Ce travail s’inscrit dans le cadre de la recherche d’allèles de sensibilité ou de résistance au cancer mammaire, un trait génétique complexe, en utilisant le rat comme animal modèle. La première partie a consisté en l’étude génétique d’un nouveau croisement entre une souche de rat sensible au cancer mammaire (SPRD-Cu3) et une souche résistante (WKY), le but étant d’identifier de nouveaux loci associés à la sensibilité au cancer mammaire, différents de ceux déjà détectés par d’autres études. Pour cela nous avons testé trois phénotypes tumoraux distincts (agressivité, multiplicité et latence tumorale). De cette façon, nous avons identifié sept QTL liés génétiquement à l’un ou l’autre de ces phénotypes. Une deuxième partie a consisté en la création et l’étude phénotypique de lignées congéniques SPRD-Cu3.WKY- pour chacun des loci identifiés dans l’analyse génétique. Ceci dans le dessein de confirmer « physiquement » l’existence des QTL prédits par l’analyse statistique et de quantifier l’effet d’un allèle WKY dans chacune de ces régions sur le phénotype de la lignée parentale SPRD. L’existence de trois QTL a ainsi pu être confirmé in vivo. Deux QTL situés sur les chromosomes 5 et 18 sont associés à la multiplicité tumorale et un QTL situé sur le chromosome 9 est associé à la latence tumorale. Dans la partie trois nous avons recherché des candidats dans les régions des QTL identifiés au préalable. Pour cela nous avons étudié les différences d’expression génique entre les deux souches parentales et nous nous sommes intéressés à la localisation chromosomique des gènes exprimés de façon divergente entre SPRD et WKY. Les gènes à la fois différentiellement exprimés et localisés dans l’un des QTL constituent des candidats de choix. Nous avons également évalué la candidature de quelques-uns de ces gènes candidats dont Jun et Pla2g2a. Dans la dernière partie, nous avons porté notre intérêt sur la recherche d’un mécanisme de résistance ou de sensibilité qui serait commun à plusieurs souches de rat. Pour cela nous avons analysé l’expression génique de deux souches résistantes (COP et WKY) et de deux souches sensibles (SPRD et WF), le but étant de déterminer s’il existe un profil d’expression typique des souches résistantes ou sensibles et d’essayer de le relier à un mécanisme biologique spécifique. Aucune signature commune robuste n’a pu être mis en évidence ce qui implique que le phénotype de sensibilité au cancer mammaire est sans doute régi par des mécanismes différents dans des souches différentes. Nous avons par ailleurs pu établir que la souche WKY présente le phénotype BCO et est morphologiquement et fonctionnellement plus différenciée que les trois autres souches.

L'obésité, en constance augmentation, est un facteur de risque établi de cancer mammaire chez les femmes en post-ménopause associé à un mauvais pronostic favorisant la survenue de métastases et la moindre réponse thérapeutique chez ces patientes. Parmi les différentes hypothèses émises expliquant ce lien entre obésité et cancer, plusieurs arguments bibliographiques suggèrent une implication des sécrétions adipocytaires, dont les concentrations plasmiques sont modulées en situation d'obésité, dans la tumorogenèse mammaire. Les objectifs de ce travail étaient d'analyser le rôle des sécrétions adipocytaires, reflétant une situation d'obésité, dans le processus d'angiogenèse ainsi que dans la moindre réponse thérapeuthique aux traitements anti-cancéreux, notamment d'hormonothérapie.(...)Nos résultats suggèrent que les sécrétions adipocytaires sont impliquées dans la régulation de la tumorogenèse mammaire ce qui ouvre des perspectives préventives et/ou thérapeutiques prometteuses, ciblant les adipokines, pour les femmes en surpoids particulièrement à risque. / Obesity, constantly incrasing, is an established risk factor for breast cancer in post-menopausal women associed with a pour prognosis favoring the occurence of metastases and lower therapeutic response in these patient. Among the various hypotheses explaining the link between obesity and breast cancer, multiple bibliographic arguments suggest the involvement of adipocyte secretions, whose plasma concentrations are modulated in case of obesity, in mammary tumorogenesis. The objectives of thesis were to highlight the implication of adipocyte secretions, in a context of obesity, in the angiogenic process and therapeutic response to hormonal cancer traetments. (...) Adipocyte secretions are involved in the regulation of mammary tumorigenesis which opens up promising preventive or therapeutic perspectives targeting adipokines in situation of overweight.

