Dans le monde, le cancer du sein est le cancer le plus fréquent de la femme. Plusieurs types de cancer du sein ont été mis en évidence. Les carcinomes infiltrants triple négatif (TNBC) sont l'un de ces types. Les TNBC sont parmi les plus agressifs cancers du sein et sont associés à un mauvais pronostique. Il n'y a pas encore de traitement dédié pour ces cancers. Cette thèse avait pour but d'identifier des gènes et des voies de signalisation dérégulés dans les cancers de types TNBC en s'appuyant sur les profiles transcriptomiques et génomiques de tumeurs TNBC bien caractérisées, obtenues par la technique des biopuces. Mon travail comporte deux volets. D'abord, j'ai développé des méthodes pour l'analyse des données génomiques. J'ai proposé une méthode (ITALICS) pour la normalisation des données Affymetrix SNP 100K et 500K. J'ai travaillé sur la segmentation des profils génomiques. J'ai développé de nouveaux outils statistiques pour étudier la stabilité de la segmentation et j'ai obtenu des formules exactes pour des critères de sélection de modèle. Enfin, j'ai propose un algorithme de programmation dynamique rapide qui retrouve la meilleure segmentation au sens de la norme euclidienne. Dans un second temps, j'ai analysé les données omiques du projet. J'ai conçu le plan d'expérience. J'ai analysé les données transcriptomiques avec des méthodes déjà disponibles. J'ai comparé les classifications transcriptomique et immunohistochimique des TNBC. L'analyse des données transcriptomiques m'a permis d'identifier des gènes et des voies de signalisation dérégulés dans les TNBC. Enfin, j'ai analysé les données génomiques avec les outils que j'ai développés.

Il est généralement admis que le cancer du sein représente un ensemble de plusieurs maladies, définies comme des sous-types ayant des caractéristiques moléculaires et cliniques qui leurs sont propres. Une meilleure compréhension des mécanismes qui sous-tendent l'hétérogénéité du cancer du sein est essentielle au développement de thérapies mieux ajustées. Le concept de cellules souches cancéreuses (CSC) pourrait être un des clés de cette compréhension. A ce jour, un certain nombre de marqueurs ont été proposés pour isoler et caractériser les cellules souches dans le cancer du sein, mais aucun ne semble totalement satisfaisant.Le but de mon travail était de déterminer un marqueur ou une combinaison de marqueurs avec lesquels les fractions enrichies en CSC pourraient être isolées de manière reproductible dans le cancer du sein de sous-types basal (BLBC). En effet, les tumeurs basales représentent 15% de toutes les tumeurs mammaires, mais constituent le sous-type le plus agressif. À cet effet, j'ai analysé un certain nombre de marqueurs par analyse FACS et tri cellulaire et utilisé la capacité de formation de mammosphères (MS) comme critère de validation pour la présence de CSC. Les lignées cellulaires utilisées comme modèles étaient les SUM 159, MDA-MB-231, MDA-MB-436, HCC1143, MDA-MB-468, Hs578T et BT-549 correspondant aux modèles basal-A et B. J'ai également testé trois lignées luminales les MCF7, T47D et BT474.De tous les marqueurs testés, seules, la combinaison des protéines de surface cellulaire CD44/CD24/EpCAM et l’activité enzymatique ALDH élevée ont permis d’obtenir un enrichissement significatif en CSC. Toutefois, le niveau de l'activité ALDH est apparu inconstant d’une lignée cellulaire à une autre et selon le type de tumeurs. D'autres marqueurs membranaires ont donné des résultats mitigés dans le cancer du sein ER-. En effet, la plupart des lignées basales ont montré des profils FACS assez homogènes avec des proportions élevées de cellules CD44+. Cependant, l'association de la positivité de CD44 avec l'EMT et la souchitude, ainsi que la bonne corrélation observée dans les modèles luminaux de la population de cellules CD44+/CD24- avec l’enrichissement en CSC, nous a incité à déterminer si le niveau d'expression en CD44 faisait une différence dans les tumeurs basales. Sur cette base, j’ai montré que les cellules CD44 high présentent une forte capacité à former des MS dans toutes les lignées cellulaires testées. Cette constatation nous a incités à utiliser CD44high vs. CD44low comme critère de tri cellulaire et à utiliser ces fractions pour effectuer une analyse du transcriptome afin d'identifier d'autres marqueurs non encore déterminés, pouvant isoler des fractions cellulaires plus faibles avec un enrichissement plus élevé en CSC. / It is now accepted that breast cancer is a compendium of several diseases defined as subtypesthat are associated with different clinical outcomes and molecular characteristics. A betterunderstanding of the mechanisms underlying breast cancer heterogeneity is critical to the development of better adjusted therapies. One of the keys to breast cancer heterogeneity may be explained by cancer stem cells (CSC). A number of markers have been proposed to isolate and characterize breast cancer stem cells, but none appears totally satisfactory.The purpose of my work was determine a marker or combination