Les TNE-GEPs constituent un groupe de tumeurs hétérogènes pour lesquelles il convient d’élargir les approches thérapeutiques. Les thérapies ciblées, particulièrement l’inhibition de la voie mTOR par l’évérolimus, sont la référence pour les TNE-GEPs pancréatiques. Néanmoins, le bénéfice thérapeutique de l’évérolimus n’a pas été évalué dans le sous-groupe des carcinomes neuroendocrines GEPs peu différenciés (pdCNE-GEPs). A travers un modèle préclinique in vivo, nous montrons que l’inhibition de mTOR pourrait constituer une option thérapeutique pour les pdCNEGEPs. Ensuite, une étude protéomique a mis en évidence de nouveaux facteurs impliqués dans la progression de TNE-GEPs. Certaines protéines identifiées présentent un rôle dans la régulation du cytosquelette. Parmi celles-ci, CRMP2 est un acteur clé de la voie de signalisation des sémaphorines de classe 3 (sema3). Un profil d’expression de ces sema3 montre que l’expression de la sema3F est diminuée dans les TNE-GEPs. La ré-expression de ce facteur dans des modèles cellulaires de TNEGEPs montre que la sema3F induit une baisse de la survie et de la prolifération. In vivo, la sema3F permet de ralentir le développement tumoral. Des études complémentaires sont nécessaires pour mieux comprendre le rôle de la voie de signalisation de la sema3F dans la progression des TNE-GEPs / GEP-NETs are heterogeneous tumors for which therapeutic options are limited and must therefore be enlarged. Targeted therapies, and mainly everolimus-directed mTOR inhibition, constitute standard treatments for GEP-NETs of pancreatic origin. Nevertheless, the therapeutic benefits of everolimus have not been evaluated in the poorly-differentiated GEP neuroendocrine carcinomas (pdGEP-NECs) subgroup. By using a preclinical in vivo model, we demonstrated that mTOR inhibition could be considered as a therapeutic option for pdGEP-NECs. Then, a proteomic study highlighted novel proteins involved in GEP-NETs progression with all identified factors displaying function in cytoskeleton regulation. Among them, CRMP2 is a key member of class 3 semaphorin (sema3) signaling. An expression profile of sema3 revealed that sema3F expression was decreased in GEP-NETs. The re-expression of this protein in TNE-GEPs cellular models showed that sema3F is responsible of the reduction of cell viability and proliferation. In vivo, sema3F hampered tumor development. Further studies are thus needed to better understand the role of the sema3F signaling pathway in the progression of GEP-NETs

Les TNE-GEPs constituent un groupe de tumeurs hétérogènes pour lesquelles il convient d'élargir les approches thérapeutiques. Les thérapies ciblées, particulièrement l'inhibition de la voie mTOR par l'évérolimus, sont la référence pour les TNE-GEPs pancréatiques. Néanmoins, le bénéfice thérapeutique de l'évérolimus n'a pas été évalué dans le sous-groupe des carcinomes neuroendocrines GEPs peu différenciés (pdCNE-GEPs). A travers un modèle préclinique in vivo, nous montrons que l'inhibition de mTOR pourrait constituer une option thérapeutique pour les pdCNEGEPs. Ensuite, une étude protéomique a mis en évidence de nouveaux facteurs impliqués dans la progression de TNE-GEPs. Certaines protéines identifiées présentent un rôle dans la régulation du cytosquelette. Parmi celles-ci, CRMP2 est un acteur clé de la voie de signalisation des sémaphorines de classe 3 (sema3). Un profil d'expression de ces sema3 montre que l'expression de la sema3F est diminuée dans les TNE-GEPs. La ré-expression de ce facteur dans des modèles cellulaires de TNEGEPs montre que la sema3F induit une baisse de la survie et de la prolifération. In vivo, la sema3F permet de ralentir le développement tumoral. Des études complémentaires sont nécessaires pour mieux comprendre le rôle de la voie de signalisation de la sema3F dans la progression des TNE-GEPs

