CXCR4, récepteur de la chimiokine SDF-1 (stromal cell-derived factor 1) joue un rôle capital dans l’hématopoïèse normale mais aussi dans la biologie de la cellule leucémique. Ce récepteur est exprimé à la surface des blastes et participe à « l’ancrage » de la cellule souche leucémique (CSL) au sein de la niche médullaire. Les interactions de la CSL avec le micro-environnement sont source de signaux de survie et de résistance à l’apoptose. La première partie de ce travail correspond à deux analyses en cytométrie en flux de l’expression de CXCR4 et de molécules d’adhérence sur des échantillons diagnostiques de LAM (leucémie aiguë myéloïde). Ce travail confirme la valeur pronostique péjorative de l’expression de CXCR4 et propose un modèle de stratification pronostique des patients, en fonction de leur phénotype d’adhérence. La deuxième partie s’intéresse à l’identification de potentielles cibles thérapeutiques dans un modèle de LAL à chromosome Philadelphie, pathologie au pronostic sombre malgré les progrès thérapeutiques liés aux ITK (inhibiteurs de tyrosine kinase). L’inhibition de CXCR4 par l’AMD3100 permet de potentialiser l’efficacité de l’aracytine et du dasatinib dans un modèle de co-culture stromale avec la lignée SUPB15. Une deuxième piste de ciblage thérapeutique de la LAL Phi+ est l’inhibition de la protéine chaperone HSP90. Une expression forte de HSP90 (dans les LAL Phi+ par rapport aux LAL Phi-) s’associe à une plus grande cytotoxicité du 17-AAG. En conclusion, CXCR4 est un récepteur clé de la cellule leucémique. L’étude de son niveau d’expression permet des stratifications pronostiques des patients et son blocage en fait une cible thérapeutique prometteuse / CXCR4, receptor of the chemokine SDF-1 (stromal cell-derived factor 1) plays a major role in the normal hematopoiesis but also in the biology of the leukaemic cell. This receptor is expressed on the surface of blasts and is a key molecule in "the anchoring" of the leukaemic stem cell (LSC) within the bone marrow niche. The interactions of the LSC with the bone marrow microenvironment promote survival signals and drug resistance. The first part of this work consists of two flow cytometry analyses of CXCR4 and adhesion molecules expression in patients with AML (acute myeloid leukaemia) at diagnosis. The results confirm that CXCR4 expression is associated with poor prognosis and this work proposes to stratify patients, according to their adhesive phenotype, in order to establish risk-adapted strategies. The second part deals with the identification of potential therapeutic targets in a model of ALL with chromosome Philadelphia. Despite therapeutic improvements with the ITK (tyrosine kinase inhibitors) era, long term survival remains poor. The inhibition of CXCR4 by the AMD3100 enhances the sensitivity of SUPB15 cell line to cytarabine and dasatinib therapy in a model of stromal co-culture. A second way of therapeutic targeting of the ALL Phi + is the inhibition of the heat-shock protein HSP90. High percentage of HSP90-positive cells (in Ph+ ALL samples) is associated with high sensitivity to 17-AAG. In conclusion, CXCR4 appears as a key receptor of the leukaemic cell. The analysis of its level of expression allows prognostic stratifications and its blockade represents a promising therapeutic target

Les protéines de choc thermiques (HSP) sont des chaperons moléculaires qui stabilisent le pliage et la conformation de protéines normales et oncogéniques, prévenant la formation d'agrégats protéiques. Elles sont impliquées dans la régulation de l'apoptose, de la survie cellulaire et dans la cancérogénèse. HSP90 est la protéine chaperone majeure de stabilisation d'oncogènes impliqués dans les hémopathies malignes. L'objectif de notre travail était de déterminer l'implication de HSP90 dans différents types d'hémopathies malignes, les Leucémies Aiguës Myéloïdes (LAM), les Syndromes Myélodysplasiques (SMD) et les Leucémies Aiguës Lymphoblastiques (LAL), et de tester son inhibition par un inhibiteur spécifique, la tanespimycine (17- AAG). Dans les LAM, nous avons évalué l'implication des différentes isoformes de la protéine dans la résistance aux chimiothérapies et aux inhibiteurs de HSP90. Ce travail met en évidence la valeur péjorative de l'expression de HSP90 dans les différents sous types d'hémopathies, corrélant avec un risque de rechute élevé ou d'évolution vers des formes plus agressives. L'utilisation de la tanespimycine a permis de déclencher l'apoptose dans les cellules immatures impliquées dans ces pathologies. HSP90 constitue donc une protéine