Tesi sul tema "Carcinome pulmonaire non à petites cellules – génétique"

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

L'incidence globale et la mortalité dues au cancer du poumon fait de cette pathologie un problème majeur de santé publique. Les cancers bronchiques non à petites cellules (CBNPC) réprésentent 80 % des cancers bronchiques. Malgré les progrès observés au cours de vingt dernièrs années, le prognostic des patients atteints d'un CBNPC reste, tout stade confondu, médiocre avec 15 % de survie à 5 ans. L'objectif de cette thèse était d'identifier de nouvelles altérations moléculaires dans les CBNPC dans le but de mieux comprendre la carcinogenèse bronchique et son processus métastatique. Un travail global de caractérisation des CBNPC réalisé par des études pangénomiques nous a permis de mettre en évidence des régions d'intérêt. Nous avons focalisé notre travail sur trois grandes régions d'altérations : les altérations des gènes du cycle cellulaire, les altérations de la région 3q27-29 contenant TP63 et les altérations de la région 7p21. 1 contenant TWIST1. L'ensemble de ces travaux a apporté des éléments de compréhension à la carcinogenèse bronchique et son processus métastatique grâce à l'identification de nouveaux liens de coopérations oncogéniques. La mise en évidence de nouvelles altérations moléculaires dans CBNPC permet de caractériser des sous-groupes de patients et pourrait permettre d'établir à terme une thérapie adaptée au "portrait moléculaire" spécifique de leur tumeur.

Les thérapies ciblées révolutionnent actuellement la prise en charge des patients atteints de cancer, à la condition qu’ils présentent une altération moléculaire ciblable responsable de la progression tumorale. Les récepteurs à activité tyrosine kinase (RTK) présentant des mutations activatrices sont les cibles majeures des thérapies ciblées avec, comme exemple représentatif, l’EGFR dont les mutations conduisent à son activation constitutive le rendant indépendant d’une stimulation par son ligand.Le récepteur MET, un autre RTK de cette famille, présente des mutations activatrices dans le cancer du rein et le cancer du poumon. En effet, le carcinome rénal papillaire de type I (HPRC), un cancer héréditaire peu fréquent, a la particularité de présenter dans plus de 80 % des cas des mutations activatrices de MET. En revanche, dans le cancer du poumon non à petites cellules (CBNPC), les mutations de MET conduisent au saut de l’exon 14 codant pour le domaine juxtamembranaire (mutations MET ex14). Ce saut d’exon conduit à la perte du domaine juxtamembranaire, un domaine régulateur impliqué dans la régulation négative du récepteur. De façon originale par rapport à d’autres mutations de RTK, ces mutations nécessitent toujours une stimulation par l’HGF, le ligand de MET, plaçant la production d’HGF comme un paramètre à considérer dans la stratification des patients pouvant bénéficier de thérapies ciblées.Des inhibiteurs de tyrosine kinase (TKI) dirigés contre MET ont été approuvés très récemment pour une utilisation en clinique, offrant un véritable espoir pour les patients présentant ces mutations.Grâce au développement du séquençage haut-débit pour le diagnostic et l’émergence de nouvelles mutations de résistance suite aux traitements par les thérapies ciblées, le spectre des mutations affectant les RTK s’élargit considérablement. L’enjeu actuel n’est plus la détection de ces mutations mais leur interprétation fonctionnelle, pouvant démontrer leur caractère activateur ou leur ciblage par des TKI.Dans ce contexte, mon objectif de thèse a été d’exploiter les données de séquençage de patients souffrant d’un HPRC ou d’un CBNPC afin d’identifier de nouvelles mutations activatrices de MET et de caractériser leurs mécanismes d’activation afin de déterminer leur éligibilité pour un traitement potentiel par des TKI.Grâce à une collaboration avec l'Institut Gustave Roussy qui centralise les données de séquençage des patients atteints d’HPRC, nous avons identifié dans une cohorte de 158 patients, 8 mutations non décrites jusqu'à présent, touchant le domaine extracellulaire (V37A et R426P), le domaine juxtamembranaire (S1018P et G1086E) et le lobe N-terminal de la kinase de MET (H1086L, I1102T, C1125G et L1130S). En parallèle, grâce à notre collaboration avec le CHU de Lille, qui centralise les données de 2808 patients atteint d’un CBNPC, nous avons identifié 2 mutations du domaine kinase non décrites.Dans un premier temps, nous avons démontré dans un modèle de transformation de fibroblastes que les quatre mutations du lobe N-terminal, répertoriées dans les HPRC, sont potentiellement des mutations activatrices de MET. De façon intéressante, bien qu’elles soient localisées dans la kinase, ces mutations conservent une dépendance à l’HGF pour induire la transformation cellulaire. De plus, ces quatre mutations sont sensibles aux TKI dirigés contre MET.Dans un second temps, afin de mieux caractériser ces nouvelles mutations activatrices, nous avons établis des lignées cellulaires épithéliales T47D exprimant deux des nouvelles mutations activatrices (H1086L et I1102T) que nous avons comparé à MET sauvage et MET ex14, connue pour conserver sa dépendance à l’HGF. Nos résultats confirment que ces deux mutations nécessitent une activation par l’HGF pour l’activation des voies de signalisation en aval et l’induction de réponse comme la mobilité cellulaire [...]
Targeted therapies are currently revolutionizing the management of cancer patients, provided they present a targetable molecular alteration responsible for tumor progression. Receptor tyrosine kinases (RTKs) with activating mutations are major targets of targeted therapies, with EGFR as a representative example, whose mutations lead to its constitutive activation, making it independent of stimulation by its ligand.The MET receptor, another RTK in this family, has activating mutations in kidney and lung cancer. Indeed, type I papillary renal cell carcinoma (HPRC), an uncommon hereditary cancer, is unique in that over 80% of cases have MET activating mutations. In contrast, in non-small cell lung cancer (NSCLC), MET mutations lead to skipping of exon 14 encoding the juxtamembrane domain (MET ex14 mutations). This exon skipping leads to the loss of the juxtamembrane domain, a regulatory domain involved in the negative regulation of the receptor. In an original way from other RTK mutations, these mutations always require stimulation by HGF, the ligand of MET, making HGF production a parameter to be considered in the stratification of patients eligible for targeted therapies.Tyrosine kinase inhibitors (TKIs) directed against MET have very recently been approved for clinical use, offering real hope for patients with these mutations.Thanks to the development of high-throughput sequencing for diagnosis and the emergence of new resistance mutations following treatment with targeted therapies, the spectrum of mutations affecting TKIs is expanding considerably. The current challenge is no longer the detection of these mutations, but their functional interpretation, which can demonstrate their activating character or their targeting by TKIs.In this context, my thesis objective was to exploit sequencing data from patients suffering from HPRC or NSCLC to identify new MET activating mutations and characterize their activation mechanisms in order to determine their eligibility for potential treatment by TKIs.Thanks to a collaboration with the Institute Gustave Roussy, which centralizes sequencing data from HPRC patients, we have identified 8 previously undescribed mutations in a cohort of 158 patients, affecting the extracellular domain (V37A and R426P), the juxtamembrane domain (S1018P and G1086E) and the N-terminal lobe of MET kinase (H1086L, I1102T, C1125G and L1130S). In parallel, thanks to our collaboration with the Lille University Hospital, which centralizes data on 2808 NSCLC patients, we have identified 2 undescribed kinase domain mutations.First, we demonstrated in a fibroblast transformation model that the four N-terminal lobe mutations identified in HPRC are potential MET-activating mutations. Interestingly, although localized to the kinase, these mutations retain a dependence on HGF to induce cell transformation. Moreover, all four mutations are sensitive to TKIs directed against MET.In a second step, to better characterize these new activating mutations, we established T47D epithelial cell lines expressing two of the new activating mutations (H1086L and I1102T), which we compared with wild-type MET and MET ex14, known to retain its dependence on HGF. Our results confirm that both mutations require activation by HGF for activation of downstream signaling pathways and induction of responses such as cell motility. Transcriptomic analysis reveals significant similarities between the transcriptional programs of the MET I1102T, H1086L and MET exon14 mutations, highlighting their involvement in extracellular matrix remodeling and invasion. Xenografts of cells expressing these new mutations in mouse models demonstrate their ability to promote tumor growth [...]

