La voie de signalisation du récepteur des androgènes (RA) reste une cible thérapeutique privilégiée dans les cancers de la prostate (CaP). Ce travail de thèse a abordé trois thématiques : 1) l’identification et l’étude fonctionnelle des mutations du RA, 2) l’étude du lien existant entre les RA tronqués, résultant de mutations non-sens, et l’angiogenèse tumorale et 3) l’étude exploratoire de l’hétérogénéité tumorale dans les CaP. Au cours de la 1e partie, nous avons identifié 90 mutations du RA à l’aide d’un test fonctionnel chez la levure et émis des hypothèses concernant leur implication dans de potentiels mécanismes de résistance à l’hormonothérapie (HT). La 2e partie nous a permis de montrer un lien entre les variants tronqués et l’expression du VEGF-A, médiateur principal de l’angiogenèse. Enfin dans la dernière partie nous avons étudié, par approche de séquençage à haut-débit, l’hétérogénéité tumorale en fonction du temps et du stade de la maladie. L’ensemble du travail a permis une meilleure connaissance des altérations de la voie de signalisation du RA, leur rôle dans les étapes clés de la progression tumorale et l’évolution des anomalies génomiques. / The androgen receptor signaling pathway (AR) remains a prime therapeutic target in prostate cancer (PCa). This work focused on three topics: 1) the identification of AR mutations and their functional impact, 2) the assessment of a link between the truncated AR, resulting from nonsense mutations and tumor angiogenesis and 3) an exploratory study of tumor heterogeneity in PCa. In the first part, we identified 90 AR mutations using a yeast-based functional assay and speculated about their involvement in potential mechanisms to hormone therapy (HT) resistance. In the second part we assessed a link between the truncated AR and the overexpression of VEGF-A, the main proangiogenic factor. In the last part we investigated the tumor heterogeneity within the primary tumor and metastasis using a whole exome sequencing approach. This work leads to a better knowledge of the AR signaling pathway alterations, their role in the key steps of tumor progression and the evolution of genomic abnormalities.

La résistance à l’hormonothérapie est un challenge majeur en clinique dans le choix du traitement chez les patientes atteintes de cancer du sein RE+ et l’activation des voies de signalisation PI3K/Akt/mTOR ou MAPK semble être impliquée dans la résistance à l’hormonothérapie. L’objectif de ce travail a été dédié à l’exploration de stratégies de réversion de la résistance à l’hormonothérapie et à l’identification de nouveaux biomarqueurs associés à cette résistance. Nous avons identifié dans des lignées résistantes à l’hormonothérapie ayant acquis l’activation endogène des voies PI3K/Akt/mTOR et MAPK, l’activation aberrante du système ErbB, pouvant être à la base de l’activation de ces deux voies de signalisation. L’inhibition d’au moins une des deux voies (par un inhibiteur de mTOR, un inhibiteur de PI3K et/ou un inhibiteur de MEK) a conduit dans la lignée sensible à une augmentation de la sensibilité au tamoxifène et au fulvestrant et dans les lignées résistantes à une restauration de la sensibilité à l’hormonothérapie. La réversion de la résistance au fulvestrant par la rapamycine a été démontrée non seulement au niveau de la prolifération cellulaire mais aussi au niveau de l’expression des gènes, explorés par une approche génomique. Par ailleurs, par une approche gènes candidats, nous avons identifié une signature de trois gènes (TACC1, NOV et PTTG1) présentant une valeur pronostique et associée à la résistance à l’hormonothérapie pouvant représenter un nouvel outil de diagnostic des patientes atteintes de cancer du sein hormono-dépendant. / Endocrine therapy resistance is one of the main challenges in the treatment of estrogen receptor positive breast cancer patients and the activation of PI3K/Akt/mTOR or MAPK signaling pathways seems to be implicated in the acquisition of the resistance. The objective of this work has been dedicated to the exploration of strategies to reverse the resistance to endocrine therapy and the identification of new biomarkers associated with this resistance. We have identified in cellular models resistant to hormone therapy, which have acquired the endogenous activation of PI3K/Akt/mTOR and MAPK pathways, the aberrant activation of the ErbB system which may be the cause of the activation of these pathways. The inhibition of at least one of these two pathways (by an mTOR inhibitor), a PI3K inhibitor) and/or a MEK inhibitor) was shown to increase sensitivity to tamoxifen and fulvestrant in the sensitive cells and to restore sensitivity to endocrine therapy in the resistant cells. The reversion of resistance to fulvestrant by rapamycin has been demonstrated not only at the cell proliferation level but also at the gene expression level explored by a genomic approach. In addition, using a candidate gene approach, we identified a signature of three genes (TACC1, NOV and PTTG1) with prognostic value and associated with resistance to endocrine therapy. These genes may represent a new diagnostic tool for patients treated with endocrine therapy.

