Le virus West Nile,WNV est responsable de milliers de cas de morbidité et de mortalité chez les oiseaux, les chevaux et l’homme. Le WNV se transmet par des moustiques du genre Culex. Les méthodes entomologiques ne permettent pas l’évaluation individuelle directe du contact hôte/vecteur. 5 protéines salivaires de Culex ont été sélectionnées, produites, et évaluées comme des candidats antigéniques de l'exposition aux piqûres de Culex. Des sérums humains du sud de France exposés à des densités de Culex distinctes et des sérums de chevaux exposés à l'infection par le WNV ont été testés. Une protéine 30kD est reconnue par les chevaux exposés à Culex. Cependant, pas de différence de réponse d’anticorps n’a été observée entre les animaux faiblement et fortement exposés. Concernant les processus physiopathologiques de la maladie causée par le WNV, la cinétique des profils d'expression de protéines de l’hôte dans le cerveau de souris infectées par le WNV, a été étudiée sur des échantillons prélevés avant et après l’apparition des signes cliniques, en utilisant 2D-DIGE et iTRAQ. 148 protéines différentiellement exprimées. Les voies de signalisation altérées au cours de l'infection précoce et tardive ont été identifiées. Les profils protéiques de LCR de patients atteints de WNND et des individus témoins ont été comparés, en utilisant l’approche iTRAQ. 47 protéines ont été trouvées différemment exprimées chez les patients WNND. Un candidat potentiel biomarqueur, la Defensine-alpha1, a été évalué par ELISA sur des échantillons humains de LCR/sérum. Les biomarqueurs putatifs identifiés dans cette étude peuvent être un outil précieux d’évaluation de la mesure de la gravité du WNV. / West Nile Virus,WNV is responsible for thousands of cases of morbidity and mortality in birds, horses and humans. WNV is transmitted mainly by mosquitoes by Culex species, to avian hosts. Entomological methods did not give direct individual evaluation of the host/vector contact. 5 salivary proteins from the Culex genus were selected for a production under recombinant forms for further evaluation as potential antigenic candidates of exposure to Culex bites. Sera from individuals living in south of France exposed to distinct Culex density and sera from horses exposed to WNV infection were tested. The recombinant protein30 kDa was recognized only by horses exposed to Culex. However, no difference of antibody response between low and high exposed to Culex. Concerning the pathophysiological processes of WNV disease, a kinetics host brain protein expression profiles of WNV-infected mice using samples collected prior and after clinical signs apparition was performed using proteomic approaches 2D-DIGE and iTRAQ. 148 distinct proteins was found altered following WNV infections. The functional signaling networks in samples collected during early and late infection have been identified. Un examination of CSF protein profiles between patients with neuroinvasive disease (WNND) and control individuals was performed using iTRAQ approach. 47 proteins were found differentially expressed in WNND patients compared to controls. A potential biomarker candidates, defensin-alpha1 was assessed by ELISA using other human paired CSF/serum samples. The putative biomarker identified in this study may potentially be a valuable tool in the assessment of the extent of WNV severity.

Les états septiques demeurent un réel problème de santé publique. Depuis 20 ans, leur mortalité est restée globalement constante en dépit d'une meilleure prise en charge initiale des patients et de nombreux essais cliniques. Parmi les défaillances d'organes provoquées par les états septiques, une profonde immunodépression se met en place après la phase initiale de la maladie. Son amplitude et sa persistance dans le temps, variables d'un patient à l'autre, semblent associées à un risque accru d'infections nosocomiales et de décès secondaire. Aussi, un des challenges actuels est d'explorer de nouvelles pistes thérapeutiques immunostimulantes pour les patients septiques les plus immunodéprimés. En l'absence de signe clinique de cet état, l'identification et la validation de nouveaux biomarqueurs contribuera sans doute à la mise en place de thérapies ciblées et individualisées. Notre travail s'inscrit dans ce contexte. L'objectif était d'utiliser le niveau d'expression génique comme outil de monitorage clinique et de recherche en physiopathologie. Nous avons donc conduit un travail de recherche translationnelle alliant études cliniques (lymphopénie, apoptose) et expérimentales basées sur un modèle de tolérance à l'endotoxine dans lequel nous avons testé différentes options thérapeutiques. Nous avons validé l'hypothèse de travail en montrant qu'un panel d'ARNm, mesurable dans le sang total des patients, devrait permettre à la fois d'identifier les patients qui pourraient bénéficier de thérapeutiques immunostimulantes et d'en contrôler l'efficacité dans la restauration des fonctions immunitaires / Septic syndromes remain a real public health issue. For 20 years, despite improvements in early management of patients and despite a number of clinical trials, the rate of mortality due to septic syndrome has remained broadly constant. After the initial phase of sepsis, patients rapidly exhibit profound immunodepression. Amplitude and duration of this state vary between patients and appear to be associated with increased risk of nosocomial infections and secondary deaths. One of the current challenges is to develop novel immunostimulant therapeutics for the most immunocompromised septic patients. Development of biomarkers will allow patient stratification and will undoubtedly contribute to the development of appropriately targeted and individualized therapies. The goal of our study was to evaluate the potential of gene expression level for clinical monitoring and for research in pathophysiology. We conducted translational research by combining experimental data with clinical studies (lymphopenia, apoptosis). We used endotoxin tolerance as a model to test different therapeutic options. Our data confirmed that expression levels of a panel of mRNAs, measured in the whole blood of patients, is a powerful tool for patient stratification and the monitoring of the effect of immunostimulant therapy on the immune system

