Les fibroblastes associés au cancer (CAF) constituent le type cellulaire le plus abondant du microenvironnement tumoral. In vivo, les tumeurs les plus agressives corrèlent avec un enrichissement en CAF et une matrice extracellulaire plus dense. En effet, les interactions dynamiques et réciproques entre les cellules cancéreuses et les CAF favoriseraient la progression tumorale. Cependant, les molécules impliquées dans ces interactions ainsi que leurs effets sur le devenir de la tumeur et sur le remodelage du microenvironnement sont mal connus. Or, mieux définir et comprendre les mécanismes moléculaires impliqués dans cette interaction est crucial afin de pouvoir développer de nouvelles cibles thérapeutiques. Ainsi, nous avons étudié les interactions entre les cellules cancéreuses et les cellules stromales dans le microenvironnement du cancer de la vessie. Les exosomes sont une classe de vésicules extracellulaires d’origine endocytique de 30 à 200 nm de diamètre. Ils sont sécrétés par tous les types cellulaires et constituent, entre autres, un moyen de communication intercellulaire en transportant protéines, lipides et ARN d’une cellule à l’autre. Les cellules cancéreuses sécrètent une grande quantité d’exosomes et ces derniers joueraient un rôle dans la modulation du microenvironnement tumoral, notamment en activant les fibroblastes sains en CAF. Les travaux présentés dans cette thèse ont permis de démontrer que les exosomes sécrétés par les cellules cancéreuses sont internalisés par les fibroblastes vésicaux sains et qu’ils favorisent la prolifération de ces derniers. De plus, les exosomes dérivés de cellules cancéreuses activent les fibroblastes sains en CAF grâce au TGFβ qu’ils contiennent. La neutralisation du TGFβ par des anticorps spécifiques confirme ces résultats. Une fois activés, les CAF augmentent la prolifération, la migration et l’invasion des cellules cancéreuses via une sécrétion soutenue de la molécule IL-6. D’ailleurs, le blocage de la voie de signalisation de l’IL-6 renverse les effets observés sur les cellules cancéreuses. Nous avons également démontré que les CAF diminuent la sensibilité des cellules cancéreuses à la mitomycine C. Enfin, les CAF remodèlent la matrice extracellulaire du microenvironnement tumoral notamment par une sécrétion accrue des protéines oncofétales ténascine C et EDA-fibronectine, ainsi qu’une activité LOX-1 et MMP augmentée. Par ailleurs, la matrice extracellulaire générée par les CAF favorise la transition épithéliomésenchymateuse des cellules urothéliales saines en inhibant le marqueur épithelial Ecadhérine au profit du marqueur mésenchymateux N-cadhérine. Ainsi, une communication étroite et complexe entre les cellules cancéreuses et les CAF favorise la progression tumorale. En secrétant des facteurs solubles à activité protumorale et des protéines de la matrice extracellulaire, les CAF favorisent la prolifération, l’invasion et la chimiorésistance des cellules cancéreuses. Globalement, nos travaux soutiennent l'idée que l’inhibition de la transdifférenciation des fibroblastes sains en CAF est une cible thérapeutique de choix dans le développement de nouveaux anticancéreux. / Cancer-associated fibroblasts (CAFs) are the most abundant cell type of the tumor microenvironment. In vivo, aggressive tumors correlate with an enrichment of CAFs and a denser extracellular matrix. Indeed, the dynamic and reciprocal interactions between tumor cells and CAFs promote tumor progression. However, the molecules involved in these interactions, as well as their effects on the fate of the tumor and the remodeling of the microenvironment are poorly known. However, better define and understand the molecular mechanisms of this interaction is crucial to develop new treatments. Thus, we studied interactions between tumor cells and stromal cells in the microenvironment of bladder cancer. Exosomes are a class of extracellular vesicles with of endocytic origin measuring 30 to 200 nm in diameter. They are secreted by all types of cells and constitute, among others, a means of intercellular communication by transporting proteins, lipids and RNA from one cell to another. Cancer cells secrete a large amount of exosomes and these exert a role in the modulation of the tumor microenvironment, notably