Les taux de guérison du cancer du sein sont en progression constante, toutefois l’apparition de métastases osseuses contribue à la morbidité et à la mortalité des femmes à un stade avancé et les traitements actuels ne sont que palliatifs. Afin de prévenir les métastases osseuses, il est essentiel de mieux comprendre les mécanismes moléculaires qui contrôlent les événements cellulaires précédant l'apparition de lésions squelettiques. Dans ce but, une analyse transcriptomique comparative a été réalisée entre une lignée de cellules de cancer du sein humaines MDA-MB-231 qui dissémine dans plusieurs organes sans site préférentiel, et une sous-population ostéotropique, les cellules B02, qui métastasent uniquement dans les os. Par comparaison à la lignée MDA-MB-231, les cellules B02 surexpriment Roundabout 4 (ROBO4), codant un récepteur cellulaire membranaire, appartenant à la famille des récepteurs de guidage axonal Roundabout. Physiologiquement, ROBO4 est impliqué dans l'angiogenèse, l'intégrité des vaisseaux sanguins et la migration des cellules souches hématopoïétiques dans la niche ostéoblastique. Afin de déterminer si ROBO4 peut, également, jouer un rôle de médiateur dans la localisation des cellules tumorales au sein de la moelle osseuse, nous avons invalidé ROBO4 dans les cellules B02 en utilisant une stratégie CRISPR / Cas9. In vivo, l'injection orthotopique de cellules B02 KO ROBO4 a entraîné la formation de tumeurs plus petites par rapport à celles formées par les cellules B02. De même, dans les os, on observe une forte diminution de la croissance tumorale et de l’étendue de l’ostéolyse. Des protocoles à court-terme de formation de micro-métastases ont également montré un rôle de ROBO4 dans les étapes précoces de la colonisation osseuse, probablement en agissant sur l'ancrage et/ou la survie des cellules tumorales. De plus, la colonisation d’une niche ostéoblastique humanisée implantée en sous-cutanée chez des souris NOD / SCID, par les cellules B02 KO ROBO4 a également été nettement réduite en comparaison aux cellules B02. Par conséquent, ROBO4 intervient dans la dissémination osseuse précoce de cellules cancéreuses du sein et dans la formation tumorale. In vitro, l’interaction des cellules B02 KO ROBO4 avec les cellules résidentes de la moelle osseuse est réduite par rapport à celle observée avec les cellules parentales B02. Les co-cultures de cellules B02 ou B02 KO ROBO4 en suspension avec les cellules de la moelle osseuse, conduisent à la formation de mammosphères hétérotypiques. Cependant, leurs tailles sont considérablement réduites suite à l'inhibition de ROBO4. Des résultats similaires sont observés lors de la culture homotypique de cellules B02 ou B02 KO ROBO4. On observe également une importante réduction de l’agrégation cellulaire lorsque ROBO4 est inhibée, suggérant un rôle de ROBO4 dans l’interaction cellulaire. De plus, les cellules B02 KO ROBO4 sont plus petites et plus isolées que les cellules B02 parentales, comme le montre l'analyse du cytosquelette d'actine. Ces résultats nous permettent d’émettre l’hypothèse que ROBO4 est une molécule d’adhérence jouant un rôle important dans la cohésion des cellules tumorales et dans l’interaction des cellules cancéreuses avec les cellules du microenvironnement osseux. De façon intéressante, l’inhibition de ROBO4, par utilisation d’un anticorps anti-ROBO4, réduit également la formation de sphéroïdes et la colonisation osseuse des cellules B02. L’ensemble de ces résultats suggèrent que ROBO4 pourrait être une nouvelle cible thérapeutique dans le traitement de tumeur primitive du sein et des métastases osseuses / The cure rates of breast cancer are steadily increasing; however, the occurrence of bone metastases contributes to the morbidity and mortality of women at an advanced stage and current treatments are only palliative. In order to prevent bone metastasis, it is vital to increase our understanding of the molecular mechanisms that control cellular events preceding the development of overt skeletal lesions. A comparative transcriptional analysis was performed between human MDA-MB-231 breast cancer cells that spread to several organs in animals, and a sub-population of the MDA-MB-231 cell line (B02) that metastasis only to bones. Compared to MDA-MB-231, B02 cells overexpress Roundabout 4 (ROBO4), encoding a cell surface receptor belonging to the Roundabout family of axonal guidance receptors. ROBO4 is involved in angiogenesis, blood vessel integrity and homing of hematopoietic stem cells in the osteoblastic niche. To determine whether ROBO4 could also mediate the homing of tumour cells in the bone marrow, we invalidate ROBO4 in B02 cells using a CRISPR/Cas9 strategy (KO ROBO4 B02). In vivo, orthotopic injection of KO ROBO4 B02 cells leads to smaller primary tumours compared to the ones formed by B02 control cell line. Moreover, in bone, ROBO4 invalidation induces a strong decrease