Les estuaires et les zones côtières constituent des territoires à fort enjeux stratégiques économiquement et pour l'environnement. Ils assurent de nombreuses fonctions biologiques et écologiques dont celle de nourricerie et de frayère pour les poissons. Ces écosystèmes sont pourtant soumis à de multiples facteurs de stress, à la fois naturels et anthropogéniques, qui peuvent représenter une menace potentielle envers les organismes aquatiques, en particulier pour les espèces commerciales de poissons. Dans ce contexte, les effets de facteurs de stress environnementaux tels que la contamination chimique et les efflorescences algales nuisibles (HABs) ont été étudiés par des approches in situ et expérimentale (microcosme et mésocosme) sur deux espèces de poissons : le flet (Platichthys flesus) et le bar (Dicentrarchus labrax). Durant cette thèse, nous avons utilisé différents indicateurs pour déterminer les réponses des poissons aux stress environnementaux. Parmi ces outils, nous avons utilisés des indices de croissance et condition, des biomarqueurs moléculaires et des paramètres immunologiques. / Estuaries and coastal areas are essential fish habitat as nursery and spawning but characterized by the presence of multiple interacting stressors, both natural and anthropogenic, which can represent potential threat toward aquatic organisms, especially for commercial fish species. In this context, the impacts of environmental stressors such as chemical contamination and Harmful algal blooms (HABs) have been studied by in situ and experimentally (microcosm and mesocosm) approaches on two fish species : European flounder (Platichthys flesus) and European sea bass (Dicentrarchus labrax). During this thesis, we used various indicators to determine fish responses to environmental stressors. Among these tools, we used the growth and conditions indices, molecular biomarkers and immunological parameters. In situ approach has been realized in two different systems anthropogenically influenced : one is heavily impacted system (Seine estuary) and the others are less impacted and/or considered as "clean" systems (Canche, Authie and Somme estuaries). As juvenile flounders concentrate in estuaries, we have chosen this species as a biological indicator to evaluate the quality of these estuarine habitats. This in situ study emphasized the negative impact of contaminants on the nursery function of estuaries. The Seine estuary exhibited the highest metals and PAHs contents in sediment compared to other estuaries and metal concentration in juvenile flounder of this estuary were also significantly higher than ones collected in the less polluted estuaries. In the same way, fish growth and condition indices were significantly lower in individuals from this estuary in spite of the sufficient food availability. To control environmental parameters such as hydrological parameters and food availability, a microcosm experiment was carried out on sea bass juveniles exposed to fresh sediment from five sites with different chemical concentrations using multi-biomarker approaches. After 21 days exposure, no metal accumulation in fish gills and any significant differences on the physiological performances and immune system responses of fish juveniles could be observed. On the other hand, responses of molecular biomarkers, particularly, EROD, GST and CAT activities increase with the chemical contamination gradient after 7days of exposure in sediment. This microcosm study confirmed the sensibility and relativity of short term molecular biomarkers responses to the chemical contamination. These two studies highlighted the complexity of the fish responses to environmental stressor due to the many variable environmental factors in situ and due to the selection of fish species (pelagic or benthic) and the exposure duration in controlled laboratory assays. Beside the impact of pollution on fish, Harmful algal blooms (HABs) are widespread along the eastern English Channel and may alter ecological functions of coastal zones and thus affecting nursery ground and fish populations. Nevertheless, the effects of two recurrent harmful algal blooms : a) Phaegocystis globosa and its degraded form transparent exopolymeric particles (TEP) with foam accumulation and b) Pseudo-nitzschia pseudodelicatissima (exponential versus senescent phase) was investigated on the growth and condition of sea bass juveniles. Both mesocosm experiments exhibited any negative impact on juvenile sea bass physiological performance, hence, survival and recruitment success. In conclusion, the results of this thesis contributed to improve the fish responses with multi-biomarker approaches to monitor and assess the health of fish communities and fish habitat quality, as well as the general ecological status of coastal zones and estuaries against the various environmental stressors.

