Le cancer du sein triple négatif (TNBC) représente entre 15-20% des cancers du sein et est l'un des types les plus agressifs. De plus, un sous-groupe de ces patientes est résistant à la radiothérapie (RT) et développe fréquemment une récidive hâtive de la maladie. Des études précédentes ont démontré que l’inflammation induite par la RT accélère la progression du cancer et le développement des métastases. Cette hypothèse a donc été validée dans un modèle pré-clinique de TNBC en implantant les cellules de carcinome de souris triple négatives D2A1 dans les glandes mammaires de la souris Balb/c. Premièrement, la tumeur primaire à été irradiée à une dose sous-curative une semaine post-implantation des cellules. En deuxième lieu, le tissu mammaire de la souris a été pré-irradié avant d'implanter les cellules cancéreuses afin de bien discerner l'effet du microenvironnement irradié sur celles-ci. Ces deux modèles ont mené à une augmentation significative des cellules tumorales circulantes ainsi que du nombre de métastases pulmonaires. Plusieurs molécules inflammatoires dont l'interleukine-1 bêta (IL-1β), l'interleukine-6 (IL-6) ou encore la cyclooxygénase 2 (COX-2) ont été identifiées comme facteurs clés impliqués dans la migration radio-induite des cellules cancéreuses du sein. Conséquemment, un inhibiteur large-spectre comme la chloroquine (CQ), entre autres utilisé comme traitement anti-malarien et anti-inflammatoire, a su prévenir ces effets secondaires associés à la RT. Étant donné que l'action de la CQ est peu sélective, une répression de l'expression de l'ARNm de la métalloprotéinase (MMP) de membrane de type 1 (MT1-MMP), une MMP de surface impliquée notamment dans la migration cellulaire, l'invasion tumorale et l'angiogenèse, a été réalisée afin d'éclaircir le mécanisme d'inhibition des métastases radio-induites. Cette répression de la MT1-MMP prévient la formation des métastases pulmonaires radio-induites, démontrant ainsi un des mécanisme important de l'invasion radio-induite. Ce résultat confirme donc l'importance de la MT1-MMP dans ce phénomène et son potentiel comme biomarqueur de prédiction de l'efficacité des traitements de RT, particulièrement chez les patientes atteintes de TNBC.

Les cancers du sein triple-négatif (TNBC) (RE-, RP-, HER2) représentent 15% des cas de cancer du sein. Les patientes atteintes de TNBC sont traitées uniquement par chimiothérapie. A l’heure actuelle, il n’existe aucune thérapie ciblée efficace. Malgré une chimiosensibilité initiale, les rechutes sont fréquentes. Ainsi de nouveaux traitements sont nécessaires pour soigner ces patientes. Dans le cancer du sein, l’aspartyl protéase cathepsine D (cath-D), un marqueur de mauvais pronostic, est surexprimée par les cellules cancéreuses et est hyper-secrétée dans le microenvironnement tumoral. La cath-D stimule la prolifération des cellules cancéreuses, la croissance invasive des fibroblastes, la croissance tumorale, l’angiogenèse tumorale et la formation des métastases. Différentes études ont mis en exergue le rôle oncogénique de la cath-D extracellulaire dans le cancer du sein, suggérant qu’elle serait une cible thérapeutique d’intérêt. Afin de neutraliser sélectivement la forme sécrétée de la cath-D, le laboratoire a généré des anticorps humains IgG1 dirigés contre la cath-D par un crible de phage display (International patent N° PCT/EP2016/061454).Les principaux objectifs de ma thèse ont été i) de valider la cath-D comme une cible extracellulaire d’intérêt pour les patientes atteintes de TNBC, ii) d’évaluer les effets thérapeutiques et iii) de caractériser les mécanismes d’action des anticorps humains anti-cath-D.Nous avons montré que des niveaux élevés d'ARNm de CTSD sont corrélés à une survie sans récidive plus