Le cancer du sein est l’un des cancers le plus souvent diagnostiqué chez les femmes en Europe et dans le monde. Pour certaines formes agressives de cancer du sein, la chimiothérapie est le seul traitement systémique efficace. L'identification des nouveaux biomarqueurs potentiels de progression du cancer, ainsi que leur caractérisation et validation est cruciale, et peut permettre une meilleure compréhension de la biologie du cancer du sein. Nous avons réalisé le séquençage à haut débit de l'exome sur une cohorte de 29, 23 et 27 patients atteints de cancer du sein micropapillaire, métaplasique, et lobulaire pléomorphe respectivement. Outre le taux de mutation élevé dans les gènes déjà étudiés dans la progression du cancer, les carcinomes lobulaires pléomorphiques ont présenté des mutations du gène PYGM (8 patients sur 27, 30%), impliqué dans le métabolisme du glycogène. D'autres analyses de bases de données publiques montrent que PYGM est considérablement sous-exprimé dans les cancers de manière générale par rapport aux tissus normaux et que la faible expression dans les tumeurs est corrélée avec une faible survie sans rechute. Le marquage immunohistochimique sur les tissus inclus en paraffine et fixés au formol de notre cohorte de patients, a confirmé une diminution de l'expression de PYGM dans la zone tumorale comparé aux tissus non-cancéreux adjacents. Pour étudier l'effet de la dérégulation du PYGM sur le métabolisme de la cellule cancéreuse et sa fonction potentielle dans la progression du cancer, nous avons surexprimé PYGM dans des lignées cellulaires cancéreuses. Nous avons observé que la surexpression du PYGM a diminué la quantité du glycogène et modulé certains produits finaux du métabolisme du glycogène. L’analyse métabolomique a révélé une activation métabolique due à la surexpression de PYGM; la modulation de la mort cellulaire dans les conditions de privation de glucose a été observée, mais ces deux effets étaient dépendants de la lignée cellulaire. Les analyses biochimiques et moléculaires nous ont aidés à étudier le comportement des cellules en fonction du niveau d'expression de PYGM. Ces analyses pourraient nous informer sur la pertinence du ciblage du PYGM dans le développement de nouveaux traitements basés sur les biomarqueurs métaboliques utilisés pour le traitement du cancer du sein. L'impact de plusieurs autres biomarqueurs potentiels, identifiés par des analyses de génome, a été testé au cours de ce travail et les gènes étudiés sont mentionnés à la fin de la section résultats. En conclusion, les technologies haut débit jouent un rôle important dans l’identification des nouvelles voies qui peuvent être impliquées dans le développement des cancers. / Breast cancer is the most common cancer diagnosed in women in Europe and worldwide. For some aggressive forms of breast cancer, chemotherapy represents the only effective systemic treatment option. The identification of new potential cancer progression biomarkers, as well as their characterization and validation, is crucial, and may lead to a better understanding of breast cancer biology. We performed whole exome and targeted sequencing on a cohort of 29 micropapillary, 23 metaplastic, and 27 pleomorphic lobular breast cancer patients samples. Apart from high mutational rate in genes already known in cancer progression, pleomorphic lobular carcinoma presented mutations in PYGM, a gene involved in glycogen metabolism, in 8 out of 27 samples (30 %). Further analyses of publicly available datasets showed that PYGM is dramatically underexpressed in common cancers as compared to normal tissues and that low expression in tumors is correlated with poor relapse-free survival. Immunohistochemical staining on formalin-fixed paraffin-embedded tissues available in our cohort of patients confirmed higher PYGM expression in normal breast tissue compared to equivalent tumoral zone. We thus overexpressed PYGM in different cancer cell lines in order to investigate the effect of PYGM dysregulation on cancer cell metabolism and its potential function in cancer progression. We observed that PYGM overexpression decreased glycogen content and modulated final glycogen metabolism products content. Metabolomics analysis revealed a metabolic activation due to PYGM overexpression; and modulation of cell death under glucose deprivation was observed, however these effects were cell line dependent. Biochemical and molecular analyses help us to investigate cell behavior according to PYGM expression level and could inform about a potential efficacy of PYGM targeting in new therapy development based on metabolic biomarkers applied to breast cancer treatment. The impact of several other potential biomarkers, identified by broad genome analyses, was tested during this thesis and these genes are mentioned in the end of result section. Altogether, high-throughput technologies play an important role in novel cancer pathways identification that may be involved in the pathogenesis of common malignancies.

