La protéine Damaged DNA-Binding 2 (DDB2) est connue pour son rôle dans la réparation de l'ADN lésé par les UV. Cependant, le laboratoire a montré que cette protéine est surexprimée naturellement dans les cellules tumorales mammaires non métastatiques et active leur prolifération, en favorisant leur entrée en phase de transition G1/S du cycle cellulaire. Il a été montré que cette nouvelle activité biologique de DDB2 dépend de sa capacité à intervenir dans la transcription de gènes cibles, comme celui codant l'enzyme anti-oxydante, la superoxyde dismutase à manganèse (SOD Mn). Sur la base que DDB2 est peu ou pas exprimée dans les cellules tumorales mammaires métastatiques, ce travail a consisté à étudier le rôle de cette protéine dans les capacités invasives de ces cellules. Dans un 1er temps, nous avons montré que les cellules tumorales mammaires hautement métastatiques (MDA-MB231 et SKBR3), lorsqu'elles surexpriment DDB2 après introduction de son gène, ont des capacités migratrices et invasives in vitro, ainsi que des propriétés in vivo à développer des métastases pulmonaires, fortement réduites, en association avec une diminution importante de l'expression de la métalloprotéase matricielle 9 (MMP-9). De même, lors d'une analyse rétrospective sur 92 échantillons cliniques provenant de patientes, une corrélation inverse entre l'expression de DDB2 et le haut grade (SBR>ou =3) des tumeurs mammaires est observée. Dans un 2ème temps, nous avons identifié le mécanisme moléculaire par lequel DDB2 agit négativement sur les capacités invasives des cellules tumorales mammaires. Nous avons montré que DDB2 intervient positivement sur l'expression du gène codant I kappa B alpha (IkBa), en se fixant sur une séquence d'ADN localisée dans la région proximale du promoteur, qui entraîne en conséquence une forte diminution de l'activité du facteur de transcription NF-kB. Ce dernier est connu pour son rôle dans les capacités invasives et migratrices des cellules tumorales mammaires métastatiques, en régulant de nombreux gènes cibles comme celui codant la MMP-9. Nous avons montré, que l?inhibition de l'expression d'IkBa, par ARN interférence restaure en partie les propriétés invasives des cellules tumorales mammaires métastatiques surexprimant DDB2, en association avec une réexpression de MMP-9. Dans un 3ème temps, nous avons également montré dans les cellules tumorales mammaires métastatiques, que l?expression constitutivement élevée de la SOD Mn, en l'absence de DDB2, dépend de l'activité conjointe des facteurs de transcription NF-kB et Sp1, révélant ainsi un autre mécanisme moléculaire impliqué dans les propriétés invasives de ces cellules. L'ensemble de ce travail contribue ainsi à mieux comprendre comment les cellules tumorales mammaires progressent vers un statut invasif et renforce également l'idée que DDB2 présente un intérêt clinique potentiel, comme marqueur prédictif de la progression métastatique des tumeurs mammaires. Enfin, la relation entre la DDB2, NF-kB et la SOD Mn représente une voie intéressante pour le développement de nouvelles thérapies anticancéreuses / The Damaged DNA-Binding 2 protein (DDB2) is known to play a role in repair of UV-induced DNA damages. However, the laboratory has shown that this protein is overexpressed in nonmetastatic breast tumor cells and stimulates their proliferation by favouring their entry in G1/S transition phase of cell cycle. This novel biological activity of DDB2 depends on its ability to modulate transcription of target genes, such as that encoding the manganese superoxide dismutase (MnSOD) antioxidant enzyme. The fact that DDB2 is not expressed in metastatic breast tumor cells led us to focuse this work on the role of DDB2 in the invasive abilities of these cells. In a 1st time, we have shown that highly metastatic breast tumor cells (MDA-MB231 et SKBR3), when they overexpress DDB2 after introduction of its gene, have a strong decrease in their in vitro migratory and invasive abilities, and in their properties to develop in vivo lung metastasis, associated with a highly reduced expression of matrix metalloprotease 9 (MMP-9). In addition, DDB2 expression was analyzed in a cohort of 92 breast samples from patients. An inverse correlation is observed between DDB2 level and the high-grade (SBR>=3) breast tumors. In a 2nd time, we identified the molecular mechanism by which DDB2 controls negatively the invasive abilities of breast tumor cells. We have shown that DDB2 plays a positive role in the expression of gene encoding I kappa B alpha gene (IkB?), though its binding to a specific DNA sequence localized in the proximal promoter, and which promotes a strong decrease in the NF-kB activity. This transcription factor is well known to play a role in migratory and invasive abilities of metastatic breast tumor cells by regulating many target genes, such as that encoding MMP-9. We have shown that inhibition by RNA interference of I?B? expression restores in part the invasive properties of DDB2-overexpressing metastatic breast tumor cells, associated with an induction of MMP-9 gene expression. In a 3rd time, we have also shown in metastatic breast tumor cells, that the high basal MnSOD expression, when DDB2 is lacking, depends on the related activity of the NF-kB and Sp1 transcription factors, considering that this other molecular mechanism is involved in invasive properties of these cells. Taken together, this work contributes to a better understanding how breast tumor cells progress toward an invasive phenotype and underlines also the idea that DDB2 has a clinical relevance as a good potential marker for predicting breast tumor progression toward metastasis. Finally, the relationship between DDB2, NF-kB and MnSOD may be considered as an interesting pathway for development of new anticancer therapies

