La protéostase cellulaire représente l'ensemble des mécanismes régulant la production, le repliement, le transport et la dégradation des protéines dans la cellule afin de maintenir son homéostasie. La protéostase cellulaire est fréquemment altérée dans les cellules tumorales, pouvant induire une accumulation de protéines mal repliées. En réponse à cette accumulation, la cellule met en place une réponse physiologique adaptative appelée "Unfolded Protein Response" (UPR). Dans la 1ère partie de l'étude nous avons montré que le sorafénib, i.e. le traitement de référence du carcinome hépatocellulaire (CHC) avancé, altérait la protéostase tumorale et inhibait l'initiation de la traduction des protéines. Nous avons cherché des outils permettant de mesurer l'altération de la protéostase tumorale chez les patients en s'intéressant à la régulation des marqueurs tumoraux sériques par la protéostase cellulaire. Dans la deuxième partie de l'étude, nous avons exploré un potentiel rôle de l'UPR dans la tumorigénèse des carcinomes à cellules rénales (RCC) post-transplantation. L'incidence des RCC est largement augmentée chez les patients transplantés en comparaison à la population générale. Bien que la carcinogénèse du RCC soit multifactorielle, la prise chronique de traitements immunosuppresseurs tels que la ciclosporine (CsA) semble impliquée dans ce processus. Nous avons montré in vitro que la CsA pouvait altérer la protéostase tumorale et induire l'UPR. Cette induction semble liée à l'agressivité des RCC dans ce contexte / Cellular proteostasis is the process regulating the production, folding, trafficking and degradation of proteins within the cell in order to maintain its homeostasis. Cellular proteostasis is frequently altered in tumor cells, leading to an accumulation of unfolded proteins. In response to this accumulation, the cell activates an adaptive physiological response called "Unfolded Protein Response" (UPR). In the first part of the study we showed that sorafenib, i.e. the standard of care for advanced hepatocellular carcinoma (HCC), altered tumor proteostasis and inhibited the initiation of protein translation. We looked for tools to measure the alteration of tumor proteostasis in patients by focusing on the regulation of serum tumor markers by cellular proteostasis. In the second part of the study, we explored a potential role of UPR in tumorigenesis of post-transplant renal cell carcinoma (RCC). The incidence of RCC is greatly increased in transplant patients compared to the general population. Although carcinogenesis of RCC is multifactorial, chronic intake of immunosuppressive drugs such as ciclosporin (CsA) appears to be involved in this process. We showed in vitro that CsA alters tumor proteostasis and induce UPR. This induction seemed linked to the aggressiveness of the RCC in this context

Colorectal cancer (CRC) is the second most common cause of cancer-related death in the UK and Western world. More than 90% of sporadic CRCs harbour mutations in the multi-functional tumour suppressor gene Adenomatous polyposis coli (<i>Apc</i>). The most commonly studied function of APC is its role as a scaffold for the β-catenin destruction complex involved in Wnt signalling. However, APC binds many other proteins. For example, it directly binds to and stabilises microtubules and actin. These non-Wnt related functions of APC are poorly understood. My PhD examines non-Wnt functions of APC. To this end, I created degron-tagged APC in DT40 cells that allowed for the rapid, conditional degradation of endogenous APC. The aim was to identify the immediate effects on cellular processes. Then, to identify the contribution of different APC domains by measuring the ability to rescue any defects when reintroducing fragments of APC. However, creation of these degron-tagged <i>Apc </i>knock-in cell lines resulted in hypomorphic phenotypes and auxin-associated off-target effects. Nonetheless, I compared the response of APC^high, APC^low, and APC^minimal cells to DNA damaging agents and Taxol® but found no significant differences. Subsequently, I focused on the relationship between APC and apoptosis. Previous observations suggested that deficiency in <i>Apc </i>rendered cells less sensitive to low doses of Taxol®. However, <i>Apc </i>deficient cells were more readily killed when Taxol® was combined with the Bcl-2 inhibitor, ABT-737. One possible explanation is the increase in Bcl-2 protein upon <i>Apc </i>depletion. However, I found that ABT-737, Taxol® and <i>Apc </i>depletion each cause activation of the unfolded protein response. This suggests that these treatments elicit a stress response that can stimulate apoptosis. Moreover, the same treatments also cause changes in mitochondria. Importantly, all of these effects do not require an increase in the β-catenin protein. Together, my data reveal novel links between APC and apoptosis that could be exploited clinically.