of tumour growth, osteolysis occurrence and micrometastasis formation. Short-term protocols show the involvement of ROBO4 in the early-step of bone colonisation, probably by acting in tumour cell anchorage and/or survival. Furthermore, compared to B02 cells, the homing of KO ROBO4 B02 cells in a humanized osteoblastic niche implanted subcutaneously in NOD/SCID mice is also markedly reduced. Therefore, ROBO4 is involved in the early bone marrow dissemination of breast cancer cells and in tumor formation. According to this result, in vitro, the interaction of KO ROBO4 B02 cells with bone marrow resident cells is decreased, compared to what is observe with parental B02 cells. After the co-culture of B02 or KO ROBO4 cells in suspension with bone marrow resident cells, they both form heterotypic mammospheres. However, their size is substantially reduced in the absence of ROBO4. Similar findings were observed in homotypic culture of B02 or KO ROBO4 cells. An important decrease of tumor cell aggregation is also observed when ROBO4 is inhibited, suggesting a role of ROBO4 in cell interaction. Moreover, KO ROBO4 B02 cells are smaller and more isolated than parental B02 cells, as shown in actin cytoskeletal analysis. Altogether, these results provide strong evidence that ROBO4 is an adherent molecule which plays a crucial role in tumour cell cohesion and in the interaction of cancer cells with bone cells component. Interestingly, ROBO4 inhibition, using an anti-ROBO4 antibody, also reduces spheroid formation and bone colonization of B02 cells. Taken together, these results suggest ROBO4 as a new potential therapeutic target to treat primary breast tumours and bone metastasis

Contexte. L’augmentation de la participation au dépistage organisé des cancers et la réduction des inégalités sociales et géographiques de participation représentent un enjeu de santé publique majeur. Objectifs. Evaluer l’efficience de 2 interventions visant à augmenter la participation et à réduire les inégalités dans le dépistage organisé des cancers en France. Méthodes. Nous avons réalisé une analyse coût-efficacité du point de vue du financeur: 1) d’une invitation à une unité de mammographie mobile (MM) dans le dépistage du cancer du sein à partir de données rétrospectives (n=37461), 2) d’un accompagnement personnalisé (AP) («patient navigation») dans le dépistage du cancer colorectal à partir d’un essai contrôlé randomisé (n=16250). Résultats. Le coût incrémentiel par dépistage supplémentaire comparé au dépistage habituel était: 1) de 611€ [492-821] pour l‘invitation au MM (+3.8% [2,8-4,8], +23.21€ [22.64-23.78]), et 2) de 1212€ [872-1978] pour l‘AP (+3.3% [1.5-5.0], +39.70€). L’efficacité et l’efficience étaient plus importantes dans les zones défavorisées et dans les zones éloignées pour le MM, alors qu’elles étaient moins favorables dans les zones défavorisées pour l’AP. Conclusion. La MM et l’AP peuvent réduire les inégalités en étant plus efficient dans les zones éloignées et les zones défavorisées pour la MM, alors que pour y parvenir, l’AP devrait cibler les sujets défavorisés, bien que n’étant pas la stratégie la plus efficiente. Les recherches doivent être poursuivies pour déterminer les conditions optimales de l’intégration du MM dans le dépistage, et pour améliorer l’efficacité et l’efficience de l’AP, qui ne peut être recommandé en l’état pour l’instant. / Background. Increasing participation in organized cancers screening and reducing social and geographical inequalities in participation represent a major public health issue. Objectives. To determine the costeffectiveness of 2 interventions aiming at increasing participation and reducing inequalities in organized cancer screening in France Methods. We conducted a cost-effectiveness analysis from the payer's perspective: 1) of an invitation to a mobile mammography unit (MM) unit for breast cancer screening from retrospective data (n = 37461), 2) of a patient navigation program (PN) for colorectal cancer screening from a randomized controlled trial (n = 16250). Results. The incremental cost per additional screen compared with usual screening was: 1) € 611 [492-821] for the invitation to the MM (+ 3.8% [2.8-4.8], + € 23.21 [22.64-23.78] ), and 2) of € 1 212 [872-1 978] for PN (+ 3.3% [1.5-5.0], + 39.70 €). Effectiveness and cost-effectiveness were greater in deprived areas and in remote areas for MM, whereas they were less favorable in deprived areas for PN. Conclusion. MM and PN can reduce inequalities while being more efficient in remote areas and in deprived areas for MM, while, to achieve this, PN should target deprived people, even if being not the most efficient strategy. Research needs to be pursued to determine the optimal conditions for MM integration in organized breast cancer screening, and to improve the effectiveness and cost-effectiveness of PN, which can not be recommended as experimented for now.