Dans le cadre de la recherche de nouvelles cibles pour le traitement du cancer, les phosphatases Cdc25 sont des candidats intéressants dont l'inhibition devrait permettre de ralentir la croissance tumorale et éventuellement d'améliorer les traitements actuellement en usage. Les objectifs de ce projet de thèse sont de concevoir et synthétiser de nouveaux composés capables d'inhiber les CDC25, et de déterminer l'efficacité des meilleurs composés dans les lignées cellulaires du cancer du sein. L'évaluation du potentiel inhibiteur des composés est réalisée in vitro par une méthode fluorimétrique très sensibilité (substrat 3-OMFP). Les effets des composés sont évalués dans les lignées cellulaires MCF-7 et MDA-MB-231 : La viabilité des cellules est évaluée par la méthode colorimétrique du MTT, la cytotoxicité est évaluée par coloration au bleu trypan et par observation microscopique avec le système de vidéomicroscopie Incucyte. La mort cellulaire est caractérisée par la détection de marqueurs apoptotiques (caspases) et de marqueurs des dommages de l'ADN (H.2AX Histone PARP) par western blot. L'analyses des mécanismes liés à la mort cellulaire sont explorées par cytométrie en flux via la détection d'espèces réactives de l'oxygène (ERO) avec les sondes H2DCFDA et Redox Sensor Red. L'inhibition de CDC25 dans les cellules est évaluée indirectement par détection des formes phosphorylées dse CDK en Western Blot. L'évaluation in vitro de 93 molécules synthétisées nous a permis d'identifier de nouveaux composés actifs. Ils appartiennent à diverses familles chimiques comprenant des stéroïdes, thiophènes, coumarines, imidazoles ainsi que des dérivés de quinone. Les dérivés coumariniques ont montré une intéressante inhibition de CDC25, non décrite jusqu'à présent. Une nouvelle structure coumarine-soufre-quinone, nommée SV37, a été conçue pour optimiser le potentiel d'inhibition. Ce composé présente un fort potentiel inhibiteur des CDC25 in vitro (CI50 < 5uM pour CDC25 A et C). L'effet de SV37 sur la croissance cellulaire a été évalué sur les lignées cellulaires MCF-7, MDA-MB-231, hTERT-HME1 et HepG2 sur lesquelles une inhibition de la croissance cellulaire est observée (CI50 de 9 à 18 µM). L'analyse de la viabilité des cellules traitées à la CI50 indique l'absence de mort cellulaire pour la lignée MCF7, tandis que pour la lignée MDA-MB-231 la diminution de la croissance cellulaire est liée à une augmentation de la mort cellulaire. Afin d'étudier les mécanismes liés à la mort cellulaire, nous nous sommes concentrés sur l'étude du modèle triple négatif MDA-MB- 231. Les modifications morphologiques de ces cellules sont caractérisées par l'apparition d'altérations cellulaires compatibles avec la mort cellulaire. Le clivage des caspase-3 et 7 a été observé dès 16h de traitement, ce qui suggère l'induction d'une mort apoptotique. Par ailleurs, des ERO ont été détectées 15 min après le début du traitement, cette émission d'ERO a pu être totalement bloquée par un prétraitement avec la N-acétylcystéine (NAC). La détection de marqueurs des dommages de l'ADN, entre 16 et 28 heures après début du traitement, corrobore l'activation des caspases et les observations réalisées en vidéo-microscopie. Après traitement à CI50, une accumulation des pCDK dans les cellules a été observée après 4 et 8 heures, suggérant une inhibition de l'activité CDC25. De plus, les cellules prétraitées avec la NAC n'ont montré aucune accumulation de pCDK après traitement par SV37. Ces résultats suggèrent un lien direct entre la production de ROS induit par le composé SV37 et l'inhibition des CDC25. Ce projet a permis de définir les coumarines en tant que nouvelle classe de composés inhibitrice des phosphatases CDC25. Ces travaux ont de plus permis l'identification d'un composé coumarine-soufre-quinone SV37 qui constitue une structure de base pour le développement d'inhibiteurs de plus en plus efficaces, ... / Within the context of research for new targets for cancer therapy, Cdc25 phosphatases are interesting candidates, the inhibition of which being able to slow down tumor growth and eventually improve the cancer treatments currently in use. The objectives of this PhD project are to design and synthesize new compounds able to inhibit CDC25 and to determine efficiency of identified compounds in breast cancer cell lines. In vitro evaluation of inhibitory potential of compound is realized through a high sensitivity fluorometric method (3-OMFP substrate). Cellular effects were evaluated in MCF-7 and MDA-MB-231 cell lines. Effects on cell viability are assessed through MTT assays, and cytotoxicity is evaluated through trypan blue assays and microscopic observations with Incucyte videomicroscopy system. Cell death was characterized by detection of apoptotic markers (caspases) and DNA damages markers (PARP Histone H.2AX) by Western Blotting. The analyses of mechanisms underlying cell death were explored through cytometric detection of reactive oxygen species (ROS) with H2DCFDA and Redox Sensor Red probes. Inhibition of CDC25 in cells was indirectly evaluated through detection of phosphorylated forms of CDK by Western Blotting. In vitro evaluation of 93 synthesized compounds allowed us to find new active compound in various chemical families including steroid, thiophene, coumarinic, imidazole and quinone derivatives. The coumarinic derivatives showed potent CDC25 inhibition. A new coumarin-sulfurquinone combined structure, named SV37, was designed to optimize efficiency of inhibition. In vitro tests on this compound, showed a strong CDC25 inhibitory potential (IC50 under 5µM for CDC25 A and C). Effect of SV37 on cell growth was evaluated on various cell lines (MCF-7, MDA-MB-231, hTERT-HME1 and HepG2). Results indicate inhibition of cell growth (IC50 values from 9 to 18 µM). Analysis of cell viability indicates no remarkable cell death in MCF7 at IC50 value whereas in MDA-MB-231 the cell growth decrease was characterized by an increase of cell death. For deeper investigations on the cell death and on the underlying mechanisms, we focused the study on the triple negative model MDA-MB-231. The morphological changes of MDA-MB-231 cells during the treatment were characterized by the appearance of cellular alterations compatible with a cellular demise and culminating with a disruption of cells after 20h. Caspase-3 and 7 cleavages were observed 16h after beginning of the treatment, suggesting an apoptotic cell death. A ROS induction was observed 15 min after the beginning of the treatment and was totally prevented by Nacetylcysteine (NAC) pretreatment. DNA damage markers were detected between 16 and 28 hours after beginning of treatment, a timing falling with caspase activation and with the appearance of cell demise observed by video microscopy. Accumulation of pCDK in cells was observed after 4 and 8 hr of treatment by SV37 at IC50 suggesting an inhibition of CDC25 activity, and cells pretreated with NAC showed no accumulation of pCDK after SV37 treatment. This strongly suggests a direct link between ROS generation by the compound SV37 and the accumulation of pCDK. This project increased knowledge on inhibitors of CDC25 phosphatases and allowed the identification of coumarine compound as new CDC25 inhibitors. This work will enable the development of ever more efficient inhibitors, leading to efficient inhibition of CDC25 and inhibition of tumor development

