Afin de mieux comprendre la physiopathologie et de mieux caractériser les différents types de tumeurs thyroïdiennes, notre travail s’inscrit dans un projet de recherche visant à identifier des biomarqueurs (signatures moléculaires) et à développer des outils permettant le diagnostic, le pronostic et le traitement de ces tumeurs. Afin d’arriver à cet objectif, les profils d’expression de différents types de tumeurs thyroïdiennes sont étudiés, ainsi que leurs modèles in vitro. L’un des mécanismes physiopathologiques rencontré dans le développement de tumeurs est la dérégulation ou l’expression aberrante de microARN. Il a, par ailleurs, été rapporté que cette famille d’ARN pourrait fournir de bons classifieurs moléculaires. Nous nous sommes dès lors demandés quelle pouvait être l’implication de ces microARN dans le développement des tumeurs thyroïdiennes, et s’ils pouvaient fournir un bon outil de classification. <p><p>Ainsi, dans la première partie de cette thèse, nous avons caractérisé les profils d’expression miRNA d’une tumeur bénigne différenciée, l’adénome autonome hyperfonctionnel. Afin d’aller au-delà d’une simple description des régulations miRNA observées, nous avons également étudié les profils d’expression ARNm. Au travers d’algorithmes de prédiction de cibles ARNm de miRNA, nous avons pu proposer des hypothèses quant à la signification des régulations observées. De plus, en utilisant un test fonctionnel luciférase, nous avons montré que deux miRNA (hsa-miR-144 et hsa-miR-451) peuvent lier le 3’UTR et réprimer l’expression d’une phosphodiestérase (PDE4D), mettant ainsi en évidence un mécanisme de rétrocontrôle négatif du niveau d’AMPc dans ce type de tumeur. <p><p>Outre les adénomes autonomes, nous avons également étudié les profils d’expression des microARN dans les adénomes et carcinomes folliculaires, afin de mieux comprendre leurs physiopathologies et d’étudier le pouvoir discriminant des miRNA pour la distinction de ces deux types de tumeurs. Nos résultats, encore partiels, remettent en question l’actuelle classification des adénomes et carcinomes folliculaires en deux groupes distincts. Nos données vont plutôt vers un continuum de tumeurs appartenant à une classe unique mais présentant des stades d’évolution différents. <p><p>Afin de pouvoir étudier plus en profondeur les mécanismes tumoraux, il est nécessaire d’avoir à sa disposition de bons modèles in vitro. Nous avons étudié la représentativité des cultures primaires de thyrocytes humains sains et de lignées cellulaires thyroïdiennes humaines cancéreuses pour l’étude des microARN dans les tumeurs thyroïdiennes. Nos résultats indiquent que les longs temps de stimulation des cultures primaires par la TSH ou l’EGF/sérum ne mimiquent respectivement pas les adénomes autonomes ou les carcinomes papillaires, comme c’est le cas au niveau des ARNm. Par contre, il apparaît clairement que les lignées cellulaires, du point de vue des miRNA, ont toutes évolué vers un phénotype commun, dédifférencié. Elles représentent dès lors un bon modèle pour l’étude des cancers thyroïdiens anaplasiques.<p><p>Nos résultats nous ont également amenés à nous poser des questions sur la stabilité des miRNA. Nous avons ainsi entrepris d’en étudier la demi-vie. Nous avons mis au point une stratégie expérimentale permettant d’en étudier la stabilité dans des conditions les plus physiologiques possibles. Ceci nous a permis d’obtenir un atlas de demi-vies des miRNA dans la lignée cellulaire BCPAP. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Thyroid carcinomas are the most common endocrine tumors in humans. There are three major types of carcinomas of thyrocyte origin, including papillary, follicular, and anaplastic carcinomas. Papillary thyroid carcinoma (PTC) is the most common type of thyroid malignancy accounting 80% of thyroid cancer cases, and present several histologic variants, namely classical (45%), follicular (18%), solid, diffuse-sclerosing, cribriform, … .Specific genetic events represent early initiating and late triggering events. Several genetic lesions have been identified in various thyroid carcinomas and some of them are specifically associated to one type thyroid cancer. For instance, RET/PTC is the most common molecular event in the radiation-associated PTC in childhood. <p>In the first part of the work, we studied two transgenic mouse models: the Tg-RET/PTC3 (Tg-RP3) mouse and the Tg-E7 mouse. Both strains express the human origin transgene (RET/PTC3 rearrangement or E7) exclusively in the thyroid under the control of the bovine