Le trastuzumab est le traitement de référence des cancers du sein « HER2 amplifié ». Outre les limitations inhérentes à toute IgG, cet anticorps est inefficace pour traiter les tumeurs exprimant que modérément (cancers hormonaux) ou faiblement (triple négatif) HER2. L'objectif de ces travaux de thèse est de concevoir de nouveaux anticorps bispécifiques destinés au traitement de cancers du sein échappant à l'action du trastuzumab. Nous nous sommes appuyés sur des formats innovants, basés sur l'utilisation d'anticorps simple domaine de lama (sdAb) comme unité de reconnaissance antigénique. Deux anticorps bispécifiques Fab-like (bsFab) ont été développés, l'un dirigé contre HER2 (HER2bsFab) et l'autre ciblant la mésothéline (MesobsFab), un antigène surexprimé dans 30 à 70% des cancers du sein « triple négatif ». En liant spécifiquement et de façon efficace FcγRIII, ces deux bsFabs ne compètent pas avec les IgG endogènes, ne fixent pas FcγRIIB et activent fortement les NKs. In vitro, HER2bsFab induit de fortes sécrétions de cytokines pro-inflammatoires et de puissantes ADCCs contre des lignées de cancer du sein indépendamment du niveau d'expression d'HER2 et du polymorphisme FcγRIIIA-158. In vivo, HER2bsFab montre une nette supériorité comparé au trastuzumab contre des tumeurs ne surexprimant que modérément HER2. HER2bsFab et MesobsFab induisent in vitro de fortes cytotoxicités contre deux lignées de cancer du sein « triple négatif » et des résultats préliminaires réalisés chez la souris semblent confirmer ces observations. A termes, l'utilisation de ces anticorps permettrait d'étendre la proportion de patientes traitables de façon efficace par immunothérapie. / Trastuzumab is established as standard of care for the treatment of HER2high breast cancers. However, in addition to Fc-related limitations inherent to IgG antibodies, trastuzumab is inefficient to treat low- (triple-negative) or moderate-HER2-overexpressing (hormone-receptor-positive) breast cancers. Based on the unique structural and functional properties of llama single domain antibodies (sdAbs), we report the design of two Fab-like bispecific antibodies targeted to HER2 (HER2bsFab) and mesothelin (MesobsFab), an antigen overexpressed in several human tumors, including triple-negative breast cancers. The two bsFabs display a unique, specific and high affinity for FcγRIII. As a consequence, they do not bind the FcγRIIB inhibitor receptor and bypass competition with endogenous IgGs. HER2bsFab mediated ADCC at picomolar concentration against HER2high as well as HER2moderate cell lines. In vivo HER2bsFab potently inhibited HER2high tumor growth and more importantly, exhibited a net superiority over trastuzumab at inhibiting HER2moderate tumor growth. Moreover, FcγRIIIA-engagement by HER2bsFab was independent of FcγRIIIA-158 polymorphism and induced a stronger NK cells activation in response to target cell recognition. Such findings led us to investigating the efficacy of bsFabs in a context of low-HER2-overexpression displays by triple-negative breast cancers. In vitro characterization showed that both HER2bsFab and MesobsFab trigger efficient lysis of two different triple-negative breast cancer cell lines. Altogether, these findings would enable the treatment of a broader population of patients than that eligible with current HER2-targeted therapies.

Être confronté a la maladie cancéreuse constitue un traumatisme qui met en avant, non seulement la vulnérabilité mais également la finitude de l'être humain. De nombreux écrits montrent comment les personnes vont mobiliser leurs défenses psychiques, dès l'annonce de la maladie, durant les traitements et dans l'après-cancer pour les protéger contre l'innommable du réel de la maladie.Dans cette étude clinique, en partant du vécu des femmes atteintes de cancer du sein, nous proposons un angle différent qui est, non seulement d'identifier le fonctionnement défensif au cours de la maladie, mais également d'en mesurer l'évolution depuis l'annonce, durant les traitements et six mois après la fin des thérapeutiques. Pour cela nous avons effectué une étude longitudinale et comparative auprès de vingt et une femmes. Soixante-trois entretiens ont été réalisés dans cette recherche.Les résultats ont mis en évidence l'utilisation d'une grande variété de défenses psychiques, faisant penser à une véritable plasticité du fonctionnement mental de ces femmes, qui se sont données la possibilité de sentir en elles des comportements plus souples. Nous avons également remarqué une sorte d'universalité des processus psychiques mis en œuvre, même si le vécu de ces femmes reste très singulier. En effet, la plupart d'entre-elles ont pu retravailler leur histoire de vie.Car cheminer vers la découverte de soi peut être long et il restera toujours la conscience d'un avant-cancer, la mémoire du temps des traitements et un après-maladie. Enfin, ce travail de recherche met en évidence une clinique touchant la réalité de la mort, mais qui reste cependant une clinique de la vie et du lien. / To be confronted with cancer is a traumatism event that highlights the vulnerability and mortality of the human being. Many writings show how people with cancer mobilize psychological défenses when they learn of their disease, during treatment and afterwards, to protect themselves against the unspeakable reality of the disease.In this clinical study, starting from the real experience of women with breast cancer, we propose a different point of view that is, not only to identify defensive functioning during the course of the disease, but also to measure the evolution of this mental process at the diagnosis, during treatment and six months after treatment. For this, we carried out a longitudinal and comparative study with twenty-one women, a study consisting of sixty-three interviews during three different stages.The results highlighted the use of a wide variety of psychological défenses that suggest a real plasticity of the mental functioning of the women, who enabled themselves to have more flexible inner behaviors. We also noticed a kind of universality of psychological implemented process, although the lived experience in the "story/history" of these women remains very personal. Indeed , most of them were able to rework the story of their life.The road towards self- discovery can be long. The awareness of life before cancer, the remenbrance of treatment and the time after disease will never be forgotten. Finally, this research highlights clinical situations related to the reality of death that however belong to livings and its attachment.

