Cette thèse porte sur l'étude de la perception hédonique des odeurs au cours du vieillissement normal et de la maladie d'Alzheimer. Les deux premières études montrent une diminution du plaisir olfactif avec l'âge pour les odorants plaisants, alors que la perception hédonique reste constante pour les odorants déplaisants. L'effet est objectivé par une étude d'EEG (étude 1) montrant une diminution de la puissance béta avec l'âge spécifiquement pour les odorants plaisants, et par une étude d'IRMf (étude 2) montrant des différences d'activation entre sujets jeunes et sujets âgés beaucoup plus importantes et plus étendues pour les odeurs plaisantes que pour les odeurs déplaisantes. Les deux études suivantes montrent que ces troubles de la perception hédonique apparaissant au cours du vieillissement sont associés à une modification de certains paramètres de qualité de vie comme la prise alimentaire ou l'état nutritionnel. Ainsi, seule la perception hédonique des odeurs alimentaires est perturbée au cours de la chimiothérapie chez des séniors atteints d'un cancer du poumon (étude 3) ; et les réponses physiologiques aux odeurs varient en fonction de l'état nutritionnel chez les séniors (étude 4). Les deux dernières études (étude 5 et 6) montrent que le caractère hédonique est dévalué par les patients Alzheimer pour les odeurs plaisantes par rapport aux contrôles, mais reste constant pour les odorants déplaisants. Prises dans leur ensemble, ces données suggèrent que le vieillissement, qu'il soit normal ou pathologique, diminue le plaisir associé aux odeurs agréables et préserve en revanche le fonctionnement du système olfactif « aversif », la survie l'emportant sur le plaisir / This manuscript is about olfactory pleasantness perception during ageing and during Alzheimer disease. The two first studies of this manuscript show a decrease of olfactory pleasure for pleasant odors, whereas pleasantness perception for unpleasant odors is preserved. This effect was objectified using electroencephalography, with which we show a decrease of beta power during aging specifically for pleasant odors (study 1). Using functional MRI (study 2), we observed that the differences of activation between old young and subject subjects were much larger and more extensively spread for pleasant odors than for unpleasant odors. The two following studies show that the hedonic perception changes occurring during ageing are associated with some life quality parameters like food intake and nutritional state. The study 3 has shown that chemotherapy alters the hedonic perception for food odors (but not for non-food odors) in seniors with lung cancer. And we observed in the study 4 that physiological responses to odors were dependent on the nutritional status in older people (but not in young adults).The two last studies show that Alzheimer patients devalue pleasant odors compared to controls, whereas pleasantness perception for unpleasant odors is preserved. Taken as a whole, these data suggest that aging, whether normal or pathological, reduces the pleasure associated with pleasant smells and preserves the operation of the "aversive" olfactory system, survival outweighing pleasure

La sénescence induite par chimiothérapie permet l’arrêt pérenne de la division des cellules tumorales. Néanmoins, ce mécanisme de suppression tumorale peut être neutralisé par certaines cellules traitées, ce qui se traduit généralement par une rechute des patients. Récemment, nous avons décrit dans des cellules colorectales un mécanisme d’échappement à la sénescence induite par le SN-38 dépendant de la protéine de survie MCL1. Cette étude montre que les cellules sénescentes (PLS) favorisent la prolifération des cellules non-sénescentes (PLD) par l’intermédiaire de signaux mitogéniques activant la kinase Cdk4 et par conséquent la reprise de la division. Nous démontrons que Cdk4 inhibe Rb par phosphorylation de la sérine 780, permettant l’activation des fonctions transcriptionnelles des facteurs E2F sur les gènes du cycle cellulaire. La perte d’activité de Cdk4 par ARN interférence ou par le Palbociclib réduit l’émergence de clones proliférants. La méthyltransférase EZH2 est une cible de E2F exclusivement exprimée par les PLD et son expression dépend de l’activité de Cdk4. Par ailleurs, l’utilisation d’ARN interférence dirigé contre EZH2 ou des inhibiteurs chimiques DNZepA et GSK343 réduit également l’émergence de clones proliférants. Enfin, son inhibition potentialise à la fois l’arrêt de la division et la sénescence en réponse au Palbociclib dans les cellules ayant échappé au SN-38. Ainsi, ces travaux ont permis de mettre en évidence un rôle important de EZH2 en tant qu’effecteur de Cdk4 dans le mécanisme d’échappement au SN-38, une voie susceptible d’apporter des nouvelles cibles thérapeutiques dans le traitement du cancer. / Chemotherapy-induced senescence enables to trigger a durable division arrest of tumor cells. However, this tumor suppressor mechanism is neutralized in some treated cells leading mostly to cancer relapse in patients. Recently, we have described a MCL1-dependent mechanism of escape in SN-38-induced senescence from colorectal cell lines. In this study, we showed that senescent cells (PLS cells) promoted the non senescent cells (PLD cells) proliferation