L’oxaliplatine, anticancéreux utilisé en première intention dans le traitement du cancercolorectal, engendre des neuropathies qui se caractérisent par des dommages du systèmenerveux périphériques responsables de l’apparition de troubles sensitifs douloureux dès lapremière cure ainsi que de troubles moteurs mais également des comorbidités qui s’installentavec la répétition des cures. Les traitements actuellement disponibles sont peu efficaces pourtraiter ces neuropathies qui sont à l’origine d’une altération de la qualité de vie des patients etpeuvent conduire à une diminution des doses de chimiothérapie utilisées voire même à l’arrêtdu traitement, compromettant ainsi les chances de guérison. Des données du laboratoire ont misen avant plusieurs canaux ioniques comme étant des cibles moléculaires potentielles pour letraitement de la neuropathie aigue. Le but de ce travail de thèse a été de poursuivre les étudespermettant de comprendre le mécanisme de survenue de ces effets indésirables et de rechercherles canaux dont la modulation pharmacologique permettrait un traitement efficace et bien tolérépour ces neuropathies.Pour se faire nous avons décidé de mieux caractériser un modèle murin de neuropathiedouloureuse aigue et de mettre au point et caractériser un modèle de neuropathie chroniqueinduites respectivement, par des injections unique ou répétées d’oxaliplatine. Un travailéthologique a été entrepris chez ces modèles afin d’évaluer la survenue et le suivi longitudinaldes symptômes retrouvés en clinique : symptômes douloureux céphaliques et extracéphaliques,déficits moteurs, dépression, anxiété. Chez ces mêmes animaux, des analyses moléculaires nousont permis de sélectionner des gènes codant pour des canaux ioniques impliqués dans laphysiologie et la pharmacologie de la douleur (canaux potassiques TREK et TRAAK, canauxHCN1 & HCN2). Nous avons parallèlement entrepris de valider pharmacologiquement ces cibleschez l’animal. Les résultats de nos travaux sont présentés séquentiellement et concernent :l’étude de l’implication des canaux HCN dans l’hypersensibilité douloureuse céphalique etextracéphalique induite par l’oxaliplatine ; l’étude de l’implication des canaux TREK et TRAAKdans la neuropathie chronique induite par l’oxaliplatine et la validation pharmacologique de cescibles chez un modèle murin de cancer colorectal.Dans un premier temps, nous avons utilisé un modèle de neuropathie aigue induit parune unique injection d’oxaliplatine (6mg/kg), et avons caractérisé les symptômes décrits enclinique au niveau du territoire céphalique. Nous avons observé l’existence de symptômesdouloureux au niveau orofacial et nous avons pu les corréler à une surexpression des canauxHCN1& HCN2. Il avait précédemment été démontré une surexpression de ses mêmes canaux auniveau extracéphalique, ce qui en fait des cibles particulièrement pertinentes compte tenu desdifférences anatomiques et pharmacologiques connues entre ces deux territoires somatiques. Deplus, l’utilisation d’ivabradine (Procoralan®), antagoniste non sélectif de ces canaux, a permis deréverser l’hypersensibilité douloureuse chez ce modèle animal de neuropathie douloureuseaigue.En conclusion, l’ensemble de ces résultats expérimentaux a permis l’identification denouvelles pistes pour la compréhension et le traitement des douleurs chimio-induites àl’oxaliplatine. Dans une perspective de recherche translationnelle, cette approche préclinique esten cours de transposition dans un protocole de recherche clinique. Un essai clinique de phase II(RILUZOX) devrait débuter prochainement afin de confirmer l’intérêt du riluzole chez despatients recevant une chimiothérapie à base d’oxaliplatine. / Oxaliplatin causes neuropathies which are characterized by damage of peripheralnervous system responsible for the onset of disorders such as neuropathic pain, sensory andmotor symptoms and comorbidities. Currently, available treatments are not very effective fortreating these symptoms in acute or chronic form. However, these symptoms are theconsequence of an impaired quality of life for patients and can lead to a decrease ofchemotherapy doses used or even stopping treatment, compromising the chances of surviving.Therefore, it appears essential for further studies to understand the mechanism of occurrence ofthese pains and identify potential targets for the development of new analgesics.We decided to further characterize a mouse model of acute painful neuropathy and todevelop and characterize a chronic neuropathy model induced respectively by single or repeatedinjections of oxaliplatin. An ethological work was realized in these models to assess theoccurrence of clinical symptoms: painful symptoms at cephalic and extracephalic levels, motordeficits, depression, anxiety. In these animals, molecular analyzes allowed us to select the genesencoding ion channels involved in the physiology and pharmacology of pain (potassium channelTREK and TRAAK, HCN1 & HCN2 channels). We undertook to pharmacologically validate thesetargets in animal. The results of our work are presented sequentially and concern: the study ofthe involvement of HCN channels in the cephalic and extracephalic painful hypersensitivityinduced by oxaliplatin; the study of the involvement of TREK and TRAAK channels in chronicoxaliplatin-induced neuropathy and pharmacological validation of these targets in a mousemodel of colorectal cancer.Initially, we used a model of acute neuropathy induced by single injection of oxaliplatin(6mg / kg) to study the clinical symptoms described at the orofacial sphere. Indeed, peripheralsymptoms had already been studied and the hypothesis of the ion channels expressionremodelling was confirmed. So, we verified the existence of orofacial pain symptoms with newbehavioral tests and we have correlated these results with an over expression of HCN1 & HCN2channels. In addition, use of ivabradine (Procoralan®), a non-selective antagonist of thesechannels, allowed reversing hypersensitivity to cold at low doses and mechanicalhypersensitivity when we used higher doses.In conclusion, all of these experimental results allowed the identification of newmechanisms for understanding and treating oxaliplatin-induced neuropathy. First, involvementsof HCN1 & HCN2 channels have showed in the acute neuropathy induced by oxaliplatin for bothperipheral and oral symptoms. In particular, blocking of these channels by ivabradine has alsohelped to reverse the cold hypersensitivity. Also, the TREK-1 channel showed great interest ininvolvement in chronic neuropathy induced by oxaliplatin and riluzole showed many interestingproperties to overcome the symptoms described in this neuropathy. From the perspective oftranslational research, this preclinical approach is being transposed in a clinical researchprotocol. A phase II clinical trial (RILUZOX) should begin shortly to confirm the interest ofriluzole in patients receiving chemotherapy with oxaliplatin.