La migration et l'invasion tumorale sont des étapes clés de la cascade métastatique. Les microtubules (MT) contribuent à la division cellulaire et constitue la cible des agents de chimiothérapie anti-MT (ACM). Ce sont des structures dynamiques qui s'ancrent aux structures cellulaires périphériques. Durant ma thèse, j’ai étudié comment les protéines régulant le bout « + » des MT (+TIP) contribuent à la migration cellulaire et à la dégradation de la matrice extracellulaire. D’abord j’ai étudié l'impact de l'eribuline, un ACM dépolymérisant, sur la migration de cellules mammaires. L'éribuline s'est avérée empêcher l'ancrage des MT, modifier leur dynamique et inhiber la migration dirigée cellulaire, phénomène que nous avons expliqué par son action sur la +TIP EB1 mais surtout par la délocalisation de la tubuline polymérase ch-TOG de l'extrémité + des MT. Puis, nous avons examiné le rôle des +TIP dans la dégradation de la matrice, par les invadopodes, de petites protrusions riches en actine dégradant la matrice. La déplétion de EB1 et ses partenaires, APC et ACF7, régulaient négativement l’action des invadopodes, laissant supposer la présence d'un complexe fonctionnel : EB1, APC et ACF7 régulant négativement les invadopodes. En parallèle, par analyse protéomique systématique des composant des invadopodes, nous avons identifié de nouveaux proches voisins de TKS5, protéines indispensable à la formation des invadopodes, dont une protéine associée aux MT, MAP4. Au total, la régulation de la dynamique des +TIP est importante pour la migration et l'invasion et développer des stratégies ciblées contre ces acteurs pourrait améliorer la prise en charge du cancer du sein métastatique. / Migration and invasion are key steps in the metastatic cascade. Microtubules (MT) are involved in cell division and are dammaged by MT tagetting agents(MTA), a widely used chemotherapy drugs. MT are dynamic structures anchored to peripheral cell structures. During this work, I studied how proteins that regulates the "+" end of MT (+ TIP) cell migration and extracellular matrix degradation. First I adressed the impact of eribulin, a new depolymerizing MTA, on mammary cell migration. Eribulin was found to prevent the anchoring of MT to cell cortex, to modify their dynamics and to inhibit cell migration, a phenomenon that we explained by its action on +TIP EB1 but more precisely by the delocalization of tubulin polymerase ch-TOG. Next we investigated the role of TIPs in invadopodia matrix degradation , which are actin-rich protrusion specialized in matrix digestion. The depletion of EB1 and its partners, APC and ACF7, negatively regulated the action of invadopodia, assumed the presence of a complex complex: EB1, APC and ACF7 negatively regulating invadopodia activity. In parallel, by systematic proteomic analysis of the component of the invadopodia, we identified new close neighbors of TKS5, an essential proteins in invadopodia formation, including a MT associated protein MAP4. In conclusion, the regulation of + TIP dynamics is important for migration and invasion and developping targeted strategies against them could improve the management of metastatic breast cancer.

Les cancers du sein triple-négatif (TNBC) (RE-, RP-, HER2) représentent 15% des cas de cancer du sein. Les patientes atteintes de TNBC sont traitées uniquement par chimiothérapie. A l’heure actuelle, il n’existe aucune thérapie ciblée efficace. Malgré une chimiosensibilité initiale, les rechutes sont fréquentes. Ainsi de nouveaux traitements sont nécessaires pour soigner ces patientes. Dans le cancer du sein, l’aspartyl protéase cathepsine D (cath-D), un marqueur de mauvais pronostic, est surexprimée par les cellules cancéreuses et est hyper-secrétée dans le microenvironnement tumoral. La cath-D stimule la prolifération des cellules cancéreuses, la croissance invasive des fibroblastes, la croissance tumorale, l’angiogenèse tumorale et la formation des métastases. Différentes études ont mis en exergue le rôle oncogénique de la cath-D extracellulaire dans le cancer du sein, suggérant qu’elle serait une cible thérapeutique d’intérêt. Afin de neutraliser sélectivement la forme sécrétée de la cath-D, le laboratoire a généré des anticorps humains IgG1 dirigés contre la cath-D par un crible de phage display (International patent N° PCT/EP2016/061454).Les principaux objectifs de ma thèse ont été i) de valider la cath-D comme une cible extracellulaire d’intérêt pour les patientes atteintes de TNBC, ii) d’évaluer les effets thérapeutiques et iii) de caractériser les mécanismes d’action des anticorps humains anti-cath-D.Nous avons montré que des niveaux élevés d'ARNm de CTSD sont corrélés à une survie sans récidive plus courte. Par analyse protéomique et étude immunohistochimique anti-cath-D réalisée sur Tissue Micro-Array, nous avons observé que la cath-D extracellulaire est détectée dans le microenvironnement tumoral des TNBC contrairement au tissu mammaire normal. Nos résultats mettent ainsi en exergue que la cath-D serait un biomarqueur tumoral extracellulaire, suggérant que les patientes atteintes de TBNC pourraient bénéficier d’une thérapie par des anticorps anti-cath-D. Par des analyses de SPECT-CT (Single Photon Emission Computed Tomography) et de biodistribution, nous avons validé que les anticorps humains anti-cath-D, F1 et E2, s’accumulent dans les xénogreffes de la lignée TNBC MDA-MB-231 chez la souris athymique. Les anticorps F1 et E2 inhibent la croissance tumorale des xénogreffes MDA-MB-231 et améliorent la survie des souris