majeure de la cellule leucémique, et son ciblage offre des perspectives intéressantes dans le traitement des hémopathies malignes / Heat shock proteins (HSP) are molecular chaperones that stabilize the folding and conformation of normal and oncogenic proteins, preventing the formation of protein aggregates. They are involved in the regulation of apoptosis, cell survival and carcinogenesis. HSP90 is the major chaperone implicated in stabilization of oncogenes involved in hematologic malignancies. The aim of our study was to determine the involvement of HSP90 in various types of malignancies, Acute Myeloid Leukemia (AML), Myelodysplastic Syndromes (MDS) and Acute Lymphoblastic Leukemia (ALL) and to test its inhibition by a specific inhibitor, the tanespimycine (17-AAG). In acute myeloid leukemia, we evaluated the involvement of different isoforms of the protein in resistance to chemotherapy and inhibitors of HSP90. This work highlights the pejorative value of HSP90 expression in different subtypes of malignancies, correlated with a high risk of relapse or progression to more aggressive forms. Use of tanespimycine has triggered apoptosis in immature cells involved in these diseases. HSP90 is therefore a major protein of the leukemic cell and its targeting offers interesting perspectives in the treatment of hematologic malignancies

À l’heure actuelle, le paludisme reste un problème de santé majeur et demeure une des maladies parasitaires les plus menaçantes. Parmi les cinq espèces de malaria infectant l’homme, Plasmodium falciparum est la forme la plus mortelle. Lors de la phase érythrocytaire de son cycle de vie, causant tous les symptômes du paludisme, P.falciparum utilise les phospholipides pour créer les membranes nécessaires au développement de cellules filles. Chez P. falciparum, la phosphatidylcholine est principalement obtenue grâce à la voie de synthèse de novo, dite voie de Kennedy. Dans cette voie de biosynthèse, la seconde étape catalysée par la CTP:phosphocholine cytidylyltransferase [EC 2.7.7.15] est limitante et apparait essentielle pour la survie du parasite murin P. berghei lors de la phase sanguine. Les objectifs de mon travail de thèse ont été de caractériser structuralement cette enzyme et d’identifier des effecteurs, principalement grâce à des approches de « fragment-based drug design » (FBDD). Ainsi, la première structure cristalline du domaine catalytique de l’enzyme (PfCCT) a été déterminée avec une résolution de 2.2 Å. De plus, les structures de trois complexes enzyme-substrat (en présence de CMP, de phosphocholine ou de choline) et d’un complexe enzyme-produit (CDP-Choline) ont été déterminées. Ces structures cristallographiques apportent des informations détaillées sur la poche de liaison de l’enzyme et elles ont révélé des informations sur le mécanisme de la réaction catalytique à l’échelle atomique. La seconde partie de ma thèse présente les méthodes développées pour identifier des inhibiteurs potentiels de la PfCCT. Une approche de FBDD a été utilisée pour identifier et sélectionner de petites molécules (fragments, PM<300 Da) se liant à la PfCCT. Diverses techniques biophysiques (fluorescence-based thermal shift assay, différence de transfert de saturation par RMN, dénaturation chimique isotherme) ont permis la sélection de 23 fragments à partir du criblage d’une bibliothèque (~ 300 molécules). En parallèle, un criblage in silico de plus grandes bibliothèques de fragments (environ 15 000 composés) a permis d’identifier 100 fragments “hits”. Enfin, 5 composés déjà connus pour inhiber la croissance parasitaire (Malaria Box fournit par Medecines for Malaria Venture) ont été sélectionnés pour leur inhibition de l’activité de la PfCCT recombinante. L’ensemble de ces données ouvre la voie pour l’élaboration de futurs composés ciblant la PfCCT et inhibant la biosynthèse de phosphatidylcholine chez P. falciparum. / Malaria remains a major global health problem and the most threatening parasitic disease. Among the 5 malaria species that affect humans, Plasmodium falciparum is the most deadly form. During its life cycle, in erythrocytic stage, which causes all the malaria symptoms, P. falciparum relies on phospholipids to build the membranes necessary for daughter cell development. Approximately 85% of parasite phospholipids consist of phosphatidylcholine (PC) and phosphatidylethanolamine (PE) synthesized by the parasite through the de novo Kennedy pathways. In the pathway of phosphatidylcholine biosynthesis, the second step catalyzed by CTP:phosphocholine cytidylyltransferase [EC 2.7.7.15] is