EphA7 est un membre de la famille des récepteurs à tyrosine kinase Eph, qui régulent l’adhérence et la motilité cellulaires. EphA7 est hautement conservé chez les vertébrés et largement exprimé durant l'embryogenèse, en particulier pendant le développement du SNC. Dans le cerveau adulte, EphA7 est transcrit principalement dans l'hippocampe, avec de faibles niveaux d'expression ailleurs. Nous avons cartographié sa distribution dans le cerveau du rat et de la souris adultes, par hybridation in situ et immunohistochimie en microscopie photonique et électronique. Les deux méthodes montrent une distribution de marquage très cohérente. Le signal le plus fort a été observé dans l’hippocampe, avec des niveaux moins élevés dans l’habénula, le striatum, l’amygdale, les cortex cingulaire, piriforme et entorhinal, ainsi que le cervelet. Au niveau ultrastructural, dans l’hippocampe, l’immunoréactivité d’EphA7 a été localisée dans le cytoplasme des cellules granulaires (gyrus dentelé) et pyramidales (CA1 et CA3) en ordre décroissant d’intensité. Dans le neuropile de CA1, des épines dendritiques et des prolongements astrocytaires, souvent périsynaptiques, ont été les éléments le plus fréquemment marqués. Plus rarement, nous avons aussi rencontré des dendrites et des terminaisons axonales immunopositives. La localisation préférentielle d’EphA7 dans les épines dendritiques et les prolongements astrocytaires périsynaptiques est conséquente avec un rôle de ce récepteur dans la plasticité synaptique / Abstract: EphA7 is a member of the family of Eph receptor tyrosine kinases, which regulate cell adhesion and motility. EphA7 is highly conserved in vertebrates and widely expressed during embryogenesis, especially during the development of the CNS. In the adult brain, EphA7 is transcribed mainly in the hippocampus, with low expression levels elsewhere. We have mapped its distribution in the adult brain of rat and mice by in situ hybridization and by immunohistochemistry in light and electron microscopy. Both methods show very consistent labelling distribution. The strongest signal was observed in the hippocampus, but modest levels were detected in the habenula, striatum, amygdala, the cingulate, piriform and entorhinal cortex, and the cerebellum. At the ultrastructural level, in the hippocampus, EphA7 immunoreactivity was localized in the cytoplasm of granule (dentate gyrus) and pyramidal cells (CA1 and CA3) in descending order of intensity. In the neuropil of CA1, dendritic spines and astrocytic processes, often perisynaptic were the most frequently labelled. More rarely, we also observed immunopositive dendrites and axon terminals. The preferential localization of EphA7 in dendritic spines and perisynaptic astrocytic processes is consistent with a role of this receptor in synaptic plasticity / Bourse de maîtrise du Groupe de recherche sur le système nerveux central GRSNC, (2009,2010) Bourse d’études supérieures du Canada Frederick Banting et Charles Best, IRSC Instituts de recherche en santé du Canada, (2011)

Glioma, the tumor of glial cells, is one of the common types of primary central nervous system (CNS) neoplasms. Astrocytoma is the most common of all gliomas and originates from astrocytic glial cells. Astrocytoma tumors belong to two main categories: benign tumors, comprising of grade I Pilocytic astrocytoma and malignant tumors which diffusely infiltrate throughout the brain parenchyma. Diffusely infiltrating astrocytomas are graded into diffuse astrocytoma (DA; grade II), anaplastic astrocytoma (AA; grade III) and glioblastoma (GBM; grade IV) in the order of increasing malignancy. Patients with grade II astrocytoma have a median survival time of 6 to 8 years after surgical intervention. While the more aggressive grade III (AA) and grade IV (GBM) are together called malignant astrocytomas, the treatment protocols and length of survival are distinctly different between these grades. The median survival time for grade III patients is 2 to 3 years whereas patients with grade IV have a median survival of 12-15 months. GBMs have been further divided into primary GBM and secondary GBM on the basis of clinical and histopathological criteria. Primary GBM presents in an acute de novo manner with no evidence of an antecedent lower grade tumor and it accounts for >90% of all GBMs. In contrast, secondary GBM results from the progressive malignant transformation of a grade II or grade III astrocytoma. The current WHO grading system of astrocytomas is based on the histopathological characteristics of the underlying tumor tissue. Diagnoses by pathologists are dependent on specific histologic features: increased mitosis, nuclear atypia, microvascular proliferation and/or necrosis, which associate with biologically aggressive behaviour (WHO 2007). Though grading based on histology is largely reproducible and well accepted, subjectivity involved and substantial disagreement between pathologists has remained a major concern. Because of inherent sampling problems (mainly due to tumor location in the brain) and inadequate sample size available for histological evaluation, there exists a very high possibility of error in grading. Recent studies have attempted to characterize the molecular basis for the histological and prognostic differences between grade III and grade IV astrocytoma. While reports have shown the grade specific profile of gene expression, there is no molecular signature that can accurately classify grade III and grade IV astrocytoma samples. In the current work, we have identified molecular signatures for the accurate classification of grade III and grade IV astrocytoma patients by using transcriptome and miRNome data. The receptor tyrosine kinase pathway is known to be overexpressed in 88% of glioblastoma patients. The expression and activation of the receptors is reported to be deregulated by events like amplification and activating mutations. The aberrant expression of RTKs could also be due to the deregulation of miRNAs, which, in the untransformed astrocytes regulate and fine-tune the levels of the RTKs. In the current study, we have identified that tumor suppressor miRNA miR-219-5p regulates RTK pathway by targeting EGFR and PDGFRα. Part I. Transcriptome approach: Identification of a 16-gene signature for classification of malignant astrocytomas In order to obtain a more robust molecular classifier to accurately classify grade III and grade IV astrocytoma samples, we used transcriptome data from microarray study previously performed in our laboratory. The differential regulation of 175 genes identified from microarray was validated in a cohort of grade III and grade IV patients by real-time qRT-PCR. In order to identify the classification signature that can classify grade III and grade IV astrocytoma samples, we used the expression data of 175 genes for performing Prediction Analysis of Microarrays (PAM) in the training set of grade III and grade IV astrocytoma samples. PAM analysis identified the most discriminatory 16-gene expression signature for the classification of grade III and grade IV astrocytoma. The Principal Component Analysis (PCA) of 16-genes astrocytoma patient samples revealed that the expression of 16-genes could classify grade III and grade IV astrocytoma