Avec 42 000 nouveaux cas diagnostiqués en 2012, le cancer colorectal (CCR) représente en France le troisième cancer en termes d'incidence. Les métastases, qui surviennent principalement au niveau du foie et des poumons, en constituent la principale cause de décès. Malgré les progrès récents de la chimiothérapie et des agents ciblés, le taux de survie à 5 ans des patients présentant un CCR métastasé reste faible. Aujourd'hui, la résection chirurgicale est le seul traitement curatif, cependant moins de 20% des patients porteurs de métastases sont opérables. Il existe donc un grand nombre de patients présentant un CCR métastasé pour lequel aucun traitement curatif ne peut être proposé. La formation des métastases à partir d'une tumeur primaire résulte d'une longue série d'étapes séquentielles liées les unes aux autres. L'issue de ce processus dépend à la fois des propriétés intrinsèques des cellules tumorales et de la réponse de l'hôte. Il a récemment été montré que les couples chimiokines/récepteurs interviennent dans le contrôle des différentes étapes de la progression tumorale.Le projet de recherche développé au cours de mon travail de thèse avait pour objectif d'utiliser les chimiokines et leurs récepteurs dans de nouvelles stratégies thérapeutiques pour bloquer et/ou éradiquer les métastases hépatiques et pulmonaires des CCRs. Le travail s'est articulé selon deux axes dans lesquels nous avons montré d'une part que, le blocage du récepteur de chimiokines CXCR7 permet de limiter les métastases pulmonaires de CCRs et d'autre part que, le transfert de gène codant CX3CL1 au niveau du foie entraîne une réponse anti-tumorale efficace dans les métastases hépatiques de CCRs.

Les cellules cancéreuses ayant des propriétés souches, appelées cellules souches cancéreuses (CSCs), sont au sommet de l'organisation hiérarchique des tumeurs et sont soupçonnées d'être responsable des rechutes et de la formation de métastases. Cependant, nous nous sommes demandé comment ces cellules sont-elles capables de supporter le stress métabolique lié à l'oncogène et de croitre dans un environnement nutritif défavorable distinct de celui d'une tumeur établie ? Nous avons mis en évidence dans ce travail le rôle de la réponse aux glucocorticoïdes dans le contrôle de la plasticité mammaire et l'induction d'une plasticité métabolique nécessaire au maintien du potentiel tumorigène des CSCs. Nous avons montré qu'en régulant la reprogrammation cellulaire via l'induction du gène MAFB, les glucocorticoïdes contrôlent le caractère souche des cellules épithéliales malignes en activant la voie de biosynthèse des hexosamines. L'efficacité anabolique de ces cellules est alors augmentée, favorisant le développement de la tumeur et des métastases. Ensemble, nos résultats suggèrent que l'inhibition de l'activité métabolique des glucocorticoïdes pourrait être une stratégie pour éliminer les CSCs et traiter les tumeurs mammaires / Cancer cells with stemness properties - generally designated cancer stem cells (CSCs) - are at the apex of the hierarchical organisation of tumours and are believed to drive tumour recurrence and metastasis formation. However, how they perform these neoplastic activities in a nutritive environment that is distinct from the one in an established tumour is unknown. Here, we unveil the prominent role of glucocorticoid activity in the control of mammary cancer cell plasticity and the induction of metabolic pliancy necessary for the tumorigenic potential of CSCs. By regulating MAFB-dependent cell reprogramming, glucocorticoids control stemness traits in malignant epithelial cells. As an integral part of this regulation, glucocorticoids activate the hexosamine biosynthetic pathway and rewire the metabolism of CSCs. The anabolic efficiency of these cells increases then, fostering tumour and metastasis development. Together, our findings suggest that inhibition of glucocorticoid metabolic activity could be an original strategy for CSC eradication and tumour treatment

