La croissance des tumeurs dépend de l'angiogenèse qui permet un apport adéquat en oxygène et en nutriments ainsi que la dissémination des cellules cancéreuses vers d'autres organes pour former des métastases. Son inhibition représente donc une stratégie efficace pour bloquer ou contrer la croissance des tumeurs. Parmi les éléments essentiels à l'initiation de l'angiogenèse tumorale, on retrouve le facteur de croissance de l'endothélium vasculaire (VEGF) qui exerce son action proangiogénique en se liant à son récepteur, le VEGFR-2. Ce récepteur à activité tyrosine kinase est responsable de l'émission des signaux cellulaires nécessaires à l'angiogenèse tumorale. Ainsi, dans un contexte de prévention et de traitement du cancer, le VEGFR-2 représente une cible de choix. Sachant que le tiers des cancers est lié à la nutrition, les molécules d'origine alimentaire sont de plus en plus considérées dans la chimioprévention. Différentes études s'intéressent à leur identification et à leurs propriétés antiangiogéniques et antitumorales dans le but de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans les effets préventifs de ces molécules. Le régime méditerranéen est, depuis longtemps, connu pour ses effets bénéfiques pour la santé. Ces effets positifs découlent, entre autres, de l'utilisation de l'huile d'olive. Néanmoins, peu d'études ont caractérisé l'effet de l'huile d'olive sur l'angiogenèse tumorale. L'objectif de ce mémoire est de caractériser les effets de cinq principales molécules de l'huile d'olive (hydroxytyrosol (HT), taxifoline (Tax), tyrosol (TyrOH), oleuropéine (OL) et acide oléique (AO)) sur les étapes clefs de l'angiogenèse tumorale (prolifération, migration et tubulogenèse), induites par le VEGF, dans les cellules humaines endothéliales de veine ombilicale (HUVECs). Dans notre étude, nous avons démontré que HT, Tax et AO inhibent l'angiogenèse in vitro dans les HUVECs. Cet effet consiste en une inhibition des processus de prolifération et de migration cellulaires ainsi que de la tubulogenèse qui sont induits par le VEGF. Le mécanisme derrière ces effets est attribuable à l'inhibition de la phosphorylation des résidus tyrosines, du VEGFR-2, Tyr951, Tyr1059, Tyr1175 et Tyr1214 indispensables à l'induction de l'angiogenèse tumorale. Nous avons aussi démontré que HT, Tax et AO diminuent l'activation des voies de signalisation intracellulaires des MAPkinases (ERK et JNK) induites par le VEGF, et ce, à des concentrations qui pourraient être fournies par une alimentation à base d'huile d'olive. Nos résultats permettent donc de mieux comprendre les mécanismes responsables de l'activité antiangiogénique des molécules de l'huile d'olive. Dans l'ensemble, les résultats obtenus dans cette étude indiquent que les molécules de l'huile d'olive sont des inhibiteurs de l'activité de VEGF dans l'angiogenèse tumorale et que cet effet pourrait contribuer aux propriétés chimiopréventives de ces molécules. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : cancer, prévention, alimentation, huile d'olive, angiogenèse, facteur de croissance de l'endothélium vasculaire.

