Les môles hydatiformes sont une prolifération placentaire prétumorale pouvant évolueren tumeur alors traitée par chimiothérapie. Afin de réduire la mortalité et d’optimiser laprise en charge thérapeutique, l’objectif de cette thèse est d’identifier les gènespermettant de prédire la transformation en tumeur post môlaire et la chimiorésistance.Concernant la prédiction de la transformation, l’analyse de l’expression de gènescandidatssur tissu molaire décrit la relocalisation apicale de la Syncytine-1 en cas detransformation maligne, sans modification de transcription de ses récepteurs ni de deuxautres enveloppes rétrovirales placentaires. L’analyse sans à priori du transcriptome par3 méthodes différentes n’a pas permis d’identifier de gène différentiellement expriméselon la transformation. Cela suggère que la variabilité interindividuelle et les diverscritères utilisés pour le diagnostic de tumeur nuisent à l’identification de biomarqueursrobustes.Concernant la prédiction de la chimiorésistance, une approche transcriptomique largespectre sur tissu tumoral de choriocarcinome identifie une réduction de transcriptiond’HLA-G en cas de monochimiorésistance, confirmée au niveau protéique par immunohistochimie. L’analyse en réseaux de l’ensemble des gènes différentiellementexprimés suggère que la monochimiorésistance est associée à une altération de ladifférenciation des lymphocytes T alors que la polychimiorésistance est associée à unealtération de la prolifération des cellules sanguines.In fine, l’objectivation de l’expression trophoblastique du point de contrôle PD-L1 aconduit à évaluer l’efficacité d’un anti PD-L1 chez les patientes chimiorésistantes. Lesrésultats encourageants de cet essai et la possibilité de stratifier les patientes à l’aidedes marqueurs HLA-G et Syncytine-1 incitent à évaluer la place de l’anti PD-L1 associéà une monochimiothérapie en première ligne de traitement des tumeurstrophoblastiques. / Hydatidiform moles are a pretumoral placental proliferation which can turn into a tumorrequiring chemotherapy. In order to reduce mortality and propose an optimal therapeuticmanagement, the aim of this thesis is to identify genes which are predictive of postmolartumor transformation and chemoresistance.Concerning the prediction of transformation, the expression analysis of candidate-geneson molar tissue shows a relocalization of Syncytin-1 at the syncytiotrophoblast apicalborder in moles followed by malignant transformation, without modification oftranscription of its receptors and two other retroviral placental envelopes. A wholetranscriptomeapproach using 3 different microarrays-based methods did not identify anydifferentially expressed gene according to the post molar evolution. This may reflect thatinter-individual variability and the different criteria used for tumor diagnosis impede theidentification of robust biomarkers.Concerning the prediction of chemoresistance, a broad-spectrum transcriptomicapproach on choriocarcinoma tumor tissue identifies a down regulation of HLA-G in case of monochemoresistance, confirmed at the protein level by immunohistochemistry.Pathway analysis of the differentially expressed genes suggests thatmonochemoresistance is associated with impaired T-cell differentiation, whereaspolychemoresistance is associated with impaired proliferation of blood cells.Ultimately, the evidence of trophoblastic ubiquitous expression of the PD-L1 immunecheckpoint led us to the evaluation of the efficacy of PD-L1 blockade in chemoresistantpatients. The encouraging results of this trial and the possibility of stratifying patientswith HLA-G and Syncytin-1 markers encourages the assessment of PD-L1 blockadecombined with monochemotherapy as a first line treatment for trophoblastic tumors.

