Malgré les avancées récentes, le cancer reste la première cause de mortalité en France avec ~ 150000 décès recensés par an (INCa 2012). Notamment, le cancer broncho-pulmonaire est l’un des plus agressifs, avec 29100 décès en 2011. La survie à cinq ans de seulement 10% des patients atteints des cancers du poumon non à petites cellules (NSCLC, 80% des cancers bronchiques), pose un problème d’ordre scientifique, médical et de santé publique. Il est communément admis qu’une sous-population de la tumeur acquiert en raison d’une instabilité génétique de nouvelles propriétés agressives nécessaires à sa dissémination, sa prolifération et une plus grande résistance aux chimiothérapies. Une meilleure compréhension de ces propriétés tumorales constitue un enjeu majeur pour prévenir à terme cette progression maligne. Nous avons axé notre recherche sur la macro-autophagie, un processus catabolique lysosomal essentiel à l’homéostasie cellulaire et sur un de ses substrats SQSTM1 (séquestosome ou p62). Au moment où j’ai initié ma thèse, une relation étroite entre l’autophagie, SQSTM1 et la progression tumorale venait d’être mise en lumière. Plusieurs membres de la machinerie autophagique sont fréquemment mutés/déletés dans les cancers. De façon paradoxale, l’autophagie peut également permettre la survie des cellules tumorales face à l’hypoxie, la carence nutritionnelle ou les chimiothérapies. / Despite recent advances, cancer remains the leading cause of death in France with~150,000 annual deaths (INCA, 2012). Notably, lung cancer is one of the most aggressive, with 29 100 deaths in 2011. The five-year survival is only 10 % of patients with lung cancer non-small cell (NSCLC, 80% of lung cancers), so it’s a medical/scientific challenge, and public health problem. Due to genetic instability, it’s commonly accepted that a subpopulation of tumor acquires new aggressive properties for its dissemination, its proliferation and greater resistance to chemotherapy. A better understanding of these tumor properties is a major issue to prevent this malignant progression. We focused our research on macro-autophagy, a lysosomal catabolic process essential for cellular homeostasis, and alos on one of its substrates SQSTM1 (Sequestosome or p62). When I started my PhD, a close relationship between autophagy, SQSTM1 and tumor progression had been highlighted. Several members of the autophagic machinery are frequently mutated/deleted in cancers. Paradoxically, autophagy can also allow the survival of tumor cells under hypoxia, nutritional deficiency or chemotherapy. How could we understand these conflicting functions, considering that the only autophagy substrates known are long half-lives proteins, damaged organelles and scaffold SQSTM1? Thus, SQSTM1 is essential for RasV12 driven oncogenesis (A Duran et al, Cancer Cell 2008).

L'EGFR est un récepteur transmembranaire à activité tyrosine kinase (TK) qui transduit des signaux de prolifération et de survie cellulaire. Dans les cancers du poumon, son activité est fréquemment dérégulée par surexpression et/ou par mutation au niveau de son domaine TK. Ces mutations sont principalement de deux types (EGFR-L858R et EGFR-Del19) et sont dites activatrices car elles induisent une activation constitutive des signalisations oncogéniques de l'EGFR. Elles sont aussi un facteur prédictif de réponse aux EGFR-TKIs qui inhibent spécifiquement ce récepteur. P14ARF est un suppresseur de tumeur qui restreint la prolifération cellulaire et maintient la stabilité génomique. Nous avons décrit son inactivation dans les cancers du poumon et démontré que son expression freine leur développement. Nos résultats récents montrent que l'expression de p14ARF est inhibée dans une très grande majorité d'adénocarcinomes pulmonaires présentant une mutation activatrice de l'EGFR. Sur la base de ces résultats nous avons émis l'hypothèse que l'inhibition de l'expression de p14ARF contribuerait à l'expansion clonale des tumeurs porteuses d'un EGFR muté. P14ARF pourrait ainsi être un frein à l'activité oncogénique de l'EGFR.Dans différents modèles d'adénocarcinomes pulmonaires exprimant un mutant EGFR-L858R nous montrons que l'expression transitoire de p14ARF active une signalisation pro-apoptotique dépendante de STAT3 et de Bcl2. En retour, l'EGFR inhibe l'expression de p14ARF et bloque ses fonctions pro-apoptotiques. Nous montrons aussi que l'activation de l'EGFR (sauvage ou muté) inhibe l'expression de p14ARF à un niveau transcriptionnel. Ceci implique une translocation nucléaire de l'EGFR contrôlée par les PI3Ks de classe III (Vps34) et la fixation de l'EGFR sur le promoteur de ARF. L'ensemble de ces travaux identifie pour la première fois un lien fonctionnel entre les voies de signalisation de l'EGFR et de p14ARF. Ils mettent en évidence un nouveau mécanisme de progression tumorale par lequel une signalisation nucléaire de l'EGFR inactive le suppresseur de tumeur p14ARF afin de permettre la croissance tumorale. / EGFR is a transmembrane tyrosine kinase (TK) receptor which activates proliferative and survival signals. In lung cancer, its activity is frequently deregulated by overexpression and/or mutation in its TK domain. These mutations are mainly of two types (L858R and Del19) and are called « driver mutations » because they induce constitutive activation of EGFR oncogenic signaling. They also represent a predictive responsive factor to EGFR TKIs that specifically inhibit this receptor. P14ARF is a tumor suppressor that restricts cellular proliferation and maintains genomic stability. We described its inactivation in lung cancer and demonstrated that its expression inhibits their development. Our recent results show that the expression of p14ARF is inhibited in a majority of lung adenocarcinomas expressing an activating EGFR mutation. Based on these results we hypothesized that inhibition of p14ARF expression contributes to clonal expansion of mutated EGFR-bearing tumor. P14ARF could be a break to EGFR oncogenic activity.In different models of lung adenocarcinoma expressing a L858R EGFR mutant we show that transient expression of p14ARF activates a pro-apoptotic STAT3/Bcl-2-dependent signaling pathway. In turn, EGFR inhibits the expression of p14ARF and blocks its pro-apoptotic function. We also show that EGFR (wild type or mutated) activation inhibits the expression of p14ARF at the transcriptional level. This implies a nuclear translocation of EGFR controlled by Class III PI3K (Vps34) and its fixation to the ARF promoter. This work identifies for the first time a functional link between EGFR and p14ARF signaling pathways. They highlight a new mechanism of tumor progression by which a nuclear EGFR signaling inactivates the tumor suppressor p14ARF to allow tumor growth.

Le métabolisme cellulaire est la source principale d’énergie et les cellules cancéreuses ont un métabolisme différent des cellules non transformées. La cellule tumorale a tendance à éviter l’activité mitochondriale et ainsi la phosphorylation oxydative, pour lui préférer la voie de la glycolyse pour la production d’énergie (Effet Warburg). Cette altération du métabolisme est si bénéfique pour les cellules en croissance que cela favorise la croissance tumorale et supprime la réponse immunitaire anticancéreuse. La spécificité de ce métabolisme en fait une cible intéressante pour le développement de thérapies anticancéreuses. Mon travail de thèse comporte deux parties. La première partie décrit que lorsque les cellules cancéreuses sont forcées à utiliser la voie mitochondriale comme source d’énergie à travers l’oxydation phosphorylative, elles initient un mécanisme antioxydant pour tolérer les effets délétères des espèces oxygénées réactives (EOR ou ROS pour reactive oxygene species) produites au cours de l’activité mitochondriale. La stimulation mitochondriale entraîne l’activation de la voie de signalisation ERK5-MEF2, et cette dernière engendre un mécanisme antioxydant de deux façons.Initialement, nous avons observé que MEF2 régule positivement l’expression de miR23a, et ce dernier inhibe l’expression de KEAP1. Cette protéine est responsable de la dégradation ubiquitine dépendante de NRF2, un régulateur clé de la réponse antioxydante cellulaire. L’inhibition de KEAP1 empêche la dégradation cytoplasmique de NRF2. Consécutivement à cela la concentration cytoplasmique en NRF2 augmente ce qui engendre sa translocation dans le noyau où il se lie à une séquence élément de réponse antioxydant (ARE) dans la région promotrice de nombreux gènes antioxydants, initiant ainsi leur transcription. Plus tard nous avons observé que l’activation de la voie ERK5-MEF2 induisait directement la synthèse de novo de NRF2, induisant sa translocation nucléaire et un mécanisme antioxydant. L’inhibition de la voie ERK5-MEF2 altère la réponse antioxydante, sensibilisant