Au cours des dernières années, une nouvelle classe de composés anticancéreux à base de ruthénium, appelés RDCs (Ruthenium-Derived Compounds), a été développé pour dépasser les limitations des agents chimiothérapiques contenants du platine. Contrairement à ces derniers, l’activité anticancéreuse des RDCs est en partie indépendante de l'interaction avec l'ADN. L’objectif principal de ma thèse a été ainsi de comprendre les mécanismes moléculaires quiinter viennent dans l’action anticancéreuse et antimétastatique des RDCs au-delà du dommage à l’ADN.J’ai démontré que le RDC11, contrairement au cisplatine, affecte les voies de signalisation de HIF-1 et mTOR, deux voies qui jouent un rôle clé dans le métabolisme cellulaire et qui sont souvent altérées dans les cellules cancéreuses.En parallèle, j’ai effectué un analyse structure/activité pour sélectionner des nouveaux RDCs ayant meilleures propriétés chimiques et pharmacologiques que le RDC11. Cette étude a permis d’identifier deux nouveaux RDCs qui réduisent la croissance tumorale in vivo avec un dosage beaucoup plus faible que le RDC11 et qui induisent la mort des cellules cancéreuses par une surproduction d'espèces réactives de l'oxygène et par l'activation de la caspase8. En conclusion, mes travaux ont conduit à l’identification de nouveaux mécanismes à la base de l’activité anticancéreuse du RDC11 qui pourraient expliquer certaines différences entre le mode d’action du RDC11 et du cisplatine. De plus, ils ont permis de sélectionner deux nouveaux RDCs plus efficaces que le RDC11. Ces résultat sont un impact important pour le développement de nouvelles thérapies anticancéreuses ou antimétastatiques. / In recent years, a new class of anticancer ruthenium-based drugs, called RDCs (Ruthenium-Derived Compounds), has been developed to overcome the limitations of classic platinum chemotherapeutics. Unlike the latter, the anticancer activity of RDCs is in part independent of DNA interaction. Therefore, the main objective of my thesis work was to elucidate the molecular mechanisms involved in RDCs anticancer and antimetastatic activity beyond DNA damage. I demonstrated that RDC11, unlike cisplatin, affects the HIF-1 and mTOR signaling pathways, two pathways that play a key role in cellular metabolism and that are frequently altered in cancer cells. In parallel, I performed a structure/activity analysis to select new RDCs endowed with better chemical and pharmacological properties than RDC11. This study allowed to identify two novel RDCs that reduce tumor growth in vivo at much lower doses than RDC11 and that induce cancer cell death by an overproduction of reactive oxygen species and activation of caspase 8. In conclusion, my work led to the identification of new mechanisms underlying the anticancer activity of RDC11 that could explain some of the differences between the mode of action of RDC11 and cisplatin. In addition, it allowed to select two novel RDCs which are more effective than RDC11. These results have a significant impact on the development of new anticancer or antimetastatic therapies.

Dans notre travail de thèse, nous nous sommes attachés à répondre à cette question : peut-t-on améliorer la résécabilité tumorale dans le métastases hépatiques et péritonéales du cancer colorectal? Pour cela nous nous sommes appuyés sur deux éléments : la fluorescence du vert d’indocyanine et sa détection par la caméra NIR. Dans un premier temps, après une mise au point en laboratoire, nous avons appliqué cette technique aux résections hépatiques. Nous avons montré que cette technique a un double intérêt : la détection des lésions tumorales et l’amélioration de la marge de résection oncologique. La question encore ouverte est le pourcentage de cellules cancéreuses ou précancéreuses présentent dans cette couronne fluorescente. Dans un deuxième temps nous avons appliqué cette technique dans la carcinose péritonéale. Il s’agit d’une première étude de faisabilité car nous n’avons retrouvé aucune publication sur ce sujet. Nous avons pu montrer des similitudes avec l’étude sur le foie. La fluorescence de l’ICG permet de détecter des tumeurs du péritoine difficilement visibles à l’œil nu grâce à l’intensité et à la qualité de la fluorescence même. Les perspectives sont centrées sur deux axes: l’agent fluorescent, le vert d’indocyanine, et les caméras NIR / In our work of PhD, we endeavored to answer this question: do we can improve tumor resectability in the liver and peritoneal metastases of colorectal cancer? For this, we relied on two elements: the fluorescence of indocyanine green and its detection by NIR camera. Initially, after formal laboratory development, we applied this technique to liver resections. We have shown that this technique has two advantages: the detection of tumor lesions and improving the margin of oncologic resection. The still open question is the percentage of cancerous or precancerous cells present in the fluorescent ring. Secondly, we applied this technique in peritoneal carcinomatosis. This is a first feasibility study because we did not find any publications on this topic. We could show similarities with the study on the liver. The fluorescence from ICG can detect tumors of the peritoneum hardly visible to the naked eye through the intensity and quality of the fluorescence. The outlook is focused on two areas: the fluorescent agent, indocyanine green, and NIR cameras

