Ce travail de thèse s’inscrit dans la caractérisation des cellules radiorésistantes des cancers du sein, à l’origine des rechutes après traitement par radiothérapie. La théorie des « Cellules Souches Cancéreuses » (CSC) place une sous-population cellulaire présentant une capacité accrue à induire des tumeurs et à proliférer au centre de la résistance à l’irradiation. Au cours de ce travail, nous avons montré que seul le marqueur de CSC CD24-/low permettait de définir une sous population radiorésistante, capable de transmettre une « mémoire » de l’irradiation se traduisant par une instabilité génétique persistante dans la descendance des cellules irradiées. En outre, nous avons montré que CD24 n’est pas uniquement un marqueur, mais bien un acteur de la réponse à l’irradiation. Ainsi, CD24 contrôle la prolifération cellulaire in vitro et in vivo, ainsi que les niveaux de ROS avant et après irradiation. L’ensemble de ces propriétés aboutit à une sensibilité réduite des cellules CD24-/low à l’irradiation γ, ainsi qu’à une baisse de l’instabilité génétique. Ces résultats permettent pour la première fois d’attribuer un rôle aux CSC CD24-/low dans la transmission de l’instabilité chromosomique. De plus, en apportant des informations pour évaluer la radiorésistance intrinsèque des tumeurs mammaires, le marquage CD24 pourrait contribuer à l’amélioration des protocoles de radiothérapie. / This work focuses on the characterization of radiation-resistant breast cancer cells, responsible for relapse after radiotherapy. The “Cancer Stem Cells” (CSC) theory describes a radiation-resistant cellular sub-population, with enhanced capacity to induce tumors and proliferate. In this work, we show that only the CSC marker CD24-/low defines a radiation resistant cell population, able to transmit the “memory” of irradiation, expressed as long term genomic instability in the progeny of irradiated cells. We show that CD24 is not only a marker, but is an actor of radiation-response. So, CD24 expression controls cell proliferation in vitro and in vivo, and ROS level before and after irradiation. As a result, CD24-/low cells display enhanced radiation-resistance and genomic stability. For the first time, our results attribute a role to CD24-/low CSCs in the transmission of genomic instability. Moreover, by providing informations on tumor intrinsic radiation-sensitivity, CD24- marker could help to design new radiotherapy protocols.

Certains motifs moléculaires associés à la mort cellulaire semblent identifier les cancers prompts à répondre à une thérapie cytotoxique. Ceci en élaborant une réponse anti-tumorale basées sur une réponse T protectrice. Mon travail de thèse montre que le traitement par chimiothérapie immunogène active des voies moléculaires mimant une infection virale. Ceci conduit au niveau des cellules tumorales à une signalisation autocrine via l’IFNαβ / IFNAR1/2, initiée par la reconnaissance d’ARN double brin (dsRNA) endogène par les Récepteurs endosomaux de Reconnaissance des Motifs (PRRs). De façon plus détaillée, nous montrons que les axes TLR3/TRIF (senseurs endosomaux de dsRNA) et IFNAR1/2 (Récepteurs de l’IFN de Type I) doivent signaliser au niveau de la cellule tumorale pour que la chimiothérapie puisse aboutir à l’induction de l’axe CXCL10/CXCR3 et éliciter une réponse efficace in vivo. L’analyse du profil ARN de cellules tumorales Tlr3+/+ (mais pas Tlr3-/-) exposées aux anthracyclines a révélé une forte empreinte virale/IFN, indispensable à l’efficacité/activité anti-tumorale. Le fait d’affecter les axes TLR3 ou IFNAR1/2 au niveau tumorale soit à l’aide d’anticorps neutralisants, soit à l’aide de modèles KO abroge le relarguage de CXCL10 induit par la chimiothérapie, et ainsi la capacité à contrôler la pousse tumorale à moins que de l’IFNαβ ou du CXCL10 exogène soit co-administré aux anthracyclines. De plus la chimiorésistance des tumeurs traitées par des molécules n’induisant pas de signature virale peux être réversée par de l’IFN de Type I exogène. Enfin, la détection d’une signature IFN au niveau de biospies de cancers du sein humains permet de prédire la bonne réponse au traitement adjuvant par anthracyclines. D’un point de vue de l’évolution, alors que les tumeurs (comme les virus) ont élaboré des mécanismes pour échapper aux réponses IFN, la signature virale induite par la chimiothérapie devrait contribuer à contrecarrer cette immunoédition. / Distinct cell death-associated molecular patterns might define cancers proned to respond to a cytotoxic therapy by mounting a protective T cell-based anticancer immunity. My PhD Thesis work shows that immunogenic chemotherapy phenocopies viral infection leading to autocrine IFNαβ/IFNAR1/2 signalling in tumor cells initiated by recognition of self dsRNA by endosomal pattern recognition receptors (PRRs). In detail, TLR3/TRIF (endosomal dsRNA sensors) and IFNAR1/2 (Type I IFN receptors) must signal within the tumor cells so that chemotherapy can induce downstream CXCL10/CXCR3 axis and elicit therapeutic responsiveness in vivo. RNA profiling of Tlr3+/+ (but not Tlr3-/-) tumor cells exposed to anthracyclines revealed a strong IFN/viral fingerprint, indispensable for the tumoricidal activity. Neutralization by antibodies or genetic defects affecting tumor –associated TLR3 or IFNAR1/2 compromised chemotherapy-induced CXCL10 release and tumor control unless exogenous IFNαβ or CXCL10 are concomitantly supplied to anthracyclines. Moreover, chemoresistance of tumors treated by drugs failing to induce a viral signature can be reversed by exogenous Type I IFN. Finally, the IFN fingerprint of human breast cancers allowed to predict tumors proned to benefit from adjuvant anthracyclines. From an evolutionary viewpoint, while tumors (like viruses) have evolved mechanisms to evade an IFN response, chemotherapy-induced viral mimicry might contribute to bypass such as immunoediting.

A l’ère de la médecine personnalisée, de la génomique et des thérapies ciblées, les outils quantitatifs en imagerie médicale, et en particulier en imagerie fonctionnelle par Tomographie par Emission de Positons (TEP), apparaissent incontournables. Au-delà de la mesure de l’intensité de la fixation, il est possible de disposer d’index quantitatifs caractérisant l’ensemble du volume tumoral métabolique et d’en évaluer l’hétérogénéité. L’objectif de ce travail a été d’étudier la valeur de nouveaux indices quantitatifs en imagerie TEP, permettant une analyse plus globale de la tumeur. Une première partie du travail est méthodologique et concerne la caractérisation et la compréhension de l’hétérogénéité tumorale à partir de l’image métabolique, étape ayant permis d’identifier les indices de texture les plus pertinents pour les applications cliniques. Deux séries de patients seront ensuite utilisées pour explorer l’apport de ces indices volumétriques et de texture. Pour des cancers pulmonaires, nos résultats suggèrent que la mesure de l’hétérogénéité tumorale reflète des caractéristiques histologiques de la tumeur. Une deuxième série de résultats montrent que les mesures de volumes métaboliques sont des critères plus pertinents que les indices conventionnels pour l’évaluation des chimiothérapies néoadjuvantes au cours des cancers pulmonaires de stade localement avancé. Une corrélation entre les modifications quantitatives sous traitement et les résultats histologiques post-thérapeutiques a permis de valider l’utilisation de ces indices. Dans les cancers mammaires, nos résultats suggèrent que les tumeurs présentant des signes histologiques d’agressivité, notamment les tumeurs de phénotype triple négatif, présentent une texture plus hétérogène que les autres types. Ainsi, nos travaux montrent qu’une approche quantitative plus globale de la tumeur en imagerie TEP permet d’améliorer l’évaluation pronostique pré-thérapeutique et sous traitement des cancers / In the era of personalized medicine, genomics and targeted therapies, the availability of quantitative tools assisting the interpretation of medical images is essential. In Positron Emission Tomography (PET), beyond measurements of uptake intensity, it is possible to derive quantitative index characterizing the metabolic volume or the tumoral heterogeneity. The objective of this work was to investigate the value of new quantitative indices to enhance PET imaging, allowing for a more comprehensive analysis of the whole tumor. The first part of the work deals with methodological issues associated with the measurement of tumor heterogeneity using textural index. In particular, we identified the most robust and informative textural index for clinical applications. Two sets of patients have then been used to explore the contribution of metabolic volume and texture analysis in PET. In lung cancer patients, our results suggest that the measurement of tumor heterogeneity gives some information regarding the histological features of the tumor. A second set of results shows that metabolic volume is more relevant than conventional indices for evaluating the impact of neoadjuvant chemotherapy in locally advanced stages. A correlation between quantitative changes during treatment and post-treatment histology results was used to demonstrate the relevance of these indices. In breast cancer patients, our results suggest that tumors with aggressive immunohistological patterns, particularly triple-negative phenotype, have a more heterogeneous texture than other types. In summary, our results suggest that a more comprehensive quantitative characterization of the metabolic activity distribution in tumor using PET imaging improves the pre-therapeutic and prognostic evaluation of cancer.

