Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2008. / Bibliogr.: f. 244-289. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Il a été mis en évidence que le canal SK3 est un médiateur de la migration de cellules cancéreuses mammaires, une propriété essentielle à la formation de métastases. Par ailleurs, ce canal est inhibé par l’édelfosine, un éther-lipide ayant des propriétés anti-tumorales in vitro mais son usage en clinique a été abandonné en raison d’effets secondaires. Une première partie de ce travail a permis de déterminer les parties de l’édelfosine nécessaires à l’inhibition du canal SK3 et de la migration cellulaire. Ceci nous a permis de sélectionner l’Ohmline (1-O-Hexadécyl-2-O-Méthyl-sn-glycéro-lactose), un analogue non toxique de l’édelfosine qui conserve son activité inhibitrice de SK3 et de la migration. Dans un deuxième temps, nous avons testé ce lipide dans un modèle murin de développement tumoral et nous avons montré qu’il réduisait le développement des métastases sans modifier la tumeur primaire. En conclusion, nous avons décrit l’Ohmline qui est le premier inhibiteur lipidique de SK3 et qui pourrait devenir le premier membre d’une famille de composés lipidiques inhibiteurs de la formation de métastases. / It has been shown that SK3 channel was a mediator of breast cancer cells migration, a fundamental property for metastasis formation. In addition, edelfosine inhibits SK3 channel. This ether-lipid owns a high anti cancerous potential in vitro but its clinical use was hampered by some side effects, Firstly, we showed the structural parts of edelfosine required for SK3 channel inhibition and cell motility inhibition. Moreover, we selected Ohmline (1-O-Hexadécyl-2-O-Méthyl-sn-glycéro-lactose), an edlefosine’s analogue that preserves SK3 channel and motility inhibitory properties. Secondly, we evaluated this lipid on tumor development in nude mice model. We showed that this lipid reduces metastasis formation without effect on primary tumor. To conclude, we described Ohmline, the first lipid inhibitor of SK3. This compound should become the first member of a new family of metastasis lipid inhibitors.

L’IL-17 est une cytokine essentielle dans la défense de l’organisme contre de nombreuses bactéries pathogènes extracellulaires, comme Siaphylococcus aureus qui est un agent majeur des mammites des ruminants, en agissant en particulier sur les cellules épithéliales. L’objectif du travail était de tester l’hypothèse d’un rôle de i’IL-17 dans la protection de la mamelle en caractérisant la réponse des cellules épithéliales mammaires bovines (CEMb) à l’IL-17A et à l’IL-17F. Ces cytokines bovines ont été utilisées seules ou en combinaison avec des agonistes du système immunitaire inné produits par S. aureus, le muramyl dipeptide (MDP) et l’acide lipotéichoïque (LTA). Une première étude a montré que le LTA et le MDP exercent un effet synergique dans la mamelle et sur les CEMb en culture. Le tissu mammaire et les CEMb expriment le récepteur pour l’IL-l7A et F, et les CEMb ont répondu à i’lL-l7A et l’IL-l7F, bien que de façon modérée. Les réponses ont été sensiblement augmentées par la combinaison de l’IL-17 avec le LTA ou le MDP. Les réponses se caractérisent par une production de chimiokines capables d’attirer les polynucléaires neutrophiles et les leucocytes mononucléés, ainsi que par une surexpression de gènes à activités antibactériennes. Par contre, les CEMb ne produisent pas de cytokines inflammatoires. Ces résultats indiquent que i’IL-l7 est adaptée à un fonctionnement en milieu septique et ales capacités pour jouer un rôle dans la protection de la mamelle contre les infections staphylococciques. / Through its activity on epithelial cells, interleukin-17 is a pivotai cytokine for the host defense against several extracellular pathogens, such as Siaphylococcus aureus that is a major agent of mastitis of ruminants. The investigation aimed at evaluating the role of IL-17 in udder protection by characterizing the response of bovine mammary epithelial cells (bMEC) to IL-17A and IL-17F. These bovine cytokines were used either alone or in combination with one of two innate immune system agonists associated with S. aureus, muramyldipeptide (MDP) or lipoteichoic acid (LTA). The first study showed that LTA synergized with MDP to recruit neutrophils in the mammary gland and to stimulate bMEC. A second study established that mammary tissue and bMEC in culture express the IL-17 receptor, and that bMEC respond to IL-17A and IL-17F, although with a moderate intensity. The response was noticeably augmented by the combination of IL-17 with LTA or MDP. The response was characterized by the production of chemokines able to attract neutrophils but also mononuclear leukocytes, as well as by an overexpression of genes endowed with antibacterial activity. Remarkably, bMEC did not release pro inflammatory cytokines. These results indicate that IL-17A and IL-17F are well suited for operating in a septic environment and have the potential to play a role in udder protection against staphylococcal infections.

