La voie de signalisation Wnt/β-caténine (Wnt canonique) est impliquée dans une grande variété de fonctions biologiques, entre autres dans l’établissement des axes embryonnaires, l’organogenèse et l’homéostasie de cellules souches adultes. En absence de signaux Wnt, un complexe multiprotéique comprenant le suppresseur de tumeur Adenomatous Polyposis Coli (APC) marque la β-caténine pour la dégradation protéasomique. L’activation de la voie Wnt canonique induit un arrêt de la dégradation de la β-caténine, qui s’accumule dans le noyau, où elle active l’expression de gènes cibles de Wnt. Au cours de la myogenèse embryonnaire, processus pendant lequel le muscle squelettique est formé, une partie des cellules pluripotentes du dermomyotome acquièrt l’identité musculaire, se différencie et forme les myofibres, les unités fonctionnelles du muscle squelettique. La myogenèse n’est pas confinée qu’à la période embryonnaire. En effet, elle peut être réactivée dans le muscle adulte suite à une lésion ou dans certaines conditions pathologiques. Dans ce contexte, les cellules souches du muscle squelettique, appelées cellules satellites, sortent de leur quiescence et génèrent des progéniteurs myogéniques qui prolifèrent et se différencient en formant de nouvelles myofibres pour réparer le tissu. De plus, une partie des progéniteurs myogéniques retournent à l’état quiescent, renouvelant ainsi la population de cellules souches résidentes. Le rôle de la voie de signalisation Wnt/β-caténine dans l’engagement des cellules pluripotentes du dermomyotome vers le destin myogénique demeure méconnu. De même, la fonction de la voie Wnt canonique dans les cellules satellites au cours de la régénération du muscle squelettique adulte reste à l’heure actuelle controversée, car différentes approches sont parvenues à des conclusions contradictoires. Grâce à des modèles génétiques murins, nous avons caractérisé le rôle précis de la voie Wnt canonique au cours de la myogenèse embryonnaire et adulte. Nous montrons in vivo que l’hyperactivation constitutive de la voie de signalisation Wnt/β-caténine induite par l’inactivation conditionnelle d’APC, le principal régulateur négatif de la cascade, se traduit par un défaut majeur de formation et de régénération du muscle squelettique. Nos résultats ex vivo et in vitro démontrent que l’hyperactivation de la voie Wnt canonique altère la progression du cycle cellulaire et entraîne la mort par apoptose. De plus, l’inactivation conditionnelle de la β-caténine n’affecte pas la prolifération des progéniteurs myogéniques mais perturbe leur différenciation. Globalement, nos résultats suggèrent deux rôles différents de la voie de signalisation Wnt/β-caténine dans le muscle squelettique. D’une part, l’inhibition de la voie Wnt canonique est nécessaire au cours de l’initiation de la myogenèse pour permettre l’engagement myogénique des cellules pluripotentes du dermomyotome et l’activation des cellules satellites. D’autre part, la voie de signalisation Wnt/β-caténine est requise à la fois dans les progéniteurs musculaires embryonnaires et adultes pour leur différenciation et la formation des myofibres. / The Wnt/β-catenin signaling pathway, also called canonical Wnt signaling, is implicated in a large variety of biological processes, including embryonic axis determination, organogenesis and adult stem cells homeostasis. Canonical Wnt signaling regulates the stability of β-catenin, a transcriptional co-activator that, in absence of Wnt ligands, is targeted to proteasomal degradation by a multiproteic complex comprising the Adenomatous Polyposis Coli (APC) tumor suppressor. Activation of canonical Wnt signaling blocks β-catenin degradation and results in its accumulation into the nucleus, where it induces the expression of Wnt target genes. During embryonic myogenesis, the process of skeletal muscle formation, a proportion of pluripotent dermomyotomal cells restrict their fate to acquire a myogenic identity and differentiate into contractile myofibers, the functional units of skeletal muscle. Myogenesis can take place also in adult skeletal muscle. Indeed, upon