samples into two separate clusters. In the training set, the 16-gene signature was able to classify grade III and grade IV patients with an accuracy rate of 87.9% as tested by additional analysis of Cross-Validated probability by PAM. The 16-gene signature obtained in the training set was validated in the test set with diagnostic accuracy of 89%. We further validated the 16-gene signature in three independent cohorts of patient samples from publicly available databases: GSE1993, GSE4422 and TCGA datasets and the classification signature got validated with accuracy rates of 88%, 92% and 99% respectively. To address the discordance in grading between 16-gene signature and histopathology, we looked at the clinical features (age and survival) and molecular markers (CDKN2A loss, EGFR amplification and p53 mutation) that differ substantially between grade III and grade IV in discordant grade III and grade IV samples. The grading done by 16-gene signature correlated with known clinical and molecular markers that distinguish grade III and grade IV proving the utility of the 16-gene signature in the molecular classification of grade III and grade IV. In order to identify the pathways that 16 genes of the classification signature could regulate, we performed protein-protein interaction network and subsequently pathway analysis. The pathways with highest significance were ECM (extracellular matrix) and focal adhesion pathways, which are known to be involved in the epithelial to mesenchymal transition (EMT), correlating well with the aggressive infiltration of grade IV tumors. In addition to accurately classifying the grade III and grade IV samples, the 16-gene signature also demonstrated that genes involved in epithelial-mesenchymal transition play key role in distinguishing grade III and grade IV astrocytoma samples. Part II. miRNome approach microRNAs (miRNAs) have emerged as one of the important regulators of the interaction network that controls various cellular processes. miRNAs are short non-coding RNAs (mature RNA being 21-22nt long) that regulate the target mRNA by binding mostly in the 3’ UTR bringing about either translational repression or degradation of the target. miRNAs are shown to play key roles in cell survival, proliferation, apoptosis, migration, invasion and various other characteristic features that get altered in human cancers. miRNAs are characterized to have oncogenic or tumor suppressor role and the aberrant expression of miRNAs is reported in multiple human cancer types. Part A. Genome-wide expression profiling identifies deregulated miRNAs in malignant astrocytoma With an aim to identify the role of miRNAs in the development of in malignant astrocytoma, we performed a large-scale, genome-wide microRNA (miRNA) (n=756) expression profiling of 26 grade IV astrocytoma, 13 grade III astrocytoma and 7 normal brain samples. Using Significance Analysis of Microarrays (SAM), we identified several differentially regulated miRNAs between control normal brain and malignant astrocytoma, grade III and grade IV astrocytoma, grade III astrocytoma and grade IV secondary GBM, progressive pathway and de novo pathway of GBM development and also between primary and secondary GBM. Importantly, we identified a most discriminatory 23-miRNA expression signature, by using PAM, which precisely distinguished grade III from grade IV astrocytoma samples with an accuracy of 90%. We re-evaluated the grading of discordant samples by histopathology and identified that one of the discordant grade III samples had areas of necrosis and it was reclassified as grade IV GBM. Similarly, out of two discordant grade IV samples, one sample had oligo component and it was reclassified as grade III mixed oligoastrocytoma. Thus, after the revised grading, the prediction accuracy increased from 90% to 95%. The differential expression pattern of nine miRNAs was further validated by real-time RT-PCR in an independent set of malignant astrocytomas (n=72) and normal samples (n=7). Inhibition of two glioblastoma-upregulatedmiRNAs (miR-21 and miR-23a) and exogenous overexpression of two glioblastoma-downregulatedmiRNAs (miR-218 and miR-219-5p) resulted in reduced soft agar colony formation but showed varying effects on cell proliferation and chemosensitivity. Thus, we have identified the grade specific expression of miRNAs in malignant astrocytoma and identified a miRNA expression signature to classify grade III astrocytoma from grade IV glioblastoma. In addition, we have demonstrated the functional relevance of miRNA modulation and thus showed the miRNA involvement and their importance in astrocytoma development. Part B. miR-219-5p inhibits the receptor tyrosine kinase pathway by targeting mitogenic receptor kinases in glioblastoma The receptor tyrosine kinase (RTK) pathway, being one of the important growth promoting pathways, is known to be deregulated in 88% of the patients with glioblastoma. In order to understand the role of miRNAs in regulating the RTK pathway, we undertook a screening procedure to identify the potential miRNAs that could target different members of the RTK pathway. From the screening study involving bioinformatical prediction of miRNAs and subsequent experimental validation by modulation of miRNA levels in glioma cell lines, we identified miR-219-5p as a candidate miRNA. The overexpression of miR-219-5p reduced the protein levels of both EGFR and PDGFRα. We confirmed the binding of miR-219-5p to the 3’ UTRs by using reporter plasmids. We also confirmed the specificity of miR-219-5p binding sites in the 3’ UTR of EGFR by site directed mutagenesis of binding sites which abrogated the miRNA-UTR interaction. The expression of miR-219-5p was significantly downregulated in grade III as well as in grade IV astrocytoma samples in the miRNA microarray experiment and we further validated the downregulation in an independent cohort of grade III and grade IV astrocytoma patients by real-time qRT-PCR. The ectopic overexpression of miR-219-5p in glioma cell lines inhibited cell proliferation, colony formation, anchorage independent growth and the migration of glioma cells. In addition, overexpression of miR-219-5p decreased MAPK and PI3K pathways, in concordance with its ability to target EGFR and PDGFRα. Additionally, for the further characterization of miR-219-5p – EGFR interaction and its effect on MAPK and PI3K pathways, we used U87 glioma cells that stably overexpress wild-type EGFR and constitutively active ΔEGFR (both lacking 3’-UTR and thus being insensitive to miR-219-5p overexpression) along with U87 parental cells. In these cell lines with the overexpression of EGFR lacking 3’-UTR, miR-219-5p was unable to inhibit - MAPK and PI3K pathways and also glioma cell migration suggesting that these effects were indeed because of its ability to target EGFR. Further, in the glioblastoma patient cohort (TCGA dataset), we found significant negative correlation between EGFR protein levels, both total EGFR and phospho EGFR and miR-219-5p levels in the glioblastoma tissue samples suggesting a role of miR-219-5p in increasing the protein levels of EGFR in glioblastoma. In summary, we have identified and characterized miR-219-5p as the RTK regulating tumor suppressor miRNA in glioblastoma.