through mitogenic signals stimulating Cdk4 kinase activity and subsequently the cell cycle. We demonstrated that Cdk4 phosphorylated Rb on the serine 780 to inhibit its activity, allowing E2F- family transcriptional functions activation on cell cycle targets. Loss of Cdk4 expression or activity induced by RNA interference or Palbociclib reduced the emergence of proliferating clones. TheEZH2-methyltransferase, a E2F transcriptional target, is only expressed by PLD cells and this expression depends on Cdk4 activity. Moreover, loss of EZH2 expression or activity, by RNA interference or by DZNepA and GSK343 inhibitors, reduced the emergence of proliferating cells. Finally, EZH2 inhibition promotes both cell division arrest and senescence in response to Palbociclibin the SN-38-escaped cells. To conclude, this study enabled to highlight a major role of EZH2 as effector of Cdk4 in the escape mechanism induced by SN-38 a signaling pathway offering newtargeted cancer therapies.

Le cancer du sein est le cancer le plus fréquent chez la femme. Malgré la chimiothérapie, certaines patientes ont une réponse incomplète et récidivent quelques années plus tard. Le but de ce travail était d’étudier les mécanismes moléculaires mis en place par les cellules tumorales en réponse aux traitements et leur rôle éventuel dans la récidive. La modélisation de ces événements a d’abord été réalisée grâce à des modèles expérimentaux appelés PDX (pour patient derived xenograft) impliquant la greffe de tumeurs de patientes chez la souris immunodéficiente. Une analyse transcriptomique a permis de mettre en évidence, au sein des PDXs qui répondent à la chimiothérapie, la surexpression précoce de gènes cibles de la voie interféron (IFN)/STAT1, suggérant que cette signature moléculaire pourrait être utilisée comme biomarqueur prédictif de la réponse initiale au traitement. Cette signature persiste néanmoins dans les cellules tumorales résiduelles, suggérant qu’elle pourrait également avoir un rôle dans la récidive observée pour l’ensemble des PDX étudiées. L’analyse fonctionnelle de cette signature IFN/STAT1 a été réalisée in vitro, en traitant diverses lignées de cancer du sein par du mafosfamide, principe actif d’une chimiothérapie classique induisant des dommages à l’ADN. Nos résultats montrent que, sous chimiothérapie, certaines lignées (dont les cellules MFC7) sont capables d’exprimer des IFNs de type I conduisant à l’activation autocrine/paracrine de la voie IFN/STAT1. Une étude mécanistique a mis en évidence l’implication du détecteur de l’ADN STING (stimulator of IFN genes) en amont de la production d’IFN, comme cela a été bien décrit dans des cellules immunitaires en présence de pathogènes. Nous avons montré que l’inhibition individuelle de l’expression de différents acteurs de la voie STING/IFN/STAT1 potentialise l’effet de la chimiothérapie, impliquant cette cascade dans la résistance au traitement. En résumé, notre travail suggère que l’activation de la voie STING/IFN/STAT1 dans les cellules tumorales mammaires traitées par chimiothérapie pourrait jouer un double rôle : biomarqueur de la réponse dans un premier temps, puis acteur de résistance dans un second temps. Ce travail ouvre de nouvelles perspectives pronostiques et thérapeutiques pour la prise en charge du cancer du sein. / Breast cancer is the most frequent cancer in women. Despite chemotherapy, tumor response is often incomplete, and relapse is frequently observed. The aim of this work was to analyze the molecular mechanisms triggered in breast cancer cells in response to chemotherapy. These events were modeled using breast cancer patient-derived xenografts (PDXs), i.e. samples of human tumors engrafted into immunodeficient mice. Transcriptomic analysis highlighted precocious induction of the interferon (IFN)/STAT1 pathway in response to chemotherapy only in tumors responding to treatment, suggesting that this molecular signature could be used as a biomarker of the initial response. The activation of this pathway persisted in residual tumor cells, suggesting that it could also play a role in cancer recurrence observed in all PDX models that we investigated. Functional deciphering of the IFN/STAT1 pathway was performed in vitro by stimulating breast cancer cell lines with mafosfamide, the active principle of a classical chemotherapy inducing DNA damage. In some cell lines, e.g. MCF-7 cells, this treatment triggered the upregulation of type I IFN expression leading to cell-autonomous activation of the IFN/STAT1 signaling pathway. A mechanistic study revealed the involvement of the DNA sensor STING (stimulator of IFN genes) upstream of the IFN production, mimicking what happens in immune cells facing pathogen infection. Individual silencing of various actors of the STING/IFN/STAT1 pathway potentiated genotoxic treatment efficacy, indicating that this cascade may be involved in tumor resistance to treatment. In summary, our study suggests that cell-intrinsic activation of STING/IFN/STAT1 pathway in response to chemotherapy could play a dual role: first, it may be used as a predictive biomarker of initial response; second, it may act as a resistance mechanism to treatment. This work opens new prognostic and therapeutic perspectives for the clinical management of breast cancer.