MTor est une protéine centrale de la voie de signalisation PI3K/AKT/mTor et est impliquée dans la croissance, la prolifération et la survie cellulaire. Cette protéine joue un rôle majeur particulièrement dans la prolifération tumorale. Ainsi des inhibiteurs de mTor ont été développés à partir des années 1980, notamment la rapamycine, et deux sont utilisés actuellement en clinique: l’évérolimus et le temsirolimus. Ces deux inhibiteurs font partie des différentes possibilités thérapeutiques dans les cancers du sein et du rein métastatiques. Les patients traités présentent des réponses variées avec des cas de patients très bons répondeurs et des cas de patients résistants d'emblée ou après exposition au traitement. Face à cette notion de résistance, nous avons voulu caractériser les mécanismes d’adaptation de la cellule tumorale après exposition aux anti-mtor. L’analyse de l’expression génomique de huit lignées cellulaires tumorales variées après traitement par la rapamycine a montré une modulation de l’expression de certains gènes dont celle de la pseudokinase TRIB3, diminuée dans toutes les lignées. Cette donnée in vitro est aussi retrouvée chez les patients. En effet après traitement par évérolimus, nous avons pu observer une diminution de l’expression du gène TRIB3 au niveau sanguin. Nous avons donc cherché à comprendre le rôle de cette pseudokinase dans la réponse aux anti-mTor. Nos résultats mettent en évidence, d’une part, que la rapamycine régule l’expression de TRIB3 en agissant sur son promoteur via une interaction avec GCF2. D’autre part, l’hyperexpression de TRIB3 limite les effets anti-tumoraux de la rapamycine dans différentes lignées cellulaires tumorales. Pour étudier plus en détails ce mécanisme, nous avons cherché à déterminer les partenaires de TRIB3. Par des approches de protéomique haut-débit, nous avons mis en évidence un lien avec des protéines impliquées dans l’épissage. Ainsi la rapamycine semble inhiber la machinerie d’épissage via la diminution d’expression de TRIB3. Ce travail relève l’intérêt de TRIB3 dans la réponse aux anti-mTor comme un potentiel biomarqueur et illustre également le mode d’action de la rapamycine. / MTor is a central protein of the PI3K/AKT/mTor signaling pathway and is involved in growth, proliferation and cell survival. This protein plays a major role particularly in tumor proliferation. Thus, mTor inhibitors have been developed since the 1980s, including rapamycin, and two are currently used in daily practice: everolimus and temsirolimus. These two inhibitors are part of the different therapeutic possibilities in metastatic breast and kidney cancers. Patients treated present different responses with cases of very good responders and cases of resistant patients either immediately or after exposure to treatment. According to the concept of resistance, we wanted to characterize the mechanisms of adaptation of the tumor cell after exposure to mTor inhibitors. Analysis of the genomic expression of eight variant tumor cell lines after treatment with rapamycin showed a modulation of the expression of different genes including the pseudokinase TRIB3, decreased in all the lines. This in vitro data is also found in patients. Indeed, after treatment with everolimus, we observed a decreased expression of the TRIB3 gene in blood. We therefore sought to understand the role of this pseudokinase in the response to mTor inhibitors. Our results show, that rapamycin regulates the expression of TRIB3 through a GCF2-dependent inhibition of promoter activity. Moreover, TRIB3 overexpression limits the anti-tumor effects of rapamycin in different tumor cell lines. To investigate this mechanism, we sought to identify TRIB3 partners. By high-throughput proteomic approaches, we have demonstrated a link with proteins involved in splicing. Thus, rapamycin appears to inhibit splicing machinery with the decreased expression of TRIB3. This work highlights the interest of TRIB3 in the response to mTor inhibitors as a potential biomarker and investigates also how rapamycin acts on cells.