Les glioblastomes sont des tumeurs au pronostic défavorable. L’échec des thérapies est lié à la présence de cellules souches cancéreuses (CSCs), résistantes aux traitements ; la caractérisation de ces cellules et l’identification de biomarqueurs sont donc primordiales. Le calcium contrôle de nombreux processus cellulaires ; parmi les éléments majeurs de la signalisation calcique, la Calmoduline (CaM) est impliquée dans différentes pathologies, dont des cancers, et est un puissant régulateur de l’état physiologique d’une cellule. CaM interagit avec de nombreuses protéines impliquées dans la régulation de l’homéostasie calcique de la cellule. Nous avons cherché à identifier et caractériser des antagonistes de CaM, inhibant différentiellement ces interactions. L’utilisation de ces antagonistes en tant que perturbateurs de l’homéostasie calcique a permis de mettre en évidence un marqueur caractérisé des CSCs de glioblastomes. D’autre part, l’étude comparée du protéome membranaire de CSCs issues de glioblastomes a permis de mettre en évidence la surexpression de clusters de différenciation et protéines impliquées dans la signalisation calcique. Ces protéines sont de potentiels marqueurs moléculaires des CSCs de glioblastome. / Glioblastomas are malignant tumor of poor prognosis. Therapeutic failure might be supported by cancer stem cells (CSCs); characterization of these cells and biomarkers identification are of most importance. Calcium controls numerous cellular process; beyond major elements of calcium signaling, Calmodulin (CaM) is involved in different pathologies and tumors, and is a powerful regulator of cell physiological state. CaM interacts with a plethora of proteins involved in cell calcium homeostasis regulation. We aimed at identifying and characterizing CaM antagonists, capable of differentially inhibiting these interactions. The use of these antagonists in calcium homeostasis disturbance led to the identification of a characterized marker of glioblastomas CSCs. In another approach, the comparative study of glioblastomas CSCs membrane proteome uncovered the overexpression of differentiation clusters and proteins involved in calcium signaling. These proteins are potential molecular biomarkers for glioblastomes CSCs.

Les myosites sont des maladies auto-immunes, caractérisées par des atteintes musculaires et extra musculaires. Le diagnostic des myosites peut être difficile et nécessite de l’expertise, afin d’éviter l’administration de thérapie inapproprié. Les mécanismes impliqués au cours des myosites sont peu connus. Notre but était de décrire le profil immunitaire des patients, afin d’identifier des biomarqueurs. Nous avons utilisé un panel de 36 marqueurs pour caractériser les PBMC issus de patients actifs (MIs, SAS anti-Jo1, myopathies anti-SRP et anti-HMGCR) et de sujets sains par cytométrie de masse combiné au « barcoding ». Tout d’abord, nous avons mis au point une procédure technique pour la détection simultanée de cibles extracellulaires et intracellulaires. En utilisant différents outils bio-informatiques, nous avons isolé une fréquence de lymphocytes CD8+T-bet+ > 51.5% comme étant un biomarqueur spécifique de la MIs en comparaison aux autres myosites, avec une sensibilité de 94,74% et une spécificité de 88,46%. De plus, nous avons identifié un profil immunitaire CD8+T-bet+ CD57- activé, potentiellement capable de prolifération et de maintien de mécanismes auto-immuns chez les patients atteints de MIs. Chez les patients anti-Jo1, nous avons observé une dérégulation de l’homéostasie des lymphocytes B, caractérisée par une diminution des lymphocytes B mémoires circulants. La présence de ces derniers dans le muscle des patients suggère qu’ils se nichent dans le muscle afin d’éviter l’action des immunosuppresseurs. Ces travaux ont permis l’identification de biomarqueurs et de phénotypes cellulaires potentiellement impliqués au cours de la MIs et du SAS anti-Jo1. / Myositis is an autoimmune disease characterized by muscular and extra-muscular disorders. In the early stages of the disease, the diagnosis of myositis can be misleading and requires expertise, in order to avoid the administration of inappropriate treatment. The mechanisms involved in these diseases are poorly understood. Our aim was to describe the immune profile specific to each patient group, in order to identify biomarkers that may be useful for diagnosis and management of patients. We used a panel of 36 markers by mass cytometry to characterize PBMCs derived from active patients (sIBM, anti-Jo1 ASyS, anti-SRP and anti-HMGCR myopathies) and healthy subjects. First, we developed and optimized a technical procedure for the simultaneous detection of extracellular and intracellular targets by mass cytometry. Using different bioinformatics tools, we isolated a frequency of CD8 +T-bet + cells > 51.5% as a specific biomarker for sIBM compared to other myositis, with a sensitivity of 94.74% and a specificity of 88. , 46%. In addition, we identified an activated CD8 + T-bet + CD57- immune profile, potentially capable of proliferation and the maintenance of autoimmune mechanisms in patients with sIBM. In anti-Jo1 patients, we observed a dysregulation of B cell homeostasis, characterized by a decrease in circulating memory B cells. The presence of the latter in the muscle of patients suggests that they nest in the muscle to avoid immunosuppressants. This work allowed the identification of a biomarker that could enhance the diagnosis of MIs compared to other myositis and the identification of cells potentially involved during sIBM and anti-Jo1 ASyS.