Le processus de recombinaison V(D)J des gènes d’immunoglobulines (Ig) est caractérisé par une grande imprécision des jonctions entre les segments variables (V), de diversité (D) et de jonction (J). Deux fois sur trois, un décalage du cadre de lecture apparaît, aboutissant à une jonction non productive dite « hors phase ». Plusieurs études ont démontré que les deux allèles productifs et non-productifs sont activement transcrits. Les transcrits matures issus des allèles non-productifs sont pris en charge par un mécanisme de surveillance des ARNm appelé NMD « Nonsense-Mediated mRNA Decay ». En dégradant efficacement les ARNm d’Ig contenant des codons non-sens, ce mécanisme prévient l’apparition des Ig tronquées au cours de l’ontogénie B. Néanmoins, aucune étude n’a jusqu’ici analysé l’impact de l’épissage alternatif des transcrits d’Ig non-productifs. Ce phénomène appelé NAS « Nonsense-associated Altered Splicing » peut conduire à une production d’Ig tronquées présentant des délétions internes du domaine variable (V).Les projets développés lors de cette thèse ont montré que la présence d’un codon non-sens, au niveau de l’exon variable (VJ) des transcrits Igκ, favorise le saut d’exon et la production de chaînes légères dépourvues de domaine variable (ΔV-κLCs). De façon intéressante, ces Ig tronquées provoquent un stress cellulaire et conduisent à l’apoptose des plasmocytes (Article 1). Ces observations ont permis d’identifier un nouveau point de contrôle agissant tardivement lors de la différenciation plasmocytaire : le TIE « Truncated-Ig Exclusion » checkpoint. Ce processus de contrôle provoque l’élimination des plasmocytes qui produisent des chaînes d’Ig tronquées. Nous avons également étudié l’épissage alternatif des transcrits d’Ig non-productifs en l’absence de TIE-checkpoint (Article 2). Cette étude a révélé que l’hypertranscription des gènes d’Ig dans les plasmocytes favorise l’épissage alternatif des transcrits d’Ig non-productifs. En utilisant un modèle d’expression forcée d’Ig tronquées, nous avons mis en évidence une coopération entre les mécanismes assurant la surveillance des ARNm (NMD) et la surveillance au niveau protéique (UPR : « Unfolded Protein Response », autophagie) (Article 3). Sur la base de ces résultats, nous avons mis au point une nouvelle approche thérapeutique qui consiste à forcer la production d’Ig tronquées en utilisant des oligonucléotides anti-sens (AON) capables de provoquer l’élimination de l’exon variable lors de l’épissage. Cette invention pourrait ouvrir des perspectives thérapeutiques pertinentes dans le traitement du Myélome Multiple et d’autres pathologies touchant les plasmocytes. / The recombination process V(D)J of immunoglobulin (Ig) genes is characterized by random junctions between the variable (V), diversity (D) and joining (J) segments. A frameshift mutation appears in two-third of cases, generating a non-productive or « out of frame » junction. Several studies have shown that both productive and non-productive alleles are actively transcribed. The mature transcripts from nonproductive alleles are usually considered sterile and innocuous as a result of an mRNA surveillance mechanism called NMD « Nonsense-Mediated mRNA Decay ». By degrading aberrant mRNA, this mechanism prevents the appearance of truncated Ig during B cell ontogeny. However, less is known about the impact of alternative splicing on non-productive Ig transcripts. This mechanism, called NAS « Nonsense-associated Altered Splicing » can lead to the production of truncated Ig with internal deletions of variable domain (V). During my thesis, we have shown that the presence of a stop codon, within the variable exon (VJ) of Igκ transcripts, promotes exon skipping and synthesis of V domain-less κ light chains (ΔV-κLCs). Interestingly, such truncated Ig causes cellular stress and leads to plasma cells apoptosis (Article 1). These findings have identified a new checkpoint acting late during plasma cell differentiation: TIE « Truncated-Ig Exclusion » checkpoint. This process ensures counter-selection of plasma cells producing truncated-Ig. We also studied the alternative splicing of non-productive Ig transcripts in the absence of TIE-checkpoint (Article 2). We found that hypertranscription of Ig genes in plasma cells promote alternative splicing of non-productive Ig transcripts. Using a model forcing the expression of truncated Ig, we identified a cooperative action between mRNA surveillance mechanisms (NMD) and those of protein surveillance (UPR « Unfolded Protein Response », autophagy) (Article 3). Based on these results, we have developed a new therapeutic approach by increasing the production of truncated Ig using antisense oligonucleotides (AON) that leads to the elimination of the variable exon during splicing. This invention could open new avenues for the treatment of Multiple Myeloma patients and other pathologies affecting plasma cells.