Les surdités neurosensorielles sont classiquement décrites par une élévation des seuils auditifs généralement corrélée à une dégénérescence des cellules ciliées externes (CCE). Toutefois, des travaux récents sur des modèles animaux ont montré qu’un audiogramme normal pouvait être associé à des atteintes auditives périphériques. Ce travail de thèse a contribué à mieux caractériser chez des modèles murins, ces déficiences supraliminaires cachées liées d’une part, à des altérations des CCE et d’autre part, à la dégénérescence de certaines fibres nerveuses auditives. Dans la première partie de cette thèse, l’évolution des profils auditifs de souris présentant une dégénérescence accélérée des CCE, les souris de souche CD1-RjOrl : SWISS, a été caractérisée. Dans cette étude longitudinale, menée au cours du premier mois postnatal, une progressivité de la déficience auditive a été montrée. Toutefois, une discordance surprenante a été mise en évidence entre des seuils auditifs proches des valeurs normales à haute fréquence combinés à des produits de distorsions acoustiques (PDA) absents. Les courbes d’accord de masquage montrent un décalage des pointes vers les basses fréquences. Ces données indiquent que les CCE de la base ne sont plus fonctionnelles et que la perception des hautes fréquences est perturbée. Les observations en microscopie électronique à balayage ont révélé une conformation anormale de la touffe stéréociliaire des CCE au niveau de la base de la cochlée. Ces données témoignent d’une désorganisation de la tonotopie cochléaire. Dans la deuxième partie de cette thèse, l’effet de l’oxaliplatine sur la fonction auditive et sur la morphologie cochléaire a été décrit chez des souris adultes de souche CBA/J. L’oxaliplatine, un sel de platine utilisé en chimiothérapie, a de nombreux effets secondaires parmi lesquels l’apparition d’une neuropathie périphérique. À la suite d’un traitement avec cette drogue, les souris ne présentent pas d’élévation des seuils auditifs et pas d’altération de la fonction des CCE. Cependant, l’étude histologique révèle une dégénérescence surprenante des fibres auditives du ganglion spiral. Avec des tests électrophysiologiques supplémentaires, une diminution de l’amplitude du potentiel d’action composite a été mise en évidence. Le réflexe du système efférent olivocochléaire médian, évalué par un test de suppression controlatéral, semble également être diminué par le traitement. Les souris traitées avec de l’oxaliplatine constituent donc un modèle animal précieux de surdité cachée, qui demande à être mieux caractérisé. Les résultats de ces études confirment l’insuffisance de l’audiogramme pour détecter des altérations subtiles de la cochlée et montrent la nécessité d’améliorer le diagnostic de ces déficiences supraliminaires. Ainsi, les atteintes cachées des CCE peuvent être détectées par l’absence de PDA associée à des potentiels évoqués auditifs normaux et les neuropathies par des PDA présents associés à des potentiels évoqués auditifs anormaux. La combinaison de ces différents tests fonctionnels et électrophysiologiques permettrait une meilleure prise en charge des patients et une amélioration de leur qualité de vie. / Sensorineural hearing loss are classically described by auditory thresholds elevation usually correlated with outer hair cells (OHC) degeneration. However, recent work on animal models has shown that normal audiogram can be associated with peripheral hearing impairments. This thesis contributed to better characterize, in mouse models, these hidden supraliminal deficiencies related on the one hand, with OHC alterations and on the other, to auditory nerve fibers degeneration. In the first part of this thesis, the auditory profiles evolution of mice exhibiting an OHC accelerated degeneration, the CD1-RjOrl: SWISS strain mice, was characterized. In this longitudinal study, conducted in the first postnatal month, a progressivity of the hearing impairment has been observed. However, a surprising discrepancy was found between high frequency hearing thresholds close to normal values associated with missing distortion product otoacoustic emission (DPOAE). The masking tuning curves dips are shifted toward low frequencies. Those data indicate that basal OHC are no longer functional and the perception of high frequencies is disrupted. Observations in scanning electron microscopy revealed an abnormal conformation of the OHC stereocilia bundles at the cochlea base. These results represent an evidence of a disorganized