Abstract Venous malformations (VMs) are localized defects in vascular morphogenesis which can seriously impede or even threaten the patient’s life. VMs are characterized by enlarged, torturous vein-like channels lined by unevenly distributed smooth muscle cells. A large number of mutations in the endothelial TIE2 receptor tyrosine kinase have been found from more than half of the lesions screened, thus providing a common genetic cause. TIE2 has a crucial role in vascular development, remodeling and quiescence. However, the molecular and cellular abnormalities caused by TIE2-mutations in endothelial cells and how they relate to VM formation have been unknown. The aim of this study was to examine how VM-specific mutations affect the molecular characteristics of TIE2-receptor downstream signaling and cellular functions. Because no effective treatment has been available for VMs, a better understanding of the molecular basis of their pathology should enable the development of more potent and non-invasive treatments as well as provide a better understanding of vascular morphogenesis in general. The results demonstrate that the TIE2-VM forms have both common and specific effects on TIE2 and the endothelial cells (ECs) expressing them. Mutation-induced TIE2 autoactivation leading to loss of normal EC monolayer organization due to extracellular matrix (ECM) fibronectin deficiency was found to be a common change. This was shown to occur through chronic activation of the mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway, which also caused activation of the proteolytic plasminogen system. Also, most mutations altered TIE2 trafficking and angiopoietin ligand regulated TIE2 functions, albeit through different mechanisms. Using RNA-screening we showed that the most common sporadic TIE2-VM mutation dysregulates genes affecting vascular development, cell migration and ECM remodeling. PDGFB, a major attractant of vascular mural cells, was found to be strongly attenuated due to chronic activation of Akt, which also increases EC survival, by the TIE2 mutant receptors. To conclude, the results in this thesis reveal genetic, molecular and cellular alterations which may potentiate VM formation. This data provides new information on the pathological mechanisms behind abnormal vascular morphogenesis and should assist the development of new molecular treatment strategies for VM patients. / Tiivistelmä Laskimoepämuodostumat ovat paikallisia verisuoniston kehityksen häiriöitä. Riippuen niiden koosta ja anatomisesta sijainnista ne voivat aiheuttaa merkittävää haittaa. Epämuodostumat koostuvat laajentuneista, laskimonkaltaisista verisuonista, joissa sileiden lihassolujen kerros on puutteellisesti järjestäytynyt. Yli puolessa tutkituista laskimoepämuodostumista havaitaan mutaatioita verisuonten sisäpinnan endoteelisoluissa ilmenevässä TIE2 reseptorityrosiinikinaasissa, joka säätelee verisuonten kehitystä, muokkausta ja fysiologista toimintaa. TIE2-mutaatioiden aiheuttamia molekyyli- ja solutason muutoksia tai niiden yhteyttä epämuodostumien syntyyn ei ole aikaisemmin tunnettu. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää, miten laskimoepämuodostumista löydetyt mutaatiot vaikuttavat TIE2-reseptorin toimintaan molekyyli- ja solutasolla sekä TIE2-reseptorista alkavaan solunsisäiseen viestintään. Koska pysyvää hoitomuotoa laskimoepämuodostumille ei tunneta, voisi tieto niiden taustalla olevista patologisista mekanismeista edesauttaa parempien, ei-kajoavien hoitomuotojen kehittämisessä ja antaa myös yleisesti uutta tietoa verisuoniston kehityksestä. Väitöskirjan tulokset osoittavat, että mutaatiot vaikuttavat TIE2-reseptoriin ja sitä ilmentäviin endoteelisoluihin mutaatioille yhteisillä sekä mutaatiokohtaisilla tavoilla. Mutaatioille tyypillinen TIE2-reseptorin ligandista riippumaton aktivaatio aiheutti aktivaation nousun myös TIE2:sta alavirtaan olevissa viestinvälittäjissä. Tämä puolestaan johti fibronektiini-proteiinin häviämiseen soluväliaineesta, sileitä lihassoluja säätelevän PDGFB-kasvutekijän ilmenemisen laskuun ja solujen ohjelmoidun solukuoleman vähenemiseen. Useimmat tutkitut mutaatiot muuttivat myös TIE2-reseptorin sijaintia soluissa häiriten TIE2:n angiopoietiini-ligandien säätelemiä toimintoja usean eri mekanismin kautta. Transkriptomin laajuiset RNA-tutkimukset osoittivat monien verisuonten kehitykseen, solujen liikkumiseen ja soluväliaineen muokkaukseen liittyvien geenien ilmentymisen muuttuneen. Lopputuloksena tutkimus paljasti geeni-, molekyyli-, ja solutason muutoksia, jotka saattavat vaikuttaa laskimoepämuodostumien syntyyn. Tulokset antavat lisätietoa sairautta aiheuttavista mekanismeista verisuoniston kehityksen häiriöiden taustalla ja ovat hyödyksi kehitettäessä uusia lääkkeitä laskimoepämuodostumien molekulaarisia hoitoja varten.

Le cancer de la prostate (PCa) est le deuxième cancer le plus courant chez les hommes au niveau mondial. Le suppresseur de la signalisation des cytokines 1 (SOCS1) est considéré comme un suppresseur de tumeur en raison de la fréquente répression épigénétique de ce gène dans de nombreux cancers. Il a été reporté que SOCS1 inhibait l’activation de STAT3 induite par l’IL-6, ainsi que les cyclines et les kinases dépendantes des cyclines dans les cellules malignes de la prostate. D’autre part, il a été montré que SOCS1 n’était pas essentiel lors du contrôle de la signalisation de l’IL-6 dans les hépatocytes dépourvus de cette protéine, cependant elle est essentielle pour atténuer la signalisation du facteur de croissance des hépatocytes (HGF) via son récepteur MET. MET est un récepteur de tyrosine kinases qui est surexprimé dans le PCa agressif et métastatique. Notre hypothèse de recherche propose que la répression de SOCS1 par méthylation du promoteur et la dérégulation de l’expression de MET et de sa signalisation, sont des mécanismes pathogéniques liés au développement et à la progression du PCa. Nous avons généré des lignées de cellules PC3 et DU145 stables exprimant SOCS1. Les cellules ont été stimulées avec HGF et l’activation des voies de signalisation a été évaluée par immunobuvardage. Des essais in vitro de migration, de prolifération et d’invasion ont été effectués en présence de HGF. Des gènes de transition épithélio-mésenchymateuse ont été évalués par PCR quantitatif en présence ou non du facteur de croissance. Les cellules du PCa transfectées ou pas avec SOCS1 ont été inoculées dans des souris NOD SCID gamma de façon sous-cutanée ou orthoptique afin d’évaluer respectivement la croissance tumorale et la formation de métastases. Les tumeurs reséquées ont été analysées histologiquement et biochimiquement. Nos résultats montrent que SOCS1 atténue l'activation de MET induite par HGF et la phosphorylation d’ERK dans les cellules PC3, ainsi que la phosphorylation d’ERK et d’AKT dans les cellules DU145. SOCS1 inhibe également la prolifération cellulaire induite par HGF, ainsi que la migration et l’invasion in vitro. De plus, SOCS1 réduit l’expression des gènes de transition épithélio-mésenchymateuse impliqués dans la dégradation des composants de la matrice extracellulaire dans les cellules DU145 mais pas dans les cellules PC3. La surexpression de SOCS1 a stimulé l’augmentation de déposition de collagène, in vivo. Les tumeurs formées par les cellules exprimant SOCS1 étaient de taille significativement plus petites avec une réduction de la prolifération comparé aux tumeurs provenant des cellules