L'objectif principal de ma thèse est l’exploration de l’impact clinique d’une perturbation du système circadien chez les patients cancéreux. J’ai démontré une relation robuste entre le rythme d'activité-repos et survie, symptômes et qualité de vie. J’ai mis en évidence et caractérisé la dynamique du système circadien des patients sous chimiothérapie. J’ai montré qu’une bonne tolérance conditionnait l’efficacité de la chronothérapie. Ces résultats me conduisent à proposer de cibler le système circadien pour améliorer les symptômes des patients et l’efficacité des traitements anticancéreux. / The circadian timing system controls several temporal aspects of physiology and behaviour in laboratory animals and humans. The disruption of the circadian timing system results in the occurrence of alterations at various levels of organisation: central coordination, circadian physiology, molecular clocks and signalling pathways. In particular, a circadian disruption induced by long-haul flights across several time-zones or by shift work is associated with the appearance of systemic symptoms, such as fatigue, mood disorders and appetite loss. These symptoms, related to circadian disruption, are also frequently found in cancer patients, as a consequence of their neoplastic disease or its treatment. My PhD work is part of the research regarding the role of the circadian timing system in the development of the symptoms associated with cancer and its treatment, in tumor progression and in patients’ survival. Its perspective is to identify novel therapeutic options. In particular, the general objectives of this thesis consist in the definition of the relationships between symptoms and circadian function of patients before and during chemotherapy, and in the quantification of the clinical impact of circadian disruption on quality of life and survival. I have focused in particular on patients with metastatic colorectal cancer, third cancer for incidence and mortality. These studies confirm the role of the circadian timing system in the occurrence of systemic symptoms in cancer patients, without treatment or during it. This study is currently ongoing in collaboration with the NIH in the United States. In conclusion, this work leads me to propose an innovative therapeutic approach aimed at shielding and/or restoring the integrity of the circadian timing system. This novel strategy should improve the therapeutic index of chemotherapy, by increasing its efficacy and decreasing its toxicity, still reducing the occurrence of symptoms, preserving the quality of life and prolonging the survival of cancer patients. The implementation of this strategy relies on the non-invasive monitoring of biomarkers of the circadian timing system and on the personalization of chronotherapy delivery.

