L’hypoxie tumorale par l’intermédiaire d’une de ses cibles HIF-1α, est associée à la transition épithélio-mésenchymateuse (TEM) dans de nombreuses tumeurs solides. La TEM a été associée aux résistances à la chimiothérapie et aux métastases dans de nombreux cancers. Dans ce travail, nous avons montré que l’hypoxie tumorale définit un pronostic péjoratif après chirurgie d’un cancer bronchique non à petites cellules (CBNPC). Nous avons également montré sur des lignées cellulaires de CBNPC présentant des mutations activatrices de l’EGFR, que l’hypoxie via HIF-1α, induit la TEM, avec activation de différents facteurs de transcription dépendant du statut mutationnel des lignées : induction de SNAIL-1/SNAIL-2 dans la lignée H1650 ayant une deletion de l’exon 19 et induction de SNAIL-1/ZEB-1 dans la lignée H1975 ayant la mutation L858R de l’exon 21 et T790M de l’exon 20. En considérant l’ensemble de ces données, il apparaît que HIF-1α peut être une nouvelle cible thérapeutique. / Tumoral hypoxia, and his target HIF-1α, are linked to the epithelial to mesenchymal transition (EMT) in various solid tumors. EMT has been linked to chemotherapy resistance and metastases in many cancers. In this work, we have shown that tumoral hypoxia may help to define a worst prognosis in case of hypoxia after non-small cell lung cancer surgery (NSCLC). We have also shown that on NSCLC cell lines harboring activating EGFR mutations, hypoxia trough expression of HIF-1α, was able to induce EMT, with activation of different transcription factors according to cell mutational status: induction of SNAIL-1/SNAIL-2 in H1650 cell line harboring exon 19 deletion, induction of SNAIL-1/ZEB-1 in H1975 cell line harboring both exon 21 L858R and exon 20 T790M mutations. Considering all these data, it appears that HIF-1α may be considered a a new therapeutic target.

Un enjeu majeur en cancérologie est de réduire le risque de développement métastatique et de rechute. La transition épithélio-mésenchymateuse (EMT), processus physiologique au cours de l'embryogenèse, est un mécanisme central de la carcinogenèse, contribuant de façon précoce à la transformation et la dissémination des cellules tumorales via l'inhibition de la surveillance cellulaire (apoptose et senescence) et l'acquisition de capacités migratoires et invasives. Une autre caractéristique des cancers est la capacité d'échapper à la réponse immunitaire, puissante barrière anti-tumorale. Mais les cellules tumorales entretiennent des relations complexes avec le système immunitaire. Alors que la propension de l'inflammation et des cellules immunitaires innées à favoriser le développement tumoral et l'échappement immunitaire, via l'induction de l'EMT et le maintien d'un microenvironnement immuno-suppresseur, a été bien étudiée, le rôle éventuel de la réponse immunitaire adaptative dans la promotion de l'EMT est quant à lui peu connu. Grâce au développement d'un modèle murin de lignée tumorale mammaire plastique surexprimant l'oncogène Her2/Neu, ce travail démontre in vivo la capacité des cellules tumorales à subir l'EMT, induite par la réponse immunitaire médiée par les lymphocytes T. La déplétion spécifique des lymphocytes T (LT) CD4 restaure le phénotype épithélial de la tumeur, indiquant que les LT CD4 médient une réponse immunitaire induisant l'EMT. En retour, l'EMT confère aux cellules tumorales la capacité de modeler l'immunité comme le recrutement de neutrophiles. Ce travail apporte un nouvel éclairage sur les interactions entre cellules tumorales et système immunitaire / Current clinical challenge in many carcinomas is to reduce the risk of metastasis development and cancer recurrence. Epithelial-mesenchymal transition (EMT), a physiological process during embryogenesis, is a central mechanism in oncogenesis. EMT induction contributes to early transformation and dissemination through inhibition of cellular surveillance (apoptosis and senescence) and increased migrative and invasive behavior. Another necessary hallmark of cancer is the ability of tumor cells to evade immune surveillance, a powerful barrier against tumor progression. But cancer cells enjoy intricate relations with the