cochlear tonotopy. In the second part of this thesis, the effect of oxaliplatin on the auditory function and on the cochlear morphology was described in adult CBA/J strain mice. Oxaliplatin, a platinum salt used in chemotherapy, has many side effects including development of peripheral neuropathy. Following one treatment with this drug, mice did not present any hearing threshold elevation or OHC function impairment. However, the histological study reveals a surprising degeneration of the spiral ganglion cells. With additional electrophysiological tests, a decrease in the compound action potential amplitude has been demonstrated. The median olivocochlear efferent system reflex, evaluated by a contralateral suppression test, also seems to be diminished by the treatment. The mice treated with oxaliplatin, therefore constitute a precious animal model of hidden deafness, which needs to be better characterized. The results of these studies confirm the audiogram insufficiency to detect subtle cochlea alterations and reveal the need to improve supraliminal deficiencies diagnosis. Thus, hidden OHC impairments can be detected by the absence of DPOAE associated with normal auditory evoked potentials and neuropathies by the presence of DPOAE associated with abnormal auditory evoked potentials. The combination of these functional and electrophysiological tests would allow better management of patients and an improvement in their quality of life.Keywords: hidden hearing loss, CD1 mice, outer hair cells, masking tuning curves, tonotopy, oxaliplatine, spiral

Le développement d'un cancer chez un individu immunocompétent témoigne del'inefficacité de ses défenses immunitaires naturelles à entraver la progression tumorale. Larestauration ou l'induction de réponses immunitaires anti-tumorales efficaces sont des enjeuxmajeurs des stratégies thérapeutiques actuelles. En plus des immunothérapies classiques,visant à activer le système immunitaire des patients contre leurs tumeurs, les thérapiesconventionnelles, telles que les chimiothérapies et la radiothérapie, peuvent avoir des effetsimmunostimulants, en parallèle de leur effet directement cytotoxique sur les cellulestumorales. Parmi celles-ci, les anthracyclines, l'oxaliplatine et la radiothérapie sontnotamment capables d'induire une mort cellulaire immunogène. L'efficacité thérapeutique deces traitements dépend de l'activation de lymphocytes T (LT) CD8 anti-tumoraux,producteurs d'interféron-gamma (IFN-γ). En utilisant des modèles murins de tumeurstransplantées, nous montrons que le traitement des cellules tumorales par des droguesimmunogènes induit la libération d'adénosine triphosphate (ATP) dans le milieu extracellulaire.Ce signal de danger endogène se lie à son récepteur P2RX7 sur les cellulesdendritiques et permet la formation de l'inflammasome NLRP3/ASC/pro-caspase 1,conduisant à l'activation protéolytique de la caspase 1, qui active la pro-interleukine-1β (pro-IL-1β) en interleukine-1β (IL-1β). L'IL-1β peut directement agir sur les LT CD8 pourfaciliter leur polarisation vers un phénotype de lymphocytes T cytotoxiques de type 1 (Tc1).De plus, le traitement de tumeurs établies par des drogues immunogènes induit uneproduction d'IL-17A (IL-17) dans le lit tumoral, au cours de la première semaine suivant letraitement. Les LT gamma delta (LTγδ) sont les principaux producteurs de cette cytokinedans nos modèles. Ces cellules s'accumulent transitoirement dans la tumeur dès le troisièmejour suivant le traitement et leur taux est parfaitement corrélé à celui des LT CD8 producteursd'IFN-γ tumoraux. Comme l'IFN-γ, l'IL-17 et les LTγδ sont nécessaires à l'efficacitéthérapeutique des drogues immunogènes. L'IL-1β produite par les cellules dendritiquesexposées à des corps apoptotiques immunogènes stimule directement la production d'IL-17par les LTγδ. Ces travaux ont contribué à identifier l'ATP extra-cellulaire comme undéterminant moléculaire de l'immunogénicité des cellules tumorales exposées à certainesthérapies anti-cancéreuses conventionnelles. De plus, nous montrons que les traitementscytotoxiques classiques peuvent moduler l'environnement immunitaire dans le lit tumoral, etcontribuer à remplacer une inflammation chronique et immunosuppressive en uneinflammation aigüe et immunogène. L'étude des interactions entre le système immunitaire etles thérapies anti-cancéreuses conventionnelles est nécessaire pour utiliser ces traitements demanière plus rationnelle, en les combinant par exemple à des immunothérapies plusclassiques.

