Il est connu aujourd'hui qu'une petite sous-population de cellules au sein des tumeurs possède une puissante capacité d'auto-renouvellement et est impliquée dans la progression tumorale, l'agressivité et la résistance à la fois à la chimiothérapie et la radiothérapie. Ces cellules, nommées cellules souches cancéreuses(CSC), sont connues pour exprimer les facteurs de souchitude Oct4 et Nanog, quand elles sont pluripotentes. Le but de ma thèse était d'analyser les effets de petites molécules pharmacologiques en mesure de cibler chez les SCCces régulateurs d'auto-renouvellement, afin d'apporter de nouvelles thérapies efficaces contre le cancer. Plus précisément, ma thèse avait pour but d'étudier l'activité anticancéreuse sélective d'une flavagline synthétique, à savoir FL3, sur un modèle de SCC peu différencié et très malin (tératocarcinome) qui exprime les facteurs de souchitude. Nous avons également utilisé un modèle de cellules souches normales restreintes (NSC) (de type fibroblastique), pour évaluer l'effet sélectif de ce médicament. Nous avons constaté que, contrairement aux NSCs, FL3 était capable de déclencher un processus pro-apoptotique mitochondriale dans les CSCs, via l'activation dep38 MAPK et de la cas pase 3, suivie par une régulation négative de Oct4 et Nanog. Nous avons ensuite étudié le mécanisme moléculaire impliqué dans la protection des NSCs contre les effets cytotoxiques de la drogue. Nous avons constaté que FL3 active sélectivement les protéines pro-survie Akt et Bad dans les NSCs. En effet, l'inhibition de la sur-expression de ces protéines a déclenché un processus pro-apoptotique lié à la caspase-3 dans les NSCs traitées par FL3. Dans une deuxième étape, nous avons montré que FL3 à faible concentration, était capable d'induire la différenciation des CSCs par la régulation négative de l'expression d'Oct4 et de Nanog, tant au niveau de la traduction que de la transcription. Cet effet a coïncidé avec une régulation à la hausse de l'expression de plusieurs marqueurs neuronaux. Pris dans leur ensemble, les résultats présentés dans ma thèse démontrent clairement que la flavagline synthétique FL3 est un composé anticancéreux puissant, agissant comme un agent sélectif pro-apoptotique et pro-différenciation sur les cellules souches cancéreuses, sans effets sur les cellules souche normales. / It is believed that small subpopulation of cells within the tumor, with powerful self-renewal capacity, are involved in tumor progression, aggressiveness and resistance to both chemo- and radio-therapy. These cells, named cancer stem cells (CSCs), are known to express the stemness factors Oct4 and Nanog, when they are highly pluripotent. The aim of my thesis was therefore to analyze the effects of small pharmacological molecules which are able to target in CSCs these self-renewal regulators, in order to bring new effective therapies for cancer. More specifically, this thesis was aimed to study the selective anticancer activity of a synthetic flavagline, namely FL3,on a poorly differentiated and highly malignant CSC model (i.e. the teratocarcinomal stem-like cell) that expresses the stemness factors. Here in we also used a model of very restricted normal stem cell (NSC) (i.e. the fibroblasticstem-like cell), to evaluate the selective effect of this drug. We found that, unlike in NSCS, FL3 was able to trigger a mitochondrial pro-apoptotic process in CSCS, via the activation of p38 MAPK and caspase3, followed by a downregulation of Oct4 and Nanog. We newt investigated the molecular mechanism involved in the protection ofNSCS against the cytotoxic effects of the drug. We found that FL3 selectively activated the prosurvival proteins Akt and Bad in NSCS. Indeed, forced inhibition of the expression of these proteins triggered a caspase-3 proapoptotic process in FL3-treated NSCS. In a next step, we showed that the drug, at low concentration, was able to induce the differentiation of CSCS, by downregulating the expression of Oct4 and Nanog at both transcriptionand translation levels. This effect coincided with an upregulation of the expression of several neural markers. Taken as a whole, the results reported in my thesis clearly demonstrate that the synthetic flavagline FL3 is a powerful anticancer compound, since it acts as a selective proapoptotic and pro-differentiating agent on cancer stem-like cells, without having any effect on normal stem-like cells.