Différentes stratégies permettent de tirer des conclusions à partir des données générées par des biopuces d'ADN dans l'étude de la dynamique de l'estradiol (E2) sur le transcriptome de la glande mammaire de souris vierges. Nous avons retenu 2 stratégies soit effectuer un classement des processus cellulaires des gènes régulés et tirer profit des courbes de régulation en fonction du temps. Nous avons de plus, utilisé 2 méthodes de normalisation des données (MAS5.0 et RMA) afin d'évaluer leurs similitudes et leurs disparités, ce qui a permis d'aller vers une meilleure compréhension de leurs impacts sur les résultats obtenus. Par l'observation des patrons d' expression suite à l'action de l'E2, les similarités entre MAS5.0 et RMA sont correctes. Cependant, c'est lorsque l'écart entre les intensités du traitement et du contrôle est faible que les dissemblances sont les plus manifestes c' est-àdire là où discriminer entre la variabilité biologique et technique est la moins évidente.

Les cellules Natural Killer (NK), actrices majeures de la vigilance anti-tumorale, sont modulées par des facteurs nutritionnels et métaboliques. L'inhibition de leur activité favorise le développement tumoral. Un régime alimentaire hypercalorique induisant l'obésité est un facteur de risque de développer un cancer du sein. Au niveau du micro-environnement tumoral mammaire, la biodisponibilité en certaines molécules contrôle non seulement les cellules néoplasiques mais, également les cellules immunes infiltrées. Ainsi, la leptine, sécrétée à forte concentration par les adipocytes mammaires, pourrait favoriser la croissance tumorale et altérer les cellules NK. L'arginine fortement consommée par les cellules tumorales et les cellules suppresseurs dérivées des myéloïdes pourrait faire défaut aux cellules NK. L'objectif de cette thèse est de caractériser les activités fonctionnelles et métaboliques des cellules NK en situation de stress nutritionnel. Dans un premier temps, nous avons exploré, in vivo, l'impact d'un régime hypercalorique sur l'activité des cellules NK et sur le développement tumoral mammaire. Ensuite, nous avons cherché à identifier les potentielles altérations fonctionnelles des cellules NK en mimant, in vitro, les conditions retrouvées au niveau du micro-environnement tumoral telles que la présence de concentration élevée en leptine et la déplétion en arginine. Des souris Balb-c "nude" femelles ont été soumises à un régime hypercalorique (HC) versus une diète normo-calorique (NC) pendant 6 mois. Au bout de 5 mois, des cellules tumorales mammaires (MCF-7 ; groupes NCT et HCT) ou le véhicule (groupes NC et HC) ont été implantés au niveau de la quatrième paire de glandes mammaires. Sous régime HC, le développement tumoral s'accompagne d'une perte de masse grasse, de masse maigre et de poids corporel avec un volume et un poids de tumeur augmentés. Cette diète induit au niveau tumoral une sur-expression des ARNm d'enzymes impliquées dans la glycolyse et une sous-expression des acteurs du cycle de Krebs. Sous régime HC, l'expression de la caspase 3 clivée et des récepteurs des oestrogènes β et de la progestérone est réduite alors que celle du Ki67 est accrue. Les cellules NK des souris HC ont une cytotoxicité diminuée. Bien que la présence de tumeur stimule l'activité lytique des cellules NK, la cytotoxicité de ces cellules reste inférieure dans le groupe HCT comparativement à celle du groupe NCT. La leptine stimule, in vitro, de façon dose-dépendante l'activité métabolique des cellules NK. A fortes concentrations, elle active leur cytotoxicité vis-à-vis des cellules cibles MDA-MB-231. Cet effet passe par une stimulation de l'expression de TRAIL et de l'IFN-γ par les cellules NK. En revanche, vis-à-vis des cellules cibles MCF7, les cellules NK présentent une activité lytique réduite en présence de fortes concentrations de leptine, probablement en lien avec une réduction de l'expression de la perforine. En réponse