Senescence is a highly efficient mechanism that provides an irreversible barrier to cell cycle progression to prevent undesired proliferation. However, under pathological circumstances, senescence can adversely affect organ function, viability and regeneration. In the context of biliary disease, we hypothesize that senescence is initiated in the bile ducts and spreads to the liver parenchyma, impairing the liver’s regenerative capacity and aggravating the condition. We have developed a mouse model of biliary senescence, based on the conditional deletion of Mdm2 in bile ducts, that mimics clinical features of biliary disease. Using this model, we studied the underlying mechanisms that characterize biliary disease, and established an essential role of TGFβ in paracrine senescence-associated regeneration. Lastly, we disrupted TGFβ signalling to therapeutically rescue this phenotype in our model of biliary senescence. These results reveal the detrimental role of senescence in biliary disease, and a TGFβ- dependent mechanism for dissemination of senescence from the biliary epithelium to the parenchyma, impairing liver function. Finally, we have identified TGFβ signalling disruption as a potential therapeutic target to limit senescence-dependent aggravation in human cholangiopathies.

Le corépresseur nucléaire NCOR1 est un répresseur transcriptionnel qui régule l’expression génique en s’associant à des récepteurs nucléaires ou à des facteurs de transcription comme AP-1 et NF-B. Ce projet de recherche visait à déterminer comment NCOR1 régule la prolifération et la réponse inflammatoire dans les cellules épithéliales intestinales (CEIs). Nous avons utilisé deux modèles murins de délétion du gène Ncor1 (Ncor1ID et Ncor1Exon11) ainsi que la Cre-recombinase sous le contrôle du promoteur du gène Vil1 (12.4KbVilCre) afin d’invalider le gène Ncor1 au niveau des CEIs (Ncor1IDΔCEI et Ncor1Exon11ΔCEI). Nous avons induit une réponse inflammatoire dans les CEIs en utilisant de l’IL-1 et du LPS. Nous avons observé que l’expression de NCOR1 est augmentée dans les CEIs lors de la réponse inflammatoire. Nous avons également traité les souris invalidées pour le gène Ncor1 avec du DSS afin d’induire une colite chimique expérimentale. Nous avons observé que les animaux Ncor1IDΔCEI et Ncor1Exon11ΔCEI sont plus susceptibles que les témoins. Nous avons analysé l’expression génique chez les animaux Ncor1IDΔCEI et Ncor1Exon11ΔCEI. L’analyse des gènes modulés dans les animaux Ncor1IDΔCEI a révélé que l’expression de la Retnlb est augmentée chez ces animaux, ce qui suggère un dérèglement dans la microflore. Dans les animaux Ncor1Exon11ΔCEI, nous avons noté que l’expression du gène Ido1, un puissant immunosuppresseur, est augmentée et permettrait possiblement à ces animaux de se maintenir dans un état homéostatique en absence de stress. Lorsque nous avons diminué l’expression de NCOR1 dans les CEIs à l’aide de shARN (shNCOR1_655), nous avons observé que celles-ci arrêtent de proliférer et sont sénescentes. De plus, nous avons remarqué une induction de molécules inflammatoires associées au SASP dans ces cellules. Nous avons analysé le transcriptome des cellules shNCOR1_655. Nous avons identifié le facteur de pluripotence SOX2 comme étant induits lorsque l’expression de NCOR1 est diminuée. Finalement, nous avons utilisé la technologie SILAC et la spectrométrie de masse afin de déterminer la composition du complexe de répression de NCOR1 dans les CEIs. Nous avons identifié de nouveaux partenaires d’interaction potentiels de NCOR1.

