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

La protéine E2F-1 est un facteur de transcription qui participe au contrôle de la prolifération cellulaire en stimulant le passage des cellules en phase S du cycle cellulaire et est aussi capable d'induire l'apoptose. Ayant préalablement décrit son profil d'expression différentielle dans les tumeurs bronchiques, nous avons étudié son rôle potentiel dans ces tumeurs.<br>L'épissage alternatif des pré-ARNm joue un rôle important dans la régulation de l'apoptose et les protéines de la famille SR sont des régulateurs principaux des événements de l'épissage alternatif et constitutif. Actuellement très peu de données existent concernant leurs activateurs en amont ainsi que leurs gènes cibles impliqués au cours du processus apoptotique. Dans ce travail, nous avons identifié la protéine SC35, un membre de la famille des protéines SR, comme une cible transcriptionnelle directe de E2F1. Nous avons montré que les deux protéines interagissent et coopèrent pour induire l'apoptose, notamment en réponse aux agents génotoxiques, en modifiant les patrons d'épissage de certains gènes apoptotiques dont Bcl-x, ou caspase-9, en faveur des transcrits codant pour les isoformes pro-apoptotiques. Ces résultats démontrent la capacité de E2F1 à réguler les profils d'épissage de transcrits contrôlant l'apoptose via la protéine SC35. Finalement, nous avons obtenu des résultats impliquant SC35 dans le contrôle des fonctions transactivatrices de E2F1 au niveau de gènes contrôlant la division cellulaire, et notamment la synthèse d'ADN. La protéine VEGF-A existe sous la forme de multiples isoformes protéiques résultant de l'épissage alternatif de son ARNm pré-messager et dénommées de façon générique VEGFxxx (formes pro-angiogéniques) et VEGFxxxb (formes anti-angiogéniques). L'expression des différentes isoformes de VEGF-A est fortement dérégulée dans les tumeurs. Dans un deuxième axe de ce travail, nous avons montré que E2F1 réprime l'activité du promoteur du VEGF-A dans nos lignées dépourvues de p53 fonctionnelle et dans des conditions normoxiques. De plus, nous avons montré que E2F1 n'affecte pas négativement le niveau d'expression des isoformes VEGFxxxb suggérant que E2F1 stimule l'inclusion de l'exon 8b du VEGF-A par un mécanisme restant à identifier. Nos résultats montrent qu'E2F1 affecte la balance des isoformes du VEGFA en faveur de ses formes anti-angiogeniques et suggèrent que le facteur d'épissage SC35 contribue à ces effets. Nos travaux ouvrent des perspectives quand aux conséquences biologiques de la dérégulation de l'expression de E2F1 dans les cancers bronchiques via une modification des facteurs d'épissage et un rôle de E2F1 dans le processus de néoangiogénèse.