acute injury or in pathological conditions, quiescent muscle-specific stem cells, called satellite cells, become activated and give rise to myogenic progenitors that massively proliferate, differentiate and fuse to form new myofibers and restore tissue functionality. In addition, a proportion of proliferating progenitors returns back to quiescence and replenish the pool of satellite cells in order to maintain the regenerative potential of skeletal muscle. The role of canonical Wnt signaling in the cell fate choice that drives multipotent dermomyotomal cells toward the myogenic lineage remains elusive. Similarly, a possible involvement of the Wnt/β-catenin cascade has been hypothesized in satellite cells during adult skeletal muscle regeneration, but different approaches came to contradictory results. In this study, we use genetic mouse models to investigate the precise role of canonical Wnt signaling in embryonic and adult myogenesis. In vivo constitutive overactivation of Wnt/β-catenin signaling following conditional deletion of APC, the major intracellular negative regulator of the pathway, results in complete abrogation of skeletal muscle formation and regeneration. By combining ex vivo and in vitro approaches, we show that canonical Wnt signaling hyperactivation alters cell cycle progression and results in programmed cell death. Conversely, conditional inactivation of β-catenin does not perturb the proliferative ability of myogenic progenitors but rather affects their differentiation. Collectively, our results demonstrate at least two distinct roles of the Wnt/β-catenin cascade in skeletal muscle. First, during myogenic initiation, canonical Wnt signaling must be inhibited to allow proper activation of myogenesis, in particular to elicit myogenic commitment of dermomyotomal cells and activation of adult satellite cells. Second, in myogenic progression, the Wnt/β-catenin pathway is required in both embryonic and adult muscle progenitors for proper differentiation and myofibers formation.

Les jonctions adhérentes sont des jonctions intercellulaires essentielles à la morphogenèse et à la maintenance des tissus. Elles reposent sur l'assemblage de grands complexes multiprotéiques aux contacts intercellulaires, centrés sur des protéines transmembranaires appelées cadhérines. Nous avons découvert deux nouveaux partenaires des cadhérines N, E, M, P, R et 11, les flotillines. Nous avons caractérisé leur interaction avec la N-cadhérine et découvert qu'elle était constitutive à la membrane plasmique et vraisemblablement indirecte. Nous avons démontré que les flotillines sont essentielles à la stabilisation des jonctions adhérentes dans des cellules musculaires et épithéliales, ainsi qu'à des processus cellulaires dépendants des jonctions. Nous montrons qu'en effet, les flotillines sont nécessaires à l'interaction des cadhérines avec la p120-caténine, qui inhibe leur internalisation et leur dégradation. Nos expériences suggèrent que les flotillines seraient impliquées dans la formation d'un microdomaine membranaire particulier au niveau de la jonction en cours de maturation, permettant le recrutement de la p120-caténine. / Cadherins are essential in many fundamental processes such as tissue patterning during development and in the maintenance of adult tissue architecture. At regions of cell-cell contact, cadherins assemble into large macromolecular complexes named adherens junctions. Here we identify flotillin 1 and 2 as new partners of several classical cadherins. The interaction between flotillines and N-cadherin is constitutive at the plasma membrane and seems to require an intermediate partner. Knockdown of flotillins had a dramatic effect on N- and E-cadherin recruitment at the adherens junctions in both mesenchymal and epithelial cell types. At the molecular level, we show that flotillins stabilize cadherins at the PM hence allowing the coupling of 120 catenin, one of their main stabilizing partners. Our results suggest that flotillins might scaffold a membrane microdomaine at maturing junctions, allowing the recruitment of p120-catenin.

