Le diabète de type 2 (T2D) est un trouble métabolique de l’homéostasie du glucose. Il est caractérisé par une hyperglycémie chronique qui résulte en partie d’une production excessive de glucose par le foie conséquence au développement d’une résistance à l’insuline. Le T2D est une pathologie multifactorielle à la fois génétique et environnementale. Récemment des études d’associations de gènes (GWAS) dans différentes cohortes ont mis en évidence une forte corrélation entre le locus CDKN2A et le risque de développement du T2D en se basant sur certains paramètres métaboliques tel que la glycémie à jeun. Le locus CDKN2A code pour des protéines régulatrices du cycle cellulaire dont la protéine p16INK4a. p16INK4a est largement décrite dans la littérature pour son rôle suppresseur de tumeurs et comme marqueur de sénescence, cependant son rôle dans le contrôle de l’homéostasie hépatique du glucose n’a jamais été rapporté. Afin de déterminer le rôle de p16INK4a dans le métabolisme hépatique du glucose, nous avons utilisé in vivo des souris sauvages (p16+/+) et déficientes pour p16INK4a (p16-/-) et in vitro des hépatocytes primaires ainsi que la lignée AML12. Nous avons montrés qu’après un jeune, les souris p16-/- présentent une hypoglycémie moins prononcée qui se traduit par une expression hépatique plus élevée de gènes de la néoglucogenèse tels que PEPCK, G6Pase et PGC1a. De plus, les hépatocytes primaires de souris p16-/- présentent une meilleur réponse au glucagon que ceux des p16+/+. Enfin, nous avons montrés que la diminution d’expression de p16INK4a par siRNA dans les AML12 suffit à induire l’expression des gènes de la néoglucogenèse et potentialise la réponse de ces cellules à différents stimuli gluconéogenique. L’effet observé dépend de l’activation de la voie PKA-CREB-PGC1A. L’ensemble de ces données montrent pour la première fois que p16INK4a pourrait jouer un rôle un cours du développement du T2D. / P16INK4a is a tumor suppressor protein well described as a cell cycle regulator. p16INK4a blocks cyclin D/ cyclin dependent kinase (CDK) 4 activity by binding to the catalytic subunit of CDK4, preventing retinoblastoma protein phosphorylation and subsequently the release of the E2F1 transcription factor. As a consequence; the transcription of genes required for progression to the S phase is restrained. Recently, genome-wide association studies (GWAS) associated the CDKN2A locus, encoding, amongst other genes, p16INK4A, with an increased risk of type 2 diabetes (T2D) development. However, the pathophysiological link between p16INK4a and hepatic glucose homeostasis remains unknown. In this context, we investigated the role of p16INK4a in hepatic glucose metabolism in vivo using p16+/+ and p16-/- mice and in vitro using primary hepatocytes and the AML12 hepatocyte cell line.p16-/- mice exhibited a higher response to fasting as shown by an increased hepatic gluconeogenic gene expression including phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK), fructose-1,6-biphosphatase (F1,6P) and glucose-6-phosphatase (G6Pase). p16-/- mice displayed an enhanced hepatic gluconeogenic activity in vivo upon administration of pyruvate, a gluconeogenic substrate. Consistent with this, in vitro data show that p16-/- primary hepatocytes display an enhanced gluconeogenic response to glucagon. In addition, knock down of p16INK4a by siRNA in AML12 cells increased gluconeogenic gene expression. These effects were associated with an increased activity of the PKA-CREB signaling pathway which leads to increased PPARg coactivator 1 (PGC1)α expression, a key transcriptional co-activator that regulates genes involved in energy metabolism. These findings describe a new function for p16INK4a as an actor in the hepatic adaptation to metabolic stress and suggest that p16INK4a could play a role during T2D development .