contrôles. En outre, SOCS1 a inhibé la formation de métastases à distance dans un modèle orthotopique. En conclusion, nous suggérons que SOCS1 est un suppresseur de tumeur indispensable de la prostate, et qu’au moins une partie de sa fonction a lieu via la régulation négative de la signalisation du récepteur MET. / Abstract : Prostate cancer (PCa) is the second most common cancer among men worldwide. Suppressor of cytokine signaling 1 (SOCS1) is considered a tumor suppressor due to frequent epigenetic repression of the SOCS1 gene in several human malignancies. Inactivation of SOCS1 also occurs in PCa by gene methylation and micro-RNA-mediated repression. SOCS1 has been reported to inhibit IL-6-induced STAT3 activation and down-regulates cyclins and cyclin-dependent kinases in PCa cells. It has been shown that SOCS1 is not required to control IL-6 signaling in SOCS1-deficient hepatocytes, but is essential to attenuate hepatocyte growth factor (HGF) signaling via its receptor MET. This protein is a receptor tyrosine kinase (RTK), overexpressed in aggressive and metastatic PCa. Thus we hypothesized that the repression of SOCS1 via promoter methylation and deregulated MET expression and signaling are inter-related pathogenic mechanisms in PCa development and progression. We generated stable SOCS1-expressing PCa cell lines (PC3 and DU145) using lentiviral transduction followed by clonal selection via limiting dilution. Cells were stimulated with HGF and downstream signaling events were assessed by Western blot. Proliferation, migration and invasion assays were also conducted in the presence of HGF in vitro. Epithelial mesenchymal transition genes were evaluated by qPCR in the presence or absence of the growth factor. The PCa cells transfected with SOCS1 and non-transfected controls were inoculated into NOD SCID gamma mice as xenografts or as orthotopic tumors to assess tumor growth and metastasis formation, respectively. Resected tumors were further analyzed histologically and biochemically. Our results showed that SOCS1 attenuates HGF-induced MET activation and ERK phosphorylation in PC3 and DU145 PCa cell lines. SOCS1 inhibited HGF induced cell proliferation, migration and invasion in vitro. Additionally, SOCS1 decreased epithelial mesenchymal transition genes involved in the degradation of extracellular matrix components in DU145 cells but not in PC3. In vivo, SOCS1 overexpression leads to an increase of collagen deposition. Tumors formed by SOCS1 expressing cells were significantly smaller in size with reduced cell proliferation compared to tumors arising from control cells. Furthermore, SOCS1 inhibited distant metastasis formation in the orthotopic model. Overall our results suggest that SOCS1 has a tumor suppressor role in PCa evolution and part of this function is mediated by the negative regulation of MET receptor signalling and down-regulation of genes supporting migration and invasion processes such as matrix metalloproteinases.

ErbB2/HER2 est un récepteur tyrosine kinase de la famille d'EGFR (ErbB1) surexprimé dans plus de 20% des cancers du sein et associé à une forme particulièrement agressive de la maladie. Les récepteurs ErbBs sont actifs seulement sous forme de dimères, permettant la phosphorylation de leur queue C-terminale par leur domaine tyrosine kinase. La phosphorylation entraine l'interaction avec des protéines adaptatrices et l'activation de voies de signalisation, Ras/MAPK et PI3K/Akt principalement. Ces voies contrôlent la prolifération, la motilité cellulaire et la résistance à l'apoptose. Contrairement à ErbB1/3/4, ErbB2 dimérise en l'absence de ligand. Comprendre les autres mécanismes de régulation de la phosphorylation de ses tyrosines et de ses interactions est donc particulièrement intéressant.ErbB2 a fait l'objet de nombreuses études structurales et fonctionnelles. Elles ont permis la mise au point de traitements ciblés efficaces mais sujets à l'apparition de résistance, dont l'anticorps Trastuzumab, ciblant sa partie extracellulaire. La queue C-terminale d'ErbB2 (CtErbB2) a été très souvent ignorée dans ces études. Cette partie étant intrinsèquement désordonnée, il a fallu attendre ces dernières années pour que les concepts et les outils permettant de l'étudier émergent.Dans cette thèse, j'ai d'abord effectué la caractérisation structurale et dynamique de CtErbB2. J'ai montré que bien qu'étant dépourvue de toute structure stable, cette région riche en prolines possède plusieurs structures secondaires transitoires et un contact longue-distance participant très probablement à la régulation de ses interactions intra- et inter-moléculaires. Dans une deuxième partie je me suis intéressée à la caractérisation de la protéine adaptatrice Grb2, partenaire essentiel de ErbB2 pour l'activation de la voie des MAP kinases. L'organisation en solution des domaines de cette protéine modulaire dans sa forme libre était jusque là inconnue. J'ai ensuite étudié l'interaction entre Grb2 et CtErbB2, et montré que CtErbB2 interagit non seulement avec le domaine SH2 de Grb2 (par l'intermédiaire d'une phosphotyrosine), mais aussi avec son domaine SH3 N-terminal (grâce à un motif polyproline). Enfin, j'ai mis en place plusieurs stratégies de phosphorylation des tyrosines de CtErbB2, dans le but d'étudier plus largement l'effet des phosphorylations sur l'ensemble de cette région. / ErbB2/HER2 is a receptor tyrosine kinase of the EGFR (ErbB1) family overexpressed in 20% of breast cancers and associated to a particularly aggressive form of the disease. ErbB receptors are only active upon dimerization that enables phosphorylation of their C-terminal tail by their tyrosine kinase domain. Phosphorylation then triggers interaction with adaptor proteins and activation of signaling pathways, mainly Ras/MAPK and Akt/PI3K. Those pathways control cell proliferation, motility and resistance to apoptosis. Contrary to ErbB1/3/4, ErbB2 can dimerize without any ligand. Understanding other mechanisms of regulation of its tyrosine phosphorylation and of its interactions is thus particularly interesting.ErbB2 structure and function have been extensively studied. This has led to the development of several FDA-approved targeted drugs, that are effective but to which resistance occurs, amongst which the Trastuzumab antibody that targets ErbB2 extracellular domain. The C-terminal tail of ErbB2 (CtErbB2) has been widely ignored in these studies. Since it is intrinsically disordered, the concepts and tools to study it have only emerged in the last few years.In the present work, I have performed the structural and dynamic study of CtErbB2. I showed that despite its lack of any stable structure, this proline-rich region exhibits several transient secondary structures and a long-range contact that might participate in the regulation of its intra- and inter-molecular interactions. Then, I characterized the adaptor protein Grb2, which is a partner of ErbB2 that is essential for the activation of the MAPK pathway. The solution organization of the domains of this modular protein in its apo-form was unknown so far. I also studied the interaction between Grb2 and CtErbB2, showing that in addition to the known SH2-phosphotyrosine interaction, a polyproline motif of CtErbB2 binds to the N-terminal SH3 domain of Grb2. Finally, I implemented several strategies to phosphorylate CtErbB2 tyrosines, to study more extensively the effect of phosphorylation on the whole tail.

