Objectifs: Malgré leur grande hétérogénéité histologique et moléculaire, la prise en charge clinique des carcinomes ovariens de haut-grade (COHG) reste peu variable. Le pronostic sombre de cette pathologie implique un réel besoin des nouvelles thérapies. Au-delà des marqueurs pronostiques histologiques classiques et des enquêtes oncogénétiques, l’objectif de cette étude a consisté à rechercher des cibles moléculaires pharmacologiquement recrutables afin de pouvoir proposer aux patientes un accès à la thérapie innovante et personnalisée. Méthodes: Cette étude a été réalisée chez 53 patientes (pts) (âge moyen 58,9 ans, intervalle 25-87) de COHG histologiquement prouvés dont 45 pts de sous-type séreux. 19 pts ont fait l’objet d’une consultation et d’un test oncogénétique sur la base d’antécédents familiaux / personnel de cancer de sein/ovaire. chez. L’expression de P53 et de PTEN a été évaluée sur des tissus fixés au formol et inclus en paraffine par immunohistochimie. Les mutations somatiques de KRAS, NRAS, BRAF, PIK3CA et MET ont été recherchées par PCR-HRM (Polymerase Chain Reaction High Resolution Melting) puis vérifiées par NGS (Next Generation Sequencing) sur des extraits d'ADN préparés à partir d'échantillons de tumeurs congelés, prélevés au moment du diagnostic. Résultats: Des mutations germinales de BRCA1 / 2 ont été identifiées chez 7 pts, toutes atteintes des carcinomes séreux. Une mutation du gène KRAS (exon 2), 2 mutations du gène NRAS (exon 3), 6 mutations du gène PIK3CA (exon 5, 10 et 21) et 5 mutations du gène MET (exon 14 et 18) ont été identifiées chez les 53 tumeurs par NGS, dont deux mutations du gène NRAS et 2 mutations du gène PIK3CA détectées précédemment par PCR-HRM. Aucun profil mutationnel multiple n’a été retrouvé. La surexpression de P53 et la perte d’expression de PTEN ont été constatées chez 32 sur 53 (60%) et 19 sur 46 (41%) des tumeurs. L’analyse statistique n’a été réalisée que chez le sous-groupe de pts atteintes des carcinomes séreux à cause de l’effectif de l’étude. Avec un suivi médian de 38 mois (intervalle de 6-93), 35 pts ont eu une rechute de la maladie et 25 pts sont décédées. La survie sans progression à 2 ans est 28%, et la survie globale à 5 ans est 37%. La surexpression de P53 a été trouvée associée à une meilleure chimiosensibilité, une meilleure survie sans progression et une meilleure survie globale. Conclusion: Pour des COHG, au-delà des altérations de P53 et PTEN, des anomalies génétiques somatiques concernant les voies de signalisation PI3K et MAPK ne sont pas rares et peuvent être détectées par NGS. L’identification de ces anomalies somatiques pourrait offrir une possibilité des thérapies ciblées innovantes pour les patientes sur la base d’éléments diagnostics moléculaires. / Objectives: Despite the great histological and molecular heterogeneity, the clinical management of high-grade ovarian carcinoma remains univo-cal. As a major subgroup of ovarian carcinoma, high-grade ovarian carci-nomas (HGOC) need novel therapy. Additionally to conventional histolog-ical prognostic markers and oncogenetic investigations, molecular diag-nostic was performed using PCR-HRM (Polymerase Chain Reaction High Resolution Melting) and NGS (Next Generation Sequencing) to identify "druggable" targets that could provide access to innovative personalized therapy. Methods: This study was performed in 53 patients (pts) (mean age 58.9 years, range 25-87) with histologically proven HGOC of which 45 pts with serous carcinoma. BRCA1/2 germline mutations had been screened in 19 pts with familial/personal history of breast/ovarian cancer justifying on-cogenetic investigations. P53 and PTEN expression was assessed on for-malin fixed paraffin-embedded tissues using immunohistochemistry. So-matic mutations of KRAS, NRAS, BRAF, PIK3CA and MET were screened using PCR-HRM and then confirmed using NGS on DNA extracts from frozen tumor specimens taken at diagnosis. Results: Seven pts had BRCA1 / 2 germline mutations, all had serous carcinomas. One mutation of KRAS (exon 2), 2 mutations of NRAS (exon 3), 6 mutations of PIK3CA (exon 5, 10 and 21) and 5 mutations of MET (exon 14 and 18) were identified using NGS, of which 2 mutations of NRAS and 2 mutations de PIK3CA detected previously by PCR-HRM, no multiple mutation was detected. P53 overexpression and PTEN loss of expression was detected respectively in 32 of 53 (60%) and 19 of 46 (41%) of all the tumors. Because of the efffective of the study, statistical analyses were restricted to pts with serous carcinoma. With a median follow-up of 38 months (range 6-93), 35 pts had disease progression and 25 pts died during the follow-up. The 2-year progression-free survival (PFS) rate was 28% and 5-year overall survival (OS) rate was 37%. Overexpression of mutant P53 was found to be associated with chemosensitivity and longer PFS and OS. Conclusion: In HGOC, beside P53 and PTEN alterations, somatic genetic abnormalities of PI3K and MAPK signaling pathways can be detected us-ing NGS and provide molecular rationale for targeted therapies, potential-ly offering new therapeutic opportunities to the patients.