à une déplétion en arginine dans le milieu de culture, la prolifération et la cytotoxicité des cellules NK sont abaissées. L'altération de la reconnaissance des cellules cibles par les récepteurs NKp46 et NKp30, la moindre transmission du signal activateur par la chaine ζ et la faible production d'IFN-γ peuvent expliquer l'inhibition de la cytotoxicité des cellules NK. Ainsi, un apport énergétique élevé favorise le développement tumoral mammaire notamment eninhibant la cytotoxicité des cellules NK. De plus, la leptine à fortes concentrations stimule ou réduit, in vitro, la cytotoxicité des cellules NK selon la nature des cellules cancéreuses mammaires cibles. Une déplétion en arginine, in vitro, quant à elle, inhibe la prolifération et la cytotoxicité des cellules NK. Ces travaux contribuent à mieux comprendre l'impact du micro-environnement sur la réponse antitumorale des cellules NK. / Natural killer (NK) cells are critical mediators of anti-tumor immunity. A high-calorie diet inducing obesity is associated with breast cancer development. NK cells are modulated by dietary and metabolic factors and a decrease in their lytic activity promotes mammary tumor development. In the breast microenvironment, high concentration of leptin can be secreted by mammary adipocytes and thereby could stimulate tumor growth and control immune cells. Arginine, strongly consumed by tumor and myeloid-derived suppressor cells, could be lacking to NK cells. The aim of this work is to characterize the functional and metabolic activities of NK cells in response to nutritional stress. Initially, we explored in vivo the impact of a high-calorie diet on NK cells activity and mammary tumor development. Then, we identified potential functional alterations in NK cells by mimicking the conditions found in the tumor microenvironment such as the presence of high leptin concentration and arginine depletion. Female Balb-c nude mice were fed a high-caloric diet (HC) versus a standard caloric diet (SC) for 6 months. After five months, mammary tumor cells (MCF-7, SCT, HCT) or MatrigelTM (SC, HC) were implanted into the fourth mammary fat pads. The tumor development in HC diet-fed mice was associated with a decrease in body weight, body fat and lean mass and an increase in volume and weight of tumors. This diet induced tumor over-expression, at the transcriptional level, of enzymes involved in glycolysis and a down-expression of citrate cycle actors. Protein tumor levels of cleaved caspase 3, estrogen β and progesterone receptors were reduced while Ki67 was increased in the HC diet-fed mice. NK cell cytotoxicity of HC diet-fed mice was reduced. Although the presence of tumor stimulated NK cell lytic activity, this later was lower in the HCT group compared to the one of SCT mice. In vitro, leptin stimulated, in dose-dependent manner, the metabolic activity of NK cells. High leptin concentrations enhanced NK cell cytotoxicity against the MDA-MB-231 target cells. This phenomenon involved the increase of expression of TRAIL and IFN-γ in NK cells. However, against the MCF-7 target cells, NK cell lytic activity was reduced in the presence of high concentrations of leptin, probably in link to the decreased perforin expression. NK cell proliferation and cytotoxicity were impaired in response to arginine depletion. This inhibition of NK cell cytotoxicity could be linked to a low target cells recognition by NKp46 and NKp30, a reduced activating signal transmission by ζ chain and a low production of IFN-γ. Thus, high energy intake promotes mammary tumor development in particular by inhibiting NK cell cytotoxicity. In vitro, high leptin concentrations stimulate or reduce NK cell cytotoxicity according to the breast cancer cell targets. Furthermore, arginine depletion inhibits NK cell proliferation and cytotoxicity in vitro. These findings provide insight into the microenvironment impacts on NK cell antitumor response in tumor development.