thyroglobulin promoter. <p>Our study of these two models showed:<p>In both E7 and RET/PTC3 mouse models, the thyroids exhibited hyperplasia with own 'oncogene-dependent' follicular cell characteristics. Small follicular cells with hyperchromatic nuclei with an increased nucleus/cytoplasm ratio were numerous in the E7 mice, and large cells with convex apical border, a decreased nucleus/cytoplasm ratio, a pale nucleus and dispersed chromatin were found in the RET/PTC3 mice. <p>At 6, 10 months and later on, E7 mice developed huge heterogeneous, normal functional thyroid goiter, with no tumor formation. <p>As in previous studies on transgenic RET/PTC3 mouse models, the generally encountered features such as solid tumours were present. We also observed conventional variant of human PTC at late age (since 11 month-old) with quite low incidence (4%). In addition to solid and conventional variant PTCs, 28% of mice developed a peculiar big size thyroid tumor pattern with “proliferative papillary cystic changes with spindle cells and remodelling” and macrophage infiltration in the cysts at as early as 2 month of age; this kind of tumor histologically resembles the rare human young age 'diffused sclerosing' variant PTC (DSVP), but disappeared after 6 month. The other peculiar tumor exhibits morphological similarity with another rare human FAP-associated (Familial Adenomatous colonic polyposis) cribriform PTC, which showed a mixed architecture of several histological patterns (solid, follicular, cribriform). At 6 months, 26% of mice presented the cribriform tumor pattern.<p>From the analyse of the proliferation index in the two models, we conclude that RET/PTC3 fusion protein over stimulates MAPK and Akt/PKB-signalling pathways, through Ras-Raf-Mek-Erk, Ras-PI3-K/Akt/PKB, particularly in the large cells which were strongly positive for three proliferation markers. E7 bypasses these two pathways, by directly binding to Rb1 protein and releasing the E2F transcription factor which induces cell proliferation. <p>So RET/PTC3 and E7 mice present several morphologic features which mimic human PTC tumors; RET/PTC3 could therefore be used as a partial model for human PTCs. <p>Further investigation of gene expression will allow the characterization of the molecular phenotype of the observed variants.<p>In the second part of the work, we attempted to generate by xenobiotic administration an in vivo model of thyroid carcinoma. Chronic exposure of CD1 mice to acrylamide in the drinking water during 6 and 8 months at doses of 3mg/kg per day similar to those causing thyroid tumorigenesis after 2 years in rats, did not induce any thyroid tumors whatever the level of thyroid stimulation. <p><p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les tumeurs thyroïdiennes représentent les tumeurs endocrines les plus fréquentes. Parmi ces tumeurs les adénomes autonomes sont des tumeurs bénignes se développant secondairement à l’activation constitutive de la voie de l’AMPc. Cette activation est secondaire à des mutations somatiques survenant à différents niveaux de la cascade de signalisation induite par l’activation du récepteur TSH. La pathologie thyroïdienne maligne est essentiellement représentée par les carcinomes papillaires de la thyroïde pour lesquelles de nombreuses modifications génétiques ont été décrites, les plus fréquentes étant les réarrangements impliquant la tyrosine kinase Ret. Différents modèles de souris transgéniques ont été développés et représentent d’excellents outils pour étudier in vivo l’expression génique secondaire aux mutations initiales. Nous avons choisis d’utiliser la technologie des microarrays pour analyser simultanément l’expression de milliers de gènes dans différents modèles de souris transgéniques développant des pathologies thyroïdiennes bénignes et malignes .Au cours de cette thèse de doctorat, nous avons déterminé à l’aide de microarrays le profil d’expression génique de souris exprimant à la surface des cellules thyroïdiennes de manière spécifique le récepteur A2a de l’adénosine, ce qui mène à l’activation constitutive de la voie de l’AMPc et au développement d’une hyperthyroïdie sévère associée à un énorme goitre. Cette étude nous a permis d’identifier des gènes dont le rôle potentiel dans le développement de tumeur bénigne était jusqu’à lors inconnu. Nous avons également comparé deux modèles murins développant des tumeurs malignes de la thyroïde. D’une part les souris exprimant le réarrangement Ret/PTC3, très commun dans les carcinomes papillaires de la thyroïdes issus de la première vague de cancer survenu après la catastrophe de Chernobyl, d’autre part les souris exprimant l’oncoprotéine E7 dérivée de l’HPV16 responsable du cancer du col de l’utérus. Les différences et les similarités entre ces deux lignées et différentes pathologie humaine ont été décrites.