immune system. Whereas inclination of inflammation and innate immune cells to favor tumor development and immune escape, via EMT induction and immunosuppressive microenvironment maintenance, has been well investigated, the role of adaptive immune response in EMT promotion is understudied. Based on the development of a plastic murine mammary tumor cell line model overexpressing Her2/Neu oncogene, this study demonstrate in vivo that tumor cells keep an epithelial phenotype in adaptive immunodeficient mice but undergo EMT under the pressure of T-cell mediated immune response, characterized by loss of epithelial EpCAM marker and acquisition of mesenchymal features and EMT transcriptomic signature. CD4 T cell depletion but not CD8 restores the epithelial phenotype of tumors, suggesting that CD4 T cells mediate an immune response that could lead ton EMT induction. In return, EMT confers the ability of tumor cells to shape immunity like intra-tumor neutrophil infiltration. This work shed a new light on interactions between tumor cells and immune system

Abstract Lymphomas are a heterogeneous group of malignancies that arise from lymphatic tissues. Diffuse large B-cell lymphoma (DLBCL) is the most common lymphoma sub-type. It is an aggressive malignancy with an increasing incidence. The prognosis of DLBCL has improved significantly, but problems also remain. The clinical significance of central nervous system (CNS) relapses has become increasingly important. As secondary CNSL (sCNSL) and primary CNS lymphoma (PCNSL) are known to have poor prognoses; the prevention of sCNSL is of crucial importance. Peripheral T-cell lymphomas (PTCL) are rare neoplasms and include several lymphoma subtypes that possess complex and also overlapping morphological and immunophenotypic characteristics. The identification of different entities has improved, but the biological knowledge remains scarce when compared to DLBCL. The optimal treatment schemas for PTCLs are still lacking and they have long been treated with the same therapies as B-cell lymphomas, mainly with suboptimal treatment results. The aim of this study was to identify poor prognostic markers in DLBCL and PTCLs and potential biological markers for the prediction of DLBCL CNS relapse. The study material included patients with systemic DLBCL without CNS affision (sDLBCL), sCNSL, PCNSL and PTCLs. The expression of epithelial-mesenchymal transition (EMT) transcription factors (TFs), chemokines and their receptors and adhesion-, migration- and inflammatory responses-associated molecules were studied by means of immunohistochemistry. IEM was used to verify the specific subcellular location of the studied molecules. GEP was performed on 12 PTCL samples in order to compare the poor prognosis group with the good prognosis group and on one sDLBCL and one sCNSL sample from the time of primary diagnosis. The EMT TFs were found to be expressed in both DLBCL and PTCLs, where they ultimately proved to have prognostic relevance as well. In PTCLs, these TFs were able to delineate a disease group with a specific gene-expression profile. CXCR4, CXCR5, ITGA10, PTEN and CD44 were found to be differently expressed between DLBCL cases with CNS affision when compared to those without CNS disease. These molecules seem to play a role in the development of CNS relapse and hopefully, if further verified, will lead towards the identification of biological markers for CNS relapse prediction. / Tiivistelmä Lymfoomat ovat heterogeeninen ryhmä imukudossyöpiä, joista diffuusi suurisoluinen B-solulymfooma (DLBCL) on yleisin alatyyppi. Se on aggressiivinen maligniteetti, jonka insidenssi on noussut viime vuosina. DLBCL potilaiden ennuste on parantunut merkittävästi, mutta yhä osa potilaista menehtyy tautiinsa. DLBCL:n keskushermostorelapsin kliininen merkitys on tänä päivänä aiempaa suurempi. Sekundaarisen keskushermostolymfooman (sCNSL) ja primaarin aivolymfooman (PCNSL) ennusteet ovat nykyhoidoilla huonoja, joten keskushermostorelapsin ennaltaehkäiseminen on tärkeää. Perifeeriset T-solulymfoomat (PTCLs) ovat ryhmä harvinaisia neoplasioita, joka sisältää useita eri alatyyppejä, joiden morfologiset ja