Breast cancer is the most prevalent cancer in women in the UK with over 50,000 new cases diagnosed each year. Almost all breast cancer deaths are due to metastatic disease. The RUNX1-CBFbeta transcription factor complex has been implicated in the development of human breast cancer and recent evidence from our laboratory indicated that it might have a role in metastasis. The aim of this project was therefore to determine the role of the RUNX1 transcription factor in breast cancer metastasis. Initial experiments to knockdown RUNX1 by shRNA also decreased the expression of RUNX2. Therefore, due to the off-target effect of shRUNX1, CRISPR-Cas9n was used to establish a RUNX1-negative cell line by targeting the first exon of the RUNX1 gene. Migration and invasion capacity of the cells decreased in the absence of RUNX1 and it was comparable to the absence of RUNX2 and CBFbeta respectively, which are known to play roles in migration and invasion of MDA-MB-231 cells. The cells also formed spherical clusters in 3D culture which was associated with the changes in cell morphology from stellate to round shape in the absence of RUNX1. The expression of the metastasis-related genes MMP13, MMP9, OPN and SLUG also decreased in parallel with the loss of the mesenchymal-like phenotype whilst the expression of the epithelial markers cytokeratin, desmoplakin and E-cadherin increased concomitantly. Importantly, re-expression of RUNX1 in the RUNX1-negative cell lines using an inducible expression system rescued migration and invasion. Therefore, RUNX1 is required to maintain the mesenchymal-like phenotype of MDA-MB-231 cells and hence is important for the epithelial to mesenchyme transition (EMT), a key characteristic of metastatic cells. The transcription factor SLUG is a known regulator of EMT. Data obtained shows that RUNX1 down-regulates the expression of SLUG. ChIP analysis demonstrated that RUNX1 was bound to the SLUG promoter and RUNX1 was subsequently shown to activate the promoter activity. Finally, experiments to inhibit the activity of the RUNX transcription factors pharmacologically showed changes in cell differentiation and also affected cell viability, possibly by off-target effects. Taken together, data presented in this work demonstrates that RUNX1 is required for EMT in the metastatic breast cancer cells and it is therefore a potential therapeutic target to prevent breast cancer metastasis.

Η επιθηλιακή προς μεσεγχυματική μετατροπή είναι ένα φαινόμενο που πιθανότατα εμπλέκεται στην παθογένεια του καρκίνου του λάρυγγα. Η ΕΜΤ εξελισσόμενη μέσα από δαιδαλώδη μονοπάτια μεταγωγής σήματος καταλήγει να προσδώσει στο καρκινικό κύτταρο δομικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά που το καθιστούν ικανό να μπορεί να διεισδύει στους ιστούς και να μεθίσταται. Κεντρικό μόριο στα μοριακά μονοπάτια που διαμεσολαβούν την ΕΜΤ στον καρκίνο του λάρυγγα είναι μια κινάση, η ILK, που δέχεται σήματα από τις ιντεγκρίνες και τους υποδοχείς αυξητικών παραγόντων. Στους επιθηλιακούς καρκίνους αναφέρεται η εμπλοκή της σε λειτουργίες όπως ρύθμιση του κυτταρικού κύκλου, αποφυγή της απόπτωσης, νεοαγγειογένεση, απώλεια των δομών συνοχής του κυττάρου, έκφραση μεταλλοπρωτεασών και αναδιαμόρφωση του κυτταροσκελετού. Στο λαρυγγικό καρκίνο όμως κρίσιμα φαινόμενα για τον μεταστατικό-επιθετικό χαρακτήρα των κυττάρων, όπως, η εξαφάνιση των E-cadherin, η μετακίνηση των β-catenin στον πυρήνα και η συσχέτιση μεταξύ τους, που διαπιστώθηκαν, δεν βρέθηκε να συνδέονται με την υπερέκφραση της ILK καθιστώντας προφανώς άλλους μηχανισμούς υπεύθυνους για την επιτέλεση αυτών των λειτουργιών. Ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα όμως ήταν και η εντόπιση της ILK στον πυρήνα των κυττάρων του καρκίνου του λάρυγγα δίνοντας μια νέα προοπτική στην έρευνα για τον ρόλο της ILK στον καρκίνο. Στο μονοπάτι μεταγωγής σήματος της ILK στο λαρυγγικό καρκίνο βρέθηκε πως συμμετέχει και η ενεργοποιημένη Akt με την οποία επίσης σχετίζονται πολλές κρίσιμες λειτουργίες για το καρκινικό κύτταρο. Ωστόσο η p-Akt στο λαρυγγικό καρκίνο φαίνεται πως έχει κάποιο ρόλο αντίθετο με την λειτουργία του καρκινικού κυττάρου καθώς χαρακτηρίζει όγκους καλύτερης διαφοροποίησης. Ο λαρυγγικός καρκίνος τέλος διαπιστώθηκε πως χαρακτηρίζεται από την έκφραση υποδοχέων ανδρογόνων και οιστρογόνων καθιστώντας πολύ πιθανό το ρόλο αυτών των μορίων στην παθογένεια της νόσου. Ενδιαφέρουσα για την πιθανότητα εμπλοκής των υποδοχέων στερεοειδών ορμονών του φύλου στην ΕΜΤ ίσως να είναι η συσχέτιση των υποδοχέων ανδρογόνων και οιστρογόνων με την ILK και p-Akt αντίστοιχα. Οι υποδοχείς οιστρογόνων μάλιστα χαρακτηρίζοντας όγκους λάρυγγα αρχικών σταδίων ίσως θα μπορούσε να αποδειχτεί μόριο με προγνωστική αξία αλλά και θεραπευτικός στόχος. Τέλος η μελέτη της έκφρασης της ILK, της p-Akt και των υποδοχέων στεροειδών ορμονών του φύλου δεν ανέδειξε μια διαφορετική έκφραση μεταξύ υπεργλωττιδικών και γλωττιδικών καρκίνων του λάρυγγος ώστε να υποστηρίξει την ύπαρξη ενός μοριακού υποβάθρου στην παρατήρηση της ανόμοιας κλινικής συμπεριφοράς μεταξύ όγκων από τις δύο αυτές ανατομικά διακριτές περιοχές. / Epithelial to mesenchymal transition (EMT) is a process possibly implicated in the pathogenesis of laryngeal cancer. EMT is a type of epithelial cell plasticity which is characterized by long lasting phenotypic and molecular modifications of the epithelial cell as a result of a transforming procedure leading to a cell of mesenchymal type. This molecular procedure seems to be pivotal for the metastasis of epithelial cancers and its attribution to the epithelial cells is the gain of structural and functional traits which enable them to invade the tissues and metastaze. In the current study ILK expression, which is a central molecule in the signal transduction pathways of EMT, seems to be implicated in human laryngeal carcinoma. Furthermore, localization of ILK in the nucleus possibly suggests novel nuclear functions of ILK. In addition, enhanced ILK expression in laryngeal carcinoma correlates with activation of Akt. Moreover, while activated Act seems to characterize well differentiated tumors, loss of E-cadherin and activation of β-catenin were correlated with high grade carcinomas. Finally, in laryngeal cancer, mechanisms other than ILK overexpression seem to account for downregulation of E-cadherin and activation of β-catenin. Additionaly this study concluded that estrogen and androgen receptors are expressed in laryngeal carcinomas, indicating their possible role in the pathogenesis of this disease. It is interesting that the receptors of gender-related steroid hormones could have a possible relation to epithelial to mesenchymal transition phenomenon since a correlation between androgen and estrogen receptors with ILK and p-Akt respectively, was revealed. Moreover estrogen receptors characterize primary TMN-stage laryngeal carcinomas. This can be very important as it makes a prospect of using ER as a prognostic factor but even more as a novel hormonal therapy for laryngeal carcinomas. Finally the study of molecules like ILK, p-Akt, estrogen and androgen receptors did not reveal any differentiantal expression between glotic and supraglotic laryngeal carcinomas in order to support the existence of a molecular background, at least as far as those molecules are concerned, to the distinct clinical outcome of those different anatomically-derived laryngeal carcinomas. Metastasis is a rapid development in the ominous course of cancer. The effort to interpret the molecular basis of this phenomenon is not a subject of simple academic interest since the exploit of the molecular mechanisms so as to gain the control of metastasis could be the ‘‘bet’’ for a futuristic ‘‘molecular surgery’’.