Depuis le début des années 2000, les traitements anticancéreux oraux (TAO) sont en développement croissant, notamment dans le cancer du sein. Ils permettent aux patients la prise de comprimés par voie orale à domicile améliorant la qualité de vie. On estime que 10 à 34% des tumeurs du sein sur-expriment la protéine HER2 (HER2+) qui augmente le risque de métastases. Deux thérapies ciblées anti-HER2 sont actuellement disponibles : le trastuzumab, anticorps monoclonal administré par voie intraveineuse et le lapatinib, inhibiteur de tyrosine kinase administré par voie orale. D’après les recommandations de l’Agence Nationale d’Accréditation et d’Evaluation en Santé (ANAES, 2003), les TAO devraient être privilégiées par rapport aux formes intraveineuses prises à l’hôpital lorsque leur efficacité est équivalente. Dans la pratique courante des oncologues, les TAO semblent néanmoins sous-utilisées dans certains cas. En plus des freins médicaux connus (adhésion thérapeutique, gestion des effets indésirables), les TAO induisent une consommation de ressources hopitalières supplémentaires qui n’est pas valorisée dans le modèle de tarification à l’activité (T2A) des établissements hospitaliers, lequel repose sur la nature et la quantité d’activité médicale réalisée. Nous supposons que le modèle de T2A représente un frein économique à l’utilisation des TAO entrainant une disparité d’accès entre les traitements anticancéreux oraux et intraveineux. L’objectif de ce travail de thèse était donc de déterminer le rôle de la T2A dans l’accès des patients aux TAO au moyen d’une évaluation médico- économique de l’impact économique et organisationnel des TAO sur le système de soins. Une revue de littérature a permis de mettre en évidence le rôle du mode de financement des soins sur l’accès aux TAO en France et aux Etats-Unis. L’analyse des bases de données nationales hospitalières du Programme Médicalisé des Systèmes d’Information (PMSI) a permis de quantifier l’enjeu économique de la chimiothérapie pour les établissements de soins et qui représente la deuxième activité des hôpitaux en volume après l’hémodialyse. Le bénéfice lié aux séances de chimiothérapie a ainsi été estimé à 108 millions d’Euros en 2010 pour l’ensemble des établissements publics et privés en France. L’analyse a également permis de simuler le transfert d’allocation de ressources de l’hôpital vers les soins de ville induit par la substitution des séances de chimiothérapie par l’utilisation des TAO. Un modèle comparant le coût du traitement intraveineux (trastuzumab) aux TAO (lapatinib et capécitabine) dans le cancer du sein métastatique HER2+ a confirmé des coûts moindres pour les TAO (17 165€ versus 36 077€ par an et par patient) liés à une économie sur les transports médicalisés mais surtout sur les consommations hospitalières et ce, malgré un coût d’acquisition plus élevé des TAO. Malgré cet impact budgétaire négatif pour les hôpitaux, une étude de préférences (Méthode des Choix Discrets) conduite auprès d’un échantillon de 203 médecins hospitaliers et libéraux a montré que l’efficacité d’un traitement anticancéreux restait le déterminant principal de la décision thérapeutique (β=2,214, p<0,0001). L’étude a toutefois révélé que, aux stades avancés du cancer, la voie d’administration et son coût étaient également associés au choix du traitement (β=0,612, p=0,035 ;β=0,506, p<0,0001). Les résultats montrent donc que le modèle de financement de l’activité hospitalière influence le choix des modalités de traitement même si les critères d’ordre médicaux et environnementaux du patient demeurent des déterminants essentiels dans le choix du recours aux TAO (profil clinique du patient, adhésion thérapeutique, préférences du patient, environnement familial et socio-économique, conditions d’accès à l’offre de soins) / Since the early 2000’s, oral anticancer drugs (OADs) are increasingly available especially for the treatment of breast cancer. This route of chemotherapy administration allows patients to take oral tablets at home improving their quality-of-life. We estimate that 10 to 34% of breast tumors over-express the HER2 protein (HER2+) that increases the risk of developing metastasis. Two anti-HER2 targeted therapies are currently available: trastuzumab, a monoclonal antibody administered intravenously and lapatinib, a tyrosine kinase inhibitor administered orally. According to the recommendations of the National Agency for Accreditation and Evaluation in Health (ANAES, 2003), OADs should be administered when their efficacy is equivalent to the one of intravenous forms taken at hospital. In the current practice of oncologists, OADs seem to be underused in some cases. The medical brakes to the use of