Les gliomes des bas-grade sont des tumeurs cérébrales lentement évolutives, affectant principalement les jeunes adultes, qui peuvent rester des années sans symptôme. Les patients peuvent être opérés, ou traités par radiothérapie ou chimiothérapie, avec deux thérapies possibles : le PCV et le témozolomide (TMZ).Nous souhaitons montrer dans ces travaux de thèse que la modélisation mathématique, à travers l'approche de population, peut permettre l'amélioration des traitements en termes de durée et d'amplitude de décroissance pour les gliomes de bas-grade traités par chimiothérapie (PCV et TMZ).Dans un premier temps, nous nous concentrons sur la possibilité de modifier le protocole d'administration du PCV, au niveau de la population, afin de prolonger la durée de décroissance tumorale. Nous concluons qu'espacer les cycles de traitement permet de repousser de manière significative le moment de recroissance de la tumeur.Dans un second temps, nous étudions l'évolution des gliomes de bas-grade traités par TMZ. Sur la base des données de tailles tumorales de 77 patients, ainsi que d'informations génétiques, nous développons un modèle K-PD à effets mixtes permettant de décrire la dynamique tumorale avant, et suite au traitement. Nous évaluons ensuite les capacités du modèle à prédire la durée et l'amplitude de la réponse tumorale, à partir de mesures précoces de tailles de la tumeur ainsi que des informations génétiques. Ces prédictions pourraient être utilisées pour aider les cliniciens à déterminer si le traitement doit être prolongé ou non, pour un patient donné.Enfin, nous nous intéressons plus particulièrement au phénomène de résistance au traitement par TMZ. A partir des mêmes données de tailles tumorales que précédemment, nous construisons un modèle PK-PD à effets mixtes décrivant l'apparition des cellules résistantes au sein de la tumeur. Ce modèle reproduit plus précisément l'évolution du TMZ dans l'organisme et son impact sur la tumeur. Il est utilisé pour optimiser le protocole thérapeutique au niveau individuel. A l'aide d'un algorithme d'optimisation, nous déterminons l'intervalle entre chaque cycle et la dose à administrer afin de prolonger la durée de décroissance tumorale tout en limitant l'émergence de résistance. Les protocoles ainsi optimisés sont évalués à l'aide d'une approche stochastique, permettant de tester la robustesse du modèle et de l'optimisation.A travers les différents travaux de cette thèse, nous montrons l'utilité de la modélisation mathématique pour aider à l'amélioration des traitements chimiothérapiques pour les patients souffrant de gliomes de bas-grade. Nous croyons que ces résultats peuvent être transposés à d'autres types de cancers. / Low-grade gliomas are slow-growing brain tumors, mainly affecting young adults who may remain without any symptoms for years. Patients can undergo surgery, or receive radiotherapy or chemotherapy with two different treatments: PCV of temozolomide (TMZ).In our different projects, we aim to show that mathematical modeling, and population approach, can allow to improve treatments, in terms of response duration and amplitude, for low-grade gliomas treated with chemotherapy (PCV and TMZ).In a first part, we focus on the possibility to modify PCV administration protocol, on a population level, to prolong tumor decrease duration. We claim that prolonging time interval between cycles enables us to significantly postpone the time to tumor regrowth.In a second part, we study the evolution of low-grade gliomas treated with TMZ. We analyze tumor size observations of 77 low-grade glioma patients, as well as genetic information, to develop a K-PD mixed-effects model describing tumor evolution before and after treatment onset. We then evaluate model capacity to predict tumor response duration and amplitude, on the base of early tumor sizes and genetic information. These predictions could be used to help clinicians to determine if they should prolong the treatment or not, for a given patient.In a last part, we more particularly focus on the phenomenon of resistance to TMZ. We build a PK-PD mixed-effects model describing the emergence of resistant tumor cells, using the same tumor size observations as previously. This model more accurately reproduces the evolution of TMZ in the body and its effect on the tumor. It is then used to optimize TMZ therapeutic protocol, on an individual level. Using an optimization algorithm, we determine the time interval between TMZ cycles, and the dose to administer, to prolong tumor decrease duration while limiting the emergence of resistance. The optimized protocols are evaluated with a stochastic approach, allowing to test the robustness of the model and the optimization.Through these different projects, we show the utility of mathematical modeling to help to improve chemotherapy treatments of low-grade glioma patients. We believe that these results could be transposed to other types of cancers.