Les cellules neuroendocrines sécrètent hormones et neuropeptides dans la circulation sanguine par un processus d’exocytose régulée par le calcium. Engendrant un apport de membrane important à la surface cellulaire, l'exocytose doit être suivie par un processus d’endocytose compensatrice afin de maintenir l’homéostasie cellulaire et assurer le recyclage des composés vésiculaires. La connaissance précise des mécanismes moléculaires qui régulent la sécrétion neuroendocrine est primordiale. En effet, de nombreux cancers neuroendocrines sont associés à un dysfonctionnement de la sécrétion hormonale. Bien que connus des cliniciens, les mécanismes cellulaires et moléculaires qui induisent de telles perturbations de sécrétion restent à ce jour inexplorés. Les travaux réalisés au laboratoire démontrent que la sécrétion hormonale dans les cellules neuroendocrines est contrôlée par RhoA, Rac1 et Cdc42, trois GTPases de la famille Rho. Néanmoins, les voies moléculaires contrôlant le cycle d’activation-inactivation de ces GTPases Rho lors de l’exocytose sont peu connues. Mon projet de thèse s’est articulé autour de deux axes principaux. Un premier objectif fut d’étudier, au cours de la sécrétion neuroendocrine, l’implication potentielle de l’oligophrénine-1, une protéine GAP capable d'inactiver certaines GTPases Rho. En utilisant les cellules chromaffines de la glande surrénale comme modèle cellulaire, j'ai découvert un double rôle de la protéine oligophrénine-1. En effet, en inactivant RhoA, l’oligophrénine-1 permettrait la mise en place du pore de fusion nécessaire à l'exocytose tandis que par le biais de son domaine BAR, elle contrôle l'endocytose compensatrice. Mon second objectif fut d’appréhender les bases cellulaires et moléculaires à l’origine du dysfonctionnement de la sécrétion dans les cancers neuroendocrines en utilisant les phéochromocytomes humains comme modèle expérimental. En combinant des analyses ampérométriques et protéomiques sur des tumeurs humaines, j'ai pu montrer que l'hypersécrétion catécholaminergique des phéochromocytomes est bien la conséquence d’une augmentation de l’activité sécrétrice. J'ai également pu identifier des acteurs protéiques, dont plusieurs modulateurs des GTPases de type Rho, qui pourraient être impliqués dans ces défauts de sécrétion. L’ensemble de mon projet de thèse m’a permis de mieux comprendre les mécanismes de régulation des GTPases Rho au cours de la sécrétion mais également de proposer les premières bases moléculaires et cellulaires abordant les perturbations de la sécrétion dans les tumeurs neuroendocrines. / Neuroendocrine cells release hormones and neuropeptides in the bloodstream through a calcium regulated exocytosis process. This process leads to an important increase of membrane at the cell surface which needs to be compensated through endocytosis in order to maintain cell homeostasis as well as the recycling of vesicular compounds. Many neuroendocrine cancers have been associated with a dysfunction in hormone secretion, urging toward a need to understand the molecular mechanisms which regulate neuroendocrine secretion. Even though these perturbations are known at a clinical level, the underlying cellular and molecular mechanism remains to be unraveled. Previous works in the team demonstrate that hormone secretion is regulated by RhoA, Rac1 and Cdc42, which are all GTPases of the Rho family. Nevertheless the molecular pathways which control the activation and inactivation cycle of these RhoGTPases during exocytosis remain unknown. My PhD project covered essentially two aspects. My first goal was to characterize the potential role of oligophrenin-1, a GAP protein which can inactivate Rho-GTPases, in neuroendocrine secretion. By using adrenal gland chromaffin cells as a cellular model, I have discovered a dual role for oligophrenin-1. Indeed, through RhoA inactivation, oligophrenin-1 allows the set up of a fusion pore, which is necessary for exocytosis, while controlling through the BAR domain the compensatory endocytosis. My second goal was to characterize the molecular and cellular basis which leads to a secretion dysfunction in neuroendocrine cancers by using human pheochromocytomas as an experimental model. By combining amperometric and proteomic analyses on human tumors, I was able to demonstrate that pheochromocytoma catecholaminergic secretion was indeed due to an increase in secretion activity. I could also identify major actors, including several Rho GTPase modulators, which could be implied in these secretion defects. All together, these approaches gave me a better understanding of RhoGTPase regulation during secretion but also an insight into the molecular and cellular basis of impaired secretion in neuroendocrine tumors.