Les mutations du gène MEN1 prédisposent au syndrome des Néoplasies Endocriniennes Multiples de type 1 (NEM1), caractérisé par des tumeurs endocrines multiples. Les souris hétérozygotes pour Men1 développent des tumeurs similaires, ainsi que des cancers de la prostate et des glandes mammaires, avec une incidence faible. J’ai pu montrer que l’expression de la protéine menin, codée par ce gène, est totalement inactivée dans les carcinomes prostatiques développés chez ces souris et est associée à une dérégulation de l’expression du récepteur aux androgènes et une inactivation de l’inhibiteur des CDK p27, un gène cible connu de menin. Des souris WapCre-Men1 F/F, où le gène Men1 est invalidé dans les cellules mammaires, développent des néoplasies intraépithéliales mammaires (MIN) avec une forte incidence à partir de 9 mois. Une fuite d’expression du transgène WapCre dans l’hypophyse entraîne en plus le développement de prolactinomes chez ces souris, les conduisant à une mort prématurée. Par diverses analyses, j’ai pu déterminer que l’augmentation de l’incidence de ces lésions ne pouvait pas être seulement expliquée par l’influence des prolactinomes. De manière intéressante, j’ai pu mettre en évidence une nette diminution du marquage membranaire de beta-caténine, un partenaire connu de menin, ainsi que de E-cadhérine dans les lésions MIN, suggérant une altération de la cohésion cellulaire en absence de menin. L’ensemble des données obtenues pendant ma thèse indiquent un rôle potentiel de l’invalidation du gène Men1 dans le développement de carcinomes prostatiques et de néoplasies mammaires chez la souris / Mutations of the MEN1 gene predispose to multiple endocrine neoplasia type 1 (MEN1) syndrome, characterized by the occurrence of multiple endocrine tumours. Heterozygous Men1 mutant mice not only recapitulate MEN1 pathology, but also display prostatic and mammary carcinomas with a low incidence. I showed that the expression of menin, coded by the Men1 gene, was completely inactivated in the prostatic carcinomas developed in these mice. Deregulated expression of androgen receptor and the inactivation of p27 CDK inhibitor, a menin target gene, were also found in these lesions. In addition, my data demonstrated that mammary-specific disruption of the Men1 gene in mice led to high incidence of mammary intraepithelial neoplasia (MIN) from 9 months of age in the mutant mice. An unexpected leakage activity of the WapCre transgene in pituitary resulted in the development of prolactinomas and premature death in the mutant mice. Several analyses provided evidence showing that the increased incidence of MIN lesions could not be simply explained by the influence of prolactinomas. Interestingly, we observed a strong reduction of beta-catenin, a known menin partner, and E-cadherin membrane expression in these lesions, suggesting an alteration of cellular adhesion in the absence of menin. On the whole, these data indicate a potential implication of Men1 disruption in the development of prostate carcinomas and mammary intraepithelial neoplasia in mice

D’abord, nous avons visé à établir un modèle ex vivo de la dysfonction endothéliale induite par le glucose élevé (HG) dans les artères isolées de rat Wistar mâle et porc. Notre but était de clarifier le rôle des SGLT1/2 dans les cellules endothéliales dans les conditions HG pour évaluer l'effet protecteur des gliflozines sur la fonction endothéliale. Cependant, HG n'a pas affecté la relaxation dépendant de l'endothélium. L'absence d'effet d’HG pourrait être liée aux facteurs, tels que les conditions d'incubation, le genre, l'âge, la souche, l’espèce d'animal et les conditions de logement. Enfin, nous avons caractérisé les artères mammaires internes humaines (AMI) de 58 patients ayant subi un pontage coronarien au Nouvel Hôpital Civil de Strasbourg. Nous avons trouvé l'association du diabète et de l'hypertension au niveau accru du stress oxydatif dans les AMI humaines. Les niveaux d'expression de la eNOS, des SGLT et du système d’angiotensine local doivent être étudiés plus en détail. / Firstly, we aimed to establish an ex vivo model of high glucose (HG)-induced endothelial dysfunction in isolated arteries from male Wistar rat and porc. Then, our goal was to clarify the contribution of SGLT1/2 in endothelial cells under HG conditions to evaluate the protective effect of gliflozins on the endothelial function. However, HG did not affect the endothelium-dependent relaxation response in all tested types of artery. The lack of effect of HG might be related to certain factors, such as the incubation conditions, gender, age, strain, species of studied animals, and conditions of housing of animals. Secondly, we characterized human internal mammary arteries (IMA) of 58 patients underwent coronary artery bypass grafting in the New Civil Hospital of Strasbourg. We found the association of diabetes and hypertension in the enhanced level of oxidative stress in human IMA. The expression levels of eNOS, SGLTs and the components of angiotensin system need to be further investigated.

