Littérature scientifique sur le sujet « Tumeurs – Métabolisme »

Les variations spatiales de la mortalité dans le cadre des secteurs de recensement de la ville de Québec ont été illustrées et analysées à l'aide d'une série de cartes établies pour' les années 1976 à 1978. Outre la mortalité générale, sept causes de mortalité ont été prises en considération : maladies de l'appareil respiratoire; de l'appareil digestif; de l'appareil circulatoire; mortalité infantile; tumeurs malignes; maladies des glandes endocrines, de la nutrition et du métabolisme, accidents, empoisonnements et traumatismes. Cette analyse permet d'établir une relation entre la localisation des indices de mortalité les plus élevés et certains facteurs de l'environnement. En particulier, la mortalité relativement élevée dans le « croissant de pauvreté », situé dans la basse ville de Québec, fait ressortir de manière évidente la situation nettement défavorisée de la population qui vit dans ce secteur.

Au cours du développement tumoral, les cellules malignes reprogramment leur métabolisme pour répondre à la demande en biosynthèses conditionnant l’augmentation de leur biomasse et pour s’adapter aux propriétés de leur microenvironnement. Les avancées récentes de la recherche ont révélé l’étonnante flexibilité des cellules cancéreuses qui alternent entre un métabolisme glycolytique aérobie (appelé effet Warburg) et un métabolisme oxydatif en fonction de leurs conditions de développement, une plasticité métabolique requérant une mutualisation de leurs ressources énergétiques. Dans cette revue, nous présentons ces nouvelles découvertes et discutons d’un modèle décrivant la tumeur comme un écosystème métabolique évolutif tout en insistant sur les applications thérapeutiques qui en découlent.

L’effet Warburg est l’une des caractéristiques des cellules cancéreuses chez l’homme. C’est une véritable reprogrammation métabolique vers la glycolyse aérobie, permettant aux cellules cancéreuses de satisfaire leurs besoins énergétiques en fonction du microenvironnement qu’elles rencontrent au sein de la tumeur. De par son mode de vie, l’huître Crassostrea gigas possède des capacités particulières afin d’adapter son métabolisme aux changements extrêmes du milieu dans lequel elle se trouve. Elle est naturellement capable de reprogrammer son métabolisme vers l’effet Warburg. C. gigas représente ainsi un modèle d’intérêt pour étudier comment l’environnement peut contrôler l’effet Warburg dans des conditions qui ne pourraient être explorées chez des espèces modèles vertébrés.

Malignancy-induced type B lactic acidosis is a rare, yet fascinating, cause of refractory acidosis in patients with cancer, often unresponsive to usual medical treatments. Case reports usually discuss the paraneoplastic phenomenon in hematologic malignancies; however, we present the case of a 72-year-old woman with metastatic breast cancer, who initially presented to hospital with an elevated lactate in the absence of acidosis. She appeared to improve with fluids; however, she then represented 2 weeks later with a severe metabolic acidosis and undetectable high lactate level. Ultimately, the patient did not respond well to supportive care, and the decision was made to pursue comfort-directed therapy. RésuméL’acidose lactique de type B induite par une tumeur est une cause rare, mais extrêmement intéressante, d’acidose réfractaire chez les patients cancéreux et qui, souvent, ne répond pas aux traitements médicaux habituels. Les études de cas traitent généralement du phénomène paranéoplasique des tumeurs malignes hématologiques; toutefois, nous présentons le cas d’une femme de 72 ans atteinte d’un cancer du sein métastatique, qui s’est d’abord présentée à l’hôpital pour un taux élevé de lactate dans le sang, mais sans acidose. Son état a semblé s’améliorer grâce à un apport de liquides; toutefois, elle s’est présentée de nouveau à l’hôpital deux semaines plus tard pour une acidose métabolique grave et un taux élevé de lactate indétectable. Au bout du compte, la patiente n’a pas bien répondu aux soins de soutien, et il a été décidé d’appliquer les soins de confort.