Les lymphomes diffus à grandes cellules B (DLBCL) sont la forme de lymphomes non–Hodgkiniens agressifs la plus fréquente chez l’adulte, et sont très hétérogènes à la fois sur le plan biologique et clinique. Bien que plus de la moitié des patients peuvent être guéris avec le traitement standard R-CHOP (combinant la polychimiothérapie CHOP aux anti-CD20 comme le rituximab) 30 à 40 % des patients échappent ou sont réfractaires au traitement, déterminant des morbidités et mortalités importantes liées au nombre limité d’alternatives thérapeutiques. L’objectif des travaux de cette thèse était centré sur les mécanismes de résistance thérapeutique dans ces lymphomes, et plus particulièrement les résistances au rituximab. Dans une première partie de la thèse, nous avons étudié le rôle de facteurs endogènes neuropeptidiques, les neurotrophines (NTs), et l’implication de leur signalisation dans la survie des cellules tumorales et leur sensibilité à l’apoptose induite par le rituximab. Nous avons montré dans un premier temps que les cellules B tumorales des patients présentaient des taux parfois élevés de neurotrophines (NGF, BDNF) et de leurs récepteurs de haute (Trk) et de basse affinité p75NTR. Puis les résultats obtenus in vitro sur des lignées cellulaires humaines de DLBCL et in vivo (xénogreffes tumorales) ont mis en évidence l’existence d’un axe de survie BDNF/TrkB/p75NTR pouvant interférer avec l’efficacité de l’immunothérapie. Cet axe contribue à la survie des cellules tumorales et pourrait aussi participer à la résistance thérapeutique aux anti-CD20 en modulant l’expression du CD20 à la surface des exosomes. En effet ces microvésicules, sécrétées en grande quantité par les cellules B tumorales, expriment le CD20 à leur surface et seraient à ce titre impliquées dans l’échappement thérapeutique en réalisant des « récepteurs –leurres » vis-à-vis des anticorps thérapeutiques. Dans une 2e partie de cette thèse, nous avons évalué dans les DLBCL le rôle potentiel de nouvelles cibles émergentes en oncologie, les prohibitines (PHBs) et le facteur d’initiation de la traduction eIF4A. Pour cela, nous avons utilisé un ligand de ces acteurs cellulaires de la famille des flavaglines, le FL3. Nous avons montré que le FL3 présente un effet apoptotique très important in vitro sur les lignées cellulaires de DLBCL et in vivo sur les tumeurs induites chez la souris. Nos travaux ont permis d’en préciser les mécanismes moléculaires, mettant en évidence le rôle des PHBs en lien notamment avec l’activation d’Erk1/2, et la formation et l’activité du complexe eIF4F dans la survie des cellules de DLBCL. Les données préliminaires obtenues à partir des biopsies de patients montrent, de plus, que la forte expression de PHB1 pourrait avoir une valeur pronostique dans ces lymphomes. L’ensemble de nos travaux ont permis de mettre en évidence de nouvelles voies de survie et d’échappement thérapeutique dans les DLBCL, qui pourraient permettre d’identifier aussi de nouveaux marqueurs biologiques à valeur diagnostique et/ou pronostique pour le choix de thérapies ciblées. / Diffuse large B cell Lymphomas (DLBCL) are the most aggressive and heterogeneous biological and clinical form of non-Hodgkin lymphomas in adults. Although more than 50% of patients can be cured with standard therapy R-CHOP (combining the CHOP chemotherapy to the anti-CD20 as rituximab) 30 to 40% of patients exhibit primary refractory disease or relapse after initial response to therapy, determining morbidities and significant mortality related to the limited number of treatment options. The aim of this thesis was focussed on therapeutic resistances of these lymphomas, notably those of rituximab. In the first part of this thesis, we have evaluated the role of endogenous factor signaling, the neurotrophins (NTs), in DLBCL cell survival and sensitivity to the cytotoxicity of rituximab. We showed first that a high expression of neurotrophines (NGF, BDNF) and their high (Trk) and low (p75NTR) affinity receptors was often found in tumor B cells of DLBCL patients. Results obtained in vitro, on human cell lines of DLBCL, but also in vivo (xenografts) showed evidence of a survival BDNF/TrkB/p75NTR axis that can interfere with the efficacy of immunotherapy. This axis promotes survival of tumor cells and may also participate in rituximab resistance in regulating CD20 expression at the surface of exosomes. Indeed, these microvesicles, secreted in large amounts by the tumoral B cells, express the CD20 and would be involved in the therapeutic escape acting as decoy receptors upon rituximab exposure. In the second part of the thesis, we evaluated in DLBCL the potential role of new oncogenic targets, PHBs proteins and the initiation factor of translation eIF4A. To this end, we used one of their ligands, a synthetic flavagline named FL3. We showed that FL3 determines a strong apoptosis in vitro on DLBCL cell lines and in vivo on tumors induced in mice (xenografts). Our works have clarified the molecular mechanisms, demonstrating involvement of PHBs, in correlation with ERK1/2 activation, and eIF4F complex formation and activity. Preliminary data obtained in patient biopsies showed a high expression of PHB1 in tumor B cells that may be decisive for cell survival and patient outcome lymphomas.Overall, present results show evidence of new survival and rituximab escape mechanisms in DLBCL, that should allow to identify new diagnostic and prognostic biomarkers for alternative therapeutic options.

