Le carcinome à cellules rénales (CCR) se caractérise par une résistance importante aux thérapies. Notre hypothèse était que des voies signalétiques prolifératives, anti-apoptotiques et/ou angiogéniques sont mises en jeu dans la résistance aux thérapies. Il s’agissait de mesurer la sensibilité de lignées cellulaires de CCR humain à différentes classes thérapeutiques in vitro et in vivo. Une étude pilote a été réalisée sur la base de xénogreffes de la lignée A498 chez la souris nude, puis exploitée pour des analyses sur biopuces à protéines afin d’identifier les voies de signalisation induites par le sunitinib. In vitro, les lignées cellulaires de CCR se sont révélées sensibles aux thérapies indépendamment du statut VHL. In vivo, la lignée A498 est apparue résistante au sunitinib. L’approche par biopuces a montré que plusieurs protéines de l’angiogenèse sont modulées sous l'effet du traitement, notamment l’angiogénine. Il n’y a pas de modification de l’expression des protéines de l’apoptose testées. Les formes phosphorylées d’Akt sont également augmentées dans les tumeurs traitées, de même que Lim1 alors que la forme phosphorylée de NFκB est diminuée. Ce travail a ainsi identifié de potentielles cibles impliquées dans les mécanismes de résistance et devraient permettre de définir de nouvelles options thérapeutiques dans le cancer du rein. / The renal cell carcinoma is characterized by a high resistance to therapies. Our working hypothesis was that proliferative signaling pathways, anti-apoptotic and / or angiogenic are involved in resistance to therapies. Thus, as part of this thesis, we measured the sensitivity to chemotherapy and targeted therapies in kidney cancer cell lines in vitro as well in vivo.A pilot study was conducted on the basis of the A498 cell line xenografts in nude mice, and then used for analysis on proteome arrays to identify the signaling pathways induced by sunitinib. In vitro, the cell lines of RCC were sensitive to therapy regardless of the VHL status. In vivo, the line A498 appeared resistant to sunitinib. The approach using the proteome array has shown that several angiogenesis proteins are modulated as a result of treatment, including angiogenin. There was no change in the expression of proteins of apoptosis. Phosphorylated forms of Akt were also increased in the treated tumors, as well as Lim1 whereas the phosphorylated form of NFkB was reduced. This work has identified potential targets involved in resistance mechanisms and should define new therapeutic options in renal cancer.

Le cancer colorectal (CCR) est un problème majeur de santé publique. Les nouvelles stratégies thérapeutiques incluant les anticorps anti-EGFR ou anti-VEGF en association avec les chimiothérapies ont amélioré la survie des patients présentant un CCR métastatique. Nous avons évalué le rôle de nouveaux biomarqueurs pour individualiser les patients porteurs d’un CCR métastatique qui peuvent bénéficier d’un traitement par thérapies ciblées. Dans la première partie, nous avons démontré pour la première fois la valeur de pSTAT3 (STAT3 phosphorylé) comme biomarqueur prédictif pour sélectionner les populations porteuses d’un CCR métastatique qui pourraient bénéficier d’un traitement par anti-EGFR. Dans ce cadre nous avons publié les résultats de la valeur prédictive et pronostique de pSTAT3 chez 94 patients porteurs d’un CCR métastatique traités par cétuximab en 2ème ligne de traitement (Dobi et al, 2012).La probabilité d’avoir une réponse objective était de 13% chez les patients avec l’expression de STAT3 comparé à 41% chez les patients pSTAT3 négatif (p=0.02). Nous avons montré également l’impact négatif de pSTAT3 sur la durée de la survie sans progression (PFS) et de la survie globale (OS) des patients présentant un CCR métastatique. Ce résultat montre l’intérêt de STAT3 comme biomarqueur prédictif de traitement par anti-EGFR. Dans la deuxième partie, nous avons évalué l’impact en survie des facteurs d’angiogenèse complexe comme angiopoetin-2, syndecan-1 (CD138), FGL2. Dans ce