Le cancer du sein est une pathologie fréquente mais hétérogène. Il existe ainsi de multiples parcours de santé, dont l’optimisation est un des objectifs du 3ème Plan Cancer. Les parcours de santé ont été analysés sous 3 aspects : qualité, coût et impact psychosocial, à travers 2 études prospectives multicentriques. Des leviers d’efficience ont été identifiés : favoriser le dépistage du cancer du sein, s’inspirer de l’organisation des centres de lutte contre le cancer, mieux cibler les patientes tirant bénéfice d’une chimiothérapie adjuvante par l’accès à des outils innovants tels que les tests génomiques. Dans une 3ème étude prospective, la décision de chimiothérapie adjuvante était modifiée dans 18% des cas. La génomique entre en routine en sénologie. Les cliniciens doivent comprendre cette discipline. La dernière partie de cette thèse rapporte les travaux menés en génomique dans le cancer du sein, au stade de la recherche sur un gène codant pour une protéine à activité méthyltransférase, PRDM15, prometteuse dans les cancers du sein triple négatif exprimant les récepteurs aux androgènes. / Breast cancer is a frequent but heterogeneous disease. Therefore, there are multiple clinical pathways, of which the optimization is one of the objectives of the 3rd Plan Cancer. Three dimensions of the clinical pathways were analyzed through 2 multicenter prospective studies: quality, cost and psychosocial impact. Efficiency levers have been identified: to promote screening for breast cancer, to mimic the organization of comprehensive cancer centers, to better target patients benefiting from adjuvant chemotherapy by accessing tools innovations such as genomic tests. In a 3rd prospective study, the adjuvant chemotherapy decision was modified in 18% of the cases. Genomics enters routine in oncology. Clinicians must understand this discipline. The last part of this thesis reports the work carried out in genomics in breast cancer, at the stage of research on a gene coding for a protein with methyltransferase activity, PRDM15, promising in triple-negative breast cancers expressing androgen receptors.

L’épithélium mammaire est composé de cellules luminales et basales myoépithéliales. Il comprend des cellules souches et progénitrices qui gouvernent le développement de la glande. Leur dérégulation est probablement à l’origine de certains cancers du sein très agressifs, dits « triple-­‐négatifs » (négatifs pour les récepteurs hormonaux et HER2), pour lesquels il n’existe pas de thérapie ciblée. L’équipe a identifié un nouveau marqueur spécifique du compartiment basal comprenant les cellules souches, la Podoplanine (Pdpn), dont l’expression est concentrée aux contactsintercellulaires basal-­‐luminal. La Pdpn est une glycoprotéine transmembranaire connectée au cytosquelette, impliquée dans le développement denombreux tissus et la tumorigenèse. Son rôle dans la glande mammaire n’a jamais été étudié. A l’aide d’une délétion génique conditionnelle, nous avons trouvé que l’absence de Pdpn dans l’épithélium mammaire perturbe la fonction des cellules souches/progénitrices basales ainsi quel’expression de plusieurs composants du signalosome de la voie Wnt/b-­‐caténine. De plus, la perte de Pdpn dans un modèle murin de tumorigénèsemammaire induite par l’activation de la signalisation Wnt/b-­‐caténine réduit la fréquence des tumeurs mammaires triple-­‐négatives, limite l’expansiondes cellules initiatrices de tumeurs et favorise l’expression de marqueurs moléculaires associés à un programme de transition mésenchymo-­‐épithéliale. Au moyen d’expériences de gain de fonction dans une lignée de cellules basales mammaires, Nous avons montré que les phénotypes décrits précédemment reposent sur des mécanismes moléculaires impliquant la Pdpn dans le contrôle positif de l’activation de la voie Wnt/b-­‐caténine. Notre étude révèle un rôle pour la Pdpn dans le contrôle des cellules souches et de leur réponse à la signalisation Wnt/b-­‐caténine au cours du développement et de la tumorigénèse mammaire. / Stem cells (SC) drive mammary development, giving rise postnatally to an epithelial bilayer composed of luminal and basal myoepithelial cells. The molecular identity of SCs and the factors regulating their function remain poorly defined. We identified the transmembrane protein, Podoplanin (Pdpn), as a specific marker of the basal compartment, including multipotent SCs, and found Pdpn localized at the basal-luminal interface. Embryonic deletion of Pdpn targeted to basal cells diminished basal and luminal SC activity and affected expression of several Wnt/b-catenin (Wnt/b-cat) signaling components. Moreover, Pdpn deletion attenuated mammary tumor formation in a mouse model of b-cat-induced breast cancer, limiting tumor-initiating cell expansion and promoting molecular features associated with mesenchymal-to-epithelial cell transition. In line with the loss-of-function data, we demonstrated that mechanistically, Pdpn enhanced Wnt/b-cat signaling in mammary basal cells. Overall, our study reveals a role for Pdpn in mammary development and tumorigenesis through the control of Wnt/b-cat-responsive SCs.

