Le système urinaire a pour objectif l’élimination des produits du catabolisme sous forme d’urine. Cette fonction permet au sang d’être épuré en permanence et de maintenir ainsi l’équilibre de la composition sanguine (homéostasie). Plus précisément, la vessie est un réservoir extensible et étanche, responsable de l’emmagasinage de l’urine à basse pression, avant qu’elle soit évacuée hors de l’organisme. Diverses pathologies peuvent compromettre ces propriétés et endommager gravement le haut appareil urinaire. La confection d’une néovessie est alors essentielle pour assurer une collecte à basse pression de l’urine. La reconstruction vésicale par les techniques de chirurgie est associée à des complications cliniques significatives, causées principalement par l’absence de protection contre l’urine, normalement assurée par un épithélium hautement spécialisé : l’urothélium. Contrairement aux débuts de l’ingénierie tissulaire, pendant lesquels l’organisation cellulaire et moléculaire étaient relativement négligées, celles-ci sont aujourd’hui fortement prises en compte. C’est pourquoi cette technique fait appel à diverses matrices et aux cellules de l’hôte pour reproduire un substitut aussi conforme que possible au tissu natif. Toutefois, à ce jour, aucun modèle de substitution n’a été en mesure de pallier aux limites précédemment documentées. La complexité du remplacement vésical motive donc notre équipe à rechercher un substitut alternatif plus adapté cliniquement. L’objectif de ce projet de recherche était la mise au point de nouvelles méthodes pour parvenir à l’élaboration d’un substitut vésical comparable à la muqueuse d’une vessie native, puis la caractérisation de notre modèle aussi bien au plan structural que fonctionnel. Á partir de tissu porcin, plusieurs types cellulaires composant la paroi vésicale sont extraits simultanément puis caractérisés in vitro. Les cellules mésenchymateuses et urothéliales évoluent alors dans une culture tridimensionnelle pour former par génie tissulaire un tissu manipulable. La caractérisation de notre modèle vésical légitimise cette méthode qui semble très prometteuse pour répondre aux besoins dans le domaine / The purpose of the urinary tract is to ensure the evacuation of catabolic products in urine form. This function permits to preserve the equilibrium and consistency of the blood components (homeostasis). More precisely, the bladder is a watertight and compliant reservoir in charge of urine storage at low pressure, before its evacuation out of the organism. The bladder is subject to various pathologies, which could compromise its specific properties and damage the upper urinary tract. Therefore, the elaboration of a new reservoir is essential to collect the urine at low pressure. Surgical reconstruction is associated to significant complications, principally due to the lack of protection against urine, physiologically ensured by the highly specialized uro-eptithelium. Contrarily to the beginning of tissue engineering, cellular and molecular organizations are strongly considered nowadays. It is the reason why this discipline needs different matrices and host cells to reproduce a substitute conform to the original organ. But to date, no bioengineered models were able to completely overcome the limitations previously reported. The complexity of the vesical replacement remained a major challenge that led our team to research a more efficient bladder substitute. This project describes the approaches elaborated to achieve a vesical substitute comparable to the bladder mucosa. In addition, the structural and functional properties of our in vitro reconstructed models will be characterized with the use of different techniques. Based on our previous studies, several cellular types were isolated from the bladder wall, and then characterized in vitro. Using specific techniques of tissue-engineering, bladder mesenchymal and urothelial cells evolve in a three-dimensional culture to produce a tissue easy to handle. The maturation degree of our reconstructed models reached satisfactory characteristics to meet the need in the bladder regenerative field, and could led to better post-surgical results.

Le système urinaire a pour objectif l'évacuation des produits du catabolisme sous forme d'urine. Cette fonction permet au sang d'être épuré en permanence et de préserver ainsi l'équilibre de la composition sanguine (homéostasie). De nombreuses pathologies touchent la vessie et le manque de tissu autologue ayant des propriétés similaires à cette dernière constitue une limite importante à sa reconstruction. Contrairement aux débuts du génie tissulaire, l'organisation cellulaire et moléculaire est aujourd'hui fortement prise en compte, c'est pourquoi cette technique fait appel à diverses matrices et aux cellules de l'hôte pour reproduire un substitut conforme au tissu natif. Lors de la conception d'une néovessie, l'objectif est d'imiter la structure de la paroi vésicale ainsi que l'organisation de l'urothélium, responsable de l'étanchéité contre l'urine. Ce mémoire a donc pour but de placer le modèle que nous proposons pour la reconstruction vésicale, dans le contexte du génie tissulaire et de ses limites actuelles.