L’ensemble des tissus et des organismes vivants sont constitués de cellules dans lesquelles un certain nombre de décisions phénotypiques sont prises : division, différentiation, apoptose ou encore transformation. La biologie cellulaire s’est principalement concentrée sur la compréhension des déterminants moléculaires internes de ces décisions, mais il est important de considérer aussi l’existence de déterminants externes provenant des interactions intercellulaires qui sont essentielles à l’émergence de systèmes multicellulaires coordonnés. La compétition entre les déterminants internes et les déterminants externes est un aspect fondamental de la sociologie des communautés cellulaire menant à de possibles situations hautement individualisées ou, au contraire, à un effet collectif dominant. Ce travail de thèse a eu pour but de mettre en place une méthode permettant de mesurer la contribution relative de ces deux types de déterminants en les mettant en opposition. Pour cela, la stabilité collective d’un épithélium in vitro a été mise à l’épreuve grâce à l’induction hétérogène de la transition épithelio-mesenchymateuse (EMT) par le biais de la photoactivation du facteur de transcription Snail1. Les résultats principaux montrent que la réponse transcriptionelle de cellules induites à l’EMT dépend de la présence, ou non, de cellules avoisinantes non-induites. De la même manière, les cellules non-induites répondent de façon transcriptionelle à la présence de cellules induites. Ces effets de control mutuels introduisent la notion que la géométrie de la distribution d’une cause moléculaire donnée peut influencer la conséquence de cette même cause. Notre travail ouvre de nouvelle possibilités pour l’étude de la sociologie de communautés cellulaires hétérogènes, et une meilleure compréhension de phénomènes importants tel la suppression phénotypique ou encore les premiers instants de la carcinogenèse. / Tissues and organisms are built from cells in which important phenotype decisions are made: division, differentiation, apoptosis, and transformation. Cell biology has strongly focused on deciphering the internal molecular determinants of these decisions, but external information originating from intercellular interactions are key elements to coordinate multicellular physiology. The extent to which internal determinants dominate over external determinants or vice versa, is an essential feature of the sociology of cell communities, with possibly strong individualistic situations, or dominant collective effect. The present work was designed to set-up a method for assessing the relative contribution of internal vs. external determinant, by opposing these two classes of inputs. This is achieved by challenging the collective stability of an in vitro epithelium using the heterogeneous induction of the epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) via the photoactivation of Snail1. The key results show that the transcriptional response of EMT-induced cells depends on the presence of non-induced cells in the culture. Conversely non-induced cells respond to the presence of induced cells. These mutual control effects lead to the notion that the geometry underlying the distribution of a given molecular cause strongly influences its consequence. Our work opens new perspectives for studying the sociology of heterogeneous cell communities, and better understand important phenomena such as phenotype suppression and or the onset of carcinogenesis.