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Les algorithmes cliniques de dosimétrie en curiethérapie se basent principalement sur les recommandations du « Task Groupe 43 » de l'association américaine des physiciens en médecine. Ces algorithmes sont des méthodes approximatives de calcul de dose et négligent des phénomènes physiques importants qui affectent les distributions de dose. Tout d'abord, l'hétérogénéité des tissus est systématiquement négligée en remplaçant les tissus humains par de l'eau. Ainsi l'effet de la composition chimique et de la densité des tissus ne peut pas être pris en compte pour les calculs dosimétriques. Les méthodes de dosimétrie clinique négligent aussi l'impact de la présence des sources ou des applicateurs sur les distributions de dose. Le but de ce projet est d'étudier l'origine des hétérogénéités et de quantifier leurs impacts sur la dosimétrie et sur l'évaluation radiobiologique des traitements de curiethérapie par implant permanent. Pour cela, une plateforme de calcul dosimétrique est conçue en utilisant les méthodes Monte Carlo. Cette plateforme est capable de considérer et de reproduire la géométrie des implants en détails, sur la base du protocole DICOM-RT. Ainsi, la première partie de cette thèse sera entamée par une étude de l'atténuation intersource et son lien avec la conception des sources de curiethérapie. Nous allons ensuite étudier l'effet de l'hétérogénéité des tissus sur les distributions de dose et démontrerons la grande sensibilité de la curiethérapie du sein à la composition des tissus. La première partie de cette thèse sera complétée par une proposition de différents protocoles de segmentation des tissus du sein qui pourraient être utilisés en curiethérapie à basse énergie. Dans la deuxième partie de ce projet nous étudierons l'effet des hétérogénéités du milieu et de la dose sur l'évaluation radiobiologique en curiethérapie. Nous verrons comment l'efficacité radiobiologique est sous- ou sur-estimée quand la distribution de dose n'est pas considérée de façon appropriée. Finalement nous allons tenter d'apporter un élément de réponse au débat sur la valeur du paramètre de la radiosensibilité pour le cancer de la prostate. Nous démontrerons que l'estimation de a/ft pour le cancer de la prostate change dépendamment du niveau d'hétérogénéité considéré dans les calculs dosimétriques.

La pose d’implants mammaires est l’une des interventions chirurgicales les plus courantes en chirurgie plastique. Elle permet de reconstruire un sein après une mastectomie ou d’augmenter son volume pour améliorer le décolleté et la forme du sein. Depuis leur introduction dans les années 1960, les implants mammaires siliconés ont fait l’objet de multiples controverses et leur innocuité a pendant longtemps été questionnée. Ces dispositifs médicaux sont considérés comme sûr par la FDA mais ne sont pas pour autant exempts de complications. L’une d’entre elles, le silicone bleeding, se traduit par la migration de particules de silicone depuis le gel de l’implant vers la capsule péri-prothétique. Ces particules de silicone représentent une source potentielle d’inflammation chronique autour des implants mammaires dont les conséquences à long terme sur la santé des patientes ne sont pas claires. Bien que cette complication soit objectivée depuis les années 1970, il existe à l’heure actuelle peu de données sur la quantité de silicone qui est susceptible de migrer des implants mammaires. L’objectif principal de notre étude a été de quantifier les particules de silicone dans les capsules péri-prothétiques des implants mammaires en décrivant une nouvelle méthode de quantification basée sur une analyse histologique approfondie des spécimens de capsule. Les résultats préliminaires de notre étude ont permis de démontrer que des millions de particules de silicone peuvent diffuser dans la capsule péri-prothétique des implants mammaires siliconés et que l’ampleur du phénomène à tendance à croître avec la durée d’implantation. / The placement of breast implants is one of the most common surgical procedures in the field of plastic surgery. Although these medical devices are considered safe by the FDA, their use is not free of complications. One of these complications is silicone particle bleeding, or the migration of silicone particles from the breast implant into the peri-prosthetic capsule. These particles represent a potential source of chronic inflammation around breast implants, with unclear long-term consequences for patient health. Although this complication has been observed since the 1970s, there is currently very little data on the amount of silicone that is likely to migrate from breast implants. The primary objective of this study was to quantify silicone particles in the peri-prosthetic capsules of breast implants by describing a new method of quantification based on a thorough histological analysis of capsule specimens. Preliminary results of our study have shown that millions of silicone particles can diffuse into the periprosthetic capsule of silicone breast implants and that the amount of silicone particles tends to increase with the duration of implantation.