<p>La PCR quantitative en temps réel a été utilisé pour confirmer et quantifier la différence d’expression des gènes d’intérêts entre les thyroïdes de souris contrôles de même souche et les thyroïdes issues de souris transgéniques. La PCR en temps réel permet de monitorer à l’aide d’un signal fluorescent émis lors de l’hydrolyse d’une sonde, la quantité d’amplicons produite dans la réaction. La courbe d’amplification se caractérise par une phase exponentielle, suivie par une phase non exponentielle se terminant par un plateau. Contrairement aux idées reçues, nous avons pu démontrer que le plateau était expliqué par la déplétion de la sonde hydrolysée par la Taq polymérase lors de la réaction d’amplification. Dès lors que l’hydrolyse de la sonde reflète quantitativement la synthèse d’amplicons, la fluorescence produite dans la phase exponentielle de la réaction reflète la concentration des amplicons produits. Nous avons donc, sur base de ces observations pu estimer la quantité d’ADN complémentaire engagé dans la réaction en se basant directement sur les données de fluorescence d’une seule courbe de PCR en temps réel sans passer par une courbe de calibration utilisant une quantité connue d’ADN complémentaire. / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Dans une première partie du travail, nous nous sommes intéressés à l'effet de l'acrylamide sur la tumorigénèse thyroïdienne. En effet des chercheurs suédois avaient récemment attiré l’attention de la communauté scientifique sur la présence de ce xénobiotique dans des denrées alimentaires couramment utilisées. Des études antérieures avaient montré que l’acrylamide, administré chroniquement à des rats pendant deux ans, induisait des tumeurs parmi lesquelles les tumeurs thyroïdiennes étaient les plus fréquentes. Pour ces raisons l’acrylamide est considéré comme une substance potentiellement cancérigène pour l’homme. Nous avons voulu investiguer les mécanismes d’action possibles de l’acrylamide dans la tumorigénèse thyroïdienne avec un modèle in vitro et ensuite un modèle in vivo.<p>Dans le modèle in vitro, nous avons d’abord testé l’effet de l’acrylamide sur les propriétés caractéristiques de la thyroïde, qui pourraient expliquer la spécificité de cette substance pour ce tissu. Dans un premier temps, nous avons donc testé l’effet de l’acrylamide sur l’accumulation d’AMPc (médiateur de la croissance) et sur la génération d’H2O2 potentiellement cancérigène mais nous avons montré qu’aucun de ces deux paramètres n’est modulé suite au traitement des cellules thyroïdiennes. Nous avons ensuite montré que l’acrylamide n’avait pas d’effet sur la prolifération dans les lignées thyroïdienne de rat, un facteur qui aurait pu expliquer l’effet tumorigène de l’acrylamide mais pas sa spécificité thyroïdienne. Nous avons enfin testé en utilisant l’essai comète la capacité de l’acrylamide à générer des cassures au niveau de l’ADN. Ceci nous a permis de montrer que l’acrylamide était capable d’induire des cassures dans l’ADN de lignées thyroïdiennes de rat ainsi que dans des cultures primaires de thyroïde humaines, de chien et de mouton. Afin de déterminer que l’effet observé sur l’ADN était dû à des cassures double brin, nous avons utilisé une technique de détection de l’histone H2AX phosphorylée. En effet, la phosphorylation de cette histone se produit lorsque des cassures d’ADN double brin sont présentes. Les résultats obtenus ne soutiennent pas l’hypothèse que l’acrylamide provoque des cassures double brin. Néanmoins ces dommages à l’ADN sont susceptibles d’induire des mutations qui peuvent jouer un rôle dans le processus de tumorigénèse de l’acrylamide.<p>Nous avons donc testé l’effet de l’acrylamide sur un modèle in vivo. Pour cela nous avons traité des souris avec de l’acrylamide additionné à l’eau de boisson à des doses comparables à celles administrées aux rats pendant 2, 6 ou 8 mois. Ce traitement a également été combiné avec de la thyroxine (T4) afin de mettre la thyroïde au repos ou avec du méthimazole qui inhibe la sécrétion des hormones thyroïdiennes et par conséquent induit la sécrétion de TSH, ce qui a pour effet de stimuler la glande. Ces traitements modérés ont eu les effets attendus au niveau des taux de TSH et de T4 circulants ainsi que sur la morphologie de la glande. L’acrylamide a eu de faibles effets sur le système nerveux périphérique traduit par une paralysie des membres postérieurs. Par contre nous n’avons pas observé d’apparition de tumeurs dans la thyroïde des souris. La cible thyroïdienne de l’acrylamide chez le rat semble donc spécifique de l’espèce et jette un doute sérieux sur un rôle cancérigène potentiel chez l’homme au niveau thyroïdien.