Les β-arrestines (Arrbs) régulent diverses voies de signalisation dont la voie Wnt/β-caténine (Wnt), un acteur clé dans le cancer colorectal. Le but de mon projet était d'étudier l'implication et les mécanismes régulés par les Arrbs dans la tumorigenèse intestinale dépendante de la voie Wnt. L'inhibition de l'expression des Arrbs partielle ou totale dans des souris ApcΔ14/+ montre que seules les souris invalidées pour l'Arrb2 développent 33% des tumeurs détectées chez les souris ApcΔ14/+ ; Arrb2+/+. Ces tumeurs ont une croissance normale. Cependant, l'analyse de leur transcriptome montre qu'elles expriment notamment certains gènes liés au système immunitaire, alors que les tumeurs dépendantes de l'Arrb2 expriment des gènes différents impliqués entre autres dans la voie Wnt. L'invalidation de l'Arrb2 réduit l'expression de gènes cibles de la voie Wnt dans les cellules isolées de 12 sur 18 tumeurs de souris ApcΔ14/+, et inhibe l'augmentation d'activité Wnt et la formation de colonies en agar mou induite par l'invalidation d'Apc dans des cellules murines ApcMin/+. L'Arrb2 est donc essentielle pour l'initiation et la croissance des tumeurs intestinales présentant une activité Wnt élevée. Pour comprendre les mécanismes régulés par l'Arrb2 dans ce contexte, les complexes protéiques associés à l'Arrb2 ont été analysés par protéomique dans des cellules humaines de cancer colorectal SW480 exprimant ou non un dominant négatif de Tcf4. 132 partenaires de l'Arrb2 potentiellement imbriqués dans un réseau de 917 protéines, ont été identifiés dans les cellules où la voie Wnt est active. Une baisse de 80% de l'activité Wnt entraine la disparition de 41 protéines avec 256 interactions potentielles alors que 42 protéines apparaissent avec 244 interactions potentielles. Le rôle clé d'Arrb2 dans le cancer colorectal s'expliquerait par la connexion d'au moins une quarantaine de protéines dépendantes de l'activité Wnt à un réseau de signalisation complexe dont l'analyse est en cours. / Β-arrestins (Arrbs) participate in the regulation of multiple signaling pathways, including Wnt/β-catenin (Wnt), the major actor in human colorectal cancer. The aim of my project was to study the involvement of Arrbs and the mechanisms they regulate in Wnt-dependent intestinal tumorigenesis. The partial or total inhibition of Arrbs in ApcΔ14/+ mice showed that only mice with Arrb2 depletion developed only 33% of the tumors detected in their Arrb2-WT littermates. These remaining tumors grow normally and are Arrb2–independent. Transcriptomic analysis showed that they overexpressed genes that reflect a high interaction with the immune system, whereas those overexpressed in Arrb2–dependent tumors are predominantly involved in Wnt signaling. Moreover, Arrb2 siRNAs decreased the expression of Wnt target genes in cells isolated from 12 of 18 tumors from ApcΔ14/+ mice, completely reversed the increased Wnt activity and colony formation in soft agar induced by Apc siRNA treatment in ApcMin/+ cells. Therefore, Arrb2 is essential for the initiation and growth of intestinal tumors displaying elevated Wnt pathway activity. To better understand the mechanisms involved in this context, Arrb2 protein complexes were analyzed by a differential systematic proteomic approach in SW480 human colorectal carcinoma cells expressing or not a Tcf4 dominant negative. 132 Arrb2 partners potentially involved in a signaling network of 917 proteins were identified in cells with a high Wnt activity. Upon a 80% decrease of this activity 41 partners disappeared with their 256 potential interactions whereas 42 partners appeared with 244 new possible interactions. Arrb2 key role in colorectal cancer could be explained by the cross-talk of about 40 proteins dependent of Wnt activity with a highly complex signaling network that is currently analyzed.

Le développement de traitements thérapeutiques du cancer du sein reste limité par le niveau de connaissance des mécanismes moléculaires et cellulaires impliqués lors du développement normal et tumoral de la glande mammaire. L’épithélium mammaire est entouré d’une matrice extracellulaire (MEC) organisée, la membrane basale, dont le constituant principal est la laminine. Des études ont montré que les interactions entre les cellules mammaires et la MEC, dépendantes des intégrines, jouent un rôle majeur dans le développement et la tumorigenèse mammaires. Ces études n’ont cependant pas permis de déterminer les hétérodimères d’intégrine spécifiquement impliqués. Dans ce contexte, mon projet de thèse a visé à définir le rôle joué par les intégrines liant la laminine (dimères contenant les sous-unités 3 et/ou 6) dans le développement mammaire, dans le maintien de cellules souches mammaires fonctionnelles dans la glande adulte et dans le développement tumoral. Les résultats de mon travail suggèrent que :(i) l’intégrine 31 présente une fonction unique au cours de la lactation. Les mécanismes moléculaires impliqués en aval de 31 font intervenir la voie FAK/Rac1/PAK1 menant à l’inhibition de la MLCK, nécessaire à la relaxation des cellules myoépithéliales mammaires et permettant de nouveaux cycles de contraction. (ii) les interactions régulées par les intégrines entre