Durant ma thèse, j’ai étudié l’implication d’un variant du récepteur aux œstrogènes α, ERα36, dans l’initiation et la progression du cancer du sein. Au laboratoire, son expression dans les cancers testiculaires avait été montrée comme étant inductrice de la prolifération cellulaire in vitro et in vivo après une exposition à un mélange de polluants environnementaux, considérés comme perturbateurs endocriniens oestrogéno-mimétique : les alkylphénols. Une analyse rétrospective d’échantillons de tumeurs mammaires a montré, par la modélisation de réseaux d’interactions géniques, que l’expression d’ERα36 était corrélée avec l’expression de marqueurs de migration cellulaire, caractéristiques de la progression tumorale. La surexpression d’ERα36 par transfection in vitro et dans un modèle unique de souris Knocked In exprimant ERalpha36 dans la glande mammaire ont montré qu’ERα36 est suffisant pour altérer le phénotype épithélial des cellules mammaires saines. Une exposition aux alkylphénols qui stimulent son expression endogène accentue les altérations cellulaires observées et contribue à l’acquisition transgénérationnelle de propriétés relatives à une transformation tumorale. Les analyses de ce projet pluridisciplinaire se sont appuyées sur des expertises biologiques, mathématiques et bioinformatiques et ont permis de mettre en évidence pour la première fois le rôle potentiel d’ERα36 dans l’initiation tumorale et de confirmer son implication dans la progression du cancer du sein. Enfin, nous avons montré que l’exposition à des doses environnementales d’alkylphénols lors de la période de périnatalité peut conduire à une modification transgénérationnelle de la différenciation de la glande mammaire sous le contrôle d’ERα36 et ainsi augmenter le risque de cancer mammaire / This work was dedicated to study how a variant of estrogen receptor α, ERα36, acts in initiation and progression of breast cancer. In the laboratory, his expression in testicular cancer was shown to stimulate cell proliferation in vitro and in vivo after environmental pollutant exposure. The compounds studied, the alkylphenols, are endocrine disruptors, interfering with normal estrogen signaling. Gene interaction network modelling from retrospective analysis of breast cancer samples showed that ERα36 expression was correlated with the expression of cell migration markers, typical of tumor progression. In vitro ERα36 overexpression and in a unique mouse Knocked In model, expressing ERα36 in the mammary gland, showed that ERα36 is sufficient to alter epithelial phenotype of normal breast cells. Alkylphenols exposure, that stimulated ERα36 endogenous expression, increased cellular alterations and contributed to transgenerational acquisition of properties related to neoplastic transformation. Analysis of this multidisciplinary project were based on biological expertise, mathematics and bioinformatic tools. These results enabled to highlight for the first time the potential role of ERα36 in tumor initiation and confirmed his involvement in breast cancer progression. Finally, we showed that exposure to environmental doses of alkylphenols during the perinatal period can lead to transgenerational modification of mammary gland differentiation under ERα36 control and eventually may increase breast cancer risk

Le cancer du sein est le cancer le plus fréquent chez la femme. Malgré la chimiothérapie, certaines patientes ont une réponse incomplète et récidivent quelques années plus tard. Le but de ce travail était d’étudier les mécanismes moléculaires mis en place par les cellules tumorales en réponse aux traitements et leur rôle éventuel dans la récidive. La modélisation de ces événements a d’abord été réalisée grâce à des modèles expérimentaux appelés PDX (pour patient derived xenograft) impliquant la greffe de tumeurs de patientes chez la souris immunodéficiente. Une analyse transcriptomique a permis de mettre en évidence, au sein des PDXs qui répondent à la chimiothérapie, la surexpression précoce de gènes cibles de la voie interféron (IFN)/STAT1, suggérant que cette signature moléculaire pourrait être utilisée comme biomarqueur prédictif de la réponse initiale au traitement. Cette signature persiste néanmoins dans les cellules tumorales résiduelles, suggérant qu’elle pourrait également avoir un rôle dans la récidive observée pour l’ensemble des PDX étudiées. L’analyse fonctionnelle de cette signature IFN/STAT1 a été réalisée in vitro, en traitant diverses lignées de cancer du sein par du mafosfamide, principe actif d’une chimiothérapie classique induisant des dommages à l’ADN. Nos résultats montrent que, sous chimiothérapie, certaines lignées (dont les cellules MFC7) sont capables d’exprimer des IFNs de type I conduisant à l’activation autocrine/paracrine de la voie IFN/STAT1. Une étude mécanistique a mis en évidence l’implication du détecteur de l’ADN STING (stimulator of IFN genes) en amont de la production d’IFN, comme cela a été bien décrit dans des cellules immunitaires en présence de pathogènes. Nous avons montré que l’inhibition individuelle de l’expression de différents acteurs de la voie STING/IFN/STAT1 potentialise l’effet de la chimiothérapie, impliquant cette cascade dans la résistance au traitement. En résumé, notre travail suggère que l’activation de la voie STING/IFN/STAT1 dans les cellules tumorales mammaires traitées par