rate limiting and appears essential for the parasite survival at its blood stage. In this PhD thesis I focus on the structural characterization of this enzyme and the identification of effectors mainly by fragment-based drug design approach (FBDD). The first reported crystal structure of the catalytic domain of the enzyme target (PfCCT) has been solved at resolution 2.2 Å. Four other crystal structures of PfCCT in complex with substrates (CMP, phosphocholine and choline) or product (CDP-choline) have been determined. These structural data give detailed images of the binding pocket and reveal the enzyme structures at all catalytic steps that provide crucial information on the catalytic mechanism at atomic level. The second part of the project present the methods developed to identify potential PfCCT inhibitors. A FBDD approach was used in order to identify and select small molecules (fragments, MW< 300 Da) binding to the PfCCT. A combination of biophysical techniques (fluorescence-based thermal shift assay, saturation transfer difference NMR and isothermal chemical denaturation) allowed the selection of 23 fragment hits from the screenings of fragment library (~ 300 molecules). In parallel in silico screening of larger fragment libraries (~15,000 compounds) resulted in 100 selected hits. Finally, 5 compounds already known to inhibit parasite growth (Malaria Box from Medicines for Malaria Venture) were selected for their inhibition of the recombinant PfCCT activity. The results obtained within this thesis brought important knowledge and structural insights on the catalytic mechanism of PfCCT. Taken together, these results pave the way for future structure-based drug design to target PfCCT and to inhibit the essential phosphatidylcholine biosynthesis in P. falciparum.

Adult mammalian <a></a><a>cardiomyocytes </a>(CMs, or heart muscle cells) have little, if any, ability to proliferate in response to injury, and after myocardial infarction this defect underlies the poor regenerative ability of human hearts. In contrast, early stage of CMs (such as fetal CMs) still have some ability to proliferate, and we seek to identify novel gene regulators as potential therapeutic targets for heart regeneration. Here we use human pluripotent stem cells (hPSCs) as an in vitro human model to investigate the roles of emerging long non-coding RNAs (lncRNAs), with the lengths of over 200 nucleotides are able to be transcribed but not translated into protein, for heart regeneration. With public available RNA-sequencing data, we identified several human genes, including lncRNAs, that are highly enriched in fetal CMs. We generated targeted gene knockout hPSC lines using CRISPR/Cas9-mediated genome editing and will use them to study the roles of selected genes in regulating CM proliferation. To identify more therapeutic targets, we also generated a fluorescence ubiquitination cell cycle indicator (FUCCI) reporter cell line that express either green (indicating dividing cells) or red fluorescence (indicating non-dividing cells), on which we’ll perform unbiased genome-wide screening to identity genes that regulate CM proliferation. High-throughput chemical screening will also be performed on FUCCI reporter lines to identify potential therapeutic drugs for heart regeneration.

No / Human aging involves a gradual decrease in cellular integrity that contributes to multiple complex disorders such as neurodegenerative disorders, cancer, diabetes, and cardiovascular diseases. Genome-wide association studies (GWAS) play a key role in discovering genetic variations that may contribute towards disease vulnerability. However, mostly disease-associated SNPs lie within non-coding part of the genome; majority of the variants are also present in linkage disequilibrium (LD) with the genome-wide significant SNPs (GWAS lead SNPs). Overall 600 SNPs were analyzed, out of which 291 returned RegulomeDB scores of 1-6. It was observed that just 4 out of those 291 SNPs show strong evidence of regulatory effects (RegulomeDB score < 3), while none of them includes any GWAS lead SNP. Nevertheless, this study demonstrates that by combining ENCODE project data along with GWAS reported information will provide important insights on the impact of a genetic variant-moving from GWAS towards understanding disease pathways. It is noteworthy that both genome-wide significant SNPs as well as the SNPs in LD must be considered for future studies; this may prove to be crucial in deciphering the potential regulatory elements involved in complex disorders and aging in particular.