les cellules basales mammaires et la laminine sont essentielles pour régénérer l’épithélium mammaire. Cependant, les intégrines 3 et 6 présentent des fonctions redondantes dans les cellules souches mammaires. (iii) l’intégrine 31 joue un rôle clef dans le développement tumoral mammaire. L’intégrine 31 active des voies de signalisation intracellulaires FAK/Rac1/PAK1, MAPK et JNK qui favorisent la survie et la prolifération des cellules tumorales. Ensembles, ces données permettent une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires impliqués dans le développement mammaire, la fonction de la glande adulte et la tumorigenèse. / The improvement of breast cancer therapy requires thorough analysis of the pathways leading to tumorigenesis and clear understanding of the molecular and cellular mechanisms involved in normal mammary gland development. Mammary epithelium is surrounded by a specifically organized extracellular matrix (ECM), basement membrane, and secreted glycoproteins, laminins, are among its major constituents. Integrin-mediated interactions between mammary epithelial cells and ECM have been shown to play an essential role in the control of mammary development and tumorigenesis. However, specific roles played by distinct integrin heterodimers are yet poorly understood. My thesis project aimed to define the functions of laminin-binding integrins, i.e., heterodimers, containing 3 or 6 subunits, in normal mammary gland development, in control of mammary stem and progenitor cell functions in adult gland, and in mammary tumorigenesis. The results of my work suggest that: (i31 integrin has a unique function in the control of the myoepithelial cell contractile activity during lactation; it contributes to the activation of the FAK/Rac1/PAK1 pathway leading to MLCK inhibition required for myoepithelial cell relaxation, thereby, permitting further contractile cycles. (ii) integrin-mediated interactions of mammary basal cells with laminins are essential for the regeneration of the mammary epithelium. However, 31 and 6-contaning integrins have redundant functions in mammary stem cells.(iii) 31 integrin plays a major role in mammary tumorigenesis, it promotes survival and proliferation of tumor cells activating intracellular signaling pathways involving FAK/Rac1/PAK1, MAPK and JNK pathways. Altogether, these data provide new insights into the molecular mechanisms of mammary development, adult gland function and tumorigenesis.

Les corticosurrénalomes (CS), bien que rares, sont des tumeurs malignes du cortex surrénalien très agressives. Environ 30% des patients atteints de cancer surrénalien présentent des métastases au diagnostic et leur survie à 5 ans est inférieure à 20%. Les mécanismes à l’origine de la progression cancéreuse ne sont pas complètement élucidés. Leur compréhension est pourtant un préalable à la mise au point de traitements adaptés. Les mutations du gène P53 font parties des altérations génétiques les plus fréquentes dans les CS. Dans ce contexte, il est légitime d'étudier l'effet de l'inactivation de P53 spécifiquement dans les surrénales de souris. L'antigène T du virus SV40 est un oncogène qui se lie et inhibe P53 et RB. Le laboratoire dispose de souris transgéniques (modèle AdTAg) exprimant l’antigène T de SV40 dans le cortex surrénal qui développent des tumeursévolutives. L’objectif de ce travail était de caractériser l’ontogenèse de ces tumeurs et d’explorer les modifications cellulaires et moléculaires qui accompagnent leur progression maligne notamment en lien avec les signalisations β-caténine et IGF2/mTOR. Les souris AdTAg développent des tumeurs surrénaliennes récapitulant l’ensemble des caractéristiques décrites pour les CS humains. En effet, elles présentent une surmortalité à partir de 22 semaines associée à la survenue de métastases pulmonaires et hépatiques. Les tumeurs sont à l'origine d'une hypercorticostéronémie témoignant de leur différenciation stéroïdogénique. L'analyse du score de Weiss à différents stades montre une évolution de la bénignité vers la malignité. Cette progression tumorale s’accompagne d’une activation précoce de la voie mTOR et tardive de la voie Wnt/β-caténine. Ces deux voies de signalisation pourraient donc constituer des cibles thérapeutiques intéressantes. La deuxième partie du projet visait à utiliser ce modèle murin pour tester une thérapie anticancéreuse applicable au carcinome surrénalien. La rapamycine, un inhibiteur de mTOR, inhibe la prolifération cellulaire et induit une apoptose des cellules tumorales. Après 3 mois de traitement, une réduction significative du volume tumoral est constatée ainsi que la normalisation des taux de corticostérone. Nous avons également évalué l'effet antitumoral d'inhibiteurs de la voie Wnt/β-caténine: la quercetine et le PRI-724. La quercetine stoppe la progression tumorale en inhibant la prolifération cellulaire. Elle prolonge significativement la survie des souris AdTAg. Cependant, nous n'avons pas de preuve moléculaire d'inhibition de la voie Wnt/β-caténine dans les surrénales AdTAg et les mécanismes d'action de la molécule restent à élucider. A l'inverse, le PRI-724 semble être un inhibiteur spécifique de la voieWnt/β-caténine capable de bloquer l'interaction CBP/β-caténine. Un traitement de 2 mois permet une réduction significative du volume tumoral chez les souris AdTAg. La baisse d'expression de certains gènes cibles de l'interaction CBP/β-caténine témoigne d'une inhibition de la voie. Les résultats obtenus avec les inhibiteurs des voies mTOR et Wnt/β-caténine dans le modèle murin de CS sont prometteurs. L'utilisation de ces molécules pourrait donc être envisagée dans le traitement du CS. / Adrenocortical carcinoma (ACC) is a rare aggressive malignant tumor of adrenal cortex. 