by activating healthy fibroblasts in CAFs. The work presented in this thesis has demonstrated that the exosomes secreted by cancer cells are internalized by vesical fibroblasts and promote their proliferation. In addition, exosomes derived from cancer cells activate healthy fibroblasts in CAFs using the TGFβ that they transport. The neutralization of TGFβ by specific antibodies confirms these results. Once activated, CAFs increase the proliferation, migration and invasion of cancer cells via a sustained secretion of the IL-6 molecule. Moreover, the blocking the IL-6 signaling pathway reverses the effects observed in cancer cells. We have also demonstrated that CAFs decrease the sensitivity of cancer cells to mitomycin C. Finally, CAFs remodel the extracellular matrix of the tumor microenvironment notably by an increased secretion of tenascin C and EDA-fibronectin oncofetal proteins, as well as a LOX-1 and MMP increased activity. In addition, the extracellular matrix generated by CAFs promotes the epithelio-mesenchymal transition of healthy urothelial cells by inhibiting the epithelial marker E-cadherin in favor of the mesenchymal marker N-cadherin. Thus, a close and complex communication between the cancer cells and the CAFs increases tumor progression. By secreting soluble factors with a pro-tumor activity and extracellular matrix proteins, CAFs promote the proliferation, invasion and chemoresistance of cancer cells. Overall, our work supports the idea that the inhibition of the transdifferentiation of healthy fibroblasts into CAFs is a therapeutic target of choice in the development of novel anticancer drugs.

La E-sélectine, un récepteur d'adhérence spécifique des cellules endothéliales interagit avec le Death Receptor 3 (DR3), exprimé par les cellules du cancer du côlon. Dans cette étude, nous nous sommes intéressés plus particulièrement aux mécanismes par lesquels les voies activées en aval de DR3 confèrent des avantages de survie aux cellules cancéreuses du côlon. Dans un premier temps, nous avons montré que DR3 est exprimé par les cellules HT29 sous une version potentiellement sécrétée et sous une forme membranaire toutes deux tronquées. Ces versions dépourvues de Death Domain n’induisent pas l'apoptose. Secondairement, nous avons constaté que la E-sélectine déclenche la phosphorylation sur tyrosine du récepteur via un membre de la famille des Src kinases. Nous avons finalement obtenu des preuves indiquant que la E-sélectine comme le TL1A activent l’axe de survie PI3K/Akt/ NFB. / E-selectin, a specific endothelial adhesion receptor, interacts with Death Receptor 3 (DR3) expressed by colon cancer cells. In this study, we investigated further the mechanisms by which the E-selectin-activated pathways downstream of DR3 confer a survival advantage to colon cancer cells. We found that DR3 exists under both transmembrane and secreted versions in HT29 cells. These Death Domain deleted isoforms hamper apoptosis. Additionally, we found that E-selectin could trigger the tyrosine phosphorylation Tyr285 of DR3 in a Src family member-dependent manner. We also obtained evidence indicating that E-selectin and TL1A induce the PI3K/Akt/NFκB p65 survival axis.

L'activation de cathepsines et la présence de cellules cancéreuses dites souches (CSC) participeraient à l'évolution métastatique du cancer colorectal. L'effet d'inhibiteurs intracellulaire (CA-074 ME) et extracellulaire (CA-074) de la cathepsine B a été analysé dans un système de culture tridimensionnelle (3-D) reproduisant le potentiel métastatique des cellules cancéreuses du côlon. Le CA-074 ME a été le seul à inhiber de façon significative le processus métastatique. Pour l'étude des CSC, le marquage immunohistochimique de CD 133, CD44 et CD24 a été évalué qualitativement et quantitativement dans la culture 3-D et dans des spécimens histologiques provenant de patients porteurs de cancer du côlon. L'expression de ces marqueurs dans les cellules cultivées en 3-D était variable. Par contre, le marqueur CD 133 était fortement exprimé dans les métastases hépatiques associées à des ganglions lymphatiques envahis, tel que démontré en combinaison avec une coloration fluorescente des noyaux. La conclusion reflète les corrélations possibles de ces résultats.