OADs (i.e. adherence, management of side effects) are well known. Nonetheless, OADs induce additional hospital healthcare resources which are not taken into account in the hospital payment system that is based on the nature and the quantity of medical activities performed (i.e. per-case payment system (PPS)). We assume that the current model of PPS represents an economic barrier to the use of OADs and which induces a disparity of access between oral and intravenous cancer treatments. The objective of this thesis was to determine the role of the PPS on the patient access to OADs based on a medico-economic evaluation of the economical and organizational impacts of OADs on the health care system. A literature review has highlighted the role of the funding of care on the access to OADs in the French and US healthcare systems. From an analysis of the national hospital database (PMSI database), we have quantified the economic implications of chemotherapy administration that is the second hospital activity in volume after hemodialysis. Earnings associated with chemotherapy sessions have been estimated at 108 million Euros in 2010 for all private and public institutions in France. This analysis also allowed us to simulate the transfer of resources allocation from hospital to community setting induced by the substitution of chemotherapy sessions by the use of OADs. A model comparing the cost of intravenous anticancer drug (trastuzumab) to OADs (lapatinib and capecitabine) in the treatment of HER2+ metastatic breast cancer confirmed the lower costs for OADs (€ 17,165 versus € 36,077 per year per patient). The higher acquisition cost of OADs was offset by the cost savings in terms of medical transportation and hospital resources. Despite this negative budget impact for hospitals, a preference study (Discrete Choice Experiment) conducted among 203 physicians showed that the efficacy of cancer treatment remained the main determinant of the therapeutic decision (β=2.214, p<0.0001). The study has also revealed that, in the advanced stages of cancer, the route of administration and its associated cost was also associated with the treatment choice (β=0.612, p= 0.035; =β0.506, p<0.0001). Overall, the results show that the hospital payment system influences the choice of treatment modalities. Nonetheless, medical criterions related to the patient remain essential in the choice of using OADs (clinical profile of the patient, adherence, patient preferences, familial and socio-economic environment, and conditions of access to health care)

Background Renal cell carcinoma (RCC) is the most common type of kidney cancer. Patients diagnosed with metastatic RCC (mRCC) have shorter overall survival compared to those diagnosed at earlier stages. Several targeted therapies, which cost from $7,000 - $16,000 per month have been approved since 2005 to treat mRCC. In addition, there is a growing interest in the use of cytoreductive nephrectomy (CN) with targeted therapies among mRCC patients. However, little is known regarding the economic burden of RCC and role of CN and prescribing patterns of targeted therapies among older mRCC patients. Objectives 1) To assess the economic burden of RCC among older adults in the targeted therapy era 2) To compare the overall survival (OS) and total healthcare cost (THC) among older mRCC patients receiving CN and targeted therapy versus patients receiving targeted therapy alone 3) To describe prescribing patterns of targeted therapies and associated OS and THC among older mRCC patients. Methods This dissertation was conducted using the Surveillance Epidemiology and End Results (SEER) - Medicare linked data. For the first objective, the study included a prevalent cohort of RCC patients from 2013, diagnosed during 2005 - 2013 and continuously enrolled in Medicare. RCC patients were matched to non-cancer beneficiaries using propensity score matching. Generalized linear models estimated the incremental healthcare costs. Incremental total healthcare cost (THC) was multiplied by the estimated number of RCC patients on Medicare to calculate the total economic burden of RCC. For the second objective, we included patients diagnosed with mRCC between 2007-2014 and compared overall survival (OS), and THC between patients who received CN + targeted therapy and targeted therapy alone. A propensity score based inverse probability of treatment weighting (IPTW) method was used to balance the two treatment groups. A Cox proportional hazard model assessed the risk for death and a GLM compared healthcare costs between the groups. For the third objective, patients with mRCC were defined as patients who were diagnosed at stage-IV or at earlier stages but were