Nectine-4 est une molécule d'adhérence membre de la superfamille des immunoglobulines. Elle est localisée au niveau des jonction adhérentes. Exprimée durant l'embryogenèse, nectine-4 n'est pas retrouvée dans les tissus adultes excepté la peau. Des mutations survenant au niveau du gène de la nectine-4 cause le syndrome EDSS affectant le développement de la peau. Nous avons participer à la démonstration que l'expression de nectine-4 est marqueur des carcinomes mammaires,pulmonaires et ovariens. Ainsi, nous avons étudier le role fonctionnel de l'expression de nectine-4 sur la progression tumorale. Les résultats obtenus suggèrent que nectine-4 représente une cible intéressante dans le cadre d'une stratégie d’immunothérapie anti-tumorale.Par l'utilisation d'une méthode multiplex combinant des essais biochimiques, cellulaires et algorithmiques, 5 peptides potentiellement antigéniques ont été identifiés. Toutefois,après génération de lymphocytes cytotoxiques HLA-A*0201 spécifique à partir de PBMC de donneurs sains et la mise en place" de tests de cytotoxicité dirigée; nous avons identifié un nouveau peptide antigénique produit et présenté de façon naturelle à la surface de cellules tumorales. Ce dernier est le peptide nectine-4 N°145 (VLVPPLPSL). En plus de l'identification d'un peptide antigénique, nous avons développé un anticorps monoclonal anti-nectine-4 qui a la capacité de réduire de façon spécifique et significative les capacités métastatiques des cellules tumorales nectine-4 positive.Ainsi, dans cette étude nous avons démontré que nectine-4 qui est un nouveau antigène associé aux tumeurs, affecte la progression tumorale, mais aussi il est possible de cibler cette molécule par des stratégies d'immunothérapie car nous avons pu identifiés un peptide antigénique et un anticorps monoclonal. L'efficacité d'une stratégie d'immunothérapie est en cours de réalisation actuellement. / Nectin-4 is a cell surface adhesion molecule, member of the Ig-superfamily, and is localized at adherens junctions. Nectin4 is expressed during embryogenesis but not in adult tissues, except in the skin. Mutations in nectin-4 gene in humans cause the EDSS syndrome that affects skin development (EctoDermal and Syndactly Syndrome). We and others have recently demonstrated that nectin-4 expression was a tumoral marker of breast, lung and ovarian carcinoma. We thus started to investigate the functional role of nectin-4 overexpression in breast cancer. Using in vitro and in vivo assays, the preliminary results demonstrate that nectin-4 increased the tumorigenicity of malignant cells.Altogether, these results suggest that nectin-4 might be a candidate target forimmunotherapy (vaccination and antibody based therapy). Using a multiplex approachbased on biochemical, cellular and algorithmic assays, five relevant nectin-4 epitopes were identified. Specific cytotoxic T lymphocyte (CTL) populations from healthy donors that recognized and lyzed peptide-pulsed HLA-A*0201 tumor cells were identified. HLAA*0201-restricted CTL that recognized the N4-145 (VLVPPLPSL) nectin-4 epitope was characterized extensively. This CTL kills breast tumor cells that express nectin4, strongly demonstrating that this peptide could be naturally processed and recognized by specific CTL. In parallel, we also tested a blocking monoclonal antibody against the extracellular region of nectin-4. We next demonstrated that this antibody reduced the metastatic capacity of tumors expressing nectin4. To summarize, in this study, we identified nectin-4 as a newcell surface Tumor Associated Antigen and demonstrated its likely implication in cancertumorigenesis. In parallel, we have developed the specific tools required to conduct an effective immunotherapy targeting nectin4 over-expressing cells, which are currently under investigation.