Le vieillissement est associé un mécanisme d'arrêt du cycle cellulaire nommé senescence. Au niveau de l'adipocyte, cet état cellulaire semble contribuer à la survenue d'altérations métaboliques et à un état pro-inflammatoire. Dans ce contexte, le tissu adipeux blanc viscéral pourrait jouer un rôle déterminant sur la perte du contrôle métabolique et ainsi participer à l'installation de pathologies associées au vieillissement. Au cours du vieillissement, le tissu adipeux blanc subit des modifications morphologiques et physiologiques conduisant à une altération progressive des fonctions de stockage et endocrines de l'adipocyte. Ainsi, un nouveau profil sécrétoire pro-inflammatoire appelé SASP (Senescence Associated Secretory Phenotype) a pu être mis en évidence et pourrait être impliqué dans la survenue de différentes pathologies liées à l'âge (diabète, insuffisance cardiaque ou rénales, ...). Dans ce sens, l'analyse précise du SASP d'adipocytes issus de souris de différents âges nous a permis d'identifier une cytokine pro-inflammatoire, l'haptoglobine, comme un nouveau candidat potentiellement impliqué dans les désordres métaboliques et inflammatoires associés au vieillissement. Nos premiers résultats montrent que, via une boucle de régulation, la senescence augmente la production d'haptoglobine adipocytaire et que réciproquement., cette production entretien la senescence de l'adipocyte Au niveau fonctionnel, l'haptoglobine altère les principales fonctions adipocytaires métaboliques telles que la lipolyse et la sensibilité à l'insuline. Des expériences sont en cours afin de confirmer in vivo l'importance de cette adipocytokine sur les altérations métaboliques entrainant une accélération du vieillissement de l'organisme. Cette étude permettra de mieux comprendre la participation de l'haptoglobine dans la perte des fonctions du tissu adipeux afin de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques pour ralentir les processus de vieillissement. / Aging is associated with a cell cycle arrest mechanism named senescence. In adipocyte, this cell state could contribute to metabolic alterations as well as a low-grade inflammatory state. In this context, visceral white adipose tissue could play a major role in age-associated setup pathologies through the loss of metabolic control. Indeed, during aging, white adipose tissue undergoes functional and morphological modifications progressively leading to altered storage and endocrine capacities. Consequently, it has been hypothesized that a new emerging adipocyte secretory profile associated with aging (SASP for senescence associated secretory phenotype) could actively participate to the progressive onset of metabolic diseases related to aging. By proteomic analysis, we identified haptoglobin as a new proinflammatory cytokine overproduced by murine adipose tissue during aging. Our results showed a regulatory feedback loop between adipocyte haptoglobin and senescence state arguing for a role of the cytokine in aging process. Moreover, haptoglobin induced adipocyte metabolic alterations in vitro targeting lipolysis and insulin sensitivity. In vivo validation of haptoglobin's role on metabolic-induced aging are currently ongoing. Our study will allow a better understanding of haptoglobin's role in age-related adipose tissue loss of function and will pave the road for a new therapeutic strategy in the field of metabolism and age-associated pathologies.

La sénescence cellulaire, arrêt stable de la prolifération cellulaire, est accompagnée de la sécrétion de nombreux facteurs pro-inflammatoires (programme sécrétoire associé à la sénescence appelé SASP). La sénescence est induite par divers stimuli, et joue un rôle clé dans de multiples contextes physiopathologiques. Cependant, la régulation de la sénescence est encore mal comprise. Notre laboratoire a récemment identifié le récepteur inositol 1,4,5-trisphosphate de type 2 (ITPR2, canal calcique du ER) comme nouveau régulateur de la sénescence. L'expression du gène ITPR2 est réprimée dans la plupart des cancers, mais sa régulation transcriptionnelle est peu connue. Dans ce contexte, le premier objectif de ma thèse était de caractériser de nouveaux régulateurs de l’expression d’ITPR2. Par un criblage (siRNA) et une analyse Nanostring, nous