L'émergence de la résistance des cellules tumorales, bactéries et parasites aux médicaments peut être prévenue par l'utilisation d'association médicamenteuse. L'objectif de ce travail est de décrire de manière formelle avec des modèles mathématiques, les phénomènes de résistance rencontrés en oncologie, infectiologie et parasitologie. Plusieurs modèles ont été développés à partir des données cliniques de patients atteints de cancer colorectaux, de patients infectés par le Plasmodium falciparum, ou à partir de données expérimentales obtenues à partir d'un système in vitro PK/PD. Les différents paramètres de ces modèles ont été estimés en utilisant une approche individuelle avec MATLAB® et/ou une approche de population avec NONMEM®. En oncologie, on montre que le « mixture » modèle développé est apte à décrire les cinétiques de 5FU et de son métabolite. Néanmoins ce modèle ne peut pas être utilisé en prospectif en utilisant l'approche Bayesienne, pour adapter les chimiothérapies à base de 5FU. En infectiologie un modèle PK/PD complet et unique a été développé pour décrire la dynamique des sous-populations bactériennes et l'émergence de la résistance. Le modèle permet de caractériser de manière réaliste l'interaction antibiotique-bactérie en comparaison à un modèle de référence. En parasitologie, un outil simple a été développé, en complément des méthodes génotypiques, pour identifier les infections polyclonales, support de la résistance. La flexibilité des modèles développés peut aider à concevoir des protocoles d'administration de médicaments optimisés et aider au choix des combinaisons thérapeutiques les plus efficaces pour freiner l'émergence de la résistance. / The emergence of drug-resistant, tumor cell, bacteria and parasite could be prevented with drug combination therapy. The aim of this work is to describe drug resistance with developed mathematical models, in oncology, infectiology and parasitology. Several models were developed based on clinical data from colorectal cancer patients, Plasmodium falciparum infected patients, or from experimental data provided by an in vitro PK/PD system. Model parameters were estimated using an individual approach with MATLAB® and/or a population approach with NONMEM®. In oncology, a "mixture"model was developed to describe 5FU and its metabolite kinetics. However this model couldn't be used in a prospective Bayesian approach for 5FU based chemotherapy. In infectiology, a complete and a unique PK/PD model was developed to characterize bacterial sub-population dynamics and resistance emergence. The model provides a more realistic description of the inter-relation between antibiotic effect and the targeted bacteria compared to a reference model. In parasitology a simple tool was developed, in addition to genotyping techniques, to detect polyclonal infection. Flexibility of the model developed could help to design drug optimized protocol or in the choice of the most effective combination therapy to slow down resistance emergence.

L’atteinte musculaire peut être un facteur aggravant du pronostic dans certaines pathologies. Durant cette thèse nous nous sommes intéressés à des médiateurs de l’inflammation, tels que les cytokines, et leurs effets sur la fonction du muscle cardiaque et des muscles striés squelettiques. Dans la première étude, nous avons montré que le TNF-α entraîne une diminution de la force contractile cardiaque, via l’activation des PKC, mais que l’excitabilité membranaire n’est pas altérée. Dans la seconde étude nous montrons que l’IL-13 augmente la force de contraction du coeur, via l’activation de la voie β2 adrénergique - PKA, et permet également d’augmenter l’excitabilité membranaire des cardiomyocytes en augmentant le nombre de canaux sodiques potentiel dépendants. Néanmoins après un sepsis chronique l’IL-13 perd ses effets sur le coeur. Dans la troisième étude, nous démontrons qu’une chimiothérapie, le docétaxel, est capable d’induire une atrophie musculaire associée à la libération de cytokines pro-inflammatoires et de diminuer la force de contraction du muscle strié squelettique. Néanmoins, l’ajout de dantrolène, un inhibiteur de canaux calciques, permet de prévenir ces effets délétères. Enfin dans la dernière étude, nous avons montré que l’inhibition de la voie des TGF-β peut avoir un effet bénéfique sur la dysfonction diaphragmatique lors du sepsis, en restaurant à la fois la masse musculaire et la force de contraction. / Muscular dysfunction is associated with a worsen outcome for different pathologies. During this thesis, we have focused on mediators of the inflammation, such as cytokines, and their effects on heart and striated muscle function. In the first study, we have shown that the TNF-α decreased the heart contractile force by PKC pathway activation, but that the membrane excitability remained unchanged. In the second study, we showed that IL-13 increased the heart contraction, by the activation of β2 adrenergic - PKA pathway, and increased the membrane excitability of cardiomyocytes associated to an increase of the number of channels at the membrane level. Nevertheless, IL-13 lost its effect on septic heart. In the third study, we showed that the chemotherapy, docetaxel, was able to induce muscle atrophy associated to the release of pro-inflammatory cytokines, and a decrease of the contractile force of the skeletal muscle. However, the addition of dantrolene, an inhibitor of calcium channels, can prevent these deleterious effects. For the last study, we showed that the inhibition of TGF-α pathway can have beneficial effects on diaphragm dysfunction during sepsis, by preserving both muscle mass and muscle contractile force.