La recherche contre le cancer est aujourd’hui tournée vers les thérapies ciblées. Dans ce contexte, la nucléoline et la nucléophosmine sont fortement impliquées dans la croissance tumorale et l’angiogenèse associée et surexprimées dans les cellules tumorales et endothéliales activées. Elles apparaissent donc comme des cibles de choix. Le pseudopeptide HB-19 lie la nucléoline de surface, inhibe la croissance cellulaire de nombreuses lignées de cellules tumorales et induit la mort de ces cellules tumorales par apoptose. D’autre part, il inhibe, in vitro et in vivo, plusieurs étapes de l’angiogenèse tumorale. Ces deux activités mènent, in vivo, à l’inhibition de la croissance tumorale dans de nombreux modèles de croissance tumorale chez la souris. Dans le but d’améliorer les activités observées avec HB- 19, des pseudopeptides dérivés de ce dernier ont été synthétisés. Ainsi le NucAnt 6L (N6L) montre une activité 5 à 10 fois supérieure à celle de HB-19 selon les modèles. Son activité anti-métastatique a également été démontrée. L’étude du mécanisme d’action des pseudopeptides a permis d’identifier deux nouveaux récepteurs: les héparanes sulfates et la nucléophosmine. L’importance du TIMP-3 dans son activité anti-métastatique a également été soulignée. Enfin, aucune toxicité n’a été observée chez les souris aux doses employées et la synthèse de N6L peut être effectuée à l’échelle industrielle. N6L apparaît donc comme un composé prometteur pour une thérapie anti-cancéreuse / The cancer research is nowadays interested in targeting therapies. In this context, nucleolin and nucleophosmin are proteins highly involved in tumor growth and angiogenesis and over-expressed in activated endothelial and tumor cells. So, they appear as very promising targets. The pseudopeptide HB-19 binds to cell surface-expressed nucleolin, inhibits different tumor cell growth and induces cell death by apoptosis. Furthermore, it inhibits, in vitro and in vivo, several steps of angiogenesis. These two activities lead, in vivo, to the suppression of tumor growth and angiogenesis in several mice models. In order to improve the activities observed with HB-19, new compounds derived from HB-19 were synthesized. So, NucAnt 6L (N6L) show 5 to 10 fold stronger anti-tumoral activity than HB- 19 depending of the model. Study of their action mechanism allowed us to identify two new receptors: nucleophosmin and heparan sulfates. The importance of TIMP-3 in anti-metastatic activity has also been highlighted. Finally, no toxicity has been observed in mice treated with N6L which can easily industrially be synthesized. N6L appears to be a promising compound for anti-cancer therapies

Lors du diagnostic de cancer colorectal, près d’un quart des patients ont des métastases hépatiques dites synchrones. Lorsque la tumeur primitive est asymptomatique, la stratégie chirurgicale (chirurgie première de la tumeur primitive versus chirurgie première des métastases hépatiques) reste débattue. Les recommandations actuelles ne reposent que sur des accords d’experts qui elles-mêmes sont basées sur des études cliniques rétrospectives. L’étude du microenvironnement tumoral a pris ces dernières années une place majeure dans la recherche sur le cancer. Elle a permis de changer de paradigme avec une nouvelle conception du processus métastatique : une tumeur primitive peut agir sur le microenvironnement du futur site métastatique pour créer une "niche pré-métastatique". Cette niche pré-métastatique permettrait secondairement la croissance des cellules tumorales via une angiogénèse tumorale et la formation de métastases. Par une triple approche à la fois fondamentale, translationnelle et clinique, nous avons obtenu des données qui suggèrent qu’une chirurgie première de la tumeur colique ou rectale permet de moduler l’angiogénèse au sein du microenvironnement hépatique. Cette stratégie chirurgicale permettrait également d’améliorer le pronostic oncologique des malades et l’efficacité des anti-angiogéniques. / At the time of the diagnosis of colorectal cancer, nearly 25% of patients have synchronous liver metastases. When this tumor is asymptomatic, the question of surgical strategy (primary tumor first versus liver-first strategy) remains debated. Current recommendations are based on agreements of experts which are by themselves based on retrospective clinical studies. The study of the tumor microenvironment has taken in recent years a major place in the field of cancer research. It leads to new paradigm with a new conception of the metastatic process. It may be possible that the microenvironment of the metastatic sites can be modulated by the primary tumor to promote the formation of the pre-“metastatic niche”. This leads to promote the growth of cancer cells and increase the metastatic potential of primary tumor. By a multidisciplinary research including fundamental, translational and clinical approaches, we have shown that primary tumor first strategy could modulate tumor angiogenesis and liver metastatic process. It is associated with improved survival of patients and efficacy of the anti-angiogenic therapy.