L’élastographie-IRM du sein (MRE) est une technique d’imagerie fonctionnelle non invasive utilisant les propriétés visco-élastiques des tissus et qui permet comme en élastographie-échographie d’évaluer la rigidité d’une lésion. Il est également possible, à la différence de l’élastographie-échographie, d’évaluer le degré de viscosité d’une lésion, et ainsi grâce à la combinaison élasticité/viscosité, comparée à l’analyse des paramètres IRM classiques comme la morphologie ou la cinétique de rehaussement, d’améliorer la caractérisation lésionnelle. Très peu d’études en élastographie-IRM du sein ont été menées à ce jour, essentiellement du fait d’une problématique instrumentale et de mise à disposition d’une antenne dédiée sein équipé d’un dispositif de génération des ondes de cisaillement dans le sein. Dans un premier temps, nous avons pu établir et optimiser une séquence élasto-IRM du sein sur une série de 10 volontaires saines. Cette séquence basée sur un principe de séquence Spin Echo EPI-MRE 3D, a permis l’acquisition de 50 coupes en 10 minutes sur un sein, compatible avec la pratique clinique en IRM du sein. Une approche multifréquence à 37,5 Hz, 75 Hz et 112,5 Hz a été ensuite testée sur les trois dernières volontaires puis transférées à notre population de patientes. Cette séquence multifréquence permettait la continuité de diffusion des ondes dans le sein. 50 patientes présentant des lésions indéterminées ou suspectes du sein (37 cancers, 13 bénins) ont ensuite été incluses dans ce protocole et examinées par IRM du sein classique avec séquence supplémentaire élasto-IRM. Certaines patientes étaient aussi examinées en élasto-échographie. Les données IRM morphologiques, dynamiques et de visco-élasticité IRM ont été corrélées à l’histologie. Nous avons pu montrer que les paramètres visco-élastiques IRM étaient fortement corrélés avec le score de malignité d’une lésion (Bi-RADS ACR) et avec le caractère différentiel bénin/malin. C’est notamment le paramètre Gd qui représente l’élasticité, qui était plus faible en cas de lésion suspecte BI-RADS 5. Le paramètre Gl était plus élevé dans les lésions malignes par rapport aux lésions bénignes, avec un niveau de viscosité statistiquement supérieur dans les lésions malignes. Le meilleur paramètre semble être le rapport y (Gl/Gd) qui était aussi significativement élevé dans les lésions malignes par comparaison avec les lésions bénignes du sein, et qui a été analysé comme un facteur indépendant. En pratique, l’ajout de la séquence MRE à un examen IRM du sein classique a permis dans notre étude d’améliorer significativement la sensibilité de l’IRM (de 78 à 91 %) sans perte de spécificité, celle-ci étant initialement très bonne dans cette étude. Nous n’avons pas en revanche établi de lien entre la fibrose, la quantification vasculaire ou la nécrose pour expliquer ces phénomènes de visco-élasticité des tumeurs. En conclusion, l’élasto-IRM peut s’avérer utile pour améliorer le diagnostic de lésions du sein en IRM. Une poursuite des travaux avec optimisation de la séquence pour qu’elle puisse permettre l’analyse des deux seins sera nécessaire pour sa diffusion en pratique clinique. Ce travail pourrait idéalement se poursuivre sur une plus grande série de patientes. / MR-elastography (MRE) is a non-invasive functional Imaging technique using tissue mechanical visco-elastic properties to evaluate tissue stifness. MRE is different from elasticity Imaging in ultrasound, as it is possible to evaluate tumour viscosity. Combining viscosity and elasticity may improve MRI accuracy, in comparison with classical morphological and kinetics criteria. Only very few studies are focused on breast MRE, because of low availability of dedicated breast coils with MRE devices. Firstly, we developed and optimized a breast MRE sequence on a population of 10 volunteers. This sequence is based on a Spin Echo EPI-MRE 3D, and it was possible to acquire 50 slices on one breast in 10 minutes, which is applicable in a clinical routine in breast MRI. Secondly, a multi-frequency approach 37,5 Hz, 75 Hz and 112,5 Hz has been evaluated on the last three volunteers, then transferred to our patient’s population. A continous diffusion of waves within the breast was possible with this multifrequency approach sequence. 50 patients presenting undetermined or suspicious breast lesions (37 cancers, 13 benign lesions) were included in this study and examined with a standard breast MRI and MRE sequence. Some patients were also examined with shear-wave ultrasound elastography (ARFI mode, Siemens ®). Morphological, kinetic and visco-elastic MR parameters were correlated to pathology. We demonstrated that MR visco-elastic properties were strongly correlated with Bi-RADS ACR malignancy score of a breast lesion and with malignant and benign status. The best parameter was Gd (dynamic modulus), which corresponded to lesion stiffness. Gd was lower in case of BI-RADS 5 lesions. Gl parameter (Loss modulus) was higher in malignant lesions in comparison with benign lesions, with viscosity level statistically higher in malignant lesions. The best criterion was the ratio y (Gl/Gd), which was significantly higher in malignant lesions in comparison with benign lesions; ratio y was statistically an independent factor. In practice, addition of a MRE sequence to a standard breast MRI improved significantly breast MRI Sensitity (78 to 91 %) without reduction in specificity; Sp was anyway initially high in our study. Nevertheless, we didn’t demonstrate a statistical correlation with fibrosis, vascular grading or necrosis with MRE parameters, to explain visco-elastic properties of breast tumours. In conclusion, MR-elastography may be useful to improve breast MRI accuracy. In future studies, MRE sequence may be optimized to allow a bilateral acquisition on both breasts, which would be useful in clinical practice. Future works could include higher number of patients to confirm our results.