Thèse d'exercice : Médecine. Médecine générale : Paris 12 : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr.

Les tumeurs de vessie suivent deux voies de progression tumorale. La voie des tumeurs papillaires qui progressent rarement vers des tumeurs invasives mais qui récidivent très fréquemment et la voie des carcinomes in situ (CIS) qui progressent pour envahir le chorion puis le muscle. Les tumeurs infiltrant le muscle sont de mauvais pronostic et les traitements par chimiothérapie restent d’efficacité limitée. Il est alors important d’en comprendre les bases moléculaires. Les microRNAs sont d’importants régulateurs de l’expression post-transcriptionnelle des gènes. Des perturbations de leur expression et/ou de leur activité contribuent au développement tumoral en dérégulant l’expression de gènes clés dans les cancers. Nos travaux ont porté sur l’étude de l’expression et des fonctions des microRNAs dans la carcinogenèse urothéliale. Dans la première partie, nous avons choisi d’étudier, par une approche de gènes candidats, miR-155, un oncomiR dont l’expression dérégulée a été rapportée dans plusieurs cancers mais pas encore dans le cancer de la vessie. J’ai identifié une surexpression significative de ce miARN dans un sous-groupe de cancers invasifs de vessie. Ensuite, j’ai montré par des analyses fonctionnelles, le rôle de miR-155 dans l’invasion et la migration tumorale mais pas dans la prolifération cellulaire. Dans la deuxième partie, nous avons utilisé une approche plus globale. J’ai d'abord effectué une revue extensive de la littérature pour rechercher les miR dont l'expression avait été montrée comme dérégulée dans les cancers de vessie et/ou les miR impliqués fonctionnellement dans ce cancer. J’ai ensuite réalisé une analyse multiparamétrique en intégrant les données d'expression de ces miR, les données anatomopathologiques et moléculaires (stade et grade, statut mutationel de TP53 et FGFR3, phénotype épigénétique MRES et signature CIS) et les données du transcriptome (puces Affymetrix U133 Plus 2.0), des altérations génomiques (puces Illumina 370.000 sondes) et de méthylation (puces Illumina 27.000 sondes). Ce travail m’a permis, d'identifier des miR associés à l'une des deux voies de progression identifiées dans les cancers de vessie et de proposer des cibles candidates de ces miR. La recherche des altérations épigénétiques pouvant affecter l’expression de ces miR a permis d’identifier une association significative entre l’expression d’un miARN (miR-17-5p) et la méthylation d’un promoteur. En revanche les altérations génétiques n’ont été associées à aucune expression de miR. Ce travail propose une liste de très bons candidats miARNs pour lesquels des études fonctionnelles pourront être envisagées au-delà de mon travail de thèse. / Bladder tumors are characterized by two progression pathways. The first pathway leads to the developpement of papillary tumors, which are at high risk of recurrence but that rarely progress to invasive tumors. Another pathway involves carcinoma in situ (CIS), which often progresses by first invading the lamina propria and then the muscle. Tumors infiltrating the muscle have a poor prognosis and chemotherapy regimens are of limited benefits. It is yet important to understand the molecular basis underlying these events. The microRNAs are important regulators of post-transcriptional gene expression. Alteration in their expression and /or activity is believed to contribute to tumor development by deregulating the expression of cancer-related genes. Our work has been focused on studying the expression and function of microRNAs in urothelial carcinogenesis. In the first part, we employed a candidate gene approach to study miR-155, a oncomiR whose dysregulated expression has been reported in many cancers, but not in bladder cancer. I identified a significant overexpression of this miRNA in a subgroup of invasive bladder cancers. Next, I demonstrated a role for miR-155 in tumor invasion and migration, without any apparent effect on cell proliferation. In the second part, we used a more comprehensive approach in which I first conducted an extensive review of the literature to search for miR whose expression was already found to be deregulated and/or miR functionally involved in bladder cancer. I then performed a multiparametric analysis by integrating expression data of miR, pathological and molecular data (stage and grade, mutational status of FGFR3 and TP53, MRES epigenetic phenotype and CIS signature) data of the transcriptome (Affymetrix U133 Plus 2.0), genomic alterations (370,000 chips Illumina probes) and methylation (Illumina chips 27,000 probes). This work allowed us to identify miRs associated with one or the other pathway linked to progression of bladder cancer and also, it revealed candidate targets for these miRs. The search for epigenetic alterations capable to affect the expression of those miRs showed significant association between expression of a particular miRNA (miR-17-5p) and the methylation of its promoter. Genetic alterations however, have failed to associate with expression of miR. Finally, this work suggests a list of good candidates miRNAs for which future functional studies should help to get insight into the role of these miRNAs

Thèse de doctorat : Biologie cellulaire et moléculaire : Paris 12 : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. f. 172-197.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2003. / Bibliogr.: f. 78-84. Publié aussi en version électronique.