Evaluer le vécu des examens complémentaires en terme d'utilité est pertinent car cela permet de prendre en compte cette donnée dans l'évaluation médico-économique des examens. Le Standard gamble n'a jamais été utilisé pour mesurer l'utilité des examens ; son application dans ce cas pose des problèmes méthodologiques liés à la nature temporaire de l'état évalué. Nous proposons une adaptation du Standard gamble chaîné (SGc) pour mesurer l'utilité des examens. Nous avons mené une étude transversale pour évaluer le vécu des examens du dépistage et du diagnostic initial du cancer du sein en pratique clinique courante. Le vécu a été mesuré en terme (1) d'utilité avec le SGc et une méthode dérivée du Time trade-off, le Wait trade-off (WTO) et (2) de qualité de vie avec un questionnaire standardisé (index TMI). Dans 5 services de radiologie de Montpellier et sa région, 185 patientes ayant eu une mammographie +/- échographie mammaire (68), une IRM mammaire (60) ou une biopsie du sein (57) avec un résultat négatif ont été interrogées après l'annonce du résultat. Les scénarios du SGc ont été bien compris par les patientes (temps d'entretien : 20-30 minutes). Dans les repères (e0, e1) et (décès, e1), 61.0% et 84.0% des patientes avaient une utilité égale à 1. L'utilité du SGc dans le repère (e0, e1) variait avec le type d'examen (p=0.12) et était associé à certaines variables de la qualité de vie (p=0.11 et p=0.036). La mesure n'était pas corrélée avec le WTO. Dans le repère (décès, pleine santé), la désutilité moyenne de l'examen obtenue par le SGc et par le WTO était : 0.0004 (et=0.0015) et 0.0010 (et=0.0031) pour la mammographie, 0.0004 (et=0.0027) et 0.0011 (et=0.0027) pour l'IRM mammaire et 0.0014 (et=0.0073) et 0.0036 (et=0.0083) pour la biopsie du sein. En conclusion, le SGc était compréhensible par les patients mais montrait un effet plafond important quand la mesure était rapportée dans le repère (décès, e1) ; cet effet devra être pris en compte dans les utilisations ultérieures de la mesure. / To evaluate the health impact of diagnostic testing in terms of utility is relevant because introducing this data in the economic evaluation of tests. The Standard gamble has never been used to measure the utility of diagnostic tests; there is methodological problems related to the temporary nature of the condition evaluated. We propose an adaptation of the chained Standard gamble (SGc) to measure the utility of diagnostic tests. A cross-sectional study was conducted to evaluate the health impact of the screening and diagnostic tests of breast cancer in clinical practice. The health impact was measured in terms of (1) utility with the SGc and an adapted version of the Time trade-off, the Wait trade-off (WTO) and (2) quality of life with a standardized questionnaire (index TMI). In 5 departments of radiology in Montpellier area, 185 patients who had a mammography +/- breast echography (68) or a breast MRI (60) or a breast biopsy (57) with a negative result were interviewed after the announcement of the results. The patients understood well the SGc scenarios (interview time : 20-30 minutes). In (e0, e1) and (death, e1), 61.0% and 84.0% of patients had utility equal to 1. The utility of the SGc in (e0, e1) varied with the type of test (P=0.12) and was associated with some variables of quality of life (P=0.11 and P=0.036). The measure was not correlated with the WTO. In (death, perfect health), the average disutility of the test measured by the SGc and the WTO was: 0.0004 (SD=0.0015) and 0.0010 (SD=0.0031) for the mammography, 0.0004 (SD=0.0027) and 0.0011 (SD=0.0027) for the breast MRI and 0.0014 (SD=0.0073) and 0.0036 (SD=0.0083) for the breast biopsy. In conclusion, the SGc was understandable by patients but showed a significant ceiling effect in (death, e1); this effect should be taken into account in subsequent uses of the measure.