ainsi les cellules au stress oxydant.La seconde partie de mon travail a exploré les mécanismes à l’origine des effets hypolipémiants du dichloroacétate (DCA). Le DCA est une petite molécule qui inhibe la PDK1 et permet au pyruvate d’entrer dans la mitochondrie. Il a été utilisé en clinique dans le passé pour baisser les taux plasmatiques de cholestérol mais le mécanisme n’était pas clair et nous l’avons décris. Le DCA force les cellules à entrer en oxydation phosphorylative ce qui active la voie ERK5-MEF2. Cette voie augmente directement l’expression du LDLR (Low Density Lipoprotein Receptor ; récepteur aux lipoprotéines de basse densité) qui permet l’endocytose des LDL riches en cholestérol qui sont responsables de la plupart des maladies cardiovasculaires. L’inhibition de cette voie supprime l’afflux de lipides et par conséquent serait une cible intéressante pour de futures recherches puisque de hauts taux de cholestérols sont directement corrélés avec une augmentation du risque d’athérosclérose et de toutes les complications mortelles qu’il entraine.Notre prochain objectif est d’explorer les autres mécanismes cellulaires régulés par la voie ERK5-MEF2. Sur la base de nos résultats préliminaires, nous proposons que cette voie non seulement régule l’expression du LDLR mais aussi celle de nombreux autres gènes qui sont impliqués directement ou indirectement dans le métabolisme des lipides. / Cellular metabolism is the main source of energy and cancer cells has different metabolism than non-transformed cells. Tumor cell tends to avoid mitochondrial activity and oxidative phosphorylation (OXPHOS) and prefer glycolysis for energy production (Warburg effect). This alteration in metabolism is beneficial for growing cells in many ways that promote tumor growth and suppress the anti-cancer immune response. This specific metabolism is an auspicious target for the better development of cancers chemotherapies.My thesis work comprises two parts. The first portion describes that when cancer cells are forced to utilize their mitochondria in order to obtain the energy from OXPHOS they initiate an antioxidant mechanism to cope with the deleterious effects of reactive oxygen species (ROS) produced during mitochondrial activity. Mitochondrial stimulation leads to activation of ERK5-MEF2 signaling pathway, which triggers the antioxidant mechanism by at least two ways.Initially we observed that MEF2 up regulates the expression of miR23a, which inhibits KEAP1 expression. This protein is responsible for ubiquitinational degradation of NRF2, a master regulator of the antioxidant response in cells. The inhibition of KEAP1 prevents the NRF2 cytoplasmic degradation. This results in high built up of NRF2 in cytoplasm that translocates to nucleus where it binds to ARE (antioxidant response element) in the upstream promoter region of many antioxidant genes hence initiates their transcription. Latter we observed that activation of ERK5-MEF2 pathway directly results in de novo synthesis of NRF2, resulting in nuclear translocation and triggering of the antioxidative mechanism. Inhibition of ERK5-MEF2 pathway impairs the cellular antioxidant response, thus sensitizing cells towards oxidative stress.The second part of my work explored the mechanism behind the lipid lowering effects of dichloroacetate (DCA). DCA is a small molecule, which inhibits the PDK1 and enables pyruvate to enter the mitochondria. It was used clinically in past to lower the plasma cholesterol level but the underlying mechanism was not clear and we describe it here. DCA forces cells to perform OXPHOS, which activate the ERK5-MEF2 pathway. This pathway directly up-regulates the expression of Low Density Lipoprotein Receptors (LDLR) that are mainly involved in the endocytosis of cholesterol-rich low density lipoproteins, which are responsible for the majority of cardiovascular diseases. Inhibition of this pathway suppresses lipid influx and hence, it would be an interesting target of future investigation since high cholesterol level is the main cause of various life threatening diseases and the development of atherosclerosis.Our next goal is to exploit other possible cellular mechanism regulated by ERK5-MEF2 pathway. Based on our preliminary data, we propose that this pathway not only regulate the LDLR expression but many other genes, which are directly or indirectly involved in lipid metabolism.