<p><p>Dans une deuxième partie, nous avons investigué la réexpression de certains gènes thyroïdiens dans des lignées cancéreuses humaines. En effet nous avons montré au sein du laboratoire que la plupart des lignées thyroïdiennes les plus utilisées avaient perdu les gènes de différentiation spécifiques de la thyroïde. Pour cela nous avons utilisé des agents capables de modifier soit la méthylation de l’ADN comme la 5-aza-2’-déoxycytidine (5-AzadC) soit la compaction de la chromatine comme la trichostatine A (TSA), ce qui a pour conséquence de moduler le niveau d’expression des gènes. Ces traitements ont été utilisés à différentes concentrations, différents temps, seuls ou en combinaison. La 5-AzadC, utilisée seule a permis de réexprimer fortement les gènes Duox1 et Duox2 et faiblement NIS. En combinaison avec la TSA et la forskoline (un activateur de la voie AMPc), nous avons montré une forte réexpression de NIS mais au stade actuel de notre étude celui-ci n’est pas fonctionnel. Ceci montre que les agents modifiant la chromatine peuvent influencer l’expression des gènes de différenciation, cependant nous devons investiguer de façon plus large les différents agents ainsi que les conditions de culture pouvant mener à la réexpression d’un NIS fonctionnel. Grâce à ce traitement différenciant, qui permettrait un rétablissement du transport de l’iodure, un traitement par l’I131 des cancers indifférenciés de la thyroïde pourrait être réenvisagé.<p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La technologie des microarrays est une technique d’analyse d’expression génique à grande échelle qui permet d’analyser simultanément l’expression de milliers de gènes dans différentes cellules et différentes conditions physiologiques, pathologiques ou toxicologiques (Shena et al, 2000). Dans notre étude nous avons employé cette technique pour mieux comprendre deux pathologies thyroïdiennes: les carcinomes papillaires (PTC) et les adénomes autonomes hyperfonctionnels.<p>L’étude des profils d’expression génique de 9 carcinomes papillaires thyroïdiens sporadiques et de 13 carcinomes papillaires post-Chernobyl a été effectuée en utilisant les lames commerciales de Perkin-Elmer (comportant 2400 cDNA) et en les comparant à leurs tissus normaux adjacents. Les PTC post-Tchernobyl constituent une population de cancers à cause bien définie puisqu’ils sont directement reliés à l’exposition du même agent mutagène, pendant une même période. L’étude des profils d’expression indique qu’il n’y a pas de signature génique spécifique permettant de distinguer les carcinomes papillaires sporadiques des post-Tchernobyl. La comparaison de ces profils d’expression à celui obtenu avec 13 adénomes autonomes a permis de mettre en évidence une signature de 6 gènes (créatine kinase B, annexine A1, clusterine, métallothionéine 1x, Fc fragment of IgG binding protein et tissue inhibitor of metalloproteinase 1) séparant les carcinomes papillaires malins des adénomes autonomes bénins. <p>Nous avons également analysé l’expression génique sur des mélanges de tumeurs et de leurs contrôles respectifs sur des lames à 17000 cDNA fabriquées au MAF (VIB Microarray Facility, Leuven). Un mélange de 14 cancers papillaires sporadiques, un mélange de 20 cancers papillaires provenant de la région de Tchernobyl et un mélange de 5 adénomes autonomes ont été analysés par microarray et comparés aux études existantes comme celles effectuées sur les lames Perkin-Elmer ou par d’autres groupes (Huang et al, 2001 ;Wasenius et al, 2003 ;Jarzab et al, 2005 ;Eszlinger et al, 2004). <p>De ces données microarray ont résulté des listes de gènes sur- et sous-exprimés dans les tumeurs comparées à leurs tissus normaux adjacents. Plusieurs gènes différentiellement exprimés ont déjà été confirmés dans différentes études réalisées aussi bien dans notre laboratoire que dans d’autres. Nous avons confirmé la modulation de plusieurs gènes intéressants par RT-PCR en temps réel (Taqman) ainsi que certaines modulations au niveau protéique (par Western Blot ou immunohistochimie). L’étude immunohistochimique nous a donné également des informations sur la distribution cellulaire et tissulaire de ces