L'obésité est depuis quelques années reconnue comme un des fléaux du XXIe siècle en affectant environ 10% de la population adulte mondiale. Le passage de l'obésité au stade de pandémie est le résultat de multiples facteurs dont une mauvaise hygiène alimentaire et une sédentarité croissante. La découverte récente de l'existence d'un état inflammatoire chronique au cours de l'obésité pouvant intervenir dans la physiopathologie de la maladie et de ses nombreuses complications fait aujourd'hui l'objet d'intenses investigations. Or, le tissu adipeux (TA) qui, parallèlement à son activité métabolique, possède également une activité sécrétoire intense, est un acteur majeur de ce syndrome inflammatoire. L'autotaxine (ATX), l'adiponectine et la résistine sont les médiateurs de l'inflammation sécrétés par le TA. Si le rôle de ces facteurs dans la régulation du métabolisme est bien établi, leurs effets sur d'autres organes ne sont pas toujours connus. Il est notamment intéressant d'étudier leurs effets dans le système nerveux central (SNC), les récepteurs de certains y étant présent. Dans ce contexte, nous avons dans un premier temps étudié l'effet de l'ATX sur le stress oxydant généré par le H2O2 (peroxyde d'hydrogène) et sur l'inflammation induit par le lipopolysaccharide (LPS) ou le trimethylétain (TMT) dans les cellules microgliales murines, cellules immunitaires résidentes du SNC. Nos résultats montrent pour la première fois, l'effet anti-oxydant et anti-inflammatoire de l'ATX sur les cellules microgliales. Chez la souris, le TMT affecte la région hippocampique du SNC et nous avons montré qu'il induit la production d'ATX après 5 jours d'une injection i.p. de TMT. Ce qui suggère un rôle important de l'ATX dans la régulation de l'homéostasie des microglies et du SNC ainsi que dans la neuroinflammation. L'effet du TMT sur l'inflammation produite par le TA a également été étudié et les résultats montrent que le TMT induit une réponse inflammatoire dans deux types cellulaires du TA : adipocytes et macrophages ainsi que dans le TA de souris obèse ob/ob. Ensuite, nous avons sous-cloné les ADNc de l'adiponectine et de la résistine dans des vecteurs d'expression eucaryote afin d'étudier leurs effets sur les cellules microgliales dans des conditions normales ou inflammatoires. Cette étude devrait permettre une meilleure compréhension de l'influence du TA sur le SNC et donc la relation entre l'obésité les maladies neurodégénérative afin de proposer de nouvelles approches thérapeutiques. / In the last years, Obesity has been considered a major health issue with around 10% of the world population affected. The causes of this pandemy are multiple, but include bad alimentary habits and an increasing settle way of life. The recent discovery that chronic inflammation during obesity was associated with this disease physiopathology and others complications is the center of many investigations. Adipose tissue (AT), in addition to its metabolic activity, has an intense secretory activity and is a main player in this inflammatory syndrome. Autotaxin (ATX), adiponectin and resistin are such mediators secreted by AT. These factors functions in metabolism regulation are well described, but their effects on others organs are not always known. As it has been shown that some of these factors receptors are present in the central nervous system (CNS), it is interesting to study their effects in this organ. In this context, we initially studied the effect of ATX on the oxidative stress generated by H2O2 (hydrogen peroxide) and inflammation induced by lipopolysaccharide (LPS) or trimethyltin (TMT) in murine microglial cells, resident immune cells of the CNS. Our results show for the first time, the anti-oxidant and anti-inflammatory effects of ATX in microglial cells. In mice, TMT affects hippocampal region of CNS and we showed that ATX RNA is up regulated in the hippocampus 5 days post TMT treatment. Our results suggest that ATX could be involved in the regulation of microglia homeostasis and in neuroinflammation. The effect of TMT on the inflammation produced by the AT has also been studied and the results show that TMT induces an inflammatory response in two cell types of AT: adipocytes and macrophages and in fat tissue from ob/ob mice.We then subcloned the cDNA of adiponectin and resistin in eukaryotic expression vectors to study their effects on microglial cells under normal or inflammatory conditions. This study should lead to better understanding of adipose tissue influence on the CNS and therefore the relationship between obesity and neurodegenerative diseases to develop new therapeutic approaches.