L’Hypertension Pulmonaire Post-Embolique (HPPE) est une maladie rare et grave résultant d'une obstruction mécanique progressive des artères pulmonaires provoquant une augmentation progressive de la PAPm (>25 mmHg). Cette pathologie a un traitement chirurgical, l’endartériectomie pulmonaire. Bien que cette maladie ait un traitement, les mécanismes qui impliquent la formation et la persistance de thrombus conduisant à un remodelage vasculaire fibreux, restent à ce jour inconnus. La pathogénèse de l’HPPE présente de grandes similitudes avec celles de l’HTAPi.Ce travail a pu mettre en évidence le phénotype anomal de la cellule endothéliale provenant de séquestres de patients ayant une HPPE ainsi que les anomalies moléculaires à l’origine de cette dysfonction. Plusieurs anomalies moléculaires sont à l’origine de ces perturbations fonctionnelles dont notamment une production et une libération anormale d’ICAM-1 et de FGF-2. Ce travail montre le rôle clé de la protéine ICAM-1 grâce à une boucle autocrine qui va maintenir cette dysfonction ainsi que l'association du génotype KE à la maladie (polymorphisme SNP Exon 6 E469K). Ce travail montre également le rôle essentiel que joue la protéine FGF-2 et le recrutement de progéniteurs endothéliaux dans la néo-vascularisation observée dans les thrombus de patients souffrant d’HPPE. / Chronic ThromboEmbolic Pulmonary Hypertension (CTEPH) is a rare and serious disease resulting from progressive mechanical obstruction of the pulmonary arteries causing a gradual increase in the mPAP (> 25 mmHg). This pathology has a surgical treatment: Pulmonary Endarterectomy. Mechanisms that involve the formation and persistence of thrombus leading to a fibrous vascular remodeling remain unknown. The pathogenesis of CTEPH is very similar to idiopathic PAH.This work has been able to demonstrate the abnormal phenotype of endothelial cells taken from thrombus of CTEPH and molecular anomalies in the origin of this dysfunction. Several molecular abnormalities are the cause of these functional disturbances including production and abnormal release of ICAM-1 and FGF-2. This work shows the key role of ICAM-1 protein through an autocrine loop maintains this dysfunction and the association of genotype KE disease (SNP Exon 6 E469K).This work also showed the important role of FGF-2 protein and the recruitment of endothelial progenitor cells in neovascularization observed in thrombus of CTEPH patients.