currently using targeted therapies. Further, we restricted our sample to patients who initiated targeted therapy. We described the frequencies of the most common first and second line targeted therapies. We also described OS and THC per month for clear-cell and non-clear cell mRCC for each therapy and line of therapy. Results The first study included 10,392 each of RCC and control patients. The average THC associated with RCC was $7,419. The average THC was $4,584 for patients diagnosed at stage-I, $4,727 for stage-II, $9,331 for stage-III, and $31,637 for stage-IV. The annual economic burden of RCC on Medicare was estimated to be $1.5 billion. The second study included 471 mRCC patients that received CN + targeted therapy or targeted therapy alone. The median OS from the adjusted survival curves was significantly higher (p Conclusions The economic burden of RCC varied substantially between early stage and metastatic patients. Among mRCC patients, use of CN among targeted therapy users was associated with a higher median OS and similar monthly THC over a lifetime. Sunitinib and everolimus were the most common first and second line targeted therapies among mRCC patients. The descriptive analysis suggested that OS and THC were similar across types of targeted therapy sequences.

During recent years, significant advances have been made in the field of molecular therapy in urologic oncology, mainly for advanced renal cell carcinoma. In this hitherto largely treatment-refractory disease, several agents have been developed targeting the von Hippel-Lindau metabolic pathway which is involved in carcinogenesis and progression of the majority of renal cell carcinomas. Although cure may not be expected, new drugs, such as the multikinase inhibitors sorafenib and sunitinib and the mammalian target of rapamycine inhibitor temsirolimus, frequently stabilize the disease course and may improve survival. Fewer data are available supporting molecular therapies in prostate, bladder, and testicular cancers. Preliminary data suggest a potential role of high-dose calcitriol and thalidomide in hormone-refractory prostate cancer, whereas targeted therapies in bladder and testicular cancers are still more or less limited to single-case experiences. The great theoretical potential and the multitude of possible targets and drug combinations, however, support further research into this exciting field of medical treatment of urologic malignancies. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

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The rationale behind targeted molecular therapy in cancer, oncogene addiction, is that tumors rely on driver oncogenes to control their proliferation and survival. Therefore, an efficacious targeted therapy should induce a dual, detrimental response to the tumor. While there have been clinical success stories using targeted therapies, even tumors that are initially sensitive invariably develop resistance. In the case of triple negative breast cancer (TNBC), despite extensive evidence pointing to its driver oncogene status, inhibitors of the Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR) are considered clinically inefficacious. Resistance to EGFR inhibition has been predominantly described as due to genetic alterations. Yet it remains unclear why patients exhibiting the same dysregulated status of a driver oncogene react to targeted therapy, as in the case of EGFR-mutant non-small cell lung cancer, while others do not at all (i.e., TNBC). Furthermore, not all of resistance can be described by genetic alterations to EGFR, to its pathway effectors, or to compensatory pathways. Emerging data reveals that drugs can induce resistance by rewiring epigenomic, transcriptional, and translational regulatory mechanisms. Unfortunately, a major limitation in designing efficacious treatments is our inability to predict whether cell types can rewire in response to drug exposure. Therefore, it is necessary to elucidate mechanisms of growth and survival in cells that have undergone rewiring. This study characterized intrinsic resistance to EGFR inhibition in TNBC. We found that EGFR inhibition induces rewiring, which results in a resistant growth state that bypasses the EGFR-MAPK pathway as a whole. Additionally, we found that a tRNA-modifying complex masks the oncogene addiction status of EGFR in TNBC by stabilizing the protein abundance of a pro-survival protein. Importantly, this happens solely in the context of EGFR inhibition. Taken together, this study highlights potential therapeutic strategies for TNBC and strategies that can be used to improve our understanding of targeted therapy resistance, especially intrinsic resistance.