L’amélioration constante du pronostic des pathologies cancéreuses est le fruit des progrès réalisés dans leur prévention, leur dépistage, leur diagnostic et leur traitement. Malgré l’avènement récent des thérapies ciblées, la chimiothérapie conventionnelle reste souvent le seul recours pour des patients atteints de cancer non opérable ou non éligibles pour ces thérapeutiques novatrices. Certaines chimiothérapies conventionnelles (anthracyclines et oxaliplatine notamment) ont la capacité d’entrainer une mort des cellules tumorales dont les caractéristiques permettent d’induire une réponse immunitaire antitumorale efficace. Cette réponse immunitaire antitumorale spécifique agirait en synergie avec l’effet cytotoxique direct de ces drogues, participant ainsi à leur efficacité. La réponse immunitaire antitumorale induite par la chimiothérapie dépend de plusieurs mécanismes moléculaires et cellulaires clefs identifiés récemment. L’induction d’un stress du réticulum endoplasmique (RE) est à l’origine de l’exposition d’une protéine chaperonne résidente du RE, la calréticuline (CRT), à la surface des cellules mourantes, servant alors de signal de phagocytose pour les cellules dendritiques. La libération dans le milieu extracellulaire de signaux de danger est également essentielle : la protéine nucléaire High Mobility Group Box 1 (HMGB1) sert ainsi de ligand pour le Toll-like récepteur 4 (TLR4), présent à la surface des cellules dendritiques et son activation favorise l’apprêtement et la présentation des antigènes tumoraux aux lymphocytes T cytotoxiques. L’adénosine-5'-triphosphate (ATP) est également libéré par les cellules tumorales, entrainant l’activation des récepteurs purinergiques P2RX7 présents à la surface des cellules dendritiques, activant l’inflammasome NLRP3 et entrainant la libération d’IL-1 par les cellules dendritiques, favorisant alors l’orientation de la réponse immunitaire vers une réponse de type TH1 et la production d’interféron  par les lymphocytes T cytotoxiques. Dans ce travail, nous avons cherché à comparer la capacité de deux drogues issues d’une même classe de chimiothérapie, les sels de platine, à induire une mort cellulaire immunogène des cellules tumorales. Grace à des expériences in vitro et in vivo (modèles murins de vaccination antitumorale et de chimiothérapie sur tumeurs établies), nous avons pu montrer que l’oxaliplatine (OXP), contrairement au cisplatine (CDDP), avait la capacité d’induire une mort immunogène des cellules de cancer colique et que cette différence intra-classe dépendait de la capacité respective de ces deux drogues à entrainer un des phénomènes clés de l’induction d’une mort cellulaire immunogène, l’exposition de la CRT à la surface des cellules tumorales mourantes. Nous avons également pu montrer que l’induction d’une mort cellulaire immunogène des cellules de cancer colique par l’oxaliplatine avait une relevance clinique chez l’homme, l’existence d’un polymorphisme perte-de-fonction du gène tlr4 affectant le pronostic (survie sans progression) de patients traités par chimiothérapie pour un cancer colique métastatique. Par la suite, nous avons mis au point des biosondes permettant d’étudier à grande échelle, à l’aide d’une plateforme de vidéo-microscopie automatisée, la capacité de différentes drogues à induire les différents phénomènes clefs de la mort cellulaire immunogène des cellules tumorales (exposition de la CRT, libération d’HMGB1 et d’ATP). Nous avons ainsi pu montrer que la correction pharmaceutique du défaut d’activation d’un stress du réticulum endoplasmique par le cisplatine permettait de restaurer l’immunogénicité de la mort cellulaire induite par cette chimiothérapie. Ces résultats ouvrent la voie à la découverte de nouvelles molécules susceptibles, à elles seules ou en association à d’autres thérapies connues, d’améliorer le pronostic des néoplasies. / The steady improvement of cancer prognosis is the result of progress in cancer prevention, screening, diagnosis and treatment. Despite the recent advent of targeted therapies, conventional chemotherapy often remains the only solution for patients with non-operable cancer or not eligible for these novel therapies.Some conventional chemotherapy (including anthracyclines and oxaliplatin) has the ability to cause tumor cells death with characteristics able to induce an effective antitumor immune response. This specific antitumor immune response would be synergistic with the direct cytotoxic effect of these drugs and contribute to their efficacy. The antitumor immune response induced by chemotherapy depends on several key cellular and molecular mechanisms recently identified. The induction of an endoplasmic reticulum (ER) stress is necessary for the exposure of calreticulin (CRT), an ER-resident chaperone protein, on the surface of dying cells, then acting as a phagocytosis signal for dendritic cells. Release of danger signals into the extracellular medium is also essential. The nuclear protein High Mobility Group Box 1 (HMGB1) is a ligand of the Toll-like receptor 4 (TLR4) on the surface of dendritic cells. TLR4 activation promotes the processing of tumor antigens and their presentation to cytotoxic T lymphocytes. Adenosine-5'-triphosphate (ATP) is also released by tumor cells, leading to the activation of the purinergic receptors P2RX7 expressed on the surface of dendritic cells, activating the NLRP3 inflammasome and causing the release of IL-1β by dendritic cells, while promoting the orientation of the immune response towards a TH1 response and the production of γ-interferon by cytotoxic T lymphocytes.In this work, we aimed to compare the ability of two drugs of a same class of chemotherapy, the platinum derivates oxaliplatin (OXP) and cisplatin (CDDP), to induce immunogenic death of tumor cells. Thanks to in vitro and in vivo experiments (models of tumor vaccination and chemotherapy on established tumors in mice), we showed that OXP, in contrast to CDDP, has the ability to induce immunogenic death of colon cancer cells. This intra-class difference depends on the ability of each drug to cause one of the key phenomena of immunogenic cell death: the induction of the exposure of the CRT to the surface of dying tumor cells. We could also show that the induction of immunogenic death of colon cancer cells by OXP had clinical relevance in humans. Indeed, the existence of a loss-of-function polymorphism of tlr4 affects the prognosis (PFS) of patients treated with OXP-based chemotherapy regimen for a metastatic colorectal cancer. Subsequently, we developed biosensors to study the ability of different drugs to induce key phenomena of cell death immunogen tumor cells (CRT exposure, HMGB1 and ATP release) using high-content screening by an automated video-microscopy platform. We showed that a pharmaceutical correction of the inability of cisplatin to induce an endoplasmic reticulum stress could restore the immunogenicity of cisplatin-induced tumor cell death. These results open the way to the discovery of new molecules that, alone or in combination with other known therapies, could improve the prognosis of cancer.