Le cancer de la prostate est un enjeu de santé publique majeur au Canada où il constitue la troisième cause de décès liée au cancer. Bien que les premiers stades de la maladie puissent être traités efficacement, les stades plus avancés restent difficiles à soigner. Face à ce problème majeur, le présent projet de recherche s'est intéressé au potentiel thérapeutique des activateurs de FXR (CDCA et GW4064). Dans les cellules cancéreuses LAPC-4, nous avons mis en évidence leur capacité à 1) bloquer le cycle cellulaire en phase Gl grâce à la répression de gènes du cycle cellulaire; 2) provoquer l'apoptose caspase-dépendante et 3) réprimer la transcription du récepteur aux androgènes. Bien qu'ils augmentaient la prolifération dans une autre lignée cancéreuse (LNCaP), ils diminuaient l'effet pro-prolifératif des androgènes. Ces résultats méritent donc d'être approfondis afin de mieux cerner l'utilité des activateurs de FXR dans le traitement du cancer de la prostate.

Les enzymes stéroïdiennes 17P-hydroxystéroïdes déshydrogénases types 1 (17P-HSD1) et 5 (17P-HSD5) catalysent la formation de l'estradiol et l'inactivation du dihydrotestostérone (DHT). L'estradiol stimule la croissance des cellules cancéreuses du sein (CCS) tandis que le DHT, à des concentrations physiologiques, exerce un effet antiprolifératif sur elles. Dans cette thèse, je présente les travaux réalisés dans le double but d'évaluer l'effet des deux enzymes sur les niveaux des hormones et la prolifération des CCS et d'évaluer l'impact de l'expression de la 17P-HSD1 sur celle des gènes et protéines exprimés dans ces CCS. Les principaux résultats que j'ai obtenus suite à ces travaux sont les suivants : (1) l'utilisation de petits ARN interférents (siRNA) et d'un inhibiteur stéroïdien a permit de démontrer que l'expression et l'activité de la 17P-HSD1 sont inversement corrélées à la concentration de DHT des CCS mais positivement corrélées à leur niveau d'estradiol et à leur prolifération. Ainsi, la 17P-HSD1 stimule la croissance des CCS au moyen d'une double action sur les niveaux de ces deux hormones. (2) La 17P-HSD5 tend à augmenter le niveau d'estradiol dans la lignée de CCS humain MCF7 et contribue significativement à l'augmentation de sa croissance cellulaire. (3) Des analyses quantitatives de RT-PCR en temps réel ont démontré que la 17P-HSD1 module l'expression endogène des gènes estrogéno-régulés (dont pS2 et c-Myc) ainsi que leur réactivité à l'estradiol dans la lignée de CCS humain T47D. (4) L'analyse de puces à ADN a révélé que, dans les cellules T47D cultivées en l'absence de stéroïde, la 17P-HSD1 est capable de moduler la transcription de plus d'une quarantaine de gènes endogènes comprenant plusieurs protéines kinases impliquées dans la régulation de la croissance cellulaire. (5) Des analyses protéomiques complètes ont montré qu'en présence d'estradiol, la surexpression de la 17P-HSD1 entraine une modification du profil protéomique des cellules MCF7. (6) L'étude protéomique a également révélé que les lignées cellulaires MCF7 et T47D présentent une certaine divergence protéomique. La première exprime plus fortement les protéines impliquées dans la répression de la croissance cellulaire tandis que celles qui contribuent à la stimulation de la prolifération cellulaire sont plus fortement exprimées dans la dernière. / Human 17p-hydroxysteroid