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L'utilisation de la biologie moléculaire pour la caractérisation des enzymes impliquées dans le métabolisme des hormones stéroïdiennes a fait progresser de manière importante les connaissances en endocrinologie. L'étude de la stéroïdogenèse a mené à d'importantes découvertes, notamment en ce qui a trait au traitement du cancer de la prostate et à diverses avenues thérapeutiques pour lutter contre le cancer du sein. Récemment, notre laboratoire a décrit la 17P-HSD de type 12, une enzyme impliquée dans la formation de l'estradiol chez l'humain. Ce mémoire poursuit les analyses amorcées en caractérisant l'orthologue murin de cette enzyme tout en identifiant un ancêtre commun chez C. elegans. La faible taille de la chaîne latérale de l'acide aminé en position 234 (alanine et méthionine) chez ces deux homologues comparativement à l'enzyme humaine (phénylalanine) permet l'entrée de substrats plus gros au site actif, ce qui affecte la spécificité. Je démontrerai donc que la 17P-HSD de type 12 chez la souris et chez C. elegans catalyse aussi bien la formation des androgènes que des estrogènes. / The use of molecular biology in the characterisation of enzymes involved in steroid hormone biosynthesis has led to great advances in endocrinology. Prostate cancer treatment and breast cancer therapies are some examples of tremendous discoveries which took place due to our understanding of steroidogenesis. Recently, our research group described type 12 17P-HSD which activates estrone by transforming it into estradiol, a powerful estrogen in human. This thesis focuses on the characterisation of its mouse and C. elegans homologs. The smaller size of amino acid 234 permits the entry of a wider variety of substrates into the active site of those two homologs compared to the human enzyme, thus affecting the specificity. In this work, I will prove that mouse and C. elegans type 12 17PHSD catalyzes the formation of both androgens and estrogens

Les hormones stéroïdiennes comme les androgènes, les estrogènes, les glucocorticoïdes et dans une moindre mesure les progestines, sont des modulateurs reconnus du développement pulmonaire. Plusieurs éléments concernant la régulation de l’action de ces stéroïdes restent encore à être identifiés, surtout lors des stades sacculaire et alvéolaire. Premièrement, nous avons caractérisé l’expression des 17β-hydroxystéroïde déshydrogénases (17β-HSDs) de type 1, 2 et 5, de la 5α-réductase de type 1, de la 3α-HSD et du récepteur des androgènes (AR) dans le poumon murin en développement du jour gestationnel (JG) 19.5 au jour postnatal (PN) 30. Les niveaux de 17β-HSD de type 2 diminuaient dramatiquement à la fin du stade sacculaire alors que l’expression du AR augmentait graduellement de la naissance à l’âge adulte. Le AR fut principalement détecté dans le noyau des cellules épithéliales des voies aériennes et dans certaines cellules des voies respiratoires. Les ARNm de la 17β-HSD de type 2 et le AR colocalisaient durant le stade sacculaire, mais la 17β-HSD de type 2 était absente de l’épithélium des voies aériennes durant le stade alvéolaire. Deuxièmement, les niveaux des androgènes et des estrogènes furent mesurés dans le poumon murin du stade canaliculaire au stade alvéolaire. Les niveaux androgéniques présents dans le poumon étaient significativement différents par rapport à ceux présents dans un tissu de référence. Ces résultats sont compatibles avec la présence d’un métabolisme des androgènes régulé lors du développement pulmonaire. Troisièmement, l’expression de la 20α-HSD et des gènes associés à la voie de synthèse «surrénalienne» des glucocorticoïdes furent caractérisés du JG 15.5 au PN 15. Finalement des expériences de culture d’explants pulmonaires ont démontré qu’au JG 15.5, cette voie de synthèse était capable de produire de la corticostérone à partir d’un substrat de progestérone. L’accumulation de corticostérone n’était cependant observable que dans une sous-population des échantillons prélevés au JG 15.5 et était totalement absente après. Cette observation, la forte expression de la 21-hydroxylase, la présence de fortes activités 20α-HSD et 5α-réductase suggèrent toutes la présence d’une régulation locale de l’action du récepteur des glucocorticoïdes (GR) dans le poumon en développement s’ajoutant à celle détectée pour le AR. / Steroid hormones such