Les cellules souches cancéreuses (CSC) sont à l’origine de la progression tumorale, des métastases et rechutes tardives. Elles ont été identifiées dans de nombreux cancers, comme le cancer du sein triple négatif (TNBC) et cancers de grade III-IV. Elles sont résistantes aux chimiothérapies et radiothérapie et résident dans une niche immuno-répressive. Cette étude vise à évaluer une stratégie d’immunothérapie qui cible sélectivement les CSC dans le modèle murin 4T1-GFP-Luc mimant le TNBC. Le phénotype/ génotype des mamosphères a été initialement caractérisé. Basée sur l’analyse génomique des CSC, nous avons développé une immunothérapie active associée à des agents immuno-modulateurs. Nous avons mesuré la taille des tumeurs et suivi l’apparition des métastases par bioluminescence. Une étude immunologique et analyse génomique de la tumeur a été réalisée. La combinaison thérapeutique provoque le recrutement dans la tumeur de lymphocytes T (CD4 +, CD8 +) et lymphocytes B par augmentation de CXCL13, une réduction des lymphocytes T reg et cellules myéloïdes suppressives. Cette induction de réponse immunitaire provoque la diminution de la taille de la tumeur et des métastases. Cette nouvelle immunothérapie active de type vaccinale pourra être utilisée en association avec les traitements actuels pour des mesures prophylactiques et curatives dans une grande variété de cancers. / Cancer stem cells (CSCs) are responsible for tumor progression, metastases, and late relapses. They have been identified in many cancers, such as triple negative breast cancer (TNBC) and grade III to IV cancers. They are resistant to chemotherapy and radiotherapy and reside in an immuno-repressive niche.This study aims to evaluate a immunotherapy strategy that selectively targets CSCs in the mouse model 4T1-GFP-Luc mimicking TNBC. The phenotype / genotype of mammosphere was initially characterized. Based on genomic analysis of CSC, we have developed an active immunotherapy associated with immunomodulatory agents. We measured the size of tumors and monitored the appearance of metastases by bioluminescence. We performed an immunological study and genomic tumor analysis. The therapeutic combination causes the recruitment of CD4 + and CD8 + T lymphocytes and B lymphocytes with increased CXCL13, the reduction of T reg cells and suppressive myeloid cells in the tumor. This induction of intra-tumor immune response leads to a decrease in tumor size and metastases.This new active immunotherapy can be used in combination with current treatments for prophylactic and curative measures in a wide variety of cancers.

Le cancer du sein triple négatif (CSTN) est le sous-type de cancer du sein le plus hétérogène et le plus défavorable. La pierre angulaire du traitement de ces tumeurs repose sur la chimiothérapie systémique, de plus en plus fréquemment administrée en néoadjuvant, puisqu’aucune thérapie ciblée n’est à ce jour validée. L'obtention d'une réponse complète histologique (RCH) constitue un marqueur pronostique favorable majeur ainsi qu'un test in vivo de la sensibilité aux médicaments anti-tumoraux. L’objectif de notre travail de thèse a donc été d’apporter des éléments de compréhension de cette hétérogénéité grâce à la dissection clinique, biologique et moléculaire de ces tumeurs. Nous avons analysé les profils d'expression géniques de ces CSTN et ainsi identifié 6 sous-types moléculaires distincts avec des biologies et des pronostics différents. Cette classification s’appuie sur une méthodologie originale basée à la fois sur des outils bioinformatiques classiques associée à l’utilisation de réseaux biologiques. L’enrichissement en gènes de l'immunité issus du compartiment stromal de la tumeur représente un déterminant majeur du pronostic de ces tumeurs : une forte expression des gènes de l'immunité est associée un pronostic significativement plus favorable. Notre principale contribution repose sur une meilleure compréhension de l’immunité et de l’infiltrat lymphocytaire (TILS) de ces CSTN. Il s’agit probablement du sous-groupe de cancers du sein le plus immunogène avec des taux de TILS pré-CNA parmi les plus élevés avec les tumeurs HER2-positives. Cet infiltrat lymphocytaire est d'ailleurs très corrélé aux gènes de notre module immunitaire pronostique dans les CSTN. La valeur prédictive et pronostique des TILS du stroma tumoral est différente selon le sous-type moléculaire de cancer du sein, suggérant une immunité complètement différente de ces tumeurs. Le taux de TILS varie également différentiellement au sein de chaque sous-groupe sous l'influence de la CNA, témoignant d'une interaction complexe entre les TILS et les traitements. Nous montrons que la cinétique des TILS sous l'effet de la CNA est un indicateur pertinent de réponse à la CNA avec une réponse d'autant plus importante qu'une décroissance du taux de TILS sera importante. Les tumeurs les plus immunogènes avec une activité immunitaire importante sont donc les tumeurs triple-négatives les plus favorables. L'un des challenge des années à venir sera donc d'identifier le plus tôt possible les CSTN les moins immunogènes susceptibles de bénéficier au mieux des immunothérapies seules ou combinées au traitement chimiothérapique afin d'activer ou de rétablir précocement une immunité déficiente. Sous une même dénomination de TILS se trouve très certainement des populations phénotypiques de lymphocytes différentes. En effet, après CNA, leur valeur pronostique est opposée entre les CSTN et les tumeurs HER2-positives: des taux élevés de TILS sont associés à un pronostic défavorable dans les tumeurs HER2-positives alors qu’ils ont une tendance à être associés à des CSTN de meilleur pronostic. Les interactions sont complexes entre les agents cytotoxiques et la tumeur et/ou son microenvironnement. L'analyse du résidu tumoral mammaire ou ganglionnaire représente un matériel sous-exploité qui