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Le cancer du sein est le cancer le plus fréquemment diagnostiqué et le plus mortelle chez la femme, où sa progression vers le stade métastatique constitue une menace pour la vie des patientes. La présence de métastases représente le défi clinique central de l'oncologie des tumeurs solides, de sorte que les mécanismes et les voies sous-jacents au processus métastatique doivent être mieux définis. L'expression aberrante du récepteur tyrosine kinase (RTK) AXL a été liée cliniquement à la formation de métastases et à l'acquisition d'une résistance aux médicaments contre le cancer. AXL est un membre de la sous-famille des récepteurs tyrosine kinase TAM et intervient dans plusieurs processus biologiques tels que l'atténuation de la réponse immunitaire, l'élimination des cellules apoptotiques et la promotion de la survie cellulaire. L'expression d'AXL dans les tumeurs primaires humaines corrèle avec la faible survie des patients. Malgré sa régulation positive préférentielle dans les lignées cellulaires triple négatives / basales B, des études ont montré que l’expression d’AXL est indépendante du sous-type de la tumeur mammaire des patients. AXL peut être activé par son ligand GAS6 ou par d'autres RTK. Lors de son activation, AXL induit une signalisation en aval entraînant l'activation d'intermédiaires de signalisation canoniques, notamment MAPK, AKT et PI 3-kinases. Cependant, les voies de signalisation spécifiques engagées par AXL pour conférer un tel pouvoir pro-invasion ne sont pas connues. Ainsi, le but de cette thèse est d'identifier des substrats spécifiques d’AXL et des voies en aval qui jouent un rôle important dans le maintien d'un état « EMT » et d'un renforcement du phénotype mésenchymal dans les cellules cancéreuses. À la recherche de régulateurs en amont du complexe ELMO/DOCK1 impliqués dans l’activation de RAC, nous présentons au chapitre 2 les protéines d’échafaudage ELMO en tant que substrats directs et partenaires de liaison d’AXL. Grâce à des approches de protéomique et de mutagenèse, nous révélons que la kinase AXL phosphoryle ELMO1/2 sur un résidu tyrosine carboxy-terminal conservé. Dans les cellules cancéreuses du sein, l'activation d'AXL dépendante de GAS6 a conduit à la phosphorylation endogène d'ELMO2 sur Tyr-713, menant ainsi à la formation du complexe AXL/ELMO. En outre, l'activation de RAC induite par GAS6 dans les cellules cancéreuses du sein dépendait de l'expression d'ELMO2. Semblable au blocage d’AXL, l'inhibition d’ELMO2 ou l'inhibition pharmacologique de DOCK1 supprime l'invasion des cellules du cancer du sein, qui, selon nous, dépendait de l'état de phosphorylation d'ELMO. Notre travail au chapitre 2 définit un nouveau mécanisme par lequel AXL favorise la prolifération et l'invasion cellulaire et identifie l'inhibition de la voie ELMO/DOCK comme une cible thérapeutique potentielle pour arrêter les métastases induites par AXL. Bien qu'il soit encore difficile de savoir comment les signaux d’AXL induisent son phénotype pro-invasif, notre travail au Chapitre 3 vise à identifier des substrats et des voies de signalisation spécifiques qui sont significativement modulés lors de l'activation d'AXL. Pour y remédier, nous avons défini le phosphoprotéome de la régulation d’AXL dans des cellules cancéreuses du sein triple-négatives en utilisant une approche quantitative. Nous révélons qu’AXL module de manière robuste, parmi de nombreux processus et voies biologiques importants, la phosphorylation d'un réseau de protéines d'adhésion focale (FA) aboutissant à un désassemblage plus rapide des FA. De manière intéressante, nous avons trouvé que la modulation de la voie FA était unique à AXL par rapport à d'autres RTK tels que l'EGFR. En particulier, nous avons trouvé qu’AXL phosphoryle la protéine NEDD9, modulant la formation du complexe NEDD9/CRKII/DOCK3, qui orchestre la phosphorylation de la pseudo-kinase PEAK1 médiée par AXL. Nos données révèlent un mécanisme distinct par lequel les complexes PEAK1 avec la kinase CSK médient la phosphorylation de PXN et le renouvellement des FA induit par AXL. En utilisant l'injection orthotopique de cellules cancéreuses du sein dans le tissu adipeux mammaire des souris et dans la veine de la queue, nous révélons que l'inactivation de PEAK1 par CRISPR diminue la croissance tumorale et les métastases in vivo. De plus, notre travail au chapitre 3 révèle une contribution unique et inattendue de la signalisation d’AXL à la dynamique des FA, révélant un mécanisme longtemps recherché sous-tendant l'activité invasive d'AXL. Cette compréhension approfondie des réseaux de signalisation régulés par AXL identifie PEAK1 comme une nouvelle cible thérapeutique dans les tumeurs AXL positives. En conclusion, cette thèse a identifié, pour la première fois, le phosphoprotéome d’AXL et des voies de signalisation spécifique à AXL, pouvant justifier le rôle du récepteur en tant que promoteur de métastases et de résistance aux médicaments. Notre travail révèle de nouvelles cibles thérapeutiques qui pourraient avoir un grand potentiel si elles sont utilisées en thérapie combinatoire avec l’inhibition d’AXL pour prévenir la formation de métastases des tumeurs AXL positives. / Breast cancer is the most frequently diagnosed cancer in women where its progression to the metastatic stage poses a threat to the life of patients. The metastatic disease represents the central clinical challenge of solid tumor oncology such that mechanisms and pathways underlying the metastatic process must be better defined. The aberrant expression of the receptor tyrosine kinase (RTK) AXL has been linked clinically to metastasis and acquisition of drug resistance. AXL is a member of the TAM subfamily and functions in several biological processes such as dampening the immune response, clearing apoptotic cells and promoting cell survival. Despite its preferential upregulation in triple negative/basal B cell lines, studies have shown AXL expression in the clinic to be subtype independent. AXL can be activated by its ligand GAS6 or by a crosstalk with other RTKs. Upon its activation, AXL induces downstream signaling resulting in the activation of canonical signaling intermediates including MAPKs, AKT and PI 3-kinases. However, the specific signaling pathways engaged by AXL to confer such enhanced pro-invasion power are not known and the goal of this thesis is to identify AXL-specific substrates and downstream pathways that are behind AXL’s significant role in maintaining an EMT state and reinforced mesenchymal phenotype in cancer cells. In search of upstream regulators of ELMO/DOCK1 complex involved in RAC activation, we reported ELMO scaffolds as direct