Objectif: Malgré l'intensification du régime de chimiothérapies, la survie de 5 ans des patients atteints d'ostéosarcome métastatique ou récidivant (OsA) reste faible. Le facteur netrin 1 (NTN1) est surexprimé dans de nombreux cancers humains en tant que facteur de survie. Nous avons étudié ici le rôle de l'anticorprs anti NTN1 (Ac aNTN1) dans l'ostéosarcome.Design expérimental : L'expression NTN1 a été quantifiée par RT qPCR à partir d'une cohorte OsA humaine (n = 22). L'efficacité antitumoral et anti-métastatique de l’Ac aNTN1 seul ou combiné à la doxorubicine a été analysée selon un modèle d'OsA de rat orthotopique et métastatique récidivant. Les effets du traitement sur le microenvironnement tumoral ont été effectués par des analyses immuno-histologiques.Résultats: L'ARNm de la NTN1 est fortement exprimé dans les échantillons OsA humains et dans le modèle OsA de rat. Le traitement combiné (Dox + Ac aNTN1) a été capable de réduire la progression de la tumeur, prévient la dissémination tumorale et retarde la rechute d'OsA. La Dox + Ac aNTN1 diminue l'infiltration des LT effecteurs et inhibe la migration des macrophages M2 au centre de l'OsA de rat.Conclusion: Le blocage de la NTN1 potentialise l'efficacité de la chimiothérapie chez les modèles OsA de rat par des modifications dans le microenvironnement tumoral / Purpose: Despite the intensification of chemotherapies regimen, 5 years survival for patients with metastatic or relapsed osteosarcoma (OsA) remains poor. The secreted factor netrin 1 (NTN1) is overexpressed in many human cancers as a survival factor. We investigated here the role of anti NTN1 Ab in osteosarcoma. Experimental design: NTN1 expression was quantified by RT qPCR from human OsA cohort (n = 22). Anti-tumoral and anti-metastatic efficiency of anti NTN1 antibody alone or combined with doxorubicin was analyzed on a progressive and on a relapsed orthotopic and metastatic rat OsA model. Treatment effects on tumor microenvironment were performed by immuno-histological analyzes.Results: NTN1 mRNA is highly expressed in human OsA samples and in rat OsA model. Combined treatment (Dox + aNTN1 Ab) was found able to synergistically to down tumor progression, prevents tumor dissemination, and delays OsA relapse. Dox + aNTN1 Ab decreased T effetors infiltration and inhibited M2 macrophages migration in the center of rat OsA.Conclusion: NTN1 blockade potentiates chemotherapy efficacy in rat OsA models by modifications in tumor microenvironment

Après un état de l’art sur l’ablation des lésions osseuses, les expérimentations HIFU sur l’os présentées ont montré un échauffement périosté plus étendu avec un tir profond. Les tirs sur le ciment, dont le coefficient α a été mesuré, reproduisent les mêmes courbes thermiques. Une simulation a été réalisée avec 2 valeurs de α (4.7 et 9.9 dB/cm) : l’échauffement est moins important avec α=4.7. La simulation confirme certains résultats de la thermo-IRM : une élévation thermique maximale au niveau du périoste (zone focale) avec le tir superficiel, un échauffement latéral plus marqué avec le tir profond et une tendance à l’inertie thermique. A partir d’une analyse rétrospective des cas traités par imagerie mini-invasive, l’ablation HIFU semble possible pour 50% des ostéomes ostéoïdes et 35.7% des métastases. 35.9% de cas supplémentaires auraient pu être traités par HIFU si une protection des structures sensibles ou une consolidation étaient réalisées. A 1 MHz, l’interférence des aiguilles avec les US n’était visible qu’avec les aiguilles 13G. Si les aiguilles 18 à 22G interfèrent peu avec les US, un écran acoustique pourrait se former à la suite d’injection de liquide. / After a “state of art” on bone lesions ablation techniques, bone experimentations presented showed that deep focalisation allows the best lateral periosteal heating. On cement, from which the coefficient α was measured, the same thermic curves were observed. A simulation was done with two values of α (4.7 et 9.9 dB/cm). A higher heating at the periosteal focal point with superficial focalisation and a higher periosteal lateral heating with deep focalisation with a thermic inertia, were confirmed with simulation. Heating was higher with the high α value. A retrospective analysis of the bone lesions treated with minimally invasive treatment showed that 50% of osteoid osteomas and 35.7% of metastases were classified as suitable with MRgHIFU alone. 35.9% additional cases may have been treated with dissection or consolidation. At 1 MHz, US distortion due to the presence of needles in the US cone was observed only with the 13-gauge needle. However, if 18 to 22G needles may induce few distortion, an acoustic barrier may appear if the liquid injected flows in front of the US.