avons identifié le récepteur nucléaire RXRA comme répresseur transcriptionnel d’ITPR2. Nous avons montré que dans les fibroblastes primaires humains, le knockdown de RXRA induit l’expression d’ITPR2 et de ce fait la signalisation calcique, la production d’espèces réactives de l’oxygène (ROS), le dommage de l’ADN et finalement la sénescence via l’activation de la voie p53-p21. Inversement, la surexpression constitutive de RXRA retarde la sénescence réplicative. Les molécules du SASP, induisant ou renforçant la sénescence, peuvent réguler la signalisation calcique. Le deuxième objectif de ma thèse était d’étudier le rôle du SASP et la participation de la signalisation calcique dans celui-ci. Nous avons observé que le SASP induit la sénescence cellulaire accompagnée d’une différenciation neuroendocrine (NED) dans des cellules de cancer du sein. Le SASP induit une accumulation de calcium dans le cytoplasme qui paraît être impliquée dans la régulation de la NED. Une analyse de données d’échantillons de tumeurs du sein humaines et observé que les échantillons positifs pour la NED présentent des marques de sénescence / Cellular senescence is a stable proliferation arrest accompanied with senescence-associated secretory phenotype (SASP). Senescence is induced by diverse stimuli such as telomere shortening and oncogene activation and plays key roles in many physiopathological contexts like embryonic development, cancer and aging. However the molecular mechanisms regulating senescence remain partially understood. Our laboratory recently identified a new senescence regulator: the inositol 1,4,5-trisphosphate receptor type 2 (ITPR2), an ER calcium release channel. ITPR2 is repressed in many cancers, but its transcriptional regulation is barely known. Therefore, the first aim of my thesis was to characterize new ITPR2 regulators. Through siRNA screen and Nanostring analysis, we identified the nuclear receptor RXRA as a transcriptional repressor of ITPR2. We found that in primary human fibroblasts, RXRA knockdown induces ITPR2 expression and thereby calcium signaling, reactive oxygen species (ROS) production, DNA damage and ultimately senescence through p53-p21 axis. Conversely, RXRA overexpression delays replicative senescence. SASP has been described to induce/reinforce senescence, and most of the SASP factors are able to regulate calcium signaling through their receptors. The second aim of my thesis was to investigate the role of the SASP and the participation of calcium signaling in it. We observed that the SASP induces senescence accompanied with a neuroendocrine differentiation (NED) in some breast cancer cells. Interestingly, SASP triggers calcium accumulation in the cytoplasm which seems to be involved in the regulation of NED. We then analyzed human breast tumor datasets and observed that NED-positive samples display some senescence marks: functional p53, low proliferation level and Sprouty 2 expression. Altogether, my work identified RXRA as a new senescence regulator and showed calcium signaling is involved in SASP-induced NED in breast cancer cells

Oncogene-induced senescence (OIS) is a fail-safe mechanism activated to halt the proliferation of cells at risk of malignant transformation. It is a cell cycle arrest program of biological changes to the cell comprising of the activation of tumour suppressor pathways, altered cellular metabolism, extensive chromatin remodelling and the activation of a senescence-associated secretory phenotype (SASP). The vast array of proteins secreted by the cells not only play a cell-autonomous role in reinforcing the senescence phenotype, but also modulate the cell's micro-environment by inducing senescence in neighbouring cells, promoting angiogenesis, and initiating an immune response through the recruitment of immune cells. To this end, senescence is a complex phenotype that has countless pathophysiological implications and understanding its molecular mechanisms of activation could prove to be fruitful for understanding its diverse functions. Components of the innate immune system have been shown to play an essential role in the development of the SASP through its processing and activation of Caspase 1 that in turn leads to activation of IL-1B. A gene set enrichment analysis of OIS cells showed