La sclérose en plaques (SEP) est une maladie autoimmune médiée par les cellules T caractérisée par l'infiltration de leucocytes inflammatoires dans le système nerveux central (SNC) aboutissant à la destruction de la gaine de myéline. Des rémissions cliniques sont fréquemment observées lors de la grossesse chez des patientes atteintes de SEP suggérant que les hormones, particulièrement les œstrogènes, pourraient jouer un rôle protecteur. En effet, l'administration d'œstrogènes (17beta-œstradiol, E2) inhibe l'encéphalomyélite autoimmune expérimentale (EAE) chez la souris, le modèle animal de la SEP. Par l'utilisation de souris KO conditionnelles pour REalpha dans différentes cellules du système immunitaire, notre équipe a précédemment montré que l'inhibition de l'EAE par l'E2 était associée à une suppression de l'activation des cellules Th1 et Th17 encéphalitogènes et que cet effet était dépendant de l'expression de RE? dans les lymphocytes T. Les objectifs de ma thèse ont été d'identifier les cellules T impliquées dans l'effet protecteur de l'E2 dans l'EAE et de disséquer les mécanismes sous-jacents. Nous avons mis en évidence que de fortes doses d'E2 in vivo inhibait sélectivement la différenciation des cellules T 2D2, possédant un TCR spécifique du peptide MOG, en lymphocytes Th1 et Th17 suite à leur transfert chez des souris receveuses. En utilisant des cellules T 2D2 déficientes pour REalpha, nous avons pu mettre en évidence que l'expression de REalpha par les cellules T CD4+ spécifiques de MOG n'était pas nécessaire à l'action inhibitrice de l'E2. Ces résultats suggéraient que l'activation intrinsèque de la voie de signalisation E2/RE? dans les cellules T spécifiques de l'antigène n'avait pas d'impact sur leur différenciation en cellules T effectrices. Nous avons confirmé ces résultats par des expériences effectuées in vitro, montrant que la sensibilisation des cellules T naïves à l'E2 in vivo et in vitro n'affectait pas leur capacité à se différencier en cellules Th1, Th2, Th17 ou Treg. De plus, nous avons mis en évidence que l'E2 via REalpha agissait sur les cellules T CD4+ endogènes pour inhiber le développement des réponses Th1 et Th17 inflammatoires par un mécanisme de suppression en trans. Ensuite, nous avons montré par un modèle de transfert adoptif que les cellules T REalpha+/+, mais pas REalphaKO, sensibilisées à l'E2 conféraient une protection contre l'EAE lorsqu'elles étaient transférées avec les cellules T 2D2 naïves REalphaKO dans des souris receveuses Rag2KO REalphaKO immunisées avec MOG. De plus, en utilisant des souris déficientes pour RE? sélectivement dans les Treg Foxp3+, nous avons démontré que l'action protectrice des cellules T CD4+ bystander sensibilisées à l'E2 était non seulement maintenue mais augmentée en comparaison aux cellules contrôles exprimant RE?. Ces résultats ont donc permis de mettre en évidence que l'E2 agissait sur les cellules T CD4+ Foxp3neg pour restreindre la différenciation des cellules T encéphalitogènes en lymphocytes Th17 en trans et ainsi inhiber le développement de l'EAE. / Multiple sclerosis (MS) is a T-cell mediated autoimmune disease characterized by the inflammatory leukocytes infiltration into central nervous system (CNS) resulting in myelin damages. Clinical remissions in MS patients are frequently observed during pregnancy suggesting that steroid hormones, particularly estrogens, could be protective. Indeed, administration of estrogens (17beta-œstradiol, E2) inhibits experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) in mice, the animal model of MS. Using ERalpha