Les phéochromocytomes et les paragangliomes (PCC/PGL) sont des tumeurs neuroendocrines rares qui se développent aux dépens de la médullosurrénale et des paraganglions sympathiques et parasympathiques. Près de 40% des patients ont une prédisposition génétique, et, à ce jour 13 gènes de prédisposition ont été identifiés. Les mutations du gène SDHB sont un facteur de risque de malignité et de mauvais pronostic qui conduisent à une perte de fonction de la succinate déshydrogénase (SDH), enzyme du complexe mitochondrial II. Il en résulte une accumulation intracellulaire de succinate responsable du phénomène dit de « pseudohypoxie » qui stimule la production de VEGF et donc l’angiogenèse, ainsi que l’expression du transporteur membranaire du glucose GLUT-1. Le surrisque de malignité liée à SDHB et l’absence de traitement curatif des formes métastatiques de PCC/PGL justifient l’élaboration d’un modèle murin permettant de mettre en place des essais précliniques. L’obtention d’un modèle murin prédisposé au PCC/PGL par mutation du gène Sdhb s’étant révélée infructueuse, notre équipe a finalement généré des cellules chromaffines Sdhb-/- immortalisées (imCC Sdhb-/-) dont l’implantation dans le coussinet adipeux sous-cutané (Fat-pad) de souris nudes NMRI a permis l’établissement du premier modèle de tumeurs porteuses d’une inactivation complète du gène Sdhb. La caractérisation phénotypique du modèle a été réalisée par imagerie multimodalité in vivo, comparativement à un groupe contrôle de souris ayant reçu des imCC non mutées (WT). L’angiogenèse tumorale évaluée par imagerie optique retrouve une expression des intégrines αvβ3 plus marquée dans le groupe Sdhb-/- avec une rétention du traceur prolongée 12 h après injection. L’IRM dynamique de contraste (IRM-DCE), montre un rehaussement tumoral global nettement plus important dans le modèle Sdhb-/-, que le post-traitement par le logiciel PhysioD3D permet d’attribuer à une augmentation du volume capillaire intratumoral. Sur le plan métabolique, la consommation globale de glucose mesurée par TEP au 18FDG est également plus marquée dans les tumeurs Sdhb-/-. Enfin, la spectroscopie par résonance magnétique (1H-MRS) a mis en évidence une accumulation de succinate dans les tumeurs Sdhb-/-, non retrouvée dans les tumeurs WT. Ce résultat a été confirmé par spectrométrie de masse et cette technique innovante de détection du succinate in vivo a été transférée avec succès en clinique pour l’exploration des patients porteurs de PCC/PGL. En conclusion, l’imagerie in vivo a permis de distinguer le phénotype des tumeurs Sdhb-/- de celui des WT, avec une néoangiogenèse, une microcirculation et un métabolisme glucidique augmentés. Ces résultats permettent de proposer des études précliniques de réponse précoce aux traitements. La détection de l’accumulation de succinate par 1H-MRS ouvre la possibilité d’un diagnostic « métabolique » préopératoire pour détecter les patients de mauvais pronostic
Pheochromocytomas and paragangliomas (PCC/PGL) are rare neuroendocrine tumours that arise from chromaffin cells of the adrenal medulla, sympathetic and parasympathetic paraganglia respectively. Around 15% of PCC are malignant. SDHB mutations are associated with malignancy and poor prognosis. SDH deficiency leads to succinate accumulation that induces a cellular pseudohypoxic phenotype, promoting in particular VEGF and GLUT-1 expression and increasing angiogenesis and glucose metabolism. The high malignancy hazard associated with SDHB and the absence of curative treatment of metastatic forms of the disease make it essential to develop a mouse model for preclinical trials launching. The quest for a predisposed mouse model of Sdhb-deficient tumors being unsuccessful, Sdhb-/- and wild-type (WT) immortalized mouse chromaffin cells previously generated in the laboratory were propagated in the fat pad of NMRI nude mice, thereby providing the first pattern of Sdhb- deficient tumors. These mice were compared to a control group receiving non-mutated imCC (WT) and characterization was performed in vivo by multimodality imaging. Optical imaging assessing the tumor angiogenesis with Angiostamp®, an RGD fluorescent peptide, found an increased expression of integrins αvβ3 in the Sdhb-/- group 12 h after tracer injection. Dynamic contrast enhanced MRI (DCE-MRI) showed an overall tumor enhancement significantly higher in the Sdhb-/- model secondary to an increase of the tumor blood flow (F) and of the intratumoral capillary volume fraction (Vb) (compartmental analysis using PhysioD3D software). Metabolic imaging assessed by 18FDG-PET confirmed the expected high glucose consumption by Sdhb-/- tumors. Finally, magnetic resonance spectroscopy (1H-MRS) detected succinate accumulation in Sdhb-/- tumors and not in WT tumors. This result was confirmed by mass spectrometry and this innovative procedure for in vivo detection of succinate was translated into patients suffering from PCC/PGL. A succinate peak was specifically observed in SDHx-related PCC/PGL patients. In conclusion, these results show strong differences between Sdhb-/- and WT allografts and suggest that preclinical therapeutic studies could be implemented in this unique model of Sdhb-deficient tumour. Our noninvasive, highly sensitive and specific method allowing in vivo detection of succinate, the major biomarker of SDHx-mutated tumors was translated into clinical imaging