Le monoxyde d'azote (NO•) est connu pour son rôle dans de nombreux processus biologiques et physiologiques. Il peut cependant avoir des effets antagonistes selon sa concentration dans le milieu. Le développement de sources exogènes capables de relarguer localement et quantitativement NO• est donc nécessaire pour profiter pleinement de son potentiel thérapeutique. La chimiothérapie photoactivée offre une approche intéressante qui consiste en l'irradiation de systèmes photosensibles non toxiques dans l'obscurité, mais capables de déclencher la mort cellulaire sous activation à la lumière. Cette thèse s'articule autour de trois complexes de ruthénium nitrosyle (RuNO) à ligands polypyridines, développés dans la perspective d'étudier leur comportement par excitation mono- et biphotonique. La fonctionnalisation des ligands polypyridines par des groupements riches en électrons permet d'envisager une excitation à 2 photons dans la fenêtre thérapeutique afin de traiter de manière locale des tumeurs plus profondes. Un état de l'art sur ces enjeux et cette thématique est dressé dans le premier chapitre. Dans le deuxième chapitre, une étude théorique comparative de plusieurs complexes RuNO à ligand bipyridine fonctionnalisée par des fluorènes permet de sélectionner le meilleur candidat pour la photolibération de NO•. Dans le troisième chapitre, la synthèse et la caractérisation de [Ru(terpy)(F2bpy)(NO)](PF6)3 (terpy = 2,2':6',2''-terpyridine; F2bpy = 4,4'-bis(9,9'-dibutyl-9H-fluoren-2-yl)-2,2'-bipyridine) sont décrites. Sont ensuite présentées dans le quatrième chapitre la synthèse et la caractérisation de [Ru(terpy)(MP2bpy)(NO)](PF6)3 (T0B2) et [Ru(MPterpy)(MP2bpy)(NO)](PF6)3 (T1B2), avec MP2bpy = 4,4'-bis(4-méthoxyphényl)-2,2'-bipyridine et MPterpy = 4'-(4-méthoxyphényl)-2,2':6',2''-terpyridine. Dans le cinquième chapitre, les propriétés photophysiques de [Ru(terpy)(F2bpy)(NO)](PF6)3 sous excitation à un photon et à deux photons sont étudiées, la libération de NO• est mise en évidence (détermination du rendement quantique фNO et de la section efficace σ) et le photoproduit est caractérisé. Le comportement des complexes T0B2 et T1B2 sous irradiation monophotonique est étudié dans le sixième chapitre, à travers la photolibération de NO•, la caractérisation de leur photoproduit et la détermination de фNO. / Nitric oxide (NO•) is known for its role in many biological and physiological processes. Nonetheless its effects are opposite according to the concentration in the media. The development of exogeneous sources able to release locally and quantitatively NO• is therefore necessary to fully benefit from its therapeutic potential. Photoactivated chemotherapy offers an interesting approach consisting in the irradiation of non toxic photoreactive systems in the dark, but able to trigger cell death when irradiated with light. This thesis is based on three ruthenium nitrosyl complexes (RuNO) with polypyridyl ligands, developed in view of studying their behavior under mono- and biphotonic excitation. The functionalization of polypyridyl ligands by electron-rich groups enables to consider a two-photon excitation in the therapeutic window in order to access deeper tumors locally. A state of art on those stakes and on this theme is addressed in the first chapter. In the second chapter, a comparative theoretical study of several RuNO complexes with a bipyridine ligand functionalized with fluorene enables to select the best candidate for NO• photorelease. In the third chapter, the synthesis and the characterization of [Ru(terpy)(F2bpy)(NO)](PF6)3 (terpy = 2,2':6',2''-terpyridine; F2bpy = 4,4'-bis(9,9'-dibutyl-9H-fluoren-2-yl)-2,2'-bipyridine) are detailed. In the fourth chapter are presented the synthesis and characterization of [Ru(terpy)(MP2bpy)(NO)](PF6)3 (T0B2) and [Ru(MPterpy)(MP2bpy)(NO)](PF6)3 (T1B2), with MP2bpy = 4,4'-bis(4-methoxyphenyl)-2,2'-bipyridine et MPterpy = 4'-(4-methoxyphenyl)-2,2':6',2''-terpyridine. In the fifth chapter, the photophysical properties of [Ru(terpy)(F2bpy)(NO)](PF6)3 under one-photon and two-photon excitation are studied, NO• release is demonstrated (determination of the quantum yield фNO and the cross section σ) and the photoproduct is characterized. The behavior of T0B2 and T1B2 under monophotonic irradiation is described in the sixth chapter, through the photorelease of NO•, the characterization of their photoproduct, and the determination of фNO.