chimiothérapie pourrait jouer un double rôle : biomarqueur de la réponse dans un premier temps, puis acteur de résistance dans un second temps. Ce travail ouvre de nouvelles perspectives pronostiques et thérapeutiques pour la prise en charge du cancer du sein. / Breast cancer is the most frequent cancer in women. Despite chemotherapy, tumor response is often incomplete, and relapse is frequently observed. The aim of this work was to analyze the molecular mechanisms triggered in breast cancer cells in response to chemotherapy. These events were modeled using breast cancer patient-derived xenografts (PDXs), i.e. samples of human tumors engrafted into immunodeficient mice. Transcriptomic analysis highlighted precocious induction of the interferon (IFN)/STAT1 pathway in response to chemotherapy only in tumors responding to treatment, suggesting that this molecular signature could be used as a biomarker of the initial response. The activation of this pathway persisted in residual tumor cells, suggesting that it could also play a role in cancer recurrence observed in all PDX models that we investigated. Functional deciphering of the IFN/STAT1 pathway was performed in vitro by stimulating breast cancer cell lines with mafosfamide, the active principle of a classical chemotherapy inducing DNA damage. In some cell lines, e.g. MCF-7 cells, this treatment triggered the upregulation of type I IFN expression leading to cell-autonomous activation of the IFN/STAT1 signaling pathway. A mechanistic study revealed the involvement of the DNA sensor STING (stimulator of IFN genes) upstream of the IFN production, mimicking what happens in immune cells facing pathogen infection. Individual silencing of various actors of the STING/IFN/STAT1 pathway potentiated genotoxic treatment efficacy, indicating that this cascade may be involved in tumor resistance to treatment. In summary, our study suggests that cell-intrinsic activation of STING/IFN/STAT1 pathway in response to chemotherapy could play a dual role: first, it may be used as a predictive biomarker of initial response; second, it may act as a resistance mechanism to treatment. This work opens new prognostic and therapeutic perspectives for the clinical management of breast cancer.

De par leur incidence et un diagnostic tardif, les cancers du sein et du colon restent parmi les plus meurtriers en France. L’identification de marqueur précoce semble primordiale pour détecter rapidement ces maladies et ainsi améliorer la survie des patients. Le protéome de chaque stade du cancer du côlon a été identifié et quantifié par spectrométrie de masse. L’Olfactomedine-4 (OLFM4) a été définie comme un biomarqueur potentiel par sa présence dans le sérum et ses variations d’expression. Alors que cette protéine est surexprimée, au niveau du site tumoral primaire,uniquement dans les stades précoces du cancer colorectal, sa surexpression est maintenue dans le sang des patients tous stades confondus. Cette variabilité d’expression est également retrouvée dans le cancer du sein. L’OLFM4 est décrite comme un marqueur des cellules souches colorectales mais ses fonctions restent contradictoires. Selon le contexte cellulaire, nos travaux associent cette protéine sécrétée à l’établissement de propriétés de cellule souche cancéreuse comme la prolifération en faible adhésion et la formation de mammosphères. Elle facilite également le processus migratoire et la résistance à la chimiothérapie. De plus, des expériences in vivo ont confirmé le caractère protumoral de cette protéine. Nous avons également mis en évidence son implication dans la régulation de l’expression du facteur de transcription GLI1 de la voie Sonic Hedgehog et de protéines d’adhésion telle que l’E-Cadherine. Cette étude décrit le lien étroit entre l’induction d’un phénotype agressif et l’OLFM4 dont le dosage sérique permettrait une détection précoce de ces maladies. / Through their high frequencies and the lack of early diagnosis, breast and colorectal cancer remain poor prognosis’ diseases. Therefor, the identification of early markers appears as crucial. The proteomic approach isone of the potential tools to identify these biomarkers as it enables the study of tumour cell lines or tissues amples. Indeed, proteins enriched from a shotgun proteomic approach can be identified and quantified by mass spectrometry. In a previous study, we have analysed the proteome of colorectal tumour at different stages and defined Olfactomedine-4 (OLFM4) as a potential biomarker. While OLFM4 expression is increased at primary tumoral site only in non-invasive stages, we have observed that OLFM4 isover expressed in the blood of patients regardless of the cancer stage. The same analysis was made on breast cancer patients. Although OLFM4 has been described as a stem cell marker, its functions remain unclear. In this study, we found that OLFM4 confers cancer stem cell properties. It acts as a regulator of proliferation in low adhesion conditions, migration, mammosphere formation and tumor growth. These abilities could be dependent of Sonic Hedgehog signalling pathway, especially of transcriptional factor GLI1, and regulation of adhesion proteins like E-cadherin. According to the cellular background, all these features highlight a close relationship between a potential biomarker and its involvement in the acquisition of an aggressive phenotype.