Les gamètes féminines se composent d'un ovocyte, entouré par les cellules de la granulosa. Ces dernières peuvent former des Tumeurs des Cellules de la Granulosa Ovarienne (GCTs). Deux types de tumeurs sont décrits : la forme adulte (95% des cas, AGCT) ou juvénile (JGCT). Les AGCTs se caractérisent par une mutation de FOXL2 p. C134W, retrouvée dans 95% des cas ; aucun marqueur génétique n'est défini pour les JGCTs. Mes travaux de thèse se sont répartis en deux axes, fonction des deux types de tumeurs. Le premier consistait en la recherche d'un marqueur génétique commun aux JGCTs. Nous avons utilisé une approche globale de caractérisation des tumeurs et une approche par gènes candidats, orientée vers la voie PI3K/AKT/mTOR. Nous avons identifié des duplications en phase dans la protéine AKT1 dans plus de 60% de nos échantillons. Puis nous avons caractérisé les protéines mutantes d'AKT1 : elles sont enrichies à la membrane, sous forme hyper-phosphorylée et hyper-active et donnent aux cellules un phénotype membranaire hirsute. Nous avons également découvert des mutations ponctuelles, différentes d'une tumeur à l'autre. L'activité de ces mutations reste à caractériser, ainsi qu'il reste à comprendre pourquoi les duplications trouvées sont spécifiques des JGCTs. Le deuxième axe des travaux visait à mieux comprendre les mécanismes d'action de la mutation C134W de FOXL2. Nous avons créé un outil cellulaire contenant une copie de notre gène d'intérêt sous forme sauvage ou mutée, à un locus précis et invariable. L'objectif est de déterminer si la mutation C134W influe sur la liaison de la protéine à l'ADN ou si elle affecte l'interaction avec des partenaires
Female gametes consist of an oocyte surrounded by granulosa cells. These can form ovarial granulosa cells tumors (GCT). Two types of tumors are described: the adult form (95% of cases AGCT) or juvenile (JGCT). The AGCTs feature a FOXL2 mutation p. C134W, found in 95% o cases; no genetic marker is set for JGCTs. My PhD work was divided into two areas, according to the two types of tumors. The first was th search for a common genetic marker to JGCTs. We used a global approach to characterize th tumors and candidate genes approach, oriented towards the PI3K / AKT / mTOR pathway. W identified duplications in phase in the AKT1 protein in 60% of our samples. We they characterized the mutant proteins of AKT1: they are enriched in the membrane, under hyper phosphorylated and hyper-active form and give cells a shaggy membrane phenotype. We have also found point mutations, different from one tumor to another. The activity of these mutation remains to be characterized, as it is unclear why the found duplications are specific JGCTs. The second focus of the work was to better understand the mechanisms of action of the C134V mutation FOXL2. We have created a cell- tool containing a copy of our gene of interest unde wild or mutated form, at a specific and unchanging locus. The objective is to determine if tht mutation C134W influences the binding of the protein to DNA or affect the interaction witl partners

Le suppresseur de tumeurs p53 est inactivé dans la majorité des cancers humains. Actuellement, de nombreuses données mettent en évidence une régulation du métabolisme via p53, dans les cellules exposées ou non à de faibles stress. Fonction qui pourrait faire partie intégrante de son rôle d’oncosuppresseur. Nous avons mis en évidence que p53 à un niveau basal est localisée à la mitochondrie dans des cellules primaires et tumorales humaines ou de rongeurs. P53 semble majoritairement soluble et se localise à la surface des mitochondries mais également dans l’espace inter-membranaire et la matrice dans des cellules humaines. Nous avons trouvé que p53 à la mitochondrie interagit avec OCSP, une sous-unité matricielle du complexe F1F0ATPsynthase. Dans le but de préciser le rôle direct de p53 à la mitochondrie, nous avons établi des lignées exprimant de manière stable une protéine p53 adressée à l’espace inter-membranaire ou à la matrice. Nous avons mis en évidence que les cellules exprimant p53 localisée dans la matrice produisent moins d’espèces activées de l’oxygène que les cellules p53-/-. Il semble que p53 matricielle puisse aussi promouvoir la respiration mitochondriale, la production d’ATP mitochondrial et favoriser la formation des complexes IV et V de la phosphorylation oxydative. P53 dans l’espace inter-membranaire ne semble pas impliquée dans ces différents processus. De manière intéressante, p53 matricielle interagit avec OSCP, tandis que cette interaction ne semble pas avoir lieu lorsque p53 est localisée dans l’espace inter-membranaire. Nos résultats suggèrent que p53 pourrait avoir un rôle dans la physiologie mitochondriale à un niveau basal