Des mutations du gène STK11 furent initialement décrites comme responsable du syndrome Peutz-Jeghers, dont la gravité est lliée à une incidence accrue d’apparition de tumeurs. Le produit de ce gène, la sérine/thréonine kinase LKB1, a une expression ou une activité catalytique réduite, voir perdue, consécutivement à des mutations somatiques dans plusieurs types de cancer mais principalement du poumon (30% des NSCLC). Cette kinase est considérée de ce fait comme un suppresseur de tumeur d’importance. Les mécanismes moléculaires responsables de sa propriété suppresseur de tumeur restent à identifier. En effet, alors que sa fonction dans le métabolisme cellulaire, au travers de l’activation de la kinase AMPK, fut longtemps privilégiée, elle est actuellement remise en cause au profit de sa fonction de régulatrice de la signalisation Wnt canonique. Mes travaux de thèse confortent cette éventualité dans le cas des tumeurs pulmonaires (NSCLC). En effet, parmi les deux complexes fonctionnels que forme LKB1 avec les pseudokinases STRADα ou β, mes résultats démontrent que seul celui impliquant STRADβ intervient dans la régulation de la voie Wnt. Pour cela, le complexe LKB1/STRADβ se localise au niveau du cil primaire et participe à l’activation de la kinase MARK3. Ces résultats, étayés par un modèle murin invalidé pour STRADβ ainsi que l’analyse, a posteriori, de bases de données transcriptomiques adossées aux données cliniques de patients atteints de NSCLC, suggèrent que l’activité suppresseur de tumeur de LKB1 est associée à sa localisation et à sa fonction au niveau du cil primaire en participant à l’activation de MARK3 et à la régulation de la signalisation Wnt canonique
STK11 gene mutations were originally identified as responsible for the Peutz-Jeghers syndrome of which severity is mainly related to an increase incidence of tumor development. The product of this gene the serine/threonine kinase LKB1 gets its activity or its expression reduced, sometimes even lost, following somatic mutations in several types of cancer such as pancreas, liver but mainly from lung. Indeed, almost 30% of non-small cell lung carcinoma (NSCLC) does not express anymore or only an inactive form, has led to consider this kinase as tumor suppressor of importance. While there is no doubt of the involvement of its catalytic activity molecular mechanisms responsible for its tumor suppressor properties remain to be identified. Indeed, whereas its function as regulator of cellular metabolism through AMPK has been favor for a while, it is currently re-assess to benefit to its regulator function on canonical Wnt signaling. My thesis work, reinforce this eventuality in NSCLC. Indeed, among the two functional complexes formed by LKB1 through its association with STRADα or β pseudokinases, my results show that only the complex related to STRADβ is involved in the canonical Wnt pathway regulation. For that, LKB1/STRADβ complex localizes at primary cilia and participates to MARK3 kinase activation. These results strengthened by a STRADβ knockout mouse model and an a posteriori transcriptomic analysis of lung adenocarcinoma patient datasets related to their clinical records, suggest that LKB1 tumour suppressor activity is associated with its localization and its function at primary cilia participating in the activation of MARK3 and thus regulation of canonical Wnt signaling

Nous avons étudié les pratiques diagnostiques en oncologie, broncho-pulmonaire, et les conséquences médico-économiques: de l'introduction de la Tomographie par Emission de positon (TEP) lors du diagnostic du nodule pulmonaire isolé NPI et du bilan d'extension médiastinale du cancer du poumon non à petites cellules (CPNPC). Dans le premier axe de recherche, une revue de la littérature jnternationale a permis de constat l'absence d'études dans lesquelles les auteurs auraient analysé les variations des pratiques diagnostiques et de bilan d'extension du CPNPC. Nous avons analysé les pratiques diagnostiques pour la prise en chargé du NPI en nous appuyant sur des donnnées issues de la phase Avant du Programme d'évaluation médico-économique de l'implantation des caméras TEP en cancérologie dans l'Inter-région Nord-Est. Nous avons identifié huit chemins cliniques selon lesquels les tests diagnostiques sont prescrits et nous avons montré que les pratiques diagnostiques du NPI sont longues, complexes et très hétérogènes. Dans un deuxième axe de recherche, nous avons utilisé la technique de l'analyse décisionnelle pour modéliser les pratiques diagnostiques en oncologie broncho-pulmonaire après l'introduction de la TEP. Les résultats ont montré que dans le cas du diagnostic du NPI et du bilan d'extension médiastinale du CPNPC, les stratégies diagnostiques utilisant la TEP sont coût-efficaces par rapport à des stratégies conventionnelles. Les résultats des modèles restent robustes après l'analyse de sensibilité sur plusieurs paramètres clés des modèles. Nous proposons un cadre dans lequel les informations produites par ces modèles peuvent aider pour la formulation de recommandations de "bonne pratique" en oncologie broncho-pulmonaire et favoriser la coordination des différents prestataires qui participent à la prise en charge de cette pathologie.

L'impact du système Neurotensine (NTS)/récepteur 1 de la NTS (NTSR1) sur la progression tumorale et la survie de l’adénocarcinome pulmonaire (ADK) et du mésothéliome malin pleural a été étudié. L’expression de la NTS et du NTSR1 a été mise en évidence par immunohistochimie dans 66% et 59% des échantillons tumoraux dans une série de 71 patients opérés d’un ADK de stade I. L’analyse multivariée a montré que un âge>65 ans et l'expression du NTSR1 étaient des facteurs indépendants de mauvais pronostic. L'analyse du transcriptome d’une deuxième série de 85 patients avec ADK de stade IB a montré que le NTSR1 était dans les premiers 48 gènes associés à un mauvais pronostic. L’étude des tumeurs expérimentales chez la souris nude a révélé que le complexe NTS/NTSR1 augmente la croissance tumorale, avec une coopérativité positive entre les cellules exprimant le complexe NTS/NTSR1 et celles qui expriment seulement le NTSR1. La NTS et le NTSR1 étaient exprimés dans 71,1% et 90,4% de tumeurs de 52 patients avec mésothéliome malin. L’analyse multivariée a montré que l'expression de la NTS et un traitement non chirurgical étaient des facteurs indépendants de mauvais pronostic.