Le retard de cicatrisation (RETCIC) est un problème clinique majeur, touchant les gens âgés, les diabétiques, drépanocytaires (DR), ou traités par les glucocorticoides (GC). Nous avons abordé les mécanismes des ulcères DR dans un modèle transgénique ayant un gène beta globine humain muté (SAD). Les souris SAD âgées ont un RETCIC corrélé au degré d'anémie et d'hemolyse, comme dans la DR humaine ; le RETCIC est lié à l'altération de l'angiogenèse cutanée et un faible recrutement de cellules endothéliales progénitrices (EPC) depuis la moelle. La sécrétion de CXCL12 dans la plaie par les kératinocytes et les cellules inflammatoires est diminuée. Fait notable, le traitement local de la plaie par des EPC ou du CXCL12 recombinant restaurent l'angiogenèse et une cicatrisation des souris SAD âgées. Nous avons ensuite abordé le rôle du récepteur minéralocorticoide dans la cicatrisation cutanée, et proposé ses antagonistes (MRA) pour améliorer le RETCIC en pathologie (traitement local GC, diabète murin); j'ai aussi participé à la démonstration de l'effet bénéfique des MRA sur l'atrophie épidermique GC-induite chez l'homme. A l'aide d'explants de peau murine et humaine, de plaies cutanées crées sur le dos de souris, et par l'analyse de la cicatrisation de biopsies chez le volontaire sain après traitement GC (étude post-hoc de l'essai SPIREPI), nous montrons que les MRA améliorent le RETCIC pathologique, et n'affectent pas la peau saine normale. Nous avons montré que l'effet bénéfique des MRA topiques implique une augmentation de la prolifération kératinocytaire et le canal sodium épithelial. Ces résultats montrent un rôle inédit et important du MR cutané dans la cicatrisation. / Impaired wound healing is a major unsolved clinical problem in aging, diabetes, sickle cell disease (SCD), glucocorticoid (GC) therapy or Cushing syndrome.First, we investigated the mechanisms underlying SCD ulcers, using SAD transgenic mouse model with mutated human beta globin. Old SAD mice displayed delayed healing correlated with the severity of anemia and hemolysis, as in human SCD, related to impaired cutaneous angiogenesis and poor endothelial progenitor cell (EPC) mobilization from the bone marrow. CXCL12 secretion by keratinocytes and inflammatory cells in SAD wounds was low. Noticeably, local wound therapy with EPCs or with recombinant CXCL12 restored wound angiogenesis and healing in old SAD mice.Second, we questioned the role of mineralocorticoid receptor (MR) in wound healing and proposed that MR blockade could improve reepithelialization in pathological situations (GC-treated skin, diabetic mouse models); I also participated to the demonstration that MR blockade limits GC-induced epidermal atrophy in human skin. We used skin explants from mouse and humans, full thickness skin wounds on the back of mice, and analyzed wound closure after skin biopsy in healthy volunteers pre-treated with GC, as a post-hoc study of the SPIREPI clinical trial. We found that MR blockers can rescue the pathological delayed wound healing while they did not modify wound closure in normal condition. We show that the improvement of GC-induced wound healing delay by MR blockade involves restoration of keratinocyte proliferation and down-regulation of the epithelial sodium channel. These results suggest an important and entirely novel role for MR in to improve delayed wound closure.

La Thrombospondine-1 (TSP-1) représente l'un des principaux activateurs endogènes du TGF-?1 et possède des propriétés anti-angiogéniques et immunomodulatrices. L'un de ses récepteurs, le CD47, joue un rôle critique dans son effet anti-angiogénique et module l'inflammation. Après obstruction urétérale unilatérale (UUO), l'expression de la TSP-1 augmente, est corrélée à celle du TGF-?1 et du collagène III et décroît avec la réparation tissulaire qui accompagne la désobstruction urétérale. L'utilisation de souris knock-out pour la TSP-1 a permis de montrer qu'elle participe au développement des lésions tubulaires rénales en favorisant les altérations vasculaires et le recrutement des cellules inflammatoires. Cet effet pro-inflammatoire dépend, au moins en partie, du facteur chimiotactique MCP-1, de l'augmentation du rolling leucocytaire et de l'activation de la voie Th17. Les souris knock-out pour CD47 bénéficient également d'une protection tubulaire et vasculaire. Cependant, elles présentent une fibrose interstitielle accrue associée à une augmentation de l'expression de la TSP-1 et du TGF-?1 qui pourrait compromettre une éventuelle récupération rénale. L'étude préliminaire de modèles de néphroangiosclérose chez le rat et la souris révèle que la TSP-1 est surexprimée dans le parenchyme rénal au cours de l'hypertension artérielle. L'intensité de son expression est corrélée à la sévérité des lésions histologiques, suggérant son rôle physiopathologique. Ces résultats montrent que la TSP-1 et le récepteur CD47 participent au développement de la fibrose rénale et représentent donc des cibles thérapeutiques potentielles au cours des maladies rénales chroniques. / Thrombospondin-1 (TSP-1) is a major endogenous activator of TGF-β1 and has anti-angiogenic and immunomodulatory properties. One of its partners, receptor CD47, plays a critical role in its anti-angiogenic activity and also regulates inflammation. After unilateral ureteral obstruction (UUO), TSP-1 expression increases, correlates to TGF-β1 and collagen III expression and decreases with renal repair after desobstruction. Use of TSP-1 knock-out mice allowed us to demonstrate that TSP-1 favours renal injury by increasing vascular lesions and inflammatory cells recruitment. This pro-inflammatory effect depends, at least in part, on chemotactic factor MCP-1, increasing in leukocyte rolling and engagement of T cells in Th17 pathway. CD47 knock-out mice also benefit from tubular and vascular protection after UUO. However, they exhibit increased interstitial fibrosis associated with higher expression of TSP-1 and TGF-β1, which could compromise renal repair. Preliminary study of nephroangiosclerosis models in rats and mice revealed that TSP-1 expression is induced in renal tissue by arterial hypertension and is correlated to the severity of histological lesions, suggesting its physiopathological role. These results show that TSP-1 and CD47 are involved in renal fibrosis and that they represent potential therapeutic target in the management of chronic kidney disease.