La leucémie myéloïde chronique (LMC) a été le premier cancer humain associé à une anomalie chromosomique : le chromosome de Philadelphie. Le gène de fusion BCR-ABL1 résultant code pour une tyrosine kinase ayant une activité dérégulée. Les inhibiteurs de tyrosine kinase (ITKs), qui inactivent la protéine BCR-ABL1, représentent la thérapie ciblée la plus efficace pour la LMC en phase chronique. Cependant, la LMC en phase avancée ne répond pas bien au traitement par les ITKs. Les mécanismes sous-jacents à la progression de la LMC ne sont pas bien compris. Par conséquent, la découverte de gènes qui coopèrent avec l’oncogène BCR-ABL1, et qui pourraient expliquer la progression de la LMC vers des phases avancées, est nécessaire pour l’identification de nouvelles cibles thérapeutiques de la LMC. Nous proposons d'établir un modèle cellulaire humain permettant l'identification de gènes capables de coopérer avec l'oncogène BCR-ABL1 pour une transformation tumorale complète. Ce système repose sur l'expression de BCR-ABL1 et l'inactivation d'autres gènes en particulier à l'aide de la technologie CRISPR-Cas9. L'identification des gènes coopérant avec BCR-ABL1 permettra la création de modèles cellulaires pour faciliter la sélection de médicaments capables de traiter la LMC dans les phases finales. Dans un second temps, une étude approfondie du gène TP53 a été menée. Ce gène étant muté dans plus de 50% des cancers, il est important de déterminer les conséquences de son inactivation dans des fibroblastes humains non tumoraux. La technologie CRISPR-Cas9 a été utilisée afin d’inactiver ce gène en particulier. Puis les cellules exprimant la forme sauvage ou la forme inactivée de p53 ont subi un traitement à la nutline-3a. Cette molécule empêche l’interaction du facteur de transcription p53 avec son inhibiteur MDM2. Des analyses transcriptomiques ont alors permis d’identifier d’une part les cibles aspécifiques de la nutline-3a et d’autre part les gènes cibles de p53 dans cette lignée de fibroblaste. / Chronic myeloid leukemia (CML) was the first human cancer to be consistently associated with a chromosomal abnormality: the Philadelphia chromosome. The resulting BCR-ABL1 fusion gene encodes a tyrosine kinase with deregulated activity. Tyrosine kinase inhibitors (TKIs) inactivating the BCR-ABL protein represent the most successful targeted therapy for CML in chronic phase. However, advanced CML does not respond well to TKIs treatment. The mechanisms underlying the progression of CML are not well understood. Therefore, the discovery of genes that cooperate with the BCR-ABL1 oncogene, which could explain the progression of CML to advanced phases, is required for the identification of novel therapeutic targets of CML. We propose to establish a human cellular model system that allows the identification of genes that are able to cooperate with the oncogene BCR-ABL1 for full tumoral transformation. This system relies on the expression of BCR-ABL1 and the generation of gene knock-out by using the CRISPR-Cas9 technology. Identification of genes cooperating with BCR-ABL1 will permit the creation of cellular model systems for identifying drugs that are able to treat CML in final phases. Secondly, we performed a detailed study of TP53 function. This gene is mutated in more than 50% of all cancer types. It is therefore crucial to understand the impact of its inactivation in human fibroblast cells. The CRISPR/Cas9 system was used to inactivate this gene. Wild-type and TP53 knock-out cells subsequently underwent nutlin-3a treatment. This molecule blocks the interaction between p53 and its regulator: MDM2. Transcriptomic analyses were performed to further study p53 regulated genes, and also to discover other potential nutlin-3a targets.