Le TFPI-2 et RECK sont des anti-protéases que régulent in vitro l’activation de plusieurs MMP impliquées dans la progression tumorale. Nous avons montré que l’expression de ces deux anti-protéases est diminuée dans, respectivement, 37% et 51% des tumeurs issues de cancer broncho-pulmonaire non à petites cellules. De plus, une hyperméthylation de la région promotrice du TFPI-2 est associée à une diminution d’expression du gène dans 50% des cas. Parallèlement, le pourcentage de formes actives de MMP-2 et de MMP-9 est plus élevé dans les tumeurs mais ne varie pas selon le niveau d’expression du TFPI-2 ou de RECK. Cette étude a également montré que la survie des patients portant le génotype MMP-2-735CC est significativement plus courte, bien que le niveau d’expression tumorale de la MMP-2 soit plus faible. En conclusion, ces résultats supportent que le TFPI-2 et RECK contribuent à inhiber la progression du cancer, mais les mécanismes impliqués in vivo restent à être identifiés
TFPI-2 and RECK are anti-proteases which regulate in vitro the activation of several MMP involve in cancer progression. We have demonstrated that gene expressions of these two inhibitors are decreased in 37% and 51% of non-small cell lung cancer tumours, respectively. In addition, hypermethylation of TFPI-2 gene promoter is associated with decreased expression of TFPI-2 gene in 50% of cases. On the other hand, the percentage of active forms of MMP-2 and MMP-9 was higher in tumours but did not significantly vary according to RECK or TFPI-2 gene expression. This study has also demonstrated that the survival time of patients with the MMP-2-735CC genotype was significantly shorter, despite tumour MMP-2 mRNA levels measured were significantly lower. In conclusion, these data support that TFPI-2 and RECK are likely contributing to inhibit tumour progression in NSCLC, but the exact mechanisms involved to regulate in vivo MMP remain to be identified

Nous avons utilisé la lignée cellulaire humaine DMS-79 comme modèle d'étude des cancers bronchiques à petites cellules (SCLC) responsables d'une sécrétion ectopique d'ACTH. L'analyse des mécanismes transcriptionnels du gène codant pour la proopiomélanocortine (POMC) humaine a été effectuée dans DMS-79 et dans la lignée cellulaire hypophysaire AtT-20. Nous avons fonctionnellement montré que dans AtT-20, des séquences promotrices très conservées entre le rat et l'homme suffisent à la transcription du gène POMC. La majorité des interactions démontrées dans le promoteur du gène de rat avec les facteurs transcriptionnels d'AtT-20 sont conservées. C'est le cas de l'interaction avec le facteur NeuroD1, ce qui suggère que le mécanisme d'activation transcriptionnelle est identique dans les deux espèces. Il en est de même pour le facteur Bm3a, mais nos résultats indiquent que ce facteur n'est ni nécessaire, ni suffisant à l'expression du gène POMC. Nous avons défini quatre domaines fonctionnels dans le promoteur du gène POMC humain, dont trois sont actifs dans DMS-79 (Domaines I, II et IV). Cette activité est associée à la présence de facteurs transcriptionnels à distribution non ubiquitaire, car les Domaines II et IV sont inactifs dans la lignée cellulaire HeLa. Quatre sites de liaison pour des facteurs de DMS-79 ont été identifiés. Le site IA a été identifié dans le Domaine I; il lie dans DMS-79 des protéines différentes de celles identifiées dans AtT-20 et HeLa. Les sites IIA et IIB, dans le Domaine II, sont tous deux actifs dans DMS-79. Le site IVA, actif exclusivement dans DMS-79, interagit in vitro avec le facteur E2F. L'activité transactivatrice d'E2F est modulée par interaction avec la protéine du rétinoblastome, pRB, inactive dans la lignée DMS-79 comme dans de nombreux SCLC. Nos résultats suggèrent que l'absence de pRB dans DMS-79 permet l'activation du gène POMC humain par le facteur E2F, en combinaison avec des facteurs transcriptionnels particuliers à cette lignée.

Les avancées récentes dans la connaissance de la biologie moléculaire du cancer ont permis le développement des thérapeutiques ciblées, parmi lesquelles les traitements antiangiogéniques (AA), qui enrichissent les stratégies de prise en charge du cancer broncho-pulmonaire non à petites cellules (CBNPC). Induisant plus souvent un effet cytostatique que cytotoxique, les AA mettent en défaut les critères morphologiques d’évaluation de la réponse tumorale tels que les critères RECIST (Response Evaluation Criteria In Solid Tumors).Ce travail s’est attaché à explorer la perfusion tumorale en tomodensitométrie (TDM) dynamique. La première étude a validé le substratum anatomopathologique des informations quantitatives sur le volume sanguin (VS) et la perméabilité capillaire (PC) intratumoraux sur 15 CBNPC traités chirurgicalement. La maîtrise des techniques d’acquisition et de post-traitement a permis de les appliquer à l’évaluation de la néoangiogénèse tumorale de CBNPC sous chimiothérapie. Il a été possible de démontrer une réduction significative du VS et de la PC sous chimiothérapie standard associée à un agent AA (bevacizumab) (Groupe 1; n=17), non observés sous chimiothérapie standard seule (Groupe 2; n=23). Dès la première cure d’AA, la réduction du VS était significativement plus marquée chez les patients répondeurs que chez les non-répondeurs (p=0.0128), la réponse n’étant établie qu’après 3 cures de chimiothérapie. Objectivant des modifications précoces de la vascularisation avant toute modification de la taille tumorale, la TDM de perfusion permet de prédire la réponse du CBNPC au traitement AA
Recent advances in molecular biology have dramatically accelerated our understanding of tumoral lesions and triggered development of novel targeted therapies. Among them, antiangiogenic drugs represent a promising strategy for non-small cell lung carcinomas (NSCLC). These agents are more cytostatic rather than cytotoxic, explaining the limitations of tumor response assessment based on morphological criteria, such as the RECIST criteria (Response Evaluation Criteria In Solid Tumors). The purpose of this thesis was to investigate tumoral perfusion using dynamic contrast-enhanced (DCE) CT, a novel technology enabling whole-tumor analysis with 64 slices per rotation. Our first study validated the pathological substratum of quantitative CT information on tumoral blood volume (BV) and capillary permeability (CP) in 15 NSCLC treated by surgery. Confident interpretation of CT data sets then allowed us to investigate changes in tumoral neovascularisation of NSCLC under chemotherapy. DEC-CT showed significant reduction in BV and CP of tumors treated by standard chemotherapy combined with antiangiogenic drugs (bevacizumab) (Group 1; n=17), not observed in tumors treated by standard chemotherapy alone (Group 2; n=23). In Group 1, the reduction in BV after one cycle of chemotherapy was significantly higher in responders than in non-responders (p=0.0128), response to treatment being only defined after 3 cycles of chemotherapy. DCE-CT can depict early changes in lung cancer vascularity, before tumour shrinkage, that may help predict response to antiangiogenic drugs