Aujourd’hui, les traitements du cancer colorectal métastatique ont évolué grâce à la combinaison de chimiothérapies conventionnelles à base de 5-FU, oxaliplatine et/ou Irinotécan et de thérapies ciblées dirigées contre le récepteur de l’EGF ou le VEGF. Malgré un taux de survie amélioré par la combinaison de ces drogues, la résistance innée et acquise aux traitements est une cause fréquente d'échec thérapeutique.Dans le but de découvrir de nouvelles cibles thérapeutiques nous avons effectué plusieurs criblages phénotypiques en utilisant des modèles cellulaires de résistance acquises aux chimiothérapies (oxaliplatine et irinotécan) générés au laboratoire ainsi que la lignée HCT116 qui présente une résistance innée aux thérapies anti-EGFR (cétuximab, panitumumab, Erlotinib). Le but final de ce projet étant de révéler des gènes, dont l’inhibition permet de rétablir la sensibilité à l’un de ces traitements, affichant ainsi une interaction létale avec le médicament.Une fois les kinases potentiellement impliquées dans la résistance aux thérapies du CCR identifiées, une inhibition spécifique par shRNA et/ou un inhibiteur spécifique a été effectuée afin de confirmer les potentielles cibles thérapeutiques et/ou biomarqueurs de réponse aux traitements. La cible la plus prometteuse, identifiée comme un déterminant de la résistance à l’oxaliplatine est la protéine ATR (Ataxia-telangiectasia mutated and rad3 related). Une protéine jouant un rôle clé dans la réparation de l'ADN et qui est activée en réponse à la présence d'ADN simple brin persistant (ssDNA) ou de stress réplicatif, pouvant être généré par certaines thérapies anticancéreuses.L’inhibition ATR via son inhibiteur pharmacologique VE-822 (VX-970) combinée à l’oxaliplatine a alors été étudiée par l’utilisation de tests cytotoxiques complétés par une étude d’additivité. Ainsi, nous avons démontré que l’inhibition d’ATR combinée avec l’oxaliplatine entraine une forte synergie dans la lignée HCT116-R1 à la fois en 2D et en 3D. Cet effet est également retrouvé dans d’autres lignées clonales résistantes à l’oxaliplatine (HCT116-R2, SW48-R1) ainsi que dans les lignées cellulaires à l’origine de ces dernières (HCT116, SW48). Nous avons également montré que l'effet synergique de l’oxaliplatine et du VE-822 dans la lignée HCT116-R1 s'accompagne d'une augmentation de la présence d’ADN simple brins suivie de nombreuses cassures double brins de l’ADN, d'un arrêt de la prolifération et d'une induction de l'apoptose. L'apparition de ces dommages à l'ADN est également corrélée avec l'activation de la voie ATM, de p53 et l'inhibition de l'activité CDK2. De plus, in vitro le double traitement provoque une induction des signaux moléculaires à l’origine de la mort immunogène équivalente ou bien supérieure aux traitements par l’oxaliplatine seul. Enfin, l'association d'oxaliplatine + VE-822 est également efficace in vivo, sur des souris immunodéprimées xénogreffées avec les cellules HCT116-R1 ainsi que sur des souris immunologiquement compétentes, avec un effet synergique plus élevé indiquant que la mort immunitaire (ICD) fait partie du mécanisme de cette combinaison de médicaments. En conclusion, toutes ces données confirment l’intérêt du criblage phénotypique dans la découverte de nouvelles cibles thérapeutiques en démontrant pour la première fois le rôle fonctionnel de l'ATR dans la sensibilité à l’oxaliplatine. / Today, treatments for metastatic colorectal cancer have evolved through the combination of conventional chemotherapy 5-FU, oxaliplatin and / or Irinotecan and targeted therapies directed against the EGF receptor or VEGF. Despite an improved survival rate through the combination of these drugs, innate and acquired resistance to treatment is a common cause of therapeutic failure.In order to discover new therapeutic targets we carried out several phenotypic screenings using cellular resistance models acquired to chemotherapies (oxaliplatin and irinotecan) generated in the laboratory as well as the HCT116 line which exhibits an innate resistance to anti-EGFR therapies (cetuximab , panitumumab, Erlotinib). The ultimate goal of this project is to reveal genes, whose inhibition restores sensitivity to one of these treatments, thus displaying a lethal interaction with the drug.Once the kinases potentially involved in resistance to CCR therapies identified, specific inhibition by shRNA and / or a specific inhibitor was performed to confirm the potential therapeutic targets and / or biomarkers for response to treatments. The most promising target, identified as a determinant of resistance to oxaliplatin is the ATR protein (Ataxia-telangiectasia mutated and rad3 related). A protein that plays a key role in DNA repair and is activated in response to the presence of persistent single stranded DNA (ssDNA) or replicative stress, which can be generated by certain anti-cancer therapies.The inhibition of ATR via its pharmacological inhibitor VE-822 (VX-970) combined with oxaliplatin was then studied by the use of cytotoxic tests supplemented by an additivity study. Thus, we demonstrated that the inhibition of ATR combined with oxaliplatin leads to a strong synergy in the HCT116-R1 cell line in both 2D and 3D. This effect is also found in other oxaliplatin resistant clonal lines (HCT116-R2, SW48-R) as well as in the cell lines originating from them (HCT116, SW48).We have also shown that the synergistic effect of oxaliplatin and VE-822 in the HCT116-R1 line is accompanied by an increase in the presence of single-stranded DNA followed by numerous double-stranded DNA breaks, stopping proliferation and inducing apoptosis. The occurrence of this damage to DNA is also correlated with activation of the ATM pathway, p53 and inhibition of CDK2 activity. Moreover, in vitro the double treatment causes an induction of the molecular signals triggering the immunogenic cell death equivalent or superior to the treatments by oxaliplatin alone.Finally, the combination of oxaliplatin + VE-822 is also effective in vivo in immunodeficient mice xenografted with HCT116-R1 cells as well as in immunologically competent mice with a higher synergistic effect indicating that immune death (ICD ) is part of the mechanism of this combination of drugs.In conclusion, all these data confirm the interest of phenotypic screening in the discovery of new therapeutic targets by demonstrating for the first time the functional role of ATR in sensitivity to oxaliplatin.