as progestogens, estrogens, androgens and glucocorticoids are known modulators of lung development. Several elements concerning the role and regulation of steroid action in the developing lung, especially for the saccular and alveolar stages, remain to be investigated. First, a qPCR analysis of 17β-hydroxysteroid dehydrogenases (17β-HSD) type 1, 2 and 5, of 5α-réductase type 1, of m3α-HSD and of androgen receptor (AR) was performed during the saccular and alveolar stages of mouse lung development. AR expression showed a statistically significant increase during the alveolar stage while levels of 17β-HSD 2 expression decreased at the end of the saccular stage and remained low throughout the alveolar period. The androgen receptor (AR) protein was primarily detected in the nucleus of airway epithelial cells and of a subset of respiratory epithelial cells. 17β-HSD 2 mRNA was co-localized with AR protein during the saccular stage, but was absent from airway epithelium during the alveolar stage. Second, androgen and estrogen levels were measured in the murine developing lung from the canalicular to the alveolar stage. Significant difference of androgen levels between lung and control tissue. This fact added to the nuclear localization of AR is compatible with the presence of a regulated androgen metabolism during lung development. Third, expression of 20α-HSD and of the genes associated with the adrenal glucocorticoid synthesis pathway was characterized in the developing lung, from GD 15.5 to PN 15. Finally, corticosterone synthesis was only observed in a fraction of lung explants from gestation day (GD) 15.5. This observation and strong expression of 21-hydroxylase, of 20α-HSD and of 5α-reductase activities suggests local regulation of GC action. It thus appears that the actions of androgens and of glucocorticoids are both regulated at a pre-receptor level in the developing lung from the canalicular stage until the end of the alveolar stage.

Les hormones stéroïdiennes sont synthétisées à partir du cholestérol par l'action successive de plusieurs enzymes, dont les hydroxystéroïdes déshydrogénases de la superfamille des aldo-ceto réductases (AKRs). Le message véhiculé par les hormones peut ensuite être interprété par les cellules qui expriment les récepteurs capables de les reconnaître et les lier spécifiquement. Une nouvelle AKR, la 17a-HSD de souris (ml7oc- HSD), a récemment été caractérisée et est actuellement l'unique enzyme connue capable de réduire stéréospécifiquement l'androstenedione (A4) en épi-testostérone, le 17oc-épimère de la testostérone. Les autres AKRs humaines dont l'activité permet de réduire la fonction cétone en position 17 du A4, notamment les h20a-HSD, h3oc-HSD3 et hl7p-HSD5, forment de la testostérone, le 17P-épimère. La comparaison structurale de ces enzymes très homologues a permis d'identifier les déterminants moléculaires responsables de leur 17a/17P-stéréospécificité, dont le résidu alanine en position 24, chez la ml7a-HSD. Nous avons également montré que ce résidu était aussi impliqué dans le maintien du NADPH par l'enzyme. Nous avions aussi de l'intérêt pour une autre enzyme de la superfamille des AKRs, la 5P-réductase humaine, qui est la seule connue à ce jour pouvant réduire la double liaison des A4-3-céto-stéroïdes afin de les transformer en leur composé 5P-réduit correspondant. Bien que les stéroïdes 5P~réduits jouent un rôle très important dans plusieurs processus physiologiques, aucune étude n'avait encore permis la caractérisation cinétique et structurale de cette enzyme. La structure cristallographique de la h5préductase a précisé le rôle des résidus formant son site actif ainsi que son mécanisme catalytique. Un site alternatif de liaison du stéroïde responsable du phénomène d'inhibition par le substrat observé pour cette enzyme a aussi été caractérisé. Enfin, cette thèse décrit la structure cristallographique du récepteur humain des androgènes (hAR) en complexe avec le EM5744, une molécule synthétique spécifiquement dessinée pour bloquer le fonctionnement normal de ce récepteur. Nos travaux ont montré pourquoi la longue chaîne du EM5744, malgré l'encombrement structural qu'elle génère au coeur même du récepteur, ne suffit pas à altérer les fonctions du hAR. En s'appuyant sur nos résultats, la structure de cette molécule pourra être modifiée jusqu'à ce qu'elle possède les propriétés désirées.