Le mésothéliome pleural malin (MPM) est un cancer rare et de mauvais pronostic. Le diagnostic de MPM restant difficile à ce jour, nous avons tout d'abord évalué l'intérêt de l'analyse du transcriptome, à partir des cellules présentes dans le liquide pleural, à des fins diagnostiques. Si cette approche parait faisable, ses contraintes techniques la rendent incompatibles avec une utilisation en routine. Notre deuxième axe de travail s'est inscrit dans le domaine du traitement local du MPM, avec l'évaluation de l'administration intrapleurale (IP) de deux molécules de chimiothérapie : le pemetrexed et le lipoplatine. Les résultats sur modèle animal montrent que les profils pharmacocinétiques de ces deux molécules sont significativement différents entre une administration intraveineuse et une administration IP. Dans l'optique d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques, nous avons évalué la voie de l'adrénomédulline (AM) dans le MPM. L'AM et ses récepteurs sont conjointement exprimés dans les biopsies pleurales de MPM. In vitro, l'AM augmente les capacités de prolifération, de migration et d'invasion des cellules de MPM, par l'intermédiaire de la voie des MAPK. L'inhibition de l'AM ou de ses récepteurs apparait comme une stratégie thérapeutique prometteuse dans le MPM, de part ses effets directs sur les cellules néoplasiques, mais aussi ses effets indirects, via une inhibition de l'angiogénèse et de la lymphangiogénèse tumorale (in vivo). Enfin, nous avons évalué de nouveaux critères de jugement pour les essais cliniques de phase II. Nous avons montré que le taux de survie sans progression à 9 semaines est le critère le plus performant pour prédire la survie globale. / Malignant pleural mesothelioma (MPM) is a rare cancer with poor prognosis. As MPM diagnosis remains difficult today, we first assessed the potential value of transcriptome analysis, from cells in pleural fluid, with diagnostic purpose. If this approach looks feasible, its technical constraints make it incompatible with routine practice. The second axis of our work concerned MPM local treatment, with the assessment of intrapleural (IP) administration of two chemotherapy drugs: pemetrexed and lipoplatin. Results obtained in an animal model show that the pharmacokinetic profiles of these two drugs are significantly different between intravenous and IP administration. With the goal of identifying new therapeutic targets, we explored the adrenomedullin (AM) pathway in MPM. AM and its receptors are jointly expressed in pleural biopsies from MPM. Moreover we demonstrated in vitro that AM increases the proliferation, migration and invasion abilities of MPM cells, through the MAPK signaling pathway. Inhibition of AM or its receptors appears as a promising therapeutic strategy, because of its direct effects on malignant cells, but also its indirect effects, via tumor angiogenesis and lymphangiogenesis inhibition (in vivo). Finally, we assessed new endpoints for phase II clinical studies. We showed that the progression-free survival rate at 9 weeks is the most performant criterion to predict overall survival.