Le cancer colorectal, historiquement de mauvais pronostique, a fait au cours des années l'objet de nombreuses recherches qui ont changé sa prises en charge notamment par l'évaluation de nouvelles thérapies, la recherche de facteurs prédictifs de sensibilité à la chimiothérapie ou de nouveaux marqueurs de pronostic. L'association des plusieurs molécules dans un protocole chimiothérapeutique représente le pilier du traitement du cancer colorectal métastatique. Elle peut être responsable d'une augmentation du taux de réponse, ainsi que d'une augmentation de la survie des patients. Les protocoles qui utilisent l'association entre l'acide L-folinique, le 5-FU et l'Irinotécan (FOLFIRI) ou l'Oxaliplatine (FOLFOX) sont devenu les protocoles les plus souvent utilisés, en première ligne chimiothérapeutique, pour traiter les cancers colorectaux. En même temps, les polymorphismes génétiques au niveau des gènes cibles des médicaments ou encore au niveau des gènes impliquées dans les voies de détoxification, ainsi qu'au niveau des gènes intervenant dans les processus de réparation de l'ADN peuvent peser sur l'activité de ces molécules chimiothérapeutiques. En conséquence nous nous sommes intéressés au cours de cette thèse à la recherche des facteurs prédictifs de l'efficacité et de la tolérance aux traitements utilisant principalement les trois molécules (5- FU, Irinotécan et Oxaliplatine). L'individualisation thérapeutique en fonction du profil pharmacogénétique du chaque patient, rendra possible, d'un côté, la diminution des toxicités et, d'un autre côté, l'augmentation de l'efficacité du traitement, accompagnée de l'amélioration de la qualité de vie des patients.

La présence de lésions sur l'ADN contribue à déstabiliser sa structure, bloquant certains processus vitaux pour la cellule. Ces altérations peuvent cependant avoir un intérêt thérapeutique, par exemple dans le cas de l'utilisation d'anticancéreux tels que les dérivés du platine. Les adduits volumineux qu'ils génèrent, s'ils ne sont pas réparés, entraînent la cellule vers l'apoptose. La compréhension de la réponse à ces anticancéreux passe par l'étude des protéines qui interagissent directement avec les dommages, et dont l'ensemble constitue l'interactome des lésions de l'ADN. Ce travail de thèse présente le développement d'outils destinés à compléter la liste des protéines associées aux adduits du platine. Dans un premier temps, nous avons utilisé un piège à protéines (ligand fishing) constitué de plasmides lésés fixés sur des billes magnétiques. Trois dérivés du platine ont été sélectionnés pour générer les lésions : le cisplatine (molécule princeps), l'oxaliplatine, et le satraplatine. Ce piège a permis d'obtenir, à partir d'extraits nucléaires issus de cellules cancéreuses HeLa et grâce à une identification par protéomique, une liste de candidats comprenant des protéines déjà connues (HMGB1, hUBF, complexe FACT), mais aussi 29 nouveaux membres de l'interactome. Parmi ceux-ci, nous avons relevé PNUTS, TOX4 et WDR82, qui constituent les sous-unités du complexe PTW/PP, très récemment découvert. La présence de ce complexe a été également validée sur un modèle d'adénocarcinome mammaire MDA MB 231, et les conséquences biologiques de son interaction avec les adduits du platine devront maintenant être précisées. Dans un second temps, nous avons mis au point une biopuce permettant d'étudier les interactions ADN lésé/protéine par SPRi. Les affinités respectives d'HMGB1 et du nouveau candidat TOX4 pour les adduits des trois dérivés du platine ont pu être ainsi confirmées. Dans un dernier temps, nous avons étudié le rôle de DDB2 (acteur de la reconnaissance des photoproduits UV) dans la prise en charge des adduits platinés. Les expérimentations menées sur les cellules MDA MB 231 exprimant DDB2 de façon différentielle nous ont permis de vérifier que cette protéine ne participe pas à la réparation des adduits du cisplatine, contribuant plutôt à potentialiser l'action cytotoxique de cet agent. Dans le futur, nos microsystèmes pourront être adaptés à l'étude de l'interactome d'autres lésions de l'ADN.