conditional KO mice, our group has shown previously that E2-mediated inhibition of EAE was associated with suppression of encephalitogenic Th1 and Th17 cell activation and that this effect required ERalpha expression in T cells. The objectives of my thesis aimed to identify the T cells implicated in E2 protective effect on EAE and to dissect the underlying mechanisms. We highlighted that pharmacological doses of E2 in vivo selectively inhibited MOG specific TCR 2D2 T cells differentiation into Th1 and Th17 lymphocytes following their transfer into recipient mice. Using ERalpha deficient 2D2 T cells, we have showed that ERalpha expression in MOG specific CD4+ T cells was not required for the E2 inhibitory action. These results suggested that intrinsic activation of E2/ERalpha signaling in antigen specific T cells didn't impact their differentiation into effector T cells. We confirmed these results by in vitro experiment, showing that in vitro and in vivo E2 treatment of naïve T cells didn't affect their differentiation capacity into Th1, Th2, Th17 or iTreg cells. Moreover, we highlighted that E2 acted through ER? in endogenous CD4+ T cells to inhibit inflammatory Th1 and Th17 responses by a suppressive mechanism in trans. Then, we have shown using an adoptive transfer model that E2 primed ER?+/+, but not ERalphaKO, CD4+ T cells conferred substantial protection against EAE when transferred together with 2D2 ERalphaKO transgenic T cells into naïve RagKO recipients lacking ERalpha prior to MOG immunization. Futhermore, using mice selectively lacking ERalpha in Foxp3+ Treg, we have demonstrated that E2-primed CD4+ T cell protective action was not only maintained but increased in comparison to ERalpha+/+ T cells. These results allowed us to conclude that E2 acts on CD4+ Foxp3neg T cells to restrict encephalitogenic Th17 cell differentiation in trans and inhibit EAE development.

Première cause de décès par cancer chez la femme, le cancer du sein développe souvent une résistance à la chimiothérapie pouvant impliquer des transporteurs ABC (ATP Binding Cassette). Ils transportent les médicaments hors de la cellule et diminuent leur efficacité thérapeutique. Nous nous sommes intéressés à la protéine ABCC11 ou MRP8 (Multidrug Resistance Protein 8), exprimée dans le sein et responsable de l'efflux de certains anticancéreux (5FdUMP et méthotrexate). Nous avons démontré que l'expression d'ABCC11 était dépendante des voies de signalisation impliquant ER (Récepteur aux œstrogènes) ou PR (Récepteurs à la Progestérone). De plus, le tamoxifène (antagoniste d'ER) et la dexaméthasone (activateur de PR), utilisés en association avec la chimiothérapie, induisent l'expression d'ABCC11 et influenceraient négativement la réponse aux traitements anticancéreux à base de substrats d'ABCC11. L'expression d'ABCC11 a été positivement corrélée à celles d'ER et PR dans des cancers du sein. En parallèle, nous avons généré 2 modèles in silico en conformation ouverte vers l'intracellulaire ou vers l'extracellulaire et identifier des acides aminés potentiellement critiques dans l'architecture de la protéine ainsi que dans la liaison avec certains substrats (5FdUMP et GMPc). Nous avons également généré les outils moléculaires permettant l'étude de l'impact de 13 SNP (Single Nucleotide Polymorphism) non synonymes d'ABCC11. En raison d'une instabilité des lignées cellulaires, l'étude n'a pu être menée à son terme. Notre travail a ainsi contribué à une meilleure caractérisation d'ABCC11 et souligne sa potentielle valeur pronostic et prédictive dans le traitement du cancer du sein.