La maladie de Parkinson est caractérisée par la dégénérescence des neurones dopaminergiques situés dans la substance noire pars compacta au sein des noyaux gris centraux du système nerveux central. Cela se traduit par un malfonctionnement moteur dont les trois principaux signes idiopathiques sont : les troubles de la posture, la bradykinésie et le tremblement. Cette perte importante de motricité est directement reliée au débalancement des voies directe et indirecte en charge de la modulation et de la régulation des noyaux grix centraux. L'absence de dopamine empêche donc le contrôle adéquat des afférences GABAergiques, ce qui se traduit par une surinhibition au niveau du thalamus et par le fait même, d'une atteinte importante du comportement moteur. Le traitement classique demeure encore la L-Dopa qui permet le soulagement des patients et leur permet de se mouvoir un peu plus normalement. Par contre, ce traitement entraîne des effets secondaires, à moyen et long terme, très importants dont : l'akinésie de fin de dose (wearing-off), l'effet transitoire de la L-Dopa (effet on-off) et les dyskinésies. Ces dernières surviennent après la prise de la L-Dopa et se manifestent sous forme de mouvements anormaux et involontaires. Nous avons utilisé comme modèle animal le singe cynomolgus (Macaca fascicularis). L'induction du syndrome parkinsonien stable chez ce modèle requiert l'installation d'une pompe Alzet, sous cutanée, contenant une toxine dérivée de lopéridine, le l-méthyl-4- phényl-l,2,3,6-tetrahydropyridine. Nous avons étudié l'impact de l'administration de la L-Dopa dans la genèse des dyskinésies en comparaison avec l'effet de la cabergoline, un agoniste D2 à longue durée d'action. Le but étant de voir s'il était possible de prévenir les dyskinésies en interagissant sur les récepteurs D2 pré- et postsynaptiques. Nos résultats ont démontré que la stimulation en continue des récepteurs dopaminergiques permettait, significativement, la prévention de l'apparition des dyskinésies induites par la dopathérapie en agissant sur les récepteurs D2 postsynaptiques, mais peut-être aussi en inhibant les afférences glutamatergiques corticostriatale via les autorécepteurs D2 situé en présynaptique. Nous avons également étudié l'effet de composés hormonaux tel que le 17p-estradiol, le raloxifène et la déhydroépiandrostérone. Nos résultats ont démontré que chacun d'entre eux était en mesure d'améliorer, significativement, l'état parkinsonien seul ou combiné à une dose seuil de L-Dopa, voire même de prolonger l'effet de la dopathérapie. Une implication des systèmes GABAergiques est postulée dans ces effets, dans le cas du DHEA, car c'est un modulateur négatif des récepteurs GABAA présents dans les noyaux gris centraux.