Dans le cancer du sein, la recherche de nouveaux biomarqueurs, permettant de prédire la réponse thérapeutique et de déterminer le pronostic d’une patiente, est importante pour adapter au mieux les traitements mais aussi pour améliorer la compréhension des phénomènes physiopathologiques. Nous nous sommes particulièrement intéressés aux cancers du sein traités par chimiothérapie néoadjuvante. Nous avons étudié, dans des biopsies tumorales réalisées avant traitement et dans des résidus tumoraux, à la fois les paramètres télomériques et la réparation des lésions d’ADN puisque ces 2 mécanismes, lorsqu’ils sont dysfonctionnels, sont à l’origine d’une forte instabilité génomique. Nous avons corrélés ces paramètres à la réponse à la chimiothérapie néoadjuvante et à la survie des patientes. Dans un 1er temps, nous avons montré que des télomères courts, une surexpression de la télomérase (TERT) et une sous-expression d’une protéine impliquée dans différents mécanismes de réparation de l’ADN, ERCC1, sont des marqueurs de mauvais pronostic. La dysfonction simultanée des télomères et des mécanismes de réparation de l’ADN peut contribuer de façon synergique à la progression tumorale et à la résistance thérapeutique. Nous avons ensuite étudié une population de tumeurs du sein triple négatives. Nous avons montré que des télomères courts sont associés aux tumeurs les plus agressives et les plus résistantes. De plus, une résistance thérapeutique est retrouvée associée à une instabilité génomique plus importante. Nous avons enfin analysé les altérations génomiques caractéristiques permettant d’identifier le statut BRCA1-like. Le profil BRCA1-like est corrélé à une résistance thérapeutique et à une forte instabilité génomique.Enfin, nous avons réalisé une étude plus fondamentale visant à identifier les mécanismes à l’origine de la réactivation de la télomérase dans le cancer du sein. Nous avons démontré que la surexpression de TERT, dans le cancer du sein, n’est pas liée à la présence de mutations somatiques activatrices mais plutôt à celle de gain du locus TERT. Ces gains sont associés à une résistance thérapeutique et un risque de rechute plus important. Enfin, la présence de gain de TERT combinée à la surexpression de MYC, permet de définir un sous groupe de très mauvais pronostique et pourrait être utilisé pour évaluer le risque de récidives. Les paramètres télomériques et l’instabilité génomique semblent donc être des biomarqueurs prédictifs de la réponse à la chimiothérapie néoadjuvante dans le cancer du sein triple négatif. Ces paramètres ont également une forte valeur pronostique dans le cancer du sein en général et pourraient être utilisés cliniquement comme biomarqueurs utiles au choix des traitements. / In breast cancer, discovering new biomarkers, that can predict therapeutic response and prognosis, is important to find the best therapeutic options and improve our understanding of physiopathology. Our particular interest is in breast cancer treated by neoadjuvant chemotherapy (NCT). In pre-NCT biopsies and post-NCT tumors, we studied both telomeric parameters and DNA damage repair (DDR), because when these are dysfunctional, both result in high genomic instability. We correlated these parameters to neoadjuvant chemotherapy response and patient outcomes. First, we demonstrated that short telomeres, high telomerase (TERT) expression and low expression of ERCC1 (a protein involved in a number of DNA repair mechanisms) are markers of poor prognosis. Telomere and DDR dysfunction can contribute synergistically to tumor progression and chemoresistance. We then studied a triple negative breast cancer population. We demonstrated that short telomeres were associated with tumor aggressiveness and chemoresistance. Chemoresistance was also associated with high genomic instability. We analyzed genomic alterations specific to BRCA1-like status and demonstrated that BRCA1-like profile correlated with chemoresistance and high genomic instability. Finally, we performed a comprehensive study of telomerase reactivation in breast cancer. We demonstrated that high TERT expression in breast cancer is not associated with somatic enhancer mutations but more probably to TERT locus gains. These gains were correlated to chemoresistance and increased risk of relapse. TERT gain, combined with high MYC expression, was able to isolate a subgroup with a very poor prognosis, and this could be used to evaluate risk of relapse. Telomeric parameters and genomic instability seem to be predictive biomarkers for neoadjuvant chemotherapy response in triple negative breast cancer. These parameters also have strong prognostic value in breast cancer and could be used clinically as biomarkers for tailoring treatment.