Des études épidémiologiques ont démontré que l’exposition aux pesticides tels que le chlordécone augmente le risque du cancer, en particulier de la prostate. Il avait été précédemment montré au laboratoire que le chlordécone possède des propriétés pro-angiogéniques impliquant la libération de NO et la production de VEGF suite à l’activation du récepteur aux oestrogènes de type alpha (ERα). Les processus angiogéniques pouvant impliquer les espèces réactives de l’oxygène (EROs), produites notamment par la mitochondrie, l’objectif de ce travail a été d’évaluer la contribution de la biogenèse mitochondriale et du stress oxydatif dans l’angiogenèse induite par le chlordécone.Les résultats obtenus montrent que la biogenèse mitochondriale n’est pas essentielle pour la réponse angiogénique du chlordécone puisqu’elle n’est retrouvée que pour de forte concentration de chlordécone. Les mécanismes mis en jeu ont été identifiés au niveau des cellules endothéliales humaines. Ils impliquent une régulation spatio temporellede la production des EROs impliquant dans un premier temps la NADPH oxydase, elle même capable de stimuler la production mitochondriale d’EROs via la voie impliquant la NO synthase. Le chlordécone serait par ailleurs capable de favoriser la localisation périnucléaire des EROs afin de favoriser la production de VEGF. L’ensemble de ces effets implique le récepteur aux oestrogènes. Ce travail a donc permis d’identifier les mécanismes cellulaires impliqués dans la modulation de l’angiogenèse par le chlordécone. Ces mécanismes moléculaires pourraient contribuer à identifier de nouvelles cibles permettant de réguler les processus angiogéniques et la tumorigenèse induites par ce toxique. / Epidemiological studies report that exposure to pesticides like chlordecone increases risk of prostate cancer and tumorigenesis. We have reported recently that the pro-angiogenic effect of chlordecone involving NO release and VEGF production is mediated through activation of α isoform of the estrogen receptor (ERα). Since mitochondria and ROS have been implicated inthe process of angiogenesis, this study aims to determine the contribution of mitochondrial biogenesisand oxidative stress in chlordecone-induce dangiogenesis. Firstly, our results indicate that mitochondrial biogenesis is not essential for chlordecone angiogenic response. We also identified the molecular mechanism involved; chlordecone induces endothelial cells angiogenesis by a spatiotemporal regulation of ROS production involving NADPH oxidase then mitochondrial O2 -via a NO sensitive pathways through activation of ERα.These findings propose that a molecular mechanism may partly explain the epidemiological evidence implicating chlordecone as risk factor of prostatic cancer.

Les travaux épidémiologiques et expérimentaux effectués à ce jour sur le cancer du sein ont montré que les oestrogènes - comme l’eostradiole (E2) - et leur récépteur (ER) - un facteur de transcription les liants - sont fortement impliqués dans au moins 70% des cas de cancer du sein. Cette implication est d’autant plus visible que les patients, suite à une thérapie anti-oestrogénique, ont tendance à développer une résistance endocrinienne au traitement. Pendant longtemps, l’ER a été étudié en tant que facteur indépendant liant directement une séquence ADN spécifique sur le génome. Aujourd’hui le paradigme a profondément changé. Il est bien connu que ER s’associe avec de nombreux autres facteurs de transcription et protéines régulant la chromatine afin de réguler l’expression des gènes. Cependant, nos connaissances concernant la fonction de modifications épigénétiques suite à l’activation de ER - notamment la méthylation de l’ADN et l’acétylation des histones - sont encore limitées. Dans cette étude, j’ai mis en place un protocole de culture cellulaire adapté à l’étude de la privation et à la re-stimulation d’E2 stricto sensu. Dans un premier temps, ce protocole a été évalué à l’aide de la toute dernière technologie de puce permettant la lecture du méthylome et couvrant la liste complète des éléments amplificateurs. Dans un deuxième temps, j’ai mesuré le transcriptome et les profiles d’acétylation de l’histone H3 (H3K27ac) afin de déterminer la capacité de ER à réguler l’expression des gènes J’ai découvert que, suite à la privation de E2, les niveaux de méthylation de l’ADN et de H3K27ac changent et que ces changements s’accentuent avec le temps, en particulier au niveau des éléments amplificateurs. Une analyse d’enrichissement des facteurs de transcription et des séquences de liaison spécifiques a révélé que les facteurs de transcriptions des familles AP-1 et FOX sont des intermédiaires favorisants la liaison de ER aux éléments amplificateurs. Finalement, la re-stimulation des cellules par de l’E2 a montré que la majorité des changements épigénétiques observé sont réversibles mais que certains éléments amplificateurs restent hyperméthylés et déacétylés. Ceci pourrait indiquer que les traitements anti-oestrogéniques sont efficaces mais pourrait également indiquer un marqueur de résistance endocrinienne. Cette