immunofenotyyppiset ominaisuudet ovat monimuotoisia ja osin päällekkäisiä. Eri entiteettien indentifiointi on parantunut, mutta PTCL:ien biologinen tietämys on yhä DLBCL:aa heikompaa. PTCL:ien optimaalinen hoito ei ole selvillä ja tätä tautiryhmää on pitkään hoidettu samoilla hoidoilla kuin DLBCL:aa, mutta huonommilla hoitotuloksilla. Tutkimuksen tavoitteena oli löytää huonon ennusteen markkereita, joilla myös pystyttäisiin ennustamaan DLBCL:n keskushermostorelapsia. Aineisto koostui DLBCL, sCNSL, PCNSL ja PTCL näytteistä. Immunohistokemiallisilla värjäyksillä tutkittiin epiteliaalis-mesenkymaalisen transition (EMT) transkriptiotekijöitä (TF), kemokiinireseptoreita sekä adheesioon-, migraatioon ja inflammaatioon assosioituja molekyylejä. Immunoelektronimikroskopialla varmennettiin molekyylien lokalisaatio soluissa. Geeniekspressioprofiloinnilla (GEP) verrattiin kahdentoista hyvän ja huonon ennusteen ryhmään kuuluvan PTCL näytteen välisiä geeniekspressioeroja sekä kahden DLBCL potilaan näytteitä, joista toiselle kehittyi keskushermostorelapsi. EMT TF:ien ekspressiota nähtiin DLBCL ja PTCL näytteissä, joissa niillä myös todettiin olevan ennusteellista merkitystä. PTCL:ssa TF:t pystyivät erottelemaan tautiryhmän, jolla oli oma spesifinen geeniekspressioprofiilinsa. CXCR4, CXCR5, ITGA10, PTEN ja CD44 ekspressio oli erilaista systeemisissä DLBCL tapauksissa verrattuna sCNSL tapauksiin. Edellä mainituilla molekyyleillä näyttää olevan oma roolinsa keskushermostotaudin kehittymisessä ja jos nämä tulokset pystytään vahvistamaan tulevissa tutkimuksissa, johtavat ne toivottavasti kohti keskushermostorelapsiriskin tarkempaa tunnistamista.

En parallèle à son rôle dans l’initiation de la cascade métastatique, la transition épithéliomésenchymateuse est capable de faciliter la transformation néoplasique par le biais de mécanismes encore indéfinis. Nous avons démontré que, comme SNAIL1 et SNAIL2, l’expression de SNAIL3 est réactivée de façon aberrante dans les cancers humains, en particulier dans les carcinomes mammaires, établissant un lien entre l’ensemble des membres de la famille SNAIL et la tumorigénèse. Expérimentalement, les trois protéines SNAIL induisent une EMT avec des efficacités différentes. Ce différentiel reflète leur capacité à protéger les cellules de l’anoikis et à favoriser la prolifération dans des conditions de faible adhérence en absence d’altération oncogénique. La réversion partielle du processus d’EMT en réponse à l’expression ectopique des protéines ST14/Matriptase ou de l’E-cadhérine inhibe le potentiel oncogénique des protéines SNAIL. Nous avons donc démontré que la perte de protéines responsables du maintien de l’intégrité de l’épithélium contribue à l’activité pro-tumorale des inducteurs d’EMT / Beyond its role in initiating the metastatic cascade, cell commitment to the epithelial-to-mesenchymal transition program has been shown to facilitate neoplastic transformation, the underlying mechanisms yet remaining elusive. We herein demonstrate that likewise SNAI1 and SNAI2, the expression of SNAI3 is aberrantly reactivated in human cancers, mainly in breast carcinomas, linking all members of the SNAIL family to tumorigenesis. Experimentally, the three SNAIL proteins trigger EMT with unequal efficiencies. This differential mirrors their ability to protect cells from anoikis and to sustain proliferation in low-adherent conditions in absence of an oncogenic insult. Partial reversion of the EMT-process, achieved through forced expression of the ST14/Matriptase or E-cadherin proteins, alleviates the SNAIL oncogenic potential. We thus demonstrate that loss of epithelial integrity gatekeepers contributes to the tumor promoting activity of embryonic EMT-inducers