Le développement de thérapies personnalisées et non invasives représente un challenge majeur en cancérologie et l'utilisation de nano-outils multifonctionnels combinés à de nouveaux biomarqueurs spécifiques des cellules cancéreuses apportent une solution de choix. Le cancer de la prostate est le cancer le plus diagnostiqué et représente la seconde cause de mortalité par cancer chez l'homme. Il est primordial de pouvoir diagnostiquer et traiter ces tumeurs dès les stades précoces afin d'améliorer la survie et la prise en charge des patients. L'objectif de cette thèse a été d'étudier le potentiel d'une lectine membranaire, le récepteur du mannose 6-phosphate cation-indépendant (RM6P-CI), en tant que biomarqueur des cancers de la prostate. Dans un premier temps, l'analyse de l'expression du RM6P-CI a été réalisée sur des tissus prostatiques sains et cancéreux. La découverte d'une surexpression spécifique par les cellules cancéreuses de la prostate a permis de caractériser le R6MP-CI comme nouveau marqueur diagnostique et d'envisager son ciblage pour la thérapie photodynamique des cancers de la prostate. Des nanoparticules de silice mésoporeuse ont donc été fonctionnalisées spécifiquement pour la thérapie photodynamique avec l'encapsulation de photosensibilisateurs mono ou bi-photoniques et le couplage de ligands stables, analogues du M6P naturel, pour le ciblage des RM6P-CI. Le potentiel phototoxique in vitro et ex vivo de ces nano-outils a été démontré ainsi que l'internalisation spécifique par le RM6P-CI. La propriété fluorescente des nanoparticules biphotoniques a permis d'autre part d'imager les cellules cancéreuses de la prostate et de proposer ainsi leur utilisation dans un but théranostique (thérapie et diagnostic) des cancers de la prostate. / The development of personalized and non invasive therapies represents a major challenge in cancer and the use of multifunctional nano-tools combined with new specific biomarkers of cancer cells an appropriate solution. The prostate cancer is the most diagnosed malignancy and the second cause of cancer death in men. It is essential to diagnose and treat these tumors from the early stages to improve the survival and the care of patients. The aim of this thesis was to study the potential of a membrane lectin, the cation-independent mannose 6-phosphate receptor (CI-M6PR) as a biomarker for prostate cancer. Firstly, the analysis of the expression of CI-M6PR was performed on healthy and cancer prostate tissues. The discovery of a specific overexpression by prostate cancer cells allows to propose CI-M6PR as a new diagnostic marker and we considered its targeting for photodynamic therapy of prostate cancers. Mesoporous silica nanoparticles have been functionalized specifically for photodynamic therapy with the encapsulation of one or two-photon photosensitizers and the grafting of stable ligands, analogues of the natural M6P, for the CI-M6PR targeting. The phototoxic potential in vitro and ex vivo of these nano-tools was demonstrated in addition to the specific M6PR internalization pathway. Moreover, the two-photon fluorescence property of the nanoparticles led to the imaging of prostate cancer cells and thus suggests their use for theranostic (therapy and diagnosis) purpose of prostate cancers.