Le développement de méthodes de délivrance de médicaments ciblées est devenu un objectif primordial dans le cadre des thérapies anticancéreuses. Dans ce contexte, il est possible de combiner l’utilisation de microgouttes de perfluorocarbone (PFC) avec des ultrasons afin de déclencher à distance et de façon spatialement contrôlée la vaporisation du PFC, et donc l’ouverture de ces microgouttes et la libération de leur contenu. Nous avons ainsi pu démontrer la possibilité d’utiliser ces microgouttes de PFC afin de contrôler spatialement mais également temporellement une réaction chimique spontanée comme la cycloaddition non catalysée entre un azoture et un alcyne. Nous avons ensuite montré que cette stratégie de chimie in situ pouvait être appliquée avec succès à l’activation locale in vitro de pro-drogues de la doxorubicine et de la monométhylauristatine E par la β-glucuronidase, ouvrant ainsi la voie à la fabrication de médicaments directement dans les tumeurs. Une stratégie de mélange microfluidique a également été étudiée. Le caractère laminaire des écoulements de fluides en microfluidique rendant le mélange entre fluides particulièrement lent, il est donc nécessaire de concevoir des méthodes de mélange efficaces dans l’optique de créer de véritables « laboratoires sur puce ». Nous avons ainsi pu montrer qu’une généralisation du concept de vaporisation du PFC par ultrasons pouvait permettre d’accéder à une méthode de mélange microfluidique rapide et efficace. / Development of targeted drug-delivery methods has become an increasingly important research field in cancer therapy. In this context, perfluorocarbon (PFC) microdroplets can be combined with ultrasound. The latter can remotely trigger the vaporization of the PFC phase, thus opening the microdroplets and releasing their content in a spatially controlled manner. In this work, we were able to establish that these PFC droplets could be used to control both temporally and spatially a spontaneous chemical reaction such as the non-catalyzed azide-alkyne cycloaddition. This « in situ chemistry » strategy was also successfully applied to the in vitro localized release of either a doxorubicin or a monomethylauristatin E prodrug and their subsequent activation by a specific enzyme, the β glucuronidase. We believe that such strategy could lead to drug synthesis directly into the tumors. A new microfluidic mixing method was also developed. Flows are typically laminar in microfluidic systems, which impedes an efficient and fast mixing between fluids. In order to design fully functionnal « labs on chips », mixing methods need to be implemented. In this context, we showed that the vaporization of a PFC phase under the focus of an ultrasound transducer could be used to achieve fast and efficient mixing in a microfluidic channel.

Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La radiothérapie interne sélective (selective internal radiation therapy, SIRT) utilisant des microsphères marquées à l’Yttrium-90 est une technique émergente de traitement des tumeurs hépatiques. Dans ce travail, nous nous sommes attachés à étudier les relations entre traitements systémiques et SIRT à travers un modèle in vitro et deux études cliniques rétrospectives. Les différents résultats obtenus suggèrent des pistes de développement clinique. Dans le cholangiocarcinome, l’utilisation d’une chimiothérapie concomitante pourrait être associée à de meilleurs résultats, comme suggérés dans l’étude in vitro et l’étude clinique. Dans le carcinome hépatocellulaire, nos résultats confirment l’intérêt déjà suggérée de la SIRT en cas de thrombose porte ; nos résultats peuvent aussi suggérer l’intérêt d’augmenter la dose et de sélectionner les patients ayant une bonne fixation de la thrombose tumorale comme meilleurs candidats à la SIRT. / Selective Internal Radiation Therapy (SIRT) with microspheres loaded with Yttrium-90 is an emerging locoregional treatment of liver malignancies. In this work, we studied potential relationships between systemic treatment and SIRT in an in vitro model and two retrospective clinical studies. The results obtained may generate new hypotheses for clinical development. Regarding cholangiocarcinoma, concomitant use of chemotherapy may be associated with better outcomes, as suggested by both the in vitro and clinical retrospective data. Regarding hepatocellular carcinoma, our results confirmed previous interest in SIRT in case of portal vein thrombosis; our results might also suggest potential improvement by increasing the dose delivered, and the need to select patients with good targeting of the thrombosis as better candidate for SIRT. These results should be confirmed in prospective studies, currently ongoing.

Les carcinomes sarcomatoïdes sont un sous type rare de cancer bronchique non à petites cellules (CBNPC). Leur pronostic semble plus défavorable que celui des autres sous-types de CBNPC. Notre équipe travaille sur le démembrement moléculaire de ces tumeurs. Dans ce travail, nous démontrons que les carcinomes sarcomatoïdes sont chimiorésistants aux sels de platine à partir d'étude in vivo et in vitro (cultures primaires) comparativement aux autres sous-types de CBNPC. Nous démontrons que tumeurs partagent les caractéristiques phénotypiques des CBNPC tant d'un point de vue immunohistochimique que moléculaire, confortant la classification OMS. Il est possible que ces tumeurs dérivent de cellules souches de CBNPC ou utilisent un processus de transition épithélio-mésenchymateuses. Les spécificités de cette transition restent à déterminer. De plus, ces tumeurs présentent de très nombreuses altérations moléculaires permettant d'envisager de nouvelles pistes de traitements ciblés notamment les anti-MET. Enfin, nous montrons l'implication du système immunitaire avec une infiltration importante de lymphocytes T CD8+, de macrophages CD163+ et une forte expression de PD-L1 ce qui ouvre de nouvelles perspectives de recherche et de traitements innovants. / Sarcomatoid carcinomas are a rare subtype of non-small cell lung cancer (NSCLC). Prognostic seems less favourable than other subtypes of NSCLC. Our team works to determine molecular characteristics of these tumors. In this work, we demonstrated that sarcomatoid carcinomas are chemoresistant to platinum based regimen in vitro and in vivo (primary cell lines) compared to other NSCLC. We demonstrated that this tumors share immunohistchemical, moleculary similarities with NSCLC validating the WHO classification. It is possible that these tumors came from cancer stem cell or underwent an epithelial-mesenchymal transition. Specificities of this transition remained undefined. Moreover these tumors presented a lot of molecular alterations allowing to investigate targeted therapies such as MET inhibitors. At last, we shows the implication of the immune system, the strong infiltration of TCD8+ lymphcoytes CD163+ macrophages and the expression of PD-L1, allowing to hope new perspective of research, innovative treatment.