30% of patients have metastatic disease at diagnosis and the 5 year-survival rate is obtained inonly 20%. Unfortunately, the mechanisms of tumorigenesis are not well identified. Understanding these mechanisms could offer perspectives for new targeted therapies improving the survival in these patients. P53 inactivation in the adrenal cortex seems a good target to study its role in the tumorigenesis. Large T antigen of SV40 virus is an oncogene that fixes and inhibits P53 and RB. Our laboratory has mouse models expressing this antigen (AdTAg mouse model) in the adrenal cortex and developping progressive adrenal tumors. The initial objective was to characterize the ontogeny of these tumors, studying their molecular characteristics, especially β-catenin and IGF2/mTOR signaling, during the malignant progression. AdTAg mouse models develop adrenocortical tumors with characteristics that are identical to human ACC. They present pulmonary and liver metastases that lead to increased mortality rate from 22 weeks old. These tumors lead to hypercorticism that suggest their steroidogenic differentiation. Weiss score analyses indifferent ages show that these tumors progress from benign to malignant ones, associated with a precocious activation of mTOR pathway and tardive activation of Wnt/β-catenin pathway. These pathways are thus interesting therapeutic targets. The second part of this thesis was concentrated on the anti-cancer treatment trials. Rapamycin, an mTOR inhibitor inhibits cell proliferation and increases cell apoptosis in these tumors. After 3 months of treatment, the tumor burden was significantly reduced and corticosterone levels were normalized. We have also evaluated effects of Wnt/ β-catenininhibitors, Quercetin and PRI-742, in our mouse models. Quercetin inhibits tumor proliferation and progression and it extends the survival rate of AdTAg mice. Surprisingly, this effect was independent of Wnt/β-catenin activity and the molecular mechanisms remain to be elucidated. Inversely, PRI-724 seems to be a specific inhibitor of this pathway, blocking the interaction between CBP and β-catenin. A treatment of 2 months reduced significantly the tumor volume in AdTAg mice. This effect was through the inhibition of CBP and β-catenininteraction and signaling. These results encourage using the inhibitors of mTOR and Wnt/β-catenin pathway offering promising targets to improve the survival in patients with ACC.

L'intégrité de l'endothelium vasculaire est maintenue par des structures d'adhérence jonctionelle, notamment les jonctions adhérentes, dont la VE-cadhérine est le constituant majeur. Cette cadhérine est exclusivement exprimée dans les cellules endothéliales et joue un rôle clé au cours de la formation du plexus vasculaire. Les cellules endothéliales expriment également une autre cadhérine : la N-cadhérine. Bien que possédant une forte homologie structurale avec la VE-cadhérine, celle-ci possède une localisation subcellulaire originale pour une cadhérine classique puisqu'elle est localisée de manière diffuse au niveau de la membrane. Dans le développement vasculaire, elle pourrait ainsi permettre le recrutement des cellules murales par l'endothelium conduisant à la stabilisation du vaisseau. Mon travail de thèse a été d'analyser les propriétés différentielles de ces deux cadhérines dans la cellule endothéliale ainsi que le mécanisme d'exclusion jonctionelle de la N-cadhérine. Nous avons montré que la VE- et la N-cadhérine interagissent similairement à l'- et à la -caténine mais à l'inverse, p120 caténine lie préférentiellement la VE-cadhérine. Cette propriété confère à la VE-cadhérine la capacité d'exclure la N-cadhérine de la jonction interendothéliale. D'autre part, nous avons montré qu'une petite proportion de la VE-cadhérine est enchâssée dans des microdomaines riches en cholestérol : les radeaux lipidiques, à laquelle p120 est très fortement associée. Cette fraction pourrait représenter un pool de VE-cadhérine assurant la stabilité de la jonction et le maintien de la force cohésive entre cellules endothéliales. Nous avons également montré dans un modèle de différenciation cellulaire dérivé des cellules ES murines (embryonic stem cell), que l'expression de la VE-cadhérine était nécessaire à l'expression d'autres gènes endothéliaux : PECAM, Flk-1 et Tie-1. La VE-cadhérine exercerait un contrôle transcriptionel de l'expression de ces gènes mais le mécanisme exact de régulation n'a pas pu être décrypté. L'ensemble de ce travail permet donc de montrer un autre visage de la VE-cadhérine dans la biologie de l'endothelium qui serait de réguler des protéines-clé de l'endothelium.