Les néoplasmes neuroendocrines gastro-entéro-pancréatiques (NNE GEP) représentent un groupe de tumeurs rares se développant à partir des cellules neuroendocrines de l'organisme. L'arsenal thérapeutique disponible aujourd'hui pour les NNE GEP reste faible, même s'il s'est étoffé au cours de ces dix dernières années avec l'arrivée des thérapies ciblées (inhibiteurs de mTOR et de tyrosine-kinase). Cependant, ces traitements présentent des résistances qui conditionnent leur efficacité et aucun biomarqueur permettant de sélectionner les patients répondeurs à ces traitements ou d'anticiper le développement de résistances n'est connu. Identifier de nouvelles cibles thérapeutiques et comprendre les mécanismes de résistance est donc un enjeu dans le traitement des NNE GEP. Nos travaux montrent que les cellules de NNE GEP soumises à l'hypoxie ou la déplétion en glucose activent l'Unfolded Protein Response (UPR) et que la voie PERK favorise la survie cellulaire. De plus, la modulation de la réponse UPR (via des inhibiteurs ou inducteurs de l'UPR) diminue la croissance tumorale dans un modèle murin de dissémination métastatique de NNE GEP. Nous avons également découvert qu'un inhibiteur de mTOR, la rapamycine, permet d'activer préférentiellement la voie PERK de l'UPR, favorisant la survie des cellules traitées par la rapamycine. Ces résultats montrent l'intérêt de cibler la réponse UPR dans le traitement des NNE GEP. De plus, nous suggérons la mise en place d'un mécanisme de résistance aux inhibiteurs de mTOR impliquant la voie PERK. Si ces résultats se confirment in vivo et ex vivo, l'association d'un inhibiteur de mTOR et d'un inhibiteur de PERK pourrait palier aux phénomènes de résistance rencontrés avec les inhibiteurs de mTOR dans les NNE GEP / Gastroenteropancreatic neuroendocrine neoplasms (GEP NEN) are defined as rare neoplastic lesions developing from neuroendocrine cells. Therapeutic options available for GEP NEN are scarce, although targeted therapies such as mTOR or tyrosine-kinase inhibitors provide new opportunities. However, tumor cells develop resistances to these treatments, which reduce their effectiveness. To date, no biomarker is available to select patients responding to these treatments or to anticipate the development of resistances. Identifying new therapeutic targets and understanding mechanisms of resistance are therefore a relevant issue in the treatment of GEP NEN.We found that GEP NEN cells induce the Unfolded Protein Response (UPR) when subjected to hypoxia or glucose depletion, and that PERK pathway promotes cell survival. Modulation of the UPR thanks to UPR inhibitors or inducers decreases tumor growth in a murine model of metastatic dissemination of GEP NEN. Moreover, the mTOR inhibitor rapamycin preferentially induces PERK arm of the UPR, thereby promoting survival of rapamycin-treated cells. These results show the interest in targeting the UPR in the treatment of NNE GEP. In addition, we here suggest a new resistance mechanism to mTOR inhibitors involving PERK pathway. If these results are confirmed in vivo and ex vivo, the combination of mTOR inhibitor and PERK inhibitor could overcome mTOR inhibitors resistances in GEP NEN

Bien que rares, les tumeurs endocrines développées chez l'Homme demeurent problèmatiques. Une meilleure compréhension des mécanismes qui régulent leur croissance constitue un objectif essentiel pour identifier des cibles thérapeutiques nouvelles.Dans la première partie de cette thèse, nous avons étudié l'impact du microenvironnement tumoral (MeT), définit par l'ensemble des facteurs qui encerclent la niche tumorale primitive, sur la croissance des tumeurs endocrines digestives. In vitro, nous observons un effet prolifératif réciproque entre des fibroblastes, l'une des cellules pivots du MeT, et des lignées cellulaires humaines de tumeurs endocrines pancréatiques, tel qu'il est susceptible d'exister in situ. Dans une seconde partie, nous avons montré que le pegvisomant, un antagoniste du récepteur de l'hormone de croissance utilisé chez des patients atteint d'adénome hypophysaire somatotrope, n'a pas d'effet prolifératif in vitro sur les cellules somatotropes adénomateuses. / Although rare, endocrine tumors developed in Humans remain problematic, such as a better understanding of their regulatory mechanisms of growth represent a step forward to identify new therapeutical targets.In the first part of this thesis, we investigated the impact of the tumor microenvironment (TME), as defined by the factors surrounding the tumor primitive niche, on the growth of human digestive endocrine tumors. We, here, showed the occurrence of a reciprocal proliferation between human fibroblasts, a key cell within the TME, and human pancreatic neuroendocrine tumor cell lines, suggesting that human fibroblasts may constitue a new therapeutical target of interest in the TME of digestive endocrine tumors. In a second part, we showed that pegvisomant (PEG), a growth hormone receptor antagonist currently used in patients with GH-secreting pituitary adenoma, did not impact in vitro the proliferation rate of GH-secreting adenoma cells and therefore is suitable in patients with a persisting GH-secreting pituitary adenoma residue after surgery.