athymiques. Notre meilleur anticorps anti-cath-D, F1, inhibe également la croissance tumorale de deux lignées de TNBC PDX (patient-tumor derived xenografts). Au niveau mécanistique, l’anticorps F1 module le microenvironnement immunitaire dans les tumeurs issues des xénogreffes MDA-MB-231. L’ensemble de nos résultats suggèrent qu’une immunothérapie avec des anticorps humains anti-cath-D pourrait être une nouvelle approche thérapeutique pour les patientes atteintes de TNBC. / Triple-negative breast cancer (TNBC) accounts for 15-20% of all breast cancer cases, and chemotherapy is the only available treatment. Thus identification of new therapeutic targets is required to improve TNBC outcome. In breast cancer, the aspartic protease cathepsin D (cath-D) is a marker of poor prognosis associated with metastatic risk. This protease is overexpressed by breast cancer cells and is abnormally hypersecreted into the tumor microenvironment. Cath-D affects both cancer and stromal cells in the breast tumor microenvironment by increasing the proliferation of breast cancer cells, fibroblast invasive outgrowth, tumor growth and angiogenesis, and metastasis formation. Many studies indicated that extracellular cath-D displays oncogenic activities, suggesting it could represent a novel therapeutic target in TNBC. In order to block its oncogenic actions, the laboratory generated human IgG1 antibodies against extracellular cath-D by phage display (International patent N° PCT/EP2016/061454). The aims of my PhD project was i) to validate the potential value of cath-D as a tumor-specific extracellular target in TNBC, ii) to evaluate the therapeutic activity, and iii) to characterize the mechanisms of action of these anti-cath-D human antibodies.We showed that elevated CTSD mRNA levels correlated with shorter recurrence-free survival. Using proteomics analysis and anti-cath-D immunohistochemistry performed on Tissue Micro-Array, we observed that extracellular cath-D was detected in the tumor microenvironment of TNBC, but not in matched normal breast stroma samples. Our results thus indicate that cath-D is a tumor cell-associated extracellular biomarker and strongly suggest that it could be a good candidate for antibody-based therapy in TNBC. We found that anti-cath-D human antibodies, F1 and E2, accumulated in TNBC MDA-MB-231 tumor xenografts in athymic mice by SPECT-CT (Single Photon Emission Computed Tomography) and biodistribution analysis. F1 and E2 antibodies inhibited tumor growth of MDA-MB-231 tumor xenografts and improved mice survival without apparent toxicity. F1, the best antibody candidate, inhibited tumor growth of two TNBC patient-derived xenografts (PDX). Mechanistically, F1 treatment modulates immune tumor microenvironment in the MDA-MB-231 tumor cell xenograft model. Together, our results indicate that antibody-based targeting of cath-D may have therapeutic efficacy for TNBC treatment.

La maladie de Huntington (MH) est une maladie neurodégénérative autosomale dominante causée par une expansion anormale de CAG dans le gène codant la huntingtine (HTT) qui se traduit dans la protéine HTT par une répétition de polyglutamine, entrainant la mort neuronale. Néanmoins, la MH entraine aussi le développement de symptômes périphériques comme la HTT est une protéine exprimée de façon ubiquitaire. Notamment, la MH a été associé à une plus faible incidence des cancers, mais les mécanismes sous-jacents ne sont pas décrits. Nous avons étudié le rôle de HTT mutée et sauvage dans le cancer du sein, où la protéine est fortement exprimée. Des modèles murins de cancer du sein (MMTV-PyVT et MMTV-ErbB2) exprimant la HTT mutée (souris knock-in transportant 111 GAC) développent des tumeurs mammaires agressives par rapport aux souris exprimant la HTT sauvage. La transition épithéliale-mésenchymateuse est accélérée avec une augmentation de la motilité cellulaire ainsi que de la formation de métastases. Ces tumeurs accumulent le récepteur tyrosine-kinase HER2 à la membrane, en raison d'un défaut d'endocytose dynamine-dépendante en présence de la HTT mutée. La signalisation accrue de HER2 est responsable de l'agressivité des tumeurs exprimant la HTT mutée, comme en témoigne le traitement trastuzumab, un anticorps dirigé contre HER2 qui restaure la motilité et l'invasion des cellules tumorales porteuses de la mutation responsable de la MH. La HTT sauvage a elle-même un rôle protecteur dans le cancer, retardant l’apparition des métastases en raison d'un potentiel rôle dans l’adhésion intercellulaire. Ainsi, notre travail met en évidence des rôles clés de la HTT mutée et sauvage au cours de la progression du cancer du sein. / Huntington disease (HD) is an autosomal dominant neurodegenerative disorder caused by an abnormal CAG expansion in the huntingtin (HTT) gene. The corresponding polyglutamine expansion in the HTT protein causes specific neuronal death, but the consequences of HTT mutation in other tissues are less well understood. Nevertheless, HD mutation causes peripheral symptoms as HTT is an ubiquitous protein. HD was associated to lower cancer incidence, however, the mechanisms behind this effect were not described. Here we have studied the role of wild-type and mutant HTT in breast cancer, where we found the protein to be highly expressed. We demonstrate that mouse breast cancer models (MMTV-PyVT and MMTV-ErbB2) expressing mutant HTT (knock-in mice carrying 111 CAGs) develop aggressive mammary tumors as compared to control mice. Epithelial-to-mesenchymal transition is enhanced with subsequent increased cell motility and metastasis. These tumors accumulate tyrosine-kinase receptor HER2 at the membrane, due to a dynamin-dependent endocytosis defect in the presence of mutant HTT. HER2 enhanced signaling is responsible for the aggressiveness of the mutant HTT expressing tumors, as demonstrated by Trastuzumab treatment, an antibody against HER2 that restores motility and invasion in tumor cells carrying HD mutation. The wild-type HTT has itself a protective role in cancer, inhibiting metastasis due to a possible role in cellular junction maintenance. Thus, our work unravels a key role of HTT in breast cancer progression, with the mutant HTT triggering the development of aggressive and metastatic tumors.