Les gliomes sont les tumeurs cérébrales primitives les plus fréquentes. Dérivant des cellules gliales et majoritairement des astrocytes, les gliomes malins évoluent rapidement et sont associés à un très mauvais pronostic, en partie causé par leur nature invasive. Les cellules de gliomes infiltrent activement le parenchyme cérébral, ce qui leur permet d'échapper aux thérapies focales (chirurgie et radiothérapie), et de donner naissance à de nouveaux foyers tumoraux au voisinage direct ou à distance de la tumeur initiale. En analysant le transcriptome de plus de 130 gliomes de différents grades et en me focalisant uniquement sur les variations d'expression de gènes connus pour être impliqués dans la migration, l'invasion, l'adhérence et la polarité astrocytaire, j'ai mis en évidence une altération des jonctions adhérentes dans les gliomes et suggéré une corrélation inverse entre le niveau de la p120ctn et l'invasivité des gliomes in vitro et in vivo.. En contrôlant une boucle de recyclage inédite de la N-cadhérine dans les cellules en migration, la p120ctn régule spatialement les forces d'adhérence intercellulaire, et assure une migration collective dirigée. L'altération de sa fonction dans les astrocytes sains entraîne une augmentation de la dispersion des cellules, la perturbation de leur directionnalité et in fine une augmentation de leur vitesse de migration ; des caractéristiques identiques aux cellules de gliomes en migration. L'ensemble de ces résultats définit la p120ctn comme une nouvelle cible thérapeutique potentielle pour le traitement des gliomes diffus et comme un potentiel marqueur de l'invasivité des gliomes.

L'endothelium vasculaire constitue la principale barrière entre le sang et les tissus régulant le passage de macromolécules et de cellules circulantes. Longtemps considéré comme une monocouche passive, l'endothélium joue d'importants rôles dans la régulation de la pression sanguine, de l'hémostase, des réponses immunitaires et inflammatoires. L'adhérence cellule/cellule est initiée dans l'endothélium vasculaire par des interactions homophiliques entre molécules de VE-cadhérine (= jonctions adhérentes). La dynamique de la jonction et du cytosquelette est importante pour le remodelage des jonctions intercellulaires qui a lieu au cours l'angiogenèse, de la vasculogenèse et lors de la réparation de l'endothélium. C'est pourquoi la détermination des mécanismes moléculaires sous-jacents est indispensable à la comprehension de phénomènes physiopathologiques (angiogenèse et progression tumorales, inflammation...). D'après la littérature, la protéine EPLIN intervient dans la formation du complexe E-cadhérine/alpha-caténine/EPLIN et stabilise l'actine corticale. Actuellement décrite comme spécifique des modèles épithéliaux, EPLIN peut-elle intervenir dans la liaison du complexe à base de VE-cadhérine au cytosquelette d'actine? De plus, il paraît essentiel de comprendre le rôle de cette protéine dans les cellules car son expression est fortement diminuée dans la plupart des cancers alors qu'à l'inverse sa surexpression bloque la prolifération cellulaire.