Au stade de carcinome in situ, la tumeur mammaire peut être retirée chirurgicalement. mais, à des stades plus avancés, les cellules tumorales peuvent subir une transition épithélio-mésenchymateuse, devenir invasive et chimioresistante. Les produits naturels représentent la majorité de nos médicaments et La biodiversité marine, dont les micro-organismes, est à l'origine de plusieurs médicaments sur le marché, en oncologie. Notre stratégie consiste en la caractérisation de molécules extraites de 70 souches fongiques associées aux algues brunes. Les extraits bruts et les molécules sont selectionnées sur leur capacité à inhiber la prolifération et la migration des cellules tumorales. Un test de viabilité a mis en évidence un extrait issu d'une souche de Paradendryphiella arenaria, très actif sur la lignée épithéliale MCF7 (IC50 de 0.37 µg / mL) et la lignée invasive MCF7-Sh-WISP2 (0.19 µg /mL). La purification de son extrait a permis l'isolement de la hyalodendrine, très cytotoxique (IC50 de 0.07 µg / mL sur les mcf7 et 0.046 µg / mL sur les MCF7-Sh-WISP2), ainsi qu'un nouveau dérivé de pentanorlanostane et du methoxycarbonyl methyl cholate. L'étude du mécanisme d'action de la hyalodendrine a montre des modifications des protéines p53, HSP60, HSP70 et PRAS40. Parallèlement, un test de migration des cellules MCF7-Sh-WISP2 simplifié en plaque 96 puits, a identifié un extrait brut très actif mais non cytotoxique, de Penicillium echinatum. Les molecules de l'extrait one été etudiee de manière déréplicative par élaboration d'un réseau moléculaire. L'ensemble de ces résultats ont montré le fort potentiel thérapeutique de champignons marins par leurs activités anti-metastatiques. / At the in situ carcinoma stage, the breast tumor can be surgically removed. But at later stages, tumor cells can undergo an epithalial-mesenchymal transition, become invasive and chemoresistant. Natural products represent the vast majority of our drugs on the market, especially in oncotherapy. Our experimental strategy consists in isolating and characterizing molecules extracted from 70 fungal strains associated to brown algae. Crude extracts and molecules are then selected for their capacity to inhibit cancer cell proliferation and migration. A first viability assay highlited a crude extract derived from the fungus Paradendryphiella arenaria, very active against the epithelial cancer cell line MCF7 (IC50 of 0.37 µg / mL) and its invasive counterpart MCF7-Sh-WISP2 (0.19 µg / mL). The purification of its extract allowed the isolation of the very cytotoxic hyalodendrin (IC50 of 0.07 µg / mL on MCF7 and 0.046 µg / mL on MCF7-Sh-WISP2), as well as a new pentanorlanostan derivative and the methoxycarbonyl methyl cholate. The mechansim of action of the hyalodendrin revealed p53, HSP60, HSP70 and PRAS40 protein modifications. In parallel, a simplified 96 well plate migration assay let identify a very active but non cytotoxic crude extract, from Penicillium echinatum. The molecules of this extract were studied by dereplication using a molecular network. Together, these results showed the strong therapeutic potential of marine fungi trhough their anti-metastatic activities.