L’hypertension pulmonaire (HTP) est définie par une valeur de pression artérielle pulmonaire moyenne (PAPm) supérieure à 25 mmHg au repos. Il existe des formes sévères d’HTP (HTPs) avec des valeurs de PAPm encore plus élevées associées à des symptômes plus marqués et à l’apparition de lésions anatomo pathologiques spécifiques. Le diagnostic et le développement de nouvelles thérapies sont des enjeux majeurs pour une meilleure prise encharge de ces patients À l’aide de la tomodensitométrie, nos travaux observationnels chez l’homme atteint debroncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO) ont montré une corrélation de l’HTP avec le remodelage bronchique et non pas avec l’emphysème. L’HTPs peut être une complication rare mais grave de la BPCO. L’évaluation in vivo des modifications du lit vasculaire pulmonaire a permis de confirmer l’existence d’un phénotype particulier chez les patients atteints de BPCO compliquée d’HTPs. De plus, la définition d’un score combiné comprenant des paramètres non invasifs tomodensitométriques devrait permettre de sélectionner plus finement les patients devant subir un cathétérisme cardiaque droit.En parallèle, dans nos travaux expérimentaux, nous avons complété la caractérisation d’un modèle d’hypertension artérielle pulmonaire chez le rat développant un phénotype sévère(HTAPs) et présentant des lésions artérielles pulmonaires caractéristiques de la maladie humaine. Ce modèle, ainsi que des modèles animaux plus classiques d’HTP, nous ont permis d’identifier un rôle du facteur de croissance des nerfs NGF dans cette pathologie, dont le ciblage pourrait ouvrir de nouvelles perspectives thérapeutiques. / Pulmonary hypertension (PH) is defined by a mean pulmonary arterial pressure (mPAP) at or above 25 mmHg at rest. Severe forms of PH (sPH) are characterized by a stronger elevation of mPAP, more marked symptoms and specific pulmonary vascular lesions. Real challenges come from a better diagnosis for these patients and identification of new therapeutic targets to improve their therapeutic care. Our results show by computed tomography that PH associated to chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is correlated to airway remodeling and not to emphysema. Severe PH is a rare and serious complication of COPD. We confirmed existence of a phenotype in COPD patients with sPH, by evaluating in vivo modifications of the pulmonary vascular bed in these patients. Moreover, we defined a combined score, which may be a non-invasive tool to select patients for right heart catheterization In parallel, we completed the characterization of a rat model of severe pulmonary arterial hypertension (sPAH) that developed a severe phenotype with pulmonary arterial specific and human-like lesions. In this model, as well as in more classical PH models, our results demonstrated an increased expression of the nerve growth factor NGF and its role in PH and sPAH pathophysiology. These results therefore suggest that NGF may be an interesting target to develop new therapeutic perspectives in this disease.

La découverte de nouveaux médicaments est un processus complexe qui implique de gros investissements et de longues phases de développement. Le coût des échecs est phénoménal et le taux de succès diminue depuis deux décennies, suggérant que le processus d'innovation-développement tel qu'il est pratiqué aujourd'hui n'est plus adapté aux défis actuels. Dans ce travail de thèse, nous proposons une nouvelle approche, dite descendante « Top-down » qui consiste à inverser le procédé traditionnel. Elle reposera essentiellement sur la conception et l'optimisation de modèles de prédiction, afin de mieux orienter les phases successives du développement et de prédire les résultats de chaque étape avec le maximum de précision. Cette démarche s'appuie sur la conception du modèle d'innovation thérapeutique et de toutes ses composantes, notamment le modèle physiopathologique (modèle simulant l'organisme et l'évolution naturelle de la maladie) le modèle thérapeutique (modèle simulant l'effet du médicament sur la maladie), et le modèle d'effet (modèle qui peut être prédit à partir des modèles précédents et qui permet de simuler l'impact du médicament sur la population traitée à partir de son effet sur chaque individu de la population. Le processus complet de notre stratégie comprend dix étapes : élaboration du modèle physiopathologique, calibration, validation, identification des cibles potentielles, activation du logiciel de modifications séquentielles des cibles, construction de la population virtuelle (réaliste ou non), obtention du modèle d'effet nécessaire pour calculer le nombre d'événements évités (NEE), calcul du NEE par cible, comparaison et choix de la “meilleure” cible / New drug discovery and development is a complex process which requires massive investments over protracted horizons. The cost of failed programs is significant in absolute dollar terms. Decreasing R&D productivity over the past 2 decades suggests that the traditional innovation