étude apporte des informations nouvelles quant aux effets de l’inhibition et l’activation de ER sur la méthylation de l’ADN et l’acétylation de l’histone H3 à l’échelle du génome et renforce l’importance du rôle d’autres facteurs au niveau des amplificateurs / Previous epidemiological and experimental studies have strongly implicated estrogens in breast cancer risk and Estrogen Receptor (ER), the transcription factor to which estrogen binds, is considered as the major molecular driver of around 70% breast cancers. The importance of the deregulated estrogen signalling is further highlighted by increasing evidence that current chemopreventive and therapeutic strategies that target hormonally responsive breast cancers frequently result in the development of resistance to anti-estrogens and metastatic progression, highlighting the need for understanding the molecular underlying mechanisms. While until recently, ER was believed to act as a stand-alone transcription factor, which can directly bind its motifs in DNA, it is now accepted that ER activity is a complex and dynamic process that requires highly concerted actions of a dozen transcriptional cofactors and various chromatin regulators at DNA. Recent studies focused on characterising ER-associated cofactors and their role in opening the chromatin provided a remarkable insight into transcriptional regulation mediated by ER. However DNA methylation and histone acetylation are poorly understood in the context of ER’s dynamic binding. In this thesis, I combined a cell culture protocol adapted for studying estradiol (E2) deprivation and re-stimulation in stricto sensu in ER-positive breast cancer cells with the latest methylation array, that allowed a genome-wide interrogation of DNA methylation (including a comprehensive panel of enhancers). I further investigated histone acetylation (ChIP-seq) and transcriptome (RNA-seq) after E2 deprivation and re-stimulation to better characterise the ability of ER to coordinate gene regulation. I found that E2 deprivation and re-stimulation result in time-dependent DNA methylation changes and in histone acetylation across diverse genomic regions, many of which overlap with enhancers. Further enrichment analysis of transcription factor (TF) binding and motif occurrence highlights the importance of ER tethering mainly through two partner TF families, AP-1 and FOX, in the proximity of enhancers that are differentially methylated and acetylated. This is the first study that comprehensively characterized DNA methylation at enhancers in response to inhibition and activation of ER signalling. The transcriptome and genome occupancy data further reinforced the notion that ER activity may orchestrate a broad transcriptional programme through regulating a limited panel of critical enhancers. Finally, the E2 re-stimulation experiments revealed that although the majority of the observed epigenetic changes induced by E2 deprivation could be largely reversed when the cells were re-stimulated we show that DNA hypermethylation and H3K27 acetylation at enhancers as well as several gene expression changes are selectively retained. The partial reversibility can be interpreted as a sign of treatment efficiency but also as a mechanism by which ER activity may contribute to endocrine resistance. This study provides entirely new information that constitutes a major advance in our understanding of the events by which ER and its cofactors mediate changes in DNA methylation and chromatin states at enhancers. These findings should open new avenues for studying role of the deregulated estrogen signalling in the mechanism underlying the “roots” of endocrine resistance that commonly develops in response to anti-estrogen therapy

Le cancer du sein représente une cause de mortalité élevée chez la femme. Le cancer du sein est un cancer hormono-dépendant. De ce fait, il est extrêmement important de définir le rôle joué par les différents acteurs protéiques de la signalisation hormonale, notamment la signalisation œstrogénique. Parallèlement aux effets nucléaires de ERa où l'hormone lie le récepteur nucléaire et régule la transcription génique, il existe une voie dite non génomique. L'équipe a montré que les œstrogènes induisent la méthylation de ERa, qui est un prérequis au recrutement de la Pl3K et de la tyrosine kinase Src, conduisant à l'activation de molécules de signalisation telles que les MAPK et Akt, induisant prolifération et survie cellulaire. Durant ma thèse, j'ai pu démontrer que le complexe mERa/Src/Pl3K existe in vivo et constitue un nouveau biomarqueur indépendant de mauvais pronostique. La recherche de nouveaux partenaires du complexe mERa/Src/Pl3K nous a permis d'identifier le suppresseur de tumeur LKB1 et l'arginine déméthylase JMJD6. De façon surprenante, l'étude de l'expression de LKB1 par immunohistochimie dans une cohorte de tumeurs mammaires a montré une dualité fonctionnelle selon sa localisation subcellulaire. De plus, nous avons démontré que JMJD6 s'associe à ERa méthylé lorsque le récepteur est complexé à Src et Pl3K, et permet ainsi la déméthylation de