L’objectif du travail a été d’explorer la valeur pronostique pour les tumeurs de la vessie des polymorphismes de gènes associés à l’inflammation et du microenvironnement tumoral lymphocytaire CD8+. Pour les marqueurs constitutionnels, deux approches ont été conduites concomitamment, l’une explorant de façon globale les gènes associés à l’inflammation, l’autre ciblant un gène inflammatoire d’intérêt, PDL1, impliqué dans des points de contrôles immunologiques. A l’échelle du génome, en utilisant des méthodes statistiques soit classiques soit innovantes (dites multi marqueurs), nous avons démontré que les variants (SNP) dans les gènes TNIP1, CD5 et JAK3 étaient associés au risque de récidive des tumeurs de vessie non invasives du muscle alors que les variants dans les gènes MASP1, AIRE et CD3 étaient associés au risque de progression. Dans un deuxième temps, l’association entre variants dans le gène de PDL1 et pronostic des tumeurs de vessie a été explorée en appliquant une méthode classique « SNP par SNP » et une approche à l’échelle du gène. Nous avons identifié une forte association entre des variants de PDL1 et le pronostic de tumeurs de vessie envahissant le muscle dans une large cohorte prospective, mais sans pouvoir répliquer ce résultat dans une série issue du consortium TCGA.Dans les tumeurs n’envahissant pas le muscle, nous avons développé et évalué une méthode d’évaluation standardisée de l’infiltrat lymphocytaire CD8+, cellules T-cytotoxiques impliquées dans la mort des cellules tumorales. L’analyse morphométrique après double immuno-marquage des cellules tumorales et des lymphocytes CD8+ et numérisation a permis d’estimer de façon séparée le compte des cellules inflammatoires dans la tumeur et le stroma, et d’estimer l’hétérogénéité spatiale intra-tumorale. Nous avons montré que cette hétérogénéité limite les estimations de l’infiltrat CD8+ sur les puces tissulaires (Tissue Micro Array) qui échantillonnent les tumeurs de façon restrictive. Sous cette réserve, nous avons identifié dans les tumeurs n’envahissant pas le muscle une association entre l’infiltrat lymphocytaire CD8+ et le stade tumoral Ta/T1, ainsi qu’avec le risque de récidive des tumeurs T1. A l’avenir, variations génétiques constitutionnelles dans les gènes de l’inflammation et évaluation de l’infiltrat tumoral inflammatoire pourraient être intégrées en vue d’améliorer la prédiction du pronostic des tumeurs vésicales. / The aim of this study was to explore prognostic value for bladder cancer of germline polymorphisms in inflammatory genes and tumor CD8+ lymphocytic microenvironment. For constitutional markers, two approaches were conducted jointly: one genome-based using specific GWAS statistical methods, the other gene-based focusing on PDL1, an inflammatory gene implicated in immune checkpoints. At the genome level, using both standard and innovative statistical methods (multi marker methods Bayesian Lasso and Bayes A) we demonstrated that variants (SNPs) in TNIP1, CD5 and JAK3 were associated with the risk of recurrence of non-muscle invasive bladder cancer (NMIBC) while SNPs in MASP1, AIRE and CD3 were associated with risk of progression. Meanwhile, association between PDL1 and prognosis of NMIBC and muscle invasive BC (MIBC) was explored using classical SNPS by SNP investigations and a gene based approach. We identified a very strong association between PDL1 variants and MIBC prognosis in a large prospective cohort but failed replicating those results in the TCGA consortium series.In non-muscle invasive bladder cancer, we developed and evaluated a standardized counting approach of CD8+ cells, T-cytotoxic lymphocytes implicated in tumor cells death. Morphometric analysis after double immuno-staining of tumor cells and digitalization allowed separate estimation of CD8+ cells in the tumor and stroma compartment and estimation of spatial intra tumoral heterogeneity. We demonstrated that this heterogeneity compromised CD8+ estimation on Tissue Micro Arrays, which sample the tumors in a restrictive manner. Keeping those limitations in mind, we identified an association between CD8+ inflammatory infiltrate and both NMIBC stage and T1 tumours risk of recurrence. In the future, germline variation in inflammatory genes and evaluation of tumor inflammatory infiltrate could be integrated for better prediction of bladder cancer prognosis.