model needs a radical rethink. The central purpose of this thesis work is to lay the theoretical foundations for a new "topdown" approach to new target identification construed as an alternative to the current bottomup approach based on high throughput screening. In essence, it will consist in the design and optimization of in silico models in order to guide the development of a new drug candidate by predicting the outcomes of each successive phase of the development process. This in silico framework brings together a physiopathological model (to simulate the natural evolution of the disease) with a therapeutic model (to simulate the effects of a drug candidate on disease evolution) and the effect model (to predict the impact of the drug candidate on a population of patients)

Cette thèse est consacrée à la modélisation qualitative des réseaux biologiques pour l'innovation thérapeutique. Elle étudie comment utiliser les réseaux Booléens, et comment les améliorer, afin d'identifier des cibles thérapeutiques au moyen d'approches in silico. Elle se compose de deux travaux : i) un algorithme exploitant les attracteurs des réseaux Booléens pour l'identification in silico de cibles dans des modèles Booléens de réseaux biologiques pathologiquement perturbés, et ii) une amélioration des réseaux Booléens dans leur capacité à modéliser la dynamique des réseaux biologiques grâce à l'utilisation des opérateurs de la logique floue et grâce au réglage des arrêtes. L'identification de cibles constitue l'une des étapes de la découverte de nouveaux médicaments et a pour but d'identifier des biomolécules dont la fonction devrait être thérapeutiquement modifiée afin de lutter contre la pathologie considérée. Le premier travail de cette thèse propose un algorithme pour l'identification in silico de cibles par l'exploitation des attracteurs des réseaux Booléens. Il suppose que les attracteurs des systèmes dynamiques, tel que les réseaux Booléens, correspondent aux phénotypes produits par le système biologique modélisé. Sous cette hypothèse, et étant donné un réseau Booléen modélisant une physiopathologie, l'algorithme identifie des combinaisons de cibles capables de supprimer les attracteurs associés aux phénotypes pathologiques. L'algorithme est testé sur un modèle Booléen du cycle cellulaire arborant une inactivation constitutive de la protéine du rétinoblastome, tel que constaté dans de nombreux cancers, tandis que ses applications sont illustrées sur un modèle Booléen de l'anémie de Fanconi. Les résultats montrent que l'algorithme est à même de retourner des combinaisons de cibles capables de supprimer les attracteurs associés aux phénotypes pathologiques, et donc qu'il réussit l'identification in silico de cibles proposée. En revanche, comme tout résultat in silico, il y a un pont à franchir entre théorie et pratique, requérant ainsi une utilisation conjointe d'approches expérimentales. Toutefois, il est escompté que l'algorithme présente un intérêt pour l'identification de cibles, notamment par l'exploitation du faible coût des approches computationnelles, ainsi que de leur pouvoir prédictif, afin d'optimiser l'efficience d'expérimentations coûteuses. La modélisation quantitative en biologie systémique peut s'avérer difficile en raison de la rareté des détails quantitatifs concernant les phénomènes biologiques, particulièrement à l'échelle subcellulaire, l'échelle où les médicaments interagissent avec leurs cibles. Une alternative permettant de contourner cette difficulté est la modélisation qualitative étant donné que celle-ci ne requiert que peu ou pas d'informations quantitatives. Parmi les méthodes de modélisation qualitative, les réseaux Booléens en sont l'une des plus populaires. Cependant, les modèles Booléens autorisent leurs variables à n'être évaluées qu'à vrai ou faux, ce qui peut apparaître trop simpliste lorsque des processus biologiques sont modélisés. En conséquence, le second travail de cette thèse propose une méthode de modélisation dérivée des réseaux Booléens où les opérateurs de la logique floue sont utilisés et où les arrêtes peuvent être réglées. Les opérateurs de la logique floue permettent aux variables d'être continues, et ainsi d'être plus finement évaluées qu'avec des méthodes de modélisation discrètes tel que les réseaux Booléens, tout en demeurant qualitatives. De plus, dans le but de considérer le fait que certaines interactions peuvent être plus lentes et/ou plus faibles que d'autres, l'état des arrêtes est calculé afin de moduler en vitesse et en force le signal qu'elles véhiculent. La méthode proposée est illustrée par son implémentation sur un petit échantillon de la signalisation du récepteur au facteur de croissance épidermique... [etc] / This thesis is devoted to the qualitative modeling of biological networks for therapeutic innovation. It investigates how to use the Boolean network formalism, and how to enhance it, for identifying therapeutic targets through in silico approaches. It is composed of two works: i) an algorithm using