Le monoxyde d'azote NO• est impliqué dans de nombreux processus biologiques. Il intervient, entre autres, dans la vasodilatation, la neurotransmission, il peut impliquer le développement ou l'apoptose des cellules et possède également des propriétés bactéricides. Le contrôle de la libération de ce radical est donc de grand intérêt pour des applications biomédicales en chimiothérapie photo-activée (PACT) ainsi qu'en inactivation photo-dynamique (PDI). La stratégie ici est de synthétiser des complexes de ruthénium à ligand nitrosyle photoréactifs, qui sont capables de libérer NO• sous irradiation mono ou biphotonique. L'excitation à deux photons permet une irradiation dans la fenêtre thérapeutique, très focalisée et une pénétration du faisceau plus profonde qu'en monophotonique. Ces travaux de thèse sont consacrés à la synthèse et l'étude des propriétés photochimiques de complexes [RuNO] et à leurs applications en biologie. Le premier chapitre de cette thèse développe l'état de l'art dans le domaine des complexes de ruthénium à ligand nitrosyle et présente les enjeux biologiques. Le second chapitre présente les propriétés de photolibération de NO• de complexes possédant le ligand 4'-(2-fluorényl)-2,2':6',2''-terpyridine, sous excitation à un et à deux photons par des études spectroscopiques. Les photoproduits obtenus sont caractérisés par diffraction des rayons X. Dans un troisième chapitre, l'étude des complexes cis (Cl,Cl)- et trans (Cl,Cl)-[RuII(fluorène-terpyridine)Cl2NO]PF6 est menée dans l'eau. Les capacités de photolibération du trans (NO,OH)-[RuII(fluorène-terpyridine)(Cl)(OH)(NO)]PF6 dans les conditions biologiques sont étudiées. Le quatrième chapitre s'intéresse à la synthèse de nouveaux complexes constitués de ligands dérivés du 4'-(2-fluorényl)-2,2':6',2''-terpyridine et à leurs propriétés de photolibération de NO•. Le cinquième chapitre s'intéresse aux propriétés phototoxiques de ces complexes envers des cellules cancéreuses (HCT 116 et FaDu). Enfin, dans le sixième chapitre, les propriétés remarquables de ces systèmes dans la levée de la résistance de Staphylococcus epidermidis aux antibiotiques sont exposées. / Nitric oxide NO• is involved in numerous biological processes. It takes part to vasodilatation, neurotransmission, it can trigger cell proliferation or apoptosis and it also has bactericidal properties. Thus, NO• release control is of high interest for biomedical applications such as photo-activated chemotherapy (PACT) or photodynamic inactivation (PDI). The strategy here is to synthesize photoreactive ruthenium complexes with nitrosyl ligand which can release NO• under one and two-photon absorption. Compared with one-photon excitation, two-photon excitation allows high focalization and deep penetration of the beam, while exciting in the therapeutic window. This thesis is dedicated to the synthesis of [RuNO] complexes and their biological applications. The first chapter develops the state of the art in the field of ruthenium nitrosyl complexes and presents the biological issues. The second chapter presents the NO• photorelease properties of complexes with 4'-(2-fluorenyl)-2,2':6',2''-terpyridine ligand under one and two-photon excitation by spectroscopic studies. Photoproducts are characterized by X-ray diffraction. In a third chapter, cis (Cl,Cl)- and trans (Cl,Cl)-[RuII(2-fluorene-terpyridine)Cl2NO]PF6 are studied in water. The photorelease capacities of trans (NO,OH)-[RuII(fluorene-terpyridine)(Cl)(OH)(NO)]PF6 are studied in biological conditions. The fourth chapter presents the synthesis of new complexes with 4'-(2-fluorenyl)-2,2':6',2''-terpyridine ligand derivatives and their photorelease properties. The fifth chapter describes the phototoxic studies of these complexes on cancer cells (HCT 116 and FaDu). Finally, in the sixth chapter, the outstanding properties of these systems in the falling of antibiotic resistance in Staphylococcus epidermidis are exposed.

La plupart des traitements anticancéreux induisent l'apoptose des cellules tumorales in vitro comme in vivo. Les agents anticancéreux classiques agissent au niveau de cibles primitives, principalement localisées au niveau nucléaire, et activent consécutivement les différentes voies apoptotiques conduisant au stade ultime à la mort des cellules. Cependant, la résistance à l'induction de l'apoptose par les agents chimiothérapeutiques classiques reste un problème crucial. De nouvelles approches ont été développées pour dépasser la résistance à l'apoptose. Parmi elles, le ciblage de la mitochondrie apparaît comme une stratégie prometteuse pour tuer les cellules cancéreuses résistantes. Ainsi, de nouvelles molécules ciblant la mitochondrie ont été identifiées. Parmi celles-ci, notre laboratoire s'est intéressé aux Lamellarines, alcaloïdes