courte. Par analyse protéomique et étude immunohistochimique anti-cath-D réalisée sur Tissue Micro-Array, nous avons observé que la cath-D extracellulaire est détectée dans le microenvironnement tumoral des TNBC contrairement au tissu mammaire normal. Nos résultats mettent ainsi en exergue que la cath-D serait un biomarqueur tumoral extracellulaire, suggérant que les patientes atteintes de TBNC pourraient bénéficier d’une thérapie par des anticorps anti-cath-D. Par des analyses de SPECT-CT (Single Photon Emission Computed Tomography) et de biodistribution, nous avons validé que les anticorps humains anti-cath-D, F1 et E2, s’accumulent dans les xénogreffes de la lignée TNBC MDA-MB-231 chez la souris athymique. Les anticorps F1 et E2 inhibent la croissance tumorale des xénogreffes MDA-MB-231 et améliorent la survie des souris athymiques. Notre meilleur anticorps anti-cath-D, F1, inhibe également la croissance tumorale de deux lignées de TNBC PDX (patient-tumor derived xenografts). Au niveau mécanistique, l’anticorps F1 module le microenvironnement immunitaire dans les tumeurs issues des xénogreffes MDA-MB-231. L’ensemble de nos résultats suggèrent qu’une immunothérapie avec des anticorps humains anti-cath-D pourrait être une nouvelle approche thérapeutique pour les patientes atteintes de TNBC. / Triple-negative breast cancer (TNBC) accounts for 15-20% of all breast cancer cases, and chemotherapy is the only available treatment. Thus identification of new therapeutic targets is required to improve TNBC outcome. In breast cancer, the aspartic protease cathepsin D (cath-D) is a marker of poor prognosis associated with metastatic risk. This protease is overexpressed by breast cancer cells and is abnormally hypersecreted into the tumor microenvironment. Cath-D affects both cancer and stromal cells in the breast tumor microenvironment by increasing the proliferation of breast cancer cells, fibroblast invasive outgrowth, tumor growth and angiogenesis, and metastasis formation. Many studies indicated that extracellular cath-D displays oncogenic activities, suggesting it could represent a novel therapeutic target in TNBC. In order to block its oncogenic actions, the laboratory generated human IgG1 antibodies against extracellular cath-D by phage display (International patent N° PCT/EP2016/061454). The aims of my PhD project was i) to validate the potential value of cath-D as a tumor-specific extracellular target in TNBC, ii) to evaluate the therapeutic activity, and iii) to characterize the mechanisms of action of these anti-cath-D human antibodies.We showed that elevated CTSD mRNA levels correlated with shorter recurrence-free survival. Using proteomics analysis and anti-cath-D immunohistochemistry performed on Tissue Micro-Array, we observed that extracellular cath-D was detected in the tumor microenvironment of TNBC, but not in matched normal breast stroma samples. Our results thus indicate that cath-D is a tumor cell-associated extracellular biomarker and strongly suggest that it could be a good candidate for antibody-based therapy in TNBC. We found that anti-cath-D human antibodies, F1 and E2, accumulated in TNBC MDA-MB-231 tumor xenografts in athymic mice by SPECT-CT (Single Photon Emission Computed Tomography) and biodistribution analysis. F1 and E2 antibodies inhibited tumor growth of MDA-MB-231 tumor xenografts and improved mice survival without apparent toxicity. F1, the best antibody candidate, inhibited tumor growth of two TNBC patient-derived xenografts (PDX). Mechanistically, F1 treatment modulates immune tumor microenvironment in the MDA-MB-231 tumor cell xenograft model. Together, our results indicate that antibody-based targeting of cath-D may have therapeutic efficacy for TNBC treatment.