Le cancer du sein est le deuxième cancer le plus répandu dans le monde et la principale cause de décès due à un cancer chez les femmes. L'amélioration du pronostic du cancer a été l'une des principales préoccupations afin de permettre une meilleure gestion et un meilleur traitement clinique des patients. Avec l'avancement rapide des technologies de profilage génomique durant ces dernières décennies, la disponibilité aisée d'une grande quantité de données génomiques pour la recherche médicale a motivé la tendance actuelle qui consiste à utiliser des outils informatiques tels que l'apprentissage statistique dans le domaine de la science des données afin de découvrir les biomarqueurs moléculaires en lien avec l'amélioration du pronostic. Cette thèse est conçue suivant deux directions d'approches destinées à répondre à deux défis majeurs dans l'analyse de données génomiques pour le pronostic du cancer du sein d'un point de vue méthodologique de l'apprentissage statistique : les approches basées sur le classement pour améliorer le pronostic moléculaire et les approches guidées par un réseau donné pour améliorer la découverte de biomarqueurs. D'autre part, les méthodologies développées et étudiées dans cette thèse, qui concernent respectivement l'apprentissage à partir de données de classements et l'apprentissage sur un graphe, apportent une contribution significative à plusieurs branches de l'apprentissage statistique, concernant au moins les applications à la biologie du cancer et la théorie du choix social. / Breast cancer is the second most common cancer worldwide and the leading cause of women's death from cancer. Improving cancer prognosis has been one of the problems of primary interest towards better clinical management and treatment decision making for cancer patients. With the rapid advancement of genomic profiling technologies in the past decades, easy availability of a substantial amount of genomic data for medical research has been motivating the currently popular trend of using computational tools, especially machine learning in the era of data science, to discover molecular biomarkers regarding prognosis improvement. This thesis is conceived following two lines of approaches intended to address two major challenges arising in genomic data analysis for breast cancer prognosis from a methodological standpoint of machine learning: rank-based approaches for improved molecular prognosis and network-guided approaches for enhanced biomarker discovery. Furthermore, the methodologies developed and investigated in this thesis, pertaining respectively to learning with rank data and learning on graphs, have a significant contribution to several branches of machine learning, concerning applications across but not limited to cancer biology and social choice theory.