Boolean network attractors for in silico target identification in Boolean models of pathologically disturbed biological networks, and ii) an enhancement of the Boolean network formalism in modeling the dynamics of biological networks through the incorporation of fuzzy operators and edge tuning. Target identification, one of the steps of drug discovery, aims at identifying biomolecules whose function should be therapeutically altered in order to cure the considered pathology. The first work of this thesis proposes an algorithm for in silico target identification using Boolean network attractors. It assumes that attractors of dynamical systems, such as Boolean networks, correspond to phenotypes produced by the modeled biological system. Under this assumption, and given a Boolean network modeling a pathophysiology, the algorithm identifies target combinations able to remove attractors associated with pathological phenotypes. It is tested on a Boolean model of the mammalian cell cycle bearing a constitutive inactivation of the retinoblastoma protein, as seen in cancers, and its applications are illustrated on a Boolean model of Fanconi anemia. The results show that the algorithm returns target combinations able to remove attractors associated with pathological phenotypes and then succeeds in performing the proposed in silico target identification. However, as with any in silico evidence, there is a bridge to cross between theory and practice, thus requiring it to be used in combination with wet lab experiments. Nevertheless, it is expected that the algorithm is of interest for target identification, notably by exploiting the inexpensiveness and predictive power of computational approaches to optimize the efficiency of costly wet lab experiments. Quantitative modeling in systems biology can be difficult due to the scarcity of quantitative details about biological phenomenons, especially at the subcellular scale, the scale where drugs interact with there targets. An alternative to escape this difficulty is qualitative modeling since it requires few to no quantitative information. Among the qualitative modeling approaches, the Boolean network formalism is one of the most popular. However, Boolean models allow variables to be valued at only true or false, which can appear too simplistic when modeling biological processes. Consequently, the second work of this thesis proposes a modeling approach derived from Boolean networks where fuzzy operators are used and where edges are tuned. Fuzzy operators allow variables to be continuous and then to be more finely valued than with discrete modeling approaches, such as Boolean networks, while remaining qualitative. Moreover, to consider that some interactions are slower and/or weaker relative to other ones, edge states are computed in order to modulate in speed and strength the signal they convey. The proposed formalism is illustrated through its implementation on a tiny sample of the epidermal growth factor receptor signaling pathway. The obtained simulations show that continuous results are produced, thus allowing finer analysis, and that modulating the signal conveyed by the edges allows their tuning according to knowledge about the modeled interactions, thus incorporating more knowledge. The proposed modeling approach is expected to bring enhancements in the ability of qualitative models to simulate the dynamics of biological networks while not requiring quantitative information. The main prospect of this thesis is to use the proposed enhancement of Boolean networks to build a version of the algorithm based on continuous dynamical systems...[etc]

Le carcinome hépatocellulaire (CHC) est la première néoplasie létale du foie, représentant 80 à 90% des cas. Actuellement, la majeure partie des patients bénéficient de solutions thérapeutiques avec des efficacités très modestes. La haute variété étiologique, l’hétérogénéité des tumeurs ainsi que l’absence de médiateurs oncogéniques clés connus dans le développement de cette pathologie sont responsables du manque d’options thérapeutiques. À partir d’un crible génétique du kinome humain, nous avons identifié la tyrosine kinase Yes comme un acteur majeur de la prolifération des cellules de CHC. Yes appartient à la famille des kinases Src qui contrôlent de nombreux processus cellulaires notamment la prolifération, la motilité et la survie. La sur-expression ou activation anormale de Yes est retrouvée dans de nombreux cancers et est souvent associée à un mauvais pronostic. Nous avons démontré par des expériences in vitro et in vivo l’activité pro-proliférative de Yes ainsi que son potentiel oncogénique. Notamment, dans un modèle murin de carcinogenèse hépatique induit par le diéthylnitrosamine, la déplétion génétique de Yes abolit totalement la formation de tumeurs. Grâce aux profils transcriptionnels obtenus dans plusieurs modèles cellulaires de CHC, nous avons découvert que l’activité de Yes est associée à une augmentation des signatures géniques des régulateurs transcriptionnels