La cystectomie radicale est le traitement de référence pour les cancers de la vessie infiltrant le muscle. Cette chirurgie entraine un taux élevé de complications et diminue la qualité de vie des patients à court et à long terme. Une revue de la littérature a d’abord été effectuée afin d’identifier les facteurs de l’état nutritionnel associés au risque de complications et de mortalité après la cystectomie radicale. L’hypoalbuminémie a été identifiée comme un prédicteur potentiel de la mortalité post-opératoire. Une étude de cohorte a ensuite été menée afin d’identifier des facteurs de l’état nutritionnel associés au risque de développer des complications après cette chirurgie. Un indice de masse corporelle élevé, une baisse de l’appétit, une perte de poids, une hypo-albuminémie et une hypo-préalbuminémie avant l’opération sont les facteurs qui ont été associés au développement de complications post-opératoires. Des analyses et des études supplémentaires doivent être menées dans l’optique développer des interventions qui pourraient diminuer le risque de complications après la cystectomie radicale. / Radical cystectomy is the reference treatment for muscle invasive bladder cancer. This surgery is associated with a high complication rate and has an important impact on patients’ quality of life. Nutritional status influences outcomes of diseases and surgeries, but few nutritional factors have been associated with complications or mortality after radical cystectomy. We conducted a systematic review to identify factors of the nutritional status associated with the development of complications or mortality after the surgery. This review has shown that hypoalbuminemia seems to be associated with a higher risk of death after the surgery. We conducted a cohort study to identify factors of nutritional status prospectively assessed that predict complications after radical cystectomy, using a standardized reporting method of complications and optimized regression models. Preoperative high body mass index, decreased appetite, weight loss, hypoalbuminemia and hypo-prealbuminemia were associated with complications after RC in this cohort study. Clinical trials are needed to assess surgery issues of preoperative nutritional interventions.