La méthylation de l'ADN est une marque épigénétique répressive impliquée dans de nombreux processus physiologiques et pathologiques. Des hyperméthylations de promoteurs sont ainsi responsables de répressions transcriptionnelles de gènes suppresseurs de tumeurs dans les cancers. La méthylation de l'ADN serait capable d'induire une répression transcriptionnelle par la combinaison de deux mécanismes principaux : l'éloignement de facteurs de transcription activateurs, et le recrutement de protéines répressives liant spécifiquement l'ADN méthylé. MBD2 est une protéine de liaison à l'ADN méthylé capable de recruter les complexes répresseurs NuRD et SIN3A. ZBTB4 est capable de se lier à l'ADN méthylé in vitro et induit une répression de la transcription de plasmides méthylés lorsqu'elle est surexprimée. Son rôle de répresseur transcriptionnel dépendant de la méthylation de l'ADN reste toutefois peu documenté. Nous avons identifiés par RNAseq les modifications du transcriptome induites par une déplétion de MBD2 ou de ZBTB4. Les gènes surexprimés après déplétion de MBD2 ou ZBTB4 sont méthylés sur leur promoteur, et sont aussi surexprimés après traitement avec des agents déméthylants. Des résultats d'immuno-précipitations de chromatine réalisées contre les deux protéines endogènes montrent que la quasi-totalité des sites de fixation de MBD2 et qu'une partie des sites de fixations de ZBTB4 correspondent à des régions méthylés. Ces résultats confirment à l'échelle du génome que MBD2 endogène est bien un interprète majeur de la méthylation de l'ADN, et que ZBTB4 réprime bien la transcription de gènes méthylés. Nous avons aussi observé une redistribution importante de MBD2 sur le génome dans des modèles de progression tumorale. Nos résultats montrent que les gènes réprimés pendant la transformation oncogénique le sont en partie par MBD2. L'expression de certains de ces gènes peut être induite dans les lignées transformées par déplétion de MBD2 par siRNA / DNA methylation is an epigenetic mark that plays a role in many physiological and pathological processes. Indeed, silencing of tumor suppressor genes in cancer is frequently caused by promoter hypermethylations. Transcriptional repression induced by DNA methylation is likely caused by the combination of two mechanisms: the repulsion of activator transcription factors, and the recruitment of repressor proteins able to specifically recognize methylated DNA. MBD2 is a methyl DNA binding protein that cans recruits NuRD or SIN3A repressor complexes. ZBTB4 is able to bind methylated DNA in vitro, and can repress the transcription of methylated plasmids when overexpressed. Its methylationdependent transcriptional repressor function remains poorly documented. By RNAseq, we have identified transcriptomic modifications induced by the depletion of either MBD2 or ZBTB4. Genes up regulated after MBD2 or ZBTB4 depletion were methylated on their promoter, and were also up regulated after treatment with demethylating agents. Chromatin immunoprecipitations experiments against endogenous proteins showed that almost all MBD2 binding sites, and that a part of ZBTB4 binding sites, correspond to methylated DNA regions. These results confirmed at genome wide scale that endogenous MBD2 is a major reader of DNA methylation and that ZBTB4 does repress the transcription of methylated genes. We observed an important redistribution of MBD2 on the genome in models of tumor progression. Our results showed that MBD2 plays role in gene repressions occurring during oncogenic transformation. Some of those repressed genes can be re-expressed in transformed cell lines after depletion of MBD2 by siRNA

La reconnaissance de l’implication du système immunitaire dans le cancer a guidé l’industrie vers de développement d’immunothérapies nombreuses et prometteuses. Or, à l’ère de l’immuno-oncologie, on constate un manque criant de modèles précliniques capables de simuler les interactions immunitaires entre un patient et sa tumeur. Pour remédier à cette situation, nous avons développé des modèles de souris humanisées combinant la reconstitution immunitaire de souris immunodéficiente et l’injection de lignées tumorales issues d’un même donneur. L’utilisation de cellules souches pluripotentes induites (iPSC) a permis notamment le développement de multiples lignées tumorales à partir d’un seul donneur sain, facilitant ainsi l’accès aux cellules immunitaires nécessaires à l’humanisation des souris. La transformation des cellules primaires ou dérivées d’iPSC a été faite par la transduction lentivirale des proto-oncogènes de la télomérase (hTERT), de Ras oncogénique (HRASV12) et de la région précoce du viruse simen 40 (SV40ER) encodant les gros et petits antigènes T (LgT et SmT). Cette approche permis de générer des tumeurs de haut grade, agressives et peu différenciées à