Les métastases sont des conséquences dramatiques lors de la progression des cancers. Malgré les traitements actuels la médiane de survie de patients atteints de métastases osseuses n’est que de 24 mois. Donc l’identification de nouvelles cibles thérapeutiques dans le traitement ou la prévention des métastases revêt un caractère crucial. L’objectif de ce travail de thèse est d’étudier le rôle de l’acide lysophosphatidique (LPA) et de l’autotaxine (ATX) dans la dissémination métastatique des cancers du sein. Notre laboratoire a montré que le LPA contrôle la croissance tumorale et la progression des métastases osseuses dans le contexte des cancers du sein. On sait depuis peu qu’en raison de son activité lysophospholipase D, ATX produit du LPA à partir de la lysophosphatidylcholine et contrôle les niveaux de LPA dans la circulation sanguine. ATX est une protéine sécrétée présentant des propriétés métastatiques. Les travaux présentés dans cette thèse montrent que l'expression d'ATX par les cellules tumorales contrôle les événements précoces de la dissémination métastatique des cancers du sein ainsi que le processus plus tardif de formation et de progression des métastases osseuses en agissant sur la fonction ostéoclastique. Il existe un grand nombre de récepteurs capables de transmettre l’activation cellulaire par le LPA (LPA1-6). Ce travail de thèse montre également que le niveau d’expression du récepteur LPA1 au niveau de la tumeur primaire est un facteur prédictif de la rechute métastatique chez les patientes ayant un cancer du sein. D’autre part dans un modèle animal préclinique, nous avons observé que le ciblage thérapeutique précoce de LPA1 par le DEBIO-0719 bloque efficacement la dissémination métastatique des cellules de cancer du sein. En conclusion, nos résultats montrent que le ciblage de l’axe ATX/LPA/LPA1 présente un haut potentiel thérapeutique chez des patientes atteintes d’un cancer du sein à fort risque métastatique / Metastases consist of poor disease progression for patients with cancers. Bone metastases are frequently found in multiple cancers. Despite the improvement of current therapies, the survival of bone metastasis patients is only 24 months. The aim of this work consisted in understanding the role of lysophosphatidic acid (LPA), autotaxin (ATX) and the LPA receptor LPA1 in the metastatic dissemination of breast cancers. Our laboratory showed previously that LPA produced tumor growth and the progression of osteolytic bone metastases of breast cancer cells. Due to its lysophospholipase D activity, ATX generates LPA from lysophosphatidylcholine and controls LPA levels in the blood. ATX is a secreted protein with metastatic properties. In the present thesis, we first demonstrated that ATX expressed by tumors cells controls early events of metastatic dissemination of breast cancer cells and latter bone metastases formation and progression by acting on osteoclastic function. There is a large number of receptors mediating the cellular activation of LPA (LPA1-6). This work showed additionally that the LPA1 expression level at the primary tumor site is predictive for the metastatic relapse of breast cancers. On the other hand, in a preclinical animal model, we observed that targeting LPA1 at early stage of tumor development with the DEBIO-0719 decreased efficiently the metastatic dissemination of breast cancer cells. Altogether, these results indicate that targeting the ATX/LPA/LPA1 track has a high therapeutic potential against metastasis formation for patients with breast cancer

Les métastases sont des conséquences dramatiques lors de la progression des cancers. Malgré les traitements actuels la médiane de survie de patients atteints de métastases osseuses n'est que de 24 mois. Donc l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques dans le traitement ou la prévention des métastases revêt un caractère crucial. L'objectif de ce travail de thèse est d'étudier le rôle de l'acide lysophosphatidique (LPA) et de l'autotaxine (ATX) dans la dissémination métastatique des cancers du sein. Notre laboratoire a montré que le LPA contrôle la croissance tumorale et la progression des métastases osseuses