Les travaux présentés dans le cadre de cette thèse ont porté sur la modélisation mathématique de la réponse d’une tumeur en traitement par la radiothérapie. Le but étant de fournir aux médecins un outil numérique d’aide pour diagnostiquer le cancer. Comme par exemple, suivre l’évolution du volume de la tumeur pendant et après le traitement, réadapter les stratégies thérapeutiques, etc. Dans un premier temps, nous avons proposé un modèle discret stochastique basé sur une approche multiéchelle. Dans ce contexte, nous nous sommes concentrés sur trois différentes échelles de modélisation tumorale : l’échelle microscopique (les cellules dans un voxel), l’échelle mésoscopique (population de cellules dans un voxel) et l’échelle macroscopique (tissu tumoral), avec des interfaces de transition entre ces trois échelles. Au niveau cellulaire, la description est basée sur des probabilités de transfert de phase dans le cycle cellulaire. À l’échelle mésoscopique, nous représentons les populations de cellules selon les différentes étapes d’un cycle cellulaire. Enfin, à l’échelle macroscopique, la description tumorale est basée sur l’utilisation des images médicales PET FDG. Ces trois échelles existent naturellement : les données biologiques sont collectées au niveau macroscopique mais le comportement pathologique de la tumeur est basé sur un cycle cellulaire anormal à l’échelle microscopique. L’introduction d’une échelle mésoscopique a été essentielle pour réduire l’écart entre les deux extrêmes, en termes de transition entre eux. Nous utilisons le modèle multiéchelle discret pour prédire l’évolution temporelle du nombre de cellules tumorales. Par contre, ce modèle n’est pas bien adapté pour prédire l’évolution du volume de la tumeur. Aussi, avons-nous proposé dans un second temps, un deuxième modèle qui est biomécanique et basé sur une équation d’advection réaction. Enfin, les modèles discrets multiéchelle et biomécanique ont été associés pour former un modèle hybride. En effet, le modèle discret est utilisé pour estimer les trajectoires des pressions partielles d’oxygène dans l’environnement tumoral, ces pressions sont ensuite mises en entrée du modèle continu (biomécanique) pour la prédiction de l’évolution du volume tumoral. / The work presented in this thesis focused on the mathematical modeling of tumor response during treatment by radiotherapy. The goal was to provide for doctors a digital tool to help cancer diagnose. For example, monitoring tumor volume during and after treatment, rehabilitating therapeutic strategies, etc. In a first step, we proposed a discrete stochastic model based on a multiscale approach. In this context, we focused on three different scales of tumor modeling :microscopic scale (cells in a voxel), mesoscopic scale (cell population in a voxel) and macroscopic scale (tumor tissue), with transitional interfaces between these three scales. At the cellular level, the description was based on probabilities of phase transfer in the cellular cycle. At the mesoscopic scale, we represented cell populations according to the differents stages of a cell cycle. Finally, on a macroscopic scale, tumor description was based on the use of FDG PET medical images.These three scales naturally exist : the biological data were collected at the macroscopic level but the pathological behavior of the tumor is based on an abnormal cell cycle at the microscopic scale. Introduction of a mesoscopic scale was essential to reduce the gap between the two extremes, in terms of transition between them. We used the discrete multiscale model to predict the temporal evolution of the tumor cells number. On the other hand, this model was not well adapted to predict the tumor volume evolution. Thus, we had proposed a second model which was biomechanical and based on an advection reaction equation. Finally, the discrete multiscale and the biomechanical models had been combined to form a hybrid model. Indeed, the discrete model was used to estimate the oxygen partial pressures trajectories, in the tumor environment. These pressures were then input to the continuous (biomechanical) model for the tumor volume evolution prediction.