L’imagerie moléculaire avec des biomarqueurs radiomarqués par des émetteurs de positons est couramment utilisée dans les cancers mammaires infiltrants pour la stadification initiale ou en cas de récidive, et également pour l’évaluation de la réponse tumorale en situation néoadjuvante et métastatique. Après quelques notions générales sur les cancers mammaires et le rôle alloué à l’imagerie moléculaire, les résultats des travaux axés sur l’imagerie moléculaire des cancers mammaires que j’ai encadrés et auxquels j’ai contribués au sein de l’équipe de Médecine Nucléaire de l’Institut Curie - Saint-Cloud sont présentés. Ces études ont évalué la valeur de la Tomographie par Emission de Positons au FluoroDesoxyGlucose (TEP-FDG) en cas de suspicion biologique de récidive, ou pour la stadification initiale et l’évaluation de la réponse tumorale à la Chimiothérapie NéoAdjuvante (CNA) des cancers mammaires inflammatoires. Notre équipe a également étudié la valeur pronostique de la réponse tumorale à l’hormonothérapie par la TEP-FDG, en situation métastatique. La problématique de l’évaluation précoce de la réponse tumorale à la CNA par l'imagerie moléculaire m’a amené à étudier un modèle murin transgénique de cancer mammaire avec d’autres biomarqueurs que le FDG, à savoir la FLuoroThymidine (FLT) et le pertechnetate. Des outils de quantification de la charge tumorale ont pu être développés et ont permis d’évaluer la réponse tumorale à des drogues cytotoxiques lors d’un suivi longitudinal, mais ce travail s’est heurté aux limites de l’imagerie préclinique. Les résultats des études cliniques sur l’évaluation précoce de la réponse tumorale à la CNA sont ensuite exposés, avec le FDG comme biomarqueur en insistant sur l’influence du phénotype moléculaire sur les paramètres définissant une réponse métabolique. L’état des connaissances et les perspectives avec d’autres biomarqueurs que le FDG, à savoir la FLT et le FluoroEStradiol (FES), pour étudier respectivement la prolifération cellulaire tumorale et la présence et la fonctionnalité des récepteurs aux estrogènes, puis l’imagerie en développement de l’Human Epidermal Growth Factor Receptor-2 (HER2), destinés à la fois à la sélection de patients candidats à des thérapies innovantes et à la prédiction et l’évaluation de la réponse tumorale aux thérapies sont discutées. / Molecular imaging with biomarkers radiolabeled by positron emitters is commonly used in invasive breast cancers for initial staging or restaging, and for assessment of tumor response in neoadjuvant and metastatic settings. After general concepts of breast cancers and of the place of molecular imaging, results of studies I supervised and to which I contributed within the nuclear medicine team from Curie Institute - Saint-Cloud focused on molecular imaging in breast cancers are presented. These studies assessed the value of Positron Emission Tomography using FluoroDeoxyGlucose (FDG-PET) in recurrence suspected on tumor marker rising and in staging and assessment of tumor response to neoadjuvant chemotherapy (NACT) in inflammatory breast cancers. Moreover our team has studied the prognostic value of tumor response to endocrine therapy by FDG-PET in metastatic breast cancers. The problem of early assessment of tumor response to NACT by molecular imaging has led me to study a transgenic mouse model with other biomarkers than FDG, namely FLuoroThymidine (FLT) and pertechnetate. Quantification tools of tumor burden have been developed and allowed assessment of tumor response to cytotoxic drugs during a longitudinal follow-up of this model, but several limitations of preclinical imaging were encountered. Results of clinical studies on early assessment of tumor response to NACT with FDG as a biomarker are exposed, with emphasis on the influence of the molecular subtype on parameters defining a metabolic response. State of the art and perspectives with FLT and FluoroEStradiol (FES), as biomarkers of proliferation and of estrogen receptors respectively, then imaging of Human Epidermal Growth Factor Receptor-2 (HER2), for both selection of patients to innovative therapies and prediction and assessment of tumor response to systemic therapies are discussed.

Les défauts dans les voies de réparation de l’ADN sont aujourd’hui largement exploités pour le traitement du cancer. En effet, la capacité des tumeurs à réparer les lésions induites par les traitements génotoxiques (chimio- et radiothérapie) leur confère une résistance intrinsèque ou acquise à ces traitements. Développer des inhibiteurs de réparation de l’ADN permettrait de contrecarrer cette résistance et de sensibiliser les tumeurs à ces thérapies conventionnelles. Les inhibiteurs de la Poly(ADP-ribose) polymérase (PARPi), premiers candidats de cette famille d’inhibiteurs de réparation de l’ADN, ont montré des résultats encourageants mais sont néanmoins restreints à une sous-population de tumeurs avec une déficience dans la voie de réparation par recombinaison homologue (DRH). De plus, des résistances à ces PARPi ont été constatées suite à la réactivation de la voie RH ou de voies alternatives. Il est donc urgent de développer des agents plus efficaces qui permettraient de limiter la problématique de résistance. Dans le laboratoire, nous avons identifié une nouvelle classe d’inhibiteurs