pourrait permettre de mieux comprendre les mécanismes de sensibilité ou de résistance aux traitements. Au delà de la pierre angulaire que constitue l'immunité pour ces tumeurs, nos travaux identifient certains CSTN pour lesquels l'environnement hormonal, au travers de l'indice de masse corporel ou du statut ménopausique, pourrait jouer un rôle. Ainsi l'exploration du métabolome, des particularités immunitaires chez les patientes en surpoids/obèses ou l'analyse de la voie androgène-récepteur (et ses connexions avec les voies oestrogène et progestérone-récepteur) des CSTN doit aussi être explorée de manière détaillée. Ceci ouvre des perspectives de traitement possibles pour certaines patientes. / Triple negative breast cancer (TNBC) is the most heterogeneous and pejorative subtype of breast cancer. The cornerstone of the treatment of such tumors is based on systemic chemotherapy, more and more frequently administered before surgery, since no targeted therapy has been validated to date. Obtaining a pathological complete response (PCR) is a major favorable prognostic marker as well as an in vivo test of anti-tumor drug susceptibility. The objective of our thesis work was therefore to provide elements of understanding of this heterogeneity through the clinical, biological and molecular dissection of these tumors.We analyzed gene expression profiles of TNBCs and identified 6 distinct molecular subtypes with different biologies and prognoses. This classification used an original methodology based on both classical bioinformatic tools and biological networks. The enrichment of immunity genes from the stromal compartment of the tumor represents a major determinant of the prognosis of these tumors: a strong expression of the immunity genes is associated with a significantly more favorable prognosis.Our main contribution is based on a better understanding of immunity and tumor infiltrated lymphocytes (TILS) of these TNBCs. It is probably the most immunogenic subgroup of breast cancers with the highest TILs levels pre-NAC with HER2-positive tumors. TILS levels are also highly correlated with genes of our immune prognosis module. The predictive and prognostic value of stromal TILS is different according to the molecular subtype of breast cancer, suggesting a completely different immunity of these tumors. The rate of TILS also varies differentially within each subgroup under the influence of the NAC, indicating a complex interaction between TILS and treatments. We show that the kinetics of TILS levels with NAC is a relevant indicator of response to NAC with a response that is all the more important that a decrease in the TILS rate will be important. The most immunogenic tumors with an important immune activity are therefore the most favorable triple-negative tumors. One of the challenges of the coming years will therefore be to identify, as soon as possible, the least immunogenic TNBC that can best benefit from immunotherapies alone or in combination with chemotherapeutic treatment in order to activate or restore early a deficient immunity.Under the same denomination of TILS there are probably different phenotypic populations of lymphocytes. Indeed, after CNA, their prognostic value is opposite between the TNBC and the HER2-positive tumors: high levels of TILS are associated with an unfavorable prognosis in HER2-positive tumors whereas they have a tendency to be associated with a better prognosis for TNBC tumors. The interactions are complex between cytotoxic agents and the tumor and / or its microenvironment. The analysis of the breast or axillary lymph node residual disease represents an underutilized material that could lead to a better understanding of the mechanisms of sensitivity or resistance to treatment.Beyond the key role immunity for these tumors, our work identifies some TNBCs for which the hormonal environment, through the body mass index or the menopausal status, could play a role. Thus, the exploration of the metabolome, immune features in overweight / obese patients or the analysis of the androgen-receptor pathway (and its connections with the estrogen and progesterone-receptor pathways) of the TNBC must also be explored. This opens up possible treatment perspectives for some patients.

Le cancer du sein touche une femme sur neuf dans le monde et constitue un problème majeur de santé publique. L’identification de nouveaux biomarqueurs pour un traitement personnalisé pour les tumeurs du sein de plus mauvais pronostic, dites « triple-négatives », est extrêmement urgent. ATIP3, le produit majeur du gène candidat suppresseur de tumeurs MTUS1, a été identifié par l’équipe comme étant un biomarqueur des tumeurs du sein les plus agressives. De plus, ATIP3 inhibe la prolifération et la migration in vitro, ainsi que la progression tumorale et la formation de métastases in vivo et constitue une cible thérapeutique. ATIP3 est une protéine associée aux microtubules (MT) en interphase et au fuseau mitotique durant la mitose. Mon projet de thèse a pour objectif principal d’identifier les partenaires d’interaction d’ATIP3 impliqués dans ses mécanismes d’action antitumoraux. Dans une première partie, j’ai montré qu’ATIP3 interagit avec EB1, une protéine majeure de la dynamique du MT. L’interaction ATIP3-EB1 diminue l’accumulation d’EB1 à l’extrémité croissante du MT. Un nouveau mécanisme a été proposé dans lequel l’interaction ATIP3-EB1 réduit indirectement la vitesse d’échange d’EB1 à son site de liaison au bout plus du MT, ayant pour conséquence une diminution de la dynamique du MT. Dans une deuxième partie, j’ai montré qu’une déplétion d’ATIP3 induit une réduction de la taille du fuseau mitotique. Une analyse protéomique a permis d’identifier la kinésine Kif2A comme partenaire d’interaction d’ATIP3. ATIP3 forme un complexe avec Kif2A et Dda3 qui est dépendant d’une phosphorylation par Aurora kinase A. ATIP3 