protéines. <p>La modulation d’expression génique dans ces tumeurs reflète des caractéristiques physiopathologiques connues (comme l’hyperactivité fonctionnelle, la faible augmentation de l’AMPc ou encore la diminution de l’apoptose dans les adénomes autonomes et la dédifférenciation ou l’invasivité dans les carcinomes papillaires), mais elle nous a également permis d’identifier des caractéristiques physiopathologiques jusqu’ici encore inconnues de ces tumeurs (comme la surexpression de la N-cadhérine et la diminution de la cavéoline1, deux marqueurs présumés de malignité, dans les tumeurs bénignes et un changement de population cellulaire aussi bien dans les adénomes autonomes que dans les carcinomes papillaires). Ces études nous ont donc permis de définir des gènes potentiellement importants dans la pathologie des différentes tumeurs étudiées, mais également des nouveaux marqueurs diagnostiques potentiels. Ainsi, l’étude immunohistochimique sur des tissu-arrays nous a permis de confirmer la surexpression de l’annexine A1 dans les carcinomes papillaires et de la créatine kinase B dans les adénomes autonomes et pas dans les autres tumeurs thyroïdiennes étudiées. L’immunomarquage de ces protéines nous a également aidé à définir la malignité d’une série d’adénomes atypiques. L’annexine A1 est un marqueur potentiel particulièrement intéressant car cette protéine n’est fortement exprimée que dans les carcinomes papillaires. Une hypothèse, encore à confirmer, sur sa fonction dans cette pathologie est décrite dans ce travail. Finalement, nous avons émis une hypothèse expliquant la raison pour laquelle les réarrangements Ret/PTC mènent à la formation de carcinomes papillaires, tandis qu’une mutation activatrice de Ras, l’effecteur directe du récepteur à activité tyrosine kinase Ret, mène à la formation de tumeurs folliculaires. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le but de la première partie de ce travail était de mieux comprendre la tumorigenèse thyroïdienne à<p>partir de modèles murins transgéniques développant des tumeurs de la thyroïde. Nous avons ainsi<p>analysé par microarrays l’expression génique au sein de thyroïdes de souris Tg-RP3 exprimant le<p>réarrangement RET/PTC3, responsable de cancers papillaires de la thyroïde chez l’homme (PTC), et<p>de souris Tg-E7 exprimant l’oncogène E7, responsable de cancers du col de l’utérus chez la femme.<p>Ces deux gènes étaient exprimés exclusivement dans la thyroïde grâce à un promoteur thyroglobuline.<p>Nous avons comparé les profils d’expression entre les différents génotypes (sauvages, Tg-RP3 et Tg-<p>E7) mais également entre différents âges (2, 6 et 10 mois). Sur le plan histologique, les souris Tg-E7<p>développaient d’énormes goitres avec une dysplasie de plus en plus marquée, mais n’ont pas démontré<p>de réelles lésions de carcinomes aux différents âges étudiés. Les thyroïdes de souris Tg-RP3<p>démontraient quand à elle une prolifération cellulaire et une croissance plus modérées, mais des<p>remaniements tissulaires plus importants, présents dès 2 mois, avec apparition de lésions de carcinome<p>chez de nombreux animaux essentiellement à 6 et 10 mois. Les résultats de l’analyse de l’expression<p>génique par microarrays rejoignaient ces observations histologiques. Dans les thyroïdes E7, ce sont<p>essentiellement les gènes impliqués dans le cycle cellulaire qui ont démontré une surexpression<p>significative. Dans les thyroïdes RP3, les processus cellulaires les mieux représentés par les gènes<p>surexprimés étaient déjà décrits comme des processus ayant un rôle important dans la tumorigenèse<p>thyroïdienne humaine :l’inflammation, le remodelage du milieu extracellulaire et l’angiogenèse. De<p>plus, plusieurs gènes classiquement surexprimés dans les PTC humains, l’étaient également dans les<p>thyroïdes RP3. Parmi ceux-ci le récepteur de la vitamine D (VDR) et la 1-alpha-hydroxylase<p>(CYP27B1), responsable de la conversion de la 25-hydroxyvitamine D3 en 1,25-dihydroxyvitamine<p>D3, ont particulièrement retenu notre attention étant donné une littérature croissante sur les effets antiprolifératifs<p>et immuno-modulateurs de la 1,25-dihydroxyvitamine D3 (calcitriol). Nous avons donc<p>étudié dans la deuxième partie de notre travail les effets anti-prolifératifs et transcripionnels du<p>calitriol sur plusieurs modèles thyroïdiens in vitro et in vivo. Si nous n’avons pu démontrer d’effets<p>concluants sur des lignées de cancers thyroïdiens humains, nous avons par contre démontré un effet<p>anti-prolifératif, le plus souvent dose-réponse, du