Les tumeurs sont généralement constituées de différentes sous-populations de cellules cancéreuses génétiquement hétérogènes, responsables en grande partie de la capacité de la tumeur à évoluer rapidement et à s’adapter aux conditions environnementales. Cette diversité génétique a des conséquences majeures pour le patient, notamment au cours de la progression tumorale et pour l’acquisition d’une résistance aux traitements.Nous avons développé une nouvelle stratégie basée sur la technologie CRISPR/Cas9 qui consiste à introduire, en plus d’une altération de séquence voulue d’un gène d’intérêt, une série de mutations silencieuses, constituant une sorte d’étiquette génétique qui peut être détectée par PCR quantitative ou séquençage de nouvelle génération. En parallèle, un code-barres constitué exclusivement de mutations silencieuses est utilisé comme contrôle interne pour les effets non spécifiques potentiels qui peuvent être engendrés suite au clivage hors-cible par le système CRISPR/Cas9. Cette approche, que nous avons appelée CRISPR-barcoding, permet de générer et de suivre l’émergence d’un petit groupe de cellules cancéreuses contenant une mutation voulue au sein d’une population de cellules non modifiées, représentant ainsi un nouveau modèle expérimental d’hétérogénéité génétique intratumorale. Grâce à une série de preuves de concept, nous avons montré que CRISPR-barcoding est une nouvelle approche qui permet d’étudier de façon simple et rapide les conséquences fonctionnelles de différents types de modifications génétiques apportées directement au niveau de la séquence génomique.Dans la deuxième partie de ma thèse, nous avons utilisé cette nouvelle approche pour l'étude de la résistance du cancer bronchique non à petites cellules (CBNPC) à la thérapie ciblée. Les patients de CBNPC dont la tumeur présente une mutation activatrice de l'epidermal growth factor receptor (EGFR) sont généralement traités avec des inhibiteurs de ce récepteur. Malheureusement, malgré une réponse initiale, presque invariablement ces patients rechutent, suite au développement d’une résistance causée, dans la majorité des cas, par l’apparition de mutations secondaires ou tertiaire de l'EGFR. Grâce à un criblage réalisé en utilisant un modèle de CBNPC basé sur la stratégie CRISPR-barcoding, nous avons pu identifier l’inhibiteur multikinase sorafenib pour sa capacité à prévenir la résistance de ces cellules aux inhibiteurs d’EGFR. Ce composé présente un mécanisme d’action original, impliquant une diminution précoce du niveau de phosphorylation de STAT3, suivie par une baisse considérable de l’expression de l’EGFR, aboutissant à une inhibition des voies intracellulaires en aval de ce récepteur, telles que RAS-MAPK et PI3K-AKT-mTOR. Ces données ont été confirmées in vivo en utilisant un modèle de xénogreffe de cellules de CBNPC modifiées par CRISPR-barcoding.En conclusion, l’ensemble de nos résultats montre que le sorafenib peut prévenir l’émergence de cellules de CBNPC résistantes aux inhibiteurs d’EGFR, indiquant que ce composé pourrait représenter une nouvelle stratégie thérapeutique pour le traitement de ce type de tumeur. / Individual tumors are composed of multiple and genetically distinct subpopulations of transformed cells that can adapt and evolve in a different way based on environmental conditions. This genetic diversity has major consequences for the patient, particularly during tumor progression and for cancer treatment.We devised a new strategy based on CRISPR/Cas9 technology in which a potentially functional modification in the sequence of a gene of interest is coupled with a series of silent point mutations, functioning as a genetic label for cell tracing. In parallel, a second barcode consisting of distinct silent mutations is inserted in the same cell population and used as a control for CRISPR/Cas9 off-target cleavage. This approach, that we named CRISPR barcoding, enables detection of cells containing the mutation of interest within a mass population of unmodified cells using real-time quantitative PCR or deep sequencing. Through a series of proof-of-concept studies, we demonstrated that CRISPR-barcoding is a fast and highly flexible strategy to investigate the functional consequences of a specific genetic modification in a broad range of assays.In the second part of my thesis, we used CRISPR-barcoding to investigate non-small cell lung cancer (NSCLC) resistance