La huntingtine (HTT) est une protéine d’échafaudage participant à des fonctions indispensables au bon fonctionnement cellulaire. Elle est codée par le gène HTT qui présente une répétition polymorphique de triplet CAG. Une répétition excédant 35 CAG dans la HTT est à l’origine de la maladie de Huntington, une maladie neurodégénérative héréditaire sévère. Ainsi, bien que d’expression ubiquitaire, la HTT est principalement étudiée dans le système nerveux. Par exemple, ses implications dans le tissu mammaire, en condition normale et pathologique, sont inconnues. Nous avons observé que la forme mutante de la HTT accélère le développement de cancer du sein et en accentue la sévérité et que la forme sauvage est impliquée dans le développement normal de la glande mammaire. Mon projet principal de thèse était de caractériser le rôle de la HTT, de sa phosphorylation à la sérine 421 (S421-P-HTT) ainsi que du polymorphisme des répétitions CAG dans les cancers du sein.En utilisant des modèles cellulaires et murins et par des études d’expression chez des patientes atteintes d’un cancer du sein, j’ai observé que l’expression de la HTT et de la S421-P-HTT corrèlent avec le stade de différenciation tumorale. Au niveau moléculaire, la HTT régule, par sa phosphorylation à la S421, l’expression et la localisation d’une des protéines des jonctions serrées, ZO1 et module ainsi l’adhésion intercellulaire. ZO1 colocalise avec la S421-P-HTT aux jonctions intercellulaires et forme un complexe avec la HTT. La perte d’expression de HTT est pro-Métastatique chez la souris et est moindre dans les cancers du sein métastatiques. De plus, les niveaux d’expression de HTT et de ZO1 sont diminués en parallèle dans les carcinomes humains de bas grades.J’ai également montré que le polymorphisme CAG présent dans la HTT sauvage joue un « double emploi » : tandis que de longues répétitions protègent de l’apparition de cancers, elles accentuent sa sévérité lorsque la maladie se développe. Dans le sous-Type HER2 spécifiquement, la longueur de la répétition CAG est un facteur pronostic indépendant du développement de métastases.Ainsi, ces travaux ont permis de mettre en évidence un rôle clé pour la HTT au cours de la progression tumorale mammaire, et devraient conduire à une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires impliqués dans le développement de métastases dans le cancer du sein. / Huntingtin (HTT) is a scaffold protein involved in numerous cellular mechanisms essentials for appropriate physiological functions. HTT is encoded by HTT gene which carries a polymorphic repetition of CAG triplet. When the CAG repetition exceeds 35, it leads to Huntington’s disease, a hereditary severe neurodegenerative disorder. While HTT expression is ubiquitous, it is mainly studied in nervous system. For example, HTT roles in breast physiology and cancer are unknown. We demonstrated that mutant HTT accelerates breast tumor and metastasis development and that wild-Type HTT is involved in normal mammary gland development. My main project was to characterize the roles of HTT and of its phosphorylation at S421 (S421-P-HTT) and that of the polymorphic CAG length in mammary carcinomas.First, leaning on cellular and murine models as well as on expression studies in breast cancer patients, I observed that HTT and S421-P-HTT expression correlates with tumoral differentiation stage. At the molecular level, HTT regulates through its phosphorylation at S421, the expression and localization of ZO1, a marker of intercellular junction and therefore modulates intercellular adhesion. ZO1 colocalizes with S421-P-HTT specifically at tight junctions and forms a complex with HTT. Loss of HTT is itself pro-Metastatic in mice and is decreased in metastatic human breast cancer. Moreover, HTT and ZO1 are concomitantly downregulated in low-Grade human carcinomas.On the other hand, the polymorphism of CAG repetitions in HTT has a dual-Purpose: while long repetitions protect against cancer development, it increases its severity once cancer is developed. In HER2 subtype specifically, HTT appears as an independent prognostic factor of metastasis development.Thus, these studies point out a key function of HTT outside the brain during mammary carcinoma progression and should lead to a better understanding of molecular mechanisms involved in metastasis development.

La transition épithélio-mésenchymateuse (EMT) confère un phénotype agressif aux cancers du sein avec la perte de leurs jonctions épithéliales intercellulaires, leur polarité et identité, et l’acquisition des caractéristiques mésenchymateuses accompagnées de l’invasion et la résistance à la chimiothérapie. Cependant, les mécanismes et les signaux associés qui régissent ces dysfonctionnements au cours de l’EMT des cancers du sein demeurent encore mal connus. Dans cette étude, nous avons entrepris de comparer deux modèles génétiques des cellules MCF-7 du cancer du sein en EMT induite par l’expression constitutive de Snail ou l’invalidation de WISP-2. Nous avons trouvé que les répresseurs des E-cadhérines tels que Slug, Zeb1/2, Twist et Snail étaient surexprimés dans les cellules en EMT avec l’induction d’un phénotype triple-négatif (TN), la perte du récepteur aux oestrogènes, GPR30, et le gain du pouvoir invasif dans le collagène de type I. De plus,l’expression ectopique de Snail dans les cellules transfectées supprime aussi les transcrits de WISP-2. L’EMT est accompagnée de la dominance de plusieurs voies de signalisation proinvasives impliquant les protéines GαGβγ, PKCα, AKT