Les facteurs de transcription Twist1 et Twist2 (famille Twist) jouent un rôle majeur dans le développement embryonnaire et dans la progression tumorale. Leur potentiel oncogénique dérive directement de la combinaison de leurs nombreuses activités développementales. Les gènes Twist peuvent notamment, en induisant la transition épithélio-mésenchymateuse (EMT), promouvoir l’invasion des cellules cancéreuses et participer de ce fait aux processus métastatique. De plus, en bloquant l’activité des voies de signalisation Rb et p53, ils peuvent inhiber les deux principaux programmes de sauvegarde cellulaire que sont l’apoptose et la senescence. Enfin, ils sont également impliqués dans la résistance des cellules cancéreuses aux agents chimio-thérapeutiques. En plus de ces nombreuses activités, nos données préliminaires nous ont amené à considérer un rôle de Twist dans la réponse au stress. Les cellules cancéreuses doivent croitre dans un environnement en perpétuel changement qui génère de nombreux types de stress. Seules les cellules capables de s’adapter, peuvent survivre et acquérir de nouvelles capacités les rendant plus agressives. La résistance au stress fait donc partie intégrante de la progression tumorale. Nos travaux révèlent que Twist en induisant une résistance au stress, plus particulièrement métabolique, est un acteur essentiel de l’acquisition d’u phénotype agressif des cellules cancéreuses. Dans une première étude, nous avons montré que Twist module le stress oxydatif, une condition très fréquemment retrouvée dans les tumeurs. Ainsi, nos résultats indiquent que l’expression de Twist provoque une réduction du taux d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) intracellulaire. Cette activité a pour conséquence directe d’induire une résistance accrue à l’apoptose déclenchée par divers traitements. Nous avons par la suite caractérisé cette activité et mis en évidence un programme génétique contrôlé par Twist impliquant divers facteurs possédant des propriétés anti-oxydantes. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés à un autre type de stress métabolique, l’hypoxie. L’hypoxie définie par un taux insuffisant d’oxygène, est retrouvée dans la plupart des tumeurs solides du fait de l’absence ou de l’anomalité de la vascularisation. L’hypoxie mène à la stabilisation d’un facteur de transcription, HIF1α. Cette protéine est essentielle à l’adaptation hypoxique et contrôle l’expression de nombreux gènes impliqués dans le métabolisme du glucose, le transport de l’oxygène, l’angiogenèse ou l’apoptose. Dans les premiers temps d’hypoxie, l’effet d’adaptation induit par HIF1α est bénéfique pour les cellules. Cependant, si l’absence d’oxygène se prolonge, HIF1α, peut pousser les cellules vers la mort. Nos travaux démontrent que Twist est capable de rendre les cellules résistantes à une hypoxie prolongée. De plus, cette activité de protection contre le stress hypoxique agit via un effet paracrine. Enfin, nos données suggèrent que cet effet est médié par une interaction directe entre les protéines Twist et HIF1α. Au final, cette étude indique que l’expression de Twist dans les cellules cancéreuses, en conférant une résistance accrue à l’environnement hypoxique, joue un rôle essentiel dans l’adaptation au stress et à l’acquisition de nouveaux phénotypes agressifs. En résumé, L’objectif principal de ma thèse était de mettre en évidence de nouvelles propriétés cellulaires des oncogènes de la famille Twist. Nos résultats démontrent que Twist par ses capacités à contrôler le stress métabolique, permet à la cellule cancéreuse de mieux s’adapter et donc survivre dans un environnement en constante évolution. Nos travaux renforcent donc la notion de l’importance de ces facteurs dans la progression tumorale. / Twist1 and Twist2 are related transcription factors that play major roles both during embryonic development and in several pathologies, including cancer. Twists' oncogenic potential arises from a combination of their multiple functions in development. Notably, both Twist induce epithelial-to mesenchymal transition, thus promoting tumour invasiveness and possibly conferring to cells self-renewal properties. Furthermore, through disruption of both Rb- and p53-driven pathways, Twist override two major oncogene-induced fail-safe programs, namely senescence and apoptosis, thereby promoting malignant conversion. Twist has also been reported to participate in acquisition of drug resistance and in promotion of neo-angiogenesis.Current knowledge of pleiotropic activities of Twist prompted us to postulate that these factors may be major regulators of stress response. Cancer cells survive and grow within a continuously changing environment that creates multiple stresses to which they must adapt in order to survive and strive. Such adaptations often give rise to the acquisition of an aggressive phenotype. Consistent with this hypothesis, we recently unveiled new activities of Twist proteins that are related to stress response. We have shown that Twist regulates response to oxidative stress, a condition exacerbated in cancer by stimuli such as inflammation, increased cellular metabolism and changes in tumour oxygenation. Our work has contributed to the understanding of molecular mechanisms through which Twist diminishes cellular ROS and thus participates in the escape from apoptosis and senescence. In the first part of my thesis, I worked on the antioxidant activity of Twist and described its molecular mechanisms.The second part of my work addressed the impact of Twist proteins on cellular response to hypoxia that is insufficient oxygen supply, frequently found in solid tumours. Cellular response to hypoxic stress relies on stabilization and activation of HIF1α, a key transcriptional mediator of the hypoxic response, regulating numerous genes involved in glucose metabolism, oxygen transport, angiogenesis, cell growth and apoptosis. HIF1α is beneficial for cancer cells in response to short hypoxic episodes, however its sustained activation in case of prolonged hypoxia may push cancer cells towards apoptosis. In this context, we have shown that Twist protects cancer cells from hypoxia-induced apoptosis. We have discovered HIF1α and Twist physically interact, suggesting a possible mechanistic basis for Twist's protective effect. These results led us to postulate that Twist plays a role in cellular response to hypoxia and thus participates in cancer cell adaptation and acquisition of aggressive phenotypes triggered by lack of oxygen.Our results reinforce the notion that Twist factors are major cellular stress modulators that might be important for adaptation of cancer cells to changing conditions in the process of tumour progression.