The p53 tumor suppressor protein is found inactivated in most human cancers. Currently, there is increasing evidence for a role of p53 in metabolism regulation notably in proliferative cells exposed or not to low stress. These p53’s activities could be of major importance on p53 oncosuppressive function. We present evidence, that p53 is localized in mitochondria, in primary and tumor human and rodent cells in unstressed condition. More precisely, p53 localizes on the surface of mitochondria but also in the inter-membrane space and matrix. Furthermore this protein is mostly soluble or weakly bound to mitochondria membranes. Interestingly, we found that p53 interacts, either directly or indirectly, with a matrix protein named OSCP a subunit of F1F0-ATP synthase complex. In order to precise p53 direct role at mitochondria, we have established stably expressing cells with a matrix or inter-membrane space mitochondria-targeted p53 protein and we have investigated the effects of p53 on mitochondrial physiology. We have given rise that cells expressing matrix p53 produced less reactive oxygen species than p53 null cells. It seems that matrix localized p53 could also promote mitochondrial respiration, increase mitochondrial ATP production and favour formation of complex IV and V of OXPHOS. Conversely inter-membrane space localized p53 doesn’t seem to be implicated in these different process. Interestingly, matrix p53 interacts with OSCP, this interaction is not found when p53 localized in inter-membrane space. Taken together, our results indicate that p53 protein could have an important role in regulating mitochondrial physiology in proliferative conditions

Les tumeurs de la granulosa sont rares et agressives. Des récurrences peuvent apparaître plus de 10 ans après l'ablation de la tumeur primaire, provoquant le décès de 80% des patientes. Cette maladie s'accompagne d'une hyperoestrogénie dans 70% des cas. La première partie de ma thèse met en évidence que l'E2 limiterait l'essaimage des métastases des tumeurs de la granulosa. En effet, les études in vitro réalisées sur des lignées cellulaires, issues d'une tumeur primaire de la granulosa humaine (C0V434) ou de métastases (KGN), montrent que l'E2 n'affecte pas leur prolifération, mais diminue significativement la capacité migratoire et invasive des cellules KGN. Cet effet est provoqué par un mécanisme rapide non génomique, qui inhibe l'activité de ERK1/2 via le récepteur GPER (François et al. , 2015). La "mini-puberté", présente chez les mammifères après la naissance, est caractérisée par des quantités très élevées de gonadotropines (LH et FSH) et d'E2. Cette activation précoce de l'axe gonadotrope se produit au moment où l'ovaire possède des follicules en croissance. La seconde partie de ma thèse montre que les niveaux élevés de FSH dans la période infantile sont indispensables pour optimiser la production d'E2 par les follicules tout en bloquant leur croissance, les protégeant ainsi d'une maturation trop précoce. En effet, les études in vivo et ex vivo révèlent que les concentrations élevées de FSH assurent une production significative d'E2 en augmentant l'expression de l'aromatase, mais qu'elles n'ont plus d'action sur l'induction de l'expression de la cycline D2, un facteur essentiel pour la prolifération des cellules de la granulosa (François et al. , en préparation)
The granulosa cell tumors are rare and aggressive. Recurrences may appear more than 10 years after the removal of the primary tumor, causing the death of 80% of patients. This disease is accompanied by hyperestrogenism in 70% of cases. The first part of my thesis shows that E2 limit spreading of metastases from granulosa cell tumors. Indeed, in vitro studies on cell lines-derived from a primary tumor of human granulosa (C0V434) or from metastases (KGN) highlight that E2 did not affect their proliferation, but significantly reduces the capacity of migration and invasion of KGN cells. This effect is caused by a rapid non-genomic mechanism that inhibits the activity of ERK1 / 2 via the GPER receptor (François et al. , 2015). The "mini-puberty", present in mammals after birth, is characterized by very high amounts of gonadotropins (LH and FSH) and E2. This early activation of the hypothalamic—pituitary—gonadal axis occurs at a time when the ovary contains growing follicles. The second part of my thesis shows that high levels of FSH in infantile period are essential to optimize the production of E2 by the follicles white blocking their growth and protecting them from premature maturation. Indeed, in vivo and ex vivo studies highlight that high concentrations of FSH provide significant production of E2 by increasing the expression of aromatase, but that they have no more action on the induction of the expression of cyclin D2, a key factor in the proliferation of granulosa cells (François et al. , in preparation)

