Le cancer du sein (BCa) est une maladie complexe, avec des taux de survie qui diminuent à mesure que la maladie progresse. Dans le BCa, la rigidité tissulaire et la densité de la matrice extracellulaire sont des caractéristiques tumorales utilisées pour la détection et l'évaluation des risques. Ces changements dans le microenvironnement tumoral déclenchent une réponse cellulaire, entraînant une augmentation de la prolifération, de la survie et du potentiel invasif des cellules tumorales, réduisant ainsi l'efficacité du traitement. Alors que les cellules tumorales tentent de s'adapter à leur nouvel environnement plus rigide, elles deviennent plus contractiles, ce qui peut potentiellement entraîner un stress mécanique intracellulaire. Le co-chaperon moléculaire BAG3 et ses protéines partenaires sont des composantes clés de la réponse cellulaire adaptative au stress, notamment dans les cellules musculaires hautement contractiles qui sont soumises à un stress mécanique médié par l'actine. Notre laboratoire a récemment montré que BAG3 joue un rôle critique dans la régulation de la dynamique de l'actine pendant la division cellulaire dans les cellules tumorales. Cependant, son rôle dans l'adaptation des cellules aux changements de rigidité du microenvironnement tumoral et à leur résistance au stress mécanique demeure méconnu. Dans ce contexte, cette étude vise à définir le rôle de BAG3 dans la régulation de la réponse des cellules BCa à l'augmentation de la rigidité de la matrice extracellulaire. Nous émettons l'hypothèse que BAG3 régule la réponse mécanique des cellules tumorales à une augmentation de rigidité du microenvironnement tumoral. Pour analyser cette hypothèse, la présente étude comporte deux objectifs spécifiques : 1. Analyser l'impact de BAG3 sur la régulation de la contractilité cellulaire des cellules invasives du cancer du sein ; 2. Analyser la régulation de BAG3 par la rigidité de la matrice extracellulaire. En utilisant la microscopie de force de traction et les essais de compaction du collagène, nos résultats expérimentaux montrent que des substrats de matrice extracellulaire plus rigides augmentent les niveaux de contractilité cellulaire des deux lignées cellulaires de cancer du sein triple négatif (TNBC) étudiées, soit les cellules triple négatif MDA-MB-231 et MDA-MB-468. Notamment, la réduction des niveaux de BAG3 à l'aide d'ARN interférents a diminué les niveaux de contractilité cellulaire dans les cellules MDA-MB-231 qui présentent un phénotype mésenchymal. Dans ces cellules, la déplétion de BAG3 a également réduit la localisation nucléaire du facteur co-transcriptionnel YAP, un régulateur clé de la réponse mécanique cellulaire. Cependant, la déplétion de BAG3 n'a pas affecté la contractilité cellulaire et la localisation de YAP dans les cellules MDA-MB-468 présentant un phénotype épithélial. De manière consistante, nous avons observé que la rigidité de la matrice extracellulaire régule les niveaux de BAG3 dans les cellules MDA-MB-231, mais pas dans les cellules MDA-MB-468. Ces résultats suggèrent que BAG3 est mécaniquement régulée et contrôle la réponse cellulaire adaptative à la rigidité du substrat, d'une manière qui dépend du contexte cellulaire. Les résultats obtenus dans cette étude révèlent une interaction entre la fonction du co-chaperon BAG3 et les propriétés mécaniques du microenvironnement tumoral qui pourrait influencer le potentiel invasif des TNBC. / Breast cancer (BCa) is a multifaceted disease, with survival rates decreasing as the disease progresses. In BCa, changes in tissue stiffness and extracellular matrix density are characteristics used for detection and risk assessment. Changes in tumor mechanics trigger a cellular adaptive response, resulting in increased proliferation, survival, and invasiveness which may reduce therapy efficiency. As tumor cells try to adapt to their new stiffer environment, they become more contractile, potentially resulting in intracellular mechanical stress. The BAG3 cochaperone and its partner proteins are key components of the adaptive stress response, notably in highly contractile muscle cells subjected to actin-mediated mechanical stress. Our lab recently showed that BAG3 is critical in regulating actin dynamics during cell division in tumor cells. However, the role of BAG3 in the adaptation of cells to changes in the rigidity of the tumor microenvironment and their resistance to mechanical stress remains to be determined. In this context, this project aims to investigate the role of BAG3 in regulating BCa cell response to increasing substrate stiffness. We hypothesize that BAG3 regulates the mechanical response of tumor cells to increased stiffness of the tumor microenvironment. To analyze this hypothesis, the present study has two specific objectives: 1. Analyze the impact of BAG3 on cell contractility regulation in invasive breast cancer cells; 2. Analyze the regulation of BAG3 by the stiffness of the extracellular matrix. Using traction force microscopy and collagen compaction assays, our experimental results show that stiffer extracellular matrix substrates increase cellular contractility levels in two triple-negative BCa (TNBC) cell lines, namely MDA-MB-231 and MDA-MB-468 cells. Notably, the downregulation of BAG3 using small interfering RNAs resulted in decreased cell contractility only in the MDA-MB-231 cells showing a mesenchymal phenotype. In these cells, BAG3 depletion also reduced the nuclear localization of the co-transcriptional regulator YAP, a key regulator of the mechanical cell response. However, the depletion of BAG3 did not affect cell contractility and YAP localization in MDA-MB-468 cells, which exhibit an epithelial phenotype. Consistently, we observed that the stiffness of the extracellular matrix regulates BAG3 levels in MDA-MB-231 cells, but not in MDA-MB-468 cells. These results suggest that BAG3 is mechanically regulated and controls the adaptive cellular response to substrate stiffness in a manner that depends on the cellular context. Our results have unraveled an interplay between the function of the cochaperone BAG3 and the mechanical properties of the tumor microenvironment that may be significant for TNBC cell invasiveness.

Cette étude a permis de démontrer les fonctions et les mécanismes de la 17bêtahydroxystéroïde déshydrogénase de type 1 (17β-HSD1) et de la stéroïde sulfatase (STS) au niveau du cancer du sein, y compris la cinétique moléculaire et cellulaire, la liaison du ligand étudiée par la titration de fluorescence, la régulation des stéroïdes et la régulation mutuelle entre les enzymes stéroïdiennes et les cellules cancéreuses du sein. 1), L’inhibition de la 17β-HSD1 par son substrat a été démontrée par la cinétique enzymatique au niveau cellulaire pour la première fois, soutenant ainsi la fonction biologique de l’inhibition produite par le substrat. 2), En tant qu’inhibiteur, la dihydrotestostérone (DHT) n’a pas affecté la concentration du substrat estrone (E1) à laquelle l’activité enzymatique a commencé à diminuer, mais certaines augmentations de vitesse ont été observées, suggérant une diminution significative de l’inhibition par le substrat. 3), Les résultats de la modulation de l’ARNm ont démontré que la transcription du gène codant la 17β-HSD7 diminuait en réponse à l’inhibition de la 17β-HSD1 ou au knockdown dans les cellules du cancer du sein par la modification estradiol (E2). 4), L’expression de la STS est stimulée par E2 de manière à générer une rétroaction positive, ce qui favorise la biosynthèse de E2 dans les cellules de cancer du sein. 5), L’inhibition conjointe de la STS et de la 17β-HSD7 pourrait bloquer leurs activités enzymatiques, diminuant ainsi la formation de E2, mais rétablissant la formation de DHT, réduisant de façon synergique la prolifération cellulaire et induisant l’arrêt du cycle cellulaire en G0 / G1. 6), Les 17β-HSD7 et STS synthétisent E2 et sont toutes deux régulées par E2. Ainsi, elles forment un groupe fonctionnel d’enzymes mutuellement positivement corrélées, l’inhibition de l’une peut réduire l’expression d’une autre, amplifiant ainsi potentiellement les traitements inhibiteurs. 7), Le recepteur estrogenique α ERα a été non seulement régulés à la baisse par E2, mais également réduits par la DHT grâce à l’activation des récepteurs aux androgènes (AR). En conclusion, la 17β-HSD1 et la 17β-HSD7 jouent des rôles essentiels dans la conversion et la régulation des hormones sexuelles, et l’inhibition conjointe de la STS et de la 17β-HSD7 constitue une nouvelle stratégie pour le traitement hormonal des cancers du sein sensibles aux estrogènes. / Human 17beta-hydroxysteroid dehydrogenase type 1 (17β-HSD1), 17betahydroxysteroid dehydrogenase type 7 (17β-HSD7) and steroid sulfatase (STS) play a crucial role in regulating estrogen synthesis for breast cancer (BC). However, mutual regulation of enzymes and the interaction of these steroids (estrogens, androgens and their precursor dehydroepiandrosterone (DHEA)) are not clear. This study demonstrated the functions and mechanisms including kinetics at molecular level and in cells, ligand binding using fluorescence titration, regulation of steroids and mutual regulation between steroid enzymes in BC cells: 1) Substrate inhibition of 17β-HSD1 was shown for the first time by enzyme kinetics at the cell level, supporting the biological function of substrate inhibition. 2) As an inhibitor, dihydrotestosterone (DHT) did not affect the estrone (E1) substrate concentration at which the enzyme activity started to decrease, but some increases in velocity were observed, suggesting a corresponding decrease in substrate inhibition 3) The mRNA modulation results demonstrated that 17β-HSD7 transcription decreased in response to 17β-HSD1 inhibition or knockdown in BC cells due to estradiol (E2) concentration decrease. 4) The expression of STS is stimulated by E2 in a positive-feedback manner which finally promotes E2 biosynthesis within BC cells. 5) The joint inhibition of STS and 17β-HSD7 could block the activities of these enzymes, thus decreasing E2 formation but restoring DHT formation, to synergistically reduce cell proliferation and induce G0/G1 cell cycle arrest. 6) 17β-HSD7 and STS can synthesize E2 and are all regulated by E2. Thus, they form a functional group of enzymes mutually positively correlated, inhibition of one can reduce the expression of the other, thereby potentially amplifying the inhibitory effects. 7) Estrogen Receptor α (ERα) is not only down-regulated by E2, but also reduced by DHT though androgen receptor (AR) activation. In conclusion, 17β-HSD1 and 17β-HSD7 play essential roles in sex-hormone conversion and regulation, and the joint inhibition of STS and 17β-HSD7 constitutes a novel strategy for hormonal treatment of estrogen-receptor positive BC