Le cancer colorectal métastatique est l’une des premières causes de décès par cancer dans les pays occidentaux, malgré le développement récent de nouveaux traitements ciblés. L’amélioration de la survie des patients passe par une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires impliqués dans la progression tumorale et la formation des métastases. Compte tenu de l’importance du rôle des axes mTOR/HIF1α et CXCL12/CXCR4/CXCR7 dans le processus métastatique, nos objectifs ont été : i) d’analyser de façon extensive le statut de CXCL12 dans une collection de polypes et de tumeurs coliques de tous stades et phénotypes en comparaison avec la muqueuse saine, puis de comprendre les mécanismes régulant l’expression de la chimiokine dans les cellules tumorales ; ii) d’étudier in vitro le rôle de l’hypoxie dans la régulation de la signalisation induite par CXCL12 via CXCR4 et CXCR7 et l’intérêt d’une inhibition des axes mTOR/HIF-1α et CXCL12/CXCR4/CXCR7 en particulier sur les capacités migratoires des cellules tumorales.Nous avons montré que l’extinction du gène CXCL12 est un évènement précoce et systématique au cours de la cancérogenèse colique et que cette perte d’expression pourrait être régulée par un mécanisme d’acétylation au niveau des histones. Une expression différentielle de CXCR4 et CXCR7 au sein des tumeurs du colon a été mise en évidence. L’augmentation d’expression de CXCR7 dans les métastases par rapport aux stades précoces montre l’importance de cet axe dans le processus métastatique. Le maintien de l’expression à la surface cellulaire de CXCR4 en normoxie pendant au moins 24h après un bref passage en hypoxie n’avait pas encore été décrit. Ceci pourrait expliquer le « homing » des cellules tumorales circulantes dans les niches métastatiques selon un gradient de CXCL12. L’utilisation combinée d’irinotécan et de chalcone permettant d’inhiber la migration des cellules tumorales est une approche originale in vitro. Enfin, nous avons initié le développement de modèles métastatiques de cancer du colon par greffe orthotopique sur le caecum de souris NUDE dans l’objectif de tester de nouvelles approches thérapeutiques ciblées in vivo. / Despite the recent development of new targeted chemotherapies, metastatic colorectal cancer is still one of the leading causes of cancer related deaths in western countries. A better understanding of metastatic process would improve survival. Since the role of mTOR/HIF1α and CXCL12/CXCR4/CXCR7 axes in metastasis formation, our objectives were: i) to analyze extensively CXCL12 status in a collection of polyps and colon tumors whatever stages and phenotypes; ii) to study the role of hypoxia in CXCL12/CXCR4/CXCR7 signaling pathway in vitro and on tumor cells migration. We have shown that the CXCL12 extinction is a systematic early event during colorectal carcinogenesis. CXCL12 loss expression may be regulated by histone acetylation mechanism. There is a differential CXCR4 and CXCR7 expression in colon tumors. Increased CXCR7 expression in metastasis compared to early stages underlines the importance of this axis in metastatic process. We have shown for the first time that CXCR4 expression remained stabilized at the cell membrane 24 hours after a transient passage in hypoxia. It could explain circulating cells are attracted in metastatic niches under CXCL12 gradient. Drug combinations with chalcone and irinotecan are an original approach for inhibiting cell migration in vitro. Finally, we have initiated the development of a metastatic model of colon cancer with orthotopic colon human tumors xenograft in NUDE mice to test new therapeutic approaches in vivo.

Le but du projet est l’étude des régulateurs de la voie de signalisation intracellulaire de la voie Pi(3)K-Akt au travers de l’analyse du suppresseur de tumeur PTEN (Phosphatase and tenson homolog) et de la sérine/thréonine kinase mTOR (Mamalian Target of Rapamycin). Cette étude à plusieurs objectifs :1. Modulation de la voie Akt par HCV sur des foies humains, foies de souris FL-N/35 au niveau basal dans un premier temps et lors d’un boost de la voie in vitro sur des cultures primaires d’hépatocytes murins.2. Etude de l’expression ainsi que des modifications post-traductionnelles des modulateurs de la voie PI(3)K dans un modèle murin exprimant (FL-N/35) ou non l’ORF complète du virus de l’hépatite C (VHC).3. Confirmer nos précédentes données avec l’invalidation de PTEN dans un modèle de souris KO pour PTEN.4. Etendre ses données au niveau moléculaire dans l’optique d’une étude mécanistique grâce à l’analyse in vivo, ex vivo et in vitro d’un modèle murin KO pour PTEN.5. Compléter cette étude par l’analyse des déterminants viraux impliqués dans la dérégulation de la signalisation intracellulaire grâce à l’étude de souris NS5A.6. Examiner l’impact de la dérégulation de la voie PI(3)K-Akt dans le développement des Carcinomes hépatocellulaires (CHCs) induit par le VHC. / The goal of myt thesis is to study regulators of intracellular signaling pathway of Pi route (3) K-Akt through the analysis of tumor suppressor PTEN (Phosphatase and tenson homolog) and serine / threonine kinase mTOR (Target of Rapamycin Mamalian). This study has several objectives:1. Modulation of the Akt pathway by HCV in human liver, mouse livers FL-N / 35 to the basal level in a first time and at a track boost in vitro on primary cultures of mouse hepatocytes.2. Study of the expression and post-translational modifications of modulators of PI path (3) K in a murine model expressing (FL-N / 35) or not the complete ORF of hepatitis C ( HCV).3. Confirming our previous data with the invalidation of PTEN in a knockout mouse model for PTEN.4. Extending its data at the molecular level with a view to a mechanistic study through analysis in vivo, ex vivo and in vitro of a knockout mouse model for PTEN.5. Complete this study by analyzing the viral determinants involved in the dysregulation of intracellular signaling through the NS5A mouse study.6. Examine the impact of deregulation of IP route (3) K-Akt in the development of hepatocellular carcinoma (CHCs) induced by HCV.