Le cancer colorectal est un problème de santé publique majeur pour lequel la recherche de nouveaux traitements est indispensable. Notre équipe a démontré l’efficacité d’une immunothérapie par un lipide A dans un modèle de cancer du colon chez le rat. Lorsque les rats sont porteurs de petites carcinomatoses, le lipide A induit la guérison de 95% des rats. L’étude des mécanismes d’action de cette immunothérapie nous a permis de montrer que l’effet antitumoral du lipide A est dépendante de la cytotoxicité induite par le granzyme B produit par les neutrophiles intratumoraux. En effet, nous avons montré que, dans le microenvironnement tumoral, les neutrophiles produisent du granzyme B et présentent un phénotype de type N2 protumorigène. Lorsque les rats sont traités par lipide A, il y a modification du phénotype des neutrophiles en type N1 antitumoral et libération du granzyme B qui induit l’apoptose des cellules tumorales. Lorsque les rats développent des tumeurs beaucoup plus volumineuses, l’efficacité du lipide A est diminuée et seul 40% des animaux sont guéris. L’injection préalable d’oxaliplatine permet alors de maintenir l’efficacité de l’immunothérapie par le lipide A. Nous avons montré que l’oxaliplatine induit la sénescence des cellules tumorales, générant ainsi un microenvironnement propice au recrutement au sein des tumeurs des neutrophiles, lesquels sont activables par l’immunothérapie subséquente. L’association de l’induction de la sénescence et de l’activation des cellules immunitaires par immunothérapie est une approche efficace et originale sur laquelle les recherches doivent se poursuivre. / Colorectal cancer is a major public health concern in France. Resistance to standard chemotherapy requires development of novel therapeutic approaches. In the past decades, our team showed the immunotherapeutic properties of lipid A in a model of colon cancer in rats. 95% of rats bearing small carcinomas were cured following treatment by lipid A. The study of mechanisms underlying this immunotherapy allowed us to show that the antitumor effect of lipid A was dependent on cytotoxicity induced by granzyme B produced by intratumoral neutrophils. Indeed, we have shown that, in the tumor microenvironment, neutrophils produced granzyme B and had a pro-tumorigenic N2 phenotype. When rats were treated with lipid A, neutrophils shifted to an antitumor N1 phenotype and released granzyme B, thus inducing apoptosis of tumor cells. In rats bearing advanced carcinoma, the effectiveness of lipid A was reduced and only 40% of animals were cured. An injection of oxaliplatin prior to lipid A treatment allowed sustaining the effectiveness of lipid A immunotherapy. In the present study, we showed that oxaliplatin injection induced tumor cell senescence. The microenvironment produced by senescent cells enabled then the recruitment of neutrophils within tumors, subsequently activated by lipid immunotherapy.Combining the induction of tumor cells senescence and activation of immune cells by an immunotherapeutic agent constitute an original and interesting therapeutic approach, but still studies must be carrying out to better understand underlying mechanisms.

Les cancers de la prostate sont classés en deux catégories. Les cancers de haut grade se distinguent des cancers de bas grade par une plus forte agressivité et un pronostic plus mauvais. Lorsqu’ils deviennent résistants à l’hormonothérapie, les cancers de haut grade sont traités par une chimiothérapie basée sur les taxanes. Néanmoins, les taux de réponse restent faibles. Il existe donc un réel besoin quant à l'identification d'alternatives thérapeutiques qui soient spécifiques de ce type de tumeur. Dans cette optique, notre travail a été de proposer une telle alternative par une approche qui prenne en compte la génétique spécifique des cancers de haut grade. Nous avons exploité une signature de 86 gènes dont le niveau d’expression permet de discriminer entre les tumeurs de haut et de bas grade. Par une approche in silico originale utilisant la banque de données du NCI, nous avons identifié 382 corrélations entre le niveau d’expression de 50 gènes et la sensibilité à 139 agents antiprolifératifs. Parmi ces corrélations, nous avons identifié une signature de 9 gènes qui est spécifique de la réponse à l’oxaliplatine. Cette signature a été confirmée sur le plan fonctionnel dans les lignées cancéreuses prostatiques DU145 et LNCaP. Nous avons donc fourni la preuve de concept que notre approche permet d’identifier de nouvelles molécules pouvant être utilisées en alternative aux taxanes pour traiter spécifiquement les cancers de haut grade. Cette stratégie permet aussi d’identifier de nouveaux marqueurs (gènes) régulant la sensibilité à certains médicaments. Nos résultats démontrent par exemple le rôle des gènes SHMT, impliqués dans la régulation du métabolisme monocarboné, dans la sensibilité spécifique à l’oxaliplatine par un mécanisme qui fait intervenir, du moins en partie, une dérégulation du niveau de méthylation global de l’ADN. / Prostate cancers are classified in two categories. High grade cancers are distinguished from low grade cancers by their higher agressivity and worse prognostic. When they become refractory to hormone therapy, high grade cancers are treated with a taxane-based chemotherapy. However, response rates remain low. Therefore, there is a real need for the discovery of new therapeutic alternatives which are specific for this type of tumors. For that purpose, our work aimed at proposing such an alternative with a strategy that took into account the high grade genetic background. We exploited a signature of 86 genes for which expression level could distinguish between low grade and high grade tumours. With an original in silico approach, we searched the NCI databases and identified 382 correlations between 50 genes and the sensitivity to 139 antiproliferative agents. Among these, a signature of 9 genes was able to specifically predict cell response to oxaliplatin. This signature was validated at the functional level in two prostate cancer cell lines, DU145 and LNCaP. We have thus provided the proof-of-concept that our approach allows the identification of new drugs that can be used alternatively to taxanes in order to specifically treat high grade prostate cancers. This strategy also allows the identification of new markers (genes) regulating the sensitivity to various drugs. Our results demonstrate for example the implication of SHMT genes, which are involved in the regulation of the one-carbon metabolism, in the specific sensitivity to oxaliplatin, by a mechanism which involves, at least in part, the deregulation of the global level of DNA methylation.