calcitriol sur des cultures primaires de thyroïdes de<p>souris sauvages, Tg-RP3, Tg-E7 et humaines. Seule la 24-hydroxylase, intervenant dans l’inactivation<p>de la vitamine D, et le récepteur à la TSH ont démontré une surexpression significative en présence de<p>calcitriol par RTQ-PCR. Une étude d’expression génique par microarrays sur des cultures primaires de<p>thyroïdes RP3 et humaines traitées par éthanol (contrôle) ou calcitriol a permis de mettre en évidence<p>3 gènes significativement régulés dans le même sens, en l’occurrence sous-exprimés, en présence de<p>calcitriol :la nébulette, la thymopoïétine et la cycline E2. Le rôle exact joué par ces trois protéines<p>dans l’effet anti-prolifératif observé reste à déterminer. Les études in vivo de carence alimentaire en<p>vitamine D de souris Tg-RP3 n’ont pas démontré de différences significatives entre le groupe carencé<p>et non carencé que ce soit en termes de croissance glandulaire ou d’expression génique, après 2 ou 6<p>mois de carence. Seule la 1-alpha-hydroxylase est apparue significativement surexprimée après 2<p>mois, surexpression disparaissant après 6 mois. Cette régulation pourrait témoigner d’un mécanisme<p>d’adaptation de la thyroïde qui tente de contrer la carence en vitamine D circulante en augmentant la<p>concentration locale de vitamine D active. Ce phénomène disparaissant à 6 mois, il serait intéressant<p>de prolonger la carence au-delà de 6 mois pour assurer une réelle carence locale en 1,25-<p>dihydroxyvitamin D3. Nous avons ensuite traité des souris Tg-RP3 puis Tg-E7 par des doses variables<p>de CD578, un analogue « non calcimimétique » du calcitriol. Il est apparu que la dose ayant un effet<p>significatif au niveau transcriptionnel (surexpression de la 24-hydroxylase) était également la dose la<p>plus toxique, entrainant une hypercalcémie parfois létale. Le protocole principal a du être écourté en<p>raison d’un excès de mortalité. Le petit nombre d’animaux ayant survécu ne nous a pas permis de<p>conclure à une différence d’expression significative du Ki67 dans les thyroïdes de souris traitées par<p>CD578 par rapport aux souris contrôles. De nouvelles expériences devront donc être réalisées aux<p>doses les moins toxiques, administrées sur une plus longue période et sur un plus grand nombre<p>d’animaux, afin d’augmenter la probabilité d’observer un effet sur la prolifération, voire la<p>différenciation tissulaire. / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La thèse s’inscrit dans un projet de recherche global visant à caractériser les tumeurs thyroïdiennes sur le plan moléculaire, afin de mieux comprendre leur physiopathologie et afin d’identifier des biomarqueurs (signatures moléculaires) qui pourront être utilisés pour le diagnostic, le pronostic et leur traitement. Parmi celles-ci, nous distinguons les adénomes autonomes (AA) et folliculaires (FTA) tumeurs bénignes encapsulées, et les carcinomes, tumeurs malignes. Ceux-ci sont eux-mêmes subdivisés en carcinomes différenciés, folliculaires (FTC) ou papillaires (PTC), et peuvent évoluer en carcinomes anaplasiques (ATC), totalement dédifférenciés. Un autre type de tumeurs bénignes différenciées, très rares, existe: l’hyperthyroïdie non auto-immune familiale (FNAH). Ces tumeurs sont causées pour la plupart par des mutations qui activent de manière constitutive des cascades de signalisation, essentiellement la cascade de l’AMPc et la cascade des MAPK. Le but de notre thèse était de valider un système expérimental in vitro des PTC, d’étudier les profils d’expression génique des FNAH et de les comparer avec ceux des AA, et de définir les profils ARNm et miRNA des ATC pour les comparer à ceux des PTC pour identifier de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles. Pour réaliser ces objectifs, nous avons utilisé la technologie des microarrays qui permet d’analyser simultanément l’expression de milliers de gènes dans différentes conditions. Nous avons donc utilisé une approche multidisciplinaire alliant une partie expérimentale et une partie bioinformatique.