pyrroliques hexacycliques d'origine marine. Outre leur effet inhibiteur des topoisomérases-I nucléaires, elles agissent également sur les mitochondries des cellules cancéreuses. Mon travail a consisté 1) à évaluer l'avantage des Lamellarines dans le traitement de lignées de cellules cancéreuses résistantes, défaillantes dans les voies apoptotiques (cas des carcinomes pulmonaires non à petites cellules, NSCLC) et 2) à décrypter les voies apoptotiques déclenchées par les Lamellarines. Ainsi, 1) sur les cellules NSCLC hautement résistantes à l'apoptose induite par les chimiothérapies classiques, nous avons évalué deux agents anticancéreux potentiels de la famille des Lamellarines. La Lamellarine-D (Lam-D) et son dérivé de synthèse PM031379 agissent directement sur la mitochondrie, induisant l'activation de Bax, la libération mitochondriale de cytochrome-c et d'AIF, et l'activation de la caspase-3. Cependant, seul le PM031379 induit la mort cellulaire qui s'accompagne de la translocation nucléaire d'AIF. De plus, cet effet létal nécessite la production d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) d'origine exclusivement mitochondriale. Ces résultats ont permis de comprendre les mécanismes permettant de restaurer l'apoptose des cellules chimiorésistantes. 2) La seconde partie de ce travail a consisté à caractériser les voies apoptotiques déclenchées par la Lam-D en évaluant précisément le rôle du noyau et des mitochondries dans son effet pro-apoptotique. La Lam-D exerce une remarquable cytotoxicité envers un large panel de tumeurs. A des concentrations de l'ordre du micromolaire, elle provoque l'apoptose nucléaire dans les cellules leucémiques sans blocage du cycle cellulaire. Les signaux transmis par la Lam-D initient l'apoptose via la voie apoptotique intrinsèque mitochondriale, activant Bax et réduisant les taux des protéines anti-apoptotiques Bcl-2 et cIAP2, en association avec l'activation des caspases-9 et -3. Nos résultats ont également permis d'évincer l'implication de la voie apoptotique extrinsèque dans la mort cellulaire induite par la Lam-D. Par ailleurs, la Lam-D engendre une réponse aux dommages à l'ADN générés par son effet inhibiteur de topoisomérase-I, résultant en la phosphorylation de l'histone H2AXγ, l'expression de la protéine de réparation Rad51 et de p53. Grâce à diverses lignées de cellules cancéreuses, nous avons également démontré que les mécanismes apoptotiques induits par la Lam-D sont indépendants du statut p53 des cellules tumorales. De plus, des cellules dépourvues de noyau (cytoplastes) subissent aussi l'apoptose induite par la Lam-D. L'ensemble de ces résultats démontre que la Lam-D ne nécessite pas la signalisation nucléaire pour promouvoir la mort des cellules cancéreuses et que la mitochondrie est la cible primordiale responsable de son effet pro-apoptotique. Ainsi, la Lamellarine-D et ses dérivés de synthèses, de part leur mécanisme d'action original ciblant directement les mitochondries, sont capables d'induire l'apoptose de cellules tumorales y compris résistantes aux chimiothérapies classiques (NSCLC, mélanomes).

La Thérapie par MicroFaisceaux (MRT) et la Thérapie Stéréotaxique par Rayonnement Synchrotron (SSRT) sont des techniques innovantes de radiothérapie expérimentale développées actuellement à l'ESRF. L'utilisation de modèles tumoraux différents pour chaque technique limite leur comparaison. <br />En MRT, sur rats porteurs de tumeur 9L, la médiane de survie des rats contrôle est doublée (de 20 jours à 40 jours) lors d'irradiation avec un espacement de 200 µm entre les microfaisceaux voire triplée (67 jours) à 100 µm d'espacement (mais provoquant alors d'importantes lésions du tissu sain). L'influence importante du collimateur multifentes, a également été démontrée. La combinaison de diverses drogues avec la technique de MRT a été testée. Des résultats prometteurs (médiane de survie de 40 jours et 30% de survivants à long terme) sont obtenus en injectant du gadolinium en intracérébral avant une irradiation MRT en faisceaux croisés à 460 Gy. De plus, l'irradiation MRT de tumeurs à stade plus précoce permet de quadrupler la médiane de survie (79 jours) et d'obtenir 30% de survivants à long terme. La mise en place d'un ciblage de la tumeur par imagerie avant l'irradiation et l'utilisation d'un collimateur adapté permettront d'améliorer encore ces résultats. Les différences entre les deux modèles tumoraux utilisés en MRT (modèle 9L) et en SSRT (modèle F98) étant importantes des expériences comparatives MRT/SSRT ont été réalisées sur ces deux modèles. Les résultats obtenus montrent une efficacité proche des 2 techniques sur le modèle F98 et une meilleure efficacité de la MRT sur le modèle 9L. Ces résultats pourront permettre d'orienter le type tumoral adapté à chaque technique.