Les cancers agressifs se caractérisent par un métabolisme glycolytique exacerbé avec surexpression de protéines assurant le contrôle du pH intracellulaire par l’export efficace des déchets métaboliques acides (par CAIX, CAXII, MCT1 et MCT4 entre autres). Les cancers du sein dit "triple négatif" (sans expression des récepteurs à l'estrogène, progestérone et Her-2) présentent une consommation augmentée de glucose et un plus mauvais pronostic en comparaison avec les autres cancers du sein. L'analyse immunohistochimique de l'expression des protéines glycolytiques d'une cohorte de 159 patientes TNEG a montré que MCT4 était prédictif de la survenue de métastases et de décès. Le ciblage in vitro de MCT4 par la technique des Zinc Finger Nucléases (ZFN) a eu un effet anti-prolifératif. L'efficacité était toutefois maximale lors du ciblage combiné de MCT1 (inhibiteur pharmacologique), MCT4 et de la respiration mitochondriale par la phenformine dans la lignée de cancer TNEG Hs578t. Cette étude montre donc que le ciblage des protéines glycolytiques pourrait être une piste intéressante dans le traitement des cancers du sein TNEG. Un autre travail a permis d'exploiter le ciblage des protéines glycolytiques, notamment CAIX et CAXII, pour augmenter in vitro et in vivo la radiosensibilité de lignées de cancer colorectal tout en démontrant un mécanisme original de radiosensibilisation, via l'acidification intracellulaire. Enfin, nous avons mis en évidence l'importance de l'hypoxamiR miR210 dans la radiorésistance de lignées de cancer du poumon, avec une radiorésistance semblant dépasser l'effet oxygène. / Agressive cancers often harbor an exacerbated glycolytic metabolism with overexpression of proteins that maintain intracellular pH by extruding metabolic acid waste (via CAIX, CAXII, MCT1 and MCT4 among others). The "triple-negative" breast cancers (with no expression of estrogen, progesteron and Her-2 receptors) have an increased consumption of glucose and worse prognosis in comparison with other breast cancers. Immunohistochemical analysis of glycolytic proteins among 159 patients with TNEG breast cancer, showed that MCT4 was predictive for metastasis and death occurence. In vitro targeting of MCT4 by Zinc Finger Nuclease (ZFN) technique demonstrated an anti-proliferative effect. However, the maximal anti-proliferative effect was observed with the combination of MCT4/MCT1 (by pharmacological inhibition) and mitochondrial respiration by phenformine in the Hs578t TNEG cell line. This study demonstrated that targeting glycolytic protein could have a therapeutic effect in TNEG breast cancers. Another study also use targeting of glycolytic protein such as CAIX and CAXII to increase in vitro and in vivo radiosensitivity of colorectal cell lines while demonstrating an original mechanism of radiosensitization by increasing intracellular acidosis. Finally we demonstrated that the hypoxamiR miR210 was involved in the radioresistance of lung cancer cell line with a stronger impact than the oxygen effect.

L’autophagie est un mécanisme cellulaire complexe, nécessitant plus de 40 protéines ATGs (AuTophaGy related), impliqué dans le maintien de l’homéostasie cellulaire. Sa dérégulation a été décrite comme une cause possible de la tumorigénèse. Nos travaux ont montré dans une cohorte de 80 patientes atteintes de cancer du sein, que l’expression du gène codant la protéine ATG9A, jouant un rôle dans les étapes précoces de l’autophagie, est plus importante dans les tissus cancéreux des patientes de type triple négatif. Afin d’étudier le rôle d’ATG9A dans la lignée de cancer du sein triple négatif MDA-MB-436, nous avons développé deux modèles d’extinction du gène ATG9A à l’aide de sh-ARN ou de la technique CRISPR-Cas9. Ces modèles d’extinction présentent un blocage de l’autophagie via une diminution de la dégradation des autophagosomes. Nous avons également montré une inhibition des phénotypes cancéreux in vitro et in vivo des cellules sh-ATG9A comparé aux cellules contrôles. Cependant, nous n’avons observé aucune différence de phénotypes cancéreux entre le modèle CRISPR-Cas9, contrairement au modèle sh-RNA, nous avons émis l’hypothèse que l’ARNm d’ATG9A pourrait jouer un rôle dans la maintenance des phénotypes cancéreux via l’expression d’une isoforme de la protéine ATG9A, exprimée après mutation de la séquence d’ATG9A par le système CRISPR-Cas9 ou via son interaction avec des ARN non codants régulateurs. Si cette hypothèse est confirmée, cet ARNm pourrait devenir une cible thérapeutique dans les cancers du sein triple négatif pour lesquels aucune thérapie ciblée n’existe actuellement. / Autophagy is an intracellular process which contributes to the maintenance of cell homeostasis. The deregulation of this complex process, which requires more than 40 ATG proteins, has been shown to be involved in tumor development. In our laboratory, we analyzed a cohort of 80 breast cancers and demonstrated that ATG9A gene expression is increased in triple negative breast cancer samples compared to adjacent healthy tissues. We then studied the role of ATG9A in the triple negative breast cancer cell line MDA-MB-436 using two extinction models created with the sh-RNA or the CRISPR-Cas9 technology. Our two extinction models presented a blockade of autophagy, due to a decrease of autophagosome degradation. We also observed a decrease of in vitro and in vivo cancer phenotypes, such as proliferation, invasion or in vivo tumor growth, of sh-ATG9A cells compared to control cells. However, we did not observe any difference of cancer phenotypes between the CRISPR-CAS9 cells and the control ones. Since we still detected the presence of the ATG9A mRNA in the CRISPR models but not in the sh-RNA models, we hypothesized that this mRNA might play a role in the maintenance of breast cancer phenotypes in these cells, either by the expression of a truncated isoform of the ATG9A protein from the mutated ATG9A mRNA obtained after the action of the CRISPR-Cas9 system, or its interaction with non-coding mRNAs. If proven, this could establish ATG9A mRNA as a potential therapeutic target in triple negative breast cancers for which no targeted therapy is currently available.

