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International audience; Genomic instability is one of the main properties of tumour development, promoting first the acquisition of genetic alterations and thus carcinogenesis. Then, the chronic and anarchic proliferation of cancer cells also supports and contributes to this instability allowing a continuous evolution of the tumour. The accumulation of mutations resulting from that instability contributes to tumour heterogeneity that occurs in a specific environment. The resulting diversity of oncogenic drivers further complicates the characterization of the origin of cancer cells dysfunction and consequently therapeutic decision. However, the consideration of the molecular context in oncology has initiated the development of targeted therapies. Based on the concept of oncogene addiction and synthetic lethality, these new drugs require the characterization and identification of specific tumour biomarkers. Targeted therapies have thus considerably optimized patient management, improving efficiency and quality of life while limiting the side effects observed with conventional chemotherapies. However, despite significant clinical benefits, some major limitations to their administration remain. The study of the current issues related to these new therapeutic molecules is becoming crucial for patient management towards an improvement of personalized medicine.

International audience; > Certaines anomalies de la b-oxydation mito-chondriale des acides gras (b-OAG) apparaissent jouer un rôle majeur dans la pathogenèse de plusieurs maladies communes (diabète, obésité, maladies cardiaques). Des déficits génétiques touchant la b-OAG sont également à l'origine d'un ensemble de maladies rares de phénotypes très variables, allant de défaillances cardio-hépatiques fatales chez le nourrisson à des myo-pathies chez l'adulte. Ces différentes pathologies sont révélatrices du rôle clé de la b-OAG dans plusieurs organes à forts besoins en ATP (coeur, muscle, foie, rein). Des données récentes sug-gèrent que la b-OAG participerait également à d'autres fonctions complexes (modifications de la chromatine, contrôle de l'activité de cellules souches, devenir de cellules cancéreuses). < équilibre subtil entre l'utilisation des acides gras et celle du glucose comme source d'énergie métabolique. Selon l'organe considéré, cet équilibre peut être plus ou moins déplacé en réponse à des modifications physiologiques ou physiopathologiques : on parle ainsi de flexibilité métabolique [2, 3]. D'une façon générale, on admet que l'utilisation des acides gras joue un rôle prépondérant dans toutes les situations imposant une restriction de l'utilisation du glucose, tels que le jeûne ou l'exercice physique. Dans ces conditions, la lipolyse du tissu adipeux permet d'augmenter fortement les taux circulant d'acides gras à chaîne longue et, ainsi leur b-oxydation mitochondriale dans de nombreux tissus. Ces fonctions énergétiques de la b-OAG sont modulées par un ensemble de facteurs nutritionnels et hormonaux qui agissent par dif-férents mécanismes moléculaires, allostériques, transcriptionnels, et post-traductionnels via un réseau de signalisation cellulaire et nucléaire complexe, qui permet d'ajuster l'activité de cette voie métabolique en réponse à différents contextes physiologiques ou physiopathologiques [4-7]. Les déficits génétiques touchant la b-OAG, avec leur panel complexe de manifestations cliniques, révèlent l'importance de cette voie métabolique dans la physiologie de nombreux organes. D'autres dysfonctionnements de la b-OAG interviennent dans la pathogenèse de différentes maladies communes, dont le diabète [8], l'obésité [9], et les maladies cardiaques [10]. Au delà des mécanismes classiques de production d'énergie, des données récentes, recueillies dans différents modèles, suggèrent l'implication de la b-OAG dans des fonctions qui sont restées longtemps insoupçonnées. La b-OAG pourrait ainsi participer aux modifications épigénétiques de la chromatine [11], à la différenciation des cellules souches neuronales La b-oxydation mitochondriale des acides gras (b-OAG) joue un rôