Dock1 (aussi nommé Dock180) est le membre prototypique de la famille Dock d’activateurs des petites GTPases de la famille Rho. Dock1 agit au sein d’une voie de signalisation conservée au cours de l’évolution et des études génétiques ont démontré que les orthologues de Dock1, myoblast city (mbc) chez la drosophile et Ced-5 chez le nématode, activent Rac dans divers processus biologiques. Notamment, mbc est un important régulateur de la fusion des myoblastes lors de la formation des fibres musculaires de drosophile. Mbc est aussi essentiel à la migration collective d’un groupe de cellules, appelées cellules de bordures, lors de leur migration dans la chambre de l’oeuf suite à l’activation de récepteurs à activité tyrosine kinase (RTK). La migration collective des cellules de bordures récapitule certains des événements observés lorsque des cellules tumorales envahissent le tissu environnant lors de la formation de métastases. Chez les mammifères, des études réalisées en lignées cellulaires suggèrent que Dock1 est aussi un régulateur du cytosquelette lors de la migration cellulaire. De plus, certaines études ont démontré que la voie Dock1/Rac agit en aval de RTKs lors de l’invasion de cellules de glioblastome. Néanmoins, les fonctions in vivo de Dock1 chez les mammifères demeurent méconnues et le but de cette thèse est d’identifier et de caractériser certaines de ses fonctions. Guidés par la fonction de mbc, nous démontrons dans l’objectif no 1 un rôle essentiel pour ce gène au cours du développement embryonnaire grâce à la caractérisation d’une souris Dock1 knock-out. Des défauts sévères de fusion des myoblastes sont observés en absence de l’expression de Dock1 et ils contribuent à la réduction de la masse musculaire des souris mutantes. De plus, nous avons constaté une contribution du gène Dock5, un membre de la famille Dock proche de Dock1, au développement des fibres musculaires. Dans l’objectif no 2, nous avons observé que des hauts niveaux d’expression de DOCK1 corrèlent avec un mauvais pronostic chez les patientes atteintes de cancer du sein possédant une forte expression du gène codant pour le RTK HER2. Une surexpression ou une amplification du locus codant pour le récepteur HER2 est associée à près de 20% des cas de cancer du sein. Les cancers de ces patientes développent fréquemment des métastases et sont associés à un mauvais pronostic. Des études biochimiques ont révélé que DOCK1 interagit avec le récepteur HER2 dans des cellules de cancer du sein. De plus, DOCK1 est essentiel à l’activation de RAC et à la migration cellulaire induite par HER2 dans ces cellules. L’utilisation d’un modèle de cancer du sein médié par HER2 chez la souris combiné avec l’inactivation du gène Dock1 dans les glandes mammaires, nous a permis d’identifier Dock1 et Rac comme de nouveaux effecteurs de la croissance tumorale et de la formation de métastases régulées par l’oncogène HER2. Nous concluons que l’utilisation de différents modèles de souris knock-out pour le gène Dock1 nous a permis d’identifier des fonctions clés de ce gène. Tout comme son orthologue mbc, Dock1 joue un rôle important lors du développement embryonnaire en régulant notamment la fusion des myoblastes. Nos études ont également contribué à démontrer un important degré de conservation des mécanismes moléculaires de fusion entre les espèces. De plus, DOCK1 agit en aval du RTK HER2 et son expression dans les cellules épithéliales de glandes mammaires contribue au développement tumoral et à la formation de métastases induits par cet oncogène. / Dock1 (also known as Dock180) is the prototypical member of the Dock family of Rho GTPase activators (RhoGEFs). Genetic studies in Drosophila and C. elegans have demonstrated that Dock1 orthologues act upstream of the Rac GTPase to activate it during various biological processes. Myoblast city (mbc), Dock1 ortholog in the Drosophila, is an important regulator of myoblast fusion during muscle fiber formation. Moreover, mbc regulates the collective migration of a cluster of border cells downstream of the activation of some tyrosine kinase receptors (RTKs). Migration of border cells is often view as a model for studying the invasive migration of cancer cells during metastasis development. Work done in cell lines also suggests that Dock1 is an important cytoskeletal regulator that controls cell migration. The Dock1/Rac pathway was also shown to act downstream of some RTKs to promote the invasion of glioblastoma cells. Yet, the in vivo functions of Dock1 in mammals are still poorly understood and the identification and characterization of some of these functions is the main objective of my thesis. Guided by the function of mbc, in Aim #1 we revealed that Dock1 is essential to embryonic development by characterizing a Dock1 knock-out mouse model. A deficiency in myoblast fusion was observed in Dock1-null embryos which led to a reduction in their muscle mass. Furthermore, we uncovered a contribution of the other Dock1-related GEF, Dock5, to myofiber development. In Aim #2 a correlation between high level of DOCK1 expression and a poor prognosis in HER2+ breast cancer patients was revealed. Amplification or overexpression of the HER2 receptor tyrosine kinase is associated with near 20% of breast cancer cases. The presence of this genetic abnormality correlates with a poor prognosis and the development of metastasis. Biochemical and in vitro studies led us to identify that DOCK1 interacts with HER2 and is essential to HER2-mediated RAC activation and migration. The use of a HER2 breast cancer mouse model with Dock1 inactivation in the mammary gland led us to identify DOCK1-RAC signaling as novel effectors in HER2-mediated tumor growth and metastasis. We conclude that the use of Dock1 mouse models allowed us to identify some of the key functions regulated by this gene in vivo. Much like its ortholog mbc, Dock1 is essential to embryonic development and regulates myoblast fusion. Our study also reveals important degree of conservation of the mechanisms that regulate fusion between species. In addition, DOCK1 acts downstream of the HER2 RTK in mammary epithelial cells where it contributes to the progression of breast cancer pathology and the formation of metastasis induced by this oncogene.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Contexte : Les résultats de la recherche en psycho-oncologie ne s’accordent pas sur la prévalence, l'intensité et la nature des troubles anxio-dépressifs des patients évalués à l’aide de données auto-rapportées. La pratique clinique montre par ailleurs un écart important entre l’énoncé de la détresse et son éprouvé, écart pouvant expliquer l’écueil diagnostic. Objectifs : déterminer les facteurs intrapsychiques expliquant les difficultés de l'évaluation de la détresse en psycho-oncologie par une démarche de recherche scientifique et clinique. Méthode : Etude prospective. L’échantillon : 101 patientes atteintes d’un cancer du sein (traitement initial ou récidive) Outils : Hospital Anxiety and Depression Scale (HADS), Rorschach-SI. Analyse clinique exploratoire et analyses statistiques inférentielles. Résultats : Nos résultats concernent, face aux patientes adaptées, deux groupes de patientes anxio-dépressives : les patientes Plainte verbalisant à l’HADS une détresse psychique identifiée au Rorschach et les patientes Silence dont le dénuement psychique n’est pas énoncé avec l’HADS. Notre approche confronte une analyse clinique et qualitative à l’épreuve statistique de données quantitatives. Nos résultats font état de trois variables intrapsychiques prédicteurs de l’ajustement de la communication de la détresse émotionnelle (plainte versus silence) : l’inhibition émotionnelle, l’immaturité relationnelle, l’impact du stress situationnel. Ces facteurs permettent d’établir, selon l’interaction qu’ils entretiennent entre eux, deux dynamiques psychiques : un fonctionnement de type névrotique pour l’ajustement Silence et un fonctionnement opératoire pour l’ajustement Plainte. Conclusion : Notre démarche utilise les aspects quantitatifs des fonctions nomothétiques du Rorschach-SI et les propriétés qualitatives de l’évaluation de l’activité psychique et subjective qu’il permet. S’inscrivant dans la méthodologie princeps rigoureusement clinique du cadre conceptuel de la méthode Exner, sa rigueur a permis d’isoler les variables saillantes du fonctionnement des sujets de chacun de nos groupes d’analyse et a aidé à la compréhension des dynamiques psychiques sous-jacentes singulières. L’analyse statistique des données quantitatives obtenues en second lieu permet la généralisation des résultats en vue de l’élaboration de méthodes diagnostiques plus pertinentes permettant un suivi mieux adapté. / Background: Results from Psycho-Oncology research vary in terms of the prevalence, intensity, and nature of anxiety and depression issues for patients evaluated by self-reported data. Clinical practice demonstrates large differences between the way distress is communicated and the way it is experienced, which may explain the diagnostic difficulties. Objectives: To determine the intrapsychological factors explaining the difficulties in the evaluation of distress in Psycho-Oncology, using a scientific and clinical research approach. Method: Prospective study. Sample: One hundred and one patients with breast cancer (initial or recurrence treatment). Instruments: Hospital Anxiety and Depression Scale (HADS), Rorschach-CS. Exploratory clinical and inferential statistical analyses. Results: Our results concern, in terms of eligible patients, two groups of anxiety-depressive patients: the first concerns the Verbalise group, verbalizing psychological distress on the HADS and identified on the Rorschach, and the second Silence group, who did not express distress on the HADS. Our approach compares a clinical and qualitative analysis with the statistical analysis of quantitative data. Our results reveal three intrapsychological variables that predict the adjustment of the communication of emotional distress (Verbalise vs. Silence): emotional inhibition, relational immaturity, and the impact of the situational stress. These factors allow us to establish, according to the interaction that they have with each other, two psychological dynamics: a neurotic-type functioning for the Silence adjustment and an operative functioning for the Verbalise adjustment. Conclusion: Our approach uses quantitative aspects of the nomothetic function of the Rorschach-CS, and qualitative properties of the evaluation of psychological and subjective activity that it enables. As part of the standardized clinical methodology of the conceptual framework of the Exner method, the precision enabled us to isolate salient variables for the functioning of subjects in each of our analysis groups, and facilitated the comprehension of the particular underlying psychological dynamics. The statistical analysis of the quantitative data obtained in the second step, enabled us to extend the results in the aim of developing more pertinent diagnostic methods for appropriate follow-up.

Les métastases osseuses sont des complications fréquentes de nombreuses tumeurs solides et sontresponsables, sur le plan clinique, de fractures osseuses, d’hypercalcémie et de douleurs. A l’heure actuelle,il n’existe aucun traitement curatif ; la compréhension des mécanismes impliqués dans la formation et ledéveloppement des métastases osseuses est donc nécessaire afin d’envisager de nouvelles approchesthérapeutiques.Une analyse transcriptomique comparative entre une lignée humaine de cancer du sein, les MDA-MB-231, et leur sous-population ostéotropique, les B02, a montré une surexpression de composants de la voie designalisation Slit/Robo.Les récepteurs Robo et leurs ligands Slits, initialement identifiés comme facteurs clés du guidage axonal lorsdu développement, sont également impliqués dans la migration des cellules cancéreuses.Afin d’étudier le rôle de ces récepteurs Robo1 et 4 dans la dissémination métastatique à l’os, nousavons inhibé l’expression de ces gènes dans les cellules B02. Des expériences in vitro et in vivo montrentalors un rôle antagoniste de Robo1/4. En effet, l’inhibition de Robo1 augmente la croissance des tumeursprimaires, tandis que celle de Robo4 la diminue. Ces récepteurs régulent également différemment laformation de lésions ostéolytiques ainsi que la croissance tumorale de ces métastases. In vitro, l’absence deRobo1 augmente l’invasion, tandis que celle de Robo4 la diminue. Nous avons également montré quel’inhibition de Robo4 ralentit la colonisation de la moelle osseuse par les cellules B02 à des temps précoces.Enfin, l’étude d’une cohorte de patientes atteintes d’un cancer du sein montre une corrélation entrel’expression de Robo4 et la rechute métastatique osseuse.Cette étude montre l’implication de la voie Slit/Robo dans la dissémination métastatique à l’os, etsemble par conséquent constituer une approche thérapeutique judicieuse pour traiter ces métastases. / Bone metastases are a common complication of many solid tumors and are clinically responsible ofbone fractures, hypercalcemia, and pain. Currently, there is no curative treatment; understanding themechanisms involved in the formation and development of bone metastases is therefore necessary toconsider new therapeutic approaches.A comparative transcriptomic analysis between the human breast cancer cell line MDA-MB-231, andits osteotropic subpopulation, B02, has shown an up-regulation of Slit/Robo signaling pathway.Robo receptors and their ligands Slits were initially identified as key factors in axon guidance duringdevelopment. However, these proteins are also involved in the migration of cancer cells.To investigate the role of these receptors Robo1 and 4 in breast cancer bone metastasis, theexpression of these genes was inhibited in B02 cells. In vitro and in vivo experiments point out antagonisticrole of Robo1/4. Indeed, inhibition of Robo1 expression increases primary tumors growth, while Robo4invalidation reduces it. These receptors also differently regulate the formation of osteolytic lesions and extentof skeletal tumor burden. In vitro, Robo1 depletion induces an increased invasion, whereas Robo4 depletiondecreases it. We also showed that inhibition of Robo4 reduces survival and growth of B02 cells in the bonemarrow at early times of invasion. Finally, a cohort study of breast cancer patients shows a strong correlationbetween Robo4 expression and metastatic relapse in bone.This study shows the involvement of the Slit/Robo pathway in bone metastasis, and therefore seemsto be a judicious therapeutic approach to treat these metastases.

Nous étudions la migration et la protéolyse de la matrice extracellulaire dans le cancer du sein. Pour cela, nous avons mis en place deux systèmes modèles. Le premier, se base sur une lame basale reconstituée et permet d'évaluer le potentiel invasif de lignées cellulaires tumorales. Nous montrons que les cellules cancéreuses migrent différemment à travers un gel pour former des amas de taille variable directement corrélé à leur pouvoir invasif. Dans notre système, seule la migration de type mésenchymateuse est utilisée par les cellules. Ce type de mouvement est directement dépendant de protéases sécrétées par les cellules. Nous avons, donc mesurée la synthèse au niveau transcriptionnel de la classe d'enzyme majoritairement impliquée dans la dissémination tumorale, les matrice métalloprotéases (MMPs). Nous avons ainsi pu montrer que l'expression de 3 MMPs est corrélée aux capacités migratoires des cellules donc à leur potentiel invasif. Le processus physique par lequel les enzymes dégradent les matrices est très peu étudié au niveau expérimental. Le second système que nous utilisons se base sur un modèle de matrice conjonctive majoritairement composer de collagène de type I. Nous utilisons la gélatine, pour étudier la protéolyse de gels protéiques par différentes classes de protéases. A partirdes études sur la solubilisation enzymatique des gels par l'-chymotrypsine, la protéinase K et la papaïne, nous montrons qu'il existe des mécanismes de dégradation distincts. Le premier est un mécanisme anormal dont la cinétique est limitée par la diffusion de l'enzyme, le second est brownien et la cinétique est limitée par la réaction. Ce second mécanisme dépend directement d'interactions eléctrostatiques entre l'enzyme et le gel. Nous observons pour deux des enzymes que l'évolution des temps de dégradation mais également la cinétique dépendent de la concentration en protéine dans les gels. / We study the migration and proteolysis of the extracellular matrix in breast cancer. For this, we set up two model systems. The first is based on a reconstituted basement membrane and allows the evaluation of invasive potential tumor cell lines. We show that cancer cells migrate differently across the gel to form clusters of variable size directly correlates with their invasiveness. In our system, only the migration of mesenchymal type is used by the cells. This type of movement is directly dependent proteases secreted by the cells. We therefore measured the synthesis at the transcriptional level of the enzyme class mainly involved in tumor dissemination, the matrix metalloproteases (MMPs). We were able to show that the expression of 3 MMPs is correlated with migratory capacity of cells, therefore their invasive potential. The physical process by which enzymes degrade the matrix is very little studied at the experimental level. The second system we use is based on a model of connective matrix mainly composed of collagen type I. We use gelatin for the study of protein gels proteolysis by different classes of proteases. Based on the study of gels enzymatic solubilization by a- chymotrypsin, proteinase K and papain, we show that there are distinct mechanisms of degradation. The first mechanism is abnormal whose kinetic is limited by enzyme diffusion, and the second is Brownian and the kinetic is reaction limited. The second mechanism depends directly on electrostatic interactions between enzyme and gel. We observe for two enzymes that the evolution of degradation time but also the degradation kinetics depend on the concentration of protein in gels.

Nous avons voulu évaluer si les gènes CHE2, ATM et TP53, associés à un risque intermédiaire de cancer du sein, étaient soumis à une différence d'expression allélique (DEA). Nous avons étudié des lignées cellulaires lymphoblastiques (LCLs) dérivées de patientes à haut risque, négatives pour des mutations dans CRCA1 et BRCA2. Nous avons développé une méthode basée sur la "fusion haute-résolution" (High-resolution melting curve analysis, HRM) et l'utilisation d'une sonde d'hybridation fluorescente pour détecter de la DEA chez des individus hétérozygotes pour un SNP marqueur exonique. Cette méthode permet de corréler le signal fluorescent à la quantité relative des transcrits alléliques. Nous avons développé un outil d'analyse adapté aux besoins spécifiques de l'étude de la DEA par HRM. Dans nos échantillons, une DEA statistiquement significative a été identifiée pour le gène CHEK2, chez les porteurs de la mutation tronquante 1100delC. En revanche, en combinant les données du criblage mutationnel des gènes candidats et de l'étude de DEA, nous n'avons pas identifié de variant régulateur localisé en cis qui induirait de la DEA significative dans les gènes étudiés, dans le contexte de régulation transcriptionnelle propre aux LCLs proliférant librement. Nos résultats montrent que le HRM est une méthode sensible et précise pour mesurer de la DAE et qui peut être appliquée à d'autres tissus, mammaires ou sanguins. Ces derniers présentent un grand intérêt pour les études de criblage mutationnel à haut-débit cherchant à identifier des variants dysfonctionnels dans les régions régulatrices de gènes candidats. / We aimed to assess whether the breast-cancer intermediate-risk genes CHEK2, ATM ant TP53 were subject to differential allelic expression (DAE) in lymphoblastoid cell lines (LCLs) from high-risk breast cancer patients for whom no mutation in BRCA1 or BRCA2 had been identified.We implemented an assay based on high-resolution melting curve analysis (HRM) of single labeled fluorescent probes to detect allelic expression imbalance. The method relies on the distinction of the two alleles of an exonic marker SNP in heterozygous individuals with a fluorescent signal correlated to the relative abundance of each transcript. We developed an analysis tool for HRM data processing, specifically dedicated to DAE assessment. In our series, we found evidence for DAE for CHEK2, in carriers of the truncating mutation 1100delC. When combining mutation-screening data and assessment of DAE, we did not identify functional regulatory variant located in cis of the studied genes that would lead to DAE, in the transcriptional regulatory milieu of freely proliferating LCLs. Our results support that HRM is a method with high sensitivity and accuracy that can be used for DAE assessment. This approach can be applied to study breast and blood tissue samples. The latter would be of great interest for high-throughput mutation screening projects aiming to identify dysfunctional regulatory variants in candidate genes.