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Une sous population de cellules au sein des tumeurs mammaires présente une capacité accrue de se renouveler et de reproduire l’hétérogénéité du cancer du sein. Maintenant il est bien connu que les cellules souches présomptives du cancer du sein possèdent des programmes d’expression des gènes qui correspondent à leurs caractéristiques biologiques uniques. Notre groupe a été impliqué dans la caractérisation épigénétique des cellules souches présomptives du cancer du sein et l’importance de la dérégulation des mécanismes épigénétiques comme la méthylation de l’ADN et le microARN au cours de la carcinogenèse. Plus spécifiquement cette étude détaille l’idée que la survie des cellules souches du cancer du sein peut être due à une signalisation via des circuits spécifiques de régulation, y compris la voie d’inflammation IL6-JAK-STAT. Ces cellules présentent une activation constitutive de cette voie associée à une configuration particulière de la chromatine. Une autre part de cette étude est d’explorer l’idée que des changements dans l’expression des microARN sont fondamentaux pour la maintenance des principales caractéristiques de ces cellules, et leur ciblage peut représenter une nouvelle approche de thérapie contre le cancer du sein. De plus, en testant directement les conséquences in vivo de la régulation de miR30a nous ouvrons la voie pour la recherche et la validation de l’utilisation potentielle des microARN comme thérapie anti cancéreuse. Ensemble, nos résultats apportent une nouvelle compréhension du rôle des modifications épigénétiques dans la maintenance des cellules souches du cancer du sein. De façon importante ces découvertes intègrent l’idée que des mécanismes de régulations différents mais coordonnés ont un rôle dans la survie des cellules souches du cancer du sien et donnent une perspective élargie pour la découverte de nouvelles cibles thérapeutiques / A subpopulation of cells within breast tumors is known to display an increased ability to self-renew and reproduce breast cancer cell heterogeneity. It is now known that putative breast cancer stem cells (CSCs) display distinct programs of gene expression that correlate with their unique biological characteristics. Our group has been involved in the epigenetic characterization of putative breast CSCs and the importance of the deregulation of epigenetic mechanisms such as DNA methylation and microRNA during carcinogenesis. More specifically, this study is detailing the idea that the survival of breast CSC may be dependent on signaling through specific regulatory circuits, including the well known inflammatory IL6-JAK-STAT pathway. These cells display a constitutive activation of this pathway associated with a distinct chromatin configuration. Another part of the study is exploring the idea that changes in microRNA expression are fundamental in sustaining the main attributes of these cells, and their targeting may represent a novel approach for breast cancer therapy. In addition, by directly testing the in vivo consequences of miR30a regulation, we open a window of opportunity for testing and validating the potential use of microRNAs in anti-neoplastic therapy. Together our results bring a new understanding of the role of epigenetic modifications in the maintenance of breast CSC. Importantly, these findings integrate the idea that different but coordinated regulation mechanisms play a role in the survival of CSC and give a larger perspective for finding novel therapeutic targets

Nous avons étudié un nouveau varant d'épissage de ERa, nommé ERa36 et son implication dans la signalisation non génomique des œstrogènes. Contrairement à ERa, ce variant a une localisation majoritairement cytoplasmique et membranaire. Il possède une partie C-Terminale unique due à l'épissage alternatif. Nous avons découvert que le domaine C-Termonal de ERa36 contient un D-Domain, qui lui confère la capacité de se lier directement avec des protéines de la famille MAPK. En utilisant des approches in-vitro et in-cellulo, nous avons démontré que ERa36 se lie spécifiquement à la kinase ERK2 en réponse d'une stimulation ostrogénique ou anti-ostrogénique. Nous avons démontré que ERK2 lié à ERa36 lui conférait une résistance à la déphosphorylation par la phosphatase MKP3, conduisant ainsi à une activation soutenue de la voir ERK. Ce mécanisme a des effets profonds sur les cibles de ERK. En effet, l'inhibition pharmacologique de l'interaction ERa36/ERK2 diminue la phosphorylation