La résistance aux anti-aromatases (AAs) constitue un obstacle thérapeutique majeur dans le traitement des cancers du sein RE+. Les objectifs de ce travail étaient : (i) de caractériser les événements moléculaires associés à la résistance acquise aux AAs ; (ii) d’identifier de manière globale de nouveaux profils de miRNAs spécifiquement associés à la résistance aux AAs. Notre étude a mis en évidence le rôle central de la voie Akt/mTOR dans la résistance acquise et de novo aux AAs dans des modèles cellulaires, mais également dans des échantillons de patientes ayant récidivé sous anastrozole. La combinaison d’un AA avec le MK-2206, inhibiteur d’Akt ou avec la rapamycine, inhibiteur de mTOR, augmente la sensibilité à l’AA dans les cellules contrôles et est suffisante pour surmonter la résistance et restaurer la sensibilité à l'hormonothérapie dans les cellules résistantes. Notre travail propose également un modèle de résistance acquise aux AAs basé sur la sélection de cellules « cancer-initiating-like » dotées de propriétés d'auto-renouvellement, d’une résistance intrinsèque aux AAs et d’une sensibilité au MK-2206. Notre étude à grande échelle des miRNAs a identifié la voie Akt/mTOR comme une des cibles privilégiées de ces miRNAs. Nous avons identifié et validé trois miRNAs dérégulés capables de moduler le statut d’activation de la voie Akt/mTOR, qui représentent des cibles potentielles. En conclusion, notre projet a mis en évidence de nouvelles voies de signalisations ciblées par ces miRNAs et de nouveaux évènements moléculaires, qui représentent des candidats potentiels dans la résistance aux AAs / Resistance to aromatase inhibitors (AIs) remains a major drawback in the treatment of ER+ breast cancers. Our objectives were (i) to characterize molecular events associated with acquired AI resistance (ii) to capture a global view of the miRNA expression profiles associated with AI resistance. Our results showed the major role of the Akt/mTOR pathway in both de novo and acquired resistance to AI in cellular models and also in breast tumors of patients who relapsed under anastrozole. Combining AI with the Akt inhibitor MK-2206 or with the mTOR inhibitor rapamycin increased sensitivity to this AI in the control cells and was sufficient to overcome resistance and restore sensitivity to endocrine therapy in the resistant cells. Our findings propose a model of AI-acquired resistance based on the selection of cancer-initiating-like cells possessing self-renewing properties, intrinsic resistance to AI and sensitivity to MK-2206. Our large-scale study identified the Akt/mTOR pathway as one of the main targets of the deregulated miRNAs. We identified and validated three miRNAs able to modulate the Akt/mTOR activation status, suggesting these miRNAs as potential targets. To conclude, our project identified new miRNA-targeted signaling pathways and new molecular events, representing strong candidates in the mediation of AI resistance

La récente remise en question de l'usage de la thérapie hormonale de substitution, dû au risque accru de cancer du sein et de maladie coronarienne, renforce l'intérêt de l'utilisation des modulateurs spécifiques du récepteur des estrogènes (« SERMs »), composés dont l'action antiestrogénique tissu-spécifique peut protéger le sein et l'utérus alors que la composante estrogénique peut prévenir l'ostéoporose. D'autre part, on observe actuellement un intérêt grandissant pour le remplacement des androgènes, suite à l'observation de séquelles physiques et psychologiques imputables au déficit androgénique chez un certain nombre de femmes ménopausées, et de-là pour le remplacement de la DHEA, dont les niveaux très diminués à la ménopause mènent à la réduction des androgènes produits par conversion intracrine périphérique, cette diminution contribuant pour une bonne partie au déficit androgénique de la ménopause. Nos études histomorphologiques et immunohistochimiques examinant les effets de la combinaison d'un SERM à activité antiestrogénique pure, l'Acolbifène, avec l'estradiol, chez un modèle animal de déprivation hormonale complète, soit la rate ovariectomisée, ont confirmé l'efficacité de l'action antiestrogénique au niveau mammaire et utérin, s'ajoutant à l'action combinée bénéfique au niveau de la densité osseuse et du cholestérol et, possiblement, à l'action estrogénique bénéfique de l'estradiol au niveau du cerveau. Avec la même approche, nous avons étudié les effets de l'administration de la DHEA à dose pharmacologique en application topique à long terme sur la peau de la rate OVX au niveau de deux organes affectés en ménopause, soit la peau elle-même et le vagin. Ces travaux ont démontré que la DHEA exerce plusieurs effets bénéfiques, principalement androgéniques, au niveau des différentes couches tissulaires chez les deux organes étudiés. Finalement, par la mise au point d'une formulation permettant d'appliquer la DHEA en intravaginal, nous avons démontré la faisabilité de l'application locale de doses physiologiques de DHEA pouvant renverser l'atrophie vaginale induite par l'ovariectomie chez la rate, et ce, avec peu ou pas d'effets systémiques.