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La chimiothérapie néoadjuvante (CNA) est utilisée dans les cancers du sein agressifs ou localement avancés (CS). Au delà des bénéfices cliniques, elle représente une opportunité pour monitorer in vivo la sensibilité d’une tumeur à un traitement.A partir de l’analyse de sets de données de patients traités par CNA, nous souhaitons identifier des mécanismes associes à la résistance ou sensibilité au traitement. Dans la première partie, nous avons évalué des paramètres, cliniques, anatomopathologiques et transcriptomiques. Nous avons démontré que des éléments non explorés comme la présence d’embols après CNA revêtaient une information pronostique importante. Dans une 2ème partie, nous avons analysé l’impact de l’infiltrat immunitaire dans le cancer du sein, et avons décrit les changements observés entre des échantillons avant et après CNA. Nous avons montré que l’impact pronostique des TILs était différent avant et après CNA, et était opposé dans les CS triple négatif ou HER2-positif. Finalement, nous avons analysé l’impact des comédications pendant la CNA. Nous avons trouvé des effets positifs – via l’augmentation de l’infiltrat immunitaire et la réponse au traitement – et des effets négatifs avec des effets délétères dans certains sous groupes de patients. En conclusion, la situation néoadjuvante représente une plateforme pour générer et potentiellement valider des hypothèses de recherche. La mise à disposition de jeux de données de patients traités par chimiothérapie néoadjuvante constituerait une ressource majeure pour accélérer la recherche contre le cancer du sein. / Neoadjuvant chemotherapy (NAC i.e. chemotherapy before surgery) is increasingly being used for aggressive or locally advanced breast cancer (BCs). Beyond clinical benefits, it represents an opportunity to monitor in vivo sensitivity to treatment. Based on the analysis of datasets of BCs patients treated with NAC, we aimed at identifying mechanisms associated with resistance or sensitivity to treatment.In the first part, we evaluated biological, clinical, pathological and transcriptomic patterns. We demonstrated that unexplored pathological features such as post-NAC lymphovascular invasion may carried an important prognostic information.In a second part, we analyzed impact of imune infiltration in BC and we described extensively the changes of tumor infiltrating lymphocytes (TILs) between pre and post-NAC samples. We showed that the prognostic impact of TILs was different before and after NAC, and was opposite in TNBC and HER2-positive BCs. Finally, we investigated the impact of comedications use during NAC. We found both positive effects - while enhancing immune infiltration and response to treatment - and negative effects with deleterisous oncologic outcomes in specific patients subgroups. In conclusion, the neoadjuvant setting represents a platform to both generate and potentially validate research hypotheses aiming at increasing the efficacy of treatment. The public release of real-life datasets of BC patients treated with NAC would represent a major resource to accelerate BC research.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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

5 à 10% des cancers du sein sont héréditaires mais parmi ceux-ci seulement la moitié est expliquée par une altération constitutionnelle d’un gène de prédisposition connu tels que les gènes BRCA1 et BRCA2. L’importante hétérogénéité génétique qui caractérise les famillesBRCAx rend difficile la réalisation d’études familiales groupées et ne permet pas l’identification de nouveaux gènes de prédisposition au cancer du sein selon les méthodes classiques de liaison génétique ou d’association. Les techniques de séquençage de nouvelle génération (NGS) à l’échelle de l’exome ou du génome entier, autorisent en revanche l’étude de familles individuelles à la recherche de mutations constitutionnelles privées mais le nombre considérable de variants génétiques identifiés impose leur tri sur des critères de pathogénicité ou de récurrence. Un autre critère de tri peut être représenté par l’identification de régions candidates définies en fonction de réarrangements génomiques tumoraux communs à plusieurs tumeurs au sein d’une même famille. Le génotypage tumoral par puces SNP (pour single nucleotide polymorphism) permet