Les glioblastomes sont les tumeurs primitives cérébrales les plus fréquentes chez l’adulte et les plus agressives. L’objectif de cette thèse était de mieux comprendre l’hétérogénéité qui caractérise les glioblastomes et qui pourrait être en partie responsable de leur mauvais pronostic. Ainsi, nous avons mis en évidence une corrélation entre une localisation tumorale et un profil moléculaire particulier. De plus, l’utilisation de deux lignées cellulaires souches de glioblastomes établies au laboratoire, nous a permis de réaliser le criblage d’une banque chimique et de proposer la proscillaridine A, appartenant à la famille des glycosides cardiaques, comme un agent anti-tumoral potentiel. Par ailleurs, nous avons identifié une sialyltransférase, la ST8Sia III, comme responsable de la biosynthèse de l’antigène souche A2B5. La surexpression de la ST8Sia III par les cellules souches cancéreuses fait d’elle une possible cible thérapeutique. L’ensemble des travaux rapportés ici contribue à améliorer les connaissances sur la gliomagenèse, à proposer des cibles thérapeutiques potentielles et de nouvelles stratégies de traitement des glioblastomes. / Glioblastomas are the most frequent and aggressive primary brain tumors in adult. This thesis aimed to better understand the heterogeneity that characterizes glioblastomas and which could be partly responsible for their poor prognosis. We highlighted a relationship between tumor location and a specific molecular profile. Further, using two glioblastoma stem cell lines, we realized the screening of a chemical library and we proposed the proscillaridin A, a cardiac glycoside, as a new anti-tumoral molecule. Besides, we identified a sialyltransferase, ST8sia III, which produces A2B5 antigen. Overexpression recording in cancer stem cells, suggested that ST8Sia III could be considered as a potential therapeutic target. All this work contributes towards a better understanding of gliomagenesis and points out potential therapeutic targets. At last, we propose new therapeutic strategies in glioblastoma.

Les glioblastomes sont des tumeurs gliales de hautgrade qui restent incurables de nos jours. Le traitement recommandé (résection chirurgicale suivie d’un traitement de radiothérapie externe associé à la chimiothérapie) conduit à une augmentation de la médiane de survie des patients de quelques mois. De nouvelles stratégies notamment dans le champ des nanomédecines véhiculant un radioélément (émetteur ou ) ont été évaluées en clinique. La première partie,après avoir dressé l’état des lieux des technologies utilisées dans ce domaine, rend compte des critères importants à prendre en compte que sont le choix du radioélément, les modalités d’administration et les vecteurs utilisés. Elle se conclut par une présentation des études précliniques en cours dont l’utilisation de nanovecteurs encapsulant un radioisotope : lesLNC188Re-SSS. La deuxième partie illustre l’application thérapeutique sur un modèle murin de xénogreffe et montre une éradication de la tumeur initiale suite à un protocole personnalisé d’injection fractionnée par convection-enhanced delivery. Elle décrit également la distribution des LNC ainsi que les effets directs des radiations sur les cellules tumorales (cellules géantes atypiques, supposées polyploïdes), accompagnés par un infiltrat inflammatoire (immunité innée). Une évaluation complémentaire sur modèle murin GL261 a été réalisée et constitue la troisième partie de cette thèse. Le transfert de ces résultats à l’application clinique pourrait être facilité par le recours à un modèle canin de gliome spontané homologue à celui de l’homme, dont ce travail prépare l’utilisation, dans le but de valider les procédures d’injection intracérébrales automatisées. / High grade glial brain tumors are defined as glioblastomas. Nowadays, they are incurable. The current therapeutic purposal (surgical resection, external radiotherapy and chemotherapy) doesn’t extend the patients median survival time up to a few months. Newstrategies as nanomedicines loaded with a radionuclide( or  emitter) have been evaluated in clinical trials. As tate of the art of this domain’s technologies is described in a first part which analyses the important criteria to take account in vectorized radiotherapy like the radionuclides, the route of administration and the vectors used. Then, it is concluded with a presentation of preclinical on going studies as the use of nanovectors loaded with a radioisotope : the LNC188Re-SSS. The second part illustrates the therapeutical strategy application on a xenograft mice model. The data showan eradication of the tumor mass of treated mice withthe personalized convection-enhanced delivery offractionated radiotherapy. Furthermore, it describes the LNC distribution and the direct radiation effects on tumor cells (atypical giant cells, polyploïdy) supported by an inflammatory infiltration (innate immune effectors). An evaluation on the GL261 mice model has been realized and concerns the third part of this thesis. In perspectives, the transfer of these data to clinical trials could be facilitated thanks to the dog spontaneous glioma model. This tumor share characteristics with the human neoplasma. Finally, this work will aim to validate the automated intracranial injection procedures.

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Depuis l'émergence du concept de cellules souches cancéreuses (CSC), de telles cellules ont été isolées à partir de diverses tumeurs solides, dont les glioblastomes. Les CSC et les propriétés qui les caractérisent permettent de mieux comprendre l'hétérogénéité tumorale, ainsi que l'agressivité de certaines tumeurs et les récidives après traitement. Avec la mise en évidence des CSC, un nouveau paradigme est apparu dans le domaine de la thérapie anticancéreuse visant à cibler non seulement les cellules de la masse tumorale, mais également les CSC, plus résistantes aux chimio- et radiothérapies, mais aussi capables d'entrer en quiescence et de reformer la tumeur d'origine. L'isolement de CSC à partir des tumeurs, leur physiopathologie et la recherche de molécules capables de les détruire ou de les différencier afin de les rendre plus sensibles aux traitements mobilisent un nombre croissant d'équipes de recherche et certaines industries pharmaceutiques. Cette thèse présente un travail sur des CSC isolées de glioblastomes humains et s'inscrit dans la démarche énoncée ci-dessus.

Depuis l’émergence du concept de cellules souches cancéreuses (CSC), de telles cellules ont été isolées à partir de diverses tumeurs solides, dont les glioblastomes. Les CSC et les propriétés qui les caractérisent permettent de mieux comprendre l’hétérogénéité tumorale, ainsi que l’agressivité de certaines tumeurs et les récidives après traitement. Avec la mise en évidence des CSC, un nouveau paradigme est apparu dans le domaine de la thérapie anticancéreuse visant à cibler non seulement les cellules de la masse tumorale, mais également les CSC, plus résistantes aux chimio- et radiothérapies, mais aussi capables d’entrer en quiescence et de reformer la tumeur d’origine. L’isolement de CSC à partir des tumeurs, leur physiopathologie et la recherche de molécules capables de les détruire ou de les différencier afin de les rendre plus sensibles aux traitements mobilisent un nombre croissant d’équipes de recherche et certaines industries pharmaceutiques. Cette thèse présente un travail sur des CSC isolées de glioblastomes humains et s’inscrit dans la démarche énoncée ci-dessus. / Since the emergence of the concept of cancer stem cells (CSC), such cells were isolated from various solid tumors including glioblastomas. The CSC and the properties that characterize them allow a better understanding of tumor heterogeneity and aggressiveness of certain tumors and recurrences after treatment. With the highlighting of CSC, a new paradigm has emerged in the field of cancer therapy. New strategies aim at targeting not only the cells of the tumor mass, but also the CSC, more resistant to chemo- and radiotherapy, but also capable of enter into a quiescent state and to reform the original tumor. The isolation of CSC from solid tumors, their pathogenesis and the search for molecules capable of triggering their death or differentiate them to make them more sensitive to treatment, mobilize a growing number of research teams and some pharmaceutical industries.This thesis presents a work on CSC isolated from human glioblastomas and is framed inside the approach set out above.