to targeted therapy. Some NSCLCs harbor activating mutations of the epidermal growth factor receptor (EGFR) and are addicted to this signaling pathway. These tumors initially show a good response to EGFR inhibitors (EGFRi), but they almost invariably relapse, due to the acquisition of a resistance, as a result of additional genetic alterations, including secondary and tertiary EGFR mutations. Using a CRISPR-barcoding model, we identified the multikinase inhibitor sorafenib for its ability to prevent EGFRi resistance in NSCLC cells. This compound acts through an original mechanism that involves early reduction of STAT3 phosphorylation and late down-regulation of EGFR, resulting in the inhibition of different downstream pathways activated by this receptor, including, RAS-MAPK and PI3K-AKT-mTOR. These results were confirmed in vivo, using a CRISPR-barcoding xenograft model for NSCLC.Altogether, our data indicate that sorafenib can prevent NSCLC resistance to EGFRi through a novel mechanism, thus providing a new potential therapeutic strategy for the treatment of this type of cancer.

En France, le cancer du sein est le cancer le plus fréquent chez les femmes et la deuxième cause de décès par cancer. Si la mortalité relative du cancer du sein a diminué ces dernières années, de nombreux progrès restent à faire pour les 20 à 25 % de patientes qui évoluent vers un stade métastatique. Cette étude s’appuie sur la réalisation de 103 entretiens semi-directifs réalisés auprès d’acteurs de la prise en charge en oncologie et de patientes atteintes de cancer du sein métastatique. L’objectif de ce travail de thèse était d’étudier : l’impact des nouvelles thérapies ciblées sur l’organisation de la prise en charge et leur diffusion, le vécu des patientes avec les traitements et leur adhésion thérapeutique. Nous avons montré, dans un premier temps, que les nouvelles thérapies ciblées orales modifient la prise en charge traditionnelle des patientes qui restent moins dans la sphère d’influence de la structure de soins et qu’il existe de nombreux freins à la diffusion de ces traitements chez les oncologues. Dans un deuxième temps, nous avons mis en avant les représentations positives des patientes sur les thérapies ciblées orales qui sont sources d’espoir et améliorent la qualité de vie. Pour autant, le vécu au quotidien vient parfois nuancer ces représentations et peut révéler des freins à l’adhésion thérapeutique tels que l’apparition d’effets secondaires ou les responsabilités engendrées par la demande d’autonomie. Enfin, dans un troisième temps, nous avons mis en exergue le manque de connaissances des patientes sur les innovations thérapeutiques et l’importance de la décision partagée avec l’oncologue tout particulièrement face à la chronicisation progressive de certains cancers du sein métastatiques. / In France, breast cancer is the most common cancer amongst women and the second cause of cancer death. Although breast cancer relative mortality has decreased significantly in recent years, there is still a lot to be done for the remaining 20% to 25% of patients who have metastasized. This study is based on 103 semi-structured interviews carried out with oncology healthcare professionals and metastatic breast cancer patients. The aim of this work was to study the impact that new targeted therapies can have on managing the patient’s care and their diffusion, the patients’ experiences with these treatments, their social representations and their therapeutic adherence. First, we showed that new oral targeted therapies disrupt the traditional steps in a patient care. Patients arefar less in the hospital’s sphere of influence and there are many barriers to the dissemination of these treatments for oncologists. Second, we highlighted the positive representations of oral targeted therapies that patients have, which is bringing them hope and improving their quality of life. However, the day-to-day experience with the treatment sometimes moderates these representations and may reveal obstacles to their therapeutic adherence such as side effects or the responsibilities created by the demand for autonomy. Finally, we showed the lack of patients’ knowledge about therapeutic innovations and the importance of the implementation of shared decision making with the oncologist, especially in the face of the progressive chronicisation of a number of metastatic breast cancers.