dehydrogenases types 1 (17P-HSD1) and 5 (17P-HSD5) catalyze the formation of the active estrogen estradiol (E2) and the inactivation of the androgen dihydrotestosterone (DHT). E2 stimulates breast cancer cell (BCC) growth whereas DHT has shown an antiproliferative effect. In this thesis, I present the study of the roles of 17P-HSD1 and 17P-HSD5 in the modulation of hormone levels and in the proliferation of BCC, and of the impact of the expression of 17P-HSD1 on that of endogenous genes and proteins in BCC. The main results obtained in this study are as follow: (1) using RNA interference and an inhibitor of 17P-HSD1, enzyme immunoassays and cell proliferation assays demonstrate that 17p-HSDl expression is negatively correlated to DHT levels in BCC, but positively correlated to E2 levels and BCC proliferation. 17P-HSD1 up-regulates BCC growth by a dual action on E2 synthesis and DHT inactivation. (2) 17P-HSD5 tends to increase the level of E2 in the human BCC line MCF7 and significantly contributes to the increase of the cell growth. (3) Quantitative real-time RT-PCR analyses showed that 17P-HSD1 modulates the expression of endogenous estrogen-responsive genes (including pS2 and c-Myc) and their responsiveness to E2 in the human BCC line T47D. (4) DNA-microarray analysis revealed that, in T47D cells cultured in steroid-deprived medium, 17P-HSD1 modulates the transcription of more than forty endogenous genes which include several protein kinases involved in cell growth regulation. (5) Complete functional proteomics analyses showed that in the presence of E2, the overexpression of 17pHSD1 modifies the proteomic profile of MCF7 cells. (6) The proteomic data also reveals that the proteomes of T47D and MCF7 cell lines differ significantly and suggest that MCF7 cells express a higher level of proteins implicated in cell proliferation repression than T47D cells, whereas the latter expresses more proteins strongly involved in cell growth progression.

Les arylchloroéthyle urées touchent plusieurs protéines clés de la cancérogenèse. Les récentes recherches démontrent qu'une nouvelle cible thérapeutique pourrait émerger d'une nouvelle classe de ACEUs qui bloque la division cellulaire en phase S. Par conséquent, 46 nouveaux composés ont été synthétisés afin d'évaluer leurs propriétés biologiques, soit leur activité antiproliferative sur des cellules humaines et leur effet sur le cycle cellulaire. La détermination d'une partie du mécanisme d'action a révélé l'effet des ACEUs sur la phosphorylation de l'histone H2AX. De plus, l'évaluation du potentiel thérapeutique in vivo sur des cellules humaines cancéreuses (HT-1080) déposées sur la membrane chorioallantoïque (CAM) d'embryons de poulet a démontré de bonnes propriétés antitumorales, en plus de faibles toxicités. Parallèlement, la conversion de la portion imidazolidone (initialement obtenue par la cyclisation de la portion V-phényle-V-(2-chloroéthyle) urée des ACEUs) en portion imidazolidinethione a conduit à la synthèse de six nouveaux bioisostères. L'évaluation des propriétés biologiques a révélé une perte d'activité antiproliferative. Toutefois, l'activité antitumorale et la toxicité des bioisostères sont similaires indiquant que la modification des propriétés physicochimiques permettrait d'obtenir de meilleures propriétés biopharmaceutiques et pharmacocinétiques.