YAP et TAZ ainsi que du facteur transcriptionnel c-Myc. Ces observations ont abouti à identifier YAP, TAZ et c-Myc comme des nouveaux substrats de la tyrosine kinase Yes. Nous avons montré que la phosphorylation par Yes de YAP et TAZ médie leur recrutement dans le noyau ce qui conduit à une hausse de leur activité transcriptionnelle. Nous avons d’ailleurs confirmé l’importance de YAP et TAZ dans les propriétés prolifératives de Yes, notamment dans différents modèles murins de carcinogenèse hépatique. De manière intéressante, nous avons observé que près de 50% de CHCs humains présentent une activation anormale des kinases Src qui corrèle avec la phosphorylation et activation de YAP. Enfin, nous avons observé in vitro et in vivo que Yes stabilise c-Myc. En effet, l’expression transgénique de Yes constitutivement actif dans des hépatocytes entraine la stabilisation de c-Myc à des stades précoces du développement tumoral et une induction de plusieurs de ses gènes cibles à des stades plus tardifs. En plus de leur synergie d’action, cette étude propose que la tyrosine Yes intervient dans les propriétés oncogéniques de c-Myc. Finalement, nous avons découvert que la kinase Yes joue un rôle dans la progression de la stéatose hépatique. En effet, la progression de la pathologie est abolie à la suite de la déplétion de Yes ou suivant l’inhibition pharmacologique des kinases Src. De plus, la survie des cellules tumorales face à leur élimination par le système immunitaire semble être favorisé par la signalisation Yes qui induit l’expression des points de contrôle immuns PD-L1/2. En conclusion nous avons découvert et caractérisé trois nouveaux effecteurs clés de la signalisation oncogénique de la tyrosine kinase Yes dans le CHC. D’ailleurs, la signature génique induite par Yes permet de prédire la survie des patients atteints de CHC. Ces données fournissent de robustes évidences qui placent la tyrosine kinase Yes comme une cible thérapeutique de choix pour la maladie du CHC. / Hepatocellular carcinoma (HCC) is the first lethal neoplasia of the liver, representing 80 to 90% of cases. Currently, for most patients the therapeutic option only provides modest efficiencies. The high etiological variety and heterogeneity of the tumors as well as the absence of known key oncogenic mediator in the development of this pathology is mainly responsible for the lack of therapeutic option. Based on a genetic screen of the human kinome, we identified the tyrosine kinase Yes as a major player in the proliferation of HCC cells. Yes belongs to the family of Src kinases which control many cellular processes including proliferation, motility and survival. The over-expression or abnormal activation of Yes is detected in many cancers and is often associated with poor prognosis. We have demonstrated in vitro and in vivo the pro-proliferative activity of Yes as well as its oncogenic potential. In particular, in a mouse model of hepatic carcinogenesis induced by diethylnitrosamine, the genetic depletion of Yes completely abolishes the formation of tumors. Thanks to the transcriptional profiles obtained in several cellular models of CHC, we discovered that the activity of Yes is associated with an increase in the gene signatures of the transcriptional regulators YAP and TAZ as well as of the transcriptional factor c-Myc. These observations led to the identification of YAP, TAZ and c-Myc as new substrates for the tyrosine kinase Yes. We have shown that the phosphorylation of YAP and TAZ by Yes mediates their recruitment into the nucleus associated with an increase in their transcriptional activity. We have also confirmed the importance of YAP and TAZ in the proliferative properties of Yes in various mouse models of hepatocarcinogenesis. Interestingly, we observed that nearly 50% of human CHCs exhibit an abnormal activation of Src kinases that correlates with phosphorylation and activation of YAP. Moreover, in vitro and in vivo experiments revealed that Yes stabilizes c-Myc. Indeed, the transgenic expression of constitutively active Yes into hepatocytes leads to the accumulation of c-Myc protein at early stages of tumor development and to the induction of several of its target genes at later stages. In addition to their synergistic action, this study suggests that Yes is involved in the oncogenic properties of c-Myc. Finally, we discovered that Yes kinase plays a role in the progression of fatty liver diseases. Indeed, the progression of the pathology is abolished following the depletion of Yes or the pharmacological inhibition of Src kinases. In addition, the survival of Yes-active tumor cells is associated with the induction of PD-L1/2 immune checkpoints that protect cells from immune elimination. In conclusion, we have discovered and characterized three new key effectors of the oncogenic tyrosine kinase Yes in HCC. Interestingly, the gene signature induced by Yes can predict the survival of patients with HCC. These data provide strong evidence for targeting the tyrosine kinase Yes in HCC.