<p><p>La première partie du travail a consisté à réaliser un modèle d’étude in vitro pour caractériser les PTC au niveau moléculaire. A cet effet, des cultures primaires de thyrocytes ont été traitées avec de l’EGF et du sérum pendant différents temps (1,5h, 3h, 16h, 24h et 48h) ce qui stimule la cascade des MAPK, activée constitutivement dans les PTC. Nous avons hybridé sur des lames microarrays maison les différents échantillons et nous avons montré que les cultures primaires stimulées pendant des temps longs (24h et 48h) ont des profils d’expression génique qui ressemblent à ceux des PTC et constituent donc un bon modèle d’étude de cette tumeur. <p><p>La seconde partie a pour objectif de définir les phénotypes moléculaires et fonctionnels des FNAH et de les comparer aux AA. Ces deux pathologies résultent d’une mutation dans le récepteur de la TSH (TSHR) activant de manière constitutive la cascade de l’AMPc. Dans le cas des FNAH, la mutation est héréditaire et toute la glande est affectée contrairement aux AA où la mutation survient plus tard, généralement à l’âge adulte, et où seule une partie de la glande est affectée. Nous avons comparé le profil d’expression génique des FNAH avec celui des AA, par hybridation sur des lames microarrays HEEBO. L’intégration de ces différentes données montre que les AA et les FNAH sont deux sous-types différents de la même maladie: l’hyperthyroïdie génétique. Les caractéristiques de chacun de ces sous-types dépendent de l’intensité de la mutation, du nombre de cellules initialement affectées et du stade de développement au moment duquel la mutation survient.<p><p>Dans la dernière partie de ce travail, nous avons caractérisé les ATC au niveau du profil d’expression des ARNm et des miRNA par hybridation respectivement sur lames Affymetrix ou sur lames miRNA maison et au niveau de leur état mutationnel du gène p53. Le profil d’expression génique des ATC a été comparé avec celui des PTC afin de mettre en évidence des gènes différentiellement exprimés entre les 2 types de cancers, que nous avons ensuite tenté d’invalider par siRNA, dans un modèle in vitro de lignée cellulaire thyroïdienne dérivée d’un ATC (8505C). Les résultats obtenus jusqu’ici ne sont malheureusement pas prometteurs. Le profil d’expression des miRNA nous a permis d’identifier une signature de 34 miRNA caractéristique des ATC.<p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

New technologies to probe the global output of the normal and cancer genomes have recently reached widespread use. The resulting genomewide gene expression profiles, e.g, a gene expression measurement per gene and per tissue sample, remain challenging to analyze and interpret, but have already provided new insights into the pathophysiology of cancer and towards personalized care.<p><p><p>In vitro cell culture-based experimental models are used to elucidate cancer onset and progression because experimentation in humans is difficult practically and ethically unacceptable, and because they provide simplified, reproducible and controlled systems to test hypotheses. The thyroid tumors and their in vitro experimental models are particularly suited to compare the molecular phenotypes of experimental models and tumors. From one type of cell, the thyrocyte, at least five distinct benign and malignant tumors can arise. In addition, many immortalized tumor-derived cell lines and primary cultures models of these cells exist.<p><p><p>This thesis has focused on the bioinformatic comparison of these in vitro models to the in vivo tumors, from the point of view of their gene expression profiles, to gain insight into the pathogenesis of thyroid tumors, and of tumors in general.<p><p><p>In a first study, we showed that primary cultures of freshly isolated normal thyroid cells where proliferation and differentiation through the TSHR/cAMP pathway was chronically activated experimentally resemble specifically the autonomous thyroid adenomas, a type of benign thyroid tumor, and provide insight into a general mechanism of tumor progression: the suppression of negative feedbacks that normally restrain excessive cell division.<p><p><p>Subsequently, we found that immortalized thyroid tumor-derived cell lines have converged to a common phenotype regardless of their tumor subtype of origin. A TSHR/cAMP thyroid cell differentiation signature, derived from data obtained for the first study, was used to show that the cell lines were dedifferentiated. Accordingly, we showed that the cell lines resemble most the phenotype of the more dedifferentiated, clinically aggressive anaplastic thyroid cancers.<p><p><p>Finally, using large databases of gene expression profiles publicly available, we extended the comparison of cell lines and tumors to cancers of five other organs: breast, colon, kidney, ovary and lung. We discuss the correct use of these models and advance an hypothesis regarding the nature of the state to which these cells have converged: they could represent a surviving subpopulation of tumors cells, cancer stem cells, capable of initiating and maintaining tumor growth.