Les tumeurs primitives du système nerveux central les plus fréquentes sont les gliomes et se classent en deux grandes catégories : les astrocytomes et les oligodendrogliomes. La survie des patients porteurs d'oligodendrogliomes est de 70 % à 5 ans alors qu'elle ne dépasse pas une année en moyenne pour les glioblastomes. La divergence de pronostic observée entre ces deux types de gliomes résulte d'une différence de sensibilité aux traitements conventionnels. La chimiothérapie classique appliquée à ces tumeurs permet en effet d'obtenir une réponse pour 90 % des oligodendrogliomes contrastant avec moins de 10 % pour les glioblastomes. La chimio-sensibilité particulière des oligodendrogliomes peut être la conséquence des altérations géniques survenant lors du processus oncogène. Elle résulterait de l'absence d'expression de gènes de résistance des régions chromosomiques 1p et 19q, gènes ainsi distinctement exprimés entre les deux entités tumorales. Les gènes de réparation de l'ADN peuvent rendre compte de la résistance aux traitements, puisque responsables de la correction des adduits créés par la chimiothérapie. Nous avons recherché grâce à une évaluation fonctionnelle in vitro, quels gènes de réparation de la région 1p/19q sont impliqués dans la correction des adduits du CDDP. Quatre gènes ont ainsi été identifiés : ercc1, ercc2, mutyh et pnkp. Ces résultats ont été vérifiés avec du témozolomide, la drogue de référence dans le traitement des gliomes. L'expression des ces gènes a été mesurée dans des extraits de tumeurs de patients, résistantes (glioblastomes) et sensibles (oligodendrogliomes) à la chimiothérapie, et les 3 premiers sont effectivement surexprimés dans les glioblastomes. Ces gènes définissent ainsi les cibles d'un traitement chimio-sensibilisant. Nous avons entrepris l'étude préclinique de ce traitement basé sur l'utilisation concomitante de siRNA dirigés contre les gènes d'intérêt et de chimiothérapie. Des modèles de gliomes humains sous-cutanés et intra-cérébraux résistants à la chimiothérapie ont été utilisés chez les souris. Le traitement chimio-sensibilisant ciblant ercc1 a significativement augmenté l'effet du témozolomide sur les tumeurs, permettant ainsi de diminuer leur volume. Il pourrait faire prochainement l'objet d'essais cliniques. Nos travaux, menés de l'in silico au stade préclinique, d'une part démontrent la validité de notre hypothèse, c'est-à-dire l'implication des gènes de réparation du 1p/19q dans la chimio-résistance, et conduisent surtout à une opportunité thérapeutique nouvelle de chimio-sensibilisation.

Le Ga1NAc est présent dans un grand nombre de glycoprotéines, protéoglycanes et glycolipides. Il est le sucre immunodominant des antigènes de groupes sanguins et oncofoetaux qui sont des cibles thérapeutiques. Cependant, la synthèse par voie chimique de ces glycoconjugués à Ga1NAc est longue et coûteuse. In vivo, le Ga1NAc est incorporé par des Ga1NActransférases, enzymes spécifiques qui transfèrent le Ga1NAc de l'UDP-GaINAc sur un substrat accepteur. Mais la synthèse chimio enzymatique des glycanes est freinée par l'obtention difficile de quantités importantes d'UDP-Ga1NAc.<br />Nous avons mis au point un système de synthèse chimio enzymatique de glycoconjugués à Ga1NAc qui utilise 4 enzymes et des substrats simples comme le Ga1NAc, l'UTP et la créatine-P. Ce système permet la synthèse rapide et efficace de glycopeptides et d'oligosaccharides à GaINAc ; il a été utilisé pour glycosyler l'antigène MUC1 et nous avons pu évaluer la réponse immunitaire murine contre la petite glycoprotéine obtenue.<br />Le système de synthèse d'UDP-Ga1NAc peut accepter certains dérivés de Ga1NAc et permettre ainsi la synthèse d'analogues d'UDP-Ga1NAc. Ces molécules sont des sondes appréciables pour étudier l'interaction entre substrats et enzymes par les techniques physicochimiques comme la STDNMR.