Le cancer du sein triple négatif (CSTN) est un sous-type de cancer du sein très agressif et dépourvu de surexpression des récepteurs hormonaux et de HER2. Les tumeurs mutantes BRCA1 et BRCA2 constituent 15 à 20% des CSTN et récemment un groupe d’agent thérapeutique ciblé prometteur a vu le jour pour ce type de cancers. En effet, les inhibiteurs de PARP (PARPi) ont démontré une amélioration de la survie sans maladie à distance chez les patientes atteintes d'un cancer du sein précoce avec mutation BRCA1/2 HER2 négatif, suggérant que les PARPis peuvent éliminer la maladie micrométastatique. Cependant, des réponses plus durables seront probablement obtenues si les PARPis sont utilisés en combinaison, comme avec un autre agent endommageant l'ADN tout comme le carboplatine. De plus, il est plausible que l'efficacité puisse être améliorée et la toxicité diminuée si un PARPi puissant comme le talazoparib est administré en utilisant une approche séquentielle. Ici, nous avons évalué l'impact des stratégies de dosage concomitantes et séquentielles dans des lignées cellulaires du CSTN et trois modèles de souris de xénogreffe orthotopique. Alors que la combinaison simultanée ou séquentielle ont inhibé les volumes tumoraux primaires de la même manière, la combinaison séquentielle a diminué la migration, l'invasion, les métastases à distance et a été associée à moins de toxicité. Par conséquent, ces combinaisons du talazoparib et du carboplatine devraient être considérées dans les futurs essais cliniques comme une approche efficace pour inhiber la maladie micrométastatique et potentiellement diminuer l'utilisation de la chimiothérapie chez ces patients. / The triple-negative breast cancer (TNBC) is a very aggressive breast cancer subtype that lacks overexpression of hormone receptors and HER2. BRCA1 and BRCA2 mutant tumors constitute 15-20% of TNBC and recently, a family of promising targeted therapeutic agents has emerged for this type of cancer. Indeed, PARP inhibitors (PARPi) have been shown to improve distant disease-free survival in patients with HER2-negative BRCA1/2 mutation early breast cancer, suggesting that PARPis can eliminate micrometastatic disease. However, durable responses are likely to be obtained if PARPis are used in combination, such as with another DNA damaging agent like carboplatin. Additionally, it is plausible that efficacy may be enhanced and toxicity decreased if a potent PARPi such as talazoparib is administered using a sequential approach. Here, we evaluated the impact of the concomitant and sequential dosing strategies in TNBC cell lines and three orthotopic xenograft mouse models. While the simultaneous or sequential combination inhibited primary tumor volumes to a similar extent, the sequential combination decreased migration, invasion, distant metastasis, and was associated with less toxicity. Therefore, the sequential combination of talazoparib and carboplatin should be considered in future clinical trials as an effective approach to inhibit micrometastatic disease and potentially decrease the use of chemotherapy in these patients.