La sénescence réplicative (SR) dans les fibroblastes humains primaires est causée par l’érosion des télomères et est contrôlée par p53. La régulation dynamique de l’activation de p53 est essentielle pour l’induction de la sénescence ; cependant, les mécanismes moléculaires sous-jacents ne sont pas clairement établis. Nous montrons, dans les cellules surexprimant les isoformes Δ133/Δ160p53, que ces isoformes s’oligomérisent avec p53, conduisant ainsi à la stabilisation d’une forme inactive de p53. A l’inverse, l’inactivation des isoformes endogènes Δ133/Δ160p53 induit l’accumulation de la protéine p53 et l’activation de son activité transcriptionnelle. La surexpression de Δ133/Δ160p53 inhibe les fonctions de p53, en particulier son activité transcriptionnelle et son rôle dans l’arrêt du cycle après un dommage à l’ADN. Nous avons remarqué que les protéines Δ133/Δ160p53 et p53 sauvage possédaient des conformations différentes. Les protéines Δ133/Δ160p53 sont reconnues pas l’anticorps Pab40 : elles adopteraient une conformation similaire à un mutant de conformation de p53. Enfin, nous observons qu’une faible expression de l’ARNm Δ133/Δ160TP53 coïnciderait avec la durée de l’activation transcriptionnelle de p53 lors de la SR, indiquée par l’accumulation de l’ARNm d’un effecteur majeur de p53, p21. L’augmentation de l’expression de Δ133/Δ160TP53 à un temps tardif au cours de la SR est corrélée à l’accumulation du marqueur de sénescence p16INK4a et à celle de la cytokine pro-inflammatoire IL-6. En conséquence, les isoformes Δ133/Δ160p53 contrôleraient l’activité de p53 dans l’arrêt du cycle et sur le phénotype sécrétoire des cellules sénescentes. / Telomere attrition in primary human fibroblasts induces replicative senescence by activation of the tumour suppressor p53. Fine-tuned activation of p53 is essential for senescence induction; however, the mechanisms underlying the regulation of p53 activity during senescence have not been clearly established yet. We report here that in cells that express the Δ133/Δ160p53 isoforms, these p53 isoforms oligomerize with p53, leading to the stabilization of the transcriptionally inactive form of p53. Conversely, endogenous Δ133/Δ160p53 silencing increases the level of p53 and p53-dependent transcriptional activity to promote cell cycle arrest. Overexpressed Δ133/Δ160p53 repress p53 functions, including gene transcription activation and growth inhibition, upon DNA damage. We also found that Δ133/Δ160p53 and wild-type p53 have different structural conformations. Δ133/Δ160p53 adopt a more unfolded conformation recognized by the Pab240 antibody, indicating that these p53 isoforms have a p53 mutant-like conformation. Finally, we observed that low level of Δ133/Δ160TP53 mRNA coincided with the duration of p53 transcriptional activation in replicatively senescent fibroblasts, as indicated by the upregulation of CDKN1A (p21) mRNA expression, a downstream effector of p53. Δ133/Δ160p53TP53 was upregulated at a later stage when the senescence marker p16INK4a and the pro-inflammatory interleukin-6 (IL-6) were also induced. Therefore, p53 activity on growth suppression and senescence-associated secretory phenotype may be differentially regulated by its Δ133/Δ160p53 isoforms.