en effet la détection d’haplotypes conservés dans des régions récurrentes de LOH (pour loss of heterozygosity) communes à plusieurs tumeurs familiales et donc l’identification de régions candidates suspectes d’abriter des mutations germinales dans des gènes de prédisposition au cancer. La combinaison de ces deux approches, génotypage tumoral puis NGS, a été appliquée à une série de 17 familles avec agrégation de cancers du sein pour lesquelles au moins deux échantillons tumoraux étaient disponibles. Aucun nouveau gène de prédisposition au cancer du sein n’a été identifié mais une mutation délétère constitutionnelle du gène ATM a ainsi été retrouvée, associée à une perte de l’allèle sauvage dans les 2 tumeurs d’une famille BRCAx. L’analyse de 17 tumeurs du sein supplémentaires provenant de 10 familles avec agrégation de cancers du sein et mutation constitutionnelle du gène ATM identifiée chez le cas index, a révélé que l’allèle sauvage d’ATM était fréquemment perdu dans ces tumeurs (>80% contre 20% attendu en situation sporadique ; p<0.001). Ce résultat plaide fortement en faveur de l’implication d’ATM dans la carcinogénèse de ces cancers du sein tel un gène suppresseur de tumeur et suggère que les mutations constitutionnelles d’ATM sont impliquées dans des formes familiales de cancer du sein. / Hereditary breast cancers (BCs) account for 5-10% of all diagnosed BCs, yet only 50% of such tumors arise in the context of a germline mutation in known tumor suppressor genes such as BRCA1 or BRCA2. The vast genetic heterogeneity which characterizes BRCAx families makes grouped studies impossible to perform. Next generation sequencing (NGS) techniques, however, allow individual families to be studied in order to identify private mutations. Single nucleotide polymorphism (SNP) arrays allow the detection of conserved haplotypes within recurrent regions of loss of heterozygosity, common to several familial tumors, therefore identifying genomic loci likely to harbor a germline mutation in cancer predisposition genes. The combination of both exome sequencing and SNP arrays for a series of 17 familial BC did not allow the identification of a novel BC predisposition gene, but revealed a germline ATM mutation associated with a loss of the wild-type allele in a BRCAx family. The analysis of 17 additional breast tumors from ten BC families in which a germline ATM mutation had been identified revealed a high frequency of wild-type allele loss in these tumors (>80% compared to the 20% expected in sporadic BC; p <0.001). This result argues strongly in favor of the involvement of ATM in the carcinogenesis of these tumors as a tumor suppressor gene and suggests that germline ATM mutations are involved in a subset of familial BC.

Les ARN polymérases sont des acteurs indispensables de la transcription. Chez les eucaryotes il existe trois ARN polymérases (I, II et III). La ARN polymérase III (Pol III) possède 17 sous-unités, dont une qui existe sous deux formes: RPC32α et RPC32β. Seulement une des deux formes peut être intégrée dans la Pol III, créant ainsi deux polymérases différentes Pol IIIα et Pol IIIβ. Alors que RPC32β est présent dans les cellules somatiques, RPC32α est exprimé surtout dans des cellules souches et des cellules tumorales. Aujourd’hui rien n’est connu sur leurs rôles respectifs. Le cancer du sein est un problème majeur de santé publique car c’est le cancer féminin le plus fréquent. Plusieurs types de cancer du sein sont identifiés selon la présence ou absence de certains récepteurs hormonaux. Des cancers qui testent négative pour le récepteur d’oestrogène et de progestérone et qui ne surexpriment pas le récepteur pour les facteurs de croissance épidermiques humains 2 (HER2) sont appelés triple-négative. Ils ont un pronostique peu favorable, due à l’agressivité de ce type de cancer et un manque de thérapie cibles. Pour étudier le rôle de RPC32α il fallait identifier un model tumorale. En collaboration avec Jean-Paul Feugeas (INSERM UMR 1098) une étude transcriptomique a été fait sur 2627 échantillons cliniques de tissus de sein. L’étude montre que RPC32α est surexprimé dans les cancers triple-négative, alors que son homologue RPC32β est surexprimé dans les tissues normaux. Une analyse sur six lignées de cancer du sein et une ligné non-tumorale ont pu confirmer les résultats de l’analyse transcriptomique. Le