de la Paxilline, qui a son tour conduit à une répression de la Cycline D1. En plus de ces observations, nous avons démontré, en étudiant l'expression de ERa36 par IHC dans 175 tumeurs de sein, que son expression était un facteur prédictif de métastases à distance et conduit à une diminution de la survie globale. Ce travail pourrait amener à dire que l'expression de ERa36 constitue un nouveau biomarqueur dans le cancer du sein / We study a novel splice variant of ERa, named ERa36, and its involvement in estrogen non genomic signaling. Unlike ERa, this variant has main cytoplasmic/plasma membrane localization and alternative splicing confers it with a unique, previously unidentified C-terminal domain. Interestingly, we found that ERa36 C-terminal domain contains a putative MAPK binding D-Domain for the serine/threonine kinase ERK2. This domain is a docking site for members of the MAPK family. Coupling in-vitro and in-cellulo approaches, we demonstrated that ERa36 binds specifically to ERK2 following estrogen, as well as clinical anti-estrogen (tamoxifen) stimulation.We demonstrated that ERa36 binding to ERK2 inhibits the latter’s dephosphorylation by the dual phosphatase MKP3, thereby leading to a sustained ERK activation. This mechanism had profound effects on ERK’s downstream molecular targets. In fact, pharmacological inhibition of the ERa36/ERK2 interaction abrogated the phosphorylation of Paxillin, which in turn led to a downregulation of CyclinD1 transcription.Futhermore, IHC analysis of ERa36 expression in 175 patient breast tumors revealed that its expression constituted an independent predictor of distant metastasis and influenced on overall survival. In conclusion, ERa36 expression could constitute a new biomarker in breast cancer

La radiothérapie externe représente une part importante du traitement conservateur du sein. Le calendrier classique consiste à délivrer une dose totale de 50 Gy en 25 fractions sur 5 semaines. Pour certaines catégories de femmes, une radiothérapie de 5 à 6 semaines, avec des transports longs et fréquents est parfois difficile à réaliser. La radiothérapie peropératoire (RIOP) permet de prévenir le risque de récidive locale dans le lit tumoral, et ne nécessite que quelques jours d’hospitalisation. Cette étude se concentre sur l’utilisation d'une source de rayons X miniaturisée de faible énergie (50kV). Après résection chirurgicale de la tumeur, un applicateur est inséré dans le lit tumoral et le système délivre une dose unique de 20 Gy à sa surface. Cependant, il n'y a pas de prescription personnalisée ni d'information sur la dose délivrée et ce point est contestable, car un texte officiel recommande une optimisation de la dose individuelle. Dans ce contexte, un calcul Monte Carlo permet d'évaluer avec précision la dose délivrée à la patiente en simulant le transport des particules. Cette thèse propose d'évaluer ce critère de dose absorbée le plus justement possible à partir d'une modélisation réaliste de la source de rayons X et de calculs de dose individuels à l'aide de simulations de Monte Carlo en prenant en compte les hétérogénéités tissulaires du sein. Des mesures dosimétriques in vivo viennent également confirmer les résultats de simulations. / External radiation therapy is an important part of breast conservative treatment. The conventional calendar is to deliver a total dose of 50 Gy in 25 fractions over 5 weeks. For certain categories of women, 5 to 6 weeks of radiotherapy, with long and frequent transport is sometimes difficult to achieve. Intra-operative radiotherapy (IORT) helps to prevent the risk of local recurrence in the tumor bed, and only requires a few days of hospitalization. This study focuses on the use of a miniaturized low energy X-ray source (50kV). After surgical resection of the tumor, an applicator is inserted into the tumor bed and the system delivers a single dose of 20 Gy on its surface. However, there is no custom prescription and this is questionable since an official text recommends optimizing the individual dose. In this context, a Monte Carlo calculation makes it possible to accurately assess the dose delivered to the patient by simulating the transport of particles. This thesis proposes to assess the absorbed dose criterion as accurately as possible from a realistic model of the X-ray source and individual dose calculations using Monte Carlo simulations taking into account the tissue heterogeneities of the breast. In vivo dosimetric measurements also confirm the results of simulations.