Un nombre croissant d'observations suggèrent que les pDC sont fortement impliqués dans le cancer, car les pDC sont recrutés dans des tumeurs solides, tant chez les patients humains que chez les modèles murins et sont généralement en corrélation avec un mauvais pronostique. Les pDC infiltrant les tumeurs présentent souvent un phénotype immature et sont des pauvres producteurs de IFN-I, de cytokines et de chimiokines pro-inflammatoires en réponse à la stimulation TLR, contribuant à l'établissement d'un micro-environnement tumoral immunosuppresseur qui favorise la croissance tumorale. D'autre part, lorsqu'ils sont activés à l'intérieur de la tumeur, les pDC pourraient être capable de générer des réponses immunitaires antitumorales efficaces qui contribueraient à la régression tumorale. Ce double rôle de TA-pDC rend cette population cellulaire d'un grand intérêt pour être ciblée dans l'immunothérapie tumorale. Par conséquent, notre étude est centrée sur l'exploration du rôle de pDC dans l'orchestration des réponses immunitaires antitumorales, visant à déchiffrer les caractéristiques fonctionnelles de pDC dans le micro-environnement de la tumeur.Nos résultats montrent que les pDC sont recrutés dans le micro-environnement de la tumeur TC-1 et B16-OVA, et les pDC infiltrant les tumeurs dans les deux modèles de tumeurs présentent un profil d'activation et d'expression génique distinct par rapport aux pDC purifiés à partir de la rate naïve, ce qui suggère un effet du microenvironnement tumoral dans le phénotype et les fonctions de TC-1 et BDC-OVA infiltrant pDC. En fait, les facteurs solubles sécrétés par les cellules tumorales TC-1 et B16-OVA et présentes dans le micro-environnement de la tumeur sont capables d'affecter fortement les fonctions des pDC, notamment leur capacité à produire IFN-α après la stimulation TLR-9. Parmi les facteurs solubles présents dans le micro-environnement de la tumeur, nos résultats montrent que le TGF-β seul est capable de bloquer la production d'IFN-α, suggérant clairement une influence du TGF-β dans les mécanismes intracellulaires conduisant à la production d'IFN-I par pDC. En outre, notre étude révèle que les effets du TGF-β sur le pDC affectent aussi les capacités de production de l'IFN-I, mais aussi leur capacité à sécréter d'autres cytokines et chimiokines ainsi que leur phénotype. Enfin, l'étude de l'environnement tumoral TC-1 en l'absence de pDC démontre un rôle délétère de cette population dans la croissance de la tumeur et montre une fonction claire de pDC dans l'induction de réponses immunitaires anti-tumorales dépendantes de NK.Les résultats obtenus au cours de cette thèse de doctorat ont mis en évidence le rôle important de la PDC dans le contexte tumoral et ont permis une meilleure compréhension du ciblage de cette population cellulaire contre l'immunothérapie tumorale / A growing number of observations suggest that pDC are highly implicated in cancer, since pDC are recruited into solid tumors, both in human patients and in murine models and generally correlate with a poor clinical outcome. Tumor infiltrating pDC often exhibit an immature phenotype and are poor producers of IFN-I and pro-inflammatory cytokines and chemokines in response to TLR stimulation, contributing to the establishment of an immunosuppressive tumor microenvironment that promotes tumor growth. On the other hand, when activated inside the tumor, pDC could be able to generate efficient anti-tumor immune responses that would contribute to tumor regression. This dual role of TA-pDC renders this cell population of great interest to be targeted in tumor immunotherapy. Hence, our study is centered in exploring the role of pDC in the orchestration of anti-tumor immune responses, aiming to decipher functional characteristics of pDC within the tumor microenvironment. Our results show that pDC are recruited into the TC-1 and B16-OVA tumor microenvironment and tumor infiltrating pDC in both tumor models exhibit a distinct activation and gene expression profile as compared to pDC purified from naïve spleen, suggesting an effect of the tumor microenvironment in the phenotype and functions of TC-1 and B16-OVA infiltrating pDC. In fact, the soluble factors secreted by the TC-1 and B16-OVA tumor cells and present in the tumor microenvironment are able to greatly affect pDC functions, more importantly their ability to produce IFN-α following TLR-9 stimulation. Among the soluble factors present in the tumor