substrates and binding partners of AXL. Through proteomics and mutagenesis approaches, we revealed phosphorylation of ELMO1/2 by AXL kinase on a conserved carboxyl-terminal tyrosine residue. In breast cancer cells, GAS6-dependent activation of AXL led to endogenous ELMO2 phosphorylation on Tyr-713 and AXL/ELMO complex formation. In addition, GAS6-induced RAC activation in breast cancer cells was dependent on ELMO2 expression and phosphorylation. Our work in chapter 2 defines a new mechanism by which AXL promotes cell proliferation and invasion and identifies inhibition of ELMO/DOCK pathway as a potential therapeutic target to stop AXL-induced metastases. While it still remains elusive how AXL signals to induce its pro-invasive phenotype, our work strove to identify specific substrates and signaling pathways that are significantly modulated upon AXL activation using a quantitative phosphoproteomics approach. By generating GAS6-induced AXL phosphoproteome, we found that AXL robustly modulates, among many different significant biological processes and pathways, the phosphorylation of a network of focal adhesion (FA) proteins culminating in faster FA disassembly. Interestingly, we found AXL modulation of FA pathway to be unique to AXL in comparison with other RTKs such as EGFR. NEDD9 FA protein was identified to be a direct substrate of AXL, where its phosphorylation modulates its complex formation with CRKII/DOCK3, and this subsequently orchestrates the AXL-mediated phosphorylation of the pseudo-kinase PEAK1. Our data revealed a distinct mechanism by which PEAK1 complexes with CSK kinase, mediating PXN phosphorylation and AXL-induced FA turnover. Using in vivo assays such as tail-vein metastasis assay and tumor growth assay, we revealed that gene inactivation of PEAK1 by CRISPR CAS9 decreased tumor growth and metastasis. Furthermore, our work in chapter 3 uncovers an unexpected and unique robust contribution of AXL signaling to FA dynamics revealing a long sought-after mechanism underlying AXL pro-invasive activity. This in-depth understanding of AXL regulated signaling networks identifies PEAK1 as a new therapeutic target in AXL positive tumors. In conclusion, this thesis identified, for the first time, AXL phosphoproteome and AXL specific downstream signaling pathways that may justify AXL’s role as a promoter of metastasis and drug resistance. Our work reveals novel therapeutic drug targets that may hold a great potential if used in combinational therapeutics with AXL inhibition to prevent metastasis of AXL positive tumors.

La signalisation par l’estrogène a longtemps été considérée comme jouant un rôle critique dans le développement et la progression des cancers hormono-dépendants tel que le cancer du sein. Deux tiers des cancers du sein expriment le récepteur des estrogènes (ER) qui constitue un élément indiscutable dans cette pathologie. L’acquisition d’une résistance endocrinienne est cependant un obstacle majeur au traitement de cette forme de cancer. L’émergence de cancers hormono-indépendants peut est produite par l’activation de ER en absence d’estrogène, l’hypersensibilité du récepteur aux faibles concentrations plasmique d’estrogène ainsi que l’activation de ER par des modulateurs sélectifs. L’activité du ER est fortement influencée par l’environnement cellulaire tel que l’activation de voie de signalisation des facteurs de croissances, la disponibilité de protéines co-régulatrices et des séquences promotrices ciblées. Présentement, les études ont principalement considérées le rôle de ERα, cependant avec la découverte de ERβ, notre compréhension de la diversité des mécanismes potentiels impliquant des réponses ER-dépendantes s’est améliorée. L’activation des voies des kinases par les facteurs de croissance entraîne le développement d’un phénotype tumoral résistant aux traitements actuels. Nos connaissances des voies impliquées dans l’activation de ER sont restreintes. ERα est considéré comme le sous-type dominant et corrèle avec la plupart des facteurs de pronostic dans le cancer du sein. Le rôle de ERβ reste imprécis. Les résultats présentés dans cette thèse ont pour objectif de mieux comprendre l’implication de ERβ dans la prolifération cellulaire par l’étude du comportement de ERβ et ERα suite à l’activation des voies de signalisation par les facteurs de croissance. Nous démontrons que l’activation des récepteurs de surfaces de la famille ErbB, spécifiquement ErbB2/ErbB3, inhibe l’activité transcriptionnelle de ERβ, malgré la présence du coactivateur CBP, tout en activant ERα. De plus, l’inhibition de ERβ est attribuée à un résidu sérine (Ser-255) situé dans la région charnière, absente dans ERα. Des études supplémentaires de ErbB2/ErbB3 ont révélé qu’ils activent la voie PI3K/Akt ciblant à son tour la Ser-255. En effet, cette phosphorylation de ERβ par PI3K/Akt induit une augmentation de l’ubiquitination du récepteur qui promeut sa dégradation par le système ubiquitine-protéasome. Cette dégradation est spécifique pour ERβ. De façon intéressante, la dégradation par le protéasome requiert la présence du coactivateur CBP normalement requis pour l’activité transcriptionnelle des récepteurs nucléaires. Malgré le fait que l’activation de la voie PI3K/Akt corrèle avec une diminution de l’expression des gènes sous le contrôle de ERβ, on observe une augmentation de la prolifération des cellules cancéreuses. L’inhibition de la dégradation de ERβ réduit cette prolifération excessive causée par le traitement avec Hrgβ1, un ligand de ErbB3. Un nombre croissant d’évidences indique que les voies de signalisations des facteurs de croissance peuvent sélectivement réguler l’activité transcriptionnelle de sous-types de ER. De plus, le ratio ERα/ERβ dans les cancers du sein devient un outil de diagnostique populaire afin de déterminer la sévérité d’une tumeur. En conclusion, la caractérisation moléculaire du couplage entre la signalisation des facteurs de croissance et la fonction des ERs permettra le développement de nouveaux traitements afin de limiter l’apparition de cellules tumorales résistantes aux thérapies endocriniennes actuelles. / It has long been appreciated that estrogenic signaling plays a critical role in the development of hormone-dependent cancers such as breast cancer. Two-thirds of breast cancers express estrogen receptor (ER) which has been demonstrated to play an irrefutable role in tumour development and progression. However the acquisition of endocrine resistance has become a major obstacle in the treatment of hormone-dependent cancers that have acquired a hormone-independent state. Hormone-independent cancers emerge from an array of pathways involving ER activation in the absence of