Parmi les sous-types moléculaires de cancers du sein, le cancer du sein triple-négatif (TNBC) est caractérisé par un très mauvais pronostic et ne bénéficie actuellement d’aucune thérapie ciblée efficace. Dans ce projet, nous avons analysé le profil de certaines altérations oncogéniques dans les tumeurs TNBC et évalué le potentiel thérapeutique de leur ciblage à l’aide des modèles de xénogreffes (PDX).Nous avons d'abord démontré que le récepteur à activité tyrosine kinase RET est surexprimé dans une sous-population de tumeurs du sein TN et HER2+. Le ciblage de RET par son inhibiteur Vandetanib a été testé in vivo dans trois modèles de PDX TNBC et un modèle de PDX HER2+ caractérisés par des niveaux différents d’expression de RET et d’EGFR (les cibles principales du Vandetanib). Le Vandetanib a induit une régression tumorale dans les trois modèles de PDX surexprimant RET ou EGFR. L’effet du Vandetanib a été associé à une inhibition de la voie MAPK, une inhibition de l'angiogenèse et une induction de la nécrose.Nous avons également étudié les altérations de la voie PI3K/AKT/mTOR dans une large série de PDX de cancers du sein incluant des PDX TNBC. La voie PI3K/AKT/mTOR a été trouvée activée dans le cancer du sein triple-négatif. L’altération principalement retrouvée dans cette voie est la perte des deux suppresseurs de la voie, PTEN et/ou INPP4B. Sept des quinze modèles de PDX triple-négatifs testés ont montré une réponse à l’Everolimus. L'analyse des tumeurs traitées a montré que la phosphorylation post-traitement d’AKT est significativement plus fréquente dans les modèles répondeurs par rapport aux non-répondeurs. En conclusion, mon travail de thèse a permis de montrer que le Vandetanib et l'Everolimus pourraient être efficaces pour traiter le cancer du sein triple-négatif. Des études complémentaires sont nécessaires pour valider les biomarqueurs prédictifs de réponse à ces deux thérapies ciblées. / Among breast cancer subtypes, Triple-negative breast cancer (TNBC) has a very poor prognosis. There are currently no known targeted therapies for this subgroup of patients. In this project, we analyzed the profile of certain oncogenic alterations in the TN tumors and evaluated in vivo the therapeutic potential of targeting these alterations in TNBC.We first demonstrated that the tyrosine kinase receptor RET is overexpressed in a subset of TN and HER2+ tumors. Targeting RET by his inhibitor Vandetanib was tested in vivo in three PDX models of TNBC and one model of HER2+ BC with different expression levels of RET and EGFR. Vandetanib induced tumor regression in the three PDX models with high expression of RET or EGFR. Vandetanib effect was associated with inhibition of MAPK pathway, inhibition of angiogenesis and induction of necrosis. PI3K pathway alterations were investigated in an important number of BC PDX including TNBC PDX. PI3K pathway was shown to be activated in TNBC PDX possibly by the loss of the two pathway suppressors, PTEN and/or INPP4B. Treatment by Everolimus induced response in seven among the fifteen TNBC PDX tested. Analysis of treated tumors showed that post-treatment phosphorylation of AKT was more pronounced in responder PDX. The combination of Everolimus with chemotherapy was tested in one PDX and resulted in increased efficacy.In conclusion, in this work we showed that Vandetanib and Everolimus could be effective in treating TNBC. Further investigations are still needed to validate response related biomarkers.