Les formes orales de traitements anticancéreux se sont considérablement développées récemment. La question de l’adhésion au traitement devient donc un nouvel enjeu en oncologie. Cette thèse aborde de façon générale le problème de l’adhésion aux traitements oraux en oncologie, et plus spécifiquement celui de la mesure en bases de données médico-administrativesde l’observance et de la persistance à l’hormonothérapie, traitement oral majeur dans le cancer du sein. Le point de vue retenu est celui de la pharmacoépidémiologie, à savoir l’étude des consommations pharmaceutiques en contexte clinique. La première partie de cette thèse fait le point sur les connaissances actuelles concernant l’adhésion à l’hormonothérapie - tamoxifène et inhibiteurs de l’aromatase (IA) - dans le cancer du sein. La seconde partie, reposant sur l’analyse de cohortes de patientes atteintes de cancer du sein sélectionnées à partir de (1) la UK General Practice Research Database et (2) des données de l’Assurance Maladie, a montré que : - Plus de la moitié des femmes de moins de 40 ans au diagnostic ne reçoivent plus de tamoxifène à 5 ans. Il s’agit du groupe de femmes le plus à risque d’arrêt prématuré de traitement. - Chez les femmes âgées de plus de 50 ans au diagnostic, les arrêts de traitement sont moins fréquents pour les IA que pour le tamoxifène. - Les déterminants associés à la non-persistance sont un faible soutien social et la déclaration précoce de non-prise de traitement par la patiente chez les femmes jeunes. Chez les femmes âgées, l’utilisation de médecines complémentaires et alternatives, la présence de comorbidités sont associées à une augmentation du risque d’arrêt de traitement. A contrario, la présence d’une poly-médication est associée à une diminution du risque d’arrêt.- Dans les études précédentes, une proportion importante de femmes reprend son traitement au moins une fois après l’avoir arrêté de façon prolongée. Les arrêts transitoires de traitements ont été pris en compte à l’aide de modèles multi-états. La probabilité d’arrêt de traitement estimée à partir de ces modèles est plus faible que celle mesurée par la méthode de Kaplan-Meier, après la première année de traitement. La non-adhésion à l’hormonothérapie est fréquente. Certains de ses déterminants sont modifiables ou peuvent servir à identifier précocement les patientes à risque de non-observance. La prise en compte des arrêts transitoires de traitement est importante dans la mesure de la persistance. L’adhésion est l’élément clé faisant le lien entre l’efficacité d’un traitement mesuréedans un essai clinique et son impact dans la vraie vie. Il est urgent de prendre conscience de l’importance de la non-adhésion des formes orales en oncologie / The use of oral anticancer therapies has significantly increased in recent years. Adherence to these therapies has therefore become a major issue in the field of oncology. This thesis focuses on the question of treatment adherence in oncology, and more specifically on the use of medical records and administrative databases to estimate adherence and persistence to hormonal therapy—now a major form of oral breast cancer therapy. Our perspective is based on pharmacoepidemiology, i.e. the study of drugs in a clinical setting. The first part of this thesis synthesizes current knowledge on adherence and persistence to hormonal therapy for BC – i.e. tamoxifen and aromatase inhibitor therapies.The second part, which is based on the study of two cohorts constituted (1) from the UK General Practice Research Database and (2) from the French National Health Insurance System, demonstrates that - More than half of women younger than 40 at diagnosis do not receive any tamoxifen at 5years of follow-up. This group of women presents the highest rates of treatmentinterruption. - Among women over 50 at diagnosis, those receiving some form of AI therapy discontinue less frequently than those on tamoxifen treatment. - Determinants of non-persistence identified in the studies under review include low social support and self-reporting of non-compliance among younger women. Among