Les travaux épidémiologiques et expérimentaux effectués à ce jour sur le cancer du sein ont montré que les oestrogènes - comme l’eostradiole (E2) - et leur récépteur (ER) - un facteur de transcription les liants - sont fortement impliqués dans au moins 70% des cas de cancer du sein. Cette implication est d’autant plus visible que les patients, suite à une thérapie anti-oestrogénique, ont tendance à développer une résistance endocrinienne au traitement. Pendant longtemps, l’ER a été étudié en tant que facteur indépendant liant directement une séquence ADN spécifique sur le génome. Aujourd’hui le paradigme a profondément changé. Il est bien connu que ER s’associe avec de nombreux autres facteurs de transcription et protéines régulant la chromatine afin de réguler l’expression des gènes. Cependant, nos connaissances concernant la fonction de modifications épigénétiques suite à l’activation de ER - notamment la méthylation de l’ADN et l’acétylation des histones - sont encore limitées. Dans cette étude, j’ai mis en place un protocole de culture cellulaire adapté à l’étude de la privation et à la re-stimulation d’E2 stricto sensu. Dans un premier temps, ce protocole a été évalué à l’aide de la toute dernière technologie de puce permettant la lecture du méthylome et couvrant la liste complète des éléments amplificateurs. Dans un deuxième temps, j’ai mesuré le transcriptome et les profiles d’acétylation de l’histone H3 (H3K27ac) afin de déterminer la capacité de ER à réguler l’expression des gènes J’ai découvert que, suite à la privation de E2, les niveaux de méthylation de l’ADN et de H3K27ac changent et que ces changements s’accentuent avec le temps, en particulier au niveau des éléments amplificateurs. Une analyse d’enrichissement des facteurs de transcription et des séquences de liaison spécifiques a révélé que les facteurs de transcriptions des familles AP-1 et FOX sont des intermédiaires favorisants la liaison de ER aux éléments amplificateurs. Finalement, la re-stimulation des cellules par de l’E2 a montré que la majorité des changements épigénétiques observé sont réversibles mais que certains éléments amplificateurs restent hyperméthylés et déacétylés. Ceci pourrait indiquer que les traitements anti-oestrogéniques sont efficaces mais pourrait également indiquer un marqueur de résistance endocrinienne. Cette étude apporte des informations nouvelles quant aux effets de l’inhibition et l’activation de ER sur la méthylation de l’ADN et l’acétylation de l’histone H3 à l’échelle du génome et renforce l’importance du rôle d’autres facteurs au niveau des amplificateurs / Previous epidemiological and experimental studies have strongly implicated estrogens in breast cancer risk and Estrogen Receptor (ER), the transcription factor to which estrogen binds, is considered as the major molecular driver of around 70% breast cancers. The importance of the deregulated estrogen signalling is further highlighted by increasing evidence that current chemopreventive and therapeutic strategies that target hormonally responsive breast cancers frequently result in the development of resistance to anti-estrogens and metastatic progression, highlighting the need for understanding the molecular underlying mechanisms. While until recently, ER was believed to act as a stand-alone transcription factor, which can directly bind its motifs in DNA, it is now accepted that ER activity is a complex and dynamic process that requires highly concerted actions of a dozen transcriptional cofactors and various chromatin regulators at DNA. Recent studies focused on characterising ER-associated cofactors and their role in opening the chromatin provided a remarkable insight into transcriptional regulation mediated by ER. However DNA methylation and histone acetylation are poorly understood in the context of ER’s dynamic binding. In this thesis, I combined a cell culture protocol adapted for studying estradiol (E2) deprivation and re-stimulation in stricto sensu in ER-positive breast cancer cells with the latest methylation array, that allowed a genome-wide interrogation of DNA methylation (including a comprehensive panel of enhancers). I further investigated histone acetylation (ChIP-seq) and transcriptome (RNA-seq) after E2 deprivation and re-stimulation to better characterise the ability of ER to coordinate gene regulation. I found that E2 deprivation and re-stimulation result in time-dependent DNA methylation changes and in histone acetylation across diverse genomic regions, many of which overlap with enhancers. Further enrichment