Mes travaux de recherche révèlent une nouvelle voie de signalisation qui est impliquée dans l'étape d'internalisation cellulaire. Cette voie de signalisation cellulaire nécessite une libération d'ATP ainsi que l'activation de récepteur purinergique au niveau des cellules cannibales et va aboutir à l'élimination de la cellule internalisée. Nous avons également défini au cours de ces travaux le devenir de la cellule cannibale et préciser au cours d'expérimentations in vivo l'activité oncosuppressive du cannibalisme cellulaire. Nous avons également observé ce processus au niveau de biopsies tumorales obtenues à partir de patients ayant un cancer du sein et ayant reçu un traitement néo-adjuvant et avons révélé que sa détection pouvait prédire l’efficacité d'un traitement néo-adjuvant. L’ensemble de ces résultats révèle les bases moléculaires du cannibalisme cellulaire et précise le rôle du cannibalisme cellulaire lors du développement tumoral. / My research reveals a new signaling pathway which is involved in the cellular internalization. This signaling pathway requires ATP release and purinergic receptor activation at the level of cannibal cells and will lead to the elimination of internalized cell. We also defined during this work the future of the cannibal cell and specify during experiments in vivo the tumor suppressor activity of cellular cannibalism. We also observed this process in tumor biopsies obtained from patients with breast cancer who received neoadjuvant treatment and have revealed that its detection could predict the efficacy of neoadjuvant treatment. Theses results reveal molecular bases of cellular cannibalism and indicate the role of cellular cannibalism during tumor development.

La chimiothérapie néoadjuvante (CNA) est une avancée majeure dans les traitements des cancers du sein. La CNA réduit nettement la tumeur primaire et permet une chirurgie conservatrice à tous les stades du cancer. Malheureusement, elle s’accompagne de dysfonctionnements neurologiques qui limitent le succès du traitement anti-tumoral. La prise en charge médicale de ces troubles neurologiques est problématique compte tenu de l’inefficacité des neuroprotecteurs disponibles. De plus, la recherche de nouvelles thérapeutiques est handicapée par l’absence de modèles expérimentaux reproduisant fidèlement les symptômes évoqués par la CNA séquentielle « épirubicine (EPI)/docétaxel (DO) » ou CNA-[EPI-DO] fréquemment utilisée. Ce travail de thèse a permis de caractériser pour la première fois un modèle animal pertinent de troubles neurologiques périphériques et centraux évoqués par la CNA-[EPI-DO]. Ce modèle préclinique a été utilisé pour révéler l’efficacité d’un traitement concomitant de duloxétine et d’alloprégnanolone contre la neuropathie périphérique douloureuse induite par la CNA-[EPI-DO]. Nos travaux montrent aussi que la duloxétine exerce une action bénéfique contre les déficits cognitifs évoqués par la CNA-[EPI-DO]. La thèse ouvre des perspectives prometteuses à explorer pour le développement de thérapies efficaces contre les altérations neurologiques CNA-induites. / Neoadjuvant chemotherapy (NAC) represents a major progress in breast cancer therapy. By shrinking significantly, the tumor volume, NAC allows conservative surgery at all stages of breast cancer. Unfortunately, NAC also induces neurological dysfunctions that jeopardize the chances of success of anti-tumor treatments. Therapeutic management of these neurological disorders remains a major concern because neuroprotective drugs currently available are not effective. Furthermore, investigations to characterize novel effective therapeutics are hampered by the lack of reliable experimental models mimicking the neurological symptoms evoked by the sequential epirubicin (EPI)/docetaxel (DO)-NAC or [EPI-DO]-NAC frequently used in humans. The present thesis work allowed the first characterization of a relevant animal model of [EPI-DO]-NAC-induced peripheral and central neurological disorders. This preclinical model has successfully been used to demonstrate the efficacy of duloxetine and allopregnanolone concomitant treatment against [EPI-DO]-NAC-evoked painful peripheral neuropathy. Our results also reveal a beneficial action of duloxetine against [EPI-DO]-NAC-induced cognitive deficits. The thesis opens promising perspectives to be explored for the development of effective therapies against [EPI-DO]-NAC-induced neurological alterations.