maintient la taille du fuseau en diminuant le recrutement de Kif2A et Dda3 au pôle de façon dépendante d’AurKA. ATIP3 régule donc négativement ses partenaires d’interaction. Enfin, dans une troisième partie, la relevance clinique du couple ATIP3-EB1 a été évaluée et j’ai montré que l’expression combinée des deux biomarqueurs ATIP3 et EB1 était associée à l’agressivité de la tumeur et à une survie diminuée. Ainsi, l’ensemble de mes travaux a permis de mettre en évidence de nouvelles cibles thérapeutiques afin de mettre en place des traitements personnalisés / Breast cancer is a leading cause of death by malignancy in women worldwide. The identification of new molecular markers for personalized treatment of poor prognosis breast tumors, such as those of the triple negative subtype, is urgently needed. Our team is leader in the study of ATIP3 protein, encoded by candidate tumor suppressor gene MTUS1. ATIP3 is down-regulated in 85% of triple negative breast tumors, and low levels of ATIP3 are associated with poor survival of the patients. We have shown that ATIP3 reduces proliferation and migration in vitro, and tumor growth and metastasis formation in vivo. ATIP3 localizes along the microtubule (MT) in interphase and on the mitotic spindle and spindle poles during mitosis. My PhD project aimed at identifying ATIP3 partners involved in its anti-tumoral effects. In the first part, I will present data showing that ATIP3 interacts with EB1, a major regulator of MT dynamics. ATIP3-EB1 interaction prevents EB1 accumulation at MT growing ends. I proposed a novel mechanism by which ATIP3-EB1 indirectly reduces EB1 turnover at its binding site at MT plus end, which consequently reduces MT dynamics. In the second part of my thesis, I showed that ATIP3 silencing induces reduced spindle length. In parallel, I identified the MT-depolymerizing kinesin Kif2A as an ATIP3 partner by proteomic analysis. ATIP3 forms a complex with Kif2A and Dda3 in an AurKA-dependent manner. I showed that ATIP3 maintains mitotic spindle size by inhibiting Kif2A and Dda3 recruitment at the spindle pole. My study also revealed a recriprocal regulation between ATIP3 and AurKA. Thus, ATIP3 negatively regulates its binding partners. Finally, in a third part, clinical relevance of ATIP3-EB1 in breast cancer has been evaluated and I showed that combinatorial expression of ATIP3 and EB1 is associated with tumor agressiveness and reduced patient survival. Altogether, this work highlighted new therapeutic targets to propose personalized treatments.

Avoir une apparentée atteinte d’un cancer du sein (CS) multiplie par 2 le risque de développer un CS. Environ 20 % du risque familial de CS est attribué à une mutation fortement pénétrante dans les gènes BRCA1 ou BRCA2. D’autres gènes connus, comme ATM ou TP53, ainsi que des variants génétiques fréquents (SNP) identifiés dans des études pangénomiques (GWAS) réalisées en population générale, expliqueraient 30 % supplémentaires des cas familiaux. La majorité des formes familiales de CS restent donc inexpliquées. Par ailleurs, il existe de fortes variations du risque parmi les porteurs d’une mutation BRCA1/2. Il a été montré que certains SNP identifiés dans les GWAS modifient leur risque. Cependant, l'effet propre de ces SNP n'a pu être estimé puisque ces études ont été réalisées chez les porteurs de mutation BRCA1/2. Dans une première partie de ma thèse, j’ai développé une stratégie intégrant aux analyses sur les facteurs génétiques des facteurs « environnementaux ». Cette stratégie a été utilisées pour analyser les données de l'étude GENESIS qui inclut des paires de sœurs atteintes de CS et sans mutation BRCA1/2 et des témoins de population générale. Elle regroupe 5 000 cas de CS et témoins génotypés pour les 200 000 SNP de la puce iCOGS. Les femmes de GENESIS ont été réparties dans des groupes selon leur profil d’expositions aux radiations ou aux facteurs gynéco-obstétriques. Alors que l’analyse stratifiée sur les groupes construits à partir des expositions aux facteurs gynéco-obstétriques ne nous permet pas de mettre en évidence de potentiels SNPs spécifiques, l’analyse stratifiée sur les groupes construits à partir des expositions aux radiations a permis de mettre en évidence des SNPs spécifiques potentiels aux femmes non exposées, dans les gènes XRCC4 et MAGI1, et à celle fortement exposées aux radiations, dans le gène FGFR2, déjà trouvés en population générale.Le deuxième objectif de ma thèse visait à optimiser la caractérisation des gènes BRCA1/2 en étudiant leurs interactions avec des SNPs modificateurs à partir des données des consortia internationaux CIMBA (Consortium of Investigators of Modifiers of BRCA1/2) et BCAC (Breast Cancer Association Consortium). J’ai développé une stratégie d’analyse GWAS case-only, comparant la fréquence de 60 212 cas de cancer du sein de la population générale (BCAC) et 13,007 cas porteurs d’une mutation BRCA1/2 (CIMBA). J’ai identifié 4 nouvelles régions associés au CS chez les femmes porteuses d’une mutation BRCA1 et 4 autres chez les femmes porteuses d’une mutation BRCA2. Les gènes MADD, SPI1 et EIF1, déjà associées à la biologie du cancer du sein dans d’autres études, ont été prédits par l’outil INQUISIT comme étant des gènes cibles des potentiels variants causaux se trouvant dans la région 11p11.2 associée au statut BRCA1.Ces nouveaux SNPs mis en évidence pourraient être utilisés pour améliorer les prédictions de risque des PRS (Polygénic Risk Score). Les analyses prenant en compte des profils d’exposition devraient être poursuivies sur des études de grande dimension. Les modèles pourraient alors évoluer vers une adaptation des PRS en fonction des profils d’expositions des femmes et cela tout au long de leur vie. / One of the most important risk factors for breast cancer (BC) is having a family history of BC. Around 20% of the familial BC risk is explained by