estrogen, hypersensitivity of ER to low serum levels of estrogen and activation by estrogen antagonists. The activity of ER is critically influenced by the cellular environment such as growth factor signaling pathways, availability of coregulatory proteins and the promoter sequence of target genes. The mechanisms studied have mostly considered the role of ERα, however with the discovery of the second subtype, ERβ, the understanding on the diversity of potential mechanisms involving ER-dependent responses have improved. Hormonal-independent activation of ER can occur in estrogen-dependent breast tumours, with concomitant rise in kinase signaling pathways, resulting in the acquisition of a therapeutic resistant phenotype in treated women. Our knowledge is relatively limited on which pathways trigger ER signaling and how these phosphorylation-coupled events affect ER activity. ERα is considered the dominant subtype and correlates with most of the prognostic factors in breast cancers. Conversely the role of ERβ remains unclear. The results presented in this thesis were carried out with the objective of gaining a better understanding of ERβ’s role in cellular proliferation by examining the behavior of ERβ and ERα during the activation of growth factor signaling pathways by cell-surface receptor-tyrosine kinases. We demonstrate here that the activation of cell surface receptors of the ErbB family, specifically ErbB2/ErbB3, inhibits the transcriptional activity of ERβ despite the presence of the coactivator CBP, yet activated ERα. Furthermore the inhibition of ERβ was attributed to a specific serine residue located within the hinge region, not present in ERα. Additional studies of ErbB2/ErbB3-initiated signaling revealed that it triggered the activation of the PI3K/Akt pathway which targeted the serine residue within the hinge region of ERβ. In fact, phosphorylation of ERβ by the PI3K/Akt pathway led to an increase in receptor ubiquitination which promoted its degradation by the ubiquitin-proteasome system which was subtype specific. Interestingly, proteasomal degradation required the presence of the coactivator CBP, which is normally involved in assisting nuclear receptor transcriptional activity. Although the activation of the PI3K/Akt pathway correlated with a decrease in the expression of ERβ target genes it led to an increase in the proliferation of breast cancer cells. Inhibiting the degradation of ERβ reduced the enhanced proliferation of breast cancer cells brought about by the treatment of ErbB3’s ligand, Hrgβ1. Increasing evidence indicates that growth factor signaling pathways can selectively regulate the transcriptional activity of ER subtypes, and the ratio of ERα/ERβ expression in breast tumours is becoming a popular prognostic factor to evaluate the severity of the tumour. Therefore the molecular characterization of the coupling between growth factor signaling and ER function should provide improved therapeutical approaches to overcome or delay the onset of resistance to endocrine therapy in hormone-dependent cancers.

Tyrosinkinasen (TK) sind Schlüsselregulatoren der zellulären Signaltransduktion und beeinflussen Zellzyklus, Zellüberleben, Apoptose, Proliferation und Differenzierung. Die Dysregulation der TK-Aktivität trägt zur Entwicklung von Leukämie und anderen malignen Erkrankungen bei. So sind 25% der akuten lymphatischen Leukämien bei Erwachsenen (ALL) durch die BCR-ABL1-Translokation bedingt. Trotz intensiver Therapie beträgt das 5-Jahres-Überleben von erwachsenen Patienten mit ALL nur etwa 50 %. Als Alternative zu herkömmlichen Chemotherapeutika bietet der Einsatz von spezifisch wirkenden TK-Inhibitoren einen individualisierten Therapieansatz mit idealerweise weniger Nebenwirkungen und einem dadurch verbesserten Outcome. Um mögliche neue therapeutische Ziele zu identifizieren, wurde eine systematische Untersuchung der Expressionsveränderungen des gesamten Tyrosinkinoms durchgeführt. Eine Vielzahl verschiedener Tyrosinkinasen zeigte starke Veränderungen im Expressionsprofil von ALL-Zellen. Ein Teil dieser Expressionsänderungen kam durch das veränderten Methylierungsprofil der ALL-Zellen zustande. EPHA7 und PTK2 sind potentielle Marker für B-Linien ALL und NTRK3, ERBB4 und ZAP70 für T-Linien ALL. Die interindividuell variierende Expression der Tyrosinkinasen EPHA3, EPHB3, KIT, ZAP70 und PDGFRB könnte eine genauere Risikoeinstufung ermöglichen. Insbesondere sind die Tyrosinkinasen ABL1, DDR1, EPHA7, FGFR1, ERBB4, FLT1, FLT3, FLT4, LCK, LTK, PTK2, PTK2B, PTK7, SRC, TEC und TYK2 vielversprechende therapeutische Ziele, die im hämatopoetischen System die Proliferation fördern und / oder die Apoptose hemmen. Eine proliferationsfördernde Wirkung von überexprimiertem FLT4 konnte erstmals gezeigt werden. Die Vielfalt der Veränderungen in der Tyrosinkinase-Expression scheint eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von ALL zu spielen und TK könnte vielversprechende neue therapeutische Ziele sein. / Tyrosine kinases (TK) are key regulators of cellular signal transduction and affect cell cycle, cell survival, apoptosis, proliferation and differentiation. Dysregulation of TK activity contributes to the development of leukemia and other malignancies. So are 25 % of adult acute lymphoblastic leukemias (ALL) driven by the BCR-ABL1 translocation. Despite intensive therapy, the 5-year overall survival of adult patients with ALL is about 50 %. In contrast to conventional chemotherapeutic agents, the use of specific-acting TK-inhibitors offers an individualized therapeutic approach with less side-effects and a better outcome. To identify possible new therapeutic targets, a systematic survey of expression changes of the entire tyrosine kinome was carried out. A variety of different tyrosine kinases showed great changes in the expression profile of ALL-cells. Part of these expression changes can be attributed to a changed methylation profile in adult ALL. EPHA7 and PTK2 are potential markers for B-line ALL and the NTRK3, ERBB4 and ZAP70 for T-lines ALL. The interindividual varying expression of the tyrosine kinases EPHA3, EPHB3, KIT, ZAP70 and PDGFRB presumably allows a more precise risk classification. In particular, the tyrosine kinases ABL1, DDR1, EPHA7, FGFR1, ERBB4, FLT1, FLT3, FLT4, LCK, LTK, PTK2, PTK2B, PTK7, SRC, TEC and TYK2 are promising therapeutic targets, which promotes proliferation and/or inhibits apoptosis in the hematopoietic system. A proliferation promoting effect of overexpressed FLT4 could be shown for the first time. The variety of changes in the tyrosine kinase expression seems to play an important role in the development of ALL and TK could be promising new therapeutic targets.