Le cancer du poumon est la première cause de mortalité au niveau mondiale, ainsi qu’en France. Aujourd’hui, les cibles moléculaires utilisées agissent sur des cellules qui prolifèrent rapidement ; ce qui explique leur inefficacité sur le cancer broncho-pulmonaire non à petites cellules (CBNPC) qui se développent lentement. Il est donc important de découvrir de nouvelles cibles moléculaires induites par de nouvelles molécules anticancéreuses qui puissent agir sur ce type de cellules. Précédemment, l'équipe a identifié deux cibles moléculaires HEF1 et B2 exprimées dans le CBNPC. - HEF1 est impliqué dans de nombreuses fonctions cellulaires comme l’apoptose, la prolifération cellulaire et la motilité. - Le gène B2 découvert et identifié par l’équipe superpose une partie de l'ADN génomique de HEF1. Cet ARN non codant de 54 Kb est exprimé dans différents tissus et plus spécifiquement dans le tissu pulmonaire comme le gène HEF1. Au vu des caractéristiques de l’ARN B2 et de son homologie de séquence avec HEF1, nous avons émis l'hypothèse d'une relation de régulation de HEF1 par l'ARN B2. Cette régulation induite par l'ARN B2 s’effectuerait par le mécanisme des miRNA. En effet, cet ARN non codant de grande taille serait un précurseur de miRNA capable de réguler HEF1 tel que le miR-HSA-146b. Ce miRNA surexprimé dans les cellules NSCLC-N6 pourrait réguler HEF1 au niveau de l'exon 4. Ainsi ces gènes préparent une nouvelle approche de thérapie génique dont l'expression serait modulée par des molécules cytostatiques telle que la molécule A190 brevetée par le laboratoire
The lung cancer is at the first place of the death at the world level and in France to. Today, the used molecular targets act on cells which has a speed proliferation, so the fact could explain their ineffectiveness on the non small cells lung cancer (NSCLC) which presents the particularities to have cells which have a slowly proliferation. So, it is very important to discover new molecular targets induced by new anti-cancer molecules which can act on these cells with the slowly proliferation. Previously the laboratory has identified two molecular targets HEF1 and B2 expressed in NSCLC. HEF1 is involved in numerous cellular functions such as apoptosis, cell proliferation, motility. B2 discovered and identified by the laboratory overlapped a part of the HEF1 genomic DNA. This 54 Kb non coding RNA is expressed in different tissues and specifically expressed in lung tissue as the HEF1 gene. Having regard the B2 RNA characteristics and the homology of sequence with HEF1, we put in evidence the existence of a regulation of the HEF1 gene by the B2 RNA. This regulation induced by B2 would be made by the miRNA mechanism. In fact, this large non-coding RNA would be a precursor of miRNA which could for some of them being directed against the HEF1 gene such as hsa-mir-146B. This miRNA overexpressed in NSCLC-N6 cells, has a high homology with the B2 gene and could regulate HEF1 gene on the exon 4. So these genes could be an approach of a new gene therapy whose the expression is modulated by cytostatic molecules such as the molecule A190 patented by the lab

Le carcinome pulmonaire est une affection grave et fréquente dont la prise en charge a été bouleversée ces dernières années, tant sur le plan diagnostique que pronostique ou « théranostique » avec l’avènement des « thérapies ciblées ». Ces dernières permettent une nette amélioration de la survie et du confort des patients éligibles, mais ne sont pas sans compliquer le travail médical, depuis le diagnostic de la maladie jusqu’au suivi régulier du patient, sans oublier le choix des traitements ou les problèmes techniques posés par la multiplication arborescente des altérations moléculaires à rechercher à partir d’un tissu tumoral souvent peu abondant dans ce contexte particulier de l’oncologie thoracique. Ce travail de thèse collige 5 travaux de recherche selon deux angles d’approche : les marqueurs moléculaires pronostiques et « théranostiques » du cancer pulmonaire, et les procédures de diagnostic in vivo de cette pathologie. Le premier axe comporte 4 articles. Les deux premiers concernent l’évaluation d’une nouvelle technique moléculaire, la LD-RT-PCR, dans la détection des translocation géniques du cancer pulmonaire : la première étude est une étude de faisabilité, la deuxième est un travail de validation. Le troisième article explore l’association entre la présence d’une mutation STK11 dans les carcinomes pulmonaires et l’expression de PDL1. Enfin, le quatrième article est une étude de cas illustrant l’importance de l’approche morphologique du cancer pulmonaire. Le second axe est représenté par un travail comparant une technique d’imagerie in vivo par voie endoscopique utilisant la micro-endoscopie confocale par laser avec l’approche microscopique conventionnelle
Lung cancer is a serious and frequent condition for which the management strategies have been dramatically modified in recent years, from a diagnostic, prognostic and “theranostic” perspective, most notably with the introduction of “targeted therapies”. The latter have demonstrated dramatic improvement in both quality of life and survival rates of eligible patients, yet consequently highlight new complications in diagnosis, treatment options or technical considerations which can be attributed to the growing number of molecular alterations to be detected from limited tissue samples frequently encountered in thoracic oncology. This work combines 5 different research papers from 2 different angles: prognostic and “theranostic” molecular markers of lung cancer, as well as in vivo diagnostic procedures of lung cancer. The first angle encompasses 4 articles. The first two evaluate a new molecular technique, LD-RT-PCR, to detect gene translocation in lung cancer. The third article explores the association between STK11 mutations in lung cancer and the expression of PDL1. Finally, the fourth article is a case report illustrating the importance of a morphological approach to lung cancer. The second angle compares in vivo imaging techniques by endoscopy using confocal laser microendoscopy alongside a conventional microscopic approach

Les cancers colorectaux (CCR) et broncho-pulmonaires (CBP) sont des enjeux majeurs de santé publique. De nouvelles chimiothérapies très prometteuses, notamment les thérapies ciblées, sont disponibles. Une variabilité interindividuelle des chimiothérapies, tant sur l'efficacité que sur les effets indésirables, est connue mais difficile à prévoir ce qui limite leurs résultats. Il est donc important de rechercher des facteurs prédictifs de la réponse à la chimiothérapie en étudiant les caractéristiques de l'individu (pharmacogénétique) et de la tumeur (pharmacogénomique) par des outils moléculaires. Pour connaître les paramètres prédictifs de réponse aux chimiothérapies des CCR et CBP, nous avons démontré dans un premier travail que les mutations KRAS sont prédictives de la résistance au cétuximab dans le CCR métastatique. Dans un second travail, nous avons observé que les mutations de \'EGFR sont liées au carcinome bronchioloalvéolaire. Ainsi, l'identification de ce sous-type histologique particulier peut permettre de sélectionner des patients susceptibles de présenter une mutation de \'EGFR et de leur faire bénéficier d'un traitement anti-EGFR. Dans un troisième travail, nous avons montré l'impact clinique du polymorphisme-3156G>A d'UGTIAl sur la prédiction d'une toxicité hématologique chez les patients avec CCR recevant du CPT-11. Les techniques utilisées en pharmacogénétique et en pharmacogénomique vont continuer à s'améliorer, devenir plus performantes avec des coûts/bénéfices favorables et plus facilement disponibles. Elles aideront les médecins à prescrire la thérapie la mieux adaptée à chaque patient pour une approche de plus en plus personnalisée
Colorectal (CRC) and broncho-pulmonary (BPC) cancers are major public health problems. Promising new treatments are available, notably targeted chemotherapies. Inter-individual variation in terms of efficacy and toxicity of the drugs are often difficult to predict, limiting the utility of these treatments. As these treatments are thus potentially ineffective and/or toxic, it is important to develop predictive factors for these variations in response. Molecular biological tools are available which can determine the characteristics of the individual (phannacogenetic) or his tumor (pharmacogenomic). In order to better understand the potential predictive parameters of these anticancer chemotherapies, we studied CRC and BPC from a histological and molecular standpoint. In the first study, we showed that KRAS mutations were predictive of resistance to cetuximab in metastatic CRC. In the second study, we showed that EGFR mutations were linked to the histological subgroup bronchioloalveolar carcinoma. The classification of bronchioloalveolar carcinoma allows the identification of patients likely to have an EGFR mutation and who could thus benefit from anti-EGFR treatment. The third study showed that the presence of the polymorphism -3156G>A of UGT1A1 allowed the prediction of hematological toxicity in patients with CRC treated with CPT-11. The techniques currently used in pharmacogenetics and pharmacogenomics will continue to improve, with increased cost/benefit ratios and availability. This will help physicians prescribe the treatment best adapted to each patient, and evolve towards a personalized approach to medical oncology