L'un des enjeux majeurs de la recherche anti-cancéreuse est de développer de nouvelles thérapies en direction des tumeurs réfractaires aux traitements conventionnels. Dans ce contexte, l'identification récente de l'activité anti-tumorale PPARγ-indépendante des thiazolidinediones ouvre de nouvelles perspectives thérapeutiques. Au sein du laboratoire, il a été montré qu'un analogue inactif de la TGZ, la Δ2-TGZ, induit une dégradation protéasome-dépendante du récepteur α aux oestrogènes de manière PPARγ-indépendante. A partir de ces données, les objectifs de ma thèse ont été 1) de participer à la caractérisation de nouveaux composés à activité anti-cancéreuse 2) de mieux comprendre les mécanismes PPARγ-indépendants mis en jeu dans l'effet anti-cancéreux des TZD. Lors de ce travail de thèse, nous avons caractérisé de nouveaux composés plus efficaces que la Δ2- TGZ pour l'inhibition de la prolifération des cellules cancéreuses mammaires MCF-7 et MDA-MB-231 et faiblement toxiques sur des cultures primaires d'hépatocytes humains. De plus, nous avons montré que la Δ2-TGZ est capable d'induire un stress du réticulum endoplasmique à des temps précoces dès 3 heures et une apoptose à des temps plus tardifs 48 heures. Cependant, nous n'avons pas pu conclure à l'existence d'un lien entre les deux mécanismes. Enfin, nous avons montré que la biotinylation d'un ligand naturel de PPARγ, la 15d-PGJ2, accroît son effet anti-prolifératif sur les cellules cancéreuses mammaires MCF-7 et MDA-MB-231 et conduit à un stress du réticulum endoplasmique et à une mort par apoptose. Ces effets sont partiellement dépendants de PPARγ pour le stress du réticulum endoplasmique mais strictement PPARγ-indépendants pour l'apoptose. Ce travail pourrait permettre de constituer de nouveaux outils thérapeutiques dans le traitement du cancer du sein.

Le mucus recouvre et protège les épithéliums des tractus respiratoire, gastro-intestinal et reproducteur. Les mucines sécrétées sont des molécules mosaïques de très grande taille moléculaire, fortement O-glycosylées et responsables des propriétés rhéologiques du gel de mucus. MUC5B est l’une des cinq mucines gélifiantes et est principalement sécrétée dans le tractus respiratoire. Chez l’Homme, MUC5B est impliquée dans le cancer mammaire et la mucoviscidose. MUC5B est exprimée dans plus de 80% des cancers mammaires alors que MUC5B n’est pas exprimée dans le tissu mammaire sain. Par ailleurs, MUC5B pourrait jouer un rôle majeur dans le poumon de patients atteints de mucoviscidose. Pour étudier la fonction de MUC5B, nous avons utilisé des protéines recombinantes composées de différents domaines de MUC5B et des modèles animaux. Nous avons montré que MUC5B favorise la prolifération cellulaire et l’invasion in vitro et favorise la croissance tumorale et la dissémination métastatique chez des souris immunodéprimées. MUC5B apparait donc comme une cible thérapeutique intéressante pour ralentir la prolifération cellulaire et la dissémination métastatique dans le cancer du sein. Nous avons également montré que l’expression de Muc5b et le nombre de cellules Muc5b positives sont plus élevés dans un modèle murin de mucoviscidose (Cftr–/–) que chez les souris frères-sœurs contrôles, ce qui suggère que les souris Cftr–/– sont prédisposées à former des bouchons bronchiques. Les souris Cftr–/– infectées expérimentalement par Pseudomonas aeruginosa développent des bouchons bronchiques AB-PAS positifs principalement composés de la mucine Muc5b et d’ADN. MUC5B semble être une cible thérapeutique intéressante pour diminuer la viscosité du mucus dans la mucoviscidose. Enfin, nous avons montré que la protéine Muc5b est exprimée très précocement (dès E8.5) au cours du développement embryonnaire murin. A E11.5, Muc5b est exprimée dans le bourgeon pulmonaire, dans le bourgeon formant la trachée et l’œsophage et dans l’estomac. De manière inattendue, Muc5b est exprimée au niveau baso-latéral des cellules épithéliales suggérant un rôle clé de MUC5B dans la morphogenèse. / Respiratory, gastrointestinal and reproductive tracts are protected by a mucus layer. Secreted mucins are large, high molecular weight and heavily O-glycosylated mosaic proteins that are responsible for the rheological properties of mucus gel. MUC5B is one of the five secreted gel-forming mucins and is mainly secreted in the respiratory tract. In human pathology, MUC5B has been implicated in breast cancer and cystic fibrosis (CF). This ‘non mammary’ mucin is expressed in more than 80% of breast cancer and it has been suggested that MUC5B may represent the main mucin to be implicated in the lung disease of CF.To investigate the function of MUC5B, we used recombinant proteins of several MUC5B domains and animal models. We show that MUC5B promotes cell proliferation and invasion in vitro and tumor growth and metastasis using SCID mice suggesting that MUC5B may represent a therapeutic target to slow down the tumor growth and dissemination in breast cancer. We show also that Cftr–/– mice harbor more Muc5b positive Clara cells than do control littermates suggesting that CF mice are predisposed to develop mucus plugs. Experimental infection with Pseudomonas aeruginosa increased the number of Muc5b-positive cells and the formation of mucus plugs in bronchi or bronchioles of Cftr–/– mice. These plugs are mainly composed of Muc5b and DNA suggesting that MUC5B may be a valuable target for decreasing mucus viscosity in CF. Finally, Muc5b protein was detected very early in mouse embryogenesis (at day 8.5). At E11.5, Muc5b is expressed in pulmonary bud, in tracheo-esophagal groove and in stomach. Unexpectedly, Muc5b is expressed at the basal and lateral membrane of epithelial cells of the buds suggesting a key role in epithelial morphogenesis.