À l'origine, la grande majorité des cancers du sein sont stimulés par les hormones estrogéniques, comme l'estradiol (E2) qui joue un rôle capital dans le développement de cette maladie. Pour bloquer l'action de cette hormone, l'utilisation des anti-estrogènes est bien connue, mais une autre alternative est de bloquer la formation de l'hormone en inhibant l'une des enzymes impliquées dans sa formation. Parmi les enzymes nécessaires à la biosynthèse de l'E2, l'isoforme 1 de la 17β-hydroxystéroïde déshydrogénase (17β-HSD1) catalyse la transformation de l'estrone (El) en E2. Il n'existe cependant pas d'inhibiteurs de la 17β-HSD1 disponibles pour une utilisation en clinique. Les travaux de notre groupe de recherche ont permis d'identifier des inhibiteurs de cette enzyme. Malheureusement ces dérivés d'E2 montraient une activité estrogénique. Pour améliorer leur potentiel inhibiteur et éliminer leur activité agoniste sur le récepteur des estrogènes (RE), différentes stratégies ont été employées. Dans le cadre de mon projet de recherche, les molécules synthétisées à cette fin ont été évaluées pour leur activité inhibitrice et leur estrogénicité résiduelle. Ces travaux ont abouti à la sélection du dérivé PBRM comme un puissant inhibiteur de la 17β-HSD1 qui, de plus, est non-estrogénique in vitro et in vivo. Pour la toute première fois, nous avons pu démontrer qu'un inhibiteur de la 17β-HSD1 est en mesure d'inhiber in vivo 100% de la croissance d'une tumeur (xénogreffes de cellules de cancer du sein) stimulées avec E1. D'autre part, il est bien connu que les médicaments utilisés en chimiothérapie ne possèdent pas toujours les qualités idéales requises : entre autres, une faible toxicité, un large indice thérapeutique et une faible capacité à induire de la chimiorésistance. Une partie des efforts de notre équipe de recherche a été consacrée au développement d'une nouvelle famille d'agents anticancéreux, les aminostéroïdes. Mon projet de recherche a porté sur l'évaluation biologique de nouvelles molécules, principalement celle nommée RM-133 qui a démontré un potentiel cytotoxique sur plusieurs lignées cellulaires de cancer (HL-60, MCF-7, T-47D, LNCaP), qui produit une concentration plasmatique acceptable chez le rat (AUC0-12 h= 752 ng*h/ml) et qui possède un indice de sélectivité (HL-60 vs lymphocytes normaux) accru par rapport aux aminostéroides de première génération.

Le cancer du sein est présentement le type de cancer le plus diagnostiqué chez la femme et le second plus mortel au Canada. Dans plus de 70% des cas de cancer du sein, le récepteur des estrogènes est exprimé et ce type de cancer du sein est nommé hormono-sensible. L'expression de ce récepteur rend les cellules cancéreuses sensibles à l'estradiol, l'estrogène le plus actif, qui stimule la prolifération de ces cellules. Différents traitements ont été développés afin de limiter l'effet prolifératif de l'estradiol en bloquant le récepteur des estrogènes tels que les SERMs ou en inhibant la production de cette hormone telle que les inhibiteurs de l'aromatase. Cependant, même si ces traitements diminuent grandement la progression de ce cancer, d'autres cibles thérapeutiques sont à l'étude afin de contrer les effets secondaires et les résistances que détiennent ces traitements. L'une de ces cibles thérapeutiques est les enzymes de la famille des 17β-HSDs qui sont entre autres responsables dans l'étape finale de l'activation ou l'inactivation des hormones sexuelles. L'un des membres de cette famille qui a été sélectionné comme une cible contre le cancer du sein hormono-sensible est la 17β-HSD7. Cette protéine a été nommée pour la première fois comme la protéine associée au récepteur de la prolactine chez le rat. L'homologue murin a été considéré comme une 17β-HSD en raison de sa capacité à catalyser la conversion de E1 en E2. Il a en effet été souligné que l'implication de la 17β-HSD7 chez la souris était aussi dans le métabolisme du cholestérol en réduisant l'un de ces précurseurs soit le zymostérone. Une étude de la fonction enzymatique dans des cellules du cancer du sein hormono-sensible a démontré que la 17β-HSD7 a une implication significative dans la stimulation de ces cellules en raison de sa double activité catalytique des hormones sexuelles et de son effet sur le cycle cellulaire. Aussi, une étude statistique a démontré que l'ARNm de la 17β-HSD7 est surexprimé d'environ 2,5 fois dans les tumeurs de patients du cancer du sein hormono-sensible. La possibilité