Le but de cette étude a été d’analyser l’intérêt de l’aérosolthérapie d’anticorps monoclonaux (AcM) dans le traitement du cancer broncho-pulmonaire non à petites cellules (CBNPC) en utilisant le cetuximab, un AcM anti-EGFR. L’expression du récepteur FcRn, essentiel dans la pharmacocinétique et la biodistribution des IgGs thérapeutiques a été étudiée dans le CBNPC. Nos résultats montrent que l’AcM peut résister aux contraintes physiques de la nébulisation. Les données de biodistribution et pharmacocinétique, obtenues dans un modèle animal, indiquent que l’Ac administré par aérosol, s’accumule de façon prolongée au niveau pulmonaire. De plus, les tumeurs chez la souris paraissent sensibles à l’aérosolthérapie avec l’AcM. Par ailleurs, le récepteur FcRn est moins exprimé au niveau transcriptionnel et protéique dans le tissu tumoral que dans le tissu sain adjacent à la tumeur dans le CBNPC. Cette altération de l’expression pourrait être due à l’hyperméthylation du promoteur de ce gène
The project aims at determining whether aerosoltherapy is well suited for monoclonal antibodies (Mab), in Non-Small Cell Lung Cancer (NSCLC). In addition, exploration of the expression of FcRn, an IgG receptor contributing to increased half-life and biodistribution of Mab, has been studied in NSCLC. Using cetuximab, an anti-EGFR Mab, we showed that Mab resist the physical constraints of nebulization. Biodistribution and pharmacokinetic analyses, using a murine model, revealed that cetuximab is highly and durably accumulated within the lungs and slowly and weakly released into the bloodstream following airways delivery. Moreover, animal tumors seem sensitive to cetuximab aerosoltherapy. Expression analysis of FcRn at both the transcript and protein levels showed that the receptor is downregulated in NSCLC. FcRn alteration of expression in the tumor might be due to hypermethylation of the gene promoter as often found in cancer

Le facteur de transcription Nrf2 et les enzymes pro-angiogéniques: hème oxygénase (HO-1) et thymidine phosphorylase (TP) sont considérés comme des cibles potentielles pour les traitements combinatoires anticancéreux contre l’angiogenèse. L'objectif de la présente étude était d'examiner les interactions entre ces protéines dans la modulation du potentiel tumorigène et angiogénique de carcinome pulmonaire non à petites cellules (NSCLC). L’augmentation de l’expression de Nrf2 conduit à la réduction de la prolifération cellulaire et à leur capacité de migration, accompagnée d'une expression accrue de microARN suppresseurs de tumeurs ainsi qu’une réduction de l'oncogène miR-378. Ensuite, le rôle de TP dans les cellules NCI-H292 a été étudiée en la surexprimant in vitro (NCI-TP). Ceci a conduit à une atténuation de potentiel tumorigène comme le montre l'inhibition de la prolifération, de la migration et une amélioration concomitante de potentiel angiogénique qui est plus prononcée en hypoxie et en présence de thymidine. In vivo, les tumeurs NCI-TP ont tendance à croître plus rapidement que les témoins et ils sont également mieux oxygénés. Ces tumeurs ont une expression accrue de cytokines pro-inflammatoires IL-1β et IL-6. Nous avons montré pour la première fois que l’enzyme TP peut être régulé par Nrf2 et HO-1 dans les cellules NSCLC, ce qui peut affecter la croissance tumorale par une modulation de l'angiogenèse et de l'expression de facteurs pro-inflammatoires. La corrélation entre l’expression de TP avec celle de l'IL-1β et d'IL-6 a été également confirmée dans les échantillons cliniques de tumeurs issus de patients atteints de NSCLC. L’ensemble de nos résultats montre la potentialité de cibler l’enzyme TP pour le traitement des cancers NSCLC
Nrf2, heme oxygenase-1 (HO-1) and thymidine phosphorylase (TP) are considered as potential targets for combinatorial anti-cancer therapies. The aim of the study was to investigate the interplay of these proteins in regulation of growth and angiogenesis in non-small cell lung carcinoma (NSCLC) cells NCI-H292. Stable overexpression of Nrf2 (NCI-Nrf2 cell line) resulted in decreased cell proliferation and migration in vitro, upregulation of tumor suppressor microRNAs and downregulation of oncogenic miR-378 and many MMPs. Silencing of HO-1 in NCI-Nrf2 cells partially reversed the effect on MMP-1, MMP-3 and miR-378. NCI-Nrf2 cells exhibited increased expression of proangiogenic factors IL-8, angiopoietin-1 and TP, which was also upregulated in cell overexpressing HO-1. In both models, the effect was TP reversible by siRNA targeted at HO-1 and possibly mediated by modulation of oxidative status of the cell. Moreover, it was observed that overexpression of TP in vitro attenuated proliferation and migration of NSCLC cells, but increased their angiogenic potential. In vivo, NCI-TP tumors tended to grow faster, were better oxygenated and exhibited increased expression of inflammatory cytokines IL-1β and IL-6. Correlation of TP with IL-1β and IL-6 was also confirmed in clinical samples from NSCLC patients. Overall, our results enforce the notion of targeting TP for treatment of NSCLC