ERa et la dissociation du complexe mERa/Src/Pl3K. Ce travail a ainsi pu mettre en évidence que les différents acteurs de cette signalisation peuvent constituer des éléments clés au diagnostique mais également lors de la décision thérapeutique, puisque qu'il existe des drogues peuvant cibler cette voie de signalisation / Estrogen receptor a {ERa}, belonging to the superfamily of hormone nuclear receptors, regulates many physiological processes, notably the growth and survival of breast tumor cells, acting as a ligand-dependent transcription factor. Besides to the well described transcriptional effects, estrogen also mediate extranuclear events called non genomic signaling via its receptor. /n fact, team shows that ERa is methylated and that this event is a prerequisite for the recrutement of Src and P/3K and the activation of Akt which orchestrate cell proliferation and survival. During my PhD, / demonstrated that the non genomic signaling complex mERa/Src/P/3K exists in vivo and is operative. /n addition, the complex is found to be an independent prognostic factor for disease free survival. This is an emergent concept that estrogen non genomic pathway is operative in vivo and can constitute a new therapeutic targets. The search for new partners of the complex has allowed us to identify the tumor suppressor LKB1 and arginine demethylase JMJD6. Expression of LKB1 in immunohistochemistry revealed dual properties based on its subcellular localization. When LKB1 is complexed with mERa/Src/P/3K it may acquire oncogenic properties. /n addition, JMJD6 interacts with methylated ERa when the receptor is associated with Src and P/3K, and allows the demethylation of ERa and the dissociation of the complex mERa/Src/P/3K. This work showed that estrogenic non genomic players can constitute new therapeutic targets in Breast tumors

L'obésité et ses complications métaboliques comme le syndrome métabolique (SM) deviennent des épidémies mondiales qui partagent une composante commune qu’est l'inflammation chronique. Les acteurs principaux de cette inflammation sont les lymphocytes T. L’utilisation des polyphénols capables de moduler les fonctions de lymphocytes T pour lutter contre les maladies métaboliques inflammatoires fait l’objet de nombreuses investigations. Dans cette étude, nous avons analysé l'effet de la delphinidine, un anthocyane connu pour préserver l'intégrité de l'endothélium par un mécanisme dépendant au récepteur aux oestrogènes alpha (ERα), sur la prolifération, l’apoptose et la différentiation de lymphocytes T isolés à partir de sujets sains et de patients atteints de SM. La delphinidine diminue la prolifération et l’apoptose de lymphocytes T isolés à partir de sujets sains et stimulés par différents agents mitogènes et proapoptotiques, respectivement. Par ailleurs, la delphinidine inhibe la différenciation des lymphocytes vers des profilsTh1, Th17 et Treg, sans affecter le profil Th2. Enfin, la delphinidine inhibe la prolifération, l’apoptose et la différenciation des lymphocytes T isolés à partir de patients présentant des risques cardiovasculaires associés au SM. Les mécanismes moléculaires mis en jeu ont été identifiés, avec l’implication d'ERα, d'ERK1/2, de NFAT et d'HDAC en relation avec le signal calcique. Nos résultats suggèrent que la delphinidine, en agissant sur ERα, via des cibles cellulaires multiples, pourrait représenter une nouvelle approche pour traiter les troubles métaboliques inflammatoires chez les patients présentant des facteurs de risque cardiovasculaire. / Obesity and its metabolic complications like metabolic syndrome (MetS) are becoming worldwide epidemics which share a common component of chronic low-grade inflammation. T lymphocytes play a central role in the triggering of this inflammatory process. Modulation of T lymphocytes functions by using polyphenols, as a possible approach to alleviate chronic inflammatory metabolic diseases has become the subject of many scientific investigations. Here, we analyzed the effect of delphinidin, an anthocyanin known to possess vasculoprotection properties, via an estrogen receptor alpha (ERα)-dependent mechanism, on proliferation, apoptosis and differentiation of T lymphocytes from healthy subjects and MetS patients. We found that delphinidin decreased proliferation and apoptosis of T lymphocytes from healthy subjects stimulated by different mitogen and apoptotic agents, respectively. Further, delphinidin suppressed the differentiation of hese cells toward Th1, Th17 and Treg without affecting Th2 subsets. Interestingly, delphinidin inhibited proliferation, apoptosis and differentiation of T cells taken from patients with cardiovascular risks associated with MetS. We also identified the molecular mechanism involved, with the implication of ERα, ERK1/2, NFAT and HDAC pathways in relation with calcium signaling. Together, we propose that delphinidin by acting on ERα, via multiple cellular targets, may represent a new approach in the treatment of chronic inflammatory metabolic disorders caused by excessive T lymphocyte responses, in with cardiovascular risk factors.