significant upregulation in the Pattern Recognition Receptor (PRR) family, from the innate immune response. Hence, we explored the role of innate immune receptors in OIS. Methods and Materials IMR90 human diploid fibroblast cells, stably transfected with an oncogenic ER:RAS fusion protein undergo OIS upon treatment with 4-hydroxytamoxifen. A loss of function siRNA screen was conducted targeting components of the innate immune systems, including pattern recognition receptors. This served as a proof-of-principle screen for a larger screen of proteases and ubiquitin conjugation enzymes. Potential regulators of OIS were identified through siRNA that bypassed the proliferative arrest associated with OIS. We chose to focus on studying the role of TLR2 and TLR10 in senescence. A transcriptome analysis was carried out to identify genes regulated by these TLRs and further biological manipulation was used to confirm the mechanism through which these receptors control senescence. Results Toll-like receptor 2 (TLR2) and TLR10 have been identified as regulators of OIS. Their overexpression in IMR90 cells induces a premature form of senescence where the cells have significantly reduced proliferative activity and display senescence-associated β galactosidase activity. Moreover, the knockdown of TLR2 and TLR10 results in suppression of tumour suppressor pathway genes, reduced signaling through the pathway and blunting of the SASP. High TLR2 expression in patients with lung adenocarcinoma is associated with a higher survival rate. Concomitantly, the screening also identified Caspase 4, a critical component of non-canonical inflammasome signaling, to be regulated by TLR2 and TLR10 in OIS. A full transcriptome analysis of cells with TLR2 and TLR10 knockdown revealed serum amyloid amylase 1 (SAA1) and SAA2 are upregulated in OIS and were also confirmed to be activating ligands of TLR2. The activation of TLR2 by SAA, followed by the engagement of the non-canonical inflammasome by LPS electroporation induced senescence in proliferating IMR90 cells. Conclusion Our results suggest that the TLR2 and TLR10 act as potential tumour suppressor genes, signaling upstream of the inflammasome to initiate the production of inflammatory cytokines, and thereby the SASP. The production of the SASP develops a positive feedback loop, generating the damage-associated molecular pattern (DAMP) A-SAA that initiates an immune response signal cascade and subsequently activates senescence.

Les kinases régulées par les signaux extracellulaires (ERK1/2) régulent une multitude de processus cellulaires, incluant la prolifération, la survie et la différenciation. Ces kinases représentent l’élément terminal de la voie ERK/MAPK, laquelle est activée dans près de 30% de tous les cancers humains et donc généralement perçue comme étant un effecteur critique de la progression tumorale. Cependant, une accumulation d’observations suggèrent que les kinases ERK pourraient également induire la suppression tumorale. Le but premier de cette thèse est de démontrer comment la signalisation par ERK peut contribuer à la suppression tumorale et de concilier les mécanismes impliqués avec son rôle dans la progression du cancer. Puisque nos travaux ont une incidence sur les bénéfices attendus de certaines thérapies actuellement en développement, le deuxième objectif de la thèse est de proposer de nouvelles stratégies thérapeutiques pour combattre le cancer. Nous avons démontré qu’une hyperactivation des kinases ERK induit la sénescence cellulaire. Le mécanisme implique la dégradation sélective et dépendante du protéasome de nombreuses protéines, ce que nous avons nommé le SAPD (Senescence-Associated Protein Degradation). Ce processus cible des protéines requises pour différentes fonctions cellulaires, incluant la progression du cycle cellulaire, les fonctions mitochondriales et la biogenèse des ribosomes. Ensuite, nos résultats montrent qu’en plus d’inhiber l’établissement de la sénescence, une diminution de la signalisation par les kinases ERK favorise la reprogrammation cellulaire, laquelle permet aux cellules précancéreuses de développer leur tumorigénicité et aux cellules cancéreuses d’acquérir des propriétés attribuables aux cellules souches. Ces observations suggèrent que les mécanismes qui