de réparation de l’ADN, les Dbait, consistant en une petite molécule d’ADN double-brin qui miment une cassure double-brin (CDB). AsiDNA, une molécule de la famille Dbait, agit en séquestrant et hyper activant la protéine PARP et ses partenaires, ainsi que la protéine DNA-PK qui modifie la chromatine, inhibant ainsi le recrutement au niveau du site du dommage de plusieurs protéines de réparation des voies RH ou NHEJ. Dans ce manuscrit, nous avons étudié la question des mécanismes de sensibilité à AsiDNA, et nous avons identifié l’instabilité génétique, générée essentiellement par des défauts dans les voies de réparation des CDBs, comme caractéristique majeure pour être sensible à AsiDNA dans différents modèles de cellules et de xénogreffes. De façon intéressante, l’instabilité génétique ne corrélait pas avec la sensibilité aux PARPi, qui présentaient également un profil d’action différent d’AsiDNA. En se basant sur ces différences, et sur le mode d’action d’AsiDNA agissant en tant qu’inhibiteur de la voie RH, la combinaison de ces deux molécules permettrait de s’affranchir de la restriction génétique (DRH) essentielle pour l’efficacité des PARPi. Pour valider cette hypothèse, nous avons montré par des analyses moléculaires que l’olaparib, un PARPi, et AsiDNA préviennent le recrutement au niveau des sites des dommages de XRCC1 et de RAD51/53BP1, respectivement. La combinaison de ces deux inhibiteurs permettait l’accumulation des dommages non réparés résultant en une augmentation de la mort de cellules tumorales de différentes origines, et un retard significatif de la croissance des xénogreffes. Cependant, les cellules non tumorales ne présentaient ni une augmentation des dommages ni de la mort cellulaire. Ces résultats soulignent l’intérêt thérapeutique de la combinaison d’AsiDNA avec les PARPi qui permettrait de s’affranchir de la dépendance au statut DRH et d’élargir leur champ d’application. Dans cette thèse, nous avons également traité la question de la résistance acquise à AsiDNA. En effet, contrairement à l’imatinib et au 6-thioguanine, nous n’avons pas isolé de clones résistants à AsiDNA après des expériences de mutagénèse ou après des traitements répétés sur différents modèles cellulaires. Un tel comportement défie notre acceptation commune de la théorie Darwinienne pour expliquer la résistance des cellules tumorales aux traitements. / Defects in the DNA repair pathways are now widely exploited for the treatment of cancer. Indeed, the ability of tumors to repair the damage induced by genotoxic treatments (chemotherapy and radiotherapy) gives them an intrinsic or acquired resistance to these treatments. Developing DNA repair inhibitors would help to counteract this resistance and sensitize tumors to these conventional therapies. Poly(ADP-ribose) polymerase inhibitors (PARPi), first candidates for this family of DNA repair inhibitors, have shown encouraging results but are nevertheless restricted to a tumor subpopulation with Deficiencies in the Homologous Recombination repair pathway (HRD). In addition, resistances to these PARPi were observed following the reactivation of the HR pathway or alternative pathways. It is therefore urgent to develop more effective agents to limit the resistance problem. In the laboratory, we have identified a new class of DNA repair inhibitors, Dbait, consisting of a small double-stranded DNA molecule that mimics a double-strand break (DSB). AsiDNA, a molecule of the Dbait family, acts by hijacking and hyper activating the PARP protein and its partners, as well as DNA-PK protein that modifies chromatin, thereby inhibiting recruitment at the damage site of several DNA repair proteins. In this manuscript, we studied the issue of mechanisms of sensitivity to AsiDNA, and we identified the genetic instability, generated mainly by defects in the DSBs’ repair, as major feature to be sensitive to AsiDNA in different models of tumor cells and xenografts. Interestingly, genetic instability does not correlate with sensitivity to PARPi, which also had a different action profile than AsiDNA. Based on these differences, and on the mode of action of AsiDNA acting as an inhibitor of the HR pathway, the combination of these two molecules would allow bypassing the genetic restriction (HRD) essential for PARPi efficiency. To validate this hypothesis, we have shown by molecular analyzes that olaparib, a PARPi, and AsiDNA prevent the recruitment at damage sites of the repair proteins XRCC1 and RAD51 / 53BP1, respectively. The combination of these two inhibitors allowed the accumulation of unrepaired damage resulting in an increase of tumor cells’ death, and a significant delay in the growth of xenografts. However, non-tumor cells were not sensitive to this combined treatment. These results highlight the therapeutic interest of combining AsiDNA with PARPi to recapitulate synthetic lethality in all tumors independently of their HR status. In this thesis, we also addressed the issue of acquired resistance to AsiDNA. Indeed, contrary to imatinib and 6-thioguanine, we didn’t recover resistant clones to AsiDNA after mutagenesis or after repeated cycles of treatment on different cell models. Such behavior challenges our common acceptation of a Darwin evolution theory to explain tumor cells resistance to treatment.