Première cause de décès par cancer chez la femme, le cancer du sein développe souvent une résistance à la chimiothérapie pouvant impliquer des transporteurs ABC (ATP Binding Cassette). Ils transportent les médicaments hors de la cellule et diminuent leur efficacité thérapeutique. Nous nous sommes intéressés à la protéine ABCC11 ou MRP8 (Multidrug Resistance Protein 8), exprimée dans le sein et responsable de l’efflux de certains anticancéreux (5FdUMP et méthotrexate). Nous avons démontré que l’expression d’ABCC11 était dépendante des voies de signalisation impliquant ER (Récepteur aux œstrogènes) ou PR (Récepteurs à la Progestérone). De plus, le tamoxifène (antagoniste d’ER) et la dexaméthasone (activateur de PR), utilisés en association avec la chimiothérapie, induisent l’expression d’ABCC11 et influenceraient négativement la réponse aux traitements anticancéreux à base de substrats d’ABCC11. L’expression d’ABCC11 a été positivement corrélée à celles d’ER et PR dans des cancers du sein. En parallèle, nous avons généré 2 modèles in silico en conformation ouverte vers l’intracellulaire ou vers l’extracellulaire et identifier des acides aminés potentiellement critiques dans l’architecture de la protéine ainsi que dans la liaison avec certains substrats (5FdUMP et GMPc). Nous avons également généré les outils moléculaires permettant l’étude de l’impact de 13 SNP (Single Nucleotide Polymorphism) non synonymes d’ABCC11. En raison d’une instabilité des lignées cellulaires, l’étude n’a pu être menée à son terme. Notre travail a ainsi contribué à une meilleure caractérisation d’ABCC11 et souligne sa potentielle valeur pronostic et prédictive dans le traitement du cancer du sein. / Leading cause of woman death by cancer, breast cancer can unfortunately develops chemotherapy resistance involving ABC (ATP Binding Cassette) transporters. They transport drugs out of cells and decrease their therapeutic efficiency. We studied one ABCC sub-family member: ABCC11 or MRP8 (Multidrug Resistance Protein 8), expressed in breast and responsible for anticancer agent efflux (5FdUMP and methotrexate). We have demonstrated that ABCC11 expression was associated with ER (Estrogen Receptor) and PR (Progesterone Receptor) signaling pathways. Furthermore, tamoxifen (ER antagonist) and dexamethasone (PR activator), used in association with chemotherapy, increased ABCC11 expression and would negatively influence the response of ABCC11 substrate based anticancer treatments. Moreover, ABCC11 expression was positively correlated to ER and PR expression in breast cancer. In parallel, we have generated two in silico models obtained by homology. They represent two different spatial conformations: intracellular-facing (ready to bind substrate) or extracellular-facing (ready to release substrate). This has allowed us to identify amino acid residues potentially essential for the protein architecture and for substrate binding (5FdUMP and cGMP). In order to analyze SNP (Single Nucleotide Polymorphism) impact on ABCC11 expression and function, we generated vectors coding a wild-type or a mutated ABCC11 with 13 nonsynonymous SNPs. But, we did not succeed to create stable expressing cell lines to make a complete study of those SNPs. In conclusion, our work led to ABCC11 better characterization and underlined its putative prognostic and predictive value in breast cancer treatment.