Nous avons souhaité, dans ce travail de Thèse, préciser l'impact de l'invalidation d'AIP sur la fonction sécrétoire et la prolifération des cellules somatotropes in vivo et explorer in vitro les voies de signalisation potentiellement impliquées dans la tumorigenèse hypophysaire AIP-dépendante. L'analyse du phénotype des souris Aip+/-, en particulier de la sécrétion pulsatile de GH, montre que, contrairement à l'Homme, les animaux mutés ne développent pas de gigantisme ni d'hypersécrétion de GH et que la pénétrance de la pathologie tumorale hypophysaire est beaucoup plus faible qu'initialement décrit. Les études réalisées sur les fibroblastes de patients mutés pour AIP et porteurs d'un adénome hypophysaire ainsi que sur les cellules somatolactotropes de rat GH3 révèlent que les mutations d'AIP altèrent l'activité transcriptionnelle d'AhR (Aryl hydrocarbon Receptor), mais affectent également la voie de signalisation de l'AMPc. Enfin, des mutations germinales du gène GPR101, récemment identifiées dans des cas d'acromégalie sporadique, ont aussi été trouvées chez des patients porteurs d'un adénome hypophysaire sporadique non somatotrope, sans association avec les mutations d'AIP. Ce travail a ainsi permis de préciser les conséquences des mutations d'AIP sur la fonction somatotrope et la signalisation d'AhR. Le rôle de l'AMPc dans la tumorigenèse hypophysaire AIP-dépendante sera évalué dans un nouveau modèle de souris transgénique. / In this work, we investigated the effects of AIP deficiency in vivo on somatotroph cells, both at the secretory and proliferative levels and explored in vitro the signaling pathways potentially involved in AIP-dependent pituitary tumorigenesis. Phenotype analyzes of Aip+/- mice, especially of GH pulsatility, show that, unlike humans, mutant mice do not develop gigantism nor GH hypersecretion and present with a much lower penetrance of pituitary adenomas than initially described. In vitro studies in fibroblasts of AIP-mutation positive patients with pituitary adenomas and in somatolactotroph GH3 cells demonstrate that AIP mutations alter AhR (Aryl hydrocarbon Receptor) transcriptional activity and modify the cAMP pathway. Finally, GPR101 mutations, recently reported in patients with sporadic acromegaly, have also been identified in a small portion of patients with sporadic non-somatotroph pituitary adenomas, without any association with AIP mutations. This research work defines the consequences of AIP mutations on somatotroph cell function and AhR transcriptional activity. The role of cAMP signaling in AIP-related pituitary tumorigenesis will be further evaluated in a new transgenic mouse model.