modèle de cancer du sein a donc été validé. Une caractérisation des différentes lignées de cancer du sein a démontré que d’autres sousunités de la Pol III n’étaient pas surexprimées dans les cancers triple-négative. La surexpression de RPC32α n’était donc pas une conséquence d’une hyperactivité de la Pol III. Une analyse des transcrits synthétisé par la Pol III a montré que en générale les transcrits de la Pol III étaient plus fortement exprimé dans les cancers triple-négative que dans d’autres cancers. Afin d’étudier l’implication de RPC32α dans les phénomènes de tumorisation, plusieurs lignées cellulaires dépourvues de RPC32alpha ont été créé utilisant la technique CRISPRCAS9. L’absence de RPC32α n’a pas induit une augmentation de transcription ni de l’ARN de 4 RPC32α, ni de celle de RPC32β. Il n’existe donc pas de boucle de rétroaction pour RPC32α et les deux homologues ne sont pas co-régulés. Plusieurs, mais pas tous les transcrits synthétisé par la Pol III ont une expression fortement baissé dans les lignées mutants. Le fait que pas tous les transcrits ne soit affectés par la perte de RPC32α, indique qu’il existe une spécificité de transcription pour Pol IIIα et Pol IIIβ. Les cellules des linges mutants ne présentaient pas de phénotype différent des cellules mères et la croissance était la même dans toutes les lignées. Par contre les tests de croissance en agar-mou ont révélé que les lignées mutants formaient 85% de moins de colonies, indiquant que RPC32α est nécessaire pour la croissance tumorigénique in vitro. Pour tester l’effet de la perte de RPC32α sur la croissance tumorigénique in vivo, des cellules mutants et des cellules mères ont été injecté dans des souris. Les souris greffées avec des cellules mutantes montrent un départ de tumorisation retardé. Au bout de six semaines elles avaient de tumeurs deux fois plus petit que les souris avec des cellules mères. Après ablation de la tumeur primaire, les souris ont été surveillées pour l’apparition de métastases. Quatre semaines plus tard les souris greffées avec des cellules mutantes avaient 100 fois moins de métastases que les souris contrôles. Ces résultats montrent que RPC32α est nécessaire pour la tumorisation in vitro et in vivo. La protéine semble surtout jouer un rôle dans la formation des métastases, qui sont un des problèmes majeurs dans le traitement des cancers. / The RNA polymerases are key players of transcription. Eukaryotes have three RNA polymerases (I, II and III). The RNA polymerase III (Pol III) has 17 subunits, one of which exists in two alternative forms: RPC32α and RPC32β. Only one of the two forms can be integrated into the enzymes, thus generating either Pol IIIα or Pol IIIβ. While RPC32β is found in all somatic cells, RPC32α is expressed in stem cells and tumor cells. To date nothing is known of their respective roles. Breast cancer is one of the major public health problems, as it is the most common cancer in women. Several types of breast cancers are distinguished, according to the presence or absence of hormonal receptors. Cancers that test negative for estrogen receptors, progesterone receptors and that do not overexpress the human epidermal growth factor receptor 2, are called triple-negative breast cancers. They tend to have a poor prognosis, due to the aggressive nature of the cancer and the lack of targeted therapies. To study the role of RPC32α, a tumor model needed to be identified. In collaboration with Jean-Paul Feugeas (INSERM UMR 1098) a transcriptomic study was performed on 2627 clinical breast tissue samples. The study showed that RPC32α was overexpressed in triplenegative breast cancer, whereas RPC32β was overexpressed in normal tissue. A study on six breast cancer cell lines and one non-tumorigenic line confirmed the results of the transcriptomic study. The breast cancer model was thus validated. A characterization of different breast cancer cell lines showed that other Pol III subunits were not overexpressed in triple-negative breast cancer. The overexpression of RPC32α was therefore not a mere consequence of a Pol III hyperactivity. An analysis of the transcripts synthesized by Pol III showed that overall the Pol III transcript levels were elevated in triplenegative breast cancer compared to other breast cancer subtypes. In order to study the role of RPC32α in tumorigenesis, several RPC32α knock-out cell lines