De nos jours, les femmes sont confrontées à deux tendances épidémiologiques fortes : une constante augmentation de l’incidence de l’obésité, et l’augmentation de l’incidence du cancer du sein. Les Françaises de plus de 50 ans doivent faire face à ces deux problèmes majeurs de santé publique, l’obésité pouvant augmenter le risque de cancer du sein de 30 à 50% en post-ménopause. Néanmoins, grâce aux progrès du dépistage et des thérapies, la mortalité diminue, et le nombre de femmes ayant reçues un traitement contre le cancer du sein augmente. Les traitements par chimiothérapie présentent de nombreux effets secondaires, parmi lesquels une variation de poids significative au cours du traitement (gain ou perte) qui semble perdurer dans le temps. Que ce soit une perte ou un gain de poids, une telle variation a été associée à un mauvais pronostic pour ces patientes. S’agissant de données principalement issues de cohortes américaines présentant un IMC plus élevé qu’une population européenne, le centre Jean Perrin a mené une étude rétrospective afin de vérifier ces résultats sur une population française (Thivat et al. 2010). Cette étude a tout d’abord confirmé qu’un IMC élevé au moment du diagnostic était associé un mauvais pronostic. De plus, la variation de poids observé au cours du traitement par chimiothérapie (gain et perte ≥5% du poids initial) était associée à une augmentation significative du risque de rechute et de décès. Néanmoins, les causes de cette variation de poids et les mécanismes impliqués dans ce mauvais pronostic restent encore mal connus. L’objectif de ce travail est de caractériser la variation de poids en termes de composition corporelle et d’étudier les facteurs de la balance énergétique responsables de ces variations. Les facteurs biologiques associés à la variation de la composition corporelle, potentiellement impliqués dans le mauvais pronostic, sont également étudiés. Le premier chapitre consiste en une étude bibliographique permettant de décrire la pathologie du cancer du sein (partie I), les modifications du métabolisme énergétique suite à un traitement par chimiothérapie (partie II), le rôle du tissu adipeux brun dans la régulation du métabolisme énergétique (partie III) et pour finir, l’impact des modifications du métabolisme énergétique sur la santé des patientes (partie IV). Dans le deuxième chapitre sont présentés les résultats des études réalisées. La première étude, toujours en cours, est exposée sous forme de rapport, tandis que les deux suivantes sont sous forme d’article. Une discussion générale de l’ensemble des résultats dégage les perspectives de recherche à envisager pour donner suite à ce travail
Today, women face two strong epidemiological trends: a steady increase in the incidence of obesity, and an increase in the incidence of breast cancer. French women over the age of 50 face these two major public health problems, with postmenopausal obesity increasing the risk of breast cancer by 30 to 50%. Nevertheless, thanks to advances in screening and therapies, mortality is decreasing, and the number of women who have received treatment for breast cancer is increasing.Chemotherapy treatments have many side effects, including a significant change in weight during treatment (gain or loss) that seems to persist over time. Whether it is gain or loss, such weight variation has been associated with poor prognosis for these patients. Since data come mainly from American cohorts with a higher BMI than a European population, the Jean Perrin Center conducted a retrospective study to verify these results in a French population (Thivat et al., 2010). This study first confirmed that a high BMI at the time of diagnosis was associated with a poor prognosis. In addition, the weight change observed during chemotherapy treatment (gain and loss ≥5% of initial weight) was associated with a significant increase in the risk of relapse and death. Nevertheless, the causes of this weight variation and the mechanisms involved in this poor prognosis are still insufficiently understood. The objective of this work is to characterize the variation of weight in terms of body composition and to study the factors of the energy balance responsible for these variations. Biological factors associated with the change in body composition, potentially implicated in the poor prognosis, are also studied. The first chapter consists in a bibliographic review describing the pathology of breast cancer (Part I), the changes in energy metabolism following chemotherapy treatment (Part II), the role of brown adipose tissue in the regulation of energy metabolism (Part III) and finally, the impact of changes in energy metabolism on patient health (Part IV). In the second chapter the results of the studies carried out are presented. The first study, still in progress, is presented as a report, while the next two are in article form. A general discussion of all the results identifies the research perspectives to be considered in order to follow up on this work