Le cancer du poumon est la première cause de mortalité liée au cancer en France et dans le monde. Il s’agit d’un cancer de mauvais pronostique, diagnostiqué généralement aux stades tardifs III ou IV et avec une survie à 5 ans faible, respectivement de 6 et 1%. Ce cancer comprend différents types histologiques, parmi lesquels les adénocarcinomes sont les plus fréquents et comptent pour 40% des diagnostics. L’analyse génétique par séquençage des tumeurs des patients en stade IV permet de mettre en évidence des mutations récurrentes, et généralement mutuellement exclusives, au niveau des gènes KRAS, EGFR, BRAF et ALK. L’identification de ces mutations permet dans le cadre de tests compagnons de décider de l’éligibilité du patient aux thérapies ciblées lorsqu’elles sont disponibles.Bien que ces thérapies ciblées représentent une véritable révolution dans la prise en charge des patients, une majorité de patients ne peuvent bénéficier de ces traitements car ils ne présentent pas au niveau tumoral de mutation activatrices actionnables (absence de mutation EGFR, BRAF et ALK, présence d’une mutation KRAS…). De plus, dans l’éventualité où ils peuvent être traités par une molécule orale, le bénéfice observé reste malheureusement de courte durée et tous finiront à terme par échapper au traitement, c’est le cas par exemple lors de mutations de l’EGFR.Ainsi, afin de mieux comprendre quels sont les mécanismes moléculaires associés aux phénomènes de résistances thérapeutiques observés en clinique, et dans l’objectif de proposer de nouvelles voies thérapeutiques pour les patients non éligibles aux thérapies ciblées, j’ai étudié, au niveau protéique, l’impact des mutations sur les réseaux d’interactions protéiques en utilisant la technique du BioID (proximity-dependent biotinylation identification). Plus particulièrement, je me suis intéressé aux mutations activatrices de l’EGFR, KRAS, BRAF et ALK. Les protéines de la famille RAS (HRAS, NRAS, KRAS) étant mutées dans plus de 30% des cancers, je me suis également intéressé aux réseaux d’interactions protéiques portés par ces trois isoformes afin de mettre en évidence des interactions protéiques spécifiques à l’isoforme KRAS.Au cours de ma thèse, j’ai montré que les réseaux d’interaction caractérisés par le BioID sont bien plus denses que ceux obtenus par la technique plus conventionnelle de purification par affinité, et qu’ils permettent de mettre en évidence des interacteurs spécifiquement dérégulés par l’apparition de mutations activatrices. Par ailleurs les modèles cellulaires HEK293 (cellules humaines embryonnaires de rein) et BEAS2B (cellules pulmonaires d’origine non-cancéreuses) ont montré un fort recouvrement des interacteurs identifiés, ce qui suggère que la stratégie employée est pertinente pour identifier des interacteurs spécifiques de mutations. Ce travail de thèse a permis d’identifier une série de plusieurs interacteurs spécifiques des formes mutante de KRAS, d’EGFR, de BRAF, de NRAS et de la fusion EML4-ALK. Treize interacteurs spécifiques de la forme mutée de KRAS ont été validés fonctionnellement dans des modèles cellulaires de cancers du poumon. Enfin, en utilisant les données de BioID, un modèle préliminaire de résistance de l’EGFR aux thérapies ciblées a pu être élaboré, lequel fait apparaitre les protéines CBL et IGF2R comme des protéines potentiellement impliquées dans l’acquisition des résistances aux thérapies ciblées.Ce travail de thèse propose ainsi de nouvelles perspectives quant à la détermination des mécanismes de résistance spécifiques aux thérapies ciblées et à l’identification de nouvelles cibles thérapeutiques chez les patients présentent des mutations activatrices
Lung cancer is the leading cause of cancer-related death in France and in the world. It is a cancer of poor prognosis, diagnosed at the late stage III or IV, with a 5-years survival of 6% and 1%, respectively. This cancer encompass several histological types, and among them adenocarcinoma account for 40% of the diagnosis. Genetic sequencing of stage IV tumors highlights redundant mutations, and generally exclusives from each other’s, of KRAS, EGFR, BRAF and ALK genes. The identification of these mutations enable, within companion test, to make eligible patients for targeted therapies when molecules are available.Even though these targeted therapies represent a true revolution in patient’s care, the majority of them cannot benefit from these treatments because their tumors do not harbor activating mutations that are targetable (e.g. absence of EGFR, BRAF and ALK mutation, presence of KRAS mutation). Additionally, when they can be treated using an oral molecule, the benefit observed is unfortunately poor in terms of period of time, and all the patients will escape from the treatment. This is for example the case with EGFR mutations.To better understand the molecular mechanisms associated with the resistance events observed in the clinic, and to propose new therapeutics for patient not-eligible for targeted therapies, I studied at the proteome level, the impact these mutations on protein networks, using the BioID technology (proximity-dependent biotinylation identification). More particularly, I have been interested in the activating mutation of EGFR, KRAS, BRAF and ALK. Considering that proteins from the RAS family (HRAS, NRAS and KRAS) are mutated in around 30% of cancers, I have been also interested in the protein network of these proteins to highlight interaction specific to the KRAS isoform.During my thesis, I showed that the protein networks characterized using BioID are much more dense compared to those identified with the more conventional technic of AP-MS (Affinity-purification and mass spectrometry), and that they enable to identify interactors specifically deregulated upon activating mutation. Additionally, the HEK293 cell model (Human Embryonic Kidney) and BEAS2B cell model (non-cancerous lung cell line) showed a high overlapping degree of the interactors identified, suggesting that the strategy used is relevant to identify interactors specific to mutations. This thesis enabled to identify several interactors specific to the mutant KRAS, EGFR, BRAF, NRAS and EML4-ALk fusion. Thirteen interactors specific to the mutated-KRAS have been functionally validated in lung-cancer cell lines models. Finally, using BioID data I have been able to propose a model of EGFR resistance to targeted therapies. This model shows that CBL and IGH2R might be the EGFR partners responsible for therapeutic escape.Altogether, this thesis propose new perspective to determine resistance mechanisms and to identify new therapeutic targets for KRAS-mutated patients