dans le contexte des cancers du sein. On sait depuis peu qu'en raison de son activité lysophospholipase D, ATX produit du LPA à partir de la lysophosphatidylcholine et contrôle les niveaux de LPA dans la circulation sanguine. ATX est une protéine sécrétée présentant des propriétés métastatiques. Les travaux présentés dans cette thèse montrent que l'expression d'ATX par les cellules tumorales contrôle les événements précoces de la dissémination métastatique des cancers du sein ainsi que le processus plus tardif de formation et de progression des métastases osseuses en agissant sur la fonction ostéoclastique. Il existe un grand nombre de récepteurs capables de transmettre l'activation cellulaire par le LPA (LPA1-6). Ce travail de thèse montre également que le niveau d'expression du récepteur LPA1 au niveau de la tumeur primaire est un facteur prédictif de la rechute métastatique chez les patientes ayant un cancer du sein. D'autre part dans un modèle animal préclinique, nous avons observé que le ciblage thérapeutique précoce de LPA1 par le DEBIO-0719 bloque efficacement la dissémination métastatique des cellules de cancer du sein. En conclusion, nos résultats montrent que le ciblage de l'axe ATX/LPA/LPA1 présente un haut potentiel thérapeutique chez des patientes atteintes d'un cancer du sein à fort risque métastatique

L'autotaxine (ATX) est une protéine sécrétée par différents tissus y compris le foie, le tissu adipeux et l'os. L'ATX possède une activité lysophopholipase D responsable du clivage de la lysophosphatidyl-choline (LPC) en acide lysophosphatidique (LPA), facteur de croissance affectant la prolifération cellulaire, la différenciation et la migration. Il a été démontré que les effets biologiques du LPA pourraient être la conséquence de la production locale d'ATX dans un tissu ou une cellule donnée. Nous avons récemment démontré que le LPA contrôle l'ostéoclastogenèse et l'activité de résorption ostéoclastique. De plus, nous avons démontré que l'expression de Enpp2 (gène de l'ATX) augmente au cours de l'ostéoclastogenèse. Le but de notre étude était d'évaluer l'implication de l'ATX produite par les ostéoclastes au cours de l'ostéoclastogenèse et dans le contrôle de la masse osseuse, en particulier en conditions inflammatoires.La production et le rôle de l'ATX au cours de l'ostéoclastogenèse ont été analysés sur les ostéoclastes murins et humains. De plus, l'ATX a été spécifiquement ciblée dans les ostéoclastes avec l'utilisation des souris Enpp2fl/fl Ctsk-Cre et par le traitement pharmacologique des souris par un anti-ATX. La perte osseuse en conditions inflammatoires a été évaluée dans le modèle d'inflammation induite par le lipopolysaccharide (LPS) et dans les modèles de souris arthritiques par transfert de sérum K/BxN et avec la lignée transgénique surexprimant le TNF humain hTNF. La production de l'ATX par les ostéoclastes est cruciale pour l'activité de résorption osseuse ostéoclastique in vitro. Les souris Enpp2fl/fl Ctsk-Cre ne présentent pas de phénotype osseux en conditions physiologiques mais sont protégées de la perte osseuse systémique et des érosions osseuses observées en conditions arthritiques. De plus, l'ihibition pharmacologique de l'ATX protège les souris de la perte osseuse systémique et des érosions focales observées dans le modèle hTNF+/- .L'inhibition pharmacologique et génétique de l'ATX améliore la perte osseuse locale et systémique inflammatoire en inhibant la résorption osseuse. L'ATX semble être une cible thérapeutique prometteuse dans la prévention de la perte osseuse associée à l'inflammation / Autotaxin (ATX) is a secreted protein produced by various tissues including the liver, adipose tissue and bone. ATX exhibits a lysophospholipase D activity responsible for cleavage of lysophosphatidyl-choline (LPC) in lysophosphatidic acid (LPA) that in turn acts as a growth factor, affecting cell proliferation, differentiation, and migration. It has been shown that biological effects of LPA could be the direct consequence of local production of ATX in a given tissue or cell type. We showed that LPA controls osteoclastogenesis and osteoclast bone resorption activity. In addition, we observed