Le cancer de la prostate est le plus fréquent chez l’homme et se place au 3ème rang des décès par cancer. Les formes métastatiques sont traitées par une castration centrale à base d’agonistes ou d’antagonistes de la LH-RH avec une efficacité limitée, puis avec une chimiothérapie à base de taxanes, ou une hormonothérapies de deuxième génération (abiratérone et enzalutamide) avec une espérance de vie qui ne dépasse pas 36 mois en phase de résistance à la castration. Dans le but d’identifier de nouvelles alternatives, de nombreuses classes thérapeutiques ont été testées, en particulier les inhibiteurs de kinases (IK) avec des résultats décevants. Or, de plus en plus d’IK arrivent sur le marché et il n’existe toujours pas de rationnel préclinique fort pour choisir les molécules à tester dans les futurs essais. Notre travail de Thèse vise à identifier des marqueurs prédictifs de la réponse aux IK dans des modèles de cancer de prostate pour orienter ce choix. Il repose sur une approche in silico utilisant les banques de données du panel des 60 lignées cancéreuses du NCI pour rechercher des corrélations entre l’expression de 92 gènes caractéristiques de la résistance à la castration et la sensibilité aux IK testés dans ce panel. Nous avons mis en évidence une signature de 20 gènes dont l’expression était corrélée à la réponse au vémurafénib et au sélumétinib ciblant respectivement RAF et MEK. Nous avons validé ces corrélations au niveau fonctionnel pour 11 d’entre eux dans les lignées DU145, 22RV1 et LNCaP, leur répression modulant la sensibilité des cellules à ces inhibiteurs. En particulier, la répression du gène ETV1, remanié dans 10% des cancers de prostate, confère une hypersensibilité au vémurafénib et au sélumétinib. En absence de traitement, la répression d’ETV1 induit un blocage en phase G2/M du cycle cellulaire qui est accompagné d’une diminution de la phosphorylation des kinases p38 (et d’une de ses cibles, HSP27) et AKT. En revanche, elle n’entraîne aucune altération de la voie des MAPK, suggérant que le phénotype d’hypersensibilité serait liée à un défaut d’autres voies de signalisation, notamment à une augmentation de l’apoptose que l’on observe dans les cellules 22RV1 traitées au vémurafénib. Parmi les gènes dont l’expression est régulée par ETV1 (identifiés par une approche in silico croisant des données de microarray, de Chip-Seq, et de corrélation dans le panel), nous avons recherché ceux qui pouvaient jouer un rôle dans l’hypersensibilité au vémurafénib des lignées où ETV1 est réprimé. Plusieurs candidats ont été identifiés notamment les gènes de la famille DUSP régulant la phosphorylation de p38. Ces gènes sont en cours de validation. Un volet plus « translationnel » de notre travail a consisté à évaluer, sur la base de nos résultats, des combinaisons de drogues entre inhibiteurs de kinase et inhibiteurs d’ETV1 (YK-279 et BRD32048) ou enzalutamide. Contrairement à nos attentes, aucune sensibilisation au vémurafénib n’a été observée en présence des inhibiteurs d’ETV1. En revanche le vémurafénib potentialise la réponse des cellules LNCaP à l’enzalutamide alors que cette association est antagoniste dans les cellules 22RV1, soulignant l’importance du contexte génétique pour l’utilisation de cette association (lignée 22RV1 : BRAF muté, expression du variant AR-V7, PTEN sauvage ; lignée LNCaP : PTEN muté).Notre travail a donc permis d’identifier une signature de réponse au vémurafénib pour prédire une réponse à cet IK actuellement en essai clinique dans les tumeurs de prostate BRAF mutées. Il a également permis pour la première fois d’établir le rôle fonctionnel d’ETV1 dans la réponse cellulaire au vémurafénib, données qui peuvent être transposées à d’autres types tumoraux où les inhibiteurs de RAF sont utilisés en routine clinique. / Prostate cancer is the most frequent in men and is the third leading cause of death by cancer. Metastatic form of the disease is treated by central castration using LH-RH agonist or antagonists with a limited efficacy, followed by taxane-based chemotherapy or second generation hormone therapies such as abiraterone acetate or enzalutamide. However, overall survival never exceeds 36 months when tumors become resistant to castration. In the search for new alternatives, numerous anticancer drugs from different classes have been tried, in particular kinase inhibitors (KI) but with desapointing results. Yet, increasing number of KI are being approved and there is still no strong preclinical rational to decide which molecule to test in further clinical trials. Our thesis was intended to identify predictive markers to the response to KI in prostate cancer cell models to orient this choice. It relies on an in silico approach based on the use of the NCI60 cell line panel to search for correlations between the expression of 92 genes that are characteristics of castration resistance and the sensitivity to KI that have been tested in the panel. We identified a 20 genes’ signature the expression of which is correlated to the sensitivity to vemurafenib and selumetinib targeting respectively RAF and MEK. We validated these correlations at the functional level for 11 of them in DU145, 22RV1 and LNCaP cell lines, their repression leading to altered sensitivity to these two inhibitors. In particular, repression of the ETV1 transcription factor that is rearranged in 10% of prostate tumors, sensitized cells to vemurafenib and selumetinib. In the absence of drug, ETV1 repression induced a G2/M blockage that was accompanied by a reduced phosphorylation of p38 (and its downstream substrate HSP27) and AKT