Les femmes porteuses d’une mutation du gène BRCA1 ou BRCA2 ont un risque de cancer du sein (CS) très élevé dont les estimations varient beaucoup d’une étude à l’autre. L’objectif principal de cette étude est de mieux estimer le risque de CS associé aux gènes BRCA1/2 en tenant compte de la variabilité des mutations et des facteurs « environnementaux/style de vie » et de leur éventuelle interaction. Nous avons analysé les données de la cohorte GENEPSO composée de femmes porteuses d’une mutation du gène BRCA1 ou BRCA2 à l’aide d’un modèle de Cox pondéré. L’analyse des facteurs de risque gynéco-obstétrique et de « style de vie » a permis de mettre en évidence une association entre le risque de CS et les radiations ionisantes, la consommation de tabac, l’indice de masse corporelle, l’âge aux premières règles, la parité, les interruptions de grossesse, la contraception orale, la ménopause et les traitements hormonaux substitutifs. Cette étude confirme l’existence d’une zone centrale à moindre risque de CS dans les gènes BRCA1/2 et de décrire une nouvelle région à haut risque située dans la région 3’ du gène BRCA2. Cette étude montre également une interaction entre la localisation des mutations et la parité ainsi que la ménopause. Cette étude montre l’importance de la prise en compte simultanée des facteurs de risque « non génétiques » et de la localisation des mutations dans les gènes BRCA1/2 dans l’estimation des risques de CS. Si nos résultats sont confirmés sur de plus larges données, cette étude pourrait aider ces femmes dans le choix du type de stratégie de surveillance ou de prévention le mieux adapté à leur situation. / Breast cancer is the most frequent and mortal cancer among French women. Mutations in BRCA1 and BRCA2 confer a high risk of breast cancer. The diversity of BRCA1 and BRCA2 mutations and of gyneco-obstetrical and life style risk factors may modify the magnitude of this risk. The objective of this study is to assess breast cancer risk taking into account gyneco-obstetrical and life style factors, location of mutation in BRCA1 and BRCA2 genes and there potential interaction.The data from 1337 women BRCA1 and BRCA2 mutation carriers of the French study GENEPSO have been analysed by using a weighted Cox regression model to take into account the bias of recruitment. Our results show an association between breast cancer risk and X-ray exposures, tobacco, body mass index, age at menarche, parity, interrupted pregnancies, oral contraceptives, menopausal status and hormone replacement therapy. We confirm the existence of a central low breast cancer risk region in BRCA1 (LR1 region between codons 374 and 1161) and in BRCA2 (LR2 region between codons 957 and 1827). In addition, a new high breast cancer risk region is found in the 3’ region of BRCA2 (HR2 region between codons 2546 and 2968). Moreover, our results suggest a variation in breast cancer risk associated with parity and menopausal status according to the location of the mutation in BRCA1 and BRCA2. Our findings show that, taking into account environmental and lifestyle modifiers, mutation position might be important for the clinical management of BRCA1 and BRCA2 mutation carriers and could also be helpful in understanding how BRCA1 and BRCA2 genes are involved in breast cancer.

La disponibilité à la fois des données à grande échelle du transcriptome et du génome de tumeurs permet maintenant d'identifier assez facilement des oncogènes candidats, gènes qui sont surexprimés en conséquence de l'amplification d'ADN. Ces oncogènes candidats doivent alors être fonctionnellement validés et leur rôle dans la cellule normale et tumorale doit être étudié.Dans cette étude, nous nous sommes principalement focalisés sur le cancer du sein, le cancer le plus fréquent chez les femmes et la deuxième cause de décès par cancer chez les femmes à travers le monde. En France, 52.000 nouveaux cas avec 12.000 décès dus au cancer du sein ont été estimés en 2010 représentant 34% de tous les nouveaux cas de cancer chez les femmes. Les chromosomes les plus fréquemment altérés dans le cancer du sein sont les chromosomes 8, 11 et 17, qui contiennent les amplicons 17q12 (ERBB2) et 11q13 (CCND1). Le développement de «l 'herceptine" contre ERBB2 illustre le potentiel de la génomique fonctionnelle du cancer pour l'identification de cibles thérapeutiques. Plusieurs études ont identifié d'autres amplicons avec des oncogènes candidats. Cependant très peu d'études ont rapporté la validation fonctionnelle des candidats identifiés, mettant ainsi en évidence la nécessité des analyses fonctionnelles à grande échelle des différents amplicons dans le cancer du sein pour identifier de nouveaux gènes pilotes qui pourraient ensuite être utilisés pour le développement de stratégies thérapeutiques pour le cancer du sein. Ces dernières années, l'ARNi est devenu un outil de choix pour le criblage à haut débit pour caractériser la fonction des gènes dans des lignées cellulaires. Dans cette étude, nous avons effectué un criblage fonctionnel à moyen-débit basé sur l’utilisation de l'ARNi de 127 gènes amplifiés et surexprimés appartenant à 11 amplicons majeurs sur les chromosomes 8, 11 et 17 dans le cancer du sein. Ce crible à permis