La transition épithélio-mésenchymateuse (EMT) confère un phénotype agressif aux cancers du sein avec la perte de leurs jonctions épithéliales intercellulaires, leur polarité et identité, et l’acquisition des caractéristiques mésenchymateuses accompagnées de l’invasion et la résistance à la chimiothérapie. Cependant, les mécanismes et les signaux associés qui régissent ces dysfonctionnements au cours de l’EMT des cancers du sein demeurent encore mal connus. Dans cette étude, nous avons entrepris de comparer deux modèles génétiques des cellules MCF-7 du cancer du sein en EMT induite par l’expression constitutive de Snail ou l’invalidation de WISP-2. Nous avons trouvé que les répresseurs des E-cadhérines tels que Slug, Zeb1/2, Twist et Snail étaient surexprimés dans les cellules en EMT avec l’induction d’un phénotype triple-négatif (TN), la perte du récepteur aux oestrogènes, GPR30, et le gain du pouvoir invasif dans le collagène de type I. De plus,l’expression ectopique de Snail dans les cellules transfectées supprime aussi les transcrits de WISP-2. L’EMT est accompagnée de la dominance de plusieurs voies de signalisation proinvasives impliquant les protéines GαGβγ, PKCα, AKT et l’induction de c-Jun. Nous avons mis en évidence l’activation du cycle cellulaire et l’inhibition de l’axe p27/cyclindependent kinase CDK3 responsable de la promotion de la croissance cellulaire. De manière intéressante, le traitement des cellules en EMT avec les inhibiteurs des GαGβγ (BIM-46187, Gallein), PKCα (Gö6976, MT477, sh-RNAs) et de la cascade de signalisation PI3K/AKT (wortmannin) réduit leur potentiel invasif. Par contre, les inhibiteurs sélectifs des récepteurs HER et des voies de signalisation MAPK/SAPK n’ont aucun effet sur les deux modèles d’EMT signant leur indépendance à ces voies oncogéniques. L’ensemble de nos résultats suggèrent que les protagonistes de signalisation représentés par les GαGβγ, PKCα et PI3K/AKT peuvent être considérés comme de potentiels biomarqueurs prédictifs et des cibles thérapeutiques dans la prise en charge des cancers du sein TN en EMT. / The epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) confers an aggressive subtype to breast cancers (BC) following disruption of intercellular junctions, epithelial cell polarity, induction of mesenchymal traits, invasive growth and chemotherapy resistance. However, the mechanisms underlying the EMT and its associated signaling dysfunctions in BC are still poorly understood. Here, we have undertaken a comparative study in two genetic models of MCF-7 breast cancer cells induced to EMT by WISP-2 silencing and Snail transformation.We report that the E-cadherin repressors Slug, Zeb1/2 and Twist were overexpressed in these EMT cells. They induced a triple negative phenotype (loss of estrogen ERα and progesterone PRA/PRB receptors, no HER2 amplification), combined with loss of the GPR30 ER and promotion of invasive growth in collagen gels. Ectopic Snail expression suppressed WISP-2 transcripts and down-regulated WISP-2 gene promoter expression in transfected cells. The EMT caused dominance of several proinvasive pathways including GαGβγ subunits, PKCα, AKT and c-Jun induction, coupled with growth responses (more cells at S and G2/M phases of the cell cycle), in line with inhibition of the p27kip1/cyclin-dependent kinase CDK3 cascade. RNA interference or selective inhibitors targeting GαGβγ subunits (BIM-46187, gallein), PKCα (Gö6976, MT477, sh-RNAs) and PI3K-AKT (wortmannin) alleviated the invasive phenotype. In contrast, MCF-7 cells in EMT showed signalingindependence to inhibitors of HER family tyrosine kinases and the mitogen- and stressactivated protein kinases. Our study suggests that the signaling protagonists GαGβγ, PKCα and PI3K-AKT are promising candidates as predictive molecular biomarkers and therapeutic targets in the management of clinical BC in EMT.