L'un des enjeux majeurs de la recherche anti-cancéreuse est de développer de nouvelles thérapies en direction des tumeurs réfractaires aux traitements conventionnels. Dans ce contexte, l'identification récente de l'activité anti-tumorale PPARgamma-indépendante des thiazolidinediones ouvre de nouvelles perspectives thérapeutiques. Au sein du laboratoire, il a été montré qu'un analogue inactif de la TGZ, la delta2-TGZ, induit une dégradation protéasome-dépendante du récepteur alpha aux oestrogènes de manière PPARgamma-indépendante. A partir de ces données, les objectifs de ma thèse ont été 1) de participer à la caractérisation de nouveaux composés à activité anti-cancéreuse 2) de mieux comprendre les mécanismes PPARgamma-indépendants mis en jeu dans l'effet anti-cancéreux des TZD. Lors de ce travail de thèse, nous avons caractérisé de nouveaux composés plus efficaces que la delta2-TGZ pour l'inhibition de la prolifération des cellules cancéreuses mammaires MCF-7 et MDA-MB-231 et faiblement toxiques sur des cultures primaires d'hépatocytes humains. De plus, nous avons montré que la delta2-TGZ est capable d'induire un stress du réticulum endoplasmique à des temps précoces dès 3 heures et une apoptose à des temps plus tardifs 48 heures. Cependant, nous n'avons pas pu conclure à l'existence d'un lien entre les deux mécanismes. Enfin, nous avons montré que la biotinylation d'un ligand naturel de PPARgamma, la 15d-PGJ2, accroît son effet anti-prolifératif sur les cellules cancéreuses mammaires MCF-7 et MDA-MB-231 et conduit à un stress du réticulum endoplasmique et à une mort par apoptose. Ces effets sont partiellement dépendants de PPARgamma pour le stress du réticulum endoplasmique mais strictement PPARgamma-indépendants pour l'apoptose. Ce travail pourrait permettre de constituer de nouveaux outils thérapeutiques dans le traitement du cancer du sein / One of the main goals of the anti-cancer research is to develop new therapeutic option for resistant tumor. In this context, the recent discovery of thiazolidinedione devoid of PPARgamma activity with a strong anti-cancer effect opens new perspectives. In a previous study, the laboratory showed that an inactive derivative of PPARgamma, the delta2-TGZ, induce a proteasome-dependent degradation of estrogen receptor alpha in PPARgamma-independent way. Thus, during my thesis we aimed 1) to participate in the study of new compounds less toxic and more effective to inhibit the proliferation of mammary cancer cells, 2) to better understand PPARgamma-independent mechanisms involved in the anti-cancer effect of the TZD. In the present work, we characterise new compounds more effective than delta2-TGZ to inhibit the proliferation of the breast cancer cells MCF-7 and MDA-MB-231 and are less toxic on primary culture of human hepatocytes. We pursued the study on mechanisms involved in PPARgamma-independent anti-proliferative activity of delta2-TGZ. We showed that delta2-TGZ is able to induce endoplasmic reticulum stress as soon as 3 hours and apoptosis in later times 48 hours of treatment. Nevertheless we could not conclude of the existence of a link between these two pathways. Finally, we studied the effect of the biotinylation of a natural ligand of PPAR?: the 15d-PGJ2. This modification drive to an increased effect of the 15d-PGJ2 on the anti-proliferative effect of breast cancer cells, reticulum endoplasmic stress and death by apoptosis. These effects are partially PPARgamma-dependent for reticulum endoplasmic stress and only PPARgamma-independent for apoptosis. This work highlighted new promising tools of breast cancers treatment