d'utiliser des inhibiteurs de 17β-HSD7 pour diminuer l'activation de E1 en E2 est fortement étayée par la découverte récente montrant une diminution de la prolifération des lignées cellulaires de cancer du sein hormono-sensible et de la taille des tumeurs de souris xénogreffes. Dans mes études doctorales présentées dans cette thèse, j'ai pu montrer que la 17β-HSD7 est multiactive envers les hormones sexuelles et le précurseur du cholestérol. En plus, j'ai montré une coopérativité positive et une inhibition spécifique de cette enzyme. Dans un premier temps, la 17β-HSD7 a été exprimée et purifiée dans des bactéries E. coli afin de réaliser les cinétiques enzymatiques à l'état stationnaire et les études de liaison des hormones sexuelles. Dans cette étude, les résultats de cinétique enzymatique ont montré une spécificité similaire envers l'activation de l'E1 et l'inactivation de la DHT. Une affinité similaire de ces deux hormones sexuelles a aussi été déterminée pour la 17β-HSD7. De plus, une coopérativité positive a été observée dans ces deux expériences pouvant indiquer qu'il y a un site allostérique dans la 17β-HSD7. Dans le second article, la spécificité enzymatique et l'affinité du zymostérone pour la 17β-HSD7 ont été étudiées. Les résultats ont indiqué que la 17β-HSD7 a une affinité et une spécificité enzymatique similaire pour tous les substrats étudiés soit l'E1, la DHT et le zymostérone. Il a été observé que les inhibiteurs développés pour la 17β-HSD7 inhibaient spécifiquement la réduction de l'estrone sans affecter la réduction du zymostérone. De plus, dans cette étude une première molécule pouvant inhiber spécifiquement la réduction du zymostérone a été découverte soit la 4-bromo-estradiol. Finalement, il a aussi été déterminé que les inhibiteurs, soit le INH81 et le 4-bromo-estradiol était non compétitifs envers la réduction de l'estrone et du zymostérone, respectivement. En conclusion, les études de ma thèse ont pu montrer la multispécificité de la 17β-HSD7 dans la réduction des hormones sexuelles et du précurseur du cholestérol. Les résultats ont avancé nos connaissances sur l'inhibition enzymatique, car les inhibiteurs non compétitifs peuvent être sélectifs pour les réactions des différents substrats. L'inhibition spécifique de la réduction de l'estrone emmène un argument pour l'utilisation d'un inhibiteur dans le traitement du cancer du sein hormono-sensible sans potentiellement affecter la biosynthèse des cholestérols. / Breast cancer is currently the most diagnosed type of cancer in women and the second deadliest in Canada. In more than 70% of cases of breast cancer, the estrogen receptor is expressed, and this type of breast cancer is called hormono-sensitive. Expression of this receptor makes cancer cells sensitive to estradiol, the most active estrogen, which stimulates the proliferation of these cells. Different treatments have been developed to limit the proliferative effect of estradiol by blocking the estrogen receptor such as SERMs or by inhibiting the production of this hormone such as aromatase inhibitors. However, even if these treatments greatly reduce the progression of this cancer, other therapeutic targets are being studied to counter the side effects and resistance of these treatments. One of these therapeutic targets is the enzymes of the 17β-HSDs family which, among other things, are responsible for the final stage of activation or inactivation of sex hormones. One of the members of this family that has been selected as a target against hormone sensitive breast cancer is 17β-HSD7. This protein was first detected as a protein associated with the prolactin receptor in rats. The murine homolog was considered to be a 17β-HSD enzyme due to its ability to catalyze the conversion of E1 to E2. It has in fact been pointed out that the involvement of 17β-HSD7 in mice was also in. The metabolism of cholesterol by reducing one of these precursors, zymosterone. A study of the enzymatic function in hormone-sensitive breast cancer cells demonstrated that 17β-HSD7 has a significant implication in the stimulation of these cells due to its double catalytic activity of sex hormones and its effect on the cell cycle. Also, a statistical study has shown that 17β-HSD7 mRNA is approximately 2.5-fold overexpressed in tumors from hormone-sensitive breast cancer patients. The possibility of using 17β-HSD7 inhibitors to decrease the activation of E1 to E2 is strongly supported by the recent finding showing a decrease