Ces travaux ont pour but l'évaluation préclinique de trois composés ferrocéniques (FcOHTAM, FcdiOH et ansa-FcdiOH) formulés au sein de nanocapsules lipidiques (LNC) dans le cadre d'une thérapie anticancéreuse. Dans une première étude, le potentiel anticancéreux des ferrocifènes est démontré sur un modèle de cancer du sein triple négatif avec un retard significatif de la progression tumorale grâce à l'administration des LNC chargées en FcOHTAM. Afin d'améliorer le ciblage tumoral passif, la seconde partie de la thèse est consacrée au développement de LNC furtives par un procédé de formulation en une étape (one-step OS). Ces LNC OS présentent une circulation plasmatique prolongée et conservent l'intégrité de leur structure plusieurs heures après injection intraveineuse (iv), comme observé par imagerie FRET. Par ailleurs, l'injection répétée des LNC OS chargées en ansa-FcdiOH a provoqué l'arrêt de la croissance de gliomes implantés en sous-cutané. La dernière partie des travaux est dédiée au traitement du gliome orthotopique par différentes stratégies d'administration des LNC (en local et en périphérie). L'injection intra-carotidienne de LNC de FcdiOH recouvertes de peptide NFL-TBS a donné lieu à une amélioration de la survie pour quelques animaux (5/12). L'infusion intracérébrale prolongée des LNC de ferrocifènes a engendré une toxicité et mortalité importante. Finalement, l'administration répétée par voie iv s'est révélée être une approche encourageante avec une légère augmentation de la médiane de survie (7%). L'ensemble de ces résultats démontre l'activité prometteuse des complexes ferrocéniques associés aux LNC OS pour une approche alternative de thérapie du cancer.

Les cellules souches cancéreuses (CSC) sont à l’origine de la progression tumorale, des métastases et rechutes tardives. Elles ont été identifiées dans de nombreux cancers, comme le cancer du sein triple négatif (TNBC) et cancers de grade III-IV. Elles sont résistantes aux chimiothérapies et radiothérapie et résident dans une niche immuno-répressive. Cette étude vise à évaluer une stratégie d’immunothérapie qui cible sélectivement les CSC dans le modèle murin 4T1-GFP-Luc mimant le TNBC. Le phénotype/ génotype des mamosphères a été initialement caractérisé. Basée sur l’analyse génomique des CSC, nous avons développé une immunothérapie active associée à des agents immuno-modulateurs. Nous avons mesuré la taille des tumeurs et suivi l’apparition des métastases par bioluminescence. Une étude immunologique et analyse génomique de la tumeur a été réalisée. La combinaison thérapeutique provoque le recrutement dans la tumeur de lymphocytes T (CD4 +, CD8 +) et lymphocytes B par augmentation de CXCL13, une réduction des lymphocytes T reg et cellules myéloïdes suppressives. Cette induction de réponse immunitaire provoque la diminution de la taille de la tumeur et des métastases. Cette nouvelle immunothérapie active de type vaccinale pourra être utilisée en association avec les traitements actuels pour des mesures prophylactiques et curatives dans une grande variété de cancers. / Cancer stem cells (CSCs) are responsible for tumor progression, metastases, and late relapses. They have been identified in many cancers, such as triple negative breast cancer (TNBC) and grade III to IV cancers. They are resistant to chemotherapy and radiotherapy and reside in an immuno-repressive niche.This study aims to evaluate a immunotherapy strategy that selectively targets CSCs in the mouse model 4T1-GFP-Luc mimicking TNBC. The phenotype / genotype of mammosphere was initially characterized. Based on genomic analysis of CSC, we have developed an active immunotherapy associated with immunomodulatory agents. We measured the size of tumors and monitored the appearance of metastases by bioluminescence. We performed an immunological study and genomic tumor analysis. The therapeutic combination causes the recruitment of CD4 + and CD8 + T lymphocytes and B lymphocytes with increased CXCL13, the reduction of T reg cells and suppressive myeloid cells in the tumor. This induction of intra-tumor immune response leads to a decrease in tumor size and metastases.This new active immunotherapy can be used in combination with current treatments for prophylactic and curative measures in a wide variety of cancers.