kinases. Conversely, it did not altered the MAPK pathway, suggesting that hypersensitivity to vemurafenib and selumetinib could be linked to a deregulation of other signaling pathways, in particular to increased apoptosis that was observed in ETV1-repressed 22RV1 cells following treatment with vemurafenib. Among the genes that are regulated by ETV1 (that were identified by an in silico approach using microarray, Chip-Seq and correlations from the NCI60 panel), we identified several candidates that could be involved in the sensitization to vemurafenib when ETV1 is repressed, including genes from the DUSP family that are known to regulate p38 phosphorylation. These genes are currently being validated. A translational part of our thesis was to evaluate drug combinations between kinase inhibitors and either ETV1 inhibitors (YK-279 et BRD32048) or enzalutamide. Unexpectedly, we did not observed a sensitization of prostate cancer cells to vemurafenib by ETV1 inhibitors. Interestingly, we found that vemurafenib could potentiate enzalutamide cytotoxicty in LNCaP cells whereas this association had antagonistic effects in 22RV1 cells, pointing towards the importance of the genetic background to use such associations (BRAF mutated, AR-V7 expression and wild-type PTEN for 22RV1 ; mutated PTEN for LNCaP)Our thesis work has allowed the identification of a predictive signature of response to vemurafenib that is currently tested in BRAF mutated prostate tumors. It also allowed to establish for the first time a functional role of ETV1 in cell response to vemurafenib. These data could potentially being transposed to other cancer types where BRAF inhibitors are routinely used in the clinic.

Notre objectif était d’analyser l’implication potentielle des voies associées aux récepteurs de chimiokines CXCR2 et CXCR4 dans le cancer colorectal métastatique au foie. Les niveaux d’expression de CXCR2, CXCR4 et de leurs chimiokines étaient évalués dans les métastases hépatiques de cancers colorectaux dans le but d’étudier leurs corrélations avec la survie globale et la survie sans récidive de patients ayant reçu, ou non, une chimiothérapie néoadjuvante. Des analyses d’expression pour RT-PCR quantitative et immunohistochimie étaient réalisées en utilisant des prélèvements humains de métastases hépatiques de cancers colorectaux. Les niveaux d’expression de CXCR2, CXCR4 et de leurs ligands étaient statistiquement analysés en fonction des traitements par chimiothérapie néoadjuvante administrés ou non, et en fonction du suivi des patients. Des modèles murins de xénogreffes sous-cutanées et orthotopiques intracaecales ont été mis au point et utilisés pour étudier l’expression de CXCR2, CXCR4 et CXCL7 en relation avec le traitement des souris par chimiothérapie.Nous avons montré que la surexpression de CXCR2 et CXCL7 était corrélée à de plus courtes survies globales et sans récidive de nos patients. En analyse multivariée, l’expression de CXCR2 et de CXCL7 étaient des facteurs indépendants de survie globale et sans récidive. La chimiothérapie néoadjuvante augmentait significativement l’expression de CXCR2, et de CXCL7 de façon proche de la significativité. Les résultats de nos modèles murins ont montré une tendance à la surexpression de nos gènes d’intérêts dans les tissus tumoraux des souris traités. En conclusion, ces résultats suggèrent l’implication de la voie de signalisation CXCL7/CXCR2 comme facteur prédictif de mauvais pronostic dans le cancer colorectal métastatique. Les chimiothérapies à base de 5 Fluoro-uracile augmentent l’expression de ces gènes dans les métastases hépatiques, fournissant une explication sur l’agressivité des tumeurs métastatiques en échappement thérapeutique. Un blocage sélectif de l’axe CXCR2/CXL7 pourrait fournir de nouvelles opportunités thérapeutiques. / Our aim was to analyze the potential role of chemokine receptors CXCR2 and CXCR4 signalling pathways in liver metastatic colorectal cancer (CRC) relapse. Expression levels of CXCR2, CXCR4, and their chemokine ligands were evaluated in liver metastases of colorectal cancer in order to study their correlation with overall and disease-free survival of patients having received, or not received, a neoadjuvant chemotherapy regimen.Quantitative RT-PCR and CXCR2 immunohistochemical staining were carried out using human CRC liver metastasis samples. Expression levels of CXCR2, CXCR4, and their ligands were statistically analyzed according to treatment with neoadjuvant chemotherapy and patients ' outcome. Murine models of subcutaneous and orthotopic intracaecal xenografts have been developed and used to study the expression of CXCR2, CXCR4 and CXCL7 in connection with the treatment of mice with chemotherapy.We showed that CXCR2 and CXCL7 overexpression are correlated to patient’s shorter overall and disease-free survival. By multivariate analysis, CXCR2 and CXCL7 expressions are independent factors of overall and disease-free survival. Neoadjuvant chemotherapy increases significantly the expression of CXCR2 and CXCL7 was overexpressed close to significance. Results of our mouse models have shown a trend over-expression of our interest genes in tumor tissues of the treated mice.In conclusion, we show the involvement of CXCL7/CXCR2 signalling pathways as a predictive factor of poor outcome in metastatic CRC. 5-Fluorouracil-based chemotherapy regimens increase the expression of these genes in liver metastasis, providing one explanation for aggressiveness of relapsed drug-resistant tumors. Selective blockage of CXCR2/CXCL7 signalling pathways could provide new potential therapeutic opportunities.