Nous avons souhaité, dans ce travail de Thèse, préciser le rôle de l’hormone prolactine (PRL) dans la tumorigenèse des prolactinomes. Nous avons tout d’abord décrit l’histoire naturelle et moléculaire des tumeurs lactotropes développées par le modèle de souris Prlr-/-, invalidé de façon globale pour le récepteur de la PRL (PRLR). Les femelles Prlr-/- développent des prolactinomes avec 100% de pénétrance à 12 mois. Ces tumeurs sont très sécrétantes, invasives et prolifératives. L’analyse transcriptomique comparative des hypophyses de souris Prlr+/+ et Prlr-/- nous a permis de mettre en évidence de nouvelles voies de signalisation impliquées dans la survenue de ces tumeurs. Ces nouveaux gènes candidats seront à rechercher chez l’Homme. Par ailleurs, l’étude d’un autre modèle murin développé dans le cadre de ce travail, invalidé de façon spécifique dans la cellule lactotrope, a permis de démontrer pour la première fois in vivo que la PRL exerçait un rétrocontrôle autocrine sur la sécrétion et la prolifération des cellules lactotropes. Bien que nous n’ayons pas retrouvé de mutation germinale du PRLR dans une large cohorte de patients atteints de prolactinome sporadique, nos résultats suggèrent que des mutations somatiques de ce gène ne sont pas à exclure et pourraient contribuer à la survenue de la pathologie humaine. / In this work, we investigated the role of prolactin (PRL) in prolactinoma tumorigenesis. We first described the natural and molecular history of lactotroph cell tumors developed by the Prlr-/- mouse model, globally invalidated for the PRL receptor (PRLR). The Prlr-/- females develop prolactinomas with 100% penetrance at 12 months of age. These tumors are highly secreting, invasive and proliferative. The comparative transcriptomic analysis of pituitaries from Prlr+/+ and Prlr-/- mice suggested new signaling pathways involved in lactotroph adenoma developement in this mouse model. The role of these novel candidate genes remains to be demonstated in Humans. Furthermore, by studying another mouse model developed during this work, deleted for Prlr only in lactotroph cells, we demonstrated for the first time that PRL exerts an autocrine feedback on lactotroph cell secretion and proliferation in vivo. Although we did not find any germline mutation of PRLR in a large cohort of patients with sporadic prolactinoma, our results suggest that somatic mutations of this gene cannot be excluded and may contribute to the onset of the human pathology.

La protéine multifonctionnelle E4F1 fut initialement identifiée comme une cible de l'oncoprotéine virale E1A au cours de l'infection par l'adénovirus. Nos données, ainsi que celles d'autres laboratoires, montrent qu'E4F1 intervient à de multiples niveaux de régulation de la voie p53, une voie de signalisation très fréquemment inactivée au cours de la tumorigenèse. Au cours de ma thèse, j'ai mis en évidence et caractérisé un nouveau niveau de régulation impliquant la protéine E4F1 et un autre régulateur important de la voie p53 : l'oncoprotéine Mdm2. Mes travaux ont permis de montrer, pour la première fois, qu'E4F1 et Mdm2 sont présents dans un même complexe multiprotéique associé à la chromatine et dont le recrutement est indépendant de p53. La formation du complexe E4F1-Mdm2 est sous la dépendance de certains stress cellulaires, telle que la réponse aux stress oxydatifs. De plus, Mdm2 et E4F1 sont capables de s'ubiquitinyler mutuellement sans promouvoir leur protéolyse. Nos résultats préliminaires suggèrent que ce complexe chromatinien Mdm2-E4F1 est impliqué dans le contrôle d'un programme transcriptionnel apparenté à une réponse au stress oxydatif. L'ensemble de ces données suggère des fonctions de Mdm2 au niveau de la chromatine, indépendantes de sa fonction bien décrite de régulateur du suppresseur de tumeur p53. / E4F1 is a multifunctional protein that was first identified as a cellular target of the viral oncoprotein E1A during adenoviral infection. We, and others, have shown that E4F1 impinges at different level of the p53 pathway, which is frequently inactivated during tumorigenesis. During my PhD, I have highlighted and characterized a novel level of regulation implicating E4F1 and an other key regulator of the p53 pathway: the Mdm2 oncoprotein.My work have shown for the first time that Mdm2 and E4F1 directly interact in a same multiprotein complex associated with chromatin, and this recruitment occurs independently of p53. The Mdm2-E4F1 complex formation is dependant of some cellular stresses, such as oxidative stresses reponses. Our preliminary data also indicate that E4F1 and Mdm2 ubiquitylate each other without promoting their proteolysis, and influence their stability on chromatin. Our preliminary results indicate that this Mdm2-E4F1 chromatinian complex is involved in the regulation of a transcriptional program dependant of oxidative stresses. These data support the notion that Mdm2 presents unexpected functions on chromatin, independently of its very well described p53 regulation.