et l’induction de c-Jun. Nous avons mis en évidence l’activation du cycle cellulaire et l’inhibition de l’axe p27/cyclindependent kinase CDK3 responsable de la promotion de la croissance cellulaire. De manière intéressante, le traitement des cellules en EMT avec les inhibiteurs des GαGβγ (BIM-46187, Gallein), PKCα (Gö6976, MT477, sh-RNAs) et de la cascade de signalisation PI3K/AKT (wortmannin) réduit leur potentiel invasif. Par contre, les inhibiteurs sélectifs des récepteurs HER et des voies de signalisation MAPK/SAPK n’ont aucun effet sur les deux modèles d’EMT signant leur indépendance à ces voies oncogéniques. L’ensemble de nos résultats suggèrent que les protagonistes de signalisation représentés par les GαGβγ, PKCα et PI3K/AKT peuvent être considérés comme de potentiels biomarqueurs prédictifs et des cibles thérapeutiques dans la prise en charge des cancers du sein TN en EMT. / The epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) confers an aggressive subtype to breast cancers (BC) following disruption of intercellular junctions, epithelial cell polarity, induction of mesenchymal traits, invasive growth and chemotherapy resistance. However, the mechanisms underlying the EMT and its associated signaling dysfunctions in BC are still poorly understood. Here, we have undertaken a comparative study in two genetic models of MCF-7 breast cancer cells induced to EMT by WISP-2 silencing and Snail transformation.We report that the E-cadherin repressors Slug, Zeb1/2 and Twist were overexpressed in these EMT cells. They induced a triple negative phenotype (loss of estrogen ERα and progesterone PRA/PRB receptors, no HER2 amplification), combined with loss of the GPR30 ER and promotion of invasive growth in collagen gels. Ectopic Snail expression suppressed WISP-2 transcripts and down-regulated WISP-2 gene promoter expression in transfected cells. The EMT caused dominance of several proinvasive pathways including GαGβγ subunits, PKCα, AKT and c-Jun induction, coupled with growth responses (more cells at S and G2/M phases of the cell cycle), in line with inhibition of the p27kip1/cyclin-dependent kinase CDK3 cascade. RNA interference or selective inhibitors targeting GαGβγ subunits (BIM-46187, gallein), PKCα (Gö6976, MT477, sh-RNAs) and PI3K-AKT (wortmannin) alleviated the invasive phenotype. In contrast, MCF-7 cells in EMT showed signalingindependence to inhibitors of HER family tyrosine kinases and the mitogen- and stressactivated protein kinases. Our study suggests that the signaling protagonists GαGβγ, PKCα and PI3K-AKT are promising candidates as predictive molecular biomarkers and therapeutic targets in the management of clinical BC in EMT.

Afin de mieux connaître les mécanismes moléculaires impliqués dans le cancer du sein, nous avons entrepris l’étude de la fonction du gène suppresseur de tumeur WWOX comprenant le site fragile FRA16D. Nous avons mis en évidence l’association de WWOX avec des composants de la voie de signalisation intracellulaire Wnt/β-caténine : Dvl-2, BCL9 et BCL9-2, ainsi que, l’histone deacetylase 3 (HDAC3). Nous avons défini, pour la première fois, WWOX en tant que nouvel inhibiteur de la voie Wnt/β-caténine. Nos résultats suggèrent que WWOX agit sur cette voie en séquestrant Dvl-2 dans le cytoplasme et en inhibant les activités transcriptionnelles de BCL9 et BCL9-2. En outre, nous avons démontré que HDAC3 est également capable d’inhiber l’activité transcriptionelle de BCL9-2. HDAC3 agirait en recrutant WWOX sur BCL9-2 et cela indépendamment de son activité déacétylase. L’inhibition de la voie Wnt/β-caténine par WWOX suggère que l’inhibition de l’expression de WWOX, souvent observée dans le cancer du sein, pourrait conduire à la suractivation de cette voie et par conséquent à la stimulation de la progression tumorale. En parallèle de ce travail, nous avons étudié l’implication des nouveaux partenaires moléculaires de WWOX que nous avons trouvé dans la carcinogenèse mammaire. Nous avons mis en évidence une surexpression de BCL9, et non pas de BCL9-2, dans les tumeurs du sein, cette surexpression serait due, au moins en partie à des polyploïdies et des amplifications du gène, suggérant un rôle important de BCL9 dans cette pathologie. / In our attempt to better understand the molecular mecanisms in breast carcinogenesis, we studied the role of the tumor suppressor gene WWOX that encompasses the common fragile site FRD16D. We have identified actors of the Wnt/β-catenin pathway as new interactors of WWOX: Dvl-2, BCL9 and BCL9-2 just as HDAC3. We show, for the first time, that WWOX is an inhibitor of the Wnt/β-catenin pathway. Our results suggest that WWOX binds Dvl-2 in the cytoplasm and inhibits BCL9 and BCL9-2’s transcriptionnal activities. Moreover, we have shown that HDAC3 inhibits as well the transcriptional activity of BCL9-2 by recruiting it on WWOX. We then demonstrated that HDAC3 acts independently of its deacetylase activity. The inhibition of the Wnt/b-catenin pathway by WWOX suggests that the down expression of WWOX, frequently found in breast tumors, could trigger the over activation of the Wnt/β-catenin pathway and therefore a tumor progression. In parallel, we have studied the implication of the newly identified molecular partners of WWOX in the mammary carcinogenesis. We have identified an overexpression of BCL9, but not BCL9-2, in a large serie of invasive breast tumors, this overexpression is due, at least in part to polyploidy and gene amplification, suggesting BCL9 plays an important role in this pathology.