L'hypervascularisation artérielle bronchique des dilatations des bronches contribue à l'afflux local de cellules inflammatoires et de protéines plasmatiques et favorise la survenue de saignements bronchiques. Les mécanismes de l'angiogénèse des vaisseaux bronchiques dans les dilatations des bronches sont peu connus, mais pourraient impliquer la voie du facteur de croissance endothélial (VEGF)-A.Nous avons émis l'hypothèse que l'infection bronchique dans les dilatations des bronches contribue à l'angiogénèse des vaisseaux bronchiques. Nous avons développé chez la souris un modèle d'infection bronchique persistante par l'instillation intratrachéale de billes d'agarose contenant du Pseudomonas aeruginosa. Nos résultats indiquent que l'infection bactérienne provoque l'angiogénèse des vaisseaux péribronchiques en 7 jours. P. aeruginosa induit la synthèse de VEGF-A par l'épithélium respiratoire in vitro et chez la souris par l'activation du récepteur de l'epidermal growth factor (EGF).Nous avons ensuite évalué l'effet de la perte de fonction de CFTR, l'anomalie caractéristique de la mucoviscidose (une cause génétique de dilatation des bronches), sur l'angiogénèse bronchique et l'expression de facteurs pro-angiogéniques. Ces études ont été menées à partir de poumons de patients mucoviscidosiques, chez des souris mutées pour le gène cftr et par inhibition de CFTR sur des cultures de cellules épithéliales.Nos données indiquent que l'infection bronchique contribue à l'angiogénèse péribronchique, qui nécessiterait une communication épithélium/endothélium. L'épithélium bronchique de la mucoviscidose est dans un état pro-angiogénique en l'absence d'infection. / Abnormal proliferation of bronchial arteries in subjects with bronchiectasis contributes to the recruitment of inflammatory cells and plasma protein within the airways, and promotes endobronchial bleeding. Mechanisms of bronchial angiogenesis in bronchiectasis are largely unknown, but could implicate the vascular endothelial growth factor (VEGF)-A pathway.We hypothesized that bronchial infection that occurs in bronchiectasis contributes to angiogenesis of bronchial blood vessels. We developed a mouse model of persistent bronchial infection by intratracheal instillation of agarose beads containing Pseudomonas aeruginosa. Our results indicate that bacterial infection promotes angiogenesis of peribronchial blood vessels within 7 days. Further, P. aeruginosa induces VEGF-A synthesis in airway epithelium in vitro and in mouse in vivo via activation of the epidermal growth factor (EGF) receptor.Next we examined the role of CFTR defect, associated with cystic fibrosis (CF, a genetic cause of bronchiectasis), on bronchial angiogenesis and expression angiogenic growth factors. These studies were conducted using lung tissues obtained in CF subjects, in various strains of mice mutated for the cftr gene, and by inhibition of CFTR function in cultured airway epithelial cells.Our data indicate that bronchial infection contributes to peribronchial angiogenesis, which probably necessitate interaction of epithelial and endothelial cells. Cystic fibrosis airway epithelium may exhibit a pro-angiogenic phenotype in the absence of infection.

Les maladies chroniques constituent l'un des défis du 21ème siècle. La Broncho-pneumopathie chronique obstructive est une maladie respiratoire caractéristique de ces maladies, en raison de son caractère hétérogène et de ses répercussions systémiques. Parmi celles-ci, la dysfonction musculaire périphérique est cruciale, mais ses liens avec l'atteinte pulmonaire restent mal expliqués. La réduction d'activité physique a été le premier lien proposé, mais le remodelage musculaire dans la BPCO est bien différent à celui observé chez des sujets déconditionnés (possiblement en raison d'une exposition à la sédentarité plus ancienne et importante), et d'autres facteurs tels le stress oxydant ont été incriminés. La comparaison directe de la dysfonction musculaire périphérique de BPCO à celle de sujets sains sédentaires est limitée par l'hétérogénéité de l'atteinte musculaire. Enfin, chez les patients BPCO, le réentrainement n'a jamais fait la preuve d'adaptations musculaires similaires à celles de sujets sains sédentaires. L'objectif de cette thèse est donc la mise en évidence du rôle exact de la réduction d'activité physique et de l'exercice dans la dysfonction musculaire périphérique hétérogène de la BPCO. Nous montrons que l'exposition à la l'inactivité au cours de la vie n'est pas plus importante dans la BPCO que chez des sujets sains sédentaires. Parallèlement, il existe des phénotypes de dysfonction musculaire dans la BPCO. Cependant, quel que soit le phénotype considéré, il persiste des anomalies ultrastructurales entre patients BPCO et sujets sains de même niveau d'activité physique. Finalement, un même programme de réentrainement à l'effort n'a pas entrainé les mêmes adaptations fonctionnelles, morphologiques et angiogéniques que chez les sujets sains sédentaires.En conclusion, ces différents travaux remettent en cause le paradigme classique de la spirale du déconditionnement dans la BPCO et ouvrent des pistes pour l'optimisation de la réhabilitation respiratoire. / Chronic diseases are one of the medical challenges of the 21st century. The chronic obstructive pulmonary disease is paradigmatic