older women, those using complementary or alternative medicine or suffering from comorbidities are more likely to discontinue their treatment, whereas women usingpolypharmacy are less likely to discontinue. - In previous studies, a large proportion of women who discontinued their treatment resumed after a prolonged gap. To account for these temporary treatment discontinuations, we used multi-state models. The probability of being off treatment estimated from these models is lower than that estimated from Kaplan-Meier estimates, after the 1st year of treatment. Adherence to hormonal therapy is largely suboptimal. Some of its determinants are modifiablefactors, while others can be used to identify sub-groups of patients at high risk of non-adherence. Accounting for temporary treatment discontinuation is important when measuring nonpersistence. Adherence is a key element for the translation of efficacy measured in clinical trials into effectiveness in real life. There is an urgent need to acknowledge the problem of nonadherence to oral therapy in oncology

L’échappement des tumeurs à la surveillance du système immunitaire est une des raisons pour lesquelles le cancer parvient à se développer. Un des objectifs de notre équipe consiste à étudier les lymphocytes T CD4+ et leurs rôles dans un contexte de cancer. Mon travail de thèse a eu pour objectif de déterminer si les résultats murins obtenus au laboratoire étaient transposables à l’Homme, et surtout dans le cancer du sein. Nous avons tout d’abord mis en évidence que les lymphocytes Th17 infiltrant les cancers du sein inhibent les fonctions effectrices des lymphocytes T cytotoxiques de manière dépendante des ectonucléotidases. Enfin, nous avons montré qu’une infiltration tumorale riche en cellules Th17 est associée à un moins bon pronostic clinique des patientes atteintes de cancer du sein. Nous avons ensuite eu pour objectif de tenter de limiter la différenciation de ces cellules Th17. Nous avons démontré que l’activation de SIRT1 diminue l’acétylation de STAT3 ce qui perturbe le programme de différenciation de ces cellules. L’activation de SIRT1 in vivo limite l’expansion des Th17 et conduit à un ralentissement de la croissance tumorale. Ce concept fut validé chez l’Homme et ouvre donc la possibilité d’association d’agonistes de SIRT1 avec la chimiothérapie. Le dernier projet porte sur les lymphocytes Th9 et leur rôle pronostique dans le cancer du sein. Nous avons mis en évidence que les propriétés effectrices des lymphocytes Th9 humains pouvaient être augmentées par l’IFNα via l’activation du facteur de transcription IRF1. Nous avons enfin démontré que l’infiltration tumorale de lymphocytes Th9 était associée au meilleur pronostic des patientes. / Tumor escape to immune system surveillance is one of the reasons why human cancer achieves to grow. In my research team, we aim to study CD4 T cell populations and their functions in the context of cancer. My work was precisely to determine if the results obtained in mice could be transposable in humans, in the context of breast cancer. . We first unraveled that tumor infiltrating Th17 cells could inhibit effector and cytotoxic functions of Th1 and CD8 T cells in an ectonucleotidase-dependent manner. Finally, we showed that high tumor infiltration in IL-17+ cells were significantly associated with a worse clinical prognosis for breast cancer patients. Then, we aim to prevent Th17 cell differentiation. We first established that SIRT1 activation reduces STAT3 acetylation thus limiting Th17 cell differentiation. Activation of SIRT1 limits in vivo Th17 cell expansion and leads to the decrease of tumor growth. This concept has been validated in humans and gives the possibility to associate SIRT1 agonists with chemotherapy. The last project concerns the role and the prognosis impact of Th9 lymphocytes in breast cancer. We highlighted that the effector properties of human Th9 cells could be increased by IFNα via IRF1 activation. Finally, we attested that the tumor infiltration of Th9 lymphocytes was associated with a better prognosis for breast cancer patients.