Les résultats des projets actuels apportent une information, sur différents aspects des rôles de la voie PI3K, dans le développement du cancer du sein, et la réponse au traitement. Les projets particuliers couvrent des sujets liés à la voie aux niveaux concernant les récepteurs de la famille HER, activant la voie PI3K, ainsi que PI3K et les effecteurs en découlant. Les effets pronostic et prédictif de la dérégulation de PI3K sont les sujets centraux de la recherche décrite ici. Une baisse d’expression de PI3KR1 est associée à une survie réduite dans notre cohorte de patients. Une attention particulière a été portée aux mutations de PIK3CA communes dans le cancer du sein. Tandis que les mutations de PIK3CA agissent comme des marqueurs de bon pronostic chez les patients anti-HER2-naïfs, ces mutations agissent au contraire comme prédicteurs négatifs de la réponse au traitement par trastuzumab. Les résultats décrits mènent un peu plus vers l’implication de plusieurs voies moléculaires altérées, en particulier la voie de signalisation Wnt, dans la tumorigénèse des cancers du sein PIK3CA mutés. De plus, nous avons testé les taux de lapatinib plasmatique montrant une augmentation pertinente dans les périodes d’état d’équilibre du traitement. Par ailleurs, nous avons démontré des incohérences dans l’évaluation de l’EGFR et proposé des approches pour l’interprétation des comptages d’immunohistochimie et de FISH. Tous ces sujets sont connectés par la 170 voie PI3K, et le besoin d’approfondir les connaissances actuelles, et d’apporter de nouvelles informations utiles applicables dans le futur dans les pratiques cliniques / Results of the presented research projects bring information about several aspects of the PI3K signaling pathway roles in breast cancer development and treatment response. The particular projects covered the subjects connected with the signaling pathway, ranging from the HER family receptors activating the pathway, and PI3K to the downstream levels of signalisation. The prognostic and predictive effect of PI3K deregulation was the central subject of the described research. The decreased expression of PIK3R1 associated with reduced survival of our patients. A special focus was put on the PIK3CA mutations which are common in breast cancer. Whereas the PIK3CA mutations act as a good prognostic marker in patients non-treated with the HER2 inhibitors, these mutations predict a negative response to trastuzumab treatment. The described results, furthermore, draw attention to the role of several altered molecular signaling pathways in breast cancer development, especially to the Wnt signaling pathway. The lapatinib plasma levels showing the relevant increase in comparison with the already described efficient steady-state levels were also described in one of the projects. Moreover, various modifications to EGFR status assessment were compared and showed that EGFR FISH and IHC count interpretation depended significantly on method and thresholds used. All these subjects are connected by the PI3K pathway, the need to deepen current knowledge and bring new useful information applicable in future clinical practice.

La polarité apico-basale des cellules épithéliales est maintenue au niveau cellulaire par l’implication de plusieurs complexes protéiques, PAR, SCRIBBLE et CRUMBS, et par l’intégrité des jonctions serrées et adhérentes. La polarité apico-basale est essentielle au bon déroulement des processus de division, d’apoptose et de migration cellulaire, et de nombreuses études montrent que les perturbations de la polarité interviennent dans la progression tumorale. Notre travail a porté sur la recherche d’anomalies biologiques modifiant la polarité apico basale et l’adhésion cellulaire dans les carcinomes mammaires. Nous avons choisi d’étudier deux types spéciaux de carcinomes mammaires infiltrant, dont le phénotype suggère l’existence d’altérations spécifiques de ces processus biologiques: le type lobulaire (ILC) et le type micropapillaire (IMPC). Ces études ont été menées par des analyses combinées phénotypiques, transcriptomiques et génomiques comparatives, par rapport à un groupe de carcinomes mammaires sans autre spécificité (IC-NST).Les carcinomes lobulaires sont caractérisés par les altérations du complexe E cadhérine/ caténine et leur capacité de dissémination métastatique. Nous avons montré qu’ils présentent également une sous-expression de la protéine du complexe PAR, PAR-3, associée à des altérations des gènes impliqués dans l’adhésion cellulaire (ADAM12, LOXL2), l’interaction cellule-matrice extracellulaire (MMP11, COL11A1, etc…) et l’invasion (ACTR2, PAK1). Des défauts quantitatifs des constituants de la matrice extracellulaire ont également été mis en évidence. Nous avons, ainsi, pu établir une signature transcriptomique spécifique de