Le carcinome hépatocellulaire (CHC) présente des mutations génétiques qui altèrent les principales voies de signalisation, notamment la voie Wnt/β-caténine. En absence de mutation génétique, certains CHC peuvent montrer une activité Wnt exacerbée suite à une inactivation épigénétique d’inhibiteurs ou à une surexpression de ligands Wnts ou de ses récepteurs. De plus, le remodelage de la matrice extracellulaire favorise la progression du CHC. Nous avons montré une association entre l’activation du signal Wnt et le remodelage de la matrice extracellulaire (MEC) dans les cirrhoses et le CHC. Puis modélisé in vitro, les effets des stimuli Wnt extracellulaires sur le phénotype de cellules hépatiques, en absence de mutation de la β-caténine. En effet, les cellules HepaRG ne présentent pas de mutations de la β-caténine, de l’axine et de p53. Ainsi, la stimulation Wnt3a des cellules HepaRG induisait la formation de palissades de cellules fusiformes. De plus, les cellules traitées exprimaient des taux élevés de αSMA, COLIV, c-MYC, CK19 et LGR5 suggérant un phénotype myofibroblastique, en accord avec l’expression des marqueurs de transition épithélio-mésenchymateuse (TEM), SNAIL et TWIST. Ces données sont en faveur du rôle déterminant du microenvironnement Wnt activé dans la progression du CHC entrainant les cellules vers un phénotype progéniteur plus agressif via une TEM. En outre, l'analyse in silico de la signature transcriptomique de l'activation non mutationnelle de la voie Wnt a révélé un réseau de gènes impliqués dans le remodelage de la MEC, la TEM et la différenciation cellulaire. Les résultats suggèrent le rôle de HAPLN1 qui affecterait la migration cellulaire et l'expression des gènes de la MEC. De plus, LGR5 semble favoriser la dédifférenciation des hépatocytes. Au total, 8 gènes marqueurs obtenus in vitro ont été validés in vivo dans une série de 81 CHC humains, par qPCR et immunohistochimie en utilisant des tissus micro-array (78 CHC et 5 foies contrôles). Au total, l'ensemble des données suggère que HAPLN1 a une valeur pronostique sur la récidive et la survie globale du CHC. HAPLN1semble être indépendant du statut mutationnel la β-caténine et des variables cliniques. De plus, sa valeur pronostique est additive avec celle de CK19 + EpCAM et il semble agir en synergie avec NOG. / Hepatocellular carcinoma (HCC) displays signaling pathway disorders, including Wnt/β-catenin. Up-regulation of extracellular Wnt pathway agonists and down-regulation of extracellular Wnt pathway inhibitors result in non-mutational activation of Wnt signaling. In addition, increased extracellular matrix remodeling fosters HCC progression. Thus, we showed that enhanced Wnt signaling is associated with extracellular matrix remodeling in human cirrhosis and cancer. To further investigate non-mutational Wnt pathway activation, we established a model of Wnt activation in HepaRG human HCC progenitor cells carrying wild-type β-catenin, axin and p53. HepaRG progenitor cells treated with Wnt3a became fusiform and grew in palisades with enhanced expression of αSMA, COLIV, CK19, c-MYC, LGR5, SNAIL and TWIST, suggesting that enhanced extracellular Wnt signaling may drive HCC cells toward a more aggressive progenitor and epithelial mesenchymal transition (EMT) phenotype. Moreover, in silico analysis of the transcriptomic signature of non-mutational Wnt activation revealed a gene network involved in ECM remodeling, EMT and cell fate. Results suggest a role of HAPLN1, affecting extracellular matrix gene expression and cell migration and of LGR5 in hepatocyte dedifferentiation. Eight genes among the HepaRG gene expression dataset were validated in vivo in a collection of 81 human HCC samples and controls by qPCR and immunohistochemistry using tissue micro-arrays (78 HCC samples and 5 normal livers) in the light of β-catenin activation and mutational status. In conclusion, data suggest that HAPLN1 has a prognostic value on overall survival and recurrence of HCC. HAPLN1 appears to be independent of clinical features and β-catenin mutationnal status. Moreover, HAPLN1 appears to have an additive prognostic value with CK19 + EpCAM and act synergistically with NOG.