Les β-arrestines (Arrbs) régulent diverses voies de signalisation dont la voie Wnt/β-caténine (Wnt), un acteur clé dans le cancer colorectal. Le but de mon projet était d'étudier l'implication et les mécanismes régulés par les Arrbs dans la tumorigenèse intestinale dépendante de la voie Wnt. L'inhibition de l'expression des Arrbs partielle ou totale dans des souris ApcΔ14/+ montre que seules les souris invalidées pour l'Arrb2 développent 33% des tumeurs détectées chez les souris ApcΔ14/+ ; Arrb2+/+. Ces tumeurs ont une croissance normale. Cependant, l'analyse de leur transcriptome montre qu'elles expriment notamment certains gènes liés au système immunitaire, alors que les tumeurs dépendantes de l'Arrb2 expriment des gènes différents impliqués entre autres dans la voie Wnt. L'invalidation de l'Arrb2 réduit l'expression de gènes cibles de la voie Wnt dans les cellules isolées de 12 sur 18 tumeurs de souris ApcΔ14/+, et inhibe l'augmentation d'activité Wnt et la formation de colonies en agar mou induite par l'invalidation d'Apc dans des cellules murines ApcMin/+. L'Arrb2 est donc essentielle pour l'initiation et la croissance des tumeurs intestinales présentant une activité Wnt élevée. Pour comprendre les mécanismes régulés par l'Arrb2 dans ce contexte, les complexes protéiques associés à l'Arrb2 ont été analysés par protéomique dans des cellules humaines de cancer colorectal SW480 exprimant ou non un dominant négatif de Tcf4. 132 partenaires de l'Arrb2 potentiellement imbriqués dans un réseau de 917 protéines, ont été identifiés dans les cellules où la voie Wnt est active. Une baisse de 80% de l'activité Wnt entraine la disparition de 41 protéines avec 256 interactions potentielles alors que 42 protéines apparaissent avec 244 interactions potentielles. Le rôle clé d'Arrb2 dans le cancer colorectal s'expliquerait par la connexion d'au moins une quarantaine de protéines dépendantes de l'activité Wnt à un réseau de signalisation complexe dont l'analyse est en cours. / Β-arrestins (Arrbs) participate in the regulation of multiple signaling pathways, including Wnt/β-catenin (Wnt), the major actor in human colorectal cancer. The aim of my project was to study the involvement of Arrbs and the mechanisms they regulate in Wnt-dependent intestinal tumorigenesis. The partial or total inhibition of Arrbs in ApcΔ14/+ mice showed that only mice with Arrb2 depletion developed only 33% of the tumors detected in their Arrb2-WT littermates. These remaining tumors grow normally and are Arrb2–independent. Transcriptomic analysis showed that they overexpressed genes that reflect a high interaction with the immune system, whereas those overexpressed in Arrb2–dependent tumors are predominantly involved in Wnt signaling. Moreover, Arrb2 siRNAs decreased the expression of Wnt target genes in cells isolated from 12 of 18 tumors from ApcΔ14/+ mice, completely reversed the increased Wnt activity and colony formation in soft agar induced by Apc siRNA treatment in ApcMin/+ cells. Therefore, Arrb2 is essential for the initiation and growth of intestinal tumors displaying elevated Wnt pathway activity. To better understand the mechanisms involved in this context, Arrb2 protein complexes were analyzed by a differential systematic proteomic approach in SW480 human colorectal carcinoma cells expressing or not a Tcf4 dominant negative. 132 Arrb2 partners potentially involved in a signaling network of 917 proteins were identified in cells with a high Wnt activity. Upon a 80% decrease of this activity 41 partners disappeared with their 256 potential interactions whereas 42 partners appeared with 244 new possible interactions. Arrb2 key role in colorectal cancer could be explained by the cross-talk of about 40 proteins dependent of Wnt activity with a highly complex signaling network that is currently analyzed.