Le cancer du sein est le cancer le plus fréquemment diagnostiqué et le plus mortelle chez la femme, où sa progression vers le stade métastatique constitue une menace pour la vie des patientes. La présence de métastases représente le défi clinique central de l'oncologie des tumeurs solides, de sorte que les mécanismes et les voies sous-jacents au processus métastatique doivent être mieux définis. L'expression aberrante du récepteur tyrosine kinase (RTK) AXL a été liée cliniquement à la formation de métastases et à l'acquisition d'une résistance aux médicaments contre le cancer. AXL est un membre de la sous-famille des récepteurs tyrosine kinase TAM et intervient dans plusieurs processus biologiques tels que l'atténuation de la réponse immunitaire, l'élimination des cellules apoptotiques et la promotion de la survie cellulaire. L'expression d'AXL dans les tumeurs primaires humaines corrèle avec la faible survie des patients. Malgré sa régulation positive préférentielle dans les lignées cellulaires triple négatives / basales B, des études ont montré que l’expression d’AXL est indépendante du sous-type de la tumeur mammaire des patients. AXL peut être activé par son ligand GAS6 ou par d'autres RTK. Lors de son activation, AXL induit une signalisation en aval entraînant l'activation d'intermédiaires de signalisation canoniques, notamment MAPK, AKT et PI 3-kinases. Cependant, les voies de signalisation spécifiques engagées par AXL pour conférer un tel pouvoir pro-invasion ne sont pas connues. Ainsi, le but de cette thèse est d'identifier des substrats spécifiques d’AXL et des voies en aval qui jouent un rôle important dans le maintien d'un état « EMT » et d'un renforcement du phénotype mésenchymal dans les cellules cancéreuses. À la recherche de régulateurs en amont du complexe ELMO/DOCK1 impliqués dans l’activation de RAC, nous présentons au chapitre 2 les protéines d’échafaudage ELMO en tant que substrats directs et partenaires de liaison d’AXL. Grâce à des approches de protéomique et de mutagenèse, nous révélons que la kinase AXL phosphoryle ELMO1/2 sur un résidu tyrosine carboxy-terminal conservé. Dans les cellules cancéreuses du sein, l'activation d'AXL dépendante de GAS6 a conduit à la phosphorylation endogène d'ELMO2 sur Tyr-713, menant ainsi à la formation du complexe AXL/ELMO. En outre, l'activation de RAC induite par GAS6 dans les cellules cancéreuses du sein dépendait de l'expression d'ELMO2. Semblable au blocage d’AXL, l'inhibition d’ELMO2 ou l'inhibition pharmacologique de DOCK1 supprime l'invasion des cellules du cancer du sein, qui, selon nous, dépendait de l'état de phosphorylation d'ELMO. Notre travail au chapitre 2 définit un nouveau mécanisme par lequel AXL favorise la prolifération et l'invasion cellulaire et identifie l'inhibition de la voie ELMO/DOCK comme une cible thérapeutique potentielle pour arrêter les métastases induites par AXL. Bien qu'il soit encore difficile de savoir comment les signaux d’AXL induisent son phénotype pro-invasif, notre travail au Chapitre 3 vise à identifier des substrats et des voies de signalisation spécifiques qui sont significativement modulés lors de l'activation d'AXL. Pour y remédier, nous avons défini le phosphoprotéome de la régulation d’AXL dans des cellules cancéreuses du sein triple-négatives en utilisant une approche quantitative. Nous révélons qu’AXL module de manière robuste, parmi de nombreux processus et voies biologiques importants, la phosphorylation d'un réseau de protéines d'adhésion focale (FA) aboutissant à un désassemblage plus rapide des FA. De manière intéressante, nous avons trouvé que la modulation de la voie FA était unique à AXL par rapport à d'autres RTK tels que l'EGFR. En particulier, nous avons trouvé qu’AXL phosphoryle la protéine NEDD9, modulant la formation du complexe NEDD9/CRKII/DOCK3, qui orchestre la phosphorylation de la pseudo-kinase PEAK1 médiée par AXL. Nos données révèlent un mécanisme distinct par lequel les complexes PEAK1 avec la kinase CSK médient la phosphorylation de PXN et le renouvellement des FA induit par AXL. En utilisant l'injection orthotopique de cellules cancéreuses du sein dans le tissu adipeux mammaire des souris et dans la veine de la queue, nous révélons que l'inactivation de PEAK1 par CRISPR diminue la croissance tumorale et les métastases in vivo. De plus, notre travail au chapitre 3 révèle une contribution unique et inattendue de la signalisation d’AXL à la dynamique des FA, révélant un mécanisme longtemps recherché sous-tendant l'activité invasive d'AXL. Cette compréhension approfondie des réseaux de signalisation régulés par