La toxicité potentielle des nanomatériaux présente un intérêt sociétal et scientifique élevé en raison de la promesse d'innovations pour de nombreuses applications techniques. Cependant, elle n’est pas forcément liée à la taille réelle, à la masse, à la surface des nanoparticules (NP) ou à leurs agglomérats. La toxicité des NPs pourrait être fortement influencée par d'autres propriétés inhérentes et encore incomprises telles que le relargage d’ions, de la particule elle-même, sa surface, ou des molécules adhérentes à la surface, qui interfèreraient avec l'absorption cellulaires des NPs. Le projet « NANOGAM» étroitement lié au projet « FNR CORE2012 NANION », vise à définir certains processus et facteurs impliqués dans l'absorption des NPs et leur toxicité. Une telle compréhension est une condition préalable au développement des nanomatériaux, fondement de la philosophie « safer-by-design ». Les objectifs de ce projet de thèse sont multiples. En tenant compte des caractéristiques des principaux paramètres physico-chimiques tels que la taille et l’aspect de la surface, l’étude a porté sur l'absorption de NPs d'argent et d'or, et leurs effets biologiques via une approche multi-biomarqueurs (mortalité, effets comportementaux, effets physiologiques, effets transcriptomiques, etc.) sur une espèce sensible, Gammarus fossarum (Crustacea Amphipoda). Le but de cette investigation est de comprendre si la toxicité des nanomatériaux est inhérente aux propriétés intrinsèques des NPs ou plutôt aux ions relargués, ce qui contribuera à la prédiction de la toxicité des NPs en rapport avec leurs propriétés physico-chimiques et ce afin de limiter le nombre d’essais répétitifs sur de nouveaux nanomatériaux. G. fossarum ont été exposés à de faibles concentrations d'AgNPs et AuNPs pendant 72h à jeun et 15 jours nourris. Les résultats obtenus ont montré que (i) la nature de l’enrobage de surface est le principal facteur responsable de l'absorption d'AgNPs et d'AuNPs par G. fossarum ; (ii) les ions libérés et les NPs elles-mêmes jouent un rôle dans la toxicité des AgNPs et AuNPs étudiées ; (iii) la composition chimique des NPs a conduit à des effets différents aux niveaux sub-individuels (transcriptomique), ainsi qu’à une distribution différente dans les tissues selon la nature métallique de la NP. Les AgNPs ont été localisées dans les branchies de G. fossarum tandis que les AuNPs ont été observées dans les caeca intestinaux. Cette étude a également révélé que Gammarus sp. est un excellent modèle pour l'étude de la toxicité et des effets des AgNPs et des AuNPs / The potential toxicity of nanomaterials is of high societal and scientific interest due to the promise of ground-breaking innovations for many technical applications. However, toxicity can often not be related to the actual size, mass or surface area of the single nanoparticles (NPs) or the NP agglomerates. Therefore, it can be proposed that the toxicity is greatly influenced by other inherent and non-understood properties of the particles to which ions dissolving from the particle, surface or molecules adhering to the surface interfering with the uptake of NPs into cells, may have important contributions. The PhD project “NANOGAM”, closely linked up to CORE2012 NANION project that aims to obtain knowledge to understand some of the processes and factors involved in NP uptake and toxicity as such understanding is a prerequisite for the development of nanomaterials following the safer-by-design philosophy. This PhD project aims to investigate, based on known characteristics of the key physico-chemical parameters; as size and surface functionalities, of a well-chosen list of silver and gold NPs, the uptake, and dependent biological effects of different complexity (mortality, behavioural effects, physiological effects, transcriptomic effects, etc.), on a sensitive species; Gammarus fossarum (Crustacea Amphipoda), in order to understand to which extent toxicity of nanomaterials is due to intrinsic material properties or ion leaching. Such understanding will contribute to the prediction of toxicity based on material properties rather than repetitive testing of an indefinite number of new nanomaterials. G. fossarum were exposed at low concentrations of AgNPs and AuNPs for 72h or 15 days in presence or absence of food. The obtained results showed that (i) surface coating is the main factor governing AgNPs and AuNPs uptake by G. fossarum, (ii) both released ions and NPs themselves play a role in the potency of the studied AgNPs and AuNPs and (iii) chemical composition led to different effects at the sub-individual levels (target genes expression) and different tissue distribution as AgNPs were found in G. fossarum gills while AuNPs were found in the intestinal caeca. Additionally, this work shows that Gammarus sp. are valuable models for the study of the effects of AgNPs and AuNPs