: L’acide flavone-8-acétique (FAA) est très actif sur les tumeurs solides chez la souris, mais n’a pas montré d'effets anticancéreux chez l’homme. Etant donné que le métabolisme de la FAA pourrait être responsable de cette différence d’activité anticancéreuse, nous avons donc étudié son métabolisme chez la souris et l'homme. Nous avons montré que la FAA est métabolisée par des microsomes murins en 6 nouveaux métabolites de phase I. A comparer aux microsomes humains, la FAA est mieux métabolisée par des microsomes murins en terme de nombre et de quantité de métabolites. Plusieurs cytochromes P450 et l’époxyde hydrolase ont été identifiés dans le métabolisme de la FAA in vitro. Plusieurs métabolites ont aussi été identifiés in vivo chez la souris. Des résultats biologiques in vitro des principaux métabolites de la FAA suggèrent que le métabolisme de la FAA pourrait être impliqué dans la différence d’activité anticancéreuse observée entre deux espèces
Flavone-8-acetic acid (FAA) was shown to be very active against solid tumours in the mouse, but was not active in man. Because metabolism could be responsible for this interspecies difference, our aim was to compare FAA metabolism in mouse and man. We showed that FAA is metabolized into 6 new metabolites using mouse microsomes. Compared with human microsomes, FAA was a better substrate for mouse microsomes and yielded more metabolites. Several cytochrome P450s and epoxide hydrolase were identified in FAA metabolism in vitro. Several metabolites were also identified in vivo in the mouse. In vitro, biological results of major FAA metabolites suggest that FAA metabolism could be involved in the marked difference in anticancer activity observed between the two species

Les orexines sont des neuropeptides hypothalamiques qui possèdent deux isoformes, A et B (OxA et OxB, respectivement). Elles vont interagir avec deux sous-types de récepteurs couplés aux protéines G (RCPG),OX1R et OX2R. Une fois activés, ces deux récepteurs induisent la mobilisation du Ca2+ intracellulaire via la protéine Gq. Au sein de l’équipe où j’ai effectué ma thèse, il a été clairement montré que le système orexines/OX1Ravait des propriétés anti-tumorales dans certains cancers dont le cancer du côlon. Il a été montré que l’OxA mais aussi l’OxB induisait une apoptose mitochondriale via OX1R. Ces résultats signifient que le système orexines/OX1R représente une cible potentielle dans le traitement du cancer du côlon.Mon premier objectif de thèse a été d’étudier le rôle des orexines et en particulier de l’OxA sur l’adénocarcinome canalaire du pancréas (PDAC) chez l’Homme. Ces travaux m’ont permis de montrer qu’OX1R était exprimé dans 96% des PDAC testés. De plus, j’ai montré qu’OX1R était exprimé précocement dans les lésions pré-cancéreuses (PanIN). J’ai démontré que la lignée cellulaire humaine dérivée d’un PDAC, la lignée AsPC1-exprimait OX1R et que l’OxA était capable d’induire une apoptose mitochondriale comparable à celle observée dans les cancers du côlon. Enfin contre toute attente, j’ai montré que l’almorexant, un antagoniste de type DORA (Dual Orexin Receptor Antagonist) avait des propriétés antitumorales identique à l’OxA, l’agoniste naturel d’OX1R. Les résultats inattendus de l’almorexant vis-à-vis de ses propriétés anti-tumorales m’ont interpellée et ont ainsi déterminé l’axe de mon deuxième objectif. J’ai donc voulu savoir si cet effet était uniquement lié au PDAC ou s’il était plus largement dans d’autres cancers. Pour cela j’ai étudié l’effet de l’almorexant dans des lignées cellulaires dérivées d’adénocarcinomes coliques humains, les lignées HT-29 et LoVo. De plus, en collaboration avec le groupe de B. Robert nous avons développé, par une stratégie de « phage display », un anticorps agonis te dont j’ai montré qu’il mimait les effets de l’OxA sur les mêmes lignées cellulaires. Mon troisième objectif a été ’étudier les phénomènes d’internalisation d’OX1R sous l’action d’OxA et son devenir intracellulaire par des approches de microscopie confocale et d’analyse d’images. En effet, à ce jour peu, pour ne pas dire rien n’est connu. Plusieurs marqueurs de vésicules associées à l’internalisation des protéines ont été utilisés. Bien entendu, à la vue des effets inattendus, de l’almorexant, il me paraissait important d’étudier son impact sur ces phénomènes de régulation.Pour conclure, le récepteur OX1 est une cible potentielle pour le traitement thérapeutique des adénocarcinomes humains du côlon et du pancréas. Deplus, la mise en évidence que l’almorexant et l’anticorps C2 miment les effets proapoptotiques et antitumoraux de l’OxA, représente une très bonne alternative au peptide naturel dont les inconvénients en terme de stabilité et d’administration peuvent représenter un frein dans son utilisation thérapeutique éventuelle. De plus, l’expression membranaire du récepteur OX1 au sein de la cellule et son devenir sont différentes en fonction du ligand. Ces données ont donc un intérêt d’un point de vue thérapeutique car l’almorexant comme l’anticorps C2 permettent au récepteur OX1 de rester exprimé à la surface cellulaire et ainsi d’être disponible pour son activité proapoptotique