Les travaux réalisés au cours de cette Thèse avaient pour but de caractériser au niveau fonctionnel la protéine FAM110B, identifiée au laboratoire il y a plusieurs années par une méthode de sélection d’éléments génétiques suppresseurs destinée à rechercher de nouveaux gènes impliqués dans la sensibilité à un inhibiteur de Topoisomérase II, la 9-hydroxyéllipticine. Localisée au niveau cytoplasmique et très conservée chez les mammifères, FAM110B est essentielle à la survie comme le montre le blocage en phase S des cellules dans lesquelles son expression est transitoirement diminuée. Sa répression conduit d’ailleurs à l’inhibition de plusieurs voies impliquées dans la prolifération cellulaire comme les voies Wnt, Notch ou TGF-. Les résultats que nous avons obtenus suggèrent que ce rôle dans la prolifération peut être régulé par l’interaction de FAM110B avec la β-caténine. Cette interaction régule le niveau d’expression de la β-caténine et/ou sa localisation, ce qui a pour conséquence directe de moduler l’expression de ses gènes cibles impliqués dans la prolifération cellulaire. Nous avons également démontré que FAM110B intervient dans les processus de migration cellulaire en régulant directement ou indirectement l’expression de la E-cadhérine par la modulation sélective de l’expression d’un de ses répresseurs, Slug. L’augmentation de l’expression de la E-cadhérine dans des cellules sousexprimant FAM110B est accompagnée d’une diminution de l’expression de la N-cadhérine, un phénomène qui est fréquemment observé lors de la reverse EMT, passage d’un stade mésenchymateux à un stade épithélial au cours duquel, des cellules à caractère invasif et métastatique acquièrent des propriétés adhésives associées à une perte de leur propriétés de migration et d’invasion. Enfin, nous avons pu démontrer que FAM110B est également impliquée dans la sensibilité cellulaire à divers agents anticancéreux. Sa répression induit une sensibilisation à la camptothécine et au cisplatine alors qu’elle confère une résistance aux poisons de tubuline (taxol et vincritine) et aux inhibiteurs de Topoisomérases II par diminution du nombre de complexes de clivage ADN-enzyme associée à une réduction du niveau de Topo2 dont on ne connait pas encore l’origine. L’ensemble de nos résultats confirment l’importance de FAM110B dans la migration et la prolifération cellulaire ainsi que dans la réponse aux stress induits par diverses classes d’agents anticancéreux. De ce fait, FAM110B peut être considérée comme une nouvelle cible potentielle en cancérologie et son inhibition être utilisée pour potentialiser l’action de thérapeutiques existantes tels que les dérivés de la camptothécine ou les dérivés du platine qui sont largement utilisés en clinique. / FAM110B is a new protein that was identified several years ago in our laboratory by a functional screen, the selection of genetic suppressor elements (GSEs), which goal was to identify new genes involved in the cellular sensitivity to the topoisomerase II inhibitor 9-hydroxyellipticine. FAM110B is localized in the cytoplasm and is extremely conserved across mammals. We found that FAM110B is essential for cell survival, as its transient repression induces a blockage in the S phase of the cell cycle. Its repression also induces the inhibition of various pathways involved in the regulation of cell proliferation, such as Wnt, Notch or TGF-. Our results suggest that its role in cell proliferation relies on FAM110B interaction with β-catenin. This interaction regulates β-catenin expression and its subcellular localization, which directly impacts on the expression of its target genes involved in cell proliferation. We have also demonstrated that FAM110B is involved in cell migration by regulating the expression of E-cadherin via the specific modulation of one of its repressors, Slug. Increase in E-cadherin expression in cells with downregulated FAM110B is accompanied by a decrease in N-cadherin expression, a phenomenon which is reminiscent of a reverse EMT i.e. a mesenchymal to epithelial transition which is characterized by a loss of invasiveness and metastatic potential. Finally, we also showed that FAM110B is involved in the regulation of the cellular sensitivity to various anticancer agents. Transient repression of FAM110B sensitizes cells to camptothecin and cisplatin, whereas it confers a resistant phenotype to tubuline poisons (taxol and vincristine) and Top2 inhibitors. This latter effect is accompanied by a reduction in DNA-Topo2 cleavage complexes due to a reduction in Topo2 levels by a mechanism which is not fully elucidated. Together, our results confirm the importance of FAM110B in essential processes such as migration, cell proliferation, and cell response to various stresses induced by chemotherapeutic agents. Therefore, FAM110B can be considered as a new potential target for cancer treatment and its inhibition can also be used to potentiate existing treatments such as camptothecin derivatives and platinum compounds that are widely used in the clinic.