Οι φυλλοειδείς όγκοι του μαστού είναι σπάνια διφασικά νεοπλάσματα, με ποικίλου βαθμό κίνδυνο για τοπική υποτροπή και μετάσταση, που αποτελούνται από επιθηλιακό και στρωματικό στοιχείο. Η επιθηλιακή προς μεσεγχυματική μετατροπή, κρίσιμης σημασίας γεγονός κατά την εμβρυογένεση, έχει φανεί ότι συμμετέχει στην παθογένεια της ίνωσης διαφόρων οργάνων καθώς και στη διηθητική και μεταστατική ικανότητα πολλών τύπων καρκινωμάτων. Ο σκοπός της παρούσας μελέτης είναι η διερεύνηση του κατά πόσον το φαινόμενο ΕΜΤ συμμετέχει στην παθογένεια των φυλλοειδών όγκων. Υλικό-Μέθοδος: Η έφραση της Ε-καντχερίνης, της β-κατενίνης και της ILK μελετήθηκε ανοσοϊστοχημικά σε δείγματα μονιμοποιημένα σε φορμόλη και εγκλεισμένα σε παραφίνη από 71 εξαιρεθέντες φυλλοειδείς όγκους, 44 καλοήθεις (62%), 20 ενδιάμεσης κακοήθειας (28%) και 7 κακοήθεις (10%). Διερευνήθηκαν συσχετίσεις με κλινικοπαθολογικές παραμέτρους όπως τον ιστολογικό τύπο των όγκων (καλοήθεις, οριακής κακοήθειας και κακοήθεις). Αποτελέσματα: Στο μη νεοπλασματικό επιθήλιο παρατηρήθηκε μεμβρανικής εντόπισης ανοσοθετικότητα για την Ε-καντχερίνη και τη β-κατενίνη και αρνητική ανοσοχρώση για την ILK. Αντίθετα, στο επιθηλιακό στοιχείο των όγκων παρατηρήθηκε μείωση της μεμβρανικής εντόπισης ανοσοθετικότητας για την Ε-καντχερίνη και τη β-κατενίνη. Η απώλεια της μεμβρανικής Ε-καντχερίνης ήταν μεγαλύτερη στους οριακής κακοήθειας και κακοήθεις όγκους (Kruskal-Wallis test p=0.000). Πυρηνικής και κυτταροπλασματικής εντόπισης ανοσοθετικότητα για την Ε-καντχερίνη και τη β-κατενίνη, καθώς και πυρηνικής και κυτταροπλασματικής εντόπισης ανοσοθετικότητα για την ILK ανιχνεύθηκαν τόσο στο επιθηλιακό όσο και στο στρωματικό στοιχείο των όγκων. Στους οριακής κακοήθειας και κακοήθεις όγκους παρατηρήσαμε στατιστικώς σημαντικά μεγαλύτερη πυρηνική/κυτταροπλασματική ανοσοθετικότητα Ε-καντχερίνης ( Kruskal-Wallis test p=0.013/p=0.006 αντίστοιχα για επιθηλιακά κύτταρα και p=0.017 για στρωματικά κύτταρα) και μεγαλύτερη πυρηνική/κυτταροπλασματική ανοσοθετικότητα για την ILK (Kruskal-Wallis test p=0.031 /p=0.012 αντίστοιχα για στρωματικά κύτταρα). Συμπέρασμα: Τα ευρήματα αυτά υποδηλώνουν ότι μία διεργασία τύπου ΕΜΤ μπορεί να εμπλέκεται στην παθογένεια των φυλλοειδών όγκων συμβάλλοντας στην δημιουργία όγκων με πιο επιθετικό φαινότυπo. / Phyllodes breast tumors consist of epithelial and mesenchymal components. Epithelial-mesenchymal transition (EMT) has been implicated in carcinogenesis. The aim of this study was to investigate whether EMT is involved in the pathogenesis of phyllodes breast tumors. Methods: E-cadherin, β-catenin and integrin-linked kinase (ILK) expression was evaluated immunohistochemically in 71 FFPE human phyllodes breast tumors (44/71 (62%) benign, 20/71 (28%) bordeline and 7/71 (10%) malignant). Correlations with tumor histopathology (benign, borderline, malignant) were investigated. Results: Non-neoplastic breast epithelium showed membranous E-cadherin and β-catenin expression and negative ILK immunoreactivity. Decreased membranous expression of E-cadherin and β-catenin in tumor epithelial component was observed. Loss of membranous E-cadherin was higher in borderline/malignant tumors (Kruskal-Wallis test p=0.000). Nuclear/cytoplasmic immunoreactivity of E-cadherin and β-catenin, as well as nuclear/cytoplasmic expression of ILK was detected in both epithelial and stromal tumor cells. We observed significantly higher nuclear/cytoplasmic immunoreactivity of E-cadherin (Kruskal-Wallis test p=0.013/p=0.006 respectively for epithelial cells and p=0.017 for stromal cells) and nuclear/cytoplasmic stromal expression of ILK (Kruskal-Wallis test p=0.031 /p=0.012 respectively) in borderline/malignant tumors. Conclusion: These results suggest that an-EMT-like process may be implicated in phyllodes breast tumors pathogenesis contributing to a more malignant phenotype.