La chimiothérapie systémique par voie intraveineuse, essentiellement réservée aux cancers avancés, n'est pas ciblée sur la tumeur, il est très difficile d’atteindre des niveaux thérapeutiques en intra tumoral, et ses effets secondaires et sa toxicité sont doses-limitantes.La chimiothérapie localisée pourrait permettre :1) la stabilisation des molécules médicamenteuses incorporées une seule administration médicamenteuse,2) une libération prolongée et contrôlée du médicament pour assurer une diffusion adéquate et l'absorption par les cellules cancéreuses sur plusieurs cycles de division cellulaire 3) le chargement de molécules de chimiothérapie insolubles dans l’eau, 4) l’apport direct au site de la maladie, 6) des effets secondaires diminués en évitant la circulation systémique,7) des résections chirurgicales moindres en traitant les marges de la tumeur. Nous nous sommes plus particulièrement intéressés aux cancers gynécologiques. Nous avons étudié les effets pharmacologiques et cliniques de microsphères chargées en doxorubicine (Doxo) sur un modèle de carcinose péritonéale et de tumeur de glande mammaire, et étudié le profil de diffusion ganglionnaire de divers implants non chargés. 12 jours après injection laparoscopique de tumeurs VX2 sur les ligaments larges droits et gauches de lapines WNZ 12 une injection laparoscopique de 0,5 ml de microsphères chargées ou non de Doxo (respectivement DM, groupe 1 et BM, groupe 2) a été réalisée de façon aléatoire d’un côté ou de l’autre, en sous péritonéal, au site tumoral. 7 jours après les ligaments larges, l’utérus, les ovaires, les orifices de trocarts, les intestins, la vessie, le foie et les poumons ont été examinés en macroscopie et microscopie. Le volume tumoral était plus faible dans le groupe 1 (3,6 ± 3,2 cm) par rapport au groupe 2 (8,9 ± 5,4 cm) (MW, p = 0,0179). La nécrose a été observée autour de toutes les DM, sans nécrose autour des BM. La concentration de Doxo était de 2,1 ± 2,7 uM aux limites tumorales, au-dessus du niveau thérapeutique de 1,0 uM. Sur un autre modèle, 19 jours après injection locale de suspensions tumorales de VX2 sur la deuxième glande mammaire de lapines WNZ chaque glande a été aléatoirement traitée par injection locale de 0,5 ml de microsphères chargées ou non de Doxo (HSDOXO, Groupe1, et HS, groupe 2).Pour les tumeurs de moins de 5 cm3 ou 2 cm de diamètre avant traitement, le volume final était plus faible dans le groupe 1 par rapport à groupe2 (respectivement p<0.008 et p<0.3, MW)et la croissance tumorale a été diminuée après injection de HSDOXO par rapport à HS. En microscopie une nécrose tissulaire a été observée autour des HSDOXO en extratumoral, sans nécrose autour des HS.Nous avons enfin étudié la diffusion de particules de diverses tailles, non chargées, au ganglion sentinelle d’une tumeur de glande mammaire . Les animaux ont été répartis en trois groupes de trois, chacun d'eux recevant des particules de 100 nM, 1 uM ou 10 uM. Cinq jours après traitement, l'intensité de fluorescence a été évaluée par lampe UV. Le ganglion sentinelle a été disséqué selon la technique du bleu, avant curage complet. Les premiers résultats montrent la capture de particules de 1 et 100µm par les ganglions tumoraux mais aussi dans les ganglions sains, ce qui permettrait d’envisager un traitement ganglionnaire préventif et curatif.De plus en plus de tumeurs seront décelées au stade local. Par ailleurs l'identification des phénotypes génomiques permettra un traitement personnalisé « à la carte ». On pourrait envisager un dispositif de délivrance programmable traitant tous les aspects de la maladie, de l'inhibition de la croissance tumorale et de l'angiogenèse à la promotion de la cicatrisation des tissus normaux. / Systemic chemotherapy is mainly reserved for advanced cancers, is not targeted to the tumor, it is very difficult to achieve intratumoral therapeutic levels and its side effects and toxicity are dose-limiting.Local chemotherapy may have several advantages:1) stabilization of embedded drug molecules and preservation of anticancer activity,2) controlled and prolonged drug release to ensure adequate diffusion and uptake into cancer cells over many cycles of tumor cell division, 3) loading and release of water-insoluble chemotherapeutics, 4) direct delivery to the site of disease, 5) one-time administration of the drug, 6) diminished side effects due to the avoidance of systemic circulation of chemotherapeutic drugs.We were particularly interested in gynecological cancers. We studied the pharmacological and clinical effects of doxorubicin-loaded microspheres (Doxo) in a model of peritoneal carcinomatosis,a model of mammary gland tumor, and studied the diffusion profile of various micro and nanoparticles in tumoral and non tumoral lymph nodes.12 days after laparoscopic injection of VX2 tumors on the right and left broad ligament of WNZ rabbits laparoscopic injection of 0.5 ml of microspheres loaded or not with Doxo (DM or Group 1, BM Group 2 respectively) was conducted randomly to one side or another, at the sub peritoneal tumor site. 7 days after the broad ligaments, uterus, ovaries, trocars, bowels, bladder, liver and lungs were examined macroscopically and microscopically. The tumor volume was lower in group 1 (3.6 ± 3.2 cm) compared with group 2 (8.9 ± 5.4 cm) (MW, p = 0.0179). Necrosis was observed around all DM without necrosis around the BM. Doxo concentration was 2.1 ± 2.7 µM at the tumor margins, above the therapeutic level of 1.0 uM.On another model, 19 days after local injection of VX2 tumor suspensions in the second mammary gland of WNZ rabbits each gland was randomly treated by local injection of 0.5 ml of microspheres loaded or not with Doxo (HSDOXO, Group1, and HS Group 2).For tumors less than 5 cm3 or 2 cm in diameter before treatment, the final volume was lower in group 1 compared to Group 2 (p <0.008 and p <0.3, MW) and tumor growth was reduced after HSDOXO injection compared to HS. Microscopic tissue necrosis was observed around extratumoral HSDOXO without necrosis around the HS.We finally studied the diffusion of unloaded particles of various sizes on the lymph nodes of a mammary gland tumor. The animals were divided into three groups of three, each receiving particles of 100 nm, 1 µm or 10 µm. Five days after treatment, the fluorescence intensity was measured by UV lamp. The sentinel lymph node was dissected according to the technique of blue dye.The first results show the capture of 1 μm and 100μm particles by the tumoral and non tumoral lymph nodes, which would consider a preventive and curative treatment of the nodes.Since more and more tumors are detected at the local stage and with the identification of genomic phenotypes, a personalized local chemotherapy could be the next step of cancer therapy. One could imagine a programmable controlled drug delivery device dealing with all aspects of the disease, inhibition of tumor growth and angiogenesis, while promoting the healing of normal tissues.