that Enpp2 (ATX gene) was upregulated during osteoclastogenesis. The aim of the study was to evaluate if ATX produced by osteoclasts could play a role in osteoclastogenesis and bone mass control, especially in inflammatory conditions.The role of ATX on osteoclastogenesis and osteoclast activity were analysed by murine and human assays. ATX was targeted by conditional inactivation of Ennp2 (ATX gene) in osteoclasts (Enpp2fl/fl Ctsk-Cre) and by treatment with anti-ATX. Arthritic and erosive diseases were studied in arthritis models using human tumor necrosis factor transgenic (hTNF+/-) mice and K/BxN serum-treated mice. Systemic bone loss was analysed in the Lipopolysaccharide (LPS)-induced inflammation model. Joint inflammation and osteoclasts were assessed by histology and bone mass and bone erosion by micro-CT.ATX production by osteoclasts was observed and was revealed as a crucial factor controlling osteoclast activity. Inhibition of ATX led to reduced bone resorption in vitro. Then, we generated Enpp2fl/fl Ctsk-Cre+/- mice allowing ATX depletion specifically in mature osteoclasts. These mice showed no specific bone phenotype under physiological conditions but displayed significant protection against systemic bone loss and almost an absence of bone erosion formation after challenge with LPS and K/BxN serum transfer. Pharmacological inhibition of ATX significantly mitigated focal and systemic TNF-induced bone loss. Pharmacological and genetic inactivation of ATX ameliorates systemic and focal inflammatory bone loss by inhibiting bone resorption. ATX emerges as a new promising therapeutic target for the prevention of inflammatory associated bone loss

L'obésité est depuis quelques années reconnue comme un des fléaux du XXIe siècle en affectant environ 10% de la population adulte mondiale. Le passage de l'obésité au stade de pandémie est le résultat de multiples facteurs dont une mauvaise hygiène alimentaire et une sédentarité croissante. La découverte récente de l'existence d'un état inflammatoire chronique au cours de l'obésité pouvant intervenir dans la physiopathologie de la maladie et de ses nombreuses complications fait aujourd'hui l'objet d'intenses investigations. Or, le tissu adipeux (TA) qui, parallèlement à son activité métabolique, possède également une activité sécrétoire intense, est un acteur majeur de ce syndrome inflammatoire. L'autotaxine (ATX), l'adiponectine et la résistine sont les médiateurs de l'inflammation sécrétés par le TA. Si le rôle de ces facteurs dans la régulation du métabolisme est bien établi, leurs effets sur d'autres organes ne sont pas toujours connus. Il est notamment intéressant d'étudier leurs effets dans le système nerveux central (SNC), les récepteurs de certains y étant présent. Dans ce contexte, nous avons dans un premier temps étudié l'effet de l'ATX sur le stress oxydant généré par le H2O2 (peroxyde d'hydrogène) et sur l'inflammation induit par le lipopolysaccharide (LPS) ou le trimethylétain (TMT) dans les cellules microgliales murines, cellules immunitaires résidentes du SNC. Nos résultats montrent pour la première fois, l'effet anti-oxydant et anti-inflammatoire de l'ATX sur les cellules microgliales. Chez la souris, le TMT affecte la région hippocampique du SNC et nous avons montré qu'il induit la production d'ATX après 5 jours d'une injection i.p. de TMT. Ce qui suggère un rôle important de l'ATX dans la régulation de l'homéostasie des microglies et du SNC ainsi que dans la neuroinflammation. L'effet du TMT sur l'inflammation produite par le TA a également été étudié et les résultats montrent que le TMT induit une réponse inflammatoire dans deux types cellulaires du TA : adipocytes et macrophages ainsi que dans le TA de souris obèse ob/ob. Ensuite, nous avons sous-cloné les ADNc de l'adiponectine et de la résistine dans des vecteurs d'expression eucaryote afin d'étudier leurs effets sur les cellules microgliales dans des conditions normales ou inflammatoires. Cette étude devrait permettre une meilleure compréhension de l'influence du TA sur le SNC et donc la relation entre l'obésité les maladies neurodégénérative afin de proposer de nouvelles approches thérapeutiques.