cadre nous avons étudié une cohorte exploratoire à Besançon de patients porteurs d’un CCR métastatique, traitée par chimiothérapie cytotoxique et bévacizumab (anti-VEGF). Après la détermination des seuils de valeurs de chaque biomarqueurs dans le sérum de patients utilisant les courbes ROC, nous avons évalué l’impact négatif de score élevé d’angiopoetin-2 et CD138 en survie de ces patients. Nous avons également démontré l’impact négatif de la combinaison de 3 marqueurs combinés en termes d’OS et de PFS dans une cohorte de validation incluant 244 patients de Besançon, Tours et Dijon. / Despite the progress made in the management of metastatic colorectal cancer (mCRC), this disease remains a major health problem. Targeted therapies (anti-EGFR and anti-VEGF therapies) have improved the clinical outcomes achieved by conventional chemotherapy regimens. Half of the patients with K-RAS wild type colo-rectal cancer doen’t benefit from adding anti-EGFR to standard chemotherapy regimen. We decided to assess the clinical outcomes of anti-EGFR containing chemotherapy regimens in 94 patients with mCRC according to phosphorylated STAT3 (pSTAT) status. The probability of achieving an objective reponse was 13% among patients with positive nuclear expression of pSTAT3 compared with 41% for patients displaying pSTAT3 négative tumors (p=0.02). In a multivariate logistic regression model, high-grade skin rash, wild-type K-RAS status, and negative pSTAT3 status significantly improved time to progression (TTP) and overal survival (OS). These results underscore the impact of pSTAT3 on the clinical efficacy of anti-EGFR-containing chemotherapy regimens and support the prospective assessment of this biomarker. Inhibition of pSTAT3 in mCRCs might be a promising strategy to target chemotherapy-resistant cancer cells and should be assessed in association with anti-EGFR monoclonal antibodies. The second goal of our study was the identification of angiopoetin-2, syndecan1 (CD 138) and FGL2 as prognostic biomarquers of metastatic colorectal cancer patients. Plasma angiopoetin-2, FGL2 et CD 138 levels were mesured in 10 healthy volunteers, 13 patients with locally advanced CRC et 51 mCRC, received bevacizumab containing chemotherapy. Angiopoetin-2 and CD138 levels were significantly elevated in patients with mCRC compared with healthy controls. Amongst patients with mCRC, low pre-therapeutic plasma angiopoetin-2 and CD 138 levels were associated with a prolonged median progression-free survival (PFS) (p<0.01 and p=0.03 respectively), and overall survival (p<0.01 and p=0.02 respectively). PFS and OS was prolonged in patients with out or with only one detectable biomarker compared with patients with two or three high biomarker levels (p<0.01).

Le stress du Réticulum Endoplasmique (RE) est impliqué dans la physiopathologie des maladies rénales, et la réponse UPR (Unfolded Protein Response), qui est activée en réponse à ce stress, joue un rôle important dans l'homéostasie des cellules tubulaires rénales et des podocytes. L’étude des mécanismes moléculaires et des conséquences de l'activation de cette voie est donc importante dans la compréhension de la physiopathologie des maladies rénales et dans la caractérisation de biomarqueurs de lésions évolutives. L’Angiogénine (ANG, appelée également RNase 5) est une ribonucléase secrétée, qui est impliquée dans la réponse à certains stress cellulaires, et permet une adaptation cellulaire et tissulaire.
L'objectif de ce travail a été de mettre en évidence les mécanismes de régulation et les fonctions biologiques de l'ANG en réponse au stress du RE. A partir d'un modèle de cellules tubulaires rénales humaines en culture, nous avons montré que le stress du RE induisait l’expression de l’Angiogénine ainsi que sa sécrétion. Cette observation a été également faite sur différents modèles murins de lésions rénales. Le facteur transcriptionel sXBP1, activé par le transducteur de la réponse UPR, IRE1a, est directement impliqué dans la régulation de l'expression de l'Angiogénine.