Les ligands des récepteurs nucléaires PPAR[gamma] (15-deoxy-[delta]12,14-Prostaglandine J2 (15d-PGJ2) et les thiazolidinediones (TZDs) : troglitazone (TGZ), ciglitazone (CGZ)) exercent un effet antiprolifératif sur les lignées cancéreuses mammaires. Plusieurs études suggèrent que les effets anticancéreux sont liés à des effets PPAR[gamma]-indépendants. Notre travail s?inscrit dans la compréhension de tels mécanismes d?action. Notre étude a montré une induction du facteur de transcription EGR1 (Early Growth Response gene 1) par certains ligands de PPAR[gamma] (TGZ, CGZ, 15d-PGJ2 et [delta]2-TGZ (agoniste inactif de PPAR[gamma])) dans les cellules cancéreuses mammaires hormono-dépendantes MCF7. Cet effet est précoce et PPAR[gamma]-indépendant. Il est lié à une libération quasi immédiate de calcium intracellulaire suivie de l?activation des ERK1/2. L?induction d?EGR1 a aussi lieu dans les cellules hormono-indépendantes MDA-MB-231 exposées à la [delta]2-TGZ. Cependant, l?induction d?EGR1 ne joue qu?un rôle partiel dans l?effet antiprolifératif. Les données d?une analyse par puce à ADN ont suggéré l?induction d?un stress du réticulum endoplasmique (RE) dans les cellules MCF7 exposées à la [delta]2-TGZ. Des analyses complémentaires ont confirmé que la [delta]2-TGZ induit un tel stress dans les cellules MCF7 et MDA-MB-231. Cependant, le rôle du stress du RE dans l?effet antiprolifératif de la [delta]2-TGZ reste à déterminer. Nous avons enfin testé l?hypothèse d?un lien entre EGR1 et stress du RE. En effet, EGR1 est aussi induit précocement par d?autres inducteurs de stress du RE. Les diverses situations où l?induction d?EGR1 est inhibée suggèrent une régulation possible de l?expression du facteur de transcription ATF3 par EGR1 / The ligands of PPAR[gamma] nuclear receptors (15-deoxy-[delta]12,14-Prostaglandin J2 (15d-PGJ2) and thiazolidinediones (TZDs) : troglitazone (TGZ), ciglitazone (CGZ)) show antiproliferative effects on breast cancer cell lines. Several studies suggest that the anti-cancer effects are PPAR[gamma]-independent. Our work is focused on the comprehension of such mechanisms of action. Our study has shown the induction of the transcription factor EGR1 (Early Growth Response gene 1) by some PPAR[gamma] ligands (TGZ, CGZ, 15d-PGJ2, and [delta]2-TGZ (PPAR[gamma] inactive agonist)) in the hormone-dependent breast cancer cells MCF7. This early effect is PPAR[gamma]-independent. It is associated with the almost immediate release of intracellular calcium followed by the activation of ERK1/2. EGR1 induction also occurs in the hormone-independent breast cancer cells MDA-MB-231 treated with [delta]2-TGZ. However, EGR1 induction plays only a partial role in the antiproliferative effect. Data analysis of DNA array has suggested the induction of an endoplasmic reticulum stress (ER) in MCF7 cells treated with [delta]2-TGZ. Complementary data have confirmed this result in MCF7 cells and in MDA-MB-231 cells. However, the role of ER stress in the antiproliferative effect is still to be determined. Finally, we have tested the hypothesis of a link between EGR1 and ER stress. Indeed, EGR1 is also early induced by other ER stress inductors. Diverse conditions where EGR1 is inhibited suggest a possible regulation of ATF3 expression by EGR1

Le laboratoire a récemment identifié la protéine Damaged-DNA-Binding 2 (DDB2), connue à l’origine pour son rôle dans la réparation de l’ADN comme une protéine impliquée dans la tumorigenèse mammaire. En effet, nous avons montré son rôle dans la croissance et la progression des tumeurs mammaires via la régulation transcriptionnelle de gènes cibles. Dans ce travail, nous avons montré que la surexpression de DDB2 augmente la sensibilité des cellules tumorales MDA-MB231 et SKBr3 traitées à la doxorubicine et au 5-fluorouracile (5-FU). Inversement, l’inhibition de l’expression de DDB2 dans les cellules T47D qui l’expriment naturellement s’accompagne d’une baisse de la sensibilité à ces agents anticancéreux. Nos résultats montrent que la sensibilité des cellules au 5-FU mais pas à la doxorubicine, lorsque DDB2 est surexprimée, dépend en partie du contrôle négatif qu’exerce cette dernière sur l’activité de NF-κB, en régulant positivement l’expression d’IκBα. Enfin, la recherche d’autres gènes cibles de DDB2, impliqués dans l’apoptose, nous a conduits à celui codant le facteur anti-apoptotique Bcl-2. DDB2 agit négativement sur l’expression de Bcl-2 en interagissant avec une région de l’ADN localisée dans le promoteur P2 du gène correspondant. De part, son rôle anti-apoptotique, la régulation de son expression pourrait bien être à l’origine de la sensibilité aux agents anticancéreux induite par DDB2. L’ensemble de ces résultats met donc en évidence l’intérêt clinique de DDB2 comme marqueur prédictif de la réponse aux agents anticancéreux, et devrait contribuer à une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans l’échappement des cellules tumorales aux thérapies / The laboratory has recently identified the Damaged-DNA Binding 2 protein (DDB2), a protein involved in DNA repair, as an important actor in breast tumorigenesis. Our laboratory has shown that DDB2 is involved in breast tumor growth and progression through the transcriptional regulation of target genes. Thus, the first aim of this work was to study the role of DDB2 and its target genes in the response of breast cancer cells to anticancer drugs. We showed that DDB2 overexpressed in breast cancer cell lines, such as MDA-MB231 and SKBr3, increased the cells sensitivity to apoptosis induced by doxorubicin and 5-Fluorouracil (5-FU). Conversely, the inhibition of DDB2 expression in T47D cells, which express endogenously this protein, decreased cell sensitivity to anticancer agents. Our results showed that cell sensitivity induced by DDB2 expression to 5-FU but not doxorubicin depended on its ability to repress NF-κB activity via the regulation of IκBα expression. At last, the search of potential DDB2 target genes implicated in apoptosis has led us to identify the anti-apoptotic factor Bcl-2. We showed the ability of DDB2 to downregulate Bcl-2 expression via its interaction with DNA region located in P2 promoter of the corresponding gene. Results suggest that Bcl-2 dowregulation by DDB2 could be a major event that explains the enhanced sensitivity of cancer cells to therapeutic agents. Altogether, these data highlight the clinical interest of DDB2, as a predictive marker of the response to anticancer agents. A better understanding of its mode of action will contribute to improve therapeutic treatments and avoid their failure in resistant patients

Le cancer du sein est le cancer le plus fréquemment diagnostiqué chez la femme et constitue un véritable problème de santé publique. Les progrès de la biologie moléculaire ont permis la caractérisation des principales voies de signalisation et ont mis en évidence l'implication majeure de la signalisation cellulaire dans les processus de cancérogenèse. Des cibles moléculaires ont ainsi été identifiées et ont permis le développement de thérapeutiques dites ciblées, telles que les anticorps monoclonaux ou encore les inhibiteurs de kinase. Malgré ces avancées considérables qui ont permis l'amélioration de la prise en charge des patientes, on constate l'apparition de résistances aux traitements. Ce travail avait pour objectifs d'identifier de nouveaux biomarqueurs et de déterminer leur signification clinique, leur intérêt théranostique ainsi que leur impact sur la réponse aux traitements. Dans un premier temps nous avons étudié les mutations activatrices du gène PIK3CA. Ces mutations sont retrouvées dans 25% des cancers du sein et sont impliquées dans la résistance au trastuzumab, aux anti-œstrogènes et aux inhibiteurs de mTOR. 149 échantillons de tumeurs de sein infiltrantes ont été analysés par une technique de PCR-HRM (High Resolution Melting) et 118 échantillons par une technique de PCR-ARMS (Amplification Refractory Mutation System). Les résultats des 2 techniques étaient concordants (k=0,845 ; p<0,001) et une relation entre mutations du gène PIK3CA et grade SBR a été mise en évidence, les tumeurs de grade SBR III étant moins fréquemment mutées que les autres (p=0.025 en HRM et p=0.009 en ARMS). Dans un second temps, notre travail a consisté en l'exploration fonctionnelle des voies de signalisation PI3K/AKT/mTOR, RAS/RAF/MAPKinases et P38MAPKinase. Pour cela nous avons analysé le niveau d'expression des phosphoprotéines p-AKT, p-GSK3ß, p-S6 kinase, p-MEK1, p-ERK1/2, p-P90RSK, p-IGF1R ainsi que p-P38MAPK par immuno-analyse multiplexe. Cette partie a comporté 3 études. Une première étude rétrospective sur 45 échantillons de tumeurs mammaires invasives congelées a mis en évidence des niveaux d'expression de P38 et de p-P38 plus élevés dans les tumeurs RE+. La deuxième étude était une étude prospective visant à déterminer des biomarqueurs de réponse à l'association trastuzumab-évérolimus chez des patientes présentant un cancer du sein précoce traitées en préopératoire. Cette étude a révélé une augmentation statistiquement significative du niveau d'expression de p-MEK1 (p=0.012), p-ERK1/2 (p=0.003) et p-P38MAPK (p<0.001) dans le bras de traitement associant l'évérolimus au trastuzumab qui pourrait s'expliquer par la suppression par l'évérolimus d’une boucle de rétrocontrôle négatif contrôlant l'activation de la voie RAS/RAF/MAPKinases. Dans le bras de traitement évaluant le trastuzumab seul, aucune variation du niveau d'expression des phosphoprotéines n'a été mise en évidence, y compris en aval du récepteur HER2, ce qui soulève l'hypothèse d'un mécanisme d'action prédominant immunologique du trastuzumab. La troisième étude qui comparait l'impact du trastuzumab in vitro et en situation clinique confirme la différence des mécanismes d'action mis en jeu en fonction des conditions cellulaires et cliniques. Dans son ensemble, ce travail a mis en évidence que la détermination du statut mutationnel du gène PIK3CA et du niveau d’expression des phosphoprotéines pourrait être utile à une meilleure caractérisation