La mutation R249S (mutant p.R249S) du gène TP53, caractéristique de l'exposition à l'aflatoxine B1 (AFB1), est la plus fréquente dans les carcinomes hépatocellulaires (CHC) et est dans la plupart des cas associée à une infection chronique par le virus de l'hépatite B (VHB). En effet, il existe une synergie entre ces deux facteurs de risque, augmentant ainsi le risque de développer un CHC. Dans une première partie, nous avons étudié les mécanismes moléculaires de cette synergie dans différents modèles cellulaires puis dans une deuxième partie nous avons utilisé une approche épidémiologique pour étudier l'interaction entre la mutation R249S et le VHB. Nous avons tout d'abord montré que p.R249S avait perdu ses fonctions liées à p53wt. D'autre part, p.R249S était capable de former un complexe protéique avec l'oncoprotéine virale HBx dans les cellules de CHC PLC/PRF/5. Dans la deuxième partie de ce travail, nos résultats montrent que la mutation R249S est détectable dans l'ADN du sérum de sujets asymptomatiques de Gambie rurale (Afrique de l'Ouest). Notre travail met en évidence des variations temporelles quantitatives de la mutation R249S. Ces variations dépendent des niveaux d'exposition d'AFB1 mais également de la présence du VHB, suggérant une interaction entre l'AFB1 et le VHB. Enfin, dans une autre étude menée en Gambie et basée sur le recrutement de sujets ayant développés un CHC ou non (contrôles) nos résultats montrent que la mutation R249S est fortement associée au gène HBX complet dans les CHC. Cette association pourrait ainsi expliquer en partie l'effet synergique observé entre l'AFB1 et le VHB. A terme, une cible critique pourrait être identifiée pour des interventions préventives ou thérapeutiques précoces sur les CHC dans les régions de forte incidence / R249S mutation (mutant p.R249S) of TP53 gene, characteristic of the exposure to aflatoxin B1, is the most frequent TP53 mutation in hepatocellular carcinoma (HCC) and is highly associated with chronic hepatitis B virus infection (HBV). Indeed, a synergistic effect exists between these two main risk factors, thus increasing the risk to develop HCC. In a first part, we have studied the molecular mechanisms of this synergy in different cellular models and then, in a second part we have used an epidemiology-based approach to investigate the interaction between the R249S mutation and HBV. Firstly, we have shown that p.R249S has lost p53wt functions. Moreover, p.R249S formed a protein complex with the oncoprotein HBx from HBV in the HCC cell line PLC/PRF/5. In the second part, our results show that R249S mutation is detectable in plasma DNA of asymptomatic subjects from the rural Gambia (West Africa). Our work shows quantitative variations of R249S mutation that are dependent on the levels of exposition to AFB1 but also on the presence of HBV, suggesting an interaction between AFB1 and HBV. Finally, in another study performed in The Gambia and based on subjects with HCC or not (controls), our results show that R249S mutation is highly associated with HBX complete gene in HCC. Therefore this association could explain in part the synergistic effect observed between AFB1 and HBV. Eventually, a critical target may be identified for preventive or early therapeutic interventions on HCC of high-incidence regions

Le cancer représente la deuxième cause de mortalité dans les pays industrialisés. Il a été démontré que 20% des cancers sont d'origine infectieuse. Nous nous sommes intéressés à deux oncovirus HPV (virus du papillome humain) et EBV (Epstein-Barr Virus) responsable du cancer de l'utérus et de divers lymphome B réciproquement. Les événements clés pour le développement d'un cancer viro-induit sont la persistance du virus via la dérégulation des réponses immunitaires et l'induction d'une instabilité gé¬nomique via une dérégulation du cycle cellulaire. Nous avons donc cherché si EBV était capable d'altérer la réponse immunitaire innée. Nous avons montré que EBV était capable d'inhiber TLR9 un acteur clef de la réponse immunitaire innée. Comme TLR9 est inhibé dans un certain nombre de cancers, nous nous sommes demandé si ce récepteur pouvait également, avoir