The multiplication of new markers used for diagnosis addresses new challenges in routine medical practice. One outstanding question is; how can we profile tumor markers expression using a meaningful and practical method for clinical purposes? Over the last 6 years, the microarray technology made a significant contribution to our understanding of many medical conditions. Benefiting from EAT’s expertise, we decided to design two cutting edge low density microarrays tools to study on one hand, ATP-binding cassette genes-mediated chemotherapy resistance and on the other hand, to characterize subtypes of Small B-Cell non-Hodgkin Lymphomas. The microarray (DualChip human ABC) specificity and the reproducibility of our results were tested first by comparison of ABC gene expression in three drug-resistant sublines and their respective drugsensitive counterparts. The results that we obtained were in accordance with ABC-transporters expression previously described for these cell lines using different methods. Interestingly, we were able to report a larger diversity of ABC-transporter expression than previously established with classical molecular biology screens. To further validate the relevance of this approach for diagnostic purposes, we profiled the expression of ABC genes in clinical samples of Acute Myeloid Leukemia, T-Acute Lymphoblastic Leukemia from pediatric patients, and drug treated/untreated samples of mamma carcinoma biopsies. By doing so, we characterized the expression of new ABC transporters in pediatric leukemia and observed enrichment for ABC-transporters in breast cancers even prior drug treatment. In the second part of this work our microarray-based strategy was applied to diagnostic procedures in order discriminate between four different forms of small B cell non Hodgkin lymphomas. We applied gene expression profiling to RNA samples obtained from 71 patients. Through a supervised comparison of the various expression patterns, we isolated a group of genes that can be used to discriminate 75% of the patients investigated. As a conclusion, using a variety of cell lines and tumor samples we demonstrated that low-density microarrays can be used for molecular diagnosis in many meaningful ways including tumor classification and drug resistance profiling. <br /><br /> La diversité des marqueurs utilisés pour le diagnostic est un nouveau défi dans la pratique médicale quotidienne. Une question se pose donc; comment pouvons-nous déterminer le profil d’expression génique d’une tumeur en utilisant une approche efficace et pratique à des buts cliniques ? Au cours de ces 6 dernières années, les damiers à ADN ont contribué de façon significative à l’amélioration des connaissances dans de nombreux domaines de la recherche biomédicale. Bénéficiant de l’expertise de la société EAT, nous avons développé deux damiers à ADN de faible densité permettant d’une part, l’étude de la résistance à la chimiothérapie induite par les ABC transporteurs, et d’autre part, d’évaluer l’intérêt de ce genre d’outil pour le diagnostique clinique des lymphomes non Hodgkiniens à petites cellules B. Dans un premier temps, nous avons évalué la spécificité et la reproductibilité du damier DualChip human ABC. Pour cela, nous avons comparé le profil d'expression génique de trois lignées cellulaires résistantes à une drogue donnée avec le profil d’expression génique de leur lignée parentale sensible à cette drogue. Les résultats que nous avons obtenus étaient en accord avec ceux préalablement décrits. En outre, nous avons détecté un profil expression d’un plus grand nombre de gènes ABC transporteurs que celui établi précédemment à partir de techniques conventionnelles. Afin d’étudier davantage l’intérêt de cet outil dans le domaine diagnostique, nous avons étudié le profil d’expression des gènes ABC dans des échantillons cliniques de leucémie myéloïde aiguë, leucémie lymphoblastique aiguë de type T chez l’enfant et de carcinomes mammaires provenant de patients adultes traités et non traités. Nous avons ainsi pu mettre en évidence l’expression de nouveaux gènes ABC transporteurs dans les leucémies de l’enfant. Nous avons également observé un niveau d’expression élevé de nombreux gènes ABC transporteurs tant dans les tumeurs mammaires traitées que non traitées. Dans la seconde partie de ce travail, nous avons évalué le potentiel des damiers à ADN de faible densité dans le diagnostic de 4 sous-types de lymphomes non Hodgkiniens à petites cellules B. Nous avons étudié le profil d’expression génique d’échantillons provenant de 71 patients. Une analyse supervisée à partir du profil d’expression de tous les gènes étudiés a ensuite été entreprise. Cette étude a permis de mettre en évidence un groupe de gènes permettant de différencier 75% des patients investigués. L’ensemble de nos résultats a démontré que le damier à ADN de faible densité est un outil prometteur pour le diagnostic moléculaire dans des domaines variés incluant la classification des tumeurs et la détection de la résistance aux drogues.