microenvironment, our results show that TGF-β alone is able to impair the production of IFN-α, clearly suggesting an influence of TGF-β in the intracellular machinery leading to IFN-I production by pDC. In addition, our study reveals that the effects of TGF-β on pDC are broader affecting not only the IFN-I producing abilities, but also their capacity to secrete other cytokines and chemokines as well as their phenotype. Finally, the study of the TC-1 tumor environment in the absence of pDC demonstrates a deleterious role of this population in the tumor growth and shows a clear function of pDC in the induction of NK-dependent anti-tumor immune responses.The results obtained throughout this PhD thesis highlighted the important role of pDC in the tumoral context and allowed further insight in targeting this cell population to tumor immunotherapy

Des mutations acquises du gène TET2 ont été décrites dans les hémopathies malignes humaines. La fréquence de ces anomalies dans les hémopathies myéloïdes est de 10 à 20%, atteignant 50% dans les échantillons de leucémies myélo-monocytaires chroniques (LMMC). Les mutations observées sont inactivatrices, ce qui suggère que TET2 est un gène de type suppresseur de tumeur et que les mutations retrouvées conduisent à une perte de fonction de la protéine. Ce gène code pour une enzyme capable de modifier les cytosines méthylées. Il participerait ainsi au contrôle de la méthylation de l'ADN et donc à la régulation épigénétique de l’expression génique. Afin de mieux comprendre son rôle au cours de l’hématopoïèse, deux modèles murins d'inactivation du gène Tet2 ont été développés. Des expériences de greffe de cellules médullaires dans des souris syngéniques montrent que les cellules déficientes pour ce gène présentent un avantage compétitif par rapport aux cellules sauvages. L’analyse des souris invalidées pour ce gène montre une amplification des populations hématopoïétiques immatures, ainsi que des anomalies de la différenciation des lignages myéloïdes et également des lignages lymphoïdes. Une fraction des souris invalidées pour Tet2 âgées de plus de six mois développe des hémopathies malignes ressemblant à la LMMC humaine. Des anomalies équivalentes sont retrouvées dans les souris hémizygotes pour Tet2 et dans des souris portant un allèle hypomorphe du gène. L’ensemble de ces résultats montre qu’une dérégulation de l'activité de Tet2 conduit à des anomalies précoces de l'hématopoïèse, mais n'entraine pas directement la transformation des cellules progénitrices immatures. La latence du développement de ces tumeurs suggère la nécessité d'une coopération avec d'autres évènements oncogéniques, comme des anomalies d’autres acteurs épigénétiques / Acquired loss-of-function mutations of TET2 gene are frequently observed in patients with myeloid malignancies, including acute myeloblastic leukemia, myeloproliferative neoplasm, myelodysplastic syndrome, and chronic myelomonocytic leukemia (CMML). The Ten-Eleven-Translocation (TET) family proteins are 2-oxoglutarate/Fe(II)-dependent dioxygenases that catalyze the conversion of 5-methyl-cytosine into 5-hydroxymethyl-cytosine, which is proposed to constitute a first step toward cytosine demethylation. To study the function of Tet2 in murine hematopoiesis, we developed two mouse models in which the catalytic domain of the protein is disrupted. In both models, Tet2 deficiency leads to the progressive expansion of the immature hematopoietic compartment that includes stem cell and multipotent progenitors. In addition, both Tet2-deficient animals display abnormalities of erythroid, megakaryocytic, myelo-monocytic and lymphoid lineages, recapitulated in competitive transplantation assays. With age, Tet2-deficient mice develop bona fide myeloid tumors. All these properties were shown to be cell-autonomous by bone marrow cells transplantation and in vitro assays. Together these data suggest that TET2 activity is essential for normal homeostasis of the hematopoietic system. Its inactivation results in the development of hematologic disorders resembling human CMML myeloid disorders. TET2 deficiency endows the cells with a competitive advantage over wild type cells, induces hematopoietic differentiation abnormalities but is not responsible for full cellular transformation. The latency observed for CMML development in mouse models of Tet2 deficiency suggests a requirement for cooperating mutations, such other epigenetic regulator alterations.