of this type of diseases, because of its heterogeneity, and its systemic repercussions. The peripheral muscle dysfunction constitutes a key-repercussion in COPD. However, the links between this muscle dysfunction and the pulmonary impairment remain poorly understood.The physical activity reduction has been the first link proposed. However, the magnitude of structural muscle remodeling in COPD differs to the one of deconditioned sedentary subjects (though, this could be the consequence of greater and older inactivity in COPD), and other factors like the oxidative stress have been incriminated. The peripheral muscle dysfunction in COPD patients has never been directly compared to the one of healthy subjects of the same physical activity level, and is limited by the heterogeneity of the muscle dysfunction in COPD patients. Last, the exercise training has never shown similar muscle response in COPD patients as compared to healthy sedentary subjects. The aim of this PhD Thesis was to understand the exact contribution the physical inactivity and the exercise training in the heterogeneous peripheral muscle, dysfunction in COPD patients.First, we observed that the lifetime physical activity was not greater in COPD patients as compared to lifetime sedentary healthy subjects. In another hand, we showed phenotypes of peripheral muscle dysfunction in COPD patients. However, and whatever the phenotype considered, there was significantly more ultra-structural damage in COPD patients vs. healthy sedentary subjects. Last, a similar exercise training program did not induce similar functional, histo-morphological and angiogenic muscle responses in COPD patients vs. healthy sedentary subjects.Altogether, our work challenges the classical paradigm of the COPD spiral of decline and open doors to research on other specific pathways of the field of muscle dysfunction in COPD in order to optimize the pulmonary rehabilitation.

Ce mémoire présente l’étude de certains effets pharmacologiques de nouveaux analogues synthétiques des cannabinoïdes. Un des objectifs de longue date des recherches sur les cannabinoïdes a été la découverte de puissants analogues synthétiques de substances naturelles, qui pourraient être développés comme médicaments. Cela nécessite, entre autres, qu’ils soient exempts d’effets psychotropes qui caractérisent l’usage récréatif du Cannabis. Le moteur derrière cet objectif a été la longue histoire de l’usage du Cannabis comme substance médicale, en particulier dans le traitement de la douleur et de l’inflammation. Parmi les nombreux effets pharmacologiques des cannabinoïdes, deux sont d’un grand intérêt thérapeutique : l’effet antiprolifératif sur les cellules tumorales et l’effet anti-angiogène. Dans ce mémoire, l’étude de ces deux effets a été réalisée sur des cultures cellulaires tumorales et endothéliales humaines. Les tests de prolifération sur les deux types de cellules n’ont pas montré de cytotoxicité. Ce qui a permis de poursuivre l’étude de l’effet anti-angiogène, et qui a mis fin à l’étude de l’effet anti-tumoral. L’inhibition de l’angiogénèse a été investiguée en réalisant des tests de recolonisation d’une zone dénudée dans une monocouche de cellules endothéliales et des tests de formation de microtubules sur matrice gélifiée. L’effet anti-angiogène n’a pas pu être évalué à cause de problèmes de contamination, néanmoins certaines molécules montrent un effet anti-migratoire. L’absence de cytotoxicité et l’analogie structurale avec le -tétrahydrocannabinol encourage à continuer l’investigation des effets pharmacologiques de ces nouvelles molécules synthétiques. Il serait aussi pertinent d’étudier, dans une thèse de doctorat, les mécanismes d’actions moléculaires par lesquels agissent ces molécules. / This thesis aims to assess the pharmacological effects of new synthetic cannabinoid analogs. A long-standing goal in cannabinoid research has been the discovery of potent synthetic analogs of the natural substances that might be developed as clinically useful drugs. This requires, among other things, that they be free of the psychotropic effects that characterize the recreational use of Cannabis. An important driving force for this goal is the long history of the use of Cannabis as a medicinal agent especially in the treatment of pain and inflammation. Among the many pharmacological effects of cannabinoids, two are of great therapeutic value: the anti-proliferative effect on tumor cells and anti-angiogenic effect. In this thesis, the study of these two effects has been conducted on tumoral and endothelial culture cell. The proliferation tests on both types of cells showed no cytotoxicity. This allowed further study of the anti-angiogenic effect, and ended the study of anti-tumoral effect. Inhibition of angiogenesis has been investigated by performing recolonization tests of a denuded area on endothelial cell monolayer and microtubules formation tests on gel matrix. This effect could not be evaluated because of contamination problems; however, some molecules show anti-migration effects. The absence of cytotoxicity and structural analogy with -tetrahydrocannabinol encourages the investigation in pharmacological effects of these new synthetic molecules. It would also be interesting to study in a doctoral thesis, the molecular mechanisms of action involved.