AXL identifie PEAK1 comme une nouvelle cible thérapeutique dans les tumeurs AXL positives. En conclusion, cette thèse a identifié, pour la première fois, le phosphoprotéome d’AXL et des voies de signalisation spécifique à AXL, pouvant justifier le rôle du récepteur en tant que promoteur de métastases et de résistance aux médicaments. Notre travail révèle de nouvelles cibles thérapeutiques qui pourraient avoir un grand potentiel si elles sont utilisées en thérapie combinatoire avec l’inhibition d’AXL pour prévenir la formation de métastases des tumeurs AXL positives. / Breast cancer is the most frequently diagnosed cancer in women where its progression to the metastatic stage poses a threat to the life of patients. The metastatic disease represents the central clinical challenge of solid tumor oncology such that mechanisms and pathways underlying the metastatic process must be better defined. The aberrant expression of the receptor tyrosine kinase (RTK) AXL has been linked clinically to metastasis and acquisition of drug resistance. AXL is a member of the TAM subfamily and functions in several biological processes such as dampening the immune response, clearing apoptotic cells and promoting cell survival. Despite its preferential upregulation in triple negative/basal B cell lines, studies have shown AXL expression in the clinic to be subtype independent. AXL can be activated by its ligand GAS6 or by a crosstalk with other RTKs. Upon its activation, AXL induces downstream signaling resulting in the activation of canonical signaling intermediates including MAPKs, AKT and PI 3-kinases. However, the specific signaling pathways engaged by AXL to confer such enhanced pro-invasion power are not known and the goal of this thesis is to identify AXL-specific substrates and downstream pathways that are behind AXL’s significant role in maintaining an EMT state and reinforced mesenchymal phenotype in cancer cells. In search of upstream regulators of ELMO/DOCK1 complex involved in RAC activation, we reported ELMO scaffolds as direct substrates and binding partners of AXL. Through proteomics and mutagenesis approaches, we revealed phosphorylation of ELMO1/2 by AXL kinase on a conserved carboxyl-terminal tyrosine residue. In breast cancer cells, GAS6-dependent activation of AXL led to endogenous ELMO2 phosphorylation on Tyr-713 and AXL/ELMO complex formation. In addition, GAS6-induced RAC activation in breast cancer cells was dependent on ELMO2 expression and phosphorylation. Our work in chapter 2 defines a new mechanism by which AXL promotes cell proliferation and invasion and identifies inhibition of ELMO/DOCK pathway as a potential therapeutic target to stop AXL-induced metastases. While it still remains elusive how AXL signals to induce its pro-invasive phenotype, our work strove to identify specific substrates and signaling pathways that are significantly modulated upon AXL activation using a quantitative phosphoproteomics approach. By generating GAS6-induced AXL phosphoproteome, we found that AXL robustly modulates, among many different significant biological processes and pathways, the phosphorylation of a network of focal adhesion (FA) proteins culminating in faster FA disassembly. Interestingly, we found AXL modulation of FA pathway to be unique to AXL in comparison with other RTKs such as EGFR. NEDD9 FA protein was identified to be a direct substrate of AXL, where its phosphorylation modulates its complex formation with CRKII/DOCK3, and this subsequently orchestrates the AXL-mediated phosphorylation of the pseudo-kinase PEAK1. Our data revealed a distinct mechanism by which PEAK1 complexes with CSK kinase, mediating PXN phosphorylation and AXL-induced FA turnover. Using in vivo assays such as tail-vein metastasis assay and tumor growth assay, we revealed that gene inactivation of PEAK1 by CRISPR CAS9 decreased tumor growth and metastasis. Furthermore, our work in chapter 3 uncovers an unexpected and unique robust contribution of AXL signaling to FA dynamics revealing a long sought-after mechanism underlying AXL pro-invasive activity. This in-depth understanding of AXL regulated signaling networks identifies PEAK1 as a new therapeutic target in AXL positive tumors. In conclusion, this thesis identified, for the first time, AXL phosphoproteome and AXL specific downstream signaling pathways that may justify AXL’s role as a promoter of metastasis and drug resistance. Our work reveals novel therapeutic drug targets that may hold a great potential if used in combinational therapeutics with AXL inhibition to prevent metastasis of AXL positive tumors.