La fibrose pulmonaire idiopathique (FPI) est de pronostic sombre et sans traitement efficace. Elle est caractérisée par un début sous pleural et la présence de myofibroblastes responsables de la synthèse excessive de la matrice extracellulaire. La voie de signalisation du Transforming Growth Factor (TGF)-β1, facteur clé de la genèse de la fibrose et sa progression, passe par les Smads, notamment Smad4. Le TGF-β1 induit la différenciation des fibroblastes pulmonaires et des cellules épithéliales et mésothéliales en myofibroblastes. AB-crystallin est une protéine de choc thermique surexprimée dans la fibrose du foie, du rein et la fibrose vasculaire. Elle peut être induite par le TGF-β1. Dans ce travail, nous avons étudié le rôle d’αB-crystallin dans la fibrose pleurale et pulmonaire. Nous montrons qu’αB-crystallin est surexprimée dans les poumons et la plèvre de patients atteints de FPI. In vivo, dans trois modèles de fibrose pulmonaire (bléomycine, surexpression de TGF-β1 ou d’IL-1β) les souris KO pour αB-crystallin sont protégées de la fibrose avec une inhibition de la voie du TGF-β. In vitro, dans les cellules épithéliales, mésothéliales ou les fibroblastes, αB-crystallin augmente la localisation nucléaire de Smad4. En interagissant avec TIF1γ, responsable de l’export nucléaire de Smad4, elle favorise la séquestration nucléaire de Smad4 et son activité pro-fibrosante. Au contraire, son inhibition permet la formation du complexe Smad4/TIF1γ et l’export nucléaire de Smad4 inhibant son activité. Ce travail montre l’importance d’αB-crystallin dans la fibrose pleuro-pulmonaire et son rôle sur la voie du TGF-. AB-crystallin pourrait être une cible thérapeutique de la FPI. / Idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) has no effective current treatment. It is characterized by a sub-pleural onset and the presence of myofibroblasts, responsible for the excessive extracellular matrix synthesis. Transforming Growth Factor (TGF)-β1 is considered as the major profibrotic cytokine. Its signaling pathway occurs through the Smads proteins, including Smad4. TGF-β1 allows the differentiation of lung fibroblasts and epithelial and mesothelial cells into myofibroblasts. AB-crystallin is a small heat shock protein overexpressed in liver, renal and vascular fibrosis and can be induced by TGF-β1. In this study, we assessed the role of αB-crystallin in pleural and pulmonary fibrosis. We show that αB-crystallin is overexpressed in the lung and the pleura of IPF patients. In vivo, in three pulmonary fibrosis models (bleomycin, TGF-β1 or IL-1β overexpression) αB-crystallin KO mice are protected from fibrosis with an inhibition of the TGF-β pathway. In vitro, in epithelial and mesothelial cells or fibroblasts, αB-crystallin increases Smad4 nuclear localization. Interacting with TIF1γ, responsible for the nuclear export of Smad4, it promotes the nuclear sequestration of Smad4 and thus its profibrotic activity. Instead, αB-crystallin inhibition allows the formation of the Smad4/TIF1γ complex and promotes Smad4 nuclear export an profibrotic activity. This work shows the importance of αB-crystallin in pleuro-pulmonary fibrosis and its role on the TGF-β1 pathway. AB-crystallin appears as a putative therapeutic target for IPF.

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The dissertation deals with a cell response to genotoxic stress, specifically to anti-cancer treatments with a genotoxic mechanism of action. In principle, cells can respond to these perturbing stimuli in several ways: in case of severe DNA damage, they usually undergo apoptosis or enter senescence. In case of minor DNA damage, or upon defective checkpoint mechanisms, they may continue the cell cycle, either with successfully repaired DNA or with mutations of various kind. Thanks to selection pressure, the mutations that provide cells with a certain growth advantage under conditions of continuing genotoxic stress, gradually accumulate and render the tumor treatment-resistant. In my thesis, I focus on several aspects of this whole process. First, I participated in a characterization of a radioresistant and anoikis-resistant population of prostate cancer cells. This population was generated by irradiating cells 35 times by 2 Gy, a regime used in clinics. After this treatment, a population of low-adherent cells emerged that demonstrated increased expression of EMT- and stem cell markers. The low-adherent state of these cells was maintained by Snail signaling and their anoikis resistance by ERK1/2 signaling. Interestingly, after a protracted period of time, these cells were able to re-adhere and...