Nous avons récemment découvert et étudié une nouvelle classe d'agents antimicrotubules appelés phényl 4-(2-oxo-3-alkylimidazolidin-1-yl)benzènesulfonates (PAIB-SOs) hautement actifs et sélectifs pour les cellules cancéreuses du sein. Leur mécanisme de sélectivité est basé sur la métabolisation des PAIB-SOs par le CYP1A1 en agents antimitotiques puissants appelés phényl 4-(2-oxo-3-imidazolidin-1-yl)benzènesulfonates (PIB-SOs). L'objectif principal de ma recherche était d'évaluer la période nécessaire à l’induction d’une activité cytotoxique significative de quelques-uns de ces PAIB-SOs prometteurs sur les cellules cancéreuses du sein. Dans un second volet, nous désirions étudier la stabilité métabolique et la cinétique de bioactivation par le CYP1A1 de 8 PAIB-SOs phare en vue d’en sélectionner 4 pour des essais sur des animaux. Premièrement, nos études ont montré que l'activité antiproliférative des PAIB-SOs est concentration et temps dépendante. Un temps de contact des PAIB-SOs étudiés avec les cellules cancéreuses du sein variant de 24 à 36 h est nécessaire pour observer une activité antiproliférative significative. Deuxièmement, nous avons confirmé que tous les PAIB-SOs évalués sont rapidement biotransformés en présence de CYP1A1 en PIB-SOs. Troisièmement, les expériences de stabilité hépatique des PAIB-SOs incubés avec des microsomes soit humains, de souris ou de rats ont montré que leur demi-vie et leur clairance intrinsèque varient selon la structure du PAIB-SO et l’espèce animale étudiée. La stabilité des PAIB-SOs incubés avec des microsomes de souris est plus faible que lorsqu’incubé avec des microsomes humains ou de rats. De plus, la stabilité métabolique de ces PAIB-SOs avec les microsomes humains ou de rats est similaire. Le criblage de notre chimiothèque a permis d’identifier les CEU-829, -938, -934 et -913 comme étant les PAIB-SOs métaboliquement les plus stables et générant les plus basses concentrations de PIB-SOs avec des demi-vies respectives de 22, 55, 31 et 41 minutes dans les microsomes humains, de 43, 52, 23 et 44 minutes dans les microsomes de rat et de 3,7, 20, 12 et 1,6 minutes dans les microsomes de souris. Nos études ont également mis en évidence les CEU-934 et -938 comme des molécules candidates prometteuses pour des études de pharmacocinétique et de pharmacodynamie chez la souris et les CEU-829 et -913 chez les rats. / We recently found and studied a new class of antimicrotubule agents named phenyl 4-(2-oxo-3- alkylimidazolidin-1-yl)benzenesulfonates (PAIB-SOs) that are highly active and selective to breast cancer cells. PAIB-SOs are the first antimicrotuble CYP1A1-dependent prodrugs and their mechanism of selectivity is based on the metabolization in human breast cancer cells of PAIB-SOs by CYP1A1 into potent antimitotics named phenyl 4-(2-oxoimidazolidin-1-yl)benzenesulfonates (PIB-SOs). The main objective of my research was to evaluate the period necessary to trigger an efficient antiproliferative activity on breast cancer cells and to study the metabolic stability and the kinetics of activation by CYP1A1 of 8 promising PAIB-SOs exhibiting high antiproliferative activity and selectivity toward breast cancer cells aiming to select 4 PAIB-SOs for animal studies. We first found that the antiproliferative activities of PAIB-SOs are concentration and timedependent. A contact time of the selected PAIB-SOs with breast cancer cells varying from 24 to 36 h is required to observe a significant antiproliferative activity. We also found that all PAIBSOs are rapidly metabolized in the presence of CYP1A1 into PIB-SOs. Finally, the hepatic stability experiments of PAIB-SOs using human, mouse or rat microsomes showed that the halflife and the intrinsic clearance depend on the structure of the PAIB-SO and the animal species studied. The stability of PAIB-SOs in mouse microsomes was weaker than in rat or human microsomes which were equivalent. Our screening program identified CEU-829, -938, -934 and - 913 as our most stable PAIB-SOs and generating the lowest quantity of PIB-SOs when incubated with human and rodent microsomes. In addition, they respectively exhibited half-lives of 22, 55, 31 and 41 minutes in human microsomes, 43, 52, 23 and 44 minutes in rat microsomes and 3.7, 20, 12 and 1.6 minutes in mouse microsomes. Altogether, our studies identified CEU-934 and - 938 as suitable candidates for further pharmacokinetic and pharmacodynamic evaluation in a mouse model and CEU-829 and -913 in a rat model.