cette entité tumorale, en accord avec les caractéristiques morphologiques observées. Les carcinomes micropapillaires présentent une polarité anormale caractérisée par des marqueurs apicaux positionnés vers la matrice extracellulaire ou absents, la perte de l’orientation de la protéine golgienne GM130, des anomalies des jonctions serrées (occludine) et des protéines du complexe PAR (CDC42 et aPKC). Au niveau génomique, nous avons mis en évidence des mutations somatiques de gènes impliqués dans la régulation de la polarité (DNAH9, FOXO3) et de la ciliogenèse (BBS9, BBS12, SEC63), l’organisation du cytosquelette (HSP90B1, UBR4, ZFYVE26) et la motilité (FMN2). Au niveau transcriptomique, une nette perturbation des gènes impliqués dans l’adhésion cellule cellule, cellule-matrice extracellulaire et l’angiogenèse est observée. Les IMPC présentent également une surexpression spécifique d’une protéine du complexe CRUMBS, LIN7A. Nous avons établi un modèle in vitro et avons montré que LIN7A est un puissant perturbateur de la polarité apico basale. Sa surexpression dans la lignée MCF10A cultivée en 3D induit la formation d’acini multilobés, à forte capacité proliférative et sans lumière centrale. Cette absence de lumière centrale est due à une inhibition de l’apoptose. Les cellules MCF10A-LIN7A présentent également une capacité accrue de croissance en suspension, témoignant d’une résistance à l’anoïkis. Cette résistance est due, entre autre, à une diminution de la phosphorylation de la protéine p38. Cette description approfondie des altérations biologiques de types spéciaux de carcinomes mammaires doit permettre à moyen terme de proposer une prise en charge plus spécifique des patientes, grâce à l’identification de nouvelles possibilités thérapeutiques ou à une stratégie de désescalade thérapeutique. / Apicobasal polarity is maintained by the combined action of several protein complexes – PAR, SCRIBBLE and CRUMBS – together with the structural organisation of adherent and tight junctions. Apicobasal polarity is important for the regulation of cell division, apoptosis and cell migration, and several studies show that disruption of cell polarity is involved in tumour progression. Our work focused on the biological mechanisms responsible for the altered apicobasal polarity and cell adhesion observed in breast cancers. To do so, we studied two types of breast carcinomas – invasive lobular carcinoma (ILC) and invasive micropapillary carcinoma (IMPC) – whose morphology suggests specific alterations of these cell processes. Our approach combined genomic, transcriptomic and phenotypical comparative analyses, using a group of invasive carcinomas not special type (IC-NST) as control.Lobular carcinomas are generally characterized by alterations of the E cadherin/ catenin complex and their ability to disseminate. We have shown that they also present a downregulation of PAR-3, a protein of the PAR complex, associated with deregulation of genes involved in cell adhesion (ADAM12, LOXL2), cell-extracellular matrix interactions (MMP11, COL11A1, etc…) and invasion (ACTR2, PAK1). Quantitative defects in components of the extracellular matrix were also observed. We have thus been able to establish a transcriptomic signature for this tumour entity, in agreement with the phenotypical observations.Micropapillary carcinomas show an abnormal polarity characterized by the absence of apical markers or their localization at the inverted apical pole, the loss of Golgi protein GM130 correct orientation and abnormal expression or localization of occludin (tight junctions), CDC42 and aPKC(PAR complex proteins). At the genomic level, we have identified somatic mutations in genes involved in polarity (DNAH9, FOXO3) and ciliogenesis regulation (BBS9, BBS12, SEC63), cytoskeleton organisation (HSP90B1, UBR4, ZFYVE26) and motility (FMN2). At the transcriptomic level, we observed deregulation of genes involved in cell-cell, cell-extracellular matrix adhesion and angiogenesis. IMPC also demonstrate the specific overexpression of a protein of the CRUMBS complex, LIN7A. We established an in vitro model and showed that LIN7A is an efficiently modifier of MCF10A’s polarity. Its overexpression in MCF10A cells cultured in 3-D conditions induces the formation of proliferating multi-lobar acini with no central lumen. This absence of a central lumen is due to an inhibition of apoptosis. MCF10A-LIN7A cells also show an increased ability to grow in suspension, indicating resistance to anoikis. This resistance seems to be linked to a decrease of p38protein’s phosphorylation.This detailed description of biological alterations in special types of breast carcinomas will contribute to more specific treatments provided to the patients, through the identification of new therapeutic targets or therapeutic strategies.