inhibent la voie ERK/MAPK pourraient favoriser l’initiation du cancer, la formation de métastases et la résistance à diverses thérapies. Enfin, nous avons démontré que la metformine, utilisée pour le traitement du diabète, inhibe le facteur de transcription NF-kB. Ce dernier joue un rôle central dans la reprogrammation cellulaire et dans la production de cytokines pro-inflammatoires nocives par les cellules sénescentes. Ainsi, nous émettons l’hypothèse que la metformine pourrait être utilisée en combinaison avec certaines thérapies afin d’éviter les effets secondaires tant d’une inhibition des kinases ERK que d’une hyperactivation. Globalement, les résultats présentés démontrent que l’effet de la voie ERK/MAPK dépend de la force de son activation. Alors qu’une activation modérée peut contribuer à la prolifération de la plupart des cellules, une forte activation induit la sénescence tandis qu’au contraire, une faible activation favorise la reprogrammation des cellules cancéreuses et donc une augmentation de l’agressivité de la tumeur. Cette polyvalence de la voie suggère une certaine prudence face à l’usage des inhibiteurs de la voie ERK/MAPK. Cependant, elle nous motive à travailler au développement de nouvelles stratégies thérapeutiques, lesquelles pourraient inclure la metformine. / The Extracellular Signal-Regulated Kinases (ERK1/2) regulate multiple cellular processes such as proliferation, survival and differentiation. These kinases are the last component of the ERK/MAPK pathway, which is activated in about 30% of all human cancers. Therefore, current thinking proposes that the ERK/MAPK pathway is a critical mediator of tumor progression. However, a steadily growing number of observations suggest that ERK kinases could trigger tumor suppression as well. The first aim of this thesis is to determine how ERK signaling triggers tumor suppression and to try to reconcile these mechanisms with its putative contribution to tumor progression. Since our work has a profound impact on the value of some therapies currently in development, the second aim of the thesis is to propose new strategies to fight cancer. We found that hyperactivation of the ERK kinases induces cellular senescence. Mechanistically, this involves selective proteasome-dependent protein degradation. This “Senescence-Associated Protein Degradation” (SAPD) targets proteins required for several cellular functions, including cell cycle progression, mitochondrial functions and ribosome biogenesis. Furthermore, our results showed that downregulation of ERK signaling not only inhibits the establishment of senescence but promotes cellular reprogramming, thereby allowing precancerous cells to gain tumorigenicity and cancer cells to acquire stem cell-like properties. These results suggest that mechanisms downregulating the ERK/MAPK pathway could promote cancer initiation, metastasis and resistance to multiple therapies. Finally, we demonstrated that the antidiabetic drug metformin targets the transcription factor NF-kB. The latter plays a central role in reprogramming, but also in the generation of deleterious pro-inflammatory cytokines by senescent cells. Hence, we suggest that metformin could be used in combination with other therapies to avoid the side effects of either downregulating or overactivating ERK signaling. Taken together, the results presented in this thesis demonstrate that the outcome of the ERK/MAPK pathway activity depends on signaling strength. While a moderate activation of the pathway may contribute to cell proliferation, a strong activation induces senescence and, conversely, a low activation promotes cancer cell reprogramming. This versatility of the pathway suggests caution with the use of ERK/MAPK pathway inhibitors, but motivates us to develop new therapeutic strategies, which could include metformin.