un rôle dans l'oncogenèse. Nous avons montré que la réexpression de TLR9 induisait un ralentissement transitoire de la prolifération cellulaire. Nous nous sommes par la suite intéressés aux mécanismes de dérégulation du cycle cellulaire induits par E6 une oncoprotéine de HPV16. Nous avons trouvé un nouveau mécanisme d'inhibition de l'inhibiteur du cycle cellulaire, p21. HPV16E6 se lie et inhibe les fonctions de du facteur de transcription p150Sal2, ce qui induit une inhibition de p21 dans un contexte p53 indépendant / Cancer represents the second most common cause of death in industrialized countries. Epidemiological and biological studies have now conclusively proved that a variety of infectious agents constitute one of the main causes of cancer worldwide. It has been pointed out that more than 20% of cancers are from infectious origin. HPV high-risk mucosal types are associated to 98% of all cervical cancer cases. Regarding EBV, over 90% of the world’s population is infected and can give rise to malignancies such as Burkitt lymphoma or Hodgkin disease.(Young and Rickinson 2004) Keys features for oncoviruses to induce cancer are firstly to per¬sist by dampening host immune responses and to induce genomic instability in the host by altering the regulation of the cell cycle leading the infected cells to an uncontrolled proliferation. The purpose of this thesis was to find new mechanisms by which EBV and HPV can promote carcinogenesis. We have shown that EBV can alter the regulation and expression of TLRs, the key effectors molecules of the innate immune response. EBV infection of human primary B cells resulted in the inhibition of TLR9 functionality. Our study described a mechanism used by EBV to suppress the host immune response by deregulating the TLR9 transcript through LMP1-mediated NF-κB activation. As TLR was found deregulated in many cancers, we hypothesized that TLR9 may also a direct role in the process of cell cycle control and that loss of its expression may lead to transformation of the cell. Our overall objective here was to study the role of TLR9 in suppressing the events that initiates transformation of epithelial cells in the setting of cervical cancer (virus-associated) and in head and neck cancer (non–virus-associated). A third project dealt with the mechanism cell cycle deregulation by the oncoprotein E6 which expressed during infection with HPV16. We reported that HPV16E6 targets the cellular factor p150Sal2, which positively regulates p21 transcription. HPV16E6 associates with p150Sal2, inducing its functional inhibition by preventing its binding to cis elements on the p21 promoter. These data described a novel mechanism by which HPV16E6 induces cell cycle deregulation with a p53-independent pathway preventing G1/S arrest and allowing cellular proliferation and efficient viral DNA replication

Le cancer du rein se situe au 7ème rang des tumeurs solides de l'adulte et son incidence est en forte augmentation. L'objet de nos recherches a été d'étudier la carcinogénèse rénale et d'identifier des marqueurs pronostiques.Nous avons utilisé le marquage isobarique iTRAQ® pour réaliser une quantification relative des protéines de tumeurs rénales. Nous avons identifié 928 protéines, dont 346 avaient des expressions modifiées en fonction du profil d'agressivité des tumeurs. L'analyse des voies métaboliques impliquées a mis en évidence une amplification du métabolisme préférentiel du glucose en lactate et une diminution du métabolisme oxydatif dans les carcinomes agressifs. Quatorze protéines ont été sélectionnées comme étant de possibles biomarqueurs. Parmi ces protéines, nous avons pu confirmer que l'expression des tumeurs en TGFBI était un marqueur de mauvais pronostique.Pour appréhender la carcinogénèse rénale, nous avons étudié le locus de prédisposition au cancer du rein 12p11.23. La première étape de ce travail a été de confirmer par une étude de réplication indépendante que cette région génétique prédisposait au cancer du rein. La seconde étape nous a permis de démontrer que ce locus agissait comme un activateur de l'expression du gène SHARP1 par l'intermédiaire du facteur de transcription