Increased angiogenesis is an important characteristic of remodeling in asthmatic airways which stems from the imbalance between pro-angiogenic and anti-angiogenic factors. Surprisingly, the factors regulating this process in allergic asthma are poorly defined. The focus of this thesis is to investigate the effect of Semaphorin 3E (Sema3E) on angiogenesis events within the airways of murine model of allergic asthma. The role of Sema3E in asthma angiogenesis was tested in wild type and Sema3e-/- mice exposed to House Dust Mite (HDM) and monitored for changes in blood vessels number in the lungs. In addition, the potential of Sema3E, in reversing features of allergen inflammation, was tested in mouse model. In both cases immunohistochemistry and immunofluorescence staining of lung tissues used to assess the changes in the level of angiogenesis. Moreover, the expression of pro- and anti-angiogenic factors in total lung homogenate was assessed by ELISA and Real-Time PCR. The results showed that WT and Sema3e-/- mice both developed the HDM induced allergic asthma phenotype, but, the lung sections of HDM exposed Sema3e-/- mice had enhanced number of blood vessels compared to WT mice. The enhanced angiogenesis in Sema3-/- mice was coupled with increased level of angiogenesis driving factors VEGF and it receptor VEGFR-2. However, in WT mice the level of soluble VEGFR-1 secretion increased significantly which inhibited VEGF / VEGFR-2 binding. Besides, Sema3E treatment reduced the level of angiogenesis and inhibited HDM-induced secretion of VEGF and the expression of its receptor VEGFR-2 while increased the level of soluble VEGFR-1. Analyzing the ratio of VEGF / soluble VEGFR-1 revealed that in the presence of Sema3E in both models, soluble VEGFR-1 is the dominant factor which has an inhibitory role on angiogenic effect of VEGF. Taken together, this study provided the first evidence that Sema3E can modulate angiogenesis in allergic asthmatic airways. / February 2016

Les Sémaphorines constituent une grande famille de protéines sécrétées et membranaires, qui ont été initialement impliquées dans le guidage axonal au cours du développement du système nerveux, mais qui jouent aussi un rôle important dans la cancérogenèse. Ainsi, les Sémaphorines agissent via leurs récepteurs, qui font partie de la famille des Neuropilines et des Plexines, pour réguler des fonctions multiples qui contribuent au développement des cancers et à la progression métastatique, telles que l'adhésion cellulaire, la motilité, la survie, l'angiogenèse et la réponse immunitaire. Mon travail de thèse a visé à mieux comprendre le rôle de la signalisation induite par la Sémaphorine-3E (Sema3E) et son récepteur Plexine-D1 dans le cancer du sein. Il a été proposé récemment, que la signalisation autocrine induite par le couple Sema3E/Pleixne-D1 dans les cellules tumorales, favorise l’apparition de métastases via l’augmentation de leurs capacités de migration et d’intravasation/extravasation.Dans ce travail de recherche, nous avons trouvé qu’une nouvelle signalisation autocrine induite par Sema3E/Plexine-D1 régit à la fois la tumorigenèse et la formation de métastases. Ainsi, la sécrétion de Sema3E par les cellules tumorales favorise leur survie grâce à l’inhibition d’une voie de mort induite par le récepteur à dépendance Plexine-D1. Bloquer l’interaction entre Sema3E et son récepteur Plexine-D1, via l’utilisation d’un ligand TRAP dans des modèles murins de cancer du sein, permet de tuer spécifiquement les cellules tumorales et exerce une action anti-tumorale et anti-métastatique. Des données préliminaires sur la voie de mort induite par le récepteur Plexine-D1, suggèrent un rôle important du clivage de son domaine intracellulaire par les Caspases et/ou une translocation nucléaire. Ensemble, ces résultats indiquent que l’expression de Sema3E dans les cancers du sein chez la femme, permet un avantage sélectif pour la survie des cellules tumorales. Bloquer l’interaction entre Sema3E/Plexine-D1 apparaît donc comme une stratégie thérapeutique prometteuse pour traiter ces cancers. De plus, ces données permettent une nouvelle approche dans l’étude des fonctions du couple Sema3E/Plexine-D1 dans d’autres contextes physiologiques et pathologiques. / The Semaphorins constitute a large family of secreted and membrane-bound proteins, which have initially been implicated in axon guidance during development of the nervous system, but also have an important role in cancer. Semaphorins signal through Neuropilin and Plexin receptors to regulate multiple functions contributing to cancer development and progression, including cell adhesion and motility, cell survival, angiogenesis and immune response. My work is aimed at better understanding the role of the secreted glycoprotein Semaphorin 3E (Sema3E) and its binding receptor PlexinD1 in breast cancer. It has been recently proposed that Sema3E/PlexinD1 autocrine signaling in tumor cells promotes metastasis by enhancing cancer cell migration and intravasation/extravasion steps. Here we found another mechanism by which Sema3E/PlexinD1 autocrine signaling regulates both tumorigenesis and metastasis. We show that release of Sema3E by tumor cells promoted their survival through inhibition of an endogenous cell death pathway triggered by the unbound PlexinD1 “dependence receptor”. Interrupting Sema3E/PlexinD1 binding using a ligand-TRAP for PlexinD1 receptor specifically increased tumor cell death and exerted anti-tumoral and anti-metastatic activities in animal models of breast cancers. Preliminary investigations of the underlying cell death pathway suggested a crucial role of PlexinD1 intracellular domain via its cleavage by caspases or its possible translocation to the nucleus. Together, the results indicate that up-regulation of Sema3E in human breast cancers provides a selective advantage for tumor cell survival and that antagonizing Sema3E binding to PlexinD1 may represent a promising therapeutic strategy. Moreover, these data may provide new insight into the functions of Sema3E/PlexinD1 in other physiological and pathological contexts.