moléculaire des cancers du sein et à l’optimisation de la personnalisation des prescriptions de thérapies ciblées / Breast cancer is the most frequently diagnosed cancer in women and is a real public health problem.Advances in molecular biology have allowed the characterization of the major signaling pathways and revealed their major implication in carcinogenesis processes. Molecular targets have been identified and have enabled the development of targeted therapies, such as monoclonal antibodies, or kinase inhibitors. Despite these considerable advances that have improved the care of patients, emerging of resistance to treatments has been observed. The aim of this work was to identify new tumor biomarkers and determine their clinical significance, their theranostic interest and their impact on the response to targeted therapies. Initially, we studied the activating mutations of the PIK3CA gene. These mutations are found in 25% of breast cancers and are involved in resistance to trastuzumab, antiestrogens and mTOR inhibitors. We analyzed 149 invasive breast tumor samples for PIK3CA gene mutations by PCR-HRM (High Resolution Melting) and 118 by PCR-ARMS (Amplification Refractory Mutation System). The results achieved with the 2 techniques were consistent (k = 0.845; p <0.001) and a relationship between PIK3CA mutations and grade SBR was highlighted with a lower occurrence of mutations in SBR grade III tumors (p=0.025 in HRM and p=0.009 in ARMS). Secondly, we investigated the functional alteration of PI3K/AKT/mTOR, RAS/RAF/MAPKinases and P38MAPKinase signaling pathways. We have analyzed the expression level of phosphoproteins p-AKT, p-GSK3ß, p-S6 kinase, p-MEK1, p-ERK1 / 2, p-P90RSK, p-IGF1R and p-p38MAPK by multiplex immunoanalysis. This part includes 3 studies. The first study was a retrospective study of 45 frozen samples of invasive breast tumors in which we observed that the level of expression of P38 and p-P38 was higher in the ER + tumors. The second study was a prospective study to identify biomarkers of response to trastuzumab-everolimus association in patients with early breast cancer treated preoperatively. This study showed a statistically significant increase of the expression level of p-MEK1 (p = 0.012), p-ERK1/2 (p = 0.003) and p-p38MAPK (p<0.001) in arm treated by trastuzumab associated with everolimus. It could be explained by the repression of a negative feedback loop involving S6K, PI3K and RAS by everolimus, leading to the activation of RAS/RAF/MAPKinases signaling pathway. In the control arm investigating trastuzumab alone, no significant variations of the level of expression of phosphoproteins was demonstrated, raising the hypothesis of the implementation of a predominant immunological mechanism of action for Trastuzumab. The third study that compared effect of trastuzumab in vitro and in clinical setting confirms that trastuzumab has different modes of action when evaluated in cells and in clinical conditions. As a whole, this work showed that determining the mutation status of PIK3CA and the expression level of phosphoproteins could be useful to refine the molecular characterization of breast cancers and optimize the criteria used to personalize the prescription of targeted therapies

L’absence de réponse et la résistance des cellules cancéreuses mammaires aux thérapies actuelles justifient de développer de nouveaux traitements. Une stratégie prometteuse consiste à cibler le métabolisme énergétique des cellules cancéreuses. Dans ce contexte, des thiazolidinediones (TZD) présentent des effets antiprolifératifs qui pourraient résulter d’une atteinte du métabolisme énergétique. Notre laboratoire étudie des TZD dérivées de la troglitazone (TGZ). Durant cette thèse, nous avons cherché à déterminer si la Δ2-Troglitazone (Δ2-TGZ) modifie le métabolisme énergétique des cellules cancéreuses mammaires. Jusqu’à présent, les expériences menées au laboratoire étaient réalisées dans un milieu de culture contenant 1% de sérum de veau fœtal (SVF) qui crée un stress peu propice à l’étude du métabolisme. Nous avons donc d’abord caractérisé les effets de la Δ2-TGZ dans un milieu de culture contenant 10% SVF. Dans ces conditions, la Δ2-TGZ diminue toujours la prolifération des cellules cancéreuses mammaires, mais les doses requises sont plus élevées. En outre, la Δ2-TGZ induit des effets cytostatiques plutôt que l’apoptose. Nous avons ensuite montré que la Δ2-TGZ induit une perturbation du métabolisme énergétique, consistant en un blocage de la respiration mitochondriale que les cellules semblent compenser en stimulant la glycolyse. En parallèle, nous avons caractérisé le mode d’action du 2-désoxyglucose dont l’action antiproliférative dans les cellules cancéreuses mammaires est due à l’inhibition de la glycolyse et à la perturbation de la N-glycosylation des protéines. Il reste à déterminer la part des altérations métaboliques dans l’action anti-cancéreuse de la Δ2-TGZ / The absence of response and the resistance of cancer cells to therapies are strong arguments