L'apoptose, ou mort cellulaire programmée est un processus complexe génétiquement contrôlé, essentiel au développement de l'organisme. Il permet notamment le maintien de l'homéostasie tissulaire et l'élimination des cellules endommagées ou infectées. Les protéines de la famille des Bcl-2 (B-cell lymphoma), qui jouent un rôle important dans la régulation de l'apoptose, peuvent se classer en deux catégories selon leur fonction : les protéines proapoptotiques et les protéines anti-apoptotiques. Ces protéines interagissent et déterminent le devenir de la cellule en contrôlant la libération de facteurs apoptotiques depuis la mitochondrie. Les protéines anti-apoptotiques sont surexprimées dans de nombreux types de cancers et sont souvent associées à des phénomènes de résistance aux traitements conventionnels. Elles représentent donc une cible de choix pour l'élaboration de nouveaux traitements visant à rétablir l'apoptose dans les tumeurs. Nous nous sommes intéressés à la synthèse de trimères de quinoléines, inhibiteurs potentiels des protéines anti-apoptotiques. La première partie de ce travail est une étude bibliographique présentant les protéines de la famille des Bcl-2, leur mode d'action et les inhibiteurs décrits dans la littérature. Dans une deuxième partie, la synthèse des trimères envisagés est présentée. L'étape clé de la préparation de ces molécules est un couplage pallado-catalysé de type Suzuki, nécessitant la synthèse préalable de différents monomères diversement substitués. L'activité biologique de ces nouveaux composés est en cours d'évaluation, et les résultats obtenus nous permettront d'établir une première étude de relation structure-activité.

La granulatimide et l'isogranulatimide, molécules naturelles isolées d'une ascidie Didemmum granulatum sont connues pour être des inhibiteurs de la Chk1, enzyme régulatrice du point de contrôle en G2 du cycle cellulaire. La première partie de ce travail est consacrée à la présentation du point de contrôle en G2 du cycle cellulaire et plus particulièrement à la checkpoint 1 kinase Chk1. Dans une seconde partie, la synthèse de nouveaux carbazoles analogues de la granulatimide et l'isogranulatimide sera décrite. Parmi ces analogues l'hétérocycle imidique sera tout d'abord remplacé par un lactame, une pyrazolinone, une pyridazine et l'hétérocycle imidazole sera quand à lui remplacé par des carbocycles à 5 ou 6 chaînons fonctionnalisés. Une troisième partie présente les résultats des tests d'inhibition de la Chk1 et les activités antiprolifératives sur trois lignées cancéreuses effectuées sur les analogues synthétisés. Tous les tests biologiques ont été réalisés au sein des laboratoires Servier.

Les androgènes sont largement impliqués dans le développement et le maintien des fonctions de leurs organes cibles en contrôlant les processus de survie, d'apoptose, de prolifération ou encore de différenciation cellulaire. L'action de ces hormones est relayée par le récepteur des androgènes (AR) dont l'activité est hautement régulée par son interaction avec des partenaires protéiques. Dans des cellules épithéliales androgéno-sensibles en prolifération, nous avons identifié la nucléophosmine/B23.1 (NPM) comme un nouveau partenaire du récepteur des androgènes. Nous avons montré que NPM est surexprimée dans le tissu tumoral prostatique par rapport au tissu sain au niveau de biopsies, et qu'elle contrôle le niveau d'accumulation de AR et la transcription dépendante des androgènes dans des cellules prostatiques cancéreuses. Ces arguments suggèrent que NPM pourrait être à l'origine d'une expression et d'une activité altérées de AR, et ainsi participer à la tumorigenèse prostatique