Les cellules tumorales circulantes (CTC) représentent une source de matériel tumoral accessible de manière non invasive, susceptible de fournir des informations cliniques et fondamentales. Ces cellules issues de tumeurs primitives ou métastatiques représentent une population hétérogène d’éléments très rares circulant dans le sang. La personnalisation des traitements en oncologie repose sur la caractérisation moléculaire de biopsies tumorales mais celles-ci peuvent être difficiles à réaliser ou peu informatives. De ce fait, la caractérisation moléculaire et fonctionnelle des CTC présente un double intérêt, clinique pour identifier des biomarqueurs de sensibilité à des traitements, et fondamental pour étudier les mécanismes qui sous-tendent leur potentiel à initier des tumeurs.Les objectifs de ma thèse ont été d’une part de caractériser par séquençage de l’exome (WES) les CTC à l’échelle de cellule unique de patients atteints de cancers de la prostate (PCa) métastatiques et d’autre part d’établir puis caractériser des modèles de xénogreffes dérivés de CTC (CDX) chez des patients atteints de cancers bronchiques non à petites cellules (CBNPC) ou de PCa.Pour répondre au premier objectif, nous avons développé une méthode expérimentale globale incluant trois approches technologiques permettant d’enrichir et d’isoler des CTC individuelles de différents phénotypes (épithélial, épithélio-mésenchymateux et mésenchymateux), d’amplifier la totalité du génome (WGA) et de le séquencer. Le WES a été réalisé pour 34 échantillons de CTC sélectionnés sur des critères de qualité du WGA, ainsi que pour les biopsies de métastases correspondantes chez sept patients. Deux patients présentant une hétérogénéité phénotypique de leurs CTC, ont été analysés en profondeur. Nous avons mis en évidence des mutations partagées entre les CTC et les biopsies tumorales correspondantes ainsi que des mutations uniquement retrouvées dans les CTC. Ces mutations spécifiques aux CTC sont présentes dans tous les phénotypes et affectent particulièrement les gènes impliqués dans le remodelage du cytosquelette, la réparation de l’ADN ou l’invasion. L’existence de mutations communes entre les CTC de différents phénotypes suggère une relation phylogénique entre ces cellules mais une évolution divergente pendant le processus métastatique. Ce travail est soumis pour publication.Dans la seconde partie de ma thèse, nous avons implantés les CTC de 67 patients atteints de CBNPC et 24 patients atteints de PCa chez des souris immunodéprimées. Nous avons établis quatre CDX de CBNPC et un CDX de PCa. La caractérisation de ces modèles, des biopsies tumorales, des CTC collectées au moment de la xénogreffe, des CDX et des lignées cellulaires établies à partir du CDX, ont révélé que les CTC, le CDX et les lignées cellulaires « miment » le phénotype et le profil mutationnel des biopsies tumorales. La caractérisation plus approfondie de l’une des lignées cellulaires montre la présence d’un stress réplicatif et d’une instabilité génomique élevée. Ce résultat nous oriente sur l’hypothèse d’un rôle éventuel de l’instabilité génomique dans la tumorigénicité des CTC.Dans ce travail, nous avons montré que le profil mutationnel des CTC présente de fortes similitudes avec les biopsies tumorales des patients dans les patients atteints de PCa étudiés. De plus, nous avons observé l’existence de mutations spécifiques aux CTC, non détectées dans les biopsies tumorales. Également, nous montrons que des CTC issues de CBNPC et de PCa sont tumorigéniques in vivo et qu’elles reflètent le profil mutationnel des biopsies tumorales des patients. Ces modèles constituent des outils originaux et intéressants pour identifier de nouvelles cibles thérapeutiques et stratégies anti-cancéreuses, et comprendre les mécanismes qui supportent le potentiel des CTC à initier des tumeurs
Circulating tumor cells (CTCs) represents an non invasive source of tumor material which may provide clinical and basic information. These cells derived from primary or metastatic tumors represents an heterogeneous population of very rare events which circulates in the blood. Oncology personnalized medicine is based on biopsies molecular characterization but these are sometimes which difficult to realize and poorly informative. Thereby molecular and functional characterization of CTCs presents a double interest, clinical to identify treatments biomarkers sensitivity and basic to study mechanisms underlying their tumor inititiating cell (TIC) potential. The two goals of my thesis were on the one hand to characterize by whole-exome sequencing (WES) at the single level the CTCs from patients with metastatic prostate cancers (mPCa) and on the other hand to establish and characterize CTC-derived xenografts (CDX) from patients with non-small-cell lung cancer (NSCLC) or mPCa. For the first goal we developped a global workflow which include three technological approaches to enrich and isolate individual CTCs from different phenotype (epithelial, epithelial and mesenchymal, mesenchymal), to perform whole genome amplification (WGA) and to sequence them. WES was performed on 34 CTC samples selected according to WGA quality and on corresponding metastasis biopsies from seven patients. Two patients with phenotypic heterogeneity of CTCs were deeply analyzed. We highlighted shared mutations between CTCs and matched biopsies as well as mutations only detected in CTCs. These private CTC mutations are detected in all phenotype and particularly affect genes invlved in cytoskeleton remodeling, DNA repair or invasion. The existence of common mutations between CTCs from various phenotype suggests a phylogenic link between these cells but a divergent evolution during metastatic process. This work is submitted for publication. For the second goal, we implanted CTCs from 67 NSCLC patients and 28 mPCa patients in immunocompromised mice. We established four NSCLC CDX and one mPCa CDX. The characterization of tumor biopsies, CTCs collected at the time of xenograft, CDX and CDX-derived cell lines revealed that CTCs, CDX and cell lines miror the phenotype and mutational landscape of tumor biopsies. The more deeply characterization of one cell line show the presence of a high replicative stress and genomic instability. This result directs us to the hypothesis of a possible role of the genomic instability in CTC tumorigenicity.We demonstrated in this work that CTCs mutational landscape harbors high similairities with patients tumor biopsies in mPCa. Furthermore we observed CTC private mutations not detected in tumor biopsies. Also we showed that some CTCs from NSCLC and mPCa are tumorigenic in vivo and that these CTCs mirror mutational profile of patients tumor biopsies. These models are original and interesting tools to identify new therapeutic targets and anti-tumoral strategies and understand mechanisms underlying the TIC potential of CTCs

L’hème oxygénase-1 (HO-1), enzyme antioxydante, est capable de prévenir l’initiation tumorale tandis qu’elle promeut la progression de certaines tumeurs et l’angiogenèse. Ce travail a recherché si HO-1 peut moduler les microARNs et régule le développmemnt du carcinome pulmonaire humain non à petites cellules (NSCLC). La surexpression stable de HO-1 dans les cellules du NSCLC NCI-H292 accroit la production globale des miARNs et diminue significativement l’expression des oncomirs et angiomirs, tandis qu’elle augmente les miARNs suppresseurs de tumeurs. Le plus amplement diminué est le miR-378. Dans les cellules surexprimant HO-1 la p53 est aussi augmentée, Ang-1 et MUC5AC diminuées, prolifération migration et potentiel angiogéniques réduits. Les effets de HO-1 sur la prolifération tumorale, la migration et et l’expression de miR-378 sont modulées par CO. Au contraire, la surexpression stable de miR-378 décroit celle de HO-1 et de p53 tandis qu’elle accroît celle de MUC5AC, VEGF, IL-8 et Ang-1 et en conséquence accroit la prolifération, migration la stimulation des cellules endothéliales. L’ajout de HO-1 à des cellules surexprimant miR-378 réverse l’effet de miR-378 sur la prolifération et la migration des cellules cancéreuses. In vivo, les tumeurs surexprimant HO-1 sont de taille réduite, moins vascularisées et oxygénées et moins métastatiques tandis que la surexpression de miR-378 produit les effets inverses. Conformément, chez les patients NSCLC, l’expression de HO-1est réduite dans les métastases lymphatiques par rapport à la tumeur primaire tandis que miR-378 n’est pas modifié de manière significative. En conclusion, les résultats in vitro et in vivo indiquent que l’action coordonnée entre HO-1 et miR-378 module de manière significative la progression et l’angiogenèse du carcinome humain pulmonaire non à petites cellules
Heme oxygenase-1 (HO-1), an antioxidant enzyme can prevent tumor initiation while it has been demonstrated to promote various tumors progression and angiogenesis. Here it was investigated whether HO-1 can modulate microRNAs and regulate human non-small cell lung cancer (NSCLC) development. Stable HO-1 overexpression in NSCLC NCI-H292 cells enhanced global production of miRNAs and significantly diminished expression of oncomirs and angiomirs, whereas upregulated tumor suppressive miRNAs. The most potently downregulated was miR-378. HO-1 overexpressing cells displayed also upregulated p53, downregulated Ang-1 and MUC5AC, reduced proliferation, migration and diminished angiogenic potential. CO was a mediator of HO-1 effects on tumor cells proliferation, migration and miR-378 expression. In contrast, stable miR-378 overexpression decreased HO-1 and p53 while enhanced expression of MUC5AC, VEGF, IL-8 and Ang-1 and consequently increased proliferation, migration and stimulation of endothelial cells. Adenoviral delivery of HO-1 to miR-378 overexpressing cells reversed miR-378 effect on proliferation and migration of cancer cells. In vivo, HO-1 overexpressing tumors were smaller, less vascularized and oxygenated and less metastatic, whereas miR-378 overexpression exerted the opposite effects. Accordingly, in patients with NSCLC, HO-1 expression was lower in metastases to lymph nodes than in primary tumors while miR-378 did not differ significantly. To conclude, in vitro and in vivo data indicate that interplay between HO-1 and miR-378 significantly modulates NSCLC progression and angiogenesis