Le cancer colorectal (CCR) représente un problème majeur de Santé publique. Des facteurs de risque environnementaux, ainsi que l'apparition séquentielle d'altérations génétiques et épigénétiques corrélant avec la progression tumorale ont été extensivement décrites. Cependant, les variations épigénétiques préexistant dans le tissu sain, potentiellement responsables de différences notoires de susceptibilité au CCR, sont restées élusives jusqu'à ce jour. Afin de répondre à cette problématique, la lignée murine Apcd14 (porteuse d'une mutation hétérozygote constitutive au niveau du gène Adenomatous polyposis coli) a servi de modèle au cours de ce projet. Les individus de cette lignée comportent une expressivité très variable, au sens qu'ils développent spontanément un nombre plus ou moins important de tumeurs intestinales, impactant sur leur survie. Cette hétérogénéité est observée en dépit de conditions d'élevage et de génomes considérés identiques. L'analyse exhaustive de cette lignée a conduit à y caractériser deux groupes de souris, présentant une gravité différente de phénotype. La variation d'expression génétique dans le tissu sain (i.e en amont de la tumorigenèse) a ensuite été analysée dans le but de comprendre l'établissement de cette hétérogénéité. Ceci a mené à la découverte d'une signature de gènes différemment exprimés entre les deux groupes, permettant de corréler de façon parfaite données moléculaires et phénotype. La potentielle héritabilité de cette signature a par la suite conduit à remettre en cause le statut considéré syngénique de la lignée. Les approches expérimentales effectuées ont déjà permis de cibler une région chromosomique, ce qui mènera à court terme à la caractérisation d'un nouvel acteur impliqué dans la tumorigenèse intestinale. De manière plus générale, les expériences développées durant ce projet ouvrent la voie à la notion de susceptibilité individuelle face au cancer dépendante de la variation d'expression génétique. / Colorectal cancer (CRC) is a major public health concern. Environmental clues, as well as sequential genetic and epigenetic alterations correlating with tumor progression have been extensively described. Meanwhile, pre-existing epigenetic variations in the healthy intestinal mucosa, potentially leading to differences in CRC suceptibility, have generally been overlooked. In order to answer to this question, we have made use of the Apcd14 mouse model (carrying a heterozygous mutation in the Adenomatous polyposis coli gene). Although all Apcd14 mice apparently share the same genome and are raised in the same environmental conditions, they exhibit a huge phenotypic variability at the individual level, spontaneously developping a few or numerous intestinal tumors, that ultimately results in differences in survival rates. Through detailed analysis of this strain, two groups have been characterized, exhibiting several phenotypic specificities. Gene expression analysis in the healthy intestinal tissue was then performed in order to understand the differences already existing, prior to tumorigenesis. This led to the identification of a group-specific gene expression signature, allowing a correlation between macroscopic phenotype and molecular data. Consideration of the hereditary potential of this signature led to reconsider the syngeneic status of the Apcd14 strain. Several experimental data already targeted a specific genomic region, and this will allow to identify the genetic alteration involved. More generally, this project opens the way to discover a link between individual susceptibility to intestinal tumorigenesis and gene expression variability.

Les micro-ARNs (miRNAs) sont des ARNs de 20-22 nucléotides, transcrits à partir du génome, dont la fonction est de réguler l'expression génique en s'appariant à des ARNm cibles, inhibant ainsi leur traduction et/ou entrainant leur dégradation. Dans les cancers, l'expression des miRNAs est fortement dérégulée. Une majorité de miRNAs est diminuée dans les tissus tumoraux par rapport aux tissus normaux, et un lien causal a été décrit entre inhibition globale des miRNAs et tumorigenèse. Par ailleurs, des miRNAs agissant comme des suppresseurs de tumeurs et d'autres comme des oncogènes ont été décrits. Dans ce contexte impliquant de plus en plus les miRNAs dans les pathologies néoplasiques, l'objectif de ce travail était d'étudier le rôle de la voie miRNA dans la biologie des cellules tumorales. Afin d'identifier des cellules tumorales dépendant de miRNAs oncogènes endogènes pour survivre ou proliférer, nous avons développé une stratégie d'inhibition globale de la biogenèse des miRNAs en ciblant Drosha ou DGCR8, les deux composants du microprocesseur, complexe nucléaire de maturation des miRNAs. Cette stratégie nous a permis d'identifier des lignées cellulaires tumorales dans lesquelles l'inhibition du microprocesseur conduit à un phénotype d'arrêt de prolifération durable. Nous avons mis à profit cette dépendance à la voie miRNA pour réaliser un crible positif de complémentation du défaut de prolifération observé grâce à l'expression de miRNAs individuels. Nous avons ainsi pu mettre en évidence des miRNAs capables de soutenir individuellement la prolifération de ces cellules tumorales. Cette stratégie nous a également permis de montrer des différences fonctionnelles entre miRNAs homologues ou de la même famille. La recherche des cibles régulées par ces miRNAs nous a permis d'élaborer des hypothèses concernant les cibles potentiellement impliquées dans le phénotype observé. Nous avons ainsi démontré la participation du suppresseur de tumeur PTEN à l'arrêt de prolifération induit par l'inhibition du microprocesseur. La stratégie d'inhibition globale de la voie miRNA suivie d'une complémentation phénotypique par des miRNAs individuels permet de s'affranchir de la grande redondance de séquence et de fonction des miRNAs et devrait pouvoir s'appliquer d'une manière plus générale à l'étude d'autres processus régulés par les miRNAs.