l'identification de 8 oncogènes au sein de 5 amplicons différents. En outre, la validation fonctionnelle de 5 de ces gènes a permis de démontrer que 4 gènes, RAD21, EIF3H, TANC2 et CHRAC1 au sein de 3 amplicons, régulent l'apoptose, la prolifération et la transformation cellulaire de cellule dérivées de carcinomes mammaires. Les régions d'altération génétique dans un cancer peuvent être également modifiées dans de multiples types d’autres cancers. L'amplicon 8p11-p12 a par exemple été décrit dans le cancer du sein, du pancréas, du poumon et de la vessie. Ces amplicons communs dans différents cancers peuvent contenir des oncogènes « pilote » communs. Pour vérifier cette hypothèse, nous avons évalué l'implication possible dans des lignées cellulaires dérivées de cancer du pancréas et du poumon présentant un amplicon en 8p11-p12 de deux oncogènes à savoir, PPAPDC1B et WHSC1L1 qui ont été décrits comme des gènes « driver » de l'amplicon 8p11-p12 dans le cancer du sein et également dans le cancer du poumon pour WHSC1L1. L'inhibition de ces deux gènes réduit la survie cellulaire et la croissance indépendante de l'ancrage à un support de lignées tumorales du pancréas et du poumon présentant une amplification en 8p11-p12. Cette constatation met en évidence l'importance de ces deux gènes dans de multiples cancers et l'intérêt thérapeutique potentiel d'inhiber ces enzymes dans les cancers présentant un amplicon en 8p11-p12. Des modèles de souris transgéniques permettent d’étudier la fonction de gènes candidats in vivo. Pour évaluer in vivo le rôle de PPAPDC1B, nous avons établi des souris transgéniques sur-exprimant PPAPDC1B sous la dépendance du promoteur de la kératine 5 permettant de cibler les épithéliums pluri ou pseudo stratifiés. Les souris transgéniques développent deux phénotypes inattendus, le développement de poils le long des incisives et une inflammation aiguë des glandes salivaires, des ganglions lymphatiques, de la vessie et du pancréas. / Availability of both large scale transcriptomic and genomic data of tumours now allows to identify relatively easily candidate oncogenes that are over-expressed as a consequence of DNA amplification. These candidate oncogenes have then to be functionally validated and studied for their role in the normal and cancer cell.In this study, we mainly focused on breast cancer, the most common cancer among women and the second leading cause of cancer deaths in women around the world. In France, 52,000 new cases with 12,000 deaths of breast cancer were estimated in 2010 accounting for 34% of all new cases of cancer in women. In breast cancer the main altered chromosomes include chromosome 8, 11 and 17 which contain the 17q12 (ERBB2) and the 11q13 (CCND1) amplicons. Development of “herceptin” against ERBB2 illustrates the potential of cancer genomics in identifying therapeutic targets. Several studies have identified other amplicons with candidate oncogenes. However very few studies reported functional validation of identified candidates, thus highlighting the need of large scale functional analyses of different amplicons in breast cancer to identify new driver genes which may be used for development of therapeutic strategies for breast cancer. In recent years, RNAi has become a tool of choice for high-throughput screening to characterize gene function in cultured cells. In this study we performed high-throughput RNAi based functional screening of 127 amplified and over-expressed genes from 11 major amplicons on chromosome 8, 11 and 17 in breast cancer. This resulted in the identification of 8 driver genes from 5 amplicons. Further functional validation of 5 of these genes demonstrated that 4 genes, RAD21, EIF3H, TANC2 and CHRAC1 from 3 amplicons, regulate breast cancer cell proliferation, apoptosis and transformation. Regions of genetic alteration in one cancer may be altered in multiple cancer types. One such example includes the 8p11-p12 amplicon which has been reported to be amplified in breast, pancreatic, lung and bladder cancer. Also common amplicons from different cancers may harbor common driver oncogenes. To investigate this hypothesis we evaluated the possible involvement in 8p11-12 amplified pancreatic and lung cancer cell lines of two oncogenes namely, PPAPDC1B and WHSC1L1 that have been described to be driver genes of the 8p11-12 amplicon in breast cancer and furthermore in lung cancer for WHSC1L1. Inhibition of both genes reduced cell survival and anchorage independent growth in amplified pancreatic and lung cancer cell lines. This finding highlights the importance of these two genes in multiple cancers and therapeutic potential interest to inhibit these enzymes in multiple cancers with 8p11-p12 amplification.Transgenic mouse models play an important role to investigate in vivo function of candidate genes. To evaluate in vivo role of PPAPDC1B, we established a transgenic mouse model over-expressing PPAPDC1B under the Keratin 5 promoter. Transgenic mice developed two unexpected phenotypes including development of hair follicles along front teeth and acute inflammation of salivary glands, lymph nodes, bladder and pancreas. This is an ongoing study that may help to understand the mechanism of action of PPAPDC1B in vivo.