Dans la foulée des avancées en médecine nucléaire, l’imagerie moléculaire par résonance magnétique a pris son essor ces dernières années car elle constitue un enjeu contemporain en vue d’améliorer le diagnostic et le suivi thérapeutique de pathologies comme le cancer ou la maladie d’Alzheimer. Cependant, cette technique d’imagerie médicale souffre à la fois de la petite quantité de récepteurs disponibles in vivo et de la faible sensibilité de l’IRM pour la détection d’agents de contraste exogènes. De ce fait, la littérature montre un intérêt croissant pour le développement de nouveaux agents de contraste pouvant porter plusieurs milliers de contrastophores et de nouvelles techniques sont nécessaires pour évaluer l’efficacité de ces derniers. Ainsi, lorsqu’un agent de contraste fonctionnalisé est injecté in vivo, ce dernier va subir de nombreux processus biochimiques (extravasation, fixation spécifique sur les récepteurs, internalisation dans les cellules…) qui peuvent rendre les mécanismes de prise de contraste difficile à appréhender. De ce fait, nous avons développé une nouvelle méthode in vitro d’observation cellulaire permettant de caractériser les agents de contraste par IRM en modélisant expérimentalement certains des mécanismes ayant lieu in vivo, tout en s’affranchissant des problèmes liées à l’expérimentation sur petit animal (résolution, Rapport signal sur bruit, reproductibilité inter-animale,…). Notre approche a reposé sur la conception d’un dispositif de microhistologie par IRM qui permet de détecter une monocouche de cellules d’une dizaine de microns d’épaisseur dans un environnement microfluidique. Après avoir totalement caractérisé notre méthode avec des cellules ayant internalisé un agent de contraste commercial (Dotarem), nous l’avons utilisé pour évaluer la capture dynamique d’un nouvel agent de contraste développé à Guerbet : une émulsion paramagnétique fonctionnalisée avec des peptides RGD destinée à l’imagerie de l’angiogénèse tumorale. Dans un canal microfluidique, nous avons préparé une monocouche confluente de cellules endothéliales et appliqué un flux d’agent de contraste au-dessus de ces dernières. Par IRM, nous avons pu réaliser un suivi dynamique de la capture de l’agent de contraste par les récepteurs membranaires des cellules. En plus de démontrer la spécificité de l’agent de contraste comme le font les méthodes traditionnelles, notre technique nous a permis d’évaluer les constante cinétiques d’association et de dissociation et la constante d’affinité de l’agent de contraste pour les récepteurs dans des conditions physiologiques proches de celles existant in vivo, notamment en termes de disposition des cellules et de la vitesse et de la concentration de l’agent de contraste. / Following the recent advances in nuclear medicine, magnetic resonance imaging has rapidly become an emerging technique for molecular imaging since it constitutes a contemporary issue for the improvement of the diagnosis and the post-treatment follow-up of pathologies such as cancer and Alzheimer’s disease. However, this technique suffers from both the weak amount of in vivo receptors and the low sensitivity of MRI for the detection of exogenous contrast agents. Thus, the literature shows an increasing interest for the development of novel contrast agents which can carry several thousands of contrastophores and new techniques are needed to evaluate the efficiency of these contrast agents. Indeed, when a targeted contrast agent is injected intraveneously, many biochemical process can occur simultaneously (extravasation, specific binding on receptors, internalization inside cells, …), which can make the contrast uptake mechanisms difficult to investigate. Hence, we developed a new method of cellular observation allowing to characterize the contrast agent by MRI, by imitating some of the in vitro mechanisms that occur in vivo. Using this technique, we also avoided problems that are linked to the experimentation on small animal in terms of resolution, signal to noise ratio