Nous avons mis en évidence que l'Angiogénine participait à l’inhibition de la traduction protéique en réponse au stress du RE en produisant des fragments d'ARN de transfert appelés tiRNAs (stress-induced tRNA fragments) qui répriment la traduction des protéines en interférant avec le complexe initiateur de la traduction. L'Angiogénine favorise la survie cellulaire en réduisant l'apoptose induite par le stress du RE, et des souris invalidées pour le gène codant l'Angiogénine sont plus sensibles aux lésions de nécrose tubulaire aigues induites par la Tunicamycine. Outre les propriétés cellulaires "intrinsèques" de l'Angiogénine, nous avons également caractérisé les mécanismes de sécrétion de l'Angiogénine par l'épithélium rénal en situation de stress du RE. La sécrétion épithéliale de l'Angiogénine est sous le contrôle des facteurs transcriptionnels NF-κB et sXBP1, et se produit sous un mode conventionnel, c’est-à-dire dépendant du transit par l'appareil de Golgi. A ce titre, la régulation de l'Angiogénine est similaire à celle de l'Interleukine 6. L'Angiogénine induit une polarisation des macrophages vers un phénotype pro-inflammatoire. Enfin, considérant que l'Angiogénine est secrétée par l'épithélium rénal en situation de stress, nous avons montré que l’Angiogénine peut être un marqueur non invasif de souffrance rénale. L'Angiogénine peut être quantifiée dans les urines de patients porteurs de maladies rénales, et sa concentration est corrélée à la concentration urinaire de Retinol Binding Protein (une protéine de petit poids moléculaire, marqueur de dysfonction tubulaire), mais pas avec celle de l'Albumine. En outre, la concentration urinaire d'Angiogénine est significativement plus élevée dans les urines de patients transplantés rénaux dont la biopsie rénale met en évidence des lésions de tubulite (rejet aigu cellulaire et néphropathie associée au BK virus) que dans les urines de patients indemnes de lésions tubulaires (rejet humoral, ou absence de lésions histologiques). Nous avons mis en évidence par immuno-histochimie un marquage nucléaire du facteur transcriptionnel sXBP1 dans les tubules de reins porteurs de lésions de tubulite, suggérant un lien potentiel entre sécrétion d'Angiogénine et activation du facteur transcriptionnel sXBP1 dans un environnement inflammatoire. En conclusion, nous avons intégré la régulation l'Angiogénine dans la réponse épithéliale rénale au stress du RE, et caractérisé ses fonctions biologiques intracellulaires et paracrines. Notre travail a identifié l'Angiogénine urinaire en étant que potentiel marqueur de lésions rénales tubulaires. / The Endoplasmic Reticulum (ER) stress is involved in the pathophysiology of renal diseases ; the UPR (Unfolded Protein Response), which is activated in response to that stress plays an important role in renal tubular cells and podocytes homeostasis and consequently in tissu homeostasis. Understanding the molecular mechanisms and the consequences of the activation of this pathway is important to characterize the pathophysiology of renal diseases and identification of biomarkers of ongoing lesions. Angiogenin (ANG, also known as RNase 5) is a secreted ribonuclease, which is involved in the cellular stress response, it allows cell and tissue adaptation. The goal of this work was to clarify and identify the mechanisms regulating Angiogenin’s expression and its biological functions during ER stress. Using a human renal tubular cell line, we have shown that ER stress induces the expression of angiogenin and its secretion. This observation was also made on several murine models of renal injury. The transcriptional factor sXBP1 activated by the UPR transducer, IRE1α, is directly involved in regulating the expression of angiogenin. We have shown that angiogenin participates in the inhibition of protein translation in response to ER stress by cleaving transfer RNA and generating tiRNAs (stress-induced tRNA fragments) that suppress protein translation by interfering with the translation initiation complex. Angiogenin promotes cell survival by reducing ER stress-induced apoptosis, ANG knockout mice are more sensitive to acute tubular necrotic lesions induced by tunicamycin. In addition to the cell-autonomous effects of angiogenin, we also characterized the mechanisms by which Angiogenin is secreted by the renal epithelium under ER stress. Angiogenin is secreted in a conventional manner under the control of the transcriptional factors NF-kB and sXBP1. As such, the regulation of angiogenin is similar to Interleukin-6. We also demonstrated that Angiogenin induces macrophage polarization to a pro-inflammatory phenotype. Finally, considering that angiogenin is secreted by the renal epithelium under stress, we have shown that angiogenin may be a noninvasive marker of kidney injury. Angiogenin can be quantified in the urine of patients with kidney disease, its urinary concentration is correlated to the urinary concentration of Retinol Binding Protein (a low molecular weight protein marker of tubular dysfunction), but not with that of Albumin . In addition, the urinary concentration of angiogenin is significantly higher in the urine of renal transplant patients whose renal biopsy highlights tubulitis lesions (cell acute rejection and BK virus associated nephropathy) than in the urine of patients without histological tubular damage (antibody-mediated rejection, or no visible histological lesions). We have demonstrated by immuno-histochemistry a tubular nuclear localization of the activated transcriptional factor sXBP1 in the biopsies of patients with high tubulitis score, suggesting a potential relationship between the secretion of Angiogenin and the activation of transcriptional factor sXBP1 within an inflammatory environment. To conclude, we have described Angiogenin as a new mediator of the integrated ER stress response, and characterized its cell- and non-cell-autonomous biological functions. Our study have identified urinary angiogenin as a potential marker of ongoing kidney tubular injuries.