La voie de signalisation du récepteur des androgènes (RA) est la principale cible thérapeutique des cancers de la prostate métastatiques. Toutefois, l'émergence de variants constitutivement actifs du RA dépourvus de leur partie C-terminale conduit à une résistance au traitement. Pendant ma thèse, j'ai montré que les variants du RA induisent une transition épithélio-mésenchymateuse (EMT) partielle, un phénomène observé lors de la progression tumorale. J'ai ensuite étudié les mécanismes conduisant à cette expression différentielle de marqueurs de l’EMT en me focalisant sur la N-cadhérine (CDH2). Le RA entier (AR-FL) et les variants du RA interagissent tous les deux au niveau des éléments de réponse aux androgènes dans l'intron1 de CDH2. Cependant, une augmentation du niveau d’acétylation des histones est observée uniquement avec les variants du RA. Mes données nous mène à un modèle où l'AR-FL réprimerait l'expression de CDH2 alors que les variants du RA induiraient son expression. / Androgen receptor (AR) pathway is the main therapeutic target for metastatic prostate cancer (Pca).However, the expression of AR variants lacking the carboxy-terminal end lowers therapy efficacy. During myphD, I showed that AR variants induce a partial epithelial-mesenchymal transition (EMT), a phenomenon observed during tumor progression. To understand the mode of action of AR variants, I explored the mechanisms leading to this differential expression of EMT markers focusing my research on N-cadherin(CDH2). While both the full length AR (AR-FL) and AR variants could interact with androgen response elements present in intron 1 of CDH2, I highlighted that they had opposite effects concerning histone modifications. Indeed, increased histone acetylation in this genomic region was observed only in the presence of AR variants. My data lead us to propose a model in which AR-FL represses CDH2 gene, while AR variants favor its expression.

Au cours de la conversion métastatique des tumeurs épithéliales, les cellules tumorales acquièrent des capacités invasives/migratoires nouvelles. Ce changement phénotypique est associé au processus de TEM durant lequel les composants des jonctions serrées sont réorganisés. Parmi eux, la protéine adaptatrice sous membranaire zonula occludens (ZO)-1 est délocalisée de la membrane vers le cytoplasme et/ou le noyau où elle joue un rôle pro invasif au cours de la progression tumorale. Dans cette étude, nous nous sommes particulièrement intéressés à l’implication fonctionnelle de la fraction cyto-nucléaire de ZO-1 dans la régulation de l’expression de la chimiokine CXCL8/IL-8. In vitro, le niveau d’expression de l’IL-8 a été corrélé aux capacités invasives des cellules tumorales bronchiques et à la localisation de ZO-1. Par différentes techniques, nous avons montré non seulement que ZO-1 régule spécifiquement l’expression de l’IL-8 mais également qu’il régule la transcription du gène CXCL8 à travers l’activation du facteur de transcription NF-κB dans les cellules bronchiques et mammaires. En parallèle, l’étude de l’implication fonctionnelle de cet axe de régulation, dans des modèles ex vivo et in vivo, a mis en évidence le rôle pro-angiogénique de ZO-1 dont l’expression cyto-nucléaire dans les cancers bronchiques non-à petites cellules (CBNPC) a été corrélée avec une augmentation de la vascularisation de ces tumeurs.Ainsi, cette étude décrit le nouveau rôle de ZO-1 dans l’établissement d’un microenvironnement pro tumoral pro-angiogénique à travers sa capacité à moduler l’expression de l’IL-8 selon un mécanisme de régulation dépendant de la signalisation NF-κB. / In metastatic epithelial tumor conversion, cancer cells acquire new invasive and migratory capacities in association with epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) process. During EMT, the junctional components are reorganized and the sub-membrane scaffolding protein zonula occludens (ZO)-1 relocates from tight junctions into cyto-nuclear compartment where it displays pro-invasive functions during tumor progression. In the present study, we focused on functional involvement of cyto-nuclear pool of ZO-1 on CXCL8/IL-8 regulation. In vitro, we observed correlation between level of IL-8 protein, invasive capacities of lung cancer cells and ZO-1 location. By overexpression of various ZO members, we showed that ZO-1 controls specifically IL-8 expression and active CXCL8 gene transcription by NF-κB dependent mechanism in lung and breast cancer cells. We also reported by in vitro assays that ZO 1 activates NF-κB. Investigation of functional implication of this regulatory axis next showed the pro-angiogenic activity of ZO-1 in both ex vivo and in vivo angiogenesis assays. Finally, we founded that non-small cell lung carcinoma (NSCLC) presenting a cyto-nuclear ZO-1 pattern were significantly more angiogenic that those without detectable cyto-nuclear ZO-1 expression.Thus, this study presents a new role of ZO-1 in establishment of pro-angiogenic tumor microenvironment through its capacity to modulate IL-8 expression via an NF-κB dependent mechanism.