were created using CRISPR-Cas9. The loss of RPC32α did not induce an increase in transcription of the RNAs of RPC32α or RPC32β. This shows that no feed-back loop exists for RPC32α and that the two homologues are not co-regulated. Various Pol III transcripts showed decreased expression levels in the knock-out cell lines. Yet not all transcripts were reduced in the absence of RPC32α. This indicates that some sort of transcription specificity must exist for Pol IIIα and Pol IIIβ. The knock-out cell lines did not show any alterations in their phenotype or growth rates. However, in soft agar assays the knock-out cell lines produced 85% less colonies than the mother cell line. This proves that RPC32α is necessary for tumorigenic growth in vitro. To find out if RPC32α was also necessary for tumorigenic growth in vivo, knock-out and wild type cells were injected into mice. The mice grafted with knock-out cells showed a slowed onset of tumor growth. After six weeks, the mice injected with knock-out cells had tumors half the size of the mice injected with wild type cells. The primary tumor was ablated and mice were tracked for metastasis. Four weeks later, mice injected with RPC32α knock-out cells had 100 times less metastasis than the control group. These results show that RPC32α is necessary for tumorigenic growth in vitro and in vivo. The protein seems also to be implicated in the formation of metastasis, which are one of the greatest problems in cancer treatment today.

Objectif : Le but de l'étude est de développer une typologie de la protection féminine afin de poser un diagnostic de protection, diagnostic aujourd'hui absent du système de santé. Conception : Le concept de la protection se réfère au cadre théorique plus général du paradigme de la salutogenèse. Il rassemble un ensemble de facteurs salutogènes et existentiels qui concourent, dans la phase critique du cancer du sein, à expliciter la façon de penser des femmes et le maintien de la santé en situation extrême. Méthodologie : La recherche est basée sur une approche exploratoire intensive avec mesures répétées, une méthode mixte de recherche (Creswell, 2008), le recours à la triangulation lors du recueil de données (enquête - questionnaire - entretiens) et une approche analytique et systémique pour saisir la structure et la dynamique interne des différents types de femmes. Résultats principaux : La série d'analyse réalisée a mis en évidence trois types de protection. : (1) une protection dite opérante, c'est-à-dire propre à être faiblement stressée, à faire preuve de discernement, à s'engager résolument, à croire en elle et en un contrôle de l'évolution du cancer. Une protection qui agit face aux événements, a une perspective de santé positive et devient plus philanthrope; (2) une protection dite mixte (qui produit deux effets différents) qui a comme propriétés essentielle d'être impressionnée, dans la vie quotidienne, face aux figures d'autorité, et de ce fait, est confuse et se désengage. Une protection qui a comme attributs de nier le diagnostic de cancer, de s'attribuer une part de responsabilité dans la survenue de la maladie, de s'affirmer progressivement et de se réaliser face à l'autorité morale du cancer et, de ce fait, a une perspective de santé plus positive ; et (3) une protection dite inopérante (G1), c'est-à-dire qui a comme particularités d'être faiblement stressée, confuse et désengagée face à l'autorité. Une protection qui a comme propriétés essentielles une attribution causale interne, une croyance moyenne en elle et une dénégation de l'état de malade. Une protection qui cesse de se battre, a une perspective de santé négative, recherche une tranquillité d'esprit après avoir perçu la gravité de la maladie et s'être souvenue qu'il vaut mieux, face à toute autorité morale et à celle du cancer en particulier, faire preuve de prudence et se soumettre. En somme, dans la population à l'étude une femme sur deux atteinte d'un cancer du sein rencontre des difficultés pour s'en protéger et une sur quatre n'y parvient pas. Conclusion: Une approche salutogène intégrée et systémique peut permettre aux professionnels de santé de repérer, d'une manière systématique et standardisée, les femmes qui se protègent et ainsi être apte à bien répondre à leurs attentes et à leurs difficultés. Une telle approche promeut la santé en situation de cancer du sein.