L’oxaliplatine (OXA) est un anticancéreux couramment employé en oncologie, son efficacité étant reconnue en première ligne dans le traitement de nombreux cancers. Cependant, son utilisation est limitée par l’apparition de neuropathies impactant la qualité de vie du patient. Pour identifier et étudier des marqueurs cliniques, plasmatiques et électrochimiques de neuropathie chronique induite par l’oxaliplatine (NPIO), deux études pilotes (LIPIDOXA et CANALOXA) ont été réalisées. Les patients de l’étude LIPIDOXA ont été inclus avant traitement par OXA et ont été évalués avant traitement, tout au long du traitement et six mois après l’arrêt. Entre mai 2014 et juin 2016, 35 patients ont été inclus. L’apparition d’une hypoesthésie thermique a été mise en évidence six mois après arrêt de l’OXA, révélateur d’un processus neurotoxique qui se poursuit même après l’arrêt du traitement. L’étude des marqueurs plasmatiques a révélé, en fin de traitement, une augmentation de la production de prostaglandines E2, un niveau moins élevé de stress oxydant chez les patients souffrant d’une neuropathie de grade 2 ainsi qu’une diminution de la concentration des triglycérides polyinsaturés associée à une tendance à l’augmentation des acides gras libres polyinsaturés. Les patients de l’étude CANALOXA, tous neuropathiques, ont été inclus en cours de traitement par OXA et évalués une seule fois. Entre avril 2016 et mars 2017, 36 patients ont été inclus. Les valeurs des conductances électrochimiques de la peau (ESC) étaient pathologiques pour un tiers des patients. Les valeurs d’ESC étaient bien corrélées avec le score de douleur neuropathique.Ces marqueurs sont cependant peu spécifiques et semblent d’apparition tardive. Aussi, ils sont difficilement utilisables en pratique clinique pour un éventuel suivi de la tolérance neurologique au traitement. Au-delà de l’apport clinique et thérapeutique modéré, ce travail renforce la compréhension de la physiopathologie de la NPIO dans le domaine de la neuropathie à petites fibres, les processus inflammatoires associés et la perturbation du métabolisme lipidique chez le patient traité par oxaliplatine.La complémentarité et les similarités de ces travaux rappellent que la prise en charge du patient doit être globale et conjuguer des éléments variés au sein desquels le patient doit rester au cœur de la gestion de la NPIO. Ce projet de recherche s’inscrit dans une dynamique d’amélioration continue et les résultats des études pilotes constituent une base pour approfondir les travaux. / Oxaliplatin (OXA) is an anti-cancer drug widely used in oncology, its effectiveness is recognized in first-line chemotherapy regimen in many cancers. However, its use is limited by an onset of a disabling peripheral neuropathy with a negative association with quality of life. To identify and study clinical, plasma and electrochemical markers of oxaliplatin-induced chronic neuropathy (OIPN), two pilot studies (LIPIDOXA and CANALOXA) were conducted.Patients in the LIPIDOXA study were included prior to OXA treatment and were evaluated before treatment, during treatment, and six months after discontinuation. Between May 2014 and June 2016, 35 patients were included. The onset of thermal hypoaesthesia was highlighted six months after OXA completion, revealing a neurotoxic process that extends beyond treatment. The study of plasma markers revealed, at the end of treatment, an increase of prostaglandins E2 release, a lower level of oxidative stress in patients suffering from grade-2 neuropathy as well as a decrease in the concentration of polyunsaturated triglycerides associated with a tendency in polyunsaturated free fatty acids increase. The patients in the CANALOXA study, all neuropathic, were included during treatment with OXA and evaluated once. Between April 2016 and March 2017, 36 patients were included. The values of the electrochemical conductances of the skin (ESC) were pathological for one third of patients. ESC values were well correlated with the neuropathic pain score.However, these markers are sparsely specific and seem to be of late onset. Thus, they are are not suitable for a possible monitoring of the neurological tolerance of the treatment in the current care practice. Beyond the moderate clinical and therapeutic contribution, this work strengthens the understanding of the pathophysiology of OIPN in the field of small-fiber neuropathy, the associated inflammatory processes and the disruption of lipid metabolism in the patient treated with oxaliplatin.The complementarity and similarity of this work remind us that the patient care must be global and combine various elements in which the patient must remain at the heart of the management of the OIPN. This project takes part in a dynamic of continuous improvement and the results of these pilot studies constitute the basis for further research in this field.