of markers with which CSC enriched fractions could be reproducibly isolated in basal like breast cancer (BLBC). BLBC represent 15% of all breast tumors, but are the most aggressive subtype. To this aim, I have analyzed a number of markers by FACS analysis and cell sorting and used the capacity to form mammospheres (MS) as a validation criterion for the presence of CSCs. The cell lines used as models were SUM 159, MDA-MB-231, MDA-MB-436, HCC1143, MDA-MB-468, Hs578T and BT-549 comprising both Basal A and Basal B models. I also tested three luminal models MCF7, T47D and BT474.Of all the markers tested those that most consistently allowed enrichment of CSCs were the combination of cell surface proteins CD44/CD24/EpCAM and elevated ALDH enzyme activity. However, ALDH activity appeared irregular, ranging from good to inconsistent according to the cell line. Other cell surface markers gave mixed results in ER- breast cancer because the elevated fraction of CD44+ cells found in most of basal breast cancer cell lines and their propensity to show rather homogenous FACS labeling patterns. However, the association of CD44 positivity with EMT and stemness, as well as the good correlation, we observed in luminal models, of CD44+/CD24- cell population with CSC enrichment incited us to determine whether the level of expression of CD44 could make a difference in basal like models. I show that CD44high cells present higher capacity to form MS in all cell line models tested. This prompted us to use CD44high vs. CD44low as a cell sorting criterion and use these fractions to perform transcriptome analysis in order to identify other markers yet not determined, that may point to smaller cell fractions with a higher CSC enrichment.

Le cancer du sein triple négatif (CSTN) représente 10-15% des cancers du sein. Son pronostic est sombre en particulier face à la rareté des thérapies ciblées adaptées à ce sous type. Sa complexité de prise en charge est directement liée à sa grande hétérogénéité tant au niveau moléculaire que morphologique.Dans ce contexte, nous avons développés des modèles de Patient Derived Xenograft (PDX) issus de CSTN. Ce modèle, robuste, a la particularité de retenir les caractéristiques (histologiques, génotypiques mais aussi phénotypiques) des tumeurs observées chez les patients.Dans notre cohorte de 61 PDX de CSTN, nous avons confirmé l’hétérogénéité anatomopathologique et génomique de ce sous type. Les différentes anomalies moléculaires mises en évidence sont de faible fréquence (<10%) mais 88% de nos modèles ont une altération potentiellement ciblables et plus de la moitié ont au moins 2 altérations ciblables. Nous nous sommes particulièrement intéressés à 2 sous types de CSTN : (i) le sous -type LAR (Luminal Androgen Receptor) dont nous avons décrit les premiers modèles de PDX : ces modèles présentent des altérations fréquentes de la voie PI3K ainsi que des réponses majeures aux inhibiteurs de cette voie ; (ii) le sous type métaplasique, dont 4 de nos 9 modèles présentent une double altération genomique dans les voies PI3K et RTK-MAPK ainsi que des réponses complètes et durables à la combinaison d’inhibiteurs de PI3K et de MAPK.Dans les autres sous-types de CSTN, nous avons également mis en évidence des taux de réponse importants aux inhibiteurs de la voie PI3K et MAPK. Les biomarqueurs de réponse à ces différentes thérapies ciblées testées sont en cours d’étude en particulier par intégration des données génomique et protéique de nos modèles. / Triple negative breast cancer (TNBC) accounts for 10-15% of breast cancers. Its prognosis is worse, particularly due to the rarity of targeted therapies adapted to this subtype. Its complexity of management is directly related to its high heterogeneity, both at the morphological and genomical levels.In this context, we developed Patient Derived Xenograft (PDX) models from TNBC. This robust model has the specificity of retaining the characteristics (histological, genotypic but also phenotypic) of the tumors observed in patients.In our cohort of 61 PDXs of TNBC, we confirmed the anatomopathological and genomical heterogeneity of this subtype. Majority of targeted alterations are of low frequency (<10%) but 88% of our models harbour a potential targetable alteration and more than half have at least 2 targetable alterations. We were particularly interested in 2 subtypes of TNBC: (i) the LAR subtype for which we have described the first PDX models: these models present frequent alterations of the PI3K pathway as well as major responses to PI3K inhibitors; (ii) the metaplastic subtype, of which 4 of our 9 models show double alterations in the PI3K and RTK-MAPK pathways and complete and durable responses to the combination of PI3K-MAPK inhibitors.In the other CSTN subtypes, we have also demonstrated significant response rates to PI3K and MAPK inhibitors. Biomarkers of response to these various targeted therapies tested are being studied, in particular by integrating the genomic and protein data from a higher number of PDX models.