analysis of transcription factor (TF) binding and motif occurrence highlights the importance of ER tethering mainly through two partner TF families, AP-1 and FOX, in the proximity of enhancers that are differentially methylated and acetylated. This is the first study that comprehensively characterized DNA methylation at enhancers in response to inhibition and activation of ER signalling. The transcriptome and genome occupancy data further reinforced the notion that ER activity may orchestrate a broad transcriptional programme through regulating a limited panel of critical enhancers. Finally, the E2 re-stimulation experiments revealed that although the majority of the observed epigenetic changes induced by E2 deprivation could be largely reversed when the cells were re-stimulated we show that DNA hypermethylation and H3K27 acetylation at enhancers as well as several gene expression changes are selectively retained. The partial reversibility can be interpreted as a sign of treatment efficiency but also as a mechanism by which ER activity may contribute to endocrine resistance. This study provides entirely new information that constitutes a major advance in our understanding of the events by which ER and its cofactors mediate changes in DNA methylation and chromatin states at enhancers. These findings should open new avenues for studying role of the deregulated estrogen signalling in the mechanism underlying the “roots” of endocrine resistance that commonly develops in response to anti-estrogen therapy

Les tumeurs mammaires sont connues pour présenter une grande hétérogénéité intratumorale qui contribue à l’échec thérapeutique et à la progression de la maladie. L’origine de dette hétérogénéité s’explique principalement par l’organisation hiérarchique des tissus tumoraux où plusieurs sous-populations de cellules souches de cancer du sein (bCSC) sont capables de s’auto-renouveler et de maintenir l’architecture oligoclonale de la tumeur. Dans la mesure où les bCSC stimulent la croissance tumorale, résistent aux thérapies conventionnelles et initient le développement des métastases, il est indispensable de développer des thérapies spécifiques ciblant ces cellules. L’élaboration d’une telle stratégie nécessite la compréhension des propriétés moléculaires intrinsèques des bCSC. Pour mieux comprendre leur biologie, nous avons isolé les bCSC de différentes xénogreffes dérivées de tumeurs de patientes et établit leurs profil d’expression génique. Nous avons identifié un programme transcriptionnel pouvant être impliqué dans la réduction du stress réplicatif (SR) des bCSC . Nous avons montré que comparé aux non-bCSC, les bCSC présentent une sur-activation de la recombinaison homologue qui leur permet de réduire leur niveau de SR. Nous avons ensuite montré en réalisant un essai clinique que l’inhibition de cette voie permet de les sensibiliser à des agents génotoxique. Ces travaux identifient le SR comme le talon d’Achille des bCSC et mettent en évidence la recombinaison homologue comme cible potentielle pour sensibiliser les BCSC aux thérapies conventionnelles. / Breast tumors are known to present a major intratumoral heterogeneity that contributes to therapy failure and disease progression. The origin of this cellular heterogeneity is mainly explained by a hierarchical organization of tumor tissues where several subpopulations of self-renewing breast cancer stem cells (bCSCs) sustain the long-term oligoclonal maintenance of the neoplasm. bCSCs drive tumor growth, resist to conventional therapies and initiate metastasis development. Thus, developing bCSC-targeting therapies is becoming a major challenge requiring the understanding of the unique molecular circuitry of bCSC as compared to non-bCSC. To better understand the biology of these cells, we isolated bCSCs from different patient–derived xenografts (PDXs), derived fom breast tumors, and established their gene expression profiles. We identified a bCSC core transcriptional program that may be implicated in the reduction of the replicative stress in CSC: overexpression of genes implicated in dNTP metabolism and homologous recombination (HR). Our results show that HR plays a major role in SR regulation of bCSC and that bCSC are more resistant to RS than non-bCSC, We realized a preclinical assay in PDX and showed that HR inhibition prevent bCSC expansion Cisplatin-induced, suggesting a sensitization of the bCSC to the chemotherapy. Our results identify replication stress as the Achilles’ heel of bCSC and highlights HR as potential targets for anti-bCSC therapy.