La signalisation par l’estrogène a longtemps été considérée comme jouant un rôle critique dans le développement et la progression des cancers hormono-dépendants tel que le cancer du sein. Deux tiers des cancers du sein expriment le récepteur des estrogènes (ER) qui constitue un élément indiscutable dans cette pathologie. L’acquisition d’une résistance endocrinienne est cependant un obstacle majeur au traitement de cette forme de cancer. L’émergence de cancers hormono-indépendants peut est produite par l’activation de ER en absence d’estrogène, l’hypersensibilité du récepteur aux faibles concentrations plasmique d’estrogène ainsi que l’activation de ER par des modulateurs sélectifs. L’activité du ER est fortement influencée par l’environnement cellulaire tel que l’activation de voie de signalisation des facteurs de croissances, la disponibilité de protéines co-régulatrices et des séquences promotrices ciblées. Présentement, les études ont principalement considérées le rôle de ERα, cependant avec la découverte de ERβ, notre compréhension de la diversité des mécanismes potentiels impliquant des réponses ER-dépendantes s’est améliorée. L’activation des voies des kinases par les facteurs de croissance entraîne le développement d’un phénotype tumoral résistant aux traitements actuels. Nos connaissances des voies impliquées dans l’activation de ER sont restreintes. ERα est considéré comme le sous-type dominant et corrèle avec la plupart des facteurs de pronostic dans le cancer du sein. Le rôle de ERβ reste imprécis. Les résultats présentés dans cette thèse ont pour objectif de mieux comprendre l’implication de ERβ dans la prolifération cellulaire par l’étude du comportement de ERβ et ERα suite à l’activation des voies de signalisation par les facteurs de croissance. Nous démontrons que l’activation des récepteurs de surfaces de la famille ErbB, spécifiquement ErbB2/ErbB3, inhibe l’activité transcriptionnelle de ERβ, malgré la présence du coactivateur CBP, tout en activant ERα. De plus, l’inhibition de ERβ est attribuée à un résidu sérine (Ser-255) situé dans la région charnière, absente dans ERα. Des études supplémentaires de ErbB2/ErbB3 ont révélé qu’ils activent la voie PI3K/Akt ciblant à son tour la Ser-255. En effet, cette phosphorylation de ERβ par PI3K/Akt induit une augmentation de l’ubiquitination du récepteur qui promeut sa dégradation par le système ubiquitine-protéasome. Cette dégradation est spécifique pour ERβ. De façon intéressante, la dégradation par le protéasome requiert la présence du coactivateur CBP normalement requis pour l’activité transcriptionnelle des récepteurs nucléaires. Malgré le fait que l’activation de la voie PI3K/Akt corrèle avec une diminution de l’expression des gènes sous le contrôle de ERβ, on observe une augmentation de la prolifération des cellules cancéreuses. L’inhibition de la dégradation de ERβ réduit cette prolifération excessive causée par le traitement avec Hrgβ1, un ligand de ErbB3. Un nombre croissant d’évidences indique que les voies de signalisations des facteurs de croissance peuvent sélectivement réguler l’activité transcriptionnelle de sous-types de ER. De plus, le ratio ERα/ERβ dans les cancers du sein devient un outil de diagnostique populaire afin de déterminer la sévérité d’une tumeur. En conclusion, la caractérisation moléculaire du couplage entre la signalisation des facteurs de croissance et la fonction des ERs permettra le développement de nouveaux traitements afin de limiter l’apparition de cellules tumorales résistantes aux thérapies endocriniennes actuelles. / It has long been appreciated that estrogenic signaling plays a critical role in the development of hormone-dependent cancers such as breast cancer. Two-thirds of breast cancers express estrogen receptor (ER) which has been demonstrated to play an irrefutable role in tumour development and progression. However the acquisition of endocrine resistance has become a major obstacle in the treatment of hormone-dependent cancers that have acquired a hormone-independent state. Hormone-independent cancers emerge from an array of pathways involving ER activation in the absence of estrogen, hypersensitivity of ER to low serum levels of estrogen and activation by estrogen antagonists. The activity of ER is critically influenced by the cellular environment such as growth factor signaling pathways, availability of coregulatory proteins and the promoter sequence of target genes. The mechanisms studied have mostly considered the role of ERα, however with the discovery of the second subtype, ERβ, the understanding on the diversity of potential mechanisms involving ER-dependent responses have improved. Hormonal-independent activation of ER can occur in estrogen-dependent breast tumours, with concomitant rise in kinase signaling pathways, resulting in the acquisition of a therapeutic resistant phenotype in treated women. Our knowledge is relatively limited on which pathways trigger ER signaling and how these phosphorylation-coupled events affect ER activity. ERα is considered the dominant subtype and correlates with most of the prognostic factors in breast cancers. Conversely the role of ERβ remains unclear. The results presented in this thesis were carried out with the objective of gaining a better understanding of ERβ’s role in cellular proliferation by examining the behavior of ERβ and ERα during the activation of growth factor signaling pathways by cell-surface receptor-tyrosine kinases. We demonstrate here that the activation of cell surface receptors of the ErbB family, specifically ErbB2/ErbB3, inhibits the transcriptional activity of ERβ despite the presence of the coactivator CBP, yet activated ERα. Furthermore the inhibition of ERβ was attributed to a specific serine residue located within the hinge region, not present in ERα. Additional studies of ErbB2/ErbB3-initiated signaling revealed that it triggered the activation of the PI3K/Akt pathway which targeted the serine residue within the hinge region of ERβ. In fact, phosphorylation of ERβ by the PI3K/Akt pathway led to an increase in receptor ubiquitination which promoted its degradation by the ubiquitin-proteasome system which was subtype specific. Interestingly, proteasomal degradation required the presence of the coactivator CBP, which is normally involved in assisting nuclear receptor transcriptional activity. Although the activation of the PI3K/Akt pathway correlated with a decrease in the expression of ERβ target genes it led to an increase in the proliferation of breast cancer cells. Inhibiting the degradation of ERβ reduced the enhanced proliferation of breast cancer cells brought about by the treatment of ErbB3’s ligand, Hrgβ1. Increasing evidence indicates that growth factor signaling pathways can selectively regulate the transcriptional activity of ER subtypes, and the ratio of ERα/ERβ expression in breast tumours is becoming a popular prognostic factor to evaluate the severity of the tumour. Therefore the molecular characterization of the coupling between growth factor signaling and ER function should provide improved therapeutical approaches to overcome or delay the onset of resistance to endocrine therapy in hormone-dependent cancers.