La migration cellulaire collective est essentielle aux processus physiologiques, tels que le dé-veloppement et la réparation des tissus, et aux conditions pathogènes, telles que les métas-tases cancéreuses. Les lésions métastatiques sont à l'origine de la majorité de la mortalité liée au cancer, ce qui incite à comprendre les mécanismes moléculaires régissant la migration collective du cancer et à explorer leur potentiel thérapeutique. Dans ce contexte, la kinase MAP4K4 est apparue comme une kinase pro-métastatique, associée à un mauvais pronostic pour les patients et reconnue pour réguler la migration des cellules cancéreuses. Cependant, son rôle dans la migration collective reste flou. Au cours des dernières années, le groupe de recherche du Dr Emery a dévoilé que Misshapen, l'orthologue drosophile de MAP4K4, est un régulateur central de la migration collective des cellules de bordure, soulevant la question de savoir si MAP4K4 coordonnerait la migration collective des cellules cancéreuses. Le but de cette thèse était d’évaluer la fonction de MAP4K4 dans la migration collective des cellules cancéreuses, incluant deux modes de migration différents : en grappe et en feuillets. En utilisant la lignée cellulaire A431, nous démontrons le rôle de MAP4K4 dans la régulation de la dynamique de protrusion, de rétraction et d’adhésion focale, favorisant la migration des grappes grâce à la régulation des forces de traction cellule-substrat. De plus, nous dévoi-lons un nouveau rôle de MAP4K4 dans l’adhésion cellule-cellule, en contrôlant la charge de tension et la stabilité, et en ajustant les contraintes intercellulaires. Notamment, lors de la migration des feuillets, les cellules A431 forment des structures en forme de doigts, avec une hiérarchie leader-suiveur. En caractérisant ces structures migratrices, nous avons identifié des structures d'actomyosine supracellulaires, ouvrant ainsi de nouvelles questions et voies d'investigation pour explorer les mécanismes de communication cellule-cellule. De plus, nous avons montré que MAP4K4 régule la formation des doigts et la densité des câbles supracellu-laires, nuisant à l'émergence de cellules leader et coordonnant la communication cellule-cellule. Dans l’ensemble, ces travaux soulignent le rôle central de MAP4K4 dans la régulation de la migration collective des cellules cancéreuses par l’adhésion focale et la modulation de la jonction cellule-cellule, ayant finalement un impact sur la génération et la transmission de la force cellulaire, coordonnant ainsi le mouvement collectif. En outre, nous discutons du po-tentiel de l’inhibition de MAP4K4 en tant que stratégie de traitement des métastases. / Collective cell migration is essential for both physiological processes, such as development and tissue repair, and pathogenic conditions, such as cancer metastasis. Metastatic lesions drive the majority of cancer-related mortality, urging the understanding of molecular me-chanisms governing collective cancer migration, and exploring their therapeutic potential. In this context, the kinase MAP4K4 has emerged as a pro-metastatic kinase, associated with poor patient prognosis and recognized for regulating cancer cell migration. However, its role in collective migration remains unclear. In the past years, Dr. Emery's research group unveiled that Misshapen, the MAP4K4 Drosophila orthologue, is a central regulator of border cell col-lective migration, raising the question whether MAP4K4 would coordinate the collective mi-gration of cancer cells. The purpose of this thesis was to assess the function of MAP4K4 in carcinoma cell’s collective migration, including two different migration modes : clusters and sheets. Using A431 cell line, we demonstrate MAP4K4’s role in regulating protrusion, retraction and focal adhesion dy-namics, promoting cluster migration through regulating cell-substrate traction forces. Furthermore, we unveil a new role of MAP4K4 at cell-cell adhesions, controlling tension loa-ding and stability, and tunning the intercellular stresses. Notably, during sheet migration, A431 cells form finger-like structures, with a leader-follower hierarchy. Performing the charac-terization of these migrating structures, we identified supracellular actomyosin structures, opening new questions and investigative pathways to explore cell-cell communication me-chanisms. Moreover, we showed that MAP4K4 regulates finger formation and the density of the supracellular cables, impairing the emergence of leader cells and coordinating cell-cell communication. Overall, this work underscores the central role of MAP4K4 in regulating collective cancer cell migration through focal adhesion and cell-cell junction modulation, ultimately impacting cell force generation and transmission, coordinating collective movement. Furthermore, we dis-cuss the potential of MAP4K4 inhibition as a strategy for metastasis therapy.