La variabilité spatiale et temporelle des biomarqueurs entre tumeur primitive et métastase est une question clé à une époque où une meilleure individualisation des thérapeutiques est vivement attendue par les cliniciens, les chercheurs et les patients. Le projet de la thèse est de préciser les profils moléculaires différentiels entre tumeur primitive et métastases. Des échantillons conservés congélation issus de deux cohortes de patients ont été considérés : cancer bronchique non à petites cellules (15 patients) et cancer colorectal (13 patients, dont 11 patients avec contrôle de tissus sains). Ces prélèvements ont été analysés par séquençage haut débit et en expression génique afin d'étudier l'hétérogénéité tumorale lors de la progression métastatique et ainsi que les voies potentiellement impliquées dans le processus métastatique.Une forte conservation des profils génomiques est observée à la première progression métastatique pour les gènes récurrents des cancers bronchiques non à petites cellules et des cancers colorectaux. Si les études d'expression génique ne permettent pas de mettre en évidence de profil spécifique de la métastase, elles apportent des éléments utiles sur la conservation de certaines voies importantes dans les processus oncogéniques, identifient des gènes d'intérêt particulier dans l'étude de la progression métastatique et soulignent l'impact de l'effet tissu pour les analyses d'expression. / The question of spatial and temporal variability of biomarkers in solid tumors is a key issue in an era where personalized therapy is strongly advocated by clinicians, researchers and patients. The purpose of the work is to compare molecular profiles of primary tumor and matched metastasis in order to precise tumor heterogeneity during metastatic progression and to investigate pathways potentially involved in the metastatic process.Frozen samples from two cohorts of patients were considered: non-small cell lung cancer (15 patients) and colorectal cancer (13 patients, 11 patients with healthy control tissues). These samples were analyzed by high-throughput sequencing and gene expression. Highly conserved genomic profiles were observed in the first metastatic progression for known recurrent genes in non-small cell lung cancer and colorectal cancer. If gene expression studies do not highlight specific profile of metastasis, they provide useful data on the conservation of some important oncogenic pathways; identify genes of interest in the study of metastatic progression and highlight the putative impact of the effect of healthy tissue for expression analysis.

Les récepteurs de la famille HER jouent un rôle majeur dans le développement du cancer. Alors qu’EGFR, HER2 et HER3 sont très bien étudiés et ciblés par des anticorps thérapeutiques, le dernier récepteur de cette famille, HER4, n’est que peu étudié et son implication dans la cancérogénèse est controversée. Il n’existe à ce jour pas d’anticorps thérapeutique anti-HER4 sur le marché ou en phase clinique. Ce récepteur est présent à la surface en quatre isoformes (JMa/CYT1 ; JMa/CYT2 ; JMb/CYT1 ; JMb/CYT2). Les isoformes JMa sont activées par clivage du récepteur, contrairement aux deux isoformes JMb. Le clivage de ces isoformes conduit à la libération de la partie intracellulaire du récepteur, appelée 4ICD. Ce fragment peut être dirigée au noyau ou dans d’autres compartiments cellulaires, impliquant HER4 dans des signalisations oncogéniques ou suppresseurs de tumeur. La littérature décrivant une activité pro-apoptotique de 4ICD et de la NRG1, le principal ligand de HER4, nous avons étudié la signalisation de ces isoformes afin de déterminer leurs rôles au niveau tumoral. Nos résultats indiquent que la NRG1 induit une signalisation suppresseur de tumeur via JMa/CYT1 et une signalisation oncogénique via JMa/CYT2. Sur la base de ces résultats, nous avons développé un criblage original d’anticorps anti-HER4 par phage display, sur des cellules exprimant l’isoforme JMa/CYT1 et stimulées par la NRG1. Nous avons caractérisés quatre anticorps anti-HER4, dont l’activité et les signalisations de certains sont modulées par la NRG1. Deux de ces anticorps, caractérisés comme étant des agonistes du récepteur HER4, induisent la mort des cellules tumorales par des mécanismes que nous sommes en train d’élucider. De manière similaire a la NRG1, un des anticorps induit la relocalisation de 4ICD-CYT1 a la mitochondrie pour induire la mort cellulaire. Ces résultats prometteurs ouvrent la voie à un ciblage thérapeutique du récepteur HER4 a l’aide d’anticorps agonistes pour le traitement des cancers / HER family is composed by four members which play a major role in cancer development. EGFR, HER2 and HER3 are well described