Titre de l'écran-titre (visionné le 15 mai 2023) / Le microenvironnement tumoral se caractérise notamment par une altération de ses propriétés mécaniques. Cependant, la plupart des modèles actuels sont incapables de recréer fidèlement les propriétés mécaniques d'une tumeur. Les modèles d'ingénierie tissulaire basés sur la méthode d'auto-assemblage ont le potentiel de mieux récapituler l'architecture et la composition du stroma. Ici, nous avons utilisé la méthode d'auto-assemblage basée sur un modèle de tissu de vessie pour créer un environnement semblable à celui d'une tumeur. Le modèle tumoral repose sur la capacité des fibroblastes primaires sains (HFs) induits en fibroblastes associés au cancer (iCAFs) à reconstituer un stroma récapitulant les propriétés d'une tumeur de vessie. Les objectifs de ce projet sont de caractériser le modèle auto-assemblé et définir les composantes permettant de contrôler l'induction des fibroblastes. Nos résultats ont montré que la composition de la matrice extracellulaire (MEC) dérivée des iCAFs est plus rigide, avec un dépôt et un remodelage accru du collagène et de la fibronectine. La technique de microscopie à polarisation quantitative a montré que les cellules urothéliales cultivées sur la MEC composée d'iCAFs étaient plus contractiles et présentaient une translocation nucléaire élevée de YAP. De plus, nos résultats montrent une augmentation de la prolifération des cellules urothéliales présentes sur le stroma des iCAFs ainsi qu'une expression accrue de marqueurs de la transition épithélio-mésenchymateuse (EMT) qui corrèlent avec l'augmentation de la rigidité de la MEC des modèles iCAFs. Une caractérisation plus fine de l'activation des fibroblastes montre un changement de morphologie, d'expression de l'α-SMA et de contractilité cellulaire. En somme, les niveaux de rigidité et la structure du stroma obtenus à l'aide de ce modèle de génie tissulaire sont comparables à ce qui est observé dans les cancers de vessie. De plus, l'urothélium présente également des réponses moléculaires attendues dans un environnement tumoral très rigide. Finalement, une meilleure compréhension des phénomènes d'induction des iCAFs permettrait un meilleur contrôle des propriétés biophysiques des modèles tumoraux produits par auto-assemblage. À terme, ce projet ouvre la porte à la production de modèles reproduisant plus fidèlement les propriétés physiques des tumeurs pour étudier les mécanismes de la progression tumorale in vitro. / A tumor microenvironment is characterized by its altered mechanical properties. However, most models remain unable to faithfully recreate the mechanical properties of a tumor. Engineered models based on the self-assembly method have the potential to better recapitulate the stroma architecture and composition. Here, we used the self-assembly method based on a bladder tissue model to engineer a tumor-like environment. The tissue-engineered tumor models were reconstituted from stroma-derived healthy primary fibroblasts (HFs) induced into cancer-associated fibroblast cells (iCAFs). The objectives of this project are to characterize the self-assembled model and to define the components that control fibroblast induction. Our results show that the iCAFs-derived extracellular matrix (ECM) composition was found to be stiffer, with increased ECM deposition and remodeling. The urothelial cells overlaid on the iCAFs-derived ECM were more contractile, as measured by quantitative polarization microscopy, and displayed increased YAP nuclear translocation. We further showed that the proliferation and expression of epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) marker were increased in the urothelial cells, which correlate with the increased stiffness of the iCAFs-derived ECM. Further characterization of fibroblast activation shows a change in morphology, in α-SMA expression, and in cell contractility. Together, our results demonstrate that our tissue-engineered tumor model can achieve stiffness levels comparable to that of a bladder tumor. The urothelium also exhibits molecular responses expected in a highly rigid tumor environment. Finally, a better understanding of the induction of iCAFs would improve the control of the biophysical properties of tissue-engineered tumor models. Ultimately, this project could lead to the production of models that more accurately reproduce the physical properties of tumors to study the mechanisms of tumor progression in vitro.