La récidive tumorale est l'un des principaux obstacles à surmonter à l'avenir pour améliorer la survie globale des patients atteints de cancer du côlon (CCR). Les échecs thérapeutiques observés chez les patients sont compatibles avec une accumulation de cellules souches cancéreuses (CSCs) résistantes aux médicaments. Dans cette étude, nous démontrons que le récepteur nucléaire PXR (NR1I2) agit comme un régulateur important de la chimiorésistance des CSCs coliques et de leur capacité à initier la rechute tumorale après traitement. Nous avons d'abord montré que l'expression de PXR augmente avec celle de certains marqueurs des CSCs dans des cellules cancéreuses de patients CCR traitées par chimiothérapies. Nous avons constaté que PXR est préférentiellement exprimé dans les CSCs coliques et qu'il contribue à l'enrichissement des CSCs après chimiothérapies in vitro et in vivo. Par des approches de transcriptomiques, nous avons observé qu'au sein des CSCs coliques, PXR contrôle l'expression d'un large réseau de gènes marqueurs des CSCs coliques, ainsi que des gènes impliqués dans la résistance aux médicaments ou à l'apoptose, ou impliqués dans la dissémination métastatique. Enfin, l'inhibition de PXR par interférence à ARN diminue la survie et auto-renouvèlement des cellules souches cancéreuses du côlon in vitro, ainsi que leur capacité à résister à la chimiothérapie après xénogreffes, conduisant à des retards importants de rechute tumorale après traitements par chimiothérapies in vivo. Cette étude suggère fortement que l'inhibition ciblée de PXR peut représenter une stratégie de traitement néo-adjuvant afin de diminuer la résistance aux médicaments et la récidive des patients CCR via la sensibilisation des cellules souches cancéreuses aux chimiothérapies classiques. / Tumor recurrence is one of the major obstacles to overcome in the future to improve overall survival of patients with colon cancer. High rates and patterns of therapeutic failure seen in patients are consistent with a steady accumulation of drug-resistant cancer stem cells (CSCs). Here, we demonstrate that the nuclear receptor PXR (NR1I2) acts as a key regulator of colon CSC chemoresistance and of their ability to generate post-treatment tumor relapse. We first determined that the enrichment of PXR paralleled that of CSC markers upon treatment of colon cancer cells with standard of care chemotherapy. We found that PXR was highly expressed in colorectal cancer cells displaying CSC markers and function and that it was instrumental for the emergence of CSCs following chemotherapy in vitro and in vivo. mRNA profiling experiments in colon CSCs indicated that PXR transcriptionally controls a large network of genes including markers of stemness, genes involved in resistance to drug/apoptosis or migration/invasion. Finally, PXR down-regulation altered the survival and self-renewal of colon CSCs in vitro and hampered their capacity to resist chemotherapy in vivo, leading to significant delays of post-chemotherapy tumor relapse. This study strongly suggests that targeting PXR may represent a novel treatment strategy to prevent drug resistance and recurrence through the sensitization of CSCs to standard chemotherapy. Taken together, our data strongly suggest that PXR plays an instrumental role in the so-called "intrinsic" pan-resistance of CSCs against therapy.