Au cours de ma thèse, j’ai étudié la contribution de miR-205 dans le développement du cancer du sein. MiR-205 a été choisi suite à l'analyse comparative de l'expression du miRome entre la lignée « normale » MCF10A et une lignée cancéreuse dérivée MCF10A-CA1a. J’ai démontré que l’expression de miR-205 augmente durant la tumorigenèse tandis que miR-205 est non détectable dans la lignée cellulaire ayant un potentiel métastatique. De plus, j’ai montré que les cellules souches du cancer du sein expriment miR-205, contrairement à la population non souche. En utilisant des cultures de cellules épithéliales 3D, j’ai corrélé la fonction tumorigène de miR-205 à la répression de l'apoptose et non à une prolifération accrue. De plus, le niveau d'expression de la E-Cadhérine dépend de la quantité de miR-205 dans les différentes lignées cellulaires de MCF10A. Les études de perte de fonction suggèrent que la E-Cadhérine est impliquée dans le phénotype acini miR-205-Dépendant, en corrélation avec la transformation de cellules épithéliales du sein. L’ensemble de ces résultats met en lumière la complexité et la duplicité des miRNA durant le processus de cancérisation. Ce type d’étude ouvre des perspectives d’utilisation des miRNA dans le cadre des diagnostics et/ou thérapeutiques. / During the time I was working on my thesis, I aimed to understand the role of miR-205 in breast cancer development. MiR-205 was chosen from the comparative analysis of total micro-RNAs expression in non-Transformed and tumorigenic cell lines of the MCF10A breast epithelial cell model. I demonstrated the complexity of miR-205 functions during breast epithelial cell transformation by showing miR-205 overexpression in transformed non-Invasive cell lines and miR-205 down-Regulation in cell line with metastatic potential. Moreover, we demonstrated increased level of miR-205 expression in breast cancer stem cells in comparison with non-Stem cells. Using 3D cultures of breast epithelial cells, I succeeded to correlate the tumorigenic function of miR-205 with its role in modulation of acinar size, and to attribute it to the apoptosis repression but not increased proliferation. Further, I was able to show that miR-205 exercises its oncogenic functions via targeting ZEB1, an inhibitor of E-Cadherin. Indeed, E-Cadherin expression level depends on the amount of miR-205 in different MCF10A cell lines. Downregulating E-Cadherin restored normal acinar morphology in miR-205 expressing cells, consistent with E-Cadherin being involved in the miR-205-Dependent acini phenotype that correlates with tumorigenic breast epithelial cell transformation.

Le cancer du sein est le cancer le plus fréquent et la première cause de mortalité par cancer chez la femme dans le monde [1]. De nombreux facteurs participent au développement de cette maladie et les gènes BRCA1 et BRCA2 sont particulièrement impliqués. En effet, des mutations dans ces deux oncosuppresseurs sont responsables de 5 à 10% des cancers du sein héréditaires [2]. De plus, une baisse de leur expression est retrouvée dans un grand nombre de cancers du sein sporadiques [3]. Les mutations héréditaires des gènes BRCA1 et BRCA2 sont également à l’origine de cancers de l’ovaire [4]. Ce cancer est beaucoup moins fréquent que le cancer du sein, mais il est associé à un mauvais pronostic. En plus de ces facteurs génétiques, des facteurs hormonaux semblent également intervenir dans les processus de carcinogenèse mammaire et ovarienne, mais aussi des facteurs environnementaux et plus particulièrement l’alimentation. En effet, la consommation de soja, fréquente dans certaines régions de l’Asie serait responsable d’une diminution du risque de développer un cancer du sein dans les pays Asiatiques par rapport aux pays Occidentaux. Ce sont les phyto-oestrogènes contenus dans le soja qui agiraient, grâce à leur similarité de structure avec le 17-β-oestradiol de la femme [5]. Les phyto-oestrogènes du soja pourraient également agir sur le développement du cancer de l’ovaire puisque celui-ci est un cancer oestrogéno-dépendant, comme le cancer du sein. L’équipe Nutrition et Cancer du Département d’Oncogénétique du Centre Jean Perrin étudie les effets potentiellement préventifs des phyto-oestrogènes du soja dans le processus de cancérogenèse. Une première étude, menée au sein de l’équipe, a montré que l’expression des gènes BRCA1 et BRCA2 dans la glande mammaire pouvait être modulée par la consommation de soja chez des rates ovariectomisées [6]. Aussi, des études transcriptomiques, ont montré que les conséquences de l’inactivation des oncosuppresseurs BRCA1 et BRCA2 par l’utilisation d’un petit ARN interférent dans les cellules mammaires pouvaient être contrées par un traitement avec les phyto-oestrogènes du soja [7, 8]. Suite à l’émergence de travaux montrant des effets des phyto-oestrogènes du soja sur la méthylation de l’ADN, et la présence de méthylation dans le promoteur des gènes BRCA1 et BRCA2 dans les cancers sporadiques du sein, nous avons voulu voir si les phyto-oestrogènes du soja pourraient agir directement sur la méthylation de ces deux oncosuppresseurs, que nous avons au préalable mis en évidence dans les cancers du sein et de l’ovaire. / Breast cancer is the most common cancer and the leading cause of cancer death among women worldwide [1]. Many factors contribute to the development of this disease and the BRCA1 and BRCA2 genes are particularly involved. Indeed, mutations in these two oncosuppressors are responsible for 5 to 10% of hereditary breast cancers [2]. In addition, a decrease in their expression is found in a large number of sporadic breast cancers [3]. Hereditary mutations of the BRCA1 and BRCA2 genes are also at the origin of ovarian cancers [4]. This cancer is much less common than breast cancer, but it is associated with a poor prognosis. In addition to these genetic factors, hormonal factors also seem to be involved in the processes of breast and ovarian carcinogenesis, but also environmental factors and more particularly food. Soybean consumption, which is common in some parts of Asia, is thought to reduce the risk of developing breast cancer in Asian countries compared to Western countries. It is the phytoestrogens contained in soy that act, thanks to their similarity of structure with the 17-β-estradiol of the woman [5]. Soy phytoestrogens may also affect the development of ovarian cancer since it is an estrogen-dependent cancer, such as breast cancer. The Nutrition and Cancer team of the Department of Oncogenetics at the Jean Perrin Center is studying the potentially preventative effects of soy phytoestrogens in the carcinogenesis process. A first study, conducted within the team, showed that the expression of BRCA1 and BRCA2 genes in the mammary gland could be modulated by the consumption of soy in ovariectomized rats [6]. Also, transcriptomic studies have shown that the consequences of the inactivation of BRCA1 and BRCA2 oncosuppressors by the use of a small interfering RNA in mammary cells could be countered by treatment with soy phytoestrogens [7, 8]. Following the emergence of studies showing the effects of soy phytoestrogens on DNA methylation, and the presence of methylation in the BRCA1 and BRCA2 gene promoter in sporadic breast cancers, we wanted to see if the soy phytoestrogens could directly affect the methylation of these two oncosuppressors, which we have previously identified in breast and ovarian cancers.