c-Jun et du SNP rs7132434. Des études complémentaires seront nécessaires pour déterminer la fonction, précise de SHARP1 dans la carcinogénèse rénale. / Kidney cancer is the 7th largest solid tumors in adults and its incidence is rising. The purpose of our research was to study renal carcinogenesis and to identify prognostic biomarkers in clear cell renal cell carcinoma.We used the isobaric tagging iTRAQ® to perform a relative quantification of kidney tumor proteins. After proteomic analysis, 928 constitutive proteins were identified and 346 had a modified expression in tumor compared with that of normal tissue. Pathway and integrated analyses indicated the presence of an up-regulation of the pentose phosphate pathway in aggressive tumors. In total, 14 proteins were excreted and could potentially become biomarkers. Among them, we confirmed that TGFBI was significantly associated with oncologic outcomes.To understand renal carcinogenesis, we investigated the 12p11.23 renal cancer susceptibility locus. The first step was to confirm this locus by an independent study. Then we performed a functional analysis of the 12p11.23 region in relation to RCC risk. Our results suggest rs7132434 is a functional SNP at 12p11.23 responsible for the GWAS RCC signal, and that this locus acts as an enhancer of SHARP1 expression by binding c-Jun. Further investigations will be necessary to understand the role of SHARP1 in renal carcinogenesis.

A l`heure où le cancer a supplanté les maladies cardiovasculaires en tant que première cause de mortalité en France, le CCR représente la deuxième cause de mortalité par cancer. Longtemps dominé par la génétique, le paradigme du cancer colorectal a récemment évolué laissant une place prépondérante aux facteurs environnementaux. Il est néanmoins difficile d’étudier l’impact de l’environnement sur la carcinogénèse colorectale de façon exhaustive compte tenu de la multiplicité de ces facteurs environnementaux. Dans la présente étude, nous avons essayé d’appréhender la contribution de la composition du microbiote intestinal, de la composition métabolomique des eaux fécales et des altérations épigénétiques de l’hôte comme témoin de ces facteurs environnementaux au cours de la carcinogénèse colorectale et d’en évaluer le bénéfice en tant que marqueur diagnostique non invasif. Nous avons ainsi pu montrer au sein d’une population de patients à risque moyen de cancer colorectal qu’il existait une signature microbiologique, métabolomique et épigénétique spécifique du cancer colorectal. Nous avons également pu montrer que ces marqueurs présentaient des performances diagnostiques supérieures au test colorimétrique au guaiac utilisé dans le dépistage organisé du cancer colorectal. / Colorectal cancer (CRC) is a significant cause of morbidity and mortality in developed countries. The majority of CRC are called sporadic, meaning they are due to environmental factors rather than constitutional genetic alterations. Indeed, the role of environment, i.e. western lifestyle, is also underlined by dramatic geographic variations in CRC incidence in both sexes. However, it is difficult to take into account the totality of human environmental exposures for a better understanding of the colorectal cancer pathogenesis. In the present work, we tried to highlight the contribution of the environment in the development of colorectal cancer by studying the role of the intestinal microbiota together with the role of the fecal metabolites and the presence of epigenetic alterations of the host. We also investigated the performance accuracy of the latter changes for colorectal cancer diagnosis as compared to the guaiac fecal occult blood test which is widely used as a non-invasive test in several screening program. We demonstrated a specific signature associated with advanced colorectal neoplasia for the intestinal microbiota and the fecal metabolite profile for colorectal cancer as well as a link between colorectal cancer and Wif-1 gene methylation in urine and/or fecal samples. Those specific signatures disclosed higher diagnostic accuracy compared to guaiac fecal occult blood test as colorectal cancer screening test.