and targeted with therapeutic monoclonal antibodies. HER4, the last one, is poorly described with a contentious role in cancerogenesis. Nowadays, there is no therapeutic antibody targeting HER4 in clinic. Four isoforms of the receptor are addressed to the plasma membrane and are called JMa/CYT1; JMa/CYT2; JMb/CYT1 and JMb/CYT2. JMa isoforms are activated by cleavage, but not JMb isoforms. Following their activation, JMa isoform cleavage releases the intracellular part of the receptor called 4ICD. This part can be directed to the nucleus or others subcellular compartments, involving HER4 in oncogenic or tumor suppressor signalling. Because a pro-apoptotic activity of 4ICD and its main ligand NRG1 have been described, we studied JMa isoforms signaling to determine their roles in cancer. We demonstrated that NRG1 induce a tumor suppressor signalling from JMa/CYT1 and an oncogenic signalling from JMa/CYT2. Based on these results, we developed an innovative screening for anti-HER4 antibodies by whole cell panning with phage display. To this end, we used NRG1- stimulated cells expressing JMa/CYT1 isoforms. We characterized four anti-HER4 antibodies and functions of some of them are affected and modulated by NRG1. Two antibodies were characterized as agonistic anti-HER4 antibodies and induce cell death of cancer cells by different mechanisms. Like NRG1, one of them induce mitochondrial localization of 4ICD-CYT1 to induce cell death. These promising results pave the way to a therapeutic targeting of HER4 receptor with agonistic antibodies to treat cancer

Le mélanome est un cancer de la peau agressif et au mauvais pronostic. Si de nouvelles solutions thérapeutiques efficaces ont été développées, les taux de réponses sont variables et transitoires. Découvrir de nouveaux mécanismes oncogéniques dans cette pathologie reste donc nécessaire. Durant mes travaux, j’ai pu démontrer que la protéine tyrosine-kinase FES est exprimée dans les mélanocytes normaux. Cette expression est largement perdue dans un panel de lignées cellulaires de mélanome, au niveau protéique et transcriptionnel ainsi que dans des cultures primaires d’échantillons de patients. La perte de FES est due à une hyper-méthylation de son promoteur et est réversible. En ré-exprimant FES de manière stable dans deux lignées cellulaires de mélanomes, j’ai montré que cette réexpression entraînait une diminution des capacités oncogéniques des cellules. De plus, en analysant les données d’une cohorte de mélanomes (TCGA), j’ai pu établir qu’une diminution importante ou une perte d’expression de FES se retrouve dans près de 40% des patients, et qu’elle est corrélée à une hyper-méthylation du gène FES. Les patients ayant une faible expression de FES présentent un moins bon pronostic soulignant l’importance de ce phénomène. Enfin, en croisant un modèle murin déficient pour le gène Fes avec un modèle de mélanome, nous observons que les tumeurs sous fond Fes KO sont plus prolifératives et plus volumineuses.Ainsi, par des analyses in vitro, sur des données de patients ou en croisant des modèles murins, j’ai pu démontrer que FES est exprimée au niveau des mélanocytes normaux et y exerce un rôle de suppresseur de tumeur. / Among skin cancers, melanoma is the most aggressive and has the worst prognosis. In the last years, new therapeutic tools have been developed but responses differ between patients and are often transient due to resistance mechanisms. This highlights the need to improve understanding of molecular mechanisms of the disease. During my thesis, I have shown for the first time that FES tyrosine kinase is expressed in normal melanocytes, and that its expression is lost at the protein and RNA levels in most melanoma cell lines. The same result is observed in a panel of 12 patients’ short-term cultures. The lack of expression is due to FES promoter hyper-methylation and can be reverted using a hypomethylating agent. By restoring FES expression in two melanoma cell lines, I observe a decrease of oncogenic properties of the cells. Moreover, the analysis of the TCGA data on melanoma indicate that FES expression is strongly decreased or lost in about 40% of patients, and that this loss of expression is correlated with FES promoter methylation. Importantly, patients with low level of FES mRNA have poor prognosis compared to FES expressing patients. Finally, Fes knock-out mice crossed with an inducible melanoma mouse model indicate that tumors proliferation and size are more important under a Fes KO background.In conclusion, by using melanoma cells in vitro, data from melanoma patients and mouse models, I have demonstrated that FES is expressed in normal melanocytes and clearly plays a tumor suppressor role.in melanoma.