rare mutations in the genes BRCA1 and BRCA2 (BRCA1/2). An additional 30% of the risk is accounted for mutations in other known genes, like ATM or TP53, and by common genetic variants, called single nucleotide polymorphism (SNPs), identified in population-based GWAS. Therefore, the majority of the familial forms of BC remains unexplained. Furthermore, there are large variations in the estimation of the BC lifetime risk for BRCA1/2 mutation carriers. It has been shown that some SNPs identified in the general population by GWAS (Genome Wide Association Studies) modified BC risk for BRCA1/2 mutation carriers. Therefore, little is known on how these SNPs interact with BRCA1/2 mutations since association studies have been performed within the population of BRCA1/2 mutation carriers so far.In the first part of this PhD project, I developed a novel strategy to analyze genetic factors by integrating simultaneously environmental and lifestyle factors. This strategy was used to analyze the data of GENESIS study composed of pairs of sisters affected by BC without BRCA1/2 mutation and controls from the general population. 5,000 BC cases and controls were genotyped for the 200,000 SNPs targeted by the iCOGS array. Groups of subjects was created according to their exposition profile reflecting expositions to radiation or reproductive factors. Analyses stratified on groups built according to their reproduction factors exposures did not highlighted specific variants. However, analyses stratified on groups reflecting the chest X—ray exposures showed potential specific SNPs for women who had never been exposed to chest X—ray, in genes XRCC4 and MAGI1, and for women highly exposed to X-ray exposures, in gene FGFR2, already known in the general population.The second aim was to identify and characterize genetic modifiers of BC risk for BRCA1/2 mutation carriers using data from the international consortia CIMBA (Consortium of Investigators of Modifiers of BRCA1/2) and BCAC (Breast Cancer Association Consortium). I developed a case-only GWAS analysis where we compare genotype frequencies between 60,212 unselected BC cases from the BCAC and 13,007 BC cases from CIMBA. We identified 4 novel variants associated with BC for BRCA1 mutation carriers and 4 for BRCA2 mutation carriers at P<10-8. MADD, SPI1 and EIF1 genes, already associated with BC biology, was predicted by the tool INQUISIT, to be target genes of the potential causal variants located in the locus 11p11.2 associated with BRCA1 status.These new SNPs could be used to improve polygenic risk scores (PRS). Studies considering the exposure profile should be implemented in larger population. The models could then evolve towards an adaptation of the PRS according to women’s exposure profiles and that throughout their life.

Les bisphénols et les phtalates sont des contaminants environnementaux ubiquitaires du fait de leur utilisation massive dans la fabrication de divers produits de consommation. L’exposition à ces molécules est liée à de nombreuses pathologies, dont les cancers hormono-dépendants, mais les mécanismes moléculaires exacts par lesquels elles induisent leurs effets restent largement inconnus.Au cours de ce travail, nous avons étudié l’implication de la sérine thréonine kinase PKD1 dans l’effet de quatre bisphénols : bisphénol A (BPA), bisphénol AF (BPAF), bisphénol F (BPF) et bisphénol S (BPS) et deux phtalates (DEHP et MEHP) sur des cellules du cancer du sein et de la prostate.Nous avons ainsi montré que le BPAF, BPF, BPS, DEHP et MEHP stimulent de manière dose-dépendante la prolifération, la clonogénicité et la croissance indépendante de l’ancrage des cellules MCF-7 et que ces processus sont dépendants de l’expression de PKD1. En revanche, nous avons mis en évidence l’absence d’effet pro-prolifératif du BPA dans trois lignées de cancer de la prostate (LNCaP, PC3 et DU145). D’autre part, nous avons pu identifier que le BPA induit la phosphorylation de PKD1 dans les mitochondries. Enfin, nous avons démontré qu’il existe un effet cumulatif de certaines combinaisons de traitement de bisphénols et de phtalates et mis en évidence que le BPAF induit la transition épithélio mésenchymateuse des cellules MCF-7.Nos résultats permettent ainsi d’identifier PKD1 comme étant une cible moléculaire de certains bisphénols et phtalates dans les cellules MCF-7 fournissant de nouvelles connaissances sur les mécanismes d’action de ces molécules. / Bisphenols and phthalates are ubiquitous environmental contaminants due to their extensive use in the production of a variety of consumer products. Exposure to these molecules is linked to multiple pathologies including hormone-dependent cancers. However, the exact molecular mechanisms by which they exert their effects remain largely unknown.In our study, we analyzed the implication of the serine threonine kinase PKD1 in the effect of four bisphenols : bisphenol A (BPA), bisphenol AF (BPAF), bisphenol F (BPF) and bisphenol S (BPS) and two phthalates (DEHP and MEHP) on breast and prostate cancer cells.We thus showed that BPAF, BPF, BPS, DEHP and MEHP induce, in a dose-dependent manner, the proliferation, clonogenicity and anchorage independent growth of MCF-7 breast cancer cells, via a PKD1-dependent pathway. On the other hand, we showed that BPA does not have a pro-proliferative effect in three prostate cancer cell lines (LNCaP, PC3 and DU145). Furthermore, we determine that BPA induced the phosphorylation of PKD1 into the mitochondria. Finally, we demonstrated that BPAF stimulates epithelial to mesenchymal transition of MCF-7 cells and that co-exposure to combinations of bisphenols and phthalates induces cumulative proliferation effects in MCF-7 cells.Our results characterize PKD1 as a molecular target for bisphenols and phthalates in MCF-7 cells, providing new elements in the knowledge of the mechanisms of action of these molecules.