Une des pathologies les plus répandues dans les pays développés est la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA). Elle se présente sous différentes formes dont la plus sévère est caractérisée par la présence de formation de néo-vascularisation provenant de la choroïde (CNV) migrant vers la rétine. Malheureusement, le diagnostic peut être seulement posé une fois que les symptômes apparaissent et que la vision est déjà affectée. Récemment, un vif engouement s’est porté sur les microARN (miARN), devenus des molécules d’intérêt pour le développement de biomarqueurs et représentant également un important potentiel thérapeutique. Nous avons donc émis l’hypothèse que l’identification de miRNA dans un contexte de DMLA avec CNV permettrait de caractériser leurs rôles, tant au niveau de l’identification de biomarqueurs que de nouvelles cibles thérapeutiques. Le premier objectif de notre projet était d’identifier chez l’humain une signature de miARN spécifique à la forme humide de la DMLA. Pour ce faire, nous avons réalisé un criblage des miARN dans l’humeur vitrée de patients. Nous avons observé une augmentation des niveaux de miR-146a et une diminution de miR-106b et miR-152 spécifique à la DMLA. Cette signature fut confirmée dans le plasma de cette même cohorte de patients. D’autre part, l’exploration de bases de données AMD Gene Consortium (AGC) et Ingenuity Pathway Analysis (IPA) a démontré une relation entre les miARN détectés et des mutations génétiques associées à la forme DMLA avec CNV. En effet, nous avons identifié un SNP (single-nucleotide polymorphism ou SNP) (rs1063320) dans un site de liaison de miR-152 du gène HLA-G. Le second objectif était d’explorer la possibilité d’utiliser, du point de vue thérapeutique, un des miARN identifiés au 1er objectif. Nous avons, tout d’abord, quantifié l’expression de miR-146a, miR-106b et miR152 dans un des modèles classiques de la DMLA avec CNV chez la souris (brûlures par laser). Le candidat retenu fut miR-106b, puisqu’en plus d’être impliqué dans l’angiogenèse, son expression dans le modèle animal reflétait de plus près celle obtenue chez les patients. Suite à ces résultats, nous avons: exploré A) le mécanisme influençant la diminution de l’expression de miR-106b et B) l’effet de sa surexpression sur l’angiogenèse. D’abord en A), nous avons observé une activation de la voie de PERK dans notre modèle animal de CNV induite par laser menant à une diminution de l’expression de MCM7 et du polycistron miR-106b~25. . Ensuite en B), nous avons pu observer l’effet anti-angiogénique de miR-106b sur la migration des cellules endothéliales in vitro et sur la formation de NV in vivo. L’action anti-angiogénique de miR-106b pourrait ainsi avoir un potentiel thérapeutique important sur la formation de la CNV dans la DMLA. / Age-related macular degeneration (AMD) is a leading cause of blindness worldwide affecting individuals over the age of 60. The neovascular form (NV AMD) is characterized by choroidal neovascularization (CNV) and is responsible for the majority of central vision impairment. Unfortunately, diagnostic of AMD can only be done after symptoms have appeared and loss of visual field occurred. Recently, there is a growing interest in microRNAs (miRNAs) for their eventual use in the development of new biomarkers or new therapeutic strategies. Our hypothesis is that wet AMD is associated with specific signature of several miRNAs that can be used as biomarkers for the disease. These miRNAs can be harnessed for therapeutic interventions. Our first objective was to identify a specific signature of miRNAs for wet AMD by using non-biased microRNA arrays and individual TaqMan qPCRs. We profiled miRNAs in the vitreous humour and plasma of patients with NV AMD. We identified a disease-associated increase in miR-146a and a decrease in miR-106b and miR-152 in the vitreous humour, which was reproducible in plasma. Moreover, miR-146a/miR-106b ratios discriminated patients with NV AMD with an area under the Receiver Operating Characteristic curve (ROC AUC) of 0,977 in vitreous humour and 0,915 in plasma, suggesting potential for a blood-based diagnostic. Furthermore, using the AGC and IPA database, we mapped a NV AMD-associated single nucleotide polymorphism (SNP) (rs1063320) in a binding site for miR-152-3p in the HLA-G gene. Our second objective was to explore the therapeutic potential of a specific miRNA (identified in objective 1). First, we explored the expression levels of miR-146a, miR-106b and miR-152 in the laser burn mouse model. We demonstrated that levels of miR-106b were significantly decreased in this mouse model of CNV. We divided this objective in two parts: Part A, explore mechanisms causing miR-106b downregulation and part B, study the therapeutic potential of miR-106b on the inhibition of angiogenesis and CNV formation. First, we showed that expression of the miR-106b-25 cluster is negatively regulated by the ER stress pathway of protein kinase RNA-like ER kinase (PERK) and a reduction in levels of MCM7, the host gene of miR-106b. �����Second, we demonstrated that therapeutic delivery of miR-106b to the retina with lentiviral vectors protects against aberrant retinal neovascularization in two distinct mouse models of pathological neo-vascularization. Results from this study suggest that miRNAs, such as miR-106b, have the potential to be used as multitarget therapeutics for conditions characterized by aberrant retinal neovascularization.