Le cancer du sein est marqué par une grande hétérogénéité. C´est une maladie complexe, fortement influencée par l´environnement pourtant, elle dépend aussi d´une accumulation de mutations génétiques associées à la dérégulation épigénétique des voies clés. Les altérations présentes dans le profil d´expression génique observées dans la tumeur, peuvent être le résultat de mécanismes de régulation des gènes à différent niveaux, comme des modifications post-transcriptionnelles menées par le mécanisme d´ARN d´interférence sous forme de microARN (miARN). Ce mécanisme peut conduire au début et développement du cancer aussi bien qu’à la résistance aux thérapies. Les miARN font partie d’une classe d´ARN non-codants qui ont émergé ces dernières années comme l'un des principaux régulateurs de l'expression des gènes par sa capacité à réguler négativement l'activité des ARN messagers (ARNm). L´importance de cette régulation a été observée par la présence de ce type de contrôle dans plusieurs processus biologiques, parmi eux, des voies liées à la prolifération, différentiation et apoptose. Afin de mieux comprendre les mécanismes d’initiation et progression tumorale dans le cancer du sein, nous avons fait une analyse globale de l´expression des miARN, par la technique de microarray, dans la série de lignées cellulaires 21T. Cette série est un modèle in vitro de la progression tumorale, comprenant la lignée 16N, obtenue à partir de l’épithélium normal infecté par des virus HPV-16, les lignées 21PT et 21NT, qui correspondent au carcinome in situ et les lignées 21MT1 et 21MT2 obtenues à partir d´une effusion pleurale métastatique à l’endroit de la métastase. Etant donné que les miARN jouent un rôle dans la régulation de l´apoptose et d´autres mécanismes de réponse aux dommages fait à l´ADN et que l´irradiation dans des formes différentes est couramment utilisée comme outil diagnostique, par exemple dans des mammographies, nous avons évalué l´expression de miARN après avoir soumis les cellules à des irradiations de haute et basse énergie, et au traitement avec de la doxorubicine. Les tests ont été faits sur les lignées non tumorales (MCF-10A et HB-2) et sur les lignées tumorales (MCF-7 et T-47D). On a pu observer que le rayon X de basse énergie est capable de causer des cassures double brin à l´ADN et de conduire les cellules à l´apoptose. Une légère altération dans les profils d´expression des miARN impliqués dans cette voie, comme let-7a, miR-34a et miR-29b, a aussi été remarquée. En ce qui concerne la réponse aux dommages fait à l´ADN, une upregulation dans l´expression de miR-29b, qui sous des conditions physiologiques normales est régulée négativement, a été observée après les traitements. Le microARNome de la série 21 montre une importante sous-expression de miR-205, un enrichissement du facteur pro-métastatique ZEB-1 et une réduction conséquente dans les niveaux d’e-cadherine, observée par western blot, seulement dans les lignées métastatiques (21MT). L´ensemble des résultats, suggèrent que miR-29b peut être un bio-marqueur potentiel du stress génotoxique et que miR-205 peut participer du processus de transition épithélium-mésenchyme et, en outre, quand il est sous-exprimé, peut augmenter le potentiel métastatique des cellules de la série 21T. / Breast tumors are characterized by their high heterogeneity. Breast cancer is a complex disease, which has its development strongly influenced by environmental factors, combined with a progressive accumulation of genetic mutations and epigenetic dysregulation of critical pathways. Changes in gene expression patterns may be a result of a deregulation in epigenetic events as well as in post-transcriptional regulation driven by RNA interference endogenously represented by microRNA (miRNA). These mechanisms are capable to promote the initiation, maintenance and progression of carcinogenesis and are also implicated on the development of therapy resistance. miRNAs form a class of non-coding RNAs, which have emerged in recent years as one of the major regulators of gene expression through its capacity to silence messenger RNAs (mRNAs) containing a partially complementary sequence. The importance of regulation mediated by miRNAs was observed on their ability to regulate a wide range of biological processes, including cell proliferation, differentiation and apoptosis.To gain insights into the mechanisms involved in breast cancer initiation and progression we conducted a miRNA global expression on 21T series that are an in vitro model of breast cancer progression, comprising cell lines derived from the same patient, which include a normal epithelia (16N), primary in situ ductal carcinoma (21PT and 21NT) and cells derived from pleural effusion of lung metastasis (21MT-1 and 21MT-2). Considering the importance of miRNAs in the regulation of apoptosis, and that irradiation in different spectra is commonly used in diagnostic procedures, as mammography and on radiotherapy, we evaluated the miRNA expression after cell low and high energy irradiation and doxorubicin treatment to determine whether miRNAs are useful biomarkers to detect cell response after DNA damage. The experiments were done on the non-tumoral cell lines MCF-10A and HB-2 and on the breast carcinoma derived cell lines MCF-7 and T-47D. We observed that low energy X-rays is able to promote DNA strand breaks and apoptosis and to slightly change the expression of miRNAs involved on this pathway, such as let-7a, miR-34a and miR-29b. Regarding DNA stress response pathways, an upregulation on miR-29b expression, that in normal conditions is downregulated in tumor cell lines could be observed after all treatments. The microRNAome of 21T series revealed a significant downregulation of miR-205, an enrichment of the pro-metastatic factor ZEB-1, potential target for miR-205 and the consequent reduction of e-cadherin levels in 21MT cells checked by western blot. Our results indicate that miR-29b is a possible biomarker of genotoxic stress and that miR-205 can participate on the metastatic potential of 21T cells.