Les cellules cancéreuses du sein se disséminent du site primaire aux organes secondaires, où elles restent dormantes pendant des mois, voire des années. Cette période de dormance se traduit par une latence clinique entre la résection chirurgicale des tumeurs mammaires primitives et le diagnostic d'une rechute métastatique chez environ 30 % des patientes atteintes d'un cancer du sein. Les mécanismes de survie et de croissance ultérieure de ces cellules tumorales disséminées (CTD) dormantes restent largement inconnus, ce qui entrave la prise en charge clinique des patientes concernés. Des facteurs intrinsèques et extrinsèques dictent le destin et le comportement des DTC dans les organes secondaires. Notre travail dans les chapitres deux et trois visait à révéler les gènes et les voies de signalisation contribuant au devenir du DTC en ce qui concerne les deux catégories de facteurs. Dans le chapitre deux, nous avons exploité les sous-lignées de cancer du sein murin 4T07 et 4T1 qui modélisent les deux destins de rester dormant ou de se transformer en métastases visibles, respectivement, après dissémination spontanée à partir de la tumeur mammaire primaire. Nous avons appliqué un pipeline de criblage CRISPR à l'échelle du génome pour explorer les dépendances génétiques différentielles des deux lignées, c’est à dire leur réseau de signalisation intrinsèquement différent. En comparaison avec les cellules sujettes à la dormance, les cellules métastatiques démontrent une activité PI3K de classe I élevée. Contre-intuitivement, les cellules sujettes à la dormance affichent une activité mTORC1 plus élevée qui pourrait être attribuée à un positionnement lysosomal périphérique constant. Le blocage de ce positionnement périphérique a réduit la charge des DTC dans les poumons et l'incidence des métastases visibles, ce qui suggère qu'il pourrait s'agir d'un mécanisme de survie médicamenteux pour les DTC du sein. Dans le chapitre trois, nous avons effectué un criblage CRISPR in vivo à l'échelle du génome dans des cellules sujettes à la dormance, ce qui a mené à l’identification du gène non caractérisé Mob3c comme un régulateur potentiel de la dormance. Le niveau d'expression de Mob3c dans les modèles de dormance par rapport à ses homologues prolifératifs a soutenu la prédiction du criblage selon laquelle Mob3c pourrait être un suppresseur de métastases. Des cribles basés sur la protéomique et des tests d'interactions protéine-protéine ont suggéré que MOB3C interagit avec le complexe endonucléase RNase P, qui catalyse différentes fonctions cellulaires essentielles, y compris la maturation de l'ARNt. Les analyses cliniques axées sur les rechutes métastatiques (c'est-à-dire la survie sans métastases à distance et sans progression) chez les patientes atteintes d'un cancer du sein ont validé les résultats précliniques décrits dans les deux chapitres, soutenant une signification et un impact potentiels des connaissances moléculaires révélées. / Breast cancer cells disseminate from the primary site to secondary organs, where they remain dormant for months to years. This dormancy period is reflected in a clinical latency between the surgical resection of the primary breast tumors and diagnosing a metastatic relapse in about 30% of breast cancer patients. Mechanisms of survival and subsequent outgrowth of these dormant disseminated tumor cells (DTCs) remain largely unknown, hence hindering clinical management of affected patients. Intrinsic and extrinsic factors dictate the fate and behavior of DTCs in secondary organs. Our work in chapters two and three aimed at revealing genes and pathways contributing to the DTC fate with respect to the two categories of factors. In chapter two, we leveraged the 4T07 and 4T1 murine breast cancer sublines that model the two fates of either remaining dormant or outgrowing into visible metastases, respectively, after spontaneous dissemination from the primary mammary tumor. We applied a genome wide CRISPR screening pipeline to explore the differential genetic dependencies of the two lines, hence their intrinsically different signaling wiring. In comparison to the dormancy-prone cells, metastatic cells display high class I PI3K activity. Counterintuitively, dormancy-prone cells display higher mTORC1 activity that could be attributed to a constant peripheral lysosomal positioning. Blocking this peripheral positioning reduced the DTC burden in the lungs and the incidence of visible metastases, suggesting that this might be a druggable survival mechanism for breast DTCs. In chapter three, we carried out an in vivo genome-wide knockout CRISPR screen in dormancy-prone cells, that put forward the uncharacterized gene, Mob3c, as a potential pro-dormancy gene. Mob3c expression level in models of dormancy in comparison with proliferative counterparts, supported the screen prediction of Mob3c potentially being a metastasis suppressor. Proteomics-based screens and protein-protein interaction assays suggested that MOB3C interacts with the endonuclease RNase P complex, that catalyzes different essential cellular functions including tRNA maturation. Metastatic relapse-focused clinical analyses (i.e., distant metastasis- and progression-free survival) in breast cancer patients validated the outlined preclinical findings in the two chapters, supporting a potential significance and impact of the revealed molecular insights.