L'adénocarcinome canalaire pancréatique (PDAC) est une maladie agressive dans le monde. En raison du manque d'outils de détection hautement sensibles et spécifiques à un stade précoce de la maladie et de traitements peu curatifs, la plupart des patients sont diagnostiqués à un stade incurable avec une mortalité élevée. Comprendre la pathologie moléculaire, en particulier le stade précoce de cette maladie mortelle, est d’une importance capitale pour améliorer les bons pronostics de ces patients. La première et principale partie de mes travaux reposait sur une analyse de profilage génétique dans laquelle ils mettaient en évidence le rôle de la signalisation TGFβ / Activine et du récepteur ALK4 au cours du développement de la PDAC, en plus des quatre gènes oncogéniques courants (KRAS, CDKN2A, TP53 et SMAD4). ). D'autre part, INHBA (codant pour ActivinA) en tant que membre clé des ligands de la superfamille TGFβ est une cible de l'activation oncogénique de Kras dans les cellules du canal pancréatique et a été désigné comme composant potentiel de la SASP par une analyse au sécrétome de cellules subissant une sénescence induite par Kras. . Le but de mes travaux est donc d’étudier l’impact de la signalisation ActivinA lors de l’initiation de la PDAC. Dans la première partie de mon projet, j'ai démontré qu'ActivinA était un facteur SASP protecteur de la tumeur, produit par les cellules sénescentes d'ADM / PanIN, qui limitent leur prolifération et leur expansion dans les lésions hautement prolifératives via son récepteur ALK4 lors de l'initiation du PDAC. De plus, nos travaux ont révélé que les cellules sénescentes Dclk1 + limitent l'expansion des lésions prénéoplasiques et ont un impact partiel sur le composant stromal soutenu par la signalisation ActivinA. En outre, j'ai également exploré les fonctions autocrines et paracrines de la signalisation ActivinA au dernier stade de la PDAC. Nous avons constaté que le manque de signalisation ActivinA-ALK4 chez la souris entraînait une augmentation de la capacité de prolifération des cellules tumorales et une accumulation réduite de cellules stromales, ce qui pourrait aider à expliquer leurs métastases variées et un temps de survie relativement plus long. En conclusion, mon travail donne un autre aperçu de la signalisation ActivinA et Dclk1 dans l'initiation de la PDAC et leur existence dans des cellules sénescentes au sein de lésions précurseurs pancréatiques de bas grade devrait être considérée comme une étape cruciale pour développer de nouvelles stratégies diagnostiques et thérapeutiques pour les patients atteints de PDAC / Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is an aggressive disease worldwide and remains the ranking of 7th leading cause of cancer related death in the past 5 years. Because of the lack of highly sensitive and specific detective tools in an early stage of this disease and low curative treatments, most of the patients are diagnosed in an incurable stage and end up with a high mortality. Understanding the molecular pathology especially the early stage of this lethal disease is of great importance to improve the outcome of these patients. The first and major part of my work was based on gene profiling analysis in which they emphasized the role of TGFβ/Activin signalling and ALK4-receptor during the development of PDAC in addition to the four common oncogenic genes (KRAS, CDKN2A, TP53 and SMAD4). On the other hand, INHBA(encoding for ActivinA) as a key member of TGFβ-superfamily ligands is a target of Kras oncogenic activation in pancreatic duct cell and has been pointed a potential SASP candidate component through a secretome analysis of cells undergoing Kras induced senescence. Therefore, the aim of my work is to investigate the impact of ActivinA-signalling during PDAC initiation. In the first part of my project, I demonstrated that ActivinA as a tumour-protecting SASP factor, produced by ADM/PanINs senescent cells, that limit their proliferation and expansion into highly proliferative lesions through its ALK4 receptor in the initiation of PDAC. Furthermore, our work revealed that senescent Dclk1+ cells limit the expansion of preneoplastic lesions and partly impact the stromal component which is sustained by ActivinA-signalling. Besides, I also explored the autocrine and paracrine functions of ActivinA-signalling in the late stage of PDAC. We found that lack of ActivinA-ALK4 signalling in mice leads to an increased proliferative capacity in tumor cells and a reduced accumulation of stromal cells, which might help to explain their diverse metastasis and a relative longer survival time. To conclude, my work gives another insight of ActivinA-signalling and Dclk1 in the onset of pancreatic cancer and their existence in senescent cells within low grade pancreatic precursor lesions should be considered a crucial step for developing novel diagnostic and therapeutic strategies for PDAC patients