L’hadronthérapie par ions carbone est une alternative à la radiothérapie photonique dans le traitement des cancers des VADS, en raison d’une balistique précise et d’une efficacité biologique élevée, y compris au sein des zones tumorales hypoxiques. Ces cancers sont de mauvais pronostic en raison d’un risque élevé de récidives liées à la présence de cellules souches cancéreuses (CSCs). L’objectif de ce travail était de déterminer les spécificités moléculaires de la réponse aux ions carbone par rapport aux photons dans deux lignées cellulaires de cancer des VADS et leur sous-population CSCs en hypoxie et normoxie. Il s’est focalisé sur le rôle de la protéine HIF-1α dans la survie cellulaire, dans la mesure où l’hypoxie favorise sa stabilisation mais également la radiorésistance; sur la transition épithélio-mésenchymateuse (EMT) et la détection-réparation des cassures double-brin (CDBs) de l’ADN. HIF-1α est stabilisée plus précocement dans les CSCs par rapport aux non-CSCs. Son activation, tout comme celle des voies de l’EMT (STAT3, MEK/p38/JNK et Akt/mTOR) est dépendante des radicaux libres oxygénés (RLO), dont la production est homogène dans la cellule en réponse aux photons. Par contre, les RLO produits dans la trace des ions carbone ne permettent pas d’activer HIF-1α et les voies de l’EMT. Sous hypoxie, une relation a été établie entre l’activation d’HIF-1α et celles des voies de détection (ATM) et de réparation (Rad51) des CDBs (Recombinaison Homologue). Ces travaux démontrent que l’avantage thérapeutique des ions carbone repose sur la répartition spatiale des RLO à l’échelle nanométrique et consécutivement sur la non-activation de voies clés de la défense cellulaire tumorale / Hadrontherapy using carbon ions is an alternative to photon irradiation in the treatment of Head and Neck cancers, because of accurate ballistics and high biological efficiency, including hypoxic tumor areas. These cancers are of poor prognosis because of a high risk of recurrences related to the presence of cancer stem cells (CSCs).The aim of this work was to determine the molecular specificities of the response to carbon ion irradiations compared to photons in two cancer cell lines and their CSCs’ subpopulation, in hypoxic and normoxic conditions. This work focused on the role of the HIF-1α protein in cell survival, since hypoxia promotes its stabilization, but also in the radioresistance; the epithelial-mesenchymal transition (EMT) and the detection and repair of DNA double-strand breaks (DSBs). HIF-1α is stabilized earlier in CSCs compared to non-CSCs. Its activation, as well as the EMT pathways (STAT3, MEK/p38/JNK and Akt/mTOR), are dependent on reactive oxygen species (ROS), whose production is homogeneous in response to photons. At the opposite, the ROS produced in the carbon ion tracks are insufficient to activate HIF-1α and the upstream EMT pathways. Under hypoxic conditions, a relationship has been established between HIF-1α activation and that of the DSBs detection (ATM) and repair (Rad51) pathways (Homologous Recombination). These studies demonstrate that the therapeutic advantage of carbon ions is based on the spatial ROS distribution at the nanoscale and consequently on the non-activation of key pathways involved in tumor cell defense

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Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Although rare, classification of over 200 hereditary cancer susceptibility syndromes accounting for ~5-10% of cancer incidence has enabled the discovery and understanding of cancer predisposition genes that are also frequently mutated in sporadic cancers. The need to prevent or delay invasive cancer can partly be addressed by characterization of cells derived from healthy individuals predisposed to cancer due to inherited "single-hits" in genes in order to develop patient-derived samples as preclinical models for mechanistic in vitro studies. Here, we present microarray-based transcriptome profiling of Li-Fraumeni syndrome (LFS) patient-derived unaffected breast epithelial cells and their phenotypic characterization as in vitro three-dimensional (3D) models to test pharmacological agents. In this study, the epithelial cells derived from the unaffected breast tissue of a LFS patient were cultured and progressed from non-neoplastic to a malignant stage by successive immortalization and transformation steps followed by growth in athymic mice. These cell lines exhibited distinct transcriptomic profiles and were readily distinguishable based upon their gene expression patterns, growth characteristics in monolayer and in vitro 3D cultures. Transcriptional changes in the epithelial-to-mesenchymal transition gene signature contributed to the unique phenotypes observed in 3D culture for each cell line of the progression series; the fully transformed LFS cells exhibited invasive processes in 3D culture with disorganized morphologies due to cell-cell miscommunication, as seen in breast cancer. Bioinformatics analysis of the deregulated genes and pathways showed inherent differences between these cell lines and targets for pharmacological agents. After treatment with small molecule APR-246 that restores normal function to mutant p53, we observed that the neoplastic LFS cells had reduced malignant invasive structure formation from 73% to 9%, as well as an observance of an increase in formation of well-organized structures in 3D culture (from 27% to 91%) by stereomicroscopy and confocal microscopy. Therefore, the use of well-characterized and physiologically relevant preclinical models in conjunction with transcriptomic profiling of high-risk patient derived samples as a renewable laboratory resource can potentially guide the development of safer and more effective chemopreventive approaches.