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

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La transition épithélio-mésenchymateuse (EMT) est un processus incontournable dans de nombreux contextes normaux et pathologiques, tels que gastrulation, organogenèse, fibroses et cancers. Cette transformation de cellule épithéliale en cellule mésenchymateuse est indissociable de l'acquisition de propriétés migratoires et est généralement associée à un changement de destin cellulaire. Différentes voies moléculaires sont impliquées selon le contexte de l'EMT concernée. Récemment, notre laboratoire a mis en évidence que la voie Notch cytoplasmique contrôle l'EMT des cellules de la lèvre dorso-médiale du somite (DML). Les crêtes neurales exprimant DLL1 activent « en passant » le récepteur NOTCH, liberant ainsi le domaine intra-cytoplasmique de NOTCH (NICD). Dans le cytoplasme, NICD inhibe la kinase GSK3ß, conduisant à la stabilisation de SNAIL, un gène maître de la transition épithélio-mésenchymateuse. Il en résulte une libération de la βcaténine des jonctions adhérentes qui, après translocation dans le noyau, active la transcription des gènes de la myogénèse (Myf5). Ainsi, l'activation de la voie Notch cytoplasmique permet une induction concomitante de l'EMT et de la myogénèse. La fonction cytoplasmique de Notch reste controversée et le mécanisme par lequel NICD inhibe GSK3ß reste obscur. Au cours de ma thèse j'ai cherché à élucider le mécanisme par lequel NICD inhibe l'activité kinase de GSK3ß. J'ai confirmé l'interaction de GSK3ß et de NICD en démontrant leur interaction via CoIP. Après avoir démontré l'implication de la sérine-thréonie kinase AKT dans la myogenèse des cellules de la DML, j'ai mis en évidence, via CoIP et électroporation, que l'inhibition GSK3ß par NICD est très certainement médiée par AKT, connue pour être impliquée dans l'EMT et inhiber GSK3ß par phosphorylation. En comparant le NICD1 de poulet et les 4 NICD de souris, j'ai montré que l'expression exogène de ces 5 molécules induit l'EMT et la différenciation myogénique de manière similaire. J'ai aussi montré que parmi des différents domaines de NICD, le domaine RAM, connu pour se lier à l'ADN (via RBPJ), est nécessaire et suffisant à l'inhibition de GSK3ß. Un second axe de ma thèse a été de tester l'implication de la voie Notch cytoplasmique dans d'autres contextes d'EMT. Pour ce faire, j'ai mis en évidence que cette voie est impliquée dans les autres lèvres du dermomyotome mais aussi dans les crêtes neurales qui délaminent du toit du tube neural. J'ai en particulier mis en évidence une co-activation des voies Wnt et Notch, une inhibition de la kinase GSK3ß par NICD cytoplasmique ainsi qu'une inhibition de la différenciation en présence d'une ß-caténine mutée, retenue à la membrane, ou en présence d'une molécule SNAIL2 dominant-négative. Le dernier axe de ma thèse a consisté à élucider le mécanisme de régulation de l'induction de l'EMT et de la myogenèse via l'activation de NICD. Il a été mis en évidence que toutes les cellules de la DML peuvent être activées via DLL1 et que la surexpression massive de NICD dans la DML provoque une différenciation massive et une déplétion du groupe de cellules progénitrices. Afin de déterminer si la régulation de cette initiation se fait avant ou après induction de NICD, j'ai créé un plasmide permettant de répondre à cette question et afin de visualiser son expression in vivo, j'ai initié une collaboration avec une équipe de l'ILM afin de créer un microscope vertical SPIM biphoton permettant l'observation d'embryon de poulets vivants [etc...] / The epithelio-mesenchymal transition (EMT) is a well-known mechanism by which epithelial cells lose their adherent