Eine seneszente Zelle erfährt proteotoxischen Stress durch einen Prozess, der als “Seneszenz-assoziierter sekretorischer Phänotyp (SASP)” bezeichnet wird. SASP Faktoren involvieren vermehrte Produktion von Cytokinen und Chemokinen, die die Proteinhomöostase stören. Das führt zu Stress im Endoplasmatischen Retikulum (ER), Unfolded Protein Response (UPR) sowie erhöhter Autophagie in seneszenten Zellen. In dieser Arbeit zeigen wir, dass Therapie-induzierte Seneszenz (TIS), ausgelöst durch Adriamycin (ADR) oder Cyclophosphamid (CTX), zu einer erhöhten Expression von Alzheimer-assoziierten Genen führt. Das ist allerdings nur der Fall, wenn TIS mit SASP und Proteotoxizität korreliert. Außerdem zeigen wir, dass transgene Mäuse mit Alzheimer ebenso Eigenschaften von Seneszenz aufweisen. Mutationen in Genen wie Amyloid-Precursor-Protein (APP) und Presenilin 1 (PSEN1) erzeugen nicht nur Alzheimer, sondern verstärken auch Seneszenz. In APPPS1+/- transgenen Mäusen treten seneszente Zellen zusammen mit Amyloid β (Aβ) Plaques auf. Gleichfalls führt die Überexpression von APP in der Neuroblastom Zelllinie SH-SY5Y zu einer Erhöhung von Seneszenz-Markern, einschließlich ER Stress und Autophagie-assoziierten Lysosomen. Diese Beobachtungen implizieren einen Zusammenhang zwischen Seneszenz und Alzheimer. Wir präsentieren Proteotoxizität als gemeinsamen Nenner dieser beiden Pathologien. Allerdings kommen wir zu dem Ergebnis, dass APP und PSEN1 keine Regulatoren von TIS sind. APP trägt zur TIS-assoziierten Proteotoxizität bei, da ein knock-down von APP zu einer Reduzierung des ER Stress führt. Außerdem, können seneszente Zellen mittels Blockierung der APP Spaltung und somit Bildung von Aβ Plaques durch den Gamma-Sekretase Inhibitor Semagacestat, selektiv getötet werden. Das deutet auf ein senolytisches Potential hin. Allerdings hat Semagacestat keinen Einfluss auf die Expression von ER Stress Marker. Dies suggeriert, dass APP in Eμ-myc Lymphomen Aβ-unabhängig zu ER Stress beiträgt, während diese in Alzheimer eine zentrale Rolle in der Phathophysiologie spielen. / A senescent cell experiences proteotoxic stress in consequence to senescence-associated secretory phenotype (SASP). SASP factors involve increased production of cytokines and chemokines, which overload and disrupt protein homeostasis. This induces endoplasmic reticulum (ER) stress, unfolded protein response (UPR) as well as elevated autophagic-lysosomal burden in senescent cells, further promoting the formation of misfolded proteins. In this thesis we found, in Eμ-myc transgenic mice lymphomas, therapy-induced senescence (TIS) by Adriamycin or Cyclophosphamide treatment leads to an up regulation of genes involved in Alzheimer’s disease (AD). However, this is true only when TIS correlates with SASP, leading to proteotoxicity. On the other hand, we demonstrate that transgenic AD inflicted mice also present with features of senescence. Mutations of genes such as amyloid precursor protein (APP) and presenilin1 (PSEN1), not only engender AD, but also augment senescence. In APPPS1+/- transgenic mice, the senescent cells co-occur with amyloid β (Aβ) plaques. Likewise, in neuroblastoma cell line SH-SY5Y, APP overexpression results in upregulation of senescence markers, including markers for ER stress and autophagic-lysosomal burden. These observations imply that there is a crosstalk between senescence and AD. We demonstrate proteotoxicity as a common denominator between the two pathologies. However, we found that APP and PSEN1 are not regulators of TIS. APP contributes to proteotoxic stress associated with TIS as knocking down of APP leads to a reduction of ER stress. Inhibiting Aβ formation by targeting the processing of APP using Semagacestat- a gamma-secretase inhibitor, selectively targets senescent cells resulting in cell death. This indicates its senolytic potential. However, Semagacestat has no impact on the expression of ER stress markers. This suggested that in Eμ-myc lymphomas, APP contributes to ER stress in an Aβ-independent fashion, unlike in AD, where Aβ is considered central to its pathophysiology.