Nous avons développé trois accès synthétiques performants à des cyclopentènones fonctionnalisées en exploitant des réactivités inattendues que nous avons découvertes. Nous avons aussi effectué la première synthèse d’isostères des flavaglines substitués par un groupement formylamino ou mésylamino en position 1b et ainsi démontré l’importance de l’hydroxyl en cette position pour la cytotoxicité de ces composés. De plus, nous avons aussi contribué à l’exploration du potentiel thérapeutique des flavaglines et d’un autre ligand des prohibitines, la fluorizoline, dans le traitement des cancers et de l’inflammation chronique des intestins, ainsi que dans la prévention des effets adverses des chimiothérapies au niveau cardiaque. / We have developed three novel synthetizes of functionalized cyclopentenones based on unexpectedreactivities that we discovered.We also developed the first synthesis of flavaglines isostere substituted by a formylamino or mesylaminogroup on the position of 1b, and demonstrated the importance of a hydroxyl group on this position forcytotoxicity.Moreover, we contributed to the exploration of the therapeutic potential of flavaglines and another ligand ofprohibitins, fluorizoline, in the treatment of cancers and intestinal chronic inflammation, and also in theprevention of the cardiac adverse effects in anticancer treatments.

Les cancers représentent un problème majeur de santé public d'où la nécessité de rechercher de nouvelles classes de médicaments. Parmi les pistes pour développer de nouveaux traitements, deux ont retenu notre attention et celle de nos collaborateurs : la modulation de l’épissage par des composés comme le NVS-SM2, et l’inhibition de l’oncogène KRAS par des dérivés de produits naturels, les flavaglines. Dans ce contexte, nous avons développé la première synthèse robuste du NVS-SM2, qui peut satisfaire la demande globale de cet agent pour examiner en détail son potentiel thérapeutique dans différents types d’affection. En outre, la stratégie de synthèse rapportée ici pourrait être étendue à de nouveaux analogues de ce composé. D’autre part, nous avons synthétisé de nouvelles flavaglines qui sont en cours d'étude pour leurs effets sur l’inhibition de KRAS. Au cours de cette étude, nous avons découvert de nouvelles réactions, notamment une inversion de configuration d’amines induite par du chlorure de diméthylcarbamoyle. / Cancers represent a major public health problem hence the need to use new classes of medicines. Among the opportunities for developing new treatments, two have caught our attention and that of our collaborators: the modulation of splicing by compounds such as NVS-SM2, and the inhibition of the oncogene KRAS by derivatives of natural products, the flavaglines.In this context, we have developed the first robust synthesis of NVS-SM2, which can satisfy the global demand of this agent to examine in detail its therapeutic potential in different types of disorders. In addition, the synthetic strategy reported here could be extended to new analogues of this compound. Furthermore, we have synthesized new flavaglines that have been examined for their effects on KRAS inhibition. During this study, we discovered new reactions, including a dimethylcarbamoyl chloride-induced amine inversion of configuration.

Nous avons développé deux méthodes originales de synthèse de cyclopenténones fonctionnalisées et découvert de nouveaux réarrangements d’alcools 1-styryl propargyliques catalysés par des acides.Ce travail de thèse a aussi permis de mettre en évidence les limitations d’une méthode de synthèse des flavaglines développée par des chercheurs de la compagnie Bayer. De plus, la resynthèse de certaines flavaglines et la synthèse d’une sonde de fluorescence originale ont permis de mieux caractériser le mode d’action et le potentiel thérapeutique des flavaglines pour leurs effets anticancéreux (notamment dans la résistance aux inhibiteurs de B-RAF), la régulation du canal TRPM6 et l’infection par le virus du Chikungunya. / We have developed two novel methods to prepare functionalized cyclopentenones and also discovered new acid-catalyzed rearrangements of 1-styryl propargylic alcohols. This work also explored the limitations of a method for the synthesis of flavaglines reported by Bayer researchers. Moreover, the re-synthesis of some flavaglines and the synthesis of an original fluorescence probe allowed some advances in the characterization of the mechanism of action and therapeutic potential of flavaglines for their anti-cancer effects (especially in the resistance to B6RAF inhibitors), the regulation of TRPM6 channel and the infection by Chikungunya virus.