Les capacités cognitives pour assurer l'exploration et la découverte de nouvelles niches écologiques sont au cœur des processus d'adaptation et de survie des espèces vertébrés et invertébrés. A cet égard, les systèmes neuronaux chimio-sensoriels composés des organes olfactifs et gustatifs permettent le guidage et repérage des sources de nourritures et/ou des partenaires sexuels. Un fait marquant chez les insectes et en particulier la drosophile réside dans le fait que les organes gustatifs sont disséminés sur le corps. La bordure antérieure de l'aile est tapissée avec des sensilles gustatives alternées avec des sensilles mécaniques. La fonctionnalité et le rôle des cellules gustatives au niveau de l'aile de la drosophile reste énigmatique et à ce jour largement inconnue (Stocker, 1994). Notre travail a consisté à explorer la signalisation et le mécanisme de transduction de ces récepteurs et à questionner leur importance dans l'adaptation des insectes à leur écosystème. Nos résultats portent sur trois volets. Nous avons vérifié que l'expression des récepteurs du goût est effective dans les ailes des trois insectes différents (drosophiles, pucerons et abeilles) par RT-PCR. Nous avons ensuite étudié la fonctionnalité de ces récepteurs vis-à-vis des molécules sucrées et amères à l'aide d'une souche transgénique (G-CaMP), qui exhibe une forte fluorescence provoquée par des piques de calcium cytosolique. Enfin, des tests comportementaux ont été réalisé avec une souche transgénique (Poxn*) dans laquelle les sensilles chimio-sensorielles de l'aile sont spécifiquement invalidés sans altérer les autres structures olfactives et/ou gustatives. Les résultats montrent un effet significatif des cellules chimio-sensorielles de l'aile quant à l'orientation dans l'espace et à l'apprentissage Bayesien. Nos résultats sur ces trois volets nous ont permis d'élaborer des hypothèses au regard de l'évolution neuroanatomique de l'aile des insectes depuis les organismes ancestraux d'origine marine desquels ils dérivent. Des experts en aérodynamiques proposent la création d'un vortex durant le vol qui forme une spirale de courant d'air le long de la bordure antérieur de l'aile. La parfaite superposition entre ce vortex et le nerf costal de l'aile nous permet de déduire que les vibrations de l'aile entre 50 et 1.000 Hertz chez les insectes sont en mesure de nébuliser des matériaux (micro poussières, micro gouttelettes, molécules faiblement volatiles) lesquels vont être captés/entrainés dans le vortex et adressés aux sensilles gustatives. Notre hypothèse est que ce mécanisme permettrait aux insectes pollinisateurs de gouter les fleurs sans se poser et sans mettre à contribution la trompe buccale (proboscis). Ce scénario permettrait de dissocier le goût de l'ingestion digestive en évitant les empoisonnements par des molécules toxiques émises par les plantes et d'autre part il rend l'exploration plus efficace, en minimisant le temps de recherche.

betaLorsque des réactions chimiques non-linéaires évoluent loin de leur état d'équilibre thermodynamique et sont couplées au processus de transport par diffusion moléculaire, des instabilités spatiales et spatio-temporelles peuvent apparaître. Dans un réacteur chimique entretenu par des flux de réactifs, nous étudions de tels systèmes de réaction-diffusion mis en oeuvre dans des gels de polyélectrolytes. Les variations volumiques du gel induites par les changements d'état chimique de la réaction génèrent une grande variété de structures morphologiques stationnaires ou dynamiques. Les changements de tailles du gel support contribuent à faire naître de nouvelles instabilités. Nous tentons de comprendre la contribution apportée par les différents processus (réaction-diffusion, changement de taille) sur la dynamique résultante du système. Ces études participent à la conception de nouveaux systèmes "intelligents" autonomes.

La Chimio-Hyperthermie Intra-péritonéale (CHIP) s'est révélée comme un traitement efficace et nécessaire pour les cancers d'origine digestive. La combinaison du vecteur hyperthermie et chimiothérapie a prouvé ses résultats cytotoxiques indéniables pour les cellules cancéreuses. Cependant l'application de cette technique à ventre fermé ne garantit pas une homogénéité de la température désirée dans l'ensemble de la cavité abdominale. L'étude développée se focalise essentiellement sur la modélisation de certains aspects de la CHIP et propose une ouverture sur le développement d'une méthodologie de supervision en temps réel et in vivo. Les acquisitions des mesures in vivo s'effectuent à l'aide d'un appareil homologué ; dédié aux CHIP : le CAVITHERM (Société EFS). La modélisation du transfert de chaleur entre le liquide porteur de la chimiothérapie et les différents organes du patient a été abordée. Un modèle adaptatif non-linéaire nonstationnaire reconstituant le procédé dans la cavité abdominale est présenté ainsi que sa validation à l'aide de données réelles ; acquises in vivo au cours de plusieurs CHIP réalisées au sein des Centres hospitaliers partenaires du projet de recherche : CH Lyon-Sud (CHLS) ; CHU Bellevue (Saint-Etienne). Un prototype d'outil informatique " SUP-CHIP " est proposé en vue d'une supervision en emps-réel globale de la CHIP. Cet outil permet aux médecins et aux anesthésistes d'avoir une information globale en temps-réel sur l'évolution de l'état du patient au cours d'une CHIP. Le développement d'algorithmes de commande sur la base du modèle adaptatif de la CHIP et leur intégration dans le cadre d'un système intégré à base de connaissances " SUP-CHIP " fournira un moyen efficace pour la conduite optimale des CHIP in vivo.