Le complexe transcriptionnel AP-1 est une famille ubiquitaire de facteurs de transcription dimériques. Ses composants les mieux étudiés sont les membres des familles multigéniques Fos et Jun. Les mécanismes transcriptionnels gouvernés par ce complexe sont encore mal caractérisés, en raison du grand nombre de dimères AP-1 possibles, de l’abondance et de l’activité finement régulées de ses constituants qui dépendent des contextes cellulaires et physiopathologiques. De plus, les limitations techniques ont longtemps donné l'impression que AP-1 régule l’expression de ses gènes cibles en se fixant principalement à proximité de leurs promoteurs. Fra-1 est la protéine de la famille Fos la plus souvent impliquée dans les cancers épithéliaux. En particulier, elle est surexprimée dans les cancers du sein triple négatifs (TNBCs) où elle contribue à la tumorigenèse et à l'agressivité tumorale par des effets pléiotropes. Dans ce contexte, l’objectif de mes travaux de thèse était d’aboutir à une meilleure compréhension des actions transcriptionnelles de Fra-1 au niveau du génome dans une lignée cellulaire TNBC de référence, la lignée MDA-MB-231. Pour ce faire, j'ai combiné des données transcriptomiques avec des données de ChIP-seq et de NG-Capture C (technique à haute résolution et à haut débit dérivée du 3C). J'ai également inclus dans ces études le membre Fra-2, de la famille Fos, qui présente la même spécificité de fixation à l’ADN et est également exprimé dans les TNBCs, bien qu'à un niveau beaucoup plus bas, où il contribue aussi au phénotype tumoral. En accord avec leurs effets pléiotropes, Fra-1 et Fra-2 activent ou répriment, soit individuellement soit de façon redondante ou complémentaire, l’expression de nombreux gènes associés à une large gamme de processus biologiques. Il est intéressant de noter que la régulation des gènes cibles est rarement due à la liaison de Fra-1 et/ou Fra-2 au niveau des régions promotrices de ces gènes mais fait intervenir leur liaison sur des enhancers distaux. Mes résultats de NG-Capture C suggèrent la présence d’interactions chromatiniennes à longue distance enhancer/promoteur, ainsi que des réseaux d’enhancers. Ces réseaux contiennent des enhancers liés par Fra-1 et d’autres indépendants de celui-ci. Aucune preuve d’un rôle de Fra-1 dans le contrôle des interactions chromatiniennes au niveau de ces réseaux n'a été trouvée en utilisant un panel de 35 gènes régulés par ce facteur. En parallèle, j'ai abordé les mécanismes de la répression transcriptionnelle médiée par Fra-1, mécanismes très rarement étudiés dans la littérature, en utilisant deux gènes modèles, TGFB2 et SMAD6. Ces études ont mis en évidence des mécanismes différents mis en jeu par Fra-1 pour la répression de ces deux gènes, ce qui montre la complexité des mécanismes de la régulation transcriptionnelle médiée par Fra-1. / The AP-1 transcription complex is a ubiquitous family of dimeric transcription factors. Its best-studied components are the members of the Fos and Jun multigene families. The mechanisms whereby AP-1 exerts its transcriptional actions are still ill-understood due to the wide number of possible AP-1 dimers and the exquisitely regulated abundance and activity of its constituents, that all depend on the cell types and physiopathological contexts. Moreover, technical limitations have long given the impression that AP-1 mostly operates in the vicinity of gene promoters. Fra-1 is the Fos family protein that is most often implicated in epithelial cancers. In particular, it is overexpressed in triple negative breast cancers (TNBCs) where it contributes to tumorigenesis and tumor aggressiveness through pleiotropic effects. Based on this, the aim of my thesis was to gain a more comprehensive view of Fra-1 transcriptional actions at the genome-wide level in the MDA-MB-231 reference TNBC cell line, . To this aim, I have combined transcriptomic data with ChIP-seq and NG-Capture C (high resolution, high throughput 3C-derived technique) data. I have also included in my studies its Fos family kin Fra-2, as it displays the same DNA binding specificity and is also expressed in TNBCs, albeit at a much lower level, where it also contributes to the tumor phenotype. Consistently with their pleiotropic effects, Fra-1 and Fra-2 were found to up- or down-regulate either individually, together or redundantly many genes associated with a wide range of biological processes. Interestingly, the regulation of target genes is rarely due to Fra-1 and Fra-2 binding at gene promoters, but involves their binding to distal enhancers. My NG-Capture C results imply the presence of long-range chromatin interactions in Fra-1 modes of action, as well as enhancer hubs containing Fra-1- and non-Fra-1-binding enhancers. No evidence for a role for Fra-1 in the control of chromatin looping was however found using a panel of 35 Fra-1-regulated genes. Moreover, I have addressed the mechanisms of transcriptional repression mediated by Fra-1, as these have practically never been studied, using two model genes, TGFB2 and SMAD6. These studies underlined different mechanisms employed by Fra-1 for the repression of these genes, embodying the complexity of Fra-1 transcriptional regulation mechanisms.

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.