Dans la plupart des pays industrialisés, le cancer du sein est la principale cause de décès chez les femmes. Le microenvironnement tumoral (TME) joue un rôle important dans la progression du cancer du sein. Le TME est un tissu complexe composé d’une matrice extracellulaire remaniée, de fibroblastes, de cellules inflammatoires et endothéliales. Récemment un nouveau composant cellulaire du TMA a été identifié. Il est formé par des adipocytes modifiés situés en regard de cellules cancéreuses appelées "adipocytes associés au cancer" (CAA). Ces constituants ajoutent à la complexité du TME. La protéase matricielle Matrix Metalloproteinase-11 (MMP-11) est une protéine du TME, elle est sécrétée par les «fibroblastes associés au cancer» (CAF) au centre de la tumeur et par les CAA à la périphérie de la tumeur (le front d’invasion). Soutenant l'idée que la MMP11 contribue à la progression tumorale, des études antérieures ont montré qu’une expression élevée était associée à une survie sans récidive plus courte des patientes atteintes d'un cancer du sein. Cependant, le mécanisme d'action spécifique de cette protéase est resté mal compris. Des études plus récentes ont montré que la MMP-11 est un régulateur négatif du développement du tissu adipeux et qu’elle module le métabolisme énergétique. Ces observations suggéraient que l'expression de MMP-11 dans le TME pourrait participer directement à la progression de la tumeur en modulant le métabolisme du tissu adipeux au profit des cellules cancéreuses. Cependant, la façon dont la MMP-11 agit, notamment à l'interface entre les cellules cancéreuses du sein et les CAAs, reste largement inconnue. Pour l’étudier, nous avons développé des modèles précliniques de cancer de la glande mammaire chez la souris par génie génétique. Tout d'abord, des souris déficientes (perte de fonction-LOF) ou surexprimant MMP-11 (Gain de Fonction-GOF) ont été croisées avec un modèle génétique de tumeurs mammaires (MMTV-PyMT). Des résultats cohérents ont été obtenus en utilisant les deux modèles. La MMP11 favorise la progression tumorale précoce, en augmentant la prolifération et en réduisant l'apoptose des cellules cancéreuses. De plus, l’expression de la MMP-11 a été associée à un changement métabolique dans la tumeur et à une altération significative de l’Unfolded Protein Response mitochondriale (UPRmt) et à une activation du stress du réticulum endoplasmique (UPRER). Ces données confortent l'idée selon laquelle la MMP-11 contribue à une réponse métabolique adaptative favorisant la croissance du cancer. Deuxièmement, pour aborder directement la fonction de la MMP-11 produite par le tissu adipeux sur la progression du cancer, nous avons généré une lignée de souris transgénique (appelée aP2-MMP11-IRES-GFP) dans laquelle l'expression de MMP-11 est contrôlée par un promoteur spécifique du tissu adipeux. L’implantation directe de cellules cancéreuses syngéniques dans le coussinet mammaire de ces souris a montré que l'expression de la MMP11 favorisait la croissance tumorale. Finalement, nos données soutiennent le concept selon lequel l'expression de MMP-11 par les adipocytes associés au cancer (CAA) contribuerait à une réponse métabolique adaptative favorisant la croissance du cancer. Ils renforcent aussi l’intérêt que représente la MMP-11 comme cible pour le traitement du cancer. / Breast cancer is the most common leading cause of death in women. The tumor microenvironment (TME) plays an important role in breast cancer progression. The TME is a complex tissue composed of extracellular matrix proteins, fibroblasts, inflammatory and endothelial cells. Recently modified adipocytes called “Cancer-Associated Adipocytes” (CAAs) were identified as emerging components of the TME adding into the complexity of this tumor component. Matrix Metalloproteinase-11 (MMP-11) is a protein from the TME, it is secreted by "Cancer-Associated Fibroblasts" (CAFs) in the center of the tumor and by CAAs in the tumor periphery also qualified as the “invasive front”. Previous studies showed that elevated MMP11 expression is associated with a poorer outcome in breast cancer patients supporting the idea that MMP11 contributes to tumor progression but the mechanism of action remained unclear. Recent studies showed that MMP-11 is a negative regulator of adipose tissue development and controls energy metabolism. These observations suggested that MMP-11 expression in the TME may directly participate in breast tumor progression by modulating the adipose tissue metabolism at the benefit of cancer cells. However, how MMP-11 acts in the TME notably at the interface of breast cancer cells and CAAs remains largely unknown. To study the role of MMP-11 on breast cancer progression, we developed a series of preclinical mouse mammary gland tumour models by genetic engineering. First, mice either deficient- (Loss of Function-LOF) or overexpressing- MMP-11 were crossed with a genetic model of spontaneous mammary tumors (MMTV-PyMT). Consistent results were obtained using GOF and LOF, showing that MMP11 favored early tumor progression, by increasing proliferation and reducing apoptosis of cancer cells. Of interest, MMP-11 was associated with a metabolic switch in the tumor and the activation of the mitochondrial unfolded protein response (UPRmt) and endoplasmic reticulum stress (UPRER). These data support the idea that MMP-11 contributes to an adaptive metabolic response favoring cancer growth. Second, to directly address the function of MMP-11 produced by the adipose tissue on cancer progression, we generated a transgenic mouse line (named aP2-MMP11-IRES-GFP) in which MMP-11 expression is controlled by an adipose tissue-specific promoter. Direct grafting of syngeneic cancer cells in the mammary fad-pad of these mice showed that MMP11 expression favored tumor growth. Altogether our data support the idea that MMP-11 expression by cancer associated adipocytes contributes to an adaptive metabolic response, named metabolic flexibility, favoring cancer growth. They further substantiate the potential of MMP-11 as a target for cancer therapy.