Le xyloglucane issu de la graine de tamarin (XG) est un polysaccharide provenant de la biomasse. Son association à un bloc vinylique dans une architecture de copolymères à blocs « hybrides » naturels/synthétique permet d'envisager des applications de par leur auto-assemblage en solution aqueuse. Afin d'obtenir de tels copolymères à blocs, deux stratégies de synthèse sont proposées, basées sur la modification chimio-enzymatique du xyloglucane et la polymérisation radicalaire contrôlée MADIX de monomères vinyliques : acrylamide (Am), acétate de vinyle (AcV), N-vinyl-2-pyrrolidone (NVP). La stratégie « starting from » consiste en la polymérisation radicalaire contrôlée MADIX d'un monomère vinylique à partir de l'oligosaccharide du xyloglucane modifié par une ou plusieurs fonctions polymérisantes. La stratégie « coupling onto » consiste en un couplage par « chimie click » entre un polymère vinylique issu de la polymérisation radicalaire contrôlée MADIX à partir d'un agent de transfert de chaîne porteur d'une fonction azoture, et l'oligosaccharide modifié par une fonction alcyne. Ainsi, quatre familles de copolymères à blocs « hybrides » ont été obtenus (XG-b-PAm, PAm-b-XG-b-PAm, XG-b-PAcV, XG-b-PNVP). Une étude physico-chimique en solution préliminaire des copolymères XG-b-PAcV et XG-b-PNVP a également été réalisée indiquant la formation de polymersomes.

Le réseau xyloglucanes-cellulose est la structure portante de la paroi primaire des cellules végétales chez les plantes supérieures. Les interactions entre ces deux polysaccharides ont été examinées lors de travaux antérieurs, mais le manque de substrats parfaitement caractérisés limite ces études. La préparation d'une gamme de xylogluco-oligosaccharides branchés complexes par synthèse chimio-enzymatique, utilisant la glycosynthase Cel7B E197A, associée à des xyloglucanes naturels obtenus par extraction et hydrolyse enzymatique, a permis l'étude de l'influence de nombreuses caractéristiques structurales de ces hémicelluloses, sur leur capacité d'interaction avec la cellulose. Afin d'évaluer l'impact de ces paramètres, plusieurs techniques ont été mise en oeuvre. La détermination d'isothermes d'adsorption a illustré une amélioration de la capacité d'adsorption par augmentation de la masse molaire et une taille critique, à partir de laquelle l'adsorption est significative. Les résidus galactosyle et xylosyle n'ont pas montré de conséquences majeures sur ces interactions contrairement aux résidus fucosyle qui semblent favorables, bien que la variation de répartition des ramifications puisse également être en jeu. La titration calorimétrique isotherme a montré la présence de deux types de sites identifiés comme : (i) site de surface exothermique et (ii) site endothermique localisé au niveau des rainures de la cellulose, dans le cas des substrats de faible masse molaire ou à l'auto-association dans le cas des xyloglucanes natifs. Enfin, une analyse RMN du solide de composites xyloglucanes-cellulose de contraste isotopique variable a mis en évidence la conservation de la grande mobilité des chaînes latérales après adsorption ainsi qu'une absence de modification conformationnelle des signaux relatifs aux chaînes de surface de la cellulose.