in the proliferation of hormone-sensitive breast cancer cell lines and in tumor size of xenograft mice. In my doctoral studies presented in this thesis, I was able to show that 17β-HSD7 is multi-active towards sex hormones and the precursor of cholesterol. In addition, I have shown positive cooperativity and specific inhibition of this enzyme. Firstly, 17β-HSD7 was expressed and purified in E. coli bacteria in order to perform enzymatic steady state kinetics and binding studies for the sex hormones. In this study, enzyme kinetics results showed similar specificity towards E1 activation and DHT activation. A similar affinity of these two sex hormones was also determined for 17β-HSD7. In addition, positive cooperativity was observed in these two experiments which may indicate that there is an allosteric site in 17β-HSD7. In the second article, the enzyme specificity and affinity of zymosterone for 17β-HSD7 was investigated. The results indicated that 17β-HSD7 has a similar affinity and enzymatic specificity for all the substrates studied, namely E1, DHT and zymosterone. The inhibitors developed for 17β-HSD7 were observed to specifically inhibit the reduction of E1 without affecting the reduction of zymosterone. In addition, in this study a first molecule capable of specifically inhibiting the reduction of zymosterone was discovered, namely 4-bromo-estradiol. Finally, it was also determined that the inhibitors, INH81 and 4-bromo-estradiol, were uncompetitive towards the reduction of estrone and zymosterone, respectively. In conclusion, the studies of my thesis were able to show the multispecificity of 17β-HSD7 in the reduction of sex hormones and of the precursor of cholesterol. The results have advanced our knowledge of enzyme inhibition, as non-competitive inhibitors can be selective for the reactions of different substrates. The specific inhibition of estrone reduction provides an argument for the use of an inhibitor in the treatment of hormone-sensitive breast cancer without potentially affecting cholesterol biosynthesis.

Cette étude a permis de démontrer les fonctions et les mécanismes de la 17bêtahydroxystéroïde déshydrogénase de type 1 (17β-HSD1) et de la stéroïde sulfatase (STS) au niveau du cancer du sein, y compris la cinétique moléculaire et cellulaire, la liaison du ligand étudiée par la titration de fluorescence, la régulation des stéroïdes et la régulation mutuelle entre les enzymes stéroïdiennes et les cellules cancéreuses du sein. 1), L’inhibition de la 17β-HSD1 par son substrat a été démontrée par la cinétique enzymatique au niveau cellulaire pour la première fois, soutenant ainsi la fonction biologique de l’inhibition produite par le substrat. 2), En tant qu’inhibiteur, la dihydrotestostérone (DHT) n’a pas affecté la concentration du substrat estrone (E1) à laquelle l’activité enzymatique a commencé à diminuer, mais certaines augmentations de vitesse ont été observées, suggérant une diminution significative de l’inhibition par le substrat. 3), Les résultats de la modulation de l’ARNm ont démontré que la transcription du gène codant la 17β-HSD7 diminuait en réponse à l’inhibition de la 17β-HSD1 ou au knockdown dans les cellules du cancer du sein par la modification estradiol (E2). 4), L’expression de la STS est stimulée par E2 de manière à générer une rétroaction positive, ce qui favorise la biosynthèse de E2 dans les cellules de cancer du sein. 5), L’inhibition conjointe de la STS et de la 17β-HSD7 pourrait bloquer leurs activités enzymatiques, diminuant ainsi la formation de E2, mais rétablissant la formation de DHT, réduisant de façon synergique la prolifération cellulaire et induisant l’arrêt du cycle cellulaire en G0 / G1. 6), Les 17β-HSD7 et STS synthétisent E2 et sont toutes deux régulées par E2. Ainsi, elles forment un groupe fonctionnel d’enzymes mutuellement positivement corrélées, l’inhibition de l’une peut réduire l’expression d’une autre, amplifiant ainsi potentiellement les traitements inhibiteurs. 7), Le recepteur estrogenique α ERα a été non seulement régulés à la baisse par E2, mais également réduits par la DHT grâce à l’activation des récepteurs aux androgènes (AR). En conclusion, la 17β-HSD1 et la 17β-HSD7 jouent des rôles essentiels dans la conversion et la régulation des hormones sexuelles, et l’inhibition conjointe de la STS et de la 17β-HSD7 constitue une nouvelle stratégie pour le traitement hormonal des cancers du sein sensibles aux estrogènes. / Human 17beta-hydroxysteroid dehydrogenase type 1 (17β-HSD1), 17betahydroxysteroid dehydrogenase type 7 (17β-HSD7) and steroid sulfatase (STS) play a crucial role in regulating estrogen synthesis for breast cancer (BC). However, mutual regulation of enzymes and the interaction of these steroids (estrogens, androgens and their precursor dehydroepiandrosterone (DHEA)) are not clear. This study demonstrated the functions and mechanisms including kinetics at molecular level and in cells, ligand binding using fluorescence titration, regulation of steroids and mutual regulation between steroid enzymes in BC cells: 1) Substrate inhibition of 17β-HSD1 was shown for the first time by enzyme kinetics at the cell level, supporting the biological function of substrate inhibition. 2) As an inhibitor, dihydrotestosterone (DHT) did not affect the estrone (E1) substrate concentration at which the enzyme activity started to decrease, but some increases in velocity were observed, suggesting a corresponding decrease in substrate inhibition 3) The mRNA modulation results demonstrated that 17β-HSD7 transcription decreased in response to 17β-HSD1 inhibition or knockdown in BC cells due to estradiol (E2) concentration decrease. 4) The expression of STS is stimulated by E2 in a positive-feedback manner which finally promotes E2 biosynthesis within BC cells. 5) The joint inhibition of STS and 17β-HSD7 could block the activities of these enzymes, thus decreasing E2 formation but restoring DHT formation, to synergistically reduce cell proliferation and induce G0/G1 cell cycle arrest. 6) 17β-HSD7 and STS can synthesize E2 and are all regulated by E2. Thus, they form a functional group of enzymes mutually positively correlated, inhibition of one can reduce the expression of the other, thereby potentially amplifying the inhibitory effects. 7) Estrogen Receptor α (ERα) is not only down-regulated by E2, but also reduced by DHT though androgen receptor (AR) activation. In conclusion, 17β-HSD1 and 17β-HSD7 play essential roles in sex-hormone conversion and regulation, and the joint inhibition of STS and 17β-HSD7 constitutes a novel strategy for hormonal treatment of estrogen-receptor positive BC

À ce jour, les études épidémiologiques ont démontré que seulement 25% des agrégations familiales de cancer du sein observées ont lieu dans des familles ayant une mutation dans l'un des gènes de prédisposition comprenant BRCA 1, BRCA2, TP53, PTEN, ATM, STK11, CHEK2, BR/P1 et PALB2. Le nombre et les propriétés des facteurs génétiques composant le 75% restant de l'excès du risque génétique sont encore inconnus, quoique selon le modèle polygénique ce risque génétique serait causé par plusieurs allèles de susceptibilité pouvant, par exemple, influencer le métabolisme des hormones sexuelles. En effet, il est maintenant bien établi que les estrogènes jouent un rôle prédominant dans la régulation de la croissance cellulaire, ainsi que la différentiation de la glande mammaire normale et des carcinomes mammaires hormono-sensibles. Parmi les enzymes responsables de la formation et l'inactivation des stéroïdes sexuels actifs, les membres de la famille des 17~-hydroxystéroïde déshydrogénases (17~-HSDs) sont d'excellents candidats. Afin d'évaluer le rôle potentiel de ces gènes candidats, nous avons donc procédé au re-séquençage des régions promotrices, des jonctions intron-exon et des exons des gènes HSD17B1, HSD17B2, HSD17B7 et HSD17B12 chez une cohorte de 50 Canadiennes Françaises atteintes d'un cancer du sein, nonporteuses d'une mutation BRCA 1/2 et provenant de familles ayant une forte histoire de cancer du sein et/ou de l'ovaire. Pour ces gènes, nos analyses ne démontrent pas l'existence de mutations germinales qui auraient permis d'expliquer le regroupement de cas de cancer du sein chez ces familles. Toutefois, nous avons identifié 88 variants de séquence dont environ la moitié n'avaient jamais été répertoriés. De plus, nous avons aussi procédé à l'étude de l'impact fonctionnel des cinq variants résultant en un changement d'acide aminé chez les enzymes 17~-HSD de types 1 et 2 et nous avons démontré par expression in vitro que ces variations faux-sens ne modifient pas les propriétés catalytiques de ces enzymes. Finalement, des marqueurs ont été sélectionnés pour mener de futures études d'association à l'aide de larges cohortes, a'fin de mieux définir la possible association entre le risque génétique de cancer du sein et les variants de séquence des gènes HSD1781, HSD1782, HSD1787 et HSD17812.

Titre de l'écran-titre (visionné le 31 juillet 2023) / Au cours des deux dernières décennies, les tissus adipeux ont été de plus en plus reconnus pour leurs propriétés endocrines, c'est-à-dire leur capacité à sécréter un certain nombre d'adipocytokines qui peuvent exercer des effets locaux et/ou systémiques. En plus de ces peptides hormonaux, les tissus adipeux sont depuis longtemps reconnus comme des sites importants de transformation et d'action des hormones stéroïdiennes. La présente thèse se concentre principalement sur deux enzymes stéroïdogéniques exprimées dans les tissus adipeux, à savoir: l'aldocétoréductase 1C1 (AKR1C1) et la 17β-hydroxystéroïde déshydrogénase de type 2 (17β-HSD2). La première enzyme transforme la progestérone en un métabolite inactif : la 20α-progestérone. La seconde transforme la testostérone et l'estradiol en androstènedione et en estrone respectivement. Le projet est basé sur l'étude d'échantillons de tissu adipeux humains obtenus de diverses sources. Quatre objectifs spécifiques sont proposés: 1- Caractériser l'activité et l'expression des aldocétoréductases 1C dans les tissus abdominaux chez la femme; 2- Caractériser l'expression et l'activité de l'aldocétoréductase 1C1 (AKR1C1) en fonction de l'obésité abdominale dans les dépôts adipeux abdominaux chez la femme; 3- Caractériser la relation entre les taux de progestérone circulante et l'adiposité chez l'homme; 4- Caractériser l'activité et l'expression de la 17β-HSD2 dans les tissus adipeux abdominaux chez la femme. Ces travaux nous ont permis de mieux comprendre les liens entre l'homéostasie hormonale et l'obésité chez l'homme et la femme, par l'intermédiaire de travaux qui considèrent l'importance de la transformation locale des hormones par les enzymes stéroïdogéniques selon les principes de l'intracrinologie. À la lumière de nos résultats, il serait pertinent de continuer à considérer l'importance des différents dépôts adipeux et de poursuivre leurs études de manière indépendante et interdépendante afin de caractériser leur développement fonctionnel et organisationnel, leur régulation et impact sur les autres organes. Ces études auront pour finalité une meilleure compréhension globale de l'impact du tissu adipeux sur la santé de l'humain. / Over the past two decades, adipose tissue has been increasingly recognized for its endocrine properties, i.e., its ability to secrete a number of adipocytokines that can exert local and/or systemic effects. In addition to these hormonal peptides, adipose tissue has long been recognized as important sites of steroid hormone processing and action. This thesis focuses mainly on two steroidogenic enzymes expressed in adipose tissue, namely: aldoketoreductase 1C1 (AKR1C1) and 17β-hydroxysteroid dehydrogenase type 2 (17β-HSD2). The former enzyme converts progesterone to an inactive metabolite. 20α-progesterone and the second convert testosterone and estradiol to androstenedione and estrone, respectively. The project is based on the study of human adipose tissue samples obtained from various sources. Four specific objectives are proposed: 1- To characterize the activity and expression of 1C aldoketoreductases in female abdominal tissues; 2- To characterize the expression and activity of aldoketoreductase 1C1 (AKR1C1) in relation to abdominal obesity in abdominal fat deposits in women; 3- To characterize the relationship between circulating progesterone levels and adiposity in men; 4- To characterize the activity and expression of 17β-HSD2 in abdominal adipose tissue in women. This work has allowed us to better understand the links between hormonal homeostasis and obesity in men and women, by considering the importance of local processing of hormones by steroidogenic enzymes according to the principles of intracrinology. In light of our results, it would be relevant to keep on considering the importance of the different adipose depots and further study them independently and interdependently in order to characterize their functional and organizational development, their regulation and impact on other organs. These studies will lead to a better global understanding of the impact of adipose tissue on human health.

La 17β-hydroxystéroïde déshydrogénase humaine de type 7 (17β-HSD7) a une double fonction dans la cholestérologénèse et la stéroïdogénèse, et qui est impliquée à la fois dans la formation d’estradiol (E2) à partir de l’estrone (E1), et dans la dégradation de la dihydrotestostérone (DHT) en un œstrogène faible (3β-diol). Cependant, sa fonction dans le cancer du sein dépendant des œstrogènes (positif aux récepteurs oestrogéniques (RE+) n’a pas toujours été claire. L’E2 stimule la croissance des cellules cancéreuses du sein (CCS; cellules MCF-7) via les RE tandis que la DHT a un effet antiprolifératif via le récepteur des androgènes. Mes études in vitro, in vivo et de protéomique, ont apporté les résultats suivants : (1) L’inhibition de la 17β-HSD7 par un inhibiteur spécifique (INH7) dans les CCS a entrainé une baisse de l’E2, une augmentation de la DHT, une interruption du cycle cellulaire et une régulation négative de cette enzyme. De plus, l’INH7 a permis de réduire des tumeurs xénogreffes qui a été accompagnées d’une diminution de l’E2 et une augmentation de la DHT sériques. (2) L’INH7 a modulé des protéines impliquant différents processus biologiques. L’INH7 a supprimé l’expression de la protéine 78 régulée par le glucose (Grp78) et de fait a augmenté l’apoptose des CCS envers le Letrozole, un inhibiteur de l’aromatase. (3) Les interactions entre les CCS et les fibroblastes tumoraux montrent que la 17β-HSD7 était l’enzyme la plus régulée dans les CCS tandis que l’aromatase était l’enzyme les plus régulées dans les fibroblastes. De telles régulations ont mené à une augmentation de la conversion de l’E2 à partir de ses précurseurs, et a ainsi encouragé la prolifération cellulaire des CCS. Si l’augmentation de la prolifération cellulaire est bloquée par le Letrozole des résultats plus significatifs ont été observés par l’INH7 qui bloque la dégradation de la DHT. (4) L’analyse des données intégratives basée sur The Cancer Genome Atlas (TCGA) confirme l’amplification significative du gène HSD17B7 dans les divers cancers du sein comparé à des tissus mammaires sains. Ainsi, nous pensons que la 17β-HSD7 devrait être une nouvelle cible thérapeutique des cancers RE+ du sein. / Human 17β-hydroxysteroid dehydrogenase type 7 (17β-HSD7) displays a dual function in cholesterogenesis and steroidogenesis. In steroidogenesis, it is both involved in the formation of the estradiol (E2) from estrone (E1) and in the degradation of dihydroterstosterone (DHT) into weak estrogen 5α-androstane-3β, 17β-diol (3β-diol). However, its function in estrogen dependent breast cancer (estrogen receptor positive, ER+) has been unclear for many years. E2 stimulates breast cancer cells (BCCs, MCF-7 cells) growth via estrogen receptor (ER) whereas DHT displays anti-proliferative effects via androgen receptor (AR). In the present thesis, the function of 17β-HSD7 in ER+ breast cancer was studied with in vitro, in vivo, proteomics and three dimensional (3D) co-culture model and results were described: (1) Inhibition of 17β-HSD7 by its selective inhibitor (INH7) in BCCs induced significant lower E2, higher DHT, cell cycle arresting and negative regulating of the same enzyme. Such inhibition induced significant shrinkage of xenograft tumors accompanied by decreased E2 and elevated DHT in plasma. (2) Inhibition of 17β-HSD7modulated 104 proteins involved in different biological processes. INH7 especially suppresses the expression of glucose regulated protein 78 (GRP78) and consequently enhanced apoptosis of MCF-7 towards aromatase inhibitor. (3) The interactions between BCCs and tumor fibroblast modulate steroidogenic enzymes. 17β-HSD7 was the most modulated enzyme in MCF-7 cells whereas aromatase was the most regulated enzyme in fibroblast (Hs578Bst). Such regulations led to an increasing of E2 conversion from precursors and promoted MCF-7 cells’ proliferation. The increased cell proliferation was blocked by aromatase inhibitor in 3D co-culture system, but more significant results were observed with INH7 which blocked DHT degradation. (4) Integrative data analysis with The Cancer Genome Atlas (TCGA) confirmed the significant amplification of 17β-HSD7 in various breast cancers compared to normal breast tissue. Thus, in the present thesis, 17β-HSD7 was characterized as a novel therapeutic target for estrogen dependent breast cancer in postmenopausal women.