<p>Lung cancer is the third most prevalent cancer in the world; however it is the leading cause of cancer related deaths worldwide. Non-small cell lung cancer (NSCLC) accounts for ~85% of the lung cancer cases. The current strategies to treat NSCLC patients with frequent causal genetic mutations is through targeted therapeutics. Approximately 10-35% of NSCLC patient tumors have activated mutations in the Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR) resulting in uncontrolled cellular proliferation. The standard-of care for such patients is EGFR-Tyrosine Kinase Inhibitors (EGFR-TKIs), a class of targeted therapeutics that specifically inhibit EGFR activity. One such EGFR-TKI used in this study is erlotinib. Following erlotinib treatment, tumors rapidly regress at first; however, over 50% of patients develop erlotinib resistance within a year post treatment. Development of resistance remains to be the major challenge in treatment of NSCLC using EGFR-TKIs such as erlotinib. </p> <p>In approximately 60% of cases, acquired erlotinib resistance in patients is attributed to a secondary mutation in EGFR, whereas in about 20% of cases, activation of alternative signaling pathways is the reported mechanism. For the remaining 15-20% of <a>cases</a> the mechanism of resistance remains unknown. Therefore, it can be speculated that the common methods used to identify genetic mutations in tumors post erlotinib treatment, such as histologic analysis and genetic screening may fail to identify alterations in epigenetic mediators of erlotinib resistance, also including microRNAs (miRNAs). MiRNAs are short non-coding RNAs that post-transcriptionally negatively regulate their target transcripts. Hence, in this study two comprehensive screens were simultaneously conducted in erlotinib sensitive cells: 1) a genome-wide knock-out screen, conducted with the hypothesis that loss of function of certain genes drive erlotinib resistance, 2) a miRNA overexpression screen, conducted with the hypothesis that certain miRNAs drive the development of erlotinib resistance when overexpressed. The overreaching goal of the study was to identify novel drivers of erlotinib resistance such as microRNAs or other epigenetic factors in NSCLC.</p><p>The findings of this study led to the identification of a tumor suppressive protein and an epigenetic regulator, SUV420H2 (KMT5C) that has never been reported to be involved in erlotinib resistance. On the other hand, the miRNA overexpression screen identified five miRNAs that contribute to erlotinib resistance that were extensively analyzed using multiple bioinformatic tools. It was predicted that the miRNAs mediate erlotinib resistance via multiple pathways, owing to the ability of each miRNA to target multiple transcripts via partial complementarity. Importantly, a correlation between the two screens was identified clearly supporting the use of two simultaneous screens as a reliable technique to determine highly significant miRNA-target interactions. Overall, the findings from this study suggest that epigenetic factors, such as histone modifiers and miRNAs function as critical mediators of erlotinib resistance, possibly belonging to the 15-20% of NSCLC cases with unidentified mechanisms involved in erlotinib resistance.</p><p></p>

La sensibilité des cellules de mélanomes aux molécules de thérapies ciblées dépend du microenvironnement tumoral (interactions cellule-cellule et cellule-matrice extracellulaire). Les systèmes tridimensionnels (3D) de culture in vitro reflètent mieux l’architecture structurelle native des tissus et sont attrayants pour l’étude des interactions cellulaires. Nous avons développé et comparé plusieurs modèles de mélanome métastatique : les cellules de mélanomes (SK-MEL-28 et SK-MEL-3, mutées BRAF V600E et SK-MEL-2, BRAF sauvages) cultivées en monocouche (2D) et co-cultivées en 3D sur des équivalents de derme avec des fibroblastes, afin de mieux comprendre les facteurs modulant la sensibilité cellulaire à un inhibiteur de BRAF (BRAFi, Vémurafenib) et au Vémurafenib associé à un inhibiteur de MEK (MEKi, Cobimetinib). La sensibilité cellulaire aux traitements a été évaluée sous différents aspects : prolifération cellulaire (numération cellulaire, incorporation d'EdU, test MTS), analyse des voies de signalisation MAPK et PKB / Akt (Western-blot), apoptose (TUNEL), libération de cytokines et de facteurs de croissance (ELISA) et histologie (modèles 3D). Un effet cytostatique de BRAFi a été observé sur les cellules SK-MEL-28 et SK-MEL-3 cultivées dans les modèles 2D et 3D. La lignée cellulaire SK-MEL-2 était résistante au BRAFi lorsqu'elle a été cultivée en monocouche, mais sensible lorsqu'elle a été co-cultivée avec des fibroblastes incorporés dans une matrice de collagène de type I. Les milieux conditionnés par les fibroblastes 3D (équivalents de derme) ont sensibilisé les cellules SK-MEL-2 (2D) au BRAFi. L'analyse des surnageants de culture cellulaire a révélé que les équivalents de derme libéraient certains facteurs solubles (IL-6, IL-8, HGF, TGF-β) : ces sécrétions ont été modifiées au cours du traitement par Vémurafenib. La combinaison du traitement avec MEKi a renforcé l'action du Vémurafenib sur les cellules de mélanomes métastatiques tout en diminuant la capacité de prolifération des fibroblastes. Des populations de cellules contenant des cellules de mélanomes ou des fibroblastes associés au cancer (CAFs) ont été isolées à partir d'une biopsie de métastase cutanée provenant d'une patiente atteinte d'un mélanome métastatique. Ces cellules ont permis de réaliser des modèles de mélanome métastatique patient-spécifique afin d’étudier in vitro la sensibilité des cellules de la patiente aux traitements dans un microenvironnement tumoral (sécrétion paracrine de cellules stromales et matrice de collagène). Ces modèles prédictifs 3D patient-spécifique pourront être utilisés pour déterminer des stratégies de thérapies personnalisées, ainsi que pour comprendre les phénomènes de résistance des cellules de mélanomes aux traitements. / Melanoma cell sensitivity to targeted therapy molecules is dependent on the tumor microenvironment (cell-cell and cell-extracellular matrix interactions). Three dimensional (3D) in vitro cell culture systems better reflect the native structural architecture of tissues and are attractive to investigate cellular interactions. We have developed and compared several metastatic melanoma models: melanoma cells (SK-MEL-28 and SK-MEL-3, BRAF V600E mutant and SK-MEL-2 BRAF wt) cultured as a monolayer (2D) and co-cultured on 3D dermal equivalents with fibroblasts to better unravel factors modulating cell sensitivity to a BRAF inhibitor (BRAFi, Vemurafenib) and a BRAFi combined with a MEK inhibitor (MEKi, Cobimetinib). Cell sensitivity to treatments was evaluated under various aspects: cell proliferation (cell counting, EdU incorporation, MTS assay), MAPK and PKB/Akt signaling pathway analysis (Western-blotting), apoptosis (TUNEL), cytokine and growth factor release (ELISA) and histology (3D models). A cytostatic effect of BRAFi was observed on SK-MEL-28 and SK-MEL-3 cells in both models. SK-MEL-2 cell line was clearly resistant to BRAFi when cultured as a monolayer but not when co-cultured with 3D fibroblasts embedded in a type I collagen matrix. Conditioned media provided by 3D fibroblasts (dermal equivalents) underlined 2D SK-MEL-2 sensitivity to BRAFi. Cell culture supernatant analysis revealed that dermal equivalents released some soluble factors (IL-6, IL-8, HGF, TGF-β): these secretions were modified during vemurafenib treatment. The combination of treatment with MEKi enhances the action of Vemurafenib on metastatic melanoma cells while decreasing the proliferation capacity of fibroblasts. Cell populations containing melanoma cells or fibroblasts associated with cancer (CAFs) were isolated from a cutaneous metastasis biopsy of a patient with metastatic melanoma. These cells allowed the realization of patient-specific models of metastatic melanoma in order to study in vitro the sensitivity of the patient’s melanoma cells to treatments in a tumor microenvironment (paracrine secretion of stromal cells and collagen matrix). These 3D predictive patient-specific models could be used to determine personalized therapy strategies, as well as to understand the resistance phenomena of melanoma cells to treatments