Malgré les nombreux progrés réalisés ces dernières années dans la prise en charge thérapeutique du cancer broncho-pulmonaire, cette pathologie reste la première cause de décès lié au cancer dans le monde. L’enjeu majeur pour cette maladie est donc de développer de nouveaux traitements et d’optimiser l’utilisation des drogues existantes, en particulier les sels de platine. Les protocoles combinant des inhibiteurs de points de contrôle immunitaire avec des sels de platine est actuellement en plein essor malgré un certain manque en études précliniques. Dans ce travail, j’ai cherché à évaluer l'impact du cisplatine sur l'expression de PD-L1 en analysant des patients ayant reçu une chimiothérapie néo-adjuvante à base de cisplatine. Le traitement d'induction augmentait considérablement le marquage PD-L1 des cellules tumorales et immunitaires du microenvironnement. Vingt-deux patients présentaient une variation positive du pourcentage de cellules tumorales PD-L1+ après chimiothérapie néoadjuvante; dont 9 (23,1%) passant de <50% à ≥50% des cellules tumorales marquées. Nous avons également confirmé la régulation positive de PD-L1 par le cisplatine, tant au niveau de l'ARNm qu’au niveau protéique, in-vitro et in-vivo sur des souris nude et des souris immunocompétentes greffées par des tumeurs expérimentales issues de lignées cellulaires de cancer du poumon A549, LNM-R ou LLC1. L’up-régulation de PD-L1 par le cisplatine fait intervenir la voie de signalisation PI3K/AKT. De plus, l'administration combinée d'anticorps anti-PD-L1 (3 mg / kg) et de cisplatine (1 mg / kg) à des souris portant un carcinome pulmonaire réduisait significativement la croissance tumorale par rapport aux traitements en monothérapie et par rapport aux contrôles. Le cisplatine augmente donc précocément et durablement l'expression de PD-L1 et pourrait donc agir de manière synergique avec un blocage de PD-1 / PD-L1 pour améliorer la réponse tumorale aux traitements. En parallèle, nous avons pu développer une thérapie ciblée anti-neurotensine permettant de bloquer ses effets paracrines stimulants la prolifération, la croissance, et les capacités d’invasion des cellules de tumeurs pulmonaires. Les anticorps anti-neurotensine amélioraient également la sensibilité au cisplatine de tumeurs préalablement résistantes par des mécanismes qui impliquent probablement l’augmentation de l’influx et la diminution de l’efflux de platine au niveau de sa cible intra-nucléaire qu’est l’ADN. L’ensemble de ces résultats apportent du rationnel à la réalisation d’essais cliniques impliquant le cisplatine et visant par différents biais à améliorer l’efficacité de traitements systémiques de cancers broncho-pulmonaires non à petites cellules
Despite many advances in the recent years in the therapeutic management of bronchopulmonary cancer, it remains the leading cause of death linked to cancer in the world. The major challenge for this disease is therefore to develop new treatments and optimize the use of existing drugs, in particular platinum salts. The number of clinical protocols testing combined therapies including immune check-point inhibitors and platinum salts is currently increasing in lung cancer treatment, however preclinical studies and rationale are often lacking. Here, we evaluated the impact of cisplatin treatment on PD-L1 expression analyzing the clinicopathological characteristics of patients who received cisplatin-based neoadjuvant chemotherapy followed by surgery and showed that cisplatin-based induction treatment significantly increased PD-L1 staining in both tumor and immune cells from the microenvironment. Twenty-two patients exhibited positive PD-L1 staining variation after neoadjuvant chemotherapy; including 9 (23.1%) patients switching from <50% to ≥50% of stained tumor-cells. We also confirmed the up-regulation of PD-L1 by cisplatin, at both RNA and protein levels, in nude and immunocompetent mice bearing tumors grafted with A549, LNM-R, or LLC1 lung cancer cell lines. Up-regulation of PD-L1 by cisplatin involved the PI3K / AKT signaling pathway.The combined administration of anti-PD-L1 antibodies (3mg/kg) and cisplatin (1mg/kg) to mice harboring lung carcinoma significantly reduced tumor growth compared to single agent treatments and controls. Overall, these results suggest that cisplatin treatment could synergize with PD-1/PD-L1 blockade to increase the clinical response, in particular through early and sustainable enhancement of PD-L1 expression. Simultaneously, we were able to develop a targeted anti-neurotensin therapy to block its paracrine effects which stimulate proliferation, growth, and metastatic potential of lung tumor cells. Anti-neurotensin antibodies also improved the sensitivity to cisplatin of previously resistant tumors by mechanisms which probably involve increased influx and decreased efflux of platinum at the intra-nuclear level where resides its target DNA. All of these results provide a rationale for carrying out clinical trials involving cisplatin and aiming, by various ways, to improve the effectiveness of systemic treatments for non-small cell broncho-pulmonary cancers

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

De nos jours, les agents anti-microtubules (MTA) sont administrés dans de nombreuses pathologiques cancéreuses reflétant ainsi leur grande efficacité anti-tumorale. Cependant, leur utilisation se voit limitée pour deux raisons : (i) l’apparition d’effets indésirables et, (ii) l’émergence de cellules tumorales résistantes. Pour palier ces problèmes, les MTA font l’objet de nombreux travaux de recherche faisant ainsi de ces composés des médicaments toujours dans l’ère du temps. L’objectif principal des travaux présentés dans ce manuscrit repose sur l’étude du mécanisme d’action des MTA afin d’optimiser, par la suite, leur administration. Dans une première partie s’inscrivant dans le domaine de la recherche fondamentale, nous avons caractérisé les mécanismes moléculaires à l’origine de l’efficacité anticancéreuse de ces agents. En effet, nous avons mis en lumière l’existence d’un pont signalétique entre les mitochondries et les microtubules avec un rôle crucial de la voie de signalisation Akt/GSK3β plaçant ainsi, de façon inattendue, la kinase Akt au cœur de l’efficacité des MTA. Ces résultats fournissant un rationnel mécanistique aux stratégies thérapeutiques associant les MTA aux thérapies ciblées anti-Akt, nous avons alors mené une étude oncopharmacologique démontrant que l’association MTA/anti-Akt est fortement synergique in vitro et in vivo.Mieux comprendre le mécanisme d’action des MTA, afin de proposer de nouvelles stratégies thérapeutiques aux cliniciens était l’objectif principal de cette thèse. Les résultats obtenus ici ouvrent ainsi la voie de l’association de ces agents avec les thérapies ciblées anti-Akt nouvelle génération
Microtubule-Targeting Agents (MTA) are a broad group of anticancer drugs that are currently administered in a lot of cancers. Nevertheless, they can cause undesired side effects and can lose their effectiveness as a result of resistance development. The main objective of my PhD work was to characterize the MTA’s mechanism of action in order to optimize their administration in the future. In the first part, we demonstrated the important role of the kinase Akt in MTA effects. In the second part, we evaluated the interest to combine MTA with anti-Akt drugs. We observed that MTA efficacy is highly important with Akt targeting drugs, particularly in lung adenocarcinoma. These promising results will need further explorations in order to develop more convenient cancer therapy strategies