Le cancer du sein est une maladie hétérogène, d’une part car la réponse à un traitement donné n’est pas toujours identique et d’autre part car la survie des patientes peut varier. Individualiser les traitements des patientes atteintes d’un cancer du sein demeure l’un des objectifs premiers des praticiens. La chimiothérapie néoadjuvante (CTNA) est le traitement standard pour le cancer du sein opérable. Un des bénéfices principaux de la CTNA est d’améliorer le taux de la conservation mammaire. Elle permet également d’identifier les non- répondeurs plus précocement afin de stopper un traitement inefficace. De plus, la CTNA est le seul moyen d’étudier les marqueurs prédictifs de la tumeur afin de personnaliser le traitement en fonction de chaque malade. La réponse complète histologique (RCH) sur la pièce opératoire après la CTNA est le seul facteur prédictif de la survie des patientes validé à l’heure actuelle. Ce travail, réalisé au Centre Jean Perrin, s’articule autour de 2 parties ayant pour objectif la personnalisation des traitements, plus spécifiquement dans la sous-population Luminale/HER2-. Dans la première partie, nous avons promu une étude prospective de phase II randomisée, ayant inclu des patientes atteintes d’un cancer du sein HER2- (80% luminal et 20% triple négative), avec pour objectif la comparaison du taux de RCH obtenu par l’emploi d’un traitement standard de CTNA: 3 cures de FEC100 suivi de 3 cures de Taxotère par rapport à un traitement adapté en fonction de la réponse clinique après 2 et 4 cures de FEC 100. Cette étude n’a pas montré de différence significative au niveau de la RCH entre les deux stratégies de traitement. Nous avons également réalisé une revue de la littérature sur la RCH, qui nous a permis de mieux comprendre que la RCH ne semblait pas être capable de prédire la réponse au traitement chez les patientes atteintes d’un cancer du sein luminal, ni même leur survie; ces patientes présentaient un taux de RCH faible. C’est pour cette raison que chez les patientes atteintes d’un cancer du sein luminal, nous avons orienté nos travaux dans la recherche d’autres bio-marqueurs prédictifs de la réponse à la chimiothérapie. Ceci pourrait nous permettre d’avoir une meilleure prise en charge des patientes atteintes de ce sous-type de cancer du sein. Dans la deuxième partie de ces travaux, nous avons donc réalisé une base de données de 128 patientes traitées par CTNA pour un cancer du sein RH+/HER2-. D’après l’analyse des résultats, l’envahissement ganglionnaire (N) évalué sur la pièce opératoire est un facteur pronostique indépendant. C’est pourquoi, chez les patientes présentant plus de 4 ganglions envahis, il pourrait être proposé un traitement prolongé par hormonothérapie adjuvante. Enfin, nous nous sommes intéressés aux infiltrations lymphocytaires dans le microenvironnement tumoral (TIL) et plus spécifiquement à l’infiltration lymphocytaire T cytotoxiques CD8 au niveau de la biopsie. Nous avons souhaité évaluer la valeur prédictive à la chimiothérapie de l’infiltration lymphocytaire. D’après nos premières analyses, le nombre de TIL et de CD8+ mesuré sur la biopsie est significativement associé à la taille tumorale résiduelle et à la RCH : plus le nombre de lymphocytes CD8 est élevé, plus la taille tumorale résiduelle est faible. Ces différents travaux soulignent l’importance de la caractérisation des sous-groupes de tumeurs mammaires afin de pouvoir adapter le traitement, dans le but d’améliorer la réponse et d’augmenter la survie des patientes. / Breast cancer (BC) is an heterogeneous disease notably because of a difference in patient’s response to a given treatment and also a difference in survival. Individualize therapies to treat BC patients remains one of main goal of physicians. Neoadjuvant chemotherapy (NACT) is the standard treatment for operable breast cancer. One of the main benefits of NACT is to improve the breast conservation rate. It permits also to identify earlier non-responders in order to stop an ineffective treatment. In addition, NACT is the only way to study the predictive tumor markers in order to tailor treatment for each patient. Pathological complete Response (pCR) assessed in surgery piece after NACT is the only predictor of patient’s survival validated to date. This work, carried out at Centre Jean Perrin, includes two parts with the aim of personalizing treatments, and more specifically in the Luminal/HER2- subpopulation. In the first part, we have promoted a prospective randomized phase II trial, which included HER2- BC patients (80% luminal and 20% triple negative). The aim of this study was pCR rate comparison obtained with use of a standard NACT treatment: 3 FEC100 courses followed by 3 cycles of Docetaxel to an adapted treatment according to clinical response after 2 and 4 FEC 100 cures. This study did not reveal significant pCR differences between the two treatment strategies. We have also conducted a literature review on pCR. This review allows us to better understand that pCR seems to not be able to predict response to treatment in luminal BC patients, nor their survival; few of these patients reaching a pCR. For this reason, in luminal BC patients, we have focused our researchs on other predictive biomarkers of response to chemotherapy. This could allow us to have a better medical care of patients having this subtype of BC. In the second part of this work, we have realised#a 128 patients database treated by NACT for their HR+/HER2- BC. According to results analysis, the number of involved nodes (N), measured on the surgery piece, is an independent prognostic factor. That is why, in patients presenting more than 4 involved nodes, we could propose an extended adjuvant hormone therapy. Finally, we have examined the tumor microenvironment infiltration lymphocyte (TIL) and specifically the CD8 cytotoxic T lymphocytes in tissue biopsy. We wanted to assess the predictive value of lymphocyte infiltration to chemotherapy. According to our first analysis, the TIL and CD8+ number on biopsy was significantly associated with residual tumor size and pCR: the larger number of CD8 lymphocytes, the smaller residual tumor size was. These studies emphasize the importance of characterizing subgroups of breast tumors in order to adapt the treatment and thus to improve the response and increase patients survival