Le vieillissement est l'un premier facteur de risque pour plusieurs maladies telles que l’athérosclérose, la fibrose, l’Alzheimer, le diabète de type 2 et le cancer. L'accumulation de cellules sénescentes avec l'âge contribue au développement de maladies liées à l'âge en induisant une inflammation chronique causée par le phénotype sécrétoire associé à la sénescence (SASP). Il y a également une augmentation de la sécrétion de vésicules extracellulaires (EV) lors de la sénescence. Les EV sont des structures à bicouche lipidique permettant le transport de molécules actives vers des cellules réceptrices. De plus, les EV participent aux effets pathologiques des cellules sénescentes. Ainsi, nous proposons que les macrophages sénescents participent au développement de maladies liées à l’âge en induisant l'inflammation par l’action combinée des facteurs solubles du SASP et des EV. Tout d'abord, nous avons établi un modèle de macrophages sénescents induit par l’oncogène Raf-1. Une analyse transcriptionnelle de notre modèle a démontré un profil inflammatoire régulé par Nf-κB. La sécrétion d'EV est également augmentée par les macrophages sénescents. En outre, les EV dérivées de macrophages sénescents sont enrichies en miARN, tels que miR-21, miR-155 et miR-132, ainsi qu'en protéines ribosomiques, qu'en protéine Alix et qu'en protéine Mvp. Les sécrétions des macrophages sénescents induisent un échappement de la sénescence chez les cellules MEF, probablement par l'action combinée des molécules solubles du SASP et des EV. Nous concluons que les macrophages sénescents sécrètent des signaux prolifératifs et inflammatoires dans les cellules réceptrices, ce qui suggère leur rôle potentiel dans le développement de cancer. Le traitement avec le navitoclax élimine les macrophages sénescents et pourrait prévenir leurs effets pathologiques. / Aging is the first risk factor for several diseases such as atherosclerosis, fibrosis, Alzheimer’s, type 2 diabetes and cancer. The accumulation of senescent cells with age contributes to development of age-related diseases by inducing chronic inflammation. This inflammation is induced by the senescence-associated secretory phenotype (SASP). During senescence, there is also an increase of extracellular vesicles (EV) secretion. EVs are lipid bilayer structures that allow the transport of active molecules to recipient cells. In addition, EVs participate in pathologic effects of senescent cells. Thus, we propose that senescent macrophages participate in development of age-related diseases by inducing inflammation through the combined effect of SASP soluble factors and EV. First, we established a model of senescent macrophages induced by the oncogene Raf-1. Transcriptional analysis of our model demonstrated an Nf-κB-regulated inflammatory profile. EV secretion is also increased by senescent macrophages. Moreover, EVs derived from senescent macrophages are enriched in miRNA, such as miR-21, miR-155 and miR-132, as well as ribosomal proteins, Alix protein an Mvp protein. Secretion of senescent macrophages induce senescence escape in MEF cell, probably through the combined action of SASP soluble factor and EV. We conclude that senescent macrophages secrete proliferative and inflammatory signals in recipient cell, suggesting their potential role in cancer development. Treatment with navitoclax eliminates senescent macrophages and may prevent their pathological effects.

La sénescence cellulaire, ou l’arrêt irréversible de la prolifération, influence des processus physiologiques et pathologiques, comme le cancer. Parmi les caractéristiques de la sénescence, se retrouve le PSAS ou phénotype sécrétoire associé à la sénescence. Le PSAS est composé d’une variété de cytokines, facteurs de croissance et protéases. Ses actions pro- et anti-tumorale sont connues, mais l’on ignore laquelle prédomine. Mes travaux s’attardent aux effets du PSAS sur l’induction de la sénescence dans les cellules environnantes et à sa régulation. Nous avons démontré que le PSAS ne synergise pas avec la dysfonction télomérique chronique ou aigue, afin de causer un arrêt de croissance. Également, l’étude du mécanisme responsable de l’induction de la sénescence par stress à la chromatine, suggère que la kinase c-Abl n’est pas requise pour cette voie, contrairement à des publications antérieures. Mes travaux éclairent les mécanismes d’action et la régulation du PSAS dans la sénescence induite par dysfonction télomérique et par stress à la chromatine. / Cellular senescence, or irreversible proliferation arrest, is known for its influence on physiological and pathological processes, such as cancer. Among the features found in the senescent phenotype is the inflammatory secretome, also known as the senescence associated secretory phenotype (SASP). The SASP consists of a variety of factors such as cytokines, growth factors and proteases. It is widely recognized that SASP can have either a pro- or anti-tumor effect, but it is not clear which one predominates. My work focused on the SASP effects on the induction of senescence in surrounding cells and its regulation mechanisms. We demonstrated that the SASP does not synergize with chronic or induced telomere dysfunction to cause cellular proliferation arrest. Also, study of chromatin stress-induced senescence mechanism suggests that kinase c-Abl is not required for this pathway, contrary to what had been previously published. My work helps understand the regulatory and working mechanisms of the SASP in chromatin stress-induced and telomere dysfunction-induced senescence models.