l’aide de fibroblastes primaires et de cellules hépatiques, de cellules souches neurales et d’astrocytes dérivés d’iPSC. Dans tous les cas, les tumeurs ainsi générées ont été efficacement reconnues, infiltrées et souvent rejetées par le système immunitaire autologue implanté. Le rejet partiel de la plupart de ces tumeurs ouvre toutefois la porte à l’évaluation préclinique d’immunothérapies diverses reposant sur les réactions immunitaires anti-tumorales de l’hôte. Par exemple, nous avons pu étudier l’impact d’un traitement d’inhibition du point de contrôle immunitaire PD-1 sur la croissance de tumeurs d’origine fibroblastique où une augmentation marquée du taux d’infiltration immunitaire humaine a été observé sans toutefois mener à une réduction significative du fardeau tumoral. Nous avons aussi pu produire, de façon autologue, des lymphocytes T exprimant un récepteur d’antigène chimérique (CAR) contre le ganglioside GD2, un antigène tumoral préalablement identifié et détecté sur les tumeurs de cellules souches neurales générées par notre approche. L’efficacité cytotoxique de ces CAR a ainsi pu être validée in vitro dans un système autologue. Finalement, nous avons utilisé le modèle de tumeurs fibroblastiques dans des contextes immunitaires autologues et allogéniques pour déterminer si le potentiel immunomodulateur des cellules stromales mésenchymateuses (MSC) pouvait affecter la croissance tumorale. Selon nos résultats, les MSC n’auraient aucun effet ni sur le taux d’émergence et de croissance tumoral, ni sur l’infiltrat immunitaire, suggérant que leur utilisation thérapeutique serait sécuritaire en ce qui concerne ce type de tumeurs ayant préalablement un microenvironnement tumoral immunosuppresseur. En somme, les modèles innovateurs décrits dans cette thèse visent à améliorer la qualité prédictive des modèles murins précliniques en immuno-oncologie en récapitulant certaines interactions immunitaires entre un patient et sa tumeur. La grande flexibilité de cette approche permettra d’adapter aisément le modèle aux problématiques d’intérêt, tant fondamentales que précliniques. / Identification of the human’s immune system implication in cancer has guided the biotech industry towards the development of numerous and promising cancer immunotherapies. However, in the era of immuno-oncology, a distinct lack preclinical models can simulate the interactions between a patient’s tumor and immune cells. To tackle this issue, we developed humanized mouse models combining immune reconstitution of immunodeficient mice and injection of tumor cells lines from the same human donor. The use of induced pluripotent stem cells (iPSC) allowed the generation of multiple tumorigenic cell lines from a single donor, facilitating access to autologous immune cells necessary for mouse immune humanization. The transformation of primary or iPSC-derived cell lines was done using lentiviral transduction of proto-oncogenes telomerase (hTERT), oncogenic Ras (HRASV12) and simian virus 40 early region (SV40ER) encoding large and small T antigens (LgT and SmT). This approach allowed to generate high grade, aggressive and undifferentiated tumors from primary fibroblasts and iPSC-derived hepatic cells, neural stem cells and astrocytes. In all cases, such tumors were efficiently recognized, infiltrated and often rejected by the implanted autologous immune system. However, partial rejection of most tumors allows for preclinical evaluation of targeted immunotherapies relying on the hosts’ pre-existing immune response. For instance, we could study the impact of PD-1 checkpoint blockade inhibition on tumor growth in fibroblastic tumors where a significant increase in tumor infiltration was observed, but without an associated decrease in tumor burden. We could also produce autologous chimeric antigen receptor (CAR)-expressing T lymphocytes against GD2 ganglioside, a previously described tumor antigen detected on our neural stem cell-derived tumor cells. Cytotoxic efficiency of these autologous CAR T cells could thus be validated in vitro. Finally, we used our fibroblast-derived tumor models in autologous and allogeneic settings to determine if mesenchymal stem cells’ (MSC) immunomodulatory potential could impact tumor growth. Our results showed that MSC had no effect neither on tumor emergence and growth nor on immune infiltration, suggesting therapeutic use of these cells should be safe regarding such tumors already harboring a strongly immunodeficient microenvironment. Overall, the novel models described in this thesis aim at improving the predictive capacity of mouse pre-clinical models in immuno-oncology by recapitulating some immune interactions between a patient and its tumor. The great flexibility of this approach will allow for easy adaptation to many research problematics both preclinical and fundamental.