Les fibroblastes associés au cancer (CAF) constituent le type cellulaire le plus abondant du microenvironnement tumoral. In vivo, les tumeurs les plus agressives corrèlent avec un enrichissement en CAF et une matrice extracellulaire plus dense. En effet, les interactions dynamiques et réciproques entre les cellules cancéreuses et les CAF favoriseraient la progression tumorale. Cependant, les molécules impliquées dans ces interactions ainsi que leurs effets sur le devenir de la tumeur et sur le remodelage du microenvironnement sont mal connus. Or, mieux définir et comprendre les mécanismes moléculaires impliqués dans cette interaction est crucial afin de pouvoir développer de nouvelles cibles thérapeutiques. Ainsi, nous avons étudié les interactions entre les cellules cancéreuses et les cellules stromales dans le microenvironnement du cancer de la vessie. Les exosomes sont une classe de vésicules extracellulaires d’origine endocytique de 30 à 200 nm de diamètre. Ils sont sécrétés par tous les types cellulaires et constituent, entre autres, un moyen de communication intercellulaire en transportant protéines, lipides et ARN d’une cellule à l’autre. Les cellules cancéreuses sécrètent une grande quantité d’exosomes et ces derniers joueraient un rôle dans la modulation du microenvironnement tumoral, notamment en activant les fibroblastes sains en CAF. Les travaux présentés dans cette thèse ont permis de démontrer que les exosomes sécrétés par les cellules cancéreuses sont internalisés par les fibroblastes vésicaux sains et qu’ils favorisent la prolifération de ces derniers. De plus, les exosomes dérivés de cellules cancéreuses activent les fibroblastes sains en CAF grâce au TGFβ qu’ils contiennent. La neutralisation du TGFβ par des anticorps spécifiques confirme ces résultats. Une fois activés, les CAF augmentent la prolifération, la migration et l’invasion des cellules cancéreuses via une sécrétion soutenue de la molécule IL-6. D’ailleurs, le blocage de la voie de signalisation de l’IL-6 renverse les effets observés sur les cellules cancéreuses. Nous avons également démontré que les CAF diminuent la sensibilité des cellules cancéreuses à la mitomycine C. Enfin, les CAF remodèlent la matrice extracellulaire du microenvironnement tumoral notamment par une sécrétion accrue des protéines oncofétales ténascine C et EDA-fibronectine, ainsi qu’une activité LOX-1 et MMP augmentée. Par ailleurs, la matrice extracellulaire générée par les CAF favorise la transition épithéliomésenchymateuse des cellules urothéliales saines en inhibant le marqueur épithelial Ecadhérine au profit du marqueur mésenchymateux N-cadhérine. Ainsi, une communication étroite et complexe entre les cellules cancéreuses et les CAF favorise la progression tumorale. En secrétant des facteurs solubles à activité protumorale et des protéines de la matrice extracellulaire, les CAF favorisent la prolifération, l’invasion et la chimiorésistance des cellules cancéreuses. Globalement, nos travaux soutiennent l'idée que l’inhibition de la transdifférenciation des fibroblastes sains en CAF est une cible thérapeutique de choix dans le développement de nouveaux anticancéreux. / Cancer-associated fibroblasts (CAFs) are the most abundant cell type of the tumor microenvironment. In vivo, aggressive tumors correlate with an enrichment of CAFs and a denser extracellular matrix. Indeed, the dynamic and reciprocal interactions between tumor cells and CAFs promote tumor progression. However, the molecules involved in these interactions, as well as their effects on the fate of the tumor and the remodeling of the microenvironment are poorly known. However, better define and understand the molecular mechanisms of this interaction is crucial to develop new treatments. Thus, we studied interactions between tumor cells and stromal cells in the microenvironment of bladder cancer. Exosomes are a class of extracellular vesicles with of endocytic origin measuring 30 to 200 nm in diameter. They are secreted by all types of cells and constitute, among others, a means of intercellular communication by transporting proteins, lipids and RNA from one cell to another. Cancer cells secrete a large amount of exosomes and these exert a role in the modulation of the tumor microenvironment, notably by activating healthy fibroblasts in CAFs. The work presented in this thesis has demonstrated that the exosomes secreted by cancer cells are internalized by vesical fibroblasts and promote their proliferation. In addition, exosomes derived from cancer cells activate healthy fibroblasts in CAFs using the TGFβ that they transport. The neutralization of TGFβ by specific antibodies confirms these results. Once activated, CAFs increase the proliferation, migration and invasion of cancer cells via a sustained secretion of the IL-6 molecule. Moreover, the blocking the IL-6 signaling pathway reverses the effects observed in cancer cells. We have also demonstrated that CAFs decrease the sensitivity of cancer cells to mitomycin C. Finally, CAFs remodel the extracellular matrix of the tumor microenvironment notably by an increased secretion of tenascin C and EDA-fibronectin oncofetal proteins, as well as a LOX-1 and MMP increased activity. In addition, the extracellular matrix generated by CAFs promotes the epithelio-mesenchymal transition of healthy urothelial cells by inhibiting the epithelial marker E-cadherin in favor of the mesenchymal marker N-cadherin. Thus, a close and complex communication between the cancer cells and the CAFs increases tumor progression. By secreting soluble factors with a pro-tumor activity and extracellular matrix proteins, CAFs promote the proliferation, invasion and chemoresistance of cancer cells. Overall, our work supports the idea that the inhibition of the transdifferentiation of healthy fibroblasts into CAFs is a therapeutic target of choice in the development of novel anticancer drugs.