connections and gain migratory properties, associated with a gain of a mesenchymal phenotype. This EMT is required in numerous processes as gastrulation, organogenesis, fibrosis and cancers. Various molecular pathways orchestrate the EMT depending on the EMT biological context. Recently, our laboratory highlighted the implication of the cytoplasmic Notch pathway in the dorso-medial lip (DML) EMT. In the DML tissue, theEMT is synchronized with differentiation pathways, to generate cells forming the primary myotome. Our laboratory showed that neural crests cells expressing DLL1 activate NOTCH receptor of the DML cells, via a “kiss and run” model. This leads to NOTCH cleavage, releasing an activated intra-cytoplasmic NOTCH domain (NICD). In the cytoplasm, NICD inhibits the GSK3ß kinase, leading to the stabilization of SNAIL and the free cytoplasmic ßcatenin. These molecules translocate into the nucleus and lead to the activation of MRF as Myf5 (ß-catenin) and to the repression of adherent genes (SNAIL). Therefore, Notch cytoplasmic pathway allows a synergized induction of both, the EMT and myogenic programs. This pathway remains controversial and the precise mechanism how NICD inhibits GSK3ß needs to be elucidated. Therefore, the aim of my thesis project was to clarify how NICD inhibits GSK3ß activity. First, I confirmed that NICD and GSK3ß physically interact by CoIP. Moreover, I demonstrated that the serin-threonin kinase AKT, known to inhibit GSK3ß by phosphorylation and also to mediate EMT in cancer, can physically interact with NICD in the cytoplasm. I have also shown that AKT mediates the induction of the myogenic program through the inhibitory phosphorylation of GSK3ß and that SNAIL is downstream of AKT. Together, these experiments indicate that AKT mediates, through phosphorylation, the cytoplasmic NICD inhibition of GSK3ß leading to myogenesis. A comparison of the chicken NICD1 and the 4 isoforms of mouse NICD highlighted that these 5 proteins induce EMT and myogenesis similarly. The dissection of the different conserved domains in the 5 different NICD proteins demonstrated that the RAM domain, known to activate transcription by binding to RBPJ, is necessary and sufficient for GSK3ß inhibition. A second axis of the thesis has been to test the involvment of the cytoplasmic Notch pathway in other EMT contexts. First, I highlighted that this pathway induces myogenesis, showing that NICD inhibits GSK3ß activity in the ventro-lateral lip. I further demonstrated that the cytoplasmic Notch pathway is implicated in the EMT and differentiation of the neural crests cells delaminating from the dorsal neural tube. Particularly, I have shown a co-activation of the Wnt and Notch pathway in premigratory and migratory neural crests. Moreover, I demonstrated a cytoplasmic inhibition of the kinase activity of GSK3ß by NICD, as well as the induction of the differentiation by cytoplasmic ß-catenin or SNAIL2. In a third axis of my thesis, I tried to clarify the regulatory mechanism involved in Notch activation. Previously it has been demonstrated that in all the DML cells Notch can be activated by an overexpression of DLL1 and that an ectopic expression of NICD in the DML cells induce a massive differentiation and depletion of the progenitor pool. To determine if the regulation of this initiation of the myogenic program occurs before or after Notch activation, I designed a plasmid to visualize Notch activation in vivo. In order to be able to follow the DLM cells and Notch activation in vivo, I initiated a collaboration with an ILM team to create a vertical SPIM biphoton microscope. In the future, this microscope will allow us to follow cells in living chicken embryos [etc...]