Orexins are hypothalamic neuropeptides, which have two isoforms, A and B (OxA and OxB, respectively). They interact with two G protein-coupled receptor (GPCR) subtypes, OX1R and OX2R. Once activated, these two receptors induce the mobilization of intracellular Ca2+ via the Gq protein. In the team, where I began my PhD, it was clearly show that the orexins/OX1R system had anti-tumor properties in some cancers including colon cancer (Voisin et al., 2011). It has been showed that OxA but also OxB induce mitochondrial apoptosis via OX1R. These results mean that the orexins/OX1R system represents a potential target in the treatment of colon cancer.My first objective was to study the role of orexins and in particular OxA on pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) in human. This work showed that OX1R was expressed in 96% of PDACs tested. In addition, I have shown that OX1R is expressed early in pre-cancerous lesions (PanIN). I have demonstrated that the PDAC-derived human cell line, the AsPC-1 line, expressed OX1R, and that OxA was able to induce mitochondrial apoptosis comparable to that observed in colon cancers (Voisin et al. 2011). Finally, suprisingly, my results show that almorexant, a DORA antagonist, has antitumor properties identical to OxA, the natural agonist of OX1R. The unexpected results of the almorexant with regard to its anti-tumor properties challenged me and thus determined the axis of my second objective. So I wanted to know if this effect was only related to the PDAC or if it was more widely effective in other cancers in particular colon cancer. For this, I studied the effect of almorexant in cell lines derived from human colon adenocarcinoma, lines HT-29 and LoVo. In addition, in collaboration with B. Robert's group (CRCM, INSERM U1194, Montpellier)we have developed, by a "phage display" strategy, an agonist antibody that mimicked the effects of OxA on the same cancer cells. My third objective was to study the phenomena of OX1R internalization under the action of OxA and its intracellular traffick by confocal microscopy and images analysis approaches. Indeed, so far, little or nothing is known. Several vesicle markers associated with the internalization of proteins have been used. Of course, in view of the almorexant unexpected effects, it seemed important for me to study its impact on the regulation.To conclude, the OX1 receptor is a potential target for the therapeutic treatment of human adenocarcinoma of the colon and pancreas. In addition, the demonstration that almorexant and the C2 antibody mimic the proapoptotic and antitumor effects of OxA, represents a very good alternative to the natural peptide whose disadvantages in terms of stability and administration may represent a brake in its possible therapeutic use. In addition, the membrane expression of the OX1 receptor within the cell and its fate is different depending on the ligand. These data are therefore of interest for a therapeutic point of view because the almorexant as the antibody C2 allow the OX1 receptor to stay expressed on the cell surface and thus to be available for its proapoptotic activity

Le but de ce travail est l'évaluation de l'intérêt de la spectroscopie RMN in vivo pour des applications en clinique et en recherche, sur des modèles expérimentaux de pathologie générales et localisées. Ce travail étant lie à l'évolution des techniques de spectroscopie RMN in vivo, quelques points de méthodologie sont tout d'abord développés de manière simplifiée (localisation spatiale du signal et suppression de l'eau). L’évolution du métabolisme cérébral est suivie in vivo par spectroscopie alternée #3#1P-#1H au cours d'une intoxication aiguë au cyanure chez le rat. Une relation dose-effet, un découplage lactate-PH et l'effet protecteur de l'hydroxocobalamine sont mis en évidence. La première partie de l'étude des tumeurs in vivo porte sur des modèles de tumeurs greffées en sous-cutané. Les temps de relaxation T1 et T2 #3#1P sont plus élevés dans un gliome de rat greffe sur des souris athymiques que dans le cerveau de rat. La croissance de ce modèle de tumeur et de plusieurs tumeurs humaines ainsi que l'effet d'un traitement sur un épendymoblastome murin ont été suivis in vivo par spectroscopie #3#1P. La seconde partie de l'étude de tumeurs porte sur un modèle de gliome de rat in situ dans le cerveau. La croissance de la tumeur est suivie par spectroscopie #3#1P et #1H. En spectroscopie #1H, trois techniques de localisation spatiale du signal différentes sont utilisées et comparées, deux d'entre elles étant assistées par l'imagerie. Enfin l'évolution de l'étendue et du métabolisme des territoires ischémies est suivie in vivo sur plusieurs jours par spectroscopie et imagerie #1H sur un modèle d'infarctus cérébral focalisé chez le rat.