and inter-animal reproducibility.Our approach was based on the design and fabrication of a microhistological device that allows to detect a living cells’ monolayer - whose thickness is above 10 microns - in a microfluidic environment. After having fully characterized our method with cells that had internalized a commercial contrast agent (Dotarem), we used it to evaluate the dynamic uptake of a new contrast agent developed and synthetized in Guerbet : a paramagnetic nanoemulsion functionalized with RGD peptides to target the avb3 integrins that play a capital role in the tumor angiogenesis process. In a microfluidic channel, we prepared an endothelial cell monolayer and applied a flow of contrast agent over the cell layer. We were able to follow-up by MRI the uptake of the contrast agent by the cell surface receptors. Besides demonstrating the specificity of the contrast agent as well as traditional in vitro techniques, our technique provides an additional information level since it is able to evaluate the kinetic constants and the affinity of the contrast agents toward the receptors. These experiments were done under physiological conditions close to the ones existing in vivo in terms of cell arrangement, concentration and flow velocity of the contrast agent.

Favorisant plusieurs altérations physiologiques et autres conditions telle l'instabilité génomique, l'inflammation chronique joue un rôle central de l'initiation jusqu'au développement du cancer. Cette condition requiert la contribution de plusieurs types cellulaires et de médiateurs inflammatoires telle que la protéine transductrice du signal et activatrice de la transcription 3 (STAT3). Cette dernière est un médiateur majeur dans l'induction et le maintien d'un microenvironnement tumoral inflammatoire. En effet, la phosphorylation de STAT3 est essentielle à la régulation et à la transcription de plusieurs facteurs de croissance et cytokines incluant la cyclooxygénase-2 (COX)-2 et l'interleukine-6 (IL6), mais par son rôle de transducteur, elle répond aussi à plusieurs stimuli tant endogènes qu'environnementaux. Une des voies les plus importantes à cet effet est celle de JAK/STAT3. Une boucle rétroactive d'activation de STAT3 alimente d'ailleurs les processus impliqués dans le développement tumoral comme la prolifération, l'anti-apoptose, l'angiogenèse et la métastase. Les objectifs de notre étude sont, dans un premier temps, d'évaluer les effets de 5 polyphénols connus pour leur propriété anti-angiogénique; la lutéoline (Lut), l'apigénine (Api), l'épigallocatéchine gallate (EGCG), la delphinidine (Dp) et l'acide éllagique (EA), sur différentes étapes de l'angiogenèse déclenchée par l'IL-6 et d'en déterminer le mécanisme d'action au niveau moléculaire. Dans un deuxième temps, nous avons évalué chez les cellules souches mésenchymateuses (MSC) ayant un phénotype pro-inflammatoire induit par la concanavaline A (ConA), l'implication de la métalloprotéinase membranaire matricielle de type-1 (MT1-MMP) dans l'activation de STAT3 et l'expression de COX-2. Les résultats ont montré principalement que la Lut et l'Api inhibent très significativement la prolifération, la migration et la tubulogenèse des cellules endothéliales (EC) induite par l'IL-6 via la voie JAK/STAT3. En deuxième lieu, chez les MSC, la MT1-MMP semble être un contributeur important dans le phénotype pro-inflammatoire et implique également la voie JAK/STAT3. De façon inattendue l'inactivation de STAT3 potentialise l'expression de COX-2. Étant donné que les MSC sont recrutées aux sites inflammatoires de plusieurs cancers, ces résultats confirment l'importance de la MT1-MMP dans la régulation de la signalisation intracellulaire pro-inflammatoire des MSC. L'action double de STAT3 régulé par la MT1-MMP, montre son rôle majeur comme contributeur dans l'équilibre de l'expression de COX-2. Ce mécanisme permettrait ainsi aux MSC de s'adapter au microenvironnement inflammatoire pro-tumoral. Connaissant la diversité des polyphénols d'origine alimentaire et leur potentiel anti-inflammatoire, anti-angiogénique et anticancéreux on a aussi montré dans le cadre de cette étude que le potentiel de l'activité anti -inflammatoire de la Lut et d'Api permet, en partie d'expliquer leur activité anti-angiogénique et anti-cancer. Ainsi, ces flavones pourraient non seulement servir de base de recherche d'agents thérapeutiques anti-angiogéniques minimisant la résistance aux agents chimiothérapeutiques, mais aussi mettre en lumière le rôle majeur de l'alimentation dans la prévention du cancer. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : STAT3, MT1-MMP, angiogenèse, inflammation, IL6, COX-2

Ce mémoire présente l’étude de certains effets pharmacologiques de nouveaux analogues synthétiques des cannabinoïdes. Un des objectifs de longue date des recherches sur les cannabinoïdes a été la découverte de puissants analogues synthétiques de substances naturelles, qui pourraient être développés comme médicaments. Cela nécessite, entre autres, qu’ils soient exempts d’effets psychotropes qui caractérisent l’usage récréatif du Cannabis. Le moteur derrière cet objectif a été la longue histoire de l’usage du Cannabis comme substance médicale, en particulier dans le traitement de la douleur et de l’inflammation. Parmi les nombreux effets pharmacologiques des cannabinoïdes, deux sont d’un grand intérêt thérapeutique : l’effet antiprolifératif sur les cellules tumorales et l’effet anti-angiogène. Dans ce mémoire, l’étude de ces deux effets a été réalisée sur des cultures cellulaires tumorales et endothéliales humaines. Les tests de prolifération sur les deux types de cellules n’ont pas montré de cytotoxicité. Ce qui a permis de poursuivre l’étude de l’effet anti-angiogène, et qui a mis fin à l’étude de l’effet anti-tumoral. L’inhibition de l’angiogénèse a été investiguée en réalisant des tests de recolonisation d’une zone dénudée dans une monocouche de cellules endothéliales et des tests de formation de microtubules sur matrice gélifiée. L’effet anti-angiogène n’a pas pu être évalué à cause de problèmes de contamination, néanmoins certaines molécules montrent un effet anti-migratoire. L’absence de cytotoxicité et l’analogie structurale avec le -tétrahydrocannabinol encourage à continuer l’investigation des effets pharmacologiques de ces nouvelles molécules synthétiques. Il serait aussi pertinent d’étudier, dans une thèse de doctorat, les mécanismes d’actions moléculaires par lesquels agissent ces molécules. / This thesis aims to assess the pharmacological effects of new synthetic cannabinoid analogs. A long-standing goal in cannabinoid research has been the discovery of potent synthetic analogs of the natural substances that might be developed as clinically useful drugs. This requires, among other things, that they be free of the psychotropic effects that characterize the recreational use of Cannabis. An important driving force for this goal is the long history of the use of Cannabis as a medicinal agent especially in the treatment of pain and inflammation. Among the many pharmacological effects of cannabinoids, two are of great therapeutic value: the anti-proliferative effect on tumor cells and anti-angiogenic effect. In this thesis, the study of these two effects has been conducted on tumoral and endothelial culture cell. The proliferation tests on both types of cells showed no cytotoxicity. This allowed further study of the anti-angiogenic effect, and ended the study of anti-tumoral effect. Inhibition of angiogenesis has been investigated by performing recolonization tests of a denuded area on endothelial cell monolayer and microtubules formation tests on gel matrix. This effect could not be evaluated because of contamination problems; however, some molecules show anti-migration effects. The absence of cytotoxicity and structural analogy with -tetrahydrocannabinol encourages the investigation in pharmacological effects of these new synthetic molecules. It would also be interesting to study in a doctoral thesis, the molecular mechanisms of action involved.