L'autotaxine (ATX) est une glycoprotéine sécrétée qui grâce à son activité lysophospholipase D est à l'origine d'un lipide biologiquement actif, l'acide lysophosphatidique (LPA), dans la circulation sanguine. L'expression de l'ATX par les cellules tumorales contrôle la dissémination métastatique spontanée des cellules de cancer du sein et la formation des métastases osseuses. Au cours de cette thèse, nous avons observé que le ciblage thérapeutique précoce de l'ATX dans un modèle animal préclinique bloque de façon remarquable la dissémination métastatique des cellules de cancer du sein. Cependant les mécanismes moléculaires à l'origine de l'action du LPA sur les cellules tumorales sont mal caractérisés. Nous avons ici montré, via des expériences in vitro et in vivo, que l'ATX circulante d'origine non tumorale libérée par les plaquettes sanguines sous l'action des cellules tumorales, contrôle les évènements précoces de la dissémination métastatique. Cependant, le LPA est un lipide extrêmement sensible à l'action des phosphatases, présentes en grande quantité dans les milieux extracellulaires : l'activité du LPA serait dépendante de sa production locale, au voisinage de ses récepteurs présents à la surface des cellules. Ces travaux ont ainsi mis en évidence que le pouvoir pro-métastatique de l'ATX dépend à la fois de son interaction avec l'intégrine Alpha V/Beta3exprimée par les cellules tumorales, mais également d'un protéoglycane, Syndecan-4 présent en surface cellulaire. En conclusion, le ciblage de l’ATX via son activité ou via ses interactions présente un haut potentiel thérapeutique chez des patientes atteintes d'un cancer du sein à fort risque métastatique / Bone metastases are a frequent complication of cancer, occurring in up to 70 percent of patients with advanced breast or prostate cancer. Despite the improvement of current therapies, the survival of bone metastasis patients is only 24 months. This study aims to find new mechanisms involved in bone metastasis formation. Autotaxin (ATX/NPP2) is a secreted glycoprotein that generates lysophosphatidic acid (LPA) through its lysophospholipase D activity. Our lab previously demonstrated that ATX is overexpressed in multiple types of cancers and together with LPA generated during platelet activation promotes skeletal metastasis of breast cancer. However, the pathophysiological sequelae of regulated interactions between circulating LPA, ATX and platelets remain undefined in cancer. In this work we show that ATX is stored in a- granules of resting human platelets and released upon tumor cell-induced platelet aggregation, leading to the production of LPA. Our in vitro and in vivo experiments using human breast cancers cells that do not express ATX demonstrate that non-tumoral ATX controls the early stage of bone colonization by tumor cells. However, LPA is extremely sensitive to phosphatases, which are highly expressed in extracellular environment and at cell membranes. The molecular mechanisms involved in the local production of LPA at the bone metastatic site are still not well characterized. The present results establish that binding of ATX to alphaV/Beta3 integrin and/or the proteoglycan syndecan-4 allow LPA delivery to its receptors present at the surface of tumor cells. These results may have important implications in the development of new therapies for patients with bone metastases