for the development of new therapeutic strategies. Data from the literature suggest that it could be interesting to target energy metabolism of cancer cells. In this context, thiazolidinediones (TZDs) display antiproliferative effects that could be the result of energy metabolism alteration. During this PhD, we aimed at determining if Δ2-Troglitazone (Δ2-TGZ) could modify energy metabolism of breast cancer cells. The experiments performed previously used a culture medium containing 1% of fetal calf serum (FCS) that is rather a stress inducing condition that can disturb cell metabolism. Thus, we first characterized the effects of Δ2-TGZ in a 10% FCS containing medium. In this case, Δ2-TGZ still decreases cell proliferation of breast cancer cells, but it requires high doses. Besides, Δ2-TGZ induces cell cycle arrest instead of apoptosis. Then, we have shown that Δ2-TGZ induced modifications of energy metabolism, which are due to a decrease in oxidative phosphorylation. We also observed an increase in glycolytic activity that is probably a compensatory mechanism. During this part of our work, we have also characterized the mechanisms involved in the anticancer activity of 2-deoxyglucose. We have shown that in breast cancer cells, this compound acts not only by glycolysis inhibition but also by protein N-glycosylation alteration. We have now to determine the part of metabolic alterations that are involved in the anti-cancer effects of Δ2-TGZ

L’imagerie pondérée en diffusion (DWI) représente un outil prometteur pour augmenter la spécificité de l’IRM mammaire en vue du dépistage du cancer du sein. L’épaisseur de coupe pour une acquisition ayant un rapport signal sur bruit suffisant et couvrant les seins dans un temps compatible avec un examen clinique, reste égale ou supérieur à 3 mm, limitant la possibilité de dépistage. Dans ce travail, une méthode DWI isotrope a été développée pour obtenir des images haute résolution isotropes (1x1x1 mm3) couvrant entièrement les seins. Ces images sont obtenues en combinant : (i) une séquence à train de lecture segmenté (rs-EPI) qui correspond à plusieurs segments de lecture EPI avec écho navigation, permettant d’obtenir de hautes résolutions dans le plan, (ii) une stratégie de super-résolution (SR) consistant à acquérir trois jeux de données avec des coupes épaisses (3 mm) et des décalages de 1 mm dans le sens de coupe entre chaque acquisition et (iii) une méthode de reconstruction dédiée pour obtenir des données isotropes 1x1x1 mm3. Plusieurs schémas de reconstruction basés sur différentes régularisations ont été étudiés. La SR proposée a été comparée aux acquisitions natives de 1x1x1 mm3 sans algorithme SR sur huit sujets sains et des fantômes synthétiques. Pour valider la méthode SR, nous avons utilisé plusieurs méthodes : des simulations Monte-Carlo, des mesures de SNR et des métriques de netteté et enfin le coefficient de diffusion apparent (ADC). Ces validations ont aussi été confirmées par des mesures expérimentales sur fantômes contenant des objets de dimensions et diffusion calibrées. Un nouveau protocole de recherche clinique est proposé pour évaluer l’efficacité de la séquence de diffusion à haute résolution sur le dépistage d’un cancer mammaire, dans le but de remplacer la séquence de perfusion avec injection de produit de contraste utilisée en IRM mammaire. / Diffusion-weighted imaging (DWI) is a promising tool to increase the specificity of MRI for breast cancer screening. However, the field of view covering the breasts makes the DWI at high resolution difficult and the images obtained have low signal-to-noise ratios (SNR). The current DWI techniques are limited by the spatial resolution, mainly a slice thickness greater than or equal to 3 mm. In this work, an isotropic DWI method was developed to obtain high resolution isotropic images (1x1x1 mm3) covering the entire breast. These images are obtained by combining: (i) a readout-segmented DW-EPI sequence (rs-EPI), with several segments of k-space and echo navigator providing high in-plane resolution, (ii) a super-resolution (SR) strategy, which consists of acquiring three datasets with thick slices (3 mm) and 1mm-shifts in the slice direction, (iii) and combining them into a 1x1x1 mm3 dataset using a dedicated reconstruction. Several SR reconstruction schemes were investigated, based on different regularizations. The proposed SR strategy was compared to native 1x1x1 mm3 acquisitions (i.e. with 1 mm slice thickness) on eight healthy subjects, and synthetics phantoms. To validate the SR method, we used several methods: Monte Carlo simulations, SNR measurements and sharpness metrics, the apparent diffusion coefficient (ADC) values in normal breast tissue and breast diffusion/resolution phantom were also compared. A new clinical research protocol is proposed to evaluate the effectiveness of the high resolution diffusion sequence on breast cancer screening. The aim of this protocol is to replace the contrast-enhanced perfusion by the diffusion sequence for screening.