<p><p><p>As other technologies designed to perturb the genome in experimental models are emerging, careful characterization and validation of the experimental models are needed to extrapolate the results in vivo.<p> / Doctorat en sciences biomédicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les tumeurs thyroïdiennes constituent les tumeurs endocrines les plus fréquentes. Parmi celles-ci, on distingue les adénomes, tumeurs bénignes et encapsulées, et les carcinomes, tumeurs malignes. Ceux-ci sont eux-mêmes subdivisés, principalement sur base histologique, en carcinomes papillaires ou folliculaires, qui conservent certaines caractéristiques de différenciation des cellules thyroïdiennes initiales dont ils dérivent, et qui peuvent évoluer en carcinomes anaplasiques, totalement dédifférenciés. Les carcinomes différenciés de la thyroïde sont généralement de bon pronostic, contrairement aux cancers anaplasiques qui sont nettement plus agressifs, avec un taux de survie à 5 ans inférieur à 5%. <p>La technologie des microarrays permet d’analyser simultanément l’expression de milliers de gènes dans différentes cellules et différentes conditions physiologiques, pathologiques ou toxicologiques. Au cours de cette thèse de doctorat, nous avons déterminé le profil d’expression génique des carcinomes papillaires de la thyroïde à l’aide de la technique des microarrays en utilisant une plateforme contenant plus de 8000 gènes. Douze des 26 cancers papillaires étudiés étaient issus de patients habitant la région de Tchernobyl lors de l’explosion de la centrale nucléaire de 1986 et sont considérés comme des cancers radio-induits. Les 14 tumeurs restantes proviennent de patients habitant la France. Leur étiologie n’étant pas connue, ils sont considérés comme des cancers sporadiques. <p>La réalisation de ces expériences nous a permis d’identifier des signatures moléculaires entre des sous-types de cancers papillaires. Premièrement, nous avons montré que malgré un profil d’expression génique global similaire entre les cancers papillaires sporadiques et radio-induits, une signature multigénique permet de les séparer, indiquant que des subtiles différences existent entre les deux types de tumeurs. Deux autres signatures indépendantes, l’une liée aux agents étiologiques présumés de ces tumeurs (radiation vs. H2O2), l’autre liée aux mécanismes de recombinaison homologue de l’ADN, permettent également de séparer les cancers post-Tchernobyl des cancers sporadiques. Nous avons interprété ces résultats comme une différence de susceptibilité à l’irradiation entre ces deux types de tumeurs. D’autre part, nous avons pu identifier une liste de gènes permettant de séparer les cancers papillaires à variante classique des autres sous-types de cancers papillaires. L’analyse de cette liste de gènes a permis de mettre en relation cette signature avec l’important remodelage de cette variante histologique par rapport aux autres. <p>Ces expériences ont aussi abouti à l’obtention d’une liste de gènes différentiellement exprimés entre les cancers papillaires et leur tissu normal adjacent. Une analyse minutieuse de cette liste à l’aide d’outils statistiques a permis de mieux comprendre la physiopathologie de ces tumeurs et d’aboutir à différentes conclusions :(1) un changement de population cellulaire est observé, avec une surexpression de gènes liés à la réponse immune, reflétant l’infiltration lymphocytaire de ces tumeurs par rapport au tissu normal adjacent (2) la voie de signalisation JNK est activée par surexpression de ses composants (3) la voie de signalisation de l’EGF, également par une surexpression de ses composants, complémente les altérations génétiques des cancers papillaires pour l’activation constitutive de la voie ERK1/2 (4) une sousexpression des gènes de réponse précoce est observée (5) une surexpression de nombreuses protéases, d’inhibiteurs de protéases et de protéines de la matrice extracellulaire permet d’expliquer l’important remodelage des cancers papillaires (6) le profil d’expression génique des cancers papillaires peut être corrélé avec un mode de migration collectif de ces tumeurs. <p>Finalement, dans la dernière partie de la thèse, nous avons déterminé le profil d’expression génique des cancers anaplasiques de la thyroïde et l’avons comparé à celui des cancers papillaires. Nous avons montré que les deux types de tumeurs présentent des profils moléculaires globaux distincts, reflétant leur comportement tumoral très différent. <p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished