Les CDK/cyclines jouent un rôle majeur dans la progression du cycle cellulaire et dans le maintien de la prolifération des cellules cancéreuses, constituant ainsi des biomarqueurs clés et des cibles pharmacologiques attractives. Plus particulièrement, l’activité de CDK4/cycline D, kinase responsable de la progression de la phase G1 et de la transition G1/S, est dérégulée dans de nombreux cancers dont le mélanome. Cette hyperactivation est associée à des mutations, à l’amplification ou à la surexpression de CDK4, cycline D, p16INK4a ou encore pRb.Comme aucune approche sensible et directe n’existe pour évaluer l’activité de CDK4/cycline D dans des conditions physiologiques et pathologiques, le premier objectif de ma thèse a consisté à développer un biosenseur fluorescent permettant d’étudier cette kinase in vitro et in cellulo. Une fois caractérisé et validé in vitro, le biosenseur a été appliqué à la détection d’altérations de CDK4/cycline D dans des biopsies de peau humaine et de xénogreffes de mélanome dans des essais fluorescents d’activité kinase, ainsi que dans des cellules cancéreuses vivantes par microscopie de fluorescence et vidéo microscopie.Par ailleurs, peu d’inhibiteurs sont actuellement disponibles pour inhiber CDK4/cycline D et la plupart d’entre eux ciblent la poche de fixation de l’ATP. C’est pourquoi le second objectif de ma thèse a consisté à identifier des inhibiteurs non compétitifs de l’ATP, soit par élaboration rationnelle de peptides, soit par criblage de petites molécules. A cette fin, deux biosenseurs fluorescents ont été développés qui permettent d’identifier respectivement des composés ciblant l’interface entre CDK4 et cycline D ou des inhibiteurs allostériques capables de perturber la dynamique conformationnelle de CDK4. Des essais de criblage par fluorescence réalisés avec ces biosenseurs ont conduit à l’identification de touches qui ont été validées et caractérisées in vitro et dans des essais de prolifération cellulaire, et qui constituent des candidats prometteurs pour une chimiothérapie sélective du mélanome. / CDK/cyclins play a central role in coordinating cell cycle progression, and in sustaining proliferation of cancer cells, thereby constituting established cancer biomarkers and attractive pharmacological targets. In particular, CDK4/cyclin D, which is responsible for coordinating cell cycle progression through G1 into S phase, is a relevant target in several cancers including melanoma, associated with mutation of CDK4, cyclin D, p16INK4a and pRb.As there are no sensitive and direct approaches to probe CDK4/cyclin D activity in physiological and pathological conditions, the first goal of my thesis has consisted in engineering a fluorescent biosensor to probe this kinase in vitro and in cellulo. Once characterized and validated in vitro, the biosensor was applied to detect CDK4/cyclin D alterations in biopsies from human skin and melanoma xenografts in fluorescence-based activity assays, and in living cancer cells by fluorescence microscopy and timelapse imaging.Moreover, only few inhibitors are currently available to target CDK4/cyclin D and most of them bind the ATP pocket. As such, the second major goal of my thesis project has consisted in identifying non-ATP competitive inhibitors, either through rational design of peptides or by screening small molecule libraries. To this aim, two fluorescent biosensors were engineered which discriminate compounds that target the interface between CDK4 and cyclin D, or that perturb the conformational dynamics of CDK4, respectively, from ATP-pocket binding compounds. Fluorescence-based screening assays performed with these biosensors lead to identification of hits, which were validated and characterized in vitro and in cell proliferation assays, and which constitute promising candidates for selective chemotherapy in melanoma.

La combrétastatine A-4 est un produit naturel isolé d'un arbuste africain Combretum caffrum et qui possède de très intéressantes propriétés biologiques: inhibition de la polymérisation de la tubuline et propriétés antiprolifératives auprès de nombreuses cellules tumorales. Malheureusement, ce produit possède de propriétés pharmacocinétiques non optimales qui limitent son application clinique. Par conséquent de nombreux dérivés synthétiques ont été testés et parmi ceux-ci, l'isocombrétastatine A-4 (isoCA-4). Dans notre travail de thèse, nous avons donc synthétisé des analogues de l'isoCA-4 dont un des cycles aromatiques a été remplacé par des hétérocycles thiophènes et benzothiophènes diversement substitués. Certains de ces produits ont montré des activités du même ordre que la colchicine, substance de référence sur la polymérisation de la tubuline, et sur la prolifération de cellules mélanocytaires IC8. Les composés présentant une structure benzo[b]thiophène montrent une meilleure activité que ceux ayant une simple structure thiophène. De plus, les composés portant une chaine latérale en position 2 montrent une activité supérieure à ceux substitués en position 3.D'autre part, les stuctures indénoindoles sont connues comme étant de puissants inhibiteurs de la caséine kinase 2 (CK2), celle-ci joue un rôle important dans de nombreux processus cellulaires. A partir de cette structure indénoindole et, en utilisant une stratégie proche de celle utilisée pour la série précédente (par introduction d'un atome d'iode en position ortho et cyclisation pallado-catalysée), nous avons synthétisé des analogues indénohétérocycliquesen remplaçant le noyau indolepar des noyauxthiophèneetbenzo[b]thiophène. L'activité inhibitrice de ces dérivés vis-à-vis de la CK2 a été évaluée et l'un de ces composés a montré une forte activité / Isocombretastatin A-4 (isoCA-4), a modified combretastatin A-4 (CA-4), was recently discovered known as a strong activity compound to inhibit tubulin polymerization. The vinyl derivatives opened a new series which is hardly exploited. Based on the structure of isoCA-4, we synthesized isoheterocycles series by replacing the B-ring of isoCA-4 by thiophene and benzo[b]thiophene derivatives. These two series were evaluated in their ability to inhibit tubulin assembly. The benzo[b]thiophene derivativesshowed better activity than thiophene derivatives, the binding position 2 of benzo[b]thiophene showed higher activity than position 3. Indenoindoles was known as a potent series to inhibit casein kinase 2 which plays important role in many processes in cell. Based on the structure of indenoindole, we synthesized indenoheterocycles by replacing indole by thiophene and benzo[b]thiophene derivatives. These two series were evaluated in their ability to inhibit CK2. One of the compoundsshowed high activity

Le mélanome cutané est l’affection de la peau la plus meurtrière. Afin de pouvoir être traité efficacement, ce cancer nécessite un diagnostic et une exérèse chirurgicale précoce des lésions primitives non-invasives. En effet, les patients atteints de métastases ont peu de chance de survivre car les lésions de mélanome développent rapidement des résistances aux thérapies et possèdent une forte propension à disséminer des métastases dans de nombreux organes. Le franchissement de la lame basale de la peau appelée jonction dermo épidermique est la première étape cruciale dans l’invasion précoce du mélanome cutané. Notre équipe étudie cette étape depuis plusieurs années et a démontré que l’expression de la tétraspanine 8 (TSPAN8) apparait lors de la progression de ce cancer et permet l’acquisition d’un phénotype invasif par les cellules tumorales. Plusieurs membres de la famille des protéines tétraspanines sont connus pour leurs implications dans divers cancers, mais notre connaissance de leurs régulations transcriptionnelles est encore assez réduite. Les travaux présentés dans cette thèse ont permis d’identifier les premiers régulateurs transcriptionnels connus de TSPAN8, et également de commencer l’étude fonctionnelle de ces régulations sur l’invasion dépendante de TSPAN8 par le mélanome cutané. En particulier, nous montrons que l’invasion dépendante de TSPAN8 est entre autres régulée par le membre du complexe Mediator LCMR1/MED19 et par le suppresseur de tumeur p53. Ainsi, ces travaux apportent une meilleure compréhension de l’invasion précoce du mélanome cutané, ce qui devrait permettre une meilleure prise en charge des patients à l’avenir / Cutaneous melanoma is the deadliest skin condition. Curing this cancer requires an early diagnosis and surgical excision of the non-invasive primary lesions. Indeed, patients with metastasis have few chances to survive this cancer since the melanoma lesions rapidly develop treatment resistances, and can disseminate metastasis in numerous organs. Crossing the skin basal membrane called the dermal epidermal junction is the first crucial step of early melanoma invasion. Our team has studied the early invasion of melanoma for many years, and demonstrated for the first time the implication of Tetraspanin (TSPAN8) in melanoma early invasion. Indeed, the expression of this gene and the protein that it codes appears with the progression of melanoma and confers the tumor cells an invasive phenotype. Several members of the tetraspanin protein family are known for their implication in various cancers, yet their transcriptional regulation remains poorly understood. In the case of TSPAN8, nothing was known regarding its transcriptional regulation in melanoma. The experiments presented in this thesis allowed us to identify the first known regulators of TSPAN8 transcriptional expression, and also to begin the functional study of the regulators impact on TSPAN8 dependent invasion of human cutaneous melanoma. Amongst these regulators are the member of the Mediator Complex MED19/LCMR1 and the tumor suppressor p53. The results presented in the present manuscript allow a better understanding of cutaneous melanoma early invasion and should help improving the treatments against this cancer in the future

Bien qu’au 11ème rang des cancers les plus fréquents et au 12ème rang des cancers les plus mortels, le mélanome reste un problème médical majeur préoccupant. En effet, cette pathologie, au stade métastatique, reste réfractaire à la chimiothérapie et aux thérapies ciblées. Un certain nombre d’arguments définissent la résistance à l’apoptose comme un point crucial dans l’échec aux traitements anti-cancéreux. Ces mécanismes de résistance et chimiorésistance spécifiques aux mélanomes, déclenchés en réponse aux traitements traditionnels, sont la conséquence d’une dérégulation des voies apoptotiques suite à l’activation des protéines anti-apoptotiques, l’inactivation des protéines pro-apoptotiques avec renforcement des signaux de survie (voies de survie PI3K/Akt, NF-κB et MAPK/ERK). Une étude effectuée sur la lignée murine de mélanome B16-F0 a introduit la mélanogenèse comme une forme de résistance à l’apoptose induite par l’acide ursolique (AU), un triterpène pentacyclique d’origine naturelle ; ainsi les cellules entrant en apoptose sont capables de déclencher une résistance qui se manifeste par une surproduction de la mélanine tout en retardant la mort cellulaire. D’autres études ont montré l’implication de la COX-2 dans un mécanisme de résitance à l’apoptose dans plusieurs types de cancers dans le but de retarder leur mort cellulaire. Dans cette optique, nous nous sommes intéressés à étudier l’implication de la mélanogenèse et de la voie COX-2/PGE2 dans la résistance à l’apoptose dans le mélanome et plus précisément dans un modèle d’apoptose induite par l’AU sur la lignée humaine de mélanome M4Beu. Par la suite, nous avons décrit une interaction probable entre ces deux voies distinctes, la mélanogenèse et la voie COX-2/PGE2. Dans un autre contexte, nous avons montré que l’AU inhibe les voies de survie PI3K/Akt et ERK1/2, ce qui favorise ses effets pro-apoptotique et anti-prolifératif. Notre étude permet de mieux explorer les mécanismes de résistance spécifiques aux mélanomes tout en suggérant l’effet bénéfique de l’AU comme adjuvant naturel aux traitements chimio-thérapeutiques traditionnels. / Despite the deployment of targeted therapies, the incidence and mortality rates of cutaneous melanoma is increasing very fast making it a pre-eminent public health threat. Previously, we had showed that B16-F0 murine melanoma cells undergoing apoptosis are able to delay their own death induced by ursolic acid (UA), a natural pentacyclic triterpenoid compound. We had demonstrated that tyrosinase and TRP-1 up-regulation in apoptotic cells and the subsequent production of melanin were implicated in an apoptosis resistance mechanism. Several resistance mechanisms to apoptosis have been characterized in melanoma such as hyperactivation of DNA repair mechanisms, drug efflux systems, and reinforcement of survival signals (PI3K/Akt, NF-κB and MAPK/ERK pathways). Otherwise, other mechanisms of apoptosis resistance involving different proteins, such as cyclooxygenase-2 (COX-2), have been described in many cancer types. In this study, we demonstrated the involvement of melanogenesis and COX-2/PGE2 pathway in resistance to UA-induced apoptosis in human M4Beu melanoma cells. Then, we established the evidence that an interaction exists between these two pathways by investigating on the one hand the effect of inhibiting melanogenesis by N-phenylthiourea (PTU) on COX-2 expression and its product PGE2, and on the other hand the effect of inhibiting COX-2 activity using NS-398 on tyrosinase expression and melanin production. Furthermore, we showed that anti-proliferative and proapoptotic effects of UA were mediated through modulation of multiple signaling pathways including Akt and ERK-1/2 proteins. Our study not only uncovers underlying molecular mechanisms of UA action in human melanoma cancer cells but also suggest its great potential as an adjuvant in treatment and cancer prevention.

En dépit de progrès considérables, le cancer reste l'une des principales causes de morbidité et de mortalité dans le monde. Actuellement, 90% des décès liés au cancer sont causés par la propagation de cellules cancéreuses vers des organes distants. Une fois implantées et disséminées, les métastases sont beaucoup plus difficiles à détruire par les moyens de la chimiothérapie.A la suite d’un processus d’intravasation, certaines cellules tumorales s’échappent de la tumeur primaire et empruntent les systèmes circulatoires avant d’être ensuite extravasées, puis distribuées et finalement disséminées dans divers organes. Ainsi, dans l’environnement circulatoire, ces cellules tumorales circulantes (CTCs) se trouvent particulièrement accessibles aux agents thérapeutiques. Dans ce cadre, nous avons imaginé d’utiliser des nanoparticules à architecture contrôlée, afin d’intercepter de manière sélective ces cellules dans l’environnement sanguin.Dans cet objectif, nous avons synthétisé par ouverture de cycle de la lactone correspondante des copolymères amphiphiles di- et tri-blocs du poly(glutamate de benzyle). Leur auto-assemblage a permis d'obtenir des nanoparticules amphiphiles de taille inférieure à 100 nm et de potentiel ζ négatif, dont la géométrie contrôlable va de la forme sphérique (rapport d'aspect 1.3) à la forme ellipsoïdale (oblats) (rapport d'aspect 2,6) et qui présentant en surface des chaînes de PEG sous des conformations et des densités de surface contrôlées.En raison de leur capacité de circuler dans le compartiment sanguin, ces nanoparticules ont une probabilité d’interaction optimale avec les CTCs.L’impact de la modification de leur architecture a été établi en étudiant les capacités d’interactions des différentes nanoparticules préparées, d’une part avec les protéines plasmatiques et d’autre part, avec les différents types cellulaires rencontrés dans le compartiment sanguin.Les résultats les plus marquants montrent que l’élongation des nanoparticules (oblats) et l’anisotropie de leur surface, caractérisée par leur balance hydrophile/lipophile, gouvernent profondément leurs interactions. De manière fort intéressante, il apparaît que l’élongation des particules dont la surface est uniformément hydrophile diminue l’intensité de leur capture par les différents types cellulaires modèles étudiés (HUVECs modèle de cellules endothéliales), cellules RAW 276.7 (modèle de macrophages) et cellules PC3 (cancer de la prostate) et B16 (mélanome). En revanche, lorsque ces nanoparticules présentent une anisotropie de surface, leur capture par ces différents types cellulaires est augmentée avec l’élongation des particules (facteur d’élongation de 2,1).Dans un dernier volet expérimental, ces nanoparticules ont été modifiées par greffage de la protéine MART1 à leur surface. Ces immuno-nanoparticules ont montré une certaine capacité de reconnaissance des cellules B16 (modèle du mélanome). Leur efficacité après injection intraveineuse devra toutefois être précisée in vivo. / Despite the considerable progress, cancer remains one of the leading causes of morbidity and mortality worldwide. Currently, 90% of cancer deaths are caused by the spread of cancer cells to distant organs. Once implanted and disseminated, metastases are much more difficult to destroy by means of chemotherapy.Following a process of intravasation, some tumor cells escape from the primary tumor and migrate through the circulatory systems before being extravasated, then distributed and finally disseminated in various organs. Thus, in the circulatory environment, these circulating tumor cells (CTCs) are particularly accessible to therapeutic agents. In this context, we have imagined the use of nanoparticles with controlled architecture, in order to selectively intercept these cells in the blood environment.For this purpose, we have synthesized by ring opening of the corresponding lactone, amphiphilic di- and tri-block copolymers of poly (benzyl glutamate). Their self-assembly made it possible to obtain amphiphilic nanoparticles smaller than 100 nm in size and with a negative ζ potential, whose controllable geometry ranges from spherical (aspect ratio 1.3) to ellipsoidal (oblates) (aspect ratio 2, 6) and having PEG chains on the surface under controlled surface conformations and densities.Due to their ability to circulate in the blood compartment, these nanoparticles have an optimal probability of interaction with CTCs.The modification impact of their architecture has been established by studying the interaction capacities of the different nanoparticles prepared. On the one hand with the plasma proteins and on the other hand, with the different cell types encountered in the blood compartment.The most striking results show that the elongation of the nanoparticles (oblates) and the anisotropy of their surface, characterized by their hydrophilic / lipophilic balance, strongly govern their interactions. Interestingly, it appears that the elongation of particles whose surface is uniformly hydrophilic decreases the intensity of their capture by the different types of cell models studied (HUVEC model endothelial cells), RAW 276.7 cells (macrophage model) and cells PC3 (prostate cancer) and B16 (melanoma). Although, when these nanoparticles exhibit surface anisotropy, their capture by these different cell types is increased with the elongation of the particles (elongation factor of 2.1).In a final experimental part, these nanoparticles were modified by grafting the MART1 protein on their surface. These immuno-nanoparticles showed a certain recognition capacity of B16 cells (melanoma model). However, their efficacy after intravenous injection should be specified in vivo.

Le mélanome métastatique reste un enjeu majeur de santé publique. Les avancées fulgurantes de ces dernières années ont permis d’améliorer la prise en charge thérapeutique, notamment avec l’arrivée des anticorps bloquant ou agonistiques ciblant les molécules de co-inhibition ou de co-stimulation. Cependant, certains patients sont réfractaires à tout traitement. Il est donc nécessaire de mettre en évidence l’importance de certains paramètres immunologiques permettant d’améliorer le suivi des patients de stade III à haut risque de récidive. De plus, il est primordial de découvrir des marqueurs prédictifs associés à la réponse à ces différents traitements immunomodulateurs. Nous avons identifié une association entre une fréquence élevée de CD45RA+CD4+ et de CD3-CD56- au sein des métastases ganglionnaires avec la survenue d’une récidive anticipée.Une forte expression de NKG2D à la surface des lymphocytes T CD8+, une faible proportion de Tregs ou une faible expression de PD-L1 à la surface des T circulants sont associées à une meilleure survie. Aussi, la mise en place d’un test in-vitro étudiant les réactivités fonctionnelles des lymphocytes infiltrant les tumeurs a permis de dégager l’importance de l’expression de CD95/Fas sur les T CD4+ circulants et de CD137/4-1BB sur les T CD8+ circulants dans la prédiction de la réponse à l’ipilimumab (anti-CTLA-4) et à la combinaison ipilimumab + nivolumab (anti-PD-1). Par ailleurs, le pattern d’expression des récepteurs de chimiokines à la surface des lymphocytes T périphériques permet de détecter les localisations métastatiques de mélanome. Cette étude a révélé également l’importance biologique de l’axe CCR9/CCL25 dans l’immunosurveillance naturelle anti-tumorale. / Metastatic melanoma (MM) is an unmet medical need. The development of immune checkpoint blockers (ICB) improved patient’s clinical outcomes. However, some patients still do not respond to these therapies. To adress these issues, we must find some immunological parameters which predict the relapse of high risk resected stage III melanoma patients. Moreover, it is an urgent need to identify some predicting parameters to these ICB. In our studies, high frequencies of CD45RA+CD4+ and CD3-CD56- in metastatic lymph nodes are associated with a short relapse-free survival. Higher expression of NKG2D on CD8 T cells, low Tregs and low PD-L1 expression on circulating T cells are associated with a prolonged overall survival.Furthermore, we designed an in-vitro test to assess intratumor lymphocytes reactivities to ICB and cytokines (IL-2 and IFNα2a). Low expression of CD95/Fas on CD4+ circulating T cells and high expression of CD137/4-1BB on circulating CD8+ T cells are associated with the response to ipilimumab (anti-CTLA-4) and to the combination ipilimumab + nivolumab (anti-PD-1), respectively. In addition, the chemokine receptor pattern expressed at the surface of circulating lymphocytes could predict the metastatic spreading of melanoma. In this last study, we demonstrated the critical role of CCR9/CCL25 pathway in the natural anti-cancer immune surveillance.

Le mélanome uvéal constitue le cancer intraoculaire le plus fréquent chez l’adulte. Il s’agit d’un cancer très agressif puisque plus de 50% des patients développent des métastases principalement localisées au niveau du foie. Dans le but d’identifier des gènes pronostiques de développement métastatique, nous avons comparé le transcriptome de 28 tumeurs de mélanome uvéal issues de patients ayant développé des métastases dans les trois années qui ont suivi l’énucléation et 29 tumeurs issues de patients n’ayant pas développé de métastases ou ayant développé des métastases après 36 mois. Le gène PTP4A3/PRL-3 (protein tyrosine phosphatase type IV member 3/Protein of Regenerating Liver-3) a été identifié comme prédictif de l’apparition de métastases. Il code une phosphatase et sa surexpression dans des cellules de mélanome uvéal augmente leur migration in vitro et leur invasivité in vivo. Les évènements protéolytiques à la surface des cellules sont essentiels pour la migration et l’invasivité durant plusieurs processus physiologiques ou pathologiques tels que le développement de métastases. Ces évènements sont assurés par les métalloprotéases (MMPs) qui sont responsables de la dégradation et du remodelage de la matrice extracellulaire.Dans la première partie de cette thèse, nous avons observé que la métalloprotéase transmembranaire MT1-MMP est enrichie à la surface des cellules de mélanome uvéal OCM-1, des cellules MP41 issues de xénogreffes de tumeurs de mélanome uvéal humaines ou dans des tumeurs primaires de mélanome uvéal, surexprimant PTP4A3. Nous avons aussi observé que cette accumulation de MT1-MMP à la surface des cellules de mélanome uvéal est accompagnée d’une accumulation de la sécrétion de MMP2 dans le milieu extracellulaire des cellules exprimant PTP4A3. De plus, nous avons montré que PTP4A3 et MT1-MMP s’associent physiquement et que le trafic vésiculaire de MT1-MMP est accéléré dans les cellules exprimant PTP4A3 mais pas dans celles exprimant le mutant catalytique inactif PTP4A3(C104S). Enfin, nous avons démontré que l’inhibition de l’expression de MT1-MMP dans les cellules exprimant PTP4A3 diminue leur migration in vitro et leur invasivité in vivo. Pour conclure, nos résultats indiquent que PTP4A3 agit en amont de MT1-MMP à travers une accélération de son trafic vésiculaire et son accumulation à la surface des cellules afin de promouvoir la migration et l’invasivité cellulaires.Dans la deuxième partie de cette thèse, nous nous sommes intéressés au rôle de PTP4A3 pendant le développement embryonnaire. Les mélanocytes, incluant ceux de l’uvée, dérivent de la crête neurale pendant le développement embryonnaire. Nous avons alors supposé que la fonction de PTP4A3 pendant la progression métastatique pourrait refléter un rôle de la phosphatase dans la migration des cellules de crête neurale pendant le développement embryonnaire. Dans cette partie de la thèse, nous avons montré que PTP4A3 joue un rôle important dans la migration des cellules de crête neurale céphalique pendant le développement de l’embryon de Xenopus laevis. La perte de fonction de PTP4A3 provoque une réduction du territoire de la crête neurale, alors que le gain de fonction de cette phosphatase élargit les faisceaux de migration des cellules de crête neurale céphalique. De plus, des expériences d’isogreffes montrent que les explants de crête neurale dépourvus de l’expression de PTP4A3, sont incapables de migrer dans les embryons greffés. Plus encore, l’inhibition pharmacologique de PTP4A3 dans des cellules de crête neurale en culture diminue de façon significative leur vitesse de migration in vitro. Les résultats de cette étude démontrent que PTP4A3 est requise pour la migration des cellules de crête neurale céphalique in vivo pendant le développement embryonnaire de Xenopus laevis. Donc, les effets pro-migratoire et -invasif reliés à l’expression de la protéine PTP4A3 peuvent refléter son rôle durant la migration des cellules de crête neurale. / Uveal melanoma (UM) is the most common intraocular malignancy in adults and is an aggressive tumor since about 50% of patients will develop metastases mostly in the liver. In order to identify metastasis prognostic genes, we compared 28 uveal melanoma tumors from patients who developed metastases within three years after enucleation to 29 tumors from patients who did not develop metastases or who developed metastases after 36 months. The PTP4A3/PRL-3 gene (protein tyrosine phosphatase type IV member of Regenerating Liver 3/Protein-3) was identified as a strong predictor of metastasis occurence. PTP4A3 encodes a dual specificity phosphatase and its expression in UM cells increases their in vitro migration and in vivo invasiveness. Proteolytic events at the cell surface are essential for cell migration and invasiveness during many physiological and pathological processes such as tumor metastasis. MMPs are responsible for the degradation and turnover of the extracellular matrix (ECM). In the first part of this thesis, We found that the membrane anchored MT1-MMP is enriched at the cell surface of OCM-1, xenograft MP41 or primary human uveal melanoma tumors expressing PTP4A3. We also found that membrane accumulation of MT1-MMP in presence of PTP4A3 in OCM-1 cells is accompanied by enhanced secretion of MMP2 in the extracellular medium. Moreover, we demonstrated that PTP4A3 and MT1-MMP physically associate and that the vesicular trafficking of MT1-MMP is accelerated in presence of active PTP4A3 but not in presence of the mutant PTP4A3(C104S). Furthermore, we found that inhibition of MT1-MMP expression in PTP4A3 expressing uveal melanoma cells impairs their migration in vitro and invasiveness in vivo. Collectively, our results indicate that PTP4A3 acts upstream of MT1-MMP through acceleration of its vesicular trafficking and accumulation at the cell surface to enhance cell migration and invasiveness of uveal melanoma cells. In the second part of this thesis, we investigated the role of PTP4A3 during embryonic development. Melanocytes, including uveal melanocytes, are derived from the neural crest during embryonic development. We therefore suggested that PTP4A3 function in uveal melanoma metastasis may be related to an embryonic role during neural crest cell migration. We show that PTP4A3 plays a role in cephalic neural crest development in Xenopus laevis. PTP4A3 loss of function resulted in a reduction of neural crest territory, whilst gain of function experiments increased neural crest territory. Isochronic graft experiments demonstrated that PTP4A3-depleted neural crest explants are unable to migrate in host embryos. Pharmacological inhibition of PTP4A3 on dissected neural crest cells significantly reduced their migration velocity in vitro. Our results demonstrate that PTP4A3 is required for cephalic neural crest migration in vivo during embryonic development.Therefore, the pro-invasive and migratory effects related to the expression of PTP4A3 protein may reflect its role during neural crest migration. Thus, understanding the mechanism of action of PTP4A3 during NC migration may provide insight into PTP4A3 related migratory and invasive phenotypes in human uveal melanoma pathology.

L’espérance de vie des patients atteints de mélanome à haut risque ne peut être prédite d’une façon<p>fiable en se basant sur les analyses d’histopathologies de la lésion primitive et est souvent ajustée<p>durant la progression de la maladie. Notre étude vise à élargir nos observations initiales au niveau<p>des métastases cutanées et d’évaluer la valeur pronostique de tyrosinase related protein 1 (TYRP1)<p>dans les métastases ganglionnaires des patients atteints de mélanome de stades III et IV. TYRP1 est<p>une enzyme mélanosomale qui partage des similitudes structurelles avec la tyrosinase, l'enzyme clé<p>de la mélanogenèse.<p>L’expression de l'ARNm de TYRP1 a été quantifiée dans 104 métastases ganglionnaires par PCR<p>en temps réel et normalisée par rapport à l’expression de l’ARNm de S100B (marqueur reconnu du<p>mélanome) pour corriger l’expression de TYRP1 suivant la charge tumorale de l’échantillon. Le<p>rapport TYRP1/S100B a été calculé et la médiane a été utilisée en tant que valeur seuil. Ensuite<p>nous avons étudié la relation entre les valeurs de TYRP1/S100B, le suivi clinique et les<p>caractéristiques histopathologiques de la tumeur primitive.<p>Un rapport élevé de l’ARNm TYRP1/S100B corrélait significativement avec une survie sans<p>récidive et une survie globale plus courtes, avec une épaisseur de Breslow plus élevée et avec la<p>présence d'une ulcération au niveau de la tumeur primitive. En outre, une expression élevée de<p>TYRP1/S100B était de meilleure valeur pronostique pour la survie globale que l'épaisseur de<p>Breslow et l'ulcération des primitifs. De plus, cette expression est bien conservée au cours de la<p>progression de la maladie par rapport aux groupes de TYRP1 bas/élevé.<p>Nous avons constaté qu’une expression élevée de TYRP1/S100B dans les métastases de patients<p>atteints de mélanome est associée à un résultat clinique défavorable et une survie courte. Menée sur<p>des patients atteints d'un mélanome à haut risque de récidive, cette première étude a suggéré que<p>l'ARNm de TYRP1 dans les métastases pourrait servir de biomarqueur pour affiner le pronostic<p>initial des patients surtout ceux ayant des lésions primitives de localisation inconnues ou non<p>évaluables et peut permettre une gestion différente des deux groupes de patients. Son expression<p>conservée au cours de la progression de la maladie est en faveur de son utilisation comme cible<p>thérapeutique.<p>En second lieu, en évaluant l’expression de la protéine TYRP1 par immunohistochimie dans les<p>métastases cutanées et ganglionnaires, nous avons observé qu’elle n'était pas détectée dans la moitié <p>7<p>des tissus exprimant bel et bien l'ARNm correspondant et qu’elle, contrairement à l'ARNm, n’était<p>pas associée à la survie.<p>Des données récentes ont indiqué que le 3'-UTR de l’ARNm de TYRP1 contient trois sites de<p>liaison putatifs de miR-155 dont deux présentant un polymorphisme d'un seul nucléotide (SNPs:<p>rs683 et rs910) qui favorisent la dégradation en cas d’hybridation miARN-ARNm parfaite de<p>l’ARNm ou non en cas d’hybridation imparfaite. Nous avons cherché à examiner si miR-155 peut<p>affecter l’expression de l’ARNm et de la protéine TYRP1 en fonction de ces SNPs. Tout d'abord,<p>nous avons transfecté deux lignées de mélanome ayant chacune l’une ou l’autre de l’allèle (au<p>niveau rs683 et rs910) avec différentes concentrations de pré-miR-155 et nous avons évalué<p>l’expression du miR-155 et l’ARNm TYRP1 par PCR en temps réel ainsi que l’expression de la<p>protéine TYRP1 par western blot. Nous avons constaté qu’une surexpression de miR-155 a induit<p>une dégradation importante des ARNm TYRP1 et a perturbé sa traduction en protéine dans la lignée<p>avec le génotype “hybridation parfaite”. Ensuite, nous avons examiné l'expression des ARNm et<p>protéines de TYRP1, le niveau de miR-155 et les SNPs rs683 et rs910 dans 192 échantillons de<p>métastases cutanées et ganglionnaires de mélanome. Nous avons trouvé que le groupe d'échantillons<p>avec le génotype “hybridation parfaite” était significativement associé à un niveau de protéine de<p>TYRP1 plus bas alors qu'aucune différence de niveau d’expression n'a été trouvée pour l’ARNm de<p>TYRP1 ou miR-155 entre les deux groupes de génotype, confirmant que les SNPs au niveau de 3’-<p>UTR de TYRP1 peuvent spécifiquement affecter l'expression de la protéine TYRP1. En outre, nous<p>avons montré que l’ARNm de TYRP1 est inversement corrélé avec l’expression miR-155, mais pas<p>avec la protéine TYRP1 dans le groupe " hybridation parfaite", alors qu'il corrèle positivement avec<p>la protéine mais pas avec miR-155 dans le groupe "hybridation imparfaite" où la protéine corrélait<p>inversement à la survie. Cela montre que les SNPs dans le 3'-UTR de l'ARNm TYRP1 affectent la<p>régulation de l’ARNm par miR-155 et la traduction en protéine. Ces SNPs rendent la régulation de<p>l’ARNm et la protéine de TYRP1 indépendante de miR-155 et confèrent une valeur pronostique à<p>la protéine TYRP1 / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le mélanome est caractérisé par un remodelage métabolique important, participant à la métastase et à la résistance aux traitements. Les coactivateurs 1 du récepteur activé par le proliférateur du peroxisome (PPARγ), ou PGC-1s, constituent une famille de coactivateurs qui potentialisent la transcription de gènes du métabolisme et de la biogenèse mitochondriale, participant ainsi à la reprogrammation métabolique des cellules cancéreuses. Les différents cancers de la peau expriment des niveaux variables de PGC-1s et les tumeurs qui expriment fortement les PGC-1s présentent un profil pro-inflammatoire et immunosuppresseur favorisant l’évasion immunitaire. Ceci suggère un rôle des PGC-1s dans la réponse à l’immunothérapie. Nous montrons d’abord que la déplétion en PGC-1β diminue la prolifération de lignées cellulaires de mélanome en plus d’induire l’expression de cytokines pro-inflammatoires et de transcrits immunosuppresseurs. À ce jour, les mécanismes permettant de réguler l’expression et l’activité des PGC-1s demeurent inconnus. Nous montrons que différents stress cellulaires affectant des procédés métaboliques, épigénétiques ou la traduction diminuent l’expression des PGC-1s et la viabilité de lignées cellulaires de mélanome. Nous montrons également un mécanisme de régulation de PGC-1β par une protéine de liaison à l’ARN soutenant le rôle de PGC-1β dans la réponse à différents stress et la survie des cellules de mélanome. Cette régulation serait importante pour l’immunosuppression du mélanome et dicterait la réponse à l’immunothérapie. En conclusion, ces travaux illustrent bien le rôle de PGC-1β dans la reprogrammation métabolique et la réponse au stress du mélanome, ces processus pouvant influencer l’inflammation et l’immunosuppression du microenvironnement afin d’assurer la progression tumorale. / Melanoma is characterized by a significant metabolic remodeling, which contributes to metastasis and treatment resistance. Peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPARγ) coactivators 1, or PGC-1s, are a family of coactivators that potentiate the transcription of genes involved metabolism and mitochondrial biogenesis, thus participating in the metabolic reprogramming of cancer cells. Different skin cancers express varying levels of PGC-1s and tumors that strongly express PGC-1s exhibit a proinflammatory and immunosuppressive profile that favors immune evasion. This suggests that PGC-1s play a role in melanoma response to immunotherapy. We first show that PGC-1β knockdown decreases the proliferation of melanoma cell lines. Moreover, it induces the expression of proinflammatory cytokines and immunosuppressive transcripts. To date, the mechanisms that regulate the expression and activity of PGC-1s remain unknown. We show that different cellular stresses affecting metabolic and epigenetic processes or translation decrease PGC-1s expression and the viability of melanoma cell lines. We also show a mechanism of regulation of PGC-1β by an RNA-binding protein enhencing the role of PGC-1β in the response to different stresses and the survival of melanoma cells. This regulation could contribute to melanoma immunosuppression and determine the tumor’s response to immunotherapy. In conclusion, this work illustrates well the role of PGC-1β in melanoma metabolic reprogramming and stress response, processes that regulate inflammation and create an immunosuppressive tumor microenvironment in order to ensure tumor progression.

Le présent mémoire comportait deux buts expérimentaux principaux. Tout d'abord, nous avons fait l'étude in vivo du remodelage à long terme du réseau microvasculaire de la peau reconstruite endothélialisée suite à sa transplantation chez la souris. La peau reconstruite endothélialisée est un biopolymère tridimensionnel constitué en majeur partie de collagène bovin sur lequel nous cultivons des fibroblastes, des kératinocytes et des cellules endothéliales d'origine humaine afin de développer un modèle expérimental comportant des caractéristiques similaires à celles présentées par la peau normale humaine. Nous avons observé une diminution progressive de la quantité de tabules d'origine humaine au sein du greffon au profit de capillaires murins qui ont envahi ce dernier et lui ont permis de s'intégrer au sein des tissus hôtes. Ces résultats montrent que notre peau reconstruite est vascularisée par les vaisseaux hôtes et que cette dernière pourrait donc éventuellement être utilisée à des fins thérapeutiques afin de recouvrir des plaies présentant une perte tissulaire importante. Le deuxième but visé était de développer à partir de notre PRL un modèle de culture de cellules malignes mélanocytaires. Des cellules tumorales provenant de lésions primaires et de sites métastatiques ont été cultivées sur les PRL pendant un total de 31 jours. Ces dernières ont bien proliféré au sein du biopolymère et la quantité ensemencée a influencé la densité de capillaires retrouvée au sein du modèle in vitro. Ces résultats nous indiquent que notre PRL pourrait devenir un bon modèle expérimental nous permettant d'étudier la physiopathologie cancéreuse ainsi que les interactions existant entre les cellules tumorales et le réseau micro-vasculaire de leur environnement.