Les protéoglycanes à héparane-sulfates (HSPGs) sont des macromolécules ubiquitaires situées à la surface des cellules et au sein des matrices extracellulaires jouant un rôle clé dans le contrôle des interactions cellules-matrice et du micro-environnement tumoral. Leur biosynthèse est assurée par une machinerie enzymatique complexe impliquant des glycosyltransférases et sulfotransférases, lesquelles ajoutent des motifs sulfatés en différentes positions des résidus de la chaîne glucidique. Ces modifications confèrent aux HSPGs la capacité d’interagir avec de nombreux ligands comme les facteurs de croissance et leurs récepteurs permettant de réguler divers processus physiopathologiques tels que la prolifération et la survie cellulaires, l’angiogenèse et le développement tumoral. J’ai focalisé mon étude sur une famille de sulfotransférases, les 3-O-sulfotransférases (3-OSTs) responsables d’une modification rare et terminale des chaînes de HS et en particulier sur l’isoforme 3A (3-OST3A) dont le rôle dans le développement tumoral a été précédemment mis en évidence par notre équipe. L’objectif de ce travail de thèse est d’explorer le rôle de la 3-OST3A dans la régulation du développement du cancer du sein. Ces travaux mettent en évidence que le gène 3-OST3A est régulé épigénétiquement dans un panel de lignées cellulaires cancéreuses mammaires. Les tests cellulaires de prolifération et d’apoptose montrent que la 3-OST3A exerce une action oncogénique ou suppresseur de tumeur dépendante de la signature moléculaire des cellules cancéreuses mammaires. Au niveau clinique, un fort taux d’expression de la 3-OST3A dans les tumeurs est corrélé négativement avec la survie des patientes atteintes d’un cancer du sein de sous-type HER2+. Ces travaux sont les premiers à mettre en évidence un rôle fonctionnel de la 3-OST3A en tant que régulateur du comportement tumoral des cellules cancéreuses mammaires et permettent de l’envisager comme marqueur pronostique de l’évolution du sous-type de tumeur mammaire HER2. La poursuite de cette étude a pour objectif de comprendre les mécanismes qui expliquent les conséquences délétères de la forte expression de la 3-OST3A sur l’agressivité du cancer du sein HER2+. Mes résultats suggèrent que la 3-OST3A induirait l’activation du récepteur HER2 par une voie dépendante de la formation du complexe ternaire HS 3-O-sulfatés/FGF-7/FGFR2IIIb dans les cellules SKBR3, un modèle de cellules cancéreuses mammaires surexprimant le récepteur HER2 responsable du caractère agressif du cancer du sein HER2+ / Heparan sulfate proteoglycans (HSPG) are ubiquitous macromolecules located at the cell plasma membrane and in extracellular matrices playing a key role in the control of cell-matrix interactions and in the tumor micro-environment. Their biosynthesis is performed by a complex enzymatic machinery involving glycosyltransferases and sulfotransferases, the latter adding a sulfate group at different residue positions of the polysaccharide chain. These modifications provide to the HSPG the ability to interact with many ligands such as growth factors and their receptors, and to regulate multiple pathophysiological processes such as cell proliferation and survival, angiogenesis and tumor development. I focused on a sulfotransferase family, the heparan sulfate 3-O-sulfotransferases (HS3STs) responsible for a rare, terminal modification of HS chains. Specifically, we investigated the HS3ST3A isoform whose role in tumor development has been previously demonstrated by our team. Here I explored the role of HS3ST3A in breast cancer. My studies demonstrate that HS3ST3A gene is epigenetically regulated in a panel of breast cancer cell lines. Cell proliferation and apoptosis assays in cellulo showed that HS3ST3A exerts an oncogenic or tumor suppressor effect in a cell-dependent context. A clinical study performed in a cohort of breast cancer patients showed that a high expression level of HS3ST3A in tumors is associated with reduced relapse-free survival in HER2+ patients. For the first time, we report a functional role of HS3ST3A as a tumor regulator of breast cancer cells behavior and this study allows considering it as a prognostic marker of the HER2 breast cancer evolution. The last part of my work attempted to understand the mechanisms that explain the deleterious consequences of the high expression level of HS3ST3A on the aggressiveness of HER2+ breast cancer. In this regard, my results suggested that the HS3ST3A may induce HER2 receptor activation following the formation of the ternary complex HS 3-O-sulphated/FGF-7/FGFR2IIIb in SKBR3 (HER2+) cells