Les capacités cognitives pour assurer l’exploration et la découverte de nouvelles niches écologiques sont au cœur des processus d’adaptation et de survie des espèces vertébrés et invertébrés. A cet égard, les systèmes neuronaux chimio-sensoriels composés des organes olfactifs et gustatifs permettent le guidage et repérage des sources de nourritures et/ou des partenaires sexuels. Un fait marquant chez les insectes et en particulier la drosophile réside dans le fait que les organes gustatifs sont disséminés sur le corps. La bordure antérieure de l’aile est tapissée avec des sensilles gustatives alternées avec des sensilles mécaniques. La fonctionnalité et le rôle des cellules gustatives au niveau de l’aile de la drosophile reste énigmatique et à ce jour largement inconnue (Stocker, 1994). Notre travail a consisté à explorer la signalisation et le mécanisme de transduction de ces récepteurs et à questionner leur importance dans l’adaptation des insectes à leur écosystème. Nos résultats portent sur trois volets. Nous avons vérifié que l’expression des récepteurs du goût est effective dans les ailes des trois insectes différents (drosophiles, pucerons et abeilles) par RT-PCR. Nous avons ensuite étudié la fonctionnalité de ces récepteurs vis-à-vis des molécules sucrées et amères à l’aide d’une souche transgénique (G-CaMP), qui exhibe une forte fluorescence provoquée par des piques de calcium cytosolique. Enfin, des tests comportementaux ont été réalisé avec une souche transgénique (Poxn*) dans laquelle les sensilles chimio-sensorielles de l’aile sont spécifiquement invalidés sans altérer les autres structures olfactives et/ou gustatives. Les résultats montrent un effet significatif des cellules chimio-sensorielles de l’aile quant à l’orientation dans l’espace et à l’apprentissage Bayesien. Nos résultats sur ces trois volets nous ont permis d’élaborer des hypothèses au regard de l’évolution neuroanatomique de l’aile des insectes depuis les organismes ancestraux d’origine marine desquels ils dérivent. Des experts en aérodynamiques proposent la création d’un vortex durant le vol qui forme une spirale de courant d’air le long de la bordure antérieur de l’aile. La parfaite superposition entre ce vortex et le nerf costal de l’aile nous permet de déduire que les vibrations de l’aile entre 50 et 1.000 Hertz chez les insectes sont en mesure de nébuliser des matériaux (micro poussières, micro gouttelettes, molécules faiblement volatiles) lesquels vont être captés/entrainés dans le vortex et adressés aux sensilles gustatives. Notre hypothèse est que ce mécanisme permettrait aux insectes pollinisateurs de gouter les fleurs sans se poser et sans mettre à contribution la trompe buccale (proboscis). Ce scénario permettrait de dissocier le goût de l’ingestion digestive en évitant les empoisonnements par des molécules toxiques émises par les plantes et d’autre part il rend l’exploration plus efficace, en minimisant le temps de recherche. / Cognitive capacities used to ensure the exploration and discovery of new ecological niches are at the heart of the process of adaptation and survival of vertebrate and invertebrate species. In this respect, the neural chemosensory systems, composed of the olfactory and gustatory organs, allow the guidance and finding of food sources and/or sexual partners. A striking feature in insects and particularly in Drosophila is that gustatory organs are disseminated in the body. The anterior margin of the wing is lined with gustatory sensilla alternated with mechanosensory sensilla. The function of gustatory cells in the wing of Drosophila remains enigmatic and actually quite unknown (Stocker, 1994). Our work consisted in exploring the signaling and the transduction mechanisms of these receptors and in questioning their importance in the adaptation of insects to their ecosystem. Our results are based on three components. We have verified that the expression of gustatory receptors occurs in the wings of three different insects (Drosophila, aphid and honey bee) by RT-PCR. We have studied the function of these receptors vis-à-vis of sweet and bitter molecules using a transgenic line (G-CaMP) that exhibits a strong fluorescence provoked by cytosolic calcium picks. Finally, behavioral assays have been realized with a transgenic line (Poxn*) in which the chemosensory sensilla have been invalidated without altering the other olfactory and gustatory structures. Our results show a significant effect of wing chemosensory cells as far as orientation is space and Bayesian learning and have permitted us to elaborate hypothesis regarding the neuroanatomical evolution of the wing of insects since ancestral organisms of marine origin from which they derive. Experts in aerodynamics propose the creation of a vortex during flight that forms a spiral of air along the anterior border of the wing. The perfect superposition between this vortex and the costal nerve of the wing allows us to deduce that the vibrations of the insect wing between 50 and 1.000 Hertz are able to nebulize materials (microdust, microdrops, weakly volatile molecules), which are captured/trapped in the vortex and addressed to the gustatory sensilla. Our hypothesis is that this mechanism would let pollinator insects taste flowers without landing and without involving the proboscis. In this scenario insects would dissociate taste from ingestion, avoiding poisoning by toxic molecules emitted by plants and rending exploration more efficient by minimizing searching time.