Les immunothérapies de type immune checkpoint blockade (ICB) ont révolutionné les approches thérapeutiques en oncologie médicale et ont largement contribué au fait que l’immunothérapie est maintenant considérée comme le quatrième pilier des traitements anticancer, aux côtés d’approches traditionnelles telles que la chirurgie, la radiothérapie et la chimiothérapie. Malgré les résultats encourageants des études cliniques évaluant ce type d’immunothérapie, la majorité des patients décèderont des suites de leur maladie. Conséquemment, le domaine de recherche visant à comprendre les mécanismes de résistance aux immunothérapies est en expansion constante. Plusieurs stratégies visant à améliorer les issues cliniques ont été proposées, parmi lesquelles figurent: 1) la recherche de nouvelles cibles thérapeutiques dans le microenvironnement immun tumoral et; 2) les études de combinaisons thérapeutiques où une immunothérapie est jumelée à d’autres types de modalités thérapeutiques potentiellement synergiques. Chacune des études présentées dans cette thèse de recherche s’apparente à l’une ou l’autre de ces stratégies. Dans le cadre de notre première étude, nous démontrons que la protéine WISP1 représente une cible prometteuse à l’intérieur du microenvironnement de plusieurs types de tumeurs solides étant donné son association avec différentes variables pronostiques et proinflammatoires, ainsi qu’avec un programme épigénétique complexe, la transition épithélialemésenchymateuse (Epithelial-Mesenchymal Transition; EMT). De plus, nous démontrons que les niveaux d’expression de WISP1 sont significativement plus élevés au sein des tumeurs démontrant une résistance primaire aux immunothérapies de type ICB, particulièrement lorsque qu’une signature reliée à l’EMT peut être retrouvée de façon concomitante. Pour notre deuxième étude, nous avons utilisé des modèles murins in vivo de cancer pulmonaire non à petites cellules KRAS-mutés afin de tester différentes combinaisons thérapeutiques jumelant une thérapie dite ciblée (i.e., un inhibiteur de MEK) a différentes immunothérapies de type ICB. Nos résultats démontrent que l’ajout d’une immunothérapie anti-CTLA-4 à l’inhibiteur de MEK AZD6244 (selumetinib) et une immunothérapie anti-PD-L1 augmente significativement la survie, et que ces bénéfices sont associés à une diminution de marqueurs reliés à l’EMT. Il existe donc un lien commun entre ces deux études qui repose sur l’importance de l’EMT comme facteur favorisant la résistance thérapeutique aux immunothérapies. De plus, nous démontrons pour la première fois que les bénéfices associés à la triple combinaison thérapeutique susmentionnée peuvent être corrélés à une diminution d’expression de marqueurs liés à l’EMT. Par conséquent, nos résultats sont discutés en tant que base potentielle pour de futures études visant à réduire la résistance thérapeutique reliée à l’EMT. Nous discutons également de la valeur translationnelle de nos résultats à travers le développement d’une étude clinique. / Immune checkpoint blockade (ICB) has revolutionized therapeutic approaches in the field of medical oncology and has largely contributed to the fact that immunotherapy is now being regarded as the fourth pillar of cancer treatment alongside surgery, radiotherapy and chemotherapy. Despite encouraging results from clinical trials using ICB, most patients ultimately relapse or succumb to their disease. Therefore, the field of immunotherapeutic resistance research is rapidly expanding. Many strategies to improve ICB responses have been undertaken, including: 1) the search for novel, actionable targets in the immune tumor microenvironment (TME) and; 2) therapeutic combination studies where an ICB backbone is combined with different, synergistic treatment modalities. Each of the studies presented in this research thesis embraces one of these strategies. In our first study, we show that WISP1 represents a promising TME target in multiple solid tumor types by demonstrating its association with prognostic and pro-inflammatory variables, as well as to a complex epigenetic program termed Epithelial-Mesenchymal Transition (EMT). Furthermore, we show that increased WISP1 expression is associated to primary resistance to ICB, particularly when EMT-related signatures are found concomitantly. In our second study, we used in vivo mouse models of KRAS-mutant Non-Small Cell Lung Cancer (NSCLC) to test different therapeutic combinations of targeted therapies (i.e., MEK inhibitor) and ICB. We found that the addition of anti-CTLA-4 ICB to MEK inhibitor AZD6244 (selumetinib) and anti-PD-L1 ICB increases survival, and that these benefits are associated with the downregulation of EMT-related markers. Therefore, there exists a common link between these studies, which relies on the significance of EMT as a detrimental factor within the TME and its association with ICB resistance. Moreover, we show for the first time that the benefits of ICB combination therapy can be associated to the downregulation of EMT markers in vivo. Consequently, we discuss how our results may constitute the basis for future work aiming at reducing EMT-mediated therapeutic resistance, as well as the translational relevance of our pre-clinical results through the development of a clinical trial.