Les carcinomes spinocellulaires cutanés (cSCCs) sont le deuxième type de cancer par ordre de fréquence et sont responsables de 25% des décès dus aux cancers de la peau. Il est donc essentiel de caractériser les mécanismes responsables de la cancérisation de l'épiderme afin de développer de nouveaux traitements. Dans ce contexte, les miRNAs apparaissent comme des cibles de choix pour le développement de futures thérapies anti-tumorales. Toutefois, leur implication dans la physiopathologie des cSCCs est encore peu documentée. Au cours de cette étude, j’ai identifié, par séquençage à haut débit, 112 miRNAs dont l’expression est altérée au cours du développement tumoral dans un modèle murin de carcinogénèse chimique cutanée. J’ai ensuite focalisé mon attention sur le cluster miR-193b/365a et sur miR-708 dont les niveaux diminuent au cours de la progression tumorale, suggérant des fonctions de suppresseurs de tumeur. En accord avec cette hypothèse, l’expression ectopique de ces miRNAs inhibe la prolifération, la survie et la migration de cellules tumorales, alors que le blocage de leur action par des anti-sens stimule ces fonctions cellulaires dans des kératinocytes normaux. L’association d’approches in silico et d’analyses du transcriptome de cellules de cSCC sur-exprimant ces miRNAs m’a permis d’identifier leurs gènes cibles potentiels. J’ai validé KRAS et MAX comme cibles communes de miR-193b et miR-365a, et montré par l’utilisation de siRNAs que la répression de ces cibles mime les effets de ces miRNAs. Ces résultats suggérent que le ciblage de ces gènes pourrait médier en partie les effets suppresseurs de tumeur de miR-193b et de miR-365a dans les cSCCs. / Cutaneous squamous cell carcinomas (cSCCs) are the second most common cancer and are responsible for up to 25% of all skin cancer deaths. It is therefore essential to characterize the mechanisms responsible for epidermis carcinogenesis to develop new treatments. In this context, miRNAs appear to be prime targets for the development of future anti-tumor therapies. However, their involvement in the pathophysiology of cSCCs is still poorly documented. In this study, I identified using Small RNA sequencing, 112 miRNAs whose expression is altered during tumor development in a mouse model of cutaneous two-stage chemical carcinogenesis. Then, I focused my attention on the miR-193b/365a cluster and on miR-708, that are down-regulated during tumorigenesis, suggesting tumor suppressor functions. Consistent with this hypothesis, the ectopic expression of these miRNAs inhibit the proliferation, survival and migration of tumor cells, while blocking their action with antisense oligonucleotides stimulates these cellular functions in normal keratinocytes. Combining in silico target-prediction approaches and transcriptome analyzes of cSCC cells over-expressing these miRNAs, I identified their potential target genes. I validated KRAS and MAX as direct targets of miR-193b and miR-365a, and I showed that repression of these genes using siRNAs mimics the effects of these miRNAs. These results suggest that targeting these genes might mediate, at least in part, the tumor suppressor action of miR-193b and miR-365a in cSCCs.