Lorsque les cellules normales évoluent vers un état néoplasique, elles acquièrent de nombreuses caractéristiques. Par exemple, ces cellules exhibent des voies métaboliques anormales et possèdent la capacité d’échapper à la destruction par les cellules de l’immunité, notamment en exploitant des points de contrôles immunitaires ou « immune checkpoints ». La molécule PD-L1 (Programmed Death-Ligand 1) appartient à la famille de protéines immuno-régulatrices B7 et a tout d’abord été décrite comme impliquée dans l’immuno-échappement tumoral suite à son interaction avec PD-1, récepteur exprimé à la surface des lymphocytes T. Associée à un mauvais pronostic, une expression aberrante de PD-L1 est retrouvée dans les hémopathies malignes ainsi que dans de multiples tumeurs solides. De manière intéressante, il a été montré que PD-L1 possède également des fonctions pro-tumorales intrinsèques. En effet, cette protéine joue un rôle dans la prolifération des cellules cancéreuses et leur résistance aux chimiothérapies, sans interagir avec PD-1. Toutefois, les mécanismes moléculaires modulés par PD-L1 et impliqués dans ces fonctions sont encore inconnus. Des voies métaboliques anormales ont été décrites comme pouvant contribuer à la croissance tumorale et la résistance aux thérapies. Ainsi, les objectifs de ma thèse ont été d’explorer le potentiel rôle de la protéine PD-L1 dans le métabolisme des cellules tumorales. En utilisant la méthode d’édition du génome avec les Zinc Finger Nucleases, nous avons invalidé le gène CD274 codant la protéine PD-L1 dans les cellules cancéreuses de sein MDA-MB-231 et investigué les fonctions métaboliques de cette molécule après surexpression dans ces mêmes cellules. Nous avons observé que PD-L1 induit un shift de la phosphorylation oxydative vers la glycolyse, correspondant à l’effet Warburg. Afin de valider cette reprogrammation métabolique, nous avons analysé le profil métabolique de ces cellules et mis en évidence une élévation des niveaux des intermédiaires de la glycolyse tels que le F-6-P, le F-1,6-P, le GAP, le DHAP, le PEP et le pyruvate dans la lignée surexprimant PD-L1, confirmant nos précédents résultats. D’autre part, et en accord avec nos observations quant à une augmentation de la production de ROS (Reactive Oxygen Species), nos données transcriptomiques suggèrent une répression de la voie de réponse au stress oxydatif NRF2 suite à l’expression de PD-L1 et notamment de ses gènes cibles tels que NQO2, GSTM3 et ABCC2. En outre, l’analyse in silico de bases de données de cohortes de patients atteints de cancer du sein a révélé une corrélation entre l’expression du gène PD-L1/CD274 et l’expression des gènes de la voie du stress oxydant (GSTM3 ; CYBB) ou des gènes codant les transporteurs de glucose (SLC2A1/GLUT1 ; SLC2A3/GLUT3), ces données supportant nos résultats obtenus in vitro. Par ailleurs, le glucose étant principalement utilisé par les cellules cancéreuses pour favoriser la biosynthèse de diverses biomolécules nécessaires à la prolifération cellulaire, ces résultats pourraient expliquer la tumorigénicité augmentée dans la lignée surexprimant PD-L1 lors des expériences de xénogreffe de cellules de cancer du sein humain chez des souris Nude. Ainsi, les travaux présentés dans cette thèse mettent en évidence de nouvelles fonctions intrinsèques de PD-L1 promouvant le développement tumoral, suggérant l’utilisation d’agents thérapeutiques inhibant ces mécanismes seraient prometteurs pour le traitement du cancer du sein
Evolving to a neoplastic state, normal cells acquire many characteristics; indeed, tumor cells follow abnormal metabolic pathways and exhibit the ability to avoid immune destruction, partly by exploiting immune checkpoints. Many of these are currently under clinical investigation for new cancer treatments, notably the PD-1/PD-L1 axis.Programmed Death-Ligand 1 (PD-L1) molecule belongs to the B7 immunoregulatory proteins family and was originally described as mediating tumor immuno-escape through interaction with its receptor PD-1 on T cells. Associated with poor cancer outcome, aberrant PD-L1 expression has been observed in hematologic malignancies and in multiple solid tumor types. Actually, this protein has been shown to regulate tumor cell proliferation and resistance to chemotherapy through apoptosis inhibition, without interacting with PD-1. However, cellular mechanisms modulated by PD-L1 and involved in these functions are still unclear. Abnormal metabolic pathways are known for contributing to tumor growth and therapy resistance; therefore, the objective of my PhD thesis was to investigate the impact of PD-L1 in breast cancer cell metabolic reprogramming.Using genome editing, we knocked-out the CD274 gene encoding PD-L1 in breast cancer cell line MDA-MB-231 and investigated metabolic functions after PD-L1 overexpression in the same cells. We observed that PD-L1 induces a shift from oxidative phosphorylation to glycolysis, indicating this molecule promotes the Warburg effect in these tumor cells. To validate PD-L1 metabolic reprogramming, we performed metabolomic profiling that highlighted significantly increased levels of glycolysis intermediated such as F6P, F1,6P, GAP, DHAP, PEP and pyruvate in PD-L1-expressing cells, confirming our latter results. Moreover, in agreement with an increasing mitochondrial reactive oxygen species (ROS) production, transcriptomic study suggested that PD-L1 represses NRF2-mediated oxidative stress response pathway, especially NQO2, GSTM3 and ABCC2 genes. Furthermore, in silico analysis of breast cancer patients databases highlighted a correlation between PD-L1/CD274 gene and oxidative stress gene signature (GSTM3; CYBB) or glucose transporters genes (SLC2A1; SLC2A3) expressions, supporting our results. Besides, glucose is mostly used by cancer cells to favor biosynthesis of diverse biomolecules required for cellular proliferation; the above results could explain our human breast cancer cells xenograft experiments in Nude mice demonstrating that PD-L1 increases tumoreginicity.Thus, the work presented in this thesis evidences novel PD-L1 intrinsic tumor-promoting functions, suggesting that therapeutic agents inhibiting these mechanisms would be promising for breast cancer treatment