\ / Doctorat en sciences, Spécialisation biologie moléculaire / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L’imagerie moléculaire avec des biomarqueurs radiomarqués par des émetteurs de positons est couramment utilisée dans les cancers mammaires infiltrants pour la stadification initiale ou en cas de récidive, et également pour l’évaluation de la réponse tumorale en situation néoadjuvante et métastatique. Après quelques notions générales sur les cancers mammaires et le rôle alloué à l’imagerie moléculaire, les résultats des travaux axés sur l’imagerie moléculaire des cancers mammaires que j’ai encadrés et auxquels j’ai contribués au sein de l’équipe de Médecine Nucléaire de l’Institut Curie - Saint-Cloud sont présentés. Ces études ont évalué la valeur de la Tomographie par Emission de Positons au FluoroDesoxyGlucose (TEP-FDG) en cas de suspicion biologique de récidive, ou pour la stadification initiale et l’évaluation de la réponse tumorale à la Chimiothérapie NéoAdjuvante (CNA) des cancers mammaires inflammatoires. Notre équipe a également étudié la valeur pronostique de la réponse tumorale à l’hormonothérapie par la TEP-FDG, en situation métastatique. La problématique de l’évaluation précoce de la réponse tumorale à la CNA par l'imagerie moléculaire m’a amené à étudier un modèle murin transgénique de cancer mammaire avec d’autres biomarqueurs que le FDG, à savoir la FLuoroThymidine (FLT) et le pertechnetate. Des outils de quantification de la charge tumorale ont pu être développés et ont permis d’évaluer la réponse tumorale à des drogues cytotoxiques lors d’un suivi longitudinal, mais ce travail s’est heurté aux limites de l’imagerie préclinique. Les résultats des études cliniques sur l’évaluation précoce de la réponse tumorale à la CNA sont ensuite exposés, avec le FDG comme biomarqueur en insistant sur l’influence du phénotype moléculaire sur les paramètres définissant une réponse métabolique. L’état des connaissances et les perspectives avec d’autres biomarqueurs que le FDG, à savoir la FLT et le FluoroEStradiol (FES), pour étudier respectivement la prolifération cellulaire tumorale et la présence et la fonctionnalité des récepteurs aux estrogènes, puis l’imagerie en développement de l’Human Epidermal Growth Factor Receptor-2 (HER2), destinés à la fois à la sélection de patients candidats à des thérapies innovantes et à la prédiction et l’évaluation de la réponse tumorale aux thérapies sont discutées. / Molecular imaging with biomarkers radiolabeled by positron emitters is commonly used in invasive breast cancers for initial staging or restaging, and for assessment of tumor response in neoadjuvant and metastatic settings. After general concepts of breast cancers and of the place of molecular imaging, results of studies I supervised and to which I contributed within the nuclear medicine team from Curie Institute - Saint-Cloud focused on molecular imaging in breast cancers are presented. These studies assessed the value of Positron Emission Tomography using FluoroDeoxyGlucose (FDG-PET) in recurrence suspected on tumor marker rising and in staging and assessment of tumor response to neoadjuvant chemotherapy (NACT) in inflammatory breast cancers. Moreover our team has studied the prognostic value of tumor response to endocrine therapy by FDG-PET in metastatic breast cancers. The problem of early assessment of tumor response to NACT by molecular imaging has led me to study a transgenic mouse model with other biomarkers than FDG, namely FLuoroThymidine (FLT) and pertechnetate. Quantification tools of tumor burden have been developed and allowed assessment of tumor response to cytotoxic drugs during a longitudinal follow-up of this model, but several limitations of preclinical imaging were encountered. Results of clinical studies on early assessment of tumor response to NACT with FDG as a biomarker are exposed, with emphasis on the influence of the molecular subtype on parameters defining a metabolic response. State of the art and perspectives with FLT and FluoroEStradiol (FES), as biomarkers of proliferation and of estrogen receptors respectively, then imaging of Human Epidermal Growth Factor Receptor-2 (HER2), for both selection of patients to innovative therapies and prediction and assessment of tumor response to systemic therapies are discussed.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal