à très haute résolution, capables de cibler à la fois tous les gènes du transcriptome humain, mais également tous les exons de ces gènes pris individuellement. L’avènement de cette puce, communément appelée puce exon, permit d’obtenir une mesure précise des changements transcriptomiques affectant les cellules cancéreuses, en offrant la possibilité de prendre en compte l’expression relative de différents exons d’un même gène.L’épissage alternatif et la transcription alternative sont les deux principaux mécanismes biologiques à l’origine de l’existence de plusieurs transcrits pour un même gène. Ces processus biologiques ont été mis en évidence depuis longtemps mais leur régulation dans les cellules normales ainsi que leurs dérégulations dans les cancers sont encore mal caractérisées de par la complexité des mécanismes impliqués. Par leur design, les puces exons permettent de mettre en évidence la présence de variations d’expression entre plusieurs transcrits potentiels d’un même gène, ouvrant ainsi la voie à une meilleure compréhension de ces processus biologiques.A partir d’un important jeu de données d’échantillons de cancers de la vessie dont le profil transcriptomique fut obtenu par puces exons, nous nous sommes intéressés à l’étude des changements d’épissage alternatif et à l’utilisation de promoteurs alternatifs dans les tumeurs de vessie. L’utilisation d’outils statistiques et mathématiques dédiés à l’analyse de ces puces nous a permis dans un premier temps d’identifier de nombreux gènes dont l’expression relative des différents transcrits est spécifiquement dérégulée dans les tumeurs de vessie. Ces transcrits constituent une nouvelle source pour l’identification de cibles thérapeutiques spécifiques des tumeurs. Nous avons pu montrer qu’avec une approche ciblée sur les changements d’expression relative de transcrits alternatifs d’un même gène, il était possible de constituer un panel de potentiels marqueurs tumoraux permettant le développement de nouveaux tests urinaires utiles à la détection des cancers de vessie et à la surveillance des patients.Par une analyse non supervisée des profils d’exons potentiellement dérégulés, nous avons pu observer une stratification des tumeurs similaire à celle observée par l’étude des profils géniques issus de puces classiques, confirmant alors l’existence d’un sous groupe de tumeurs de vessie présentant des caractéristiques transcriptomiques propres. Nous avons pu associer à ce sous-groupe de mauvais pronostic, une signature d’inclusion différentielle de certains exons. Cette signature impliquant 19 gènes permet d’identifier précisément ces tumeurs de manière très spécifique et constitue par conséquent un outil puissant utilisable en clinique.L’étude ciblée d’une voie de signalisation fréquemment dérégulée dans les cancers nous a permis de mettre en évidence une dérégulation globale de l’expression relative des transcrits alternatifs de gènes impliqués dans la prolifération cellulaire, et d’en identifier de probables régulateurs. Enfin, L’analyse des données de puces exons à la lumière des données de méthylation de l’ADN nous a permis d’identifier un mécanisme épigénétique régulant l’utilisation de promoteurs alternatifs dans un sous-groupe de tumeurs de vessie.L’ensemble des résultats obtenus par l’analyse de ces puces exons a par conséquent permis de caractériser à l’échelle du transcrit les dérégulations spécifiques des tumeurs de vessie, et d’en identifier certains mécanismes. Ces dérégulations permettent non seulement d’identifier spécifiquement plusieurs sous-groupe de tumeurs dont un de mauvais pronostic, mais offrent également de nouvelles possibilités quant-à la recherche de marqueurs urinaires pour la surveillance des patients. / The development of microarray technology in the late 1990’s served as an essential tool to comprehend the scope of transcriptomic deregulations occurring in cancer cells. Signals generated from the first generation of transcriptomic microarrays gave simultaneous measures of expression from a large number of genes, therefore enabling to identify candidate genes involved in cancer progression and putative therapeutic targets. In 2006, through a fast de- velopment of high-throughput technologies, the available large scale analysis tools became enriched with a new generation of high resolution microarrays measuring expression signals both at the gene-level and at the exon-level of each gene. The advent of this high-resolution microarray, commonly called exon array, provided the opportunity to get a more accurate meas- ure of transcriptomic changes affecting cancer cells by enabling to consider relative expression changes of the exons from a same gene.Alternative splicing and alternative transcription are the two main biological mechanisms accounting for the production of several transcripts from a same gene. Although these bio- logical processes have been known for a long time, their regulation in normal cells and their deregulation in cancer still remain challenging to well-characterize, mainly due to the complex- ity of the involved mechanisms. Through their design, exon arrays enable to identify variable expression patterns within several potential transcripts of a same gene, therefore bringing new insight into these biological processes.Based on a large dataset of bladder cancer samples that were profiled on exon arrays, we focused on the study of alternative splicing changes and alternative promoter usage in bladder tumours. Analysis of these exon arrays through the use of adapted statistical and mathemat- ical tools initially resulted in the identification of numerous genes showing differential relative expression patterns of their transcripts between cancer and normal samples. These transcripts represent a new opportunity to define tumour-specific therapeutic targets. We demonstrated that using an approach targeted on relative expression changes of transcripts from a same gene, it was possible to build up a panel of potential tumour-specific markers enabling the development of new urinary test to detect bladder cancer and monitor its evolution.Through an unsupervised analysis of putatively deregulated exon profiles, we observed that the partitioning of bladder tumours was similar to the classification resulting from the study of classical gene microarray expression profiles, consequently confirming the existence of a bladder subgroup with peculiar transcriptomic properties. For this subgroup of bad prognosis, we established a signature based on the differential alternative inclusion of several exons. This signature relates to 19 genes and enables to accurately identify tumours from this subgroup, therefore providing a powerful tool to be used in clinical practice.By studying a specific pathway often deregulated in cancer, we highlighted an overall dereg- ulation of the relative expression of alternative transcripts from genes involved in cell prolifer- ation, and identified potential actors involved in the underlying regulatory process. Eventually, the analysis of exon arrays in the light of DNA methylation array data enabled us to identify an epigenetic mechanism regulating the use of alternative promoters in a subgroup of bladder tumours.Together, the results obtained from exon array analysis consequently provided a character- ization at the transcript level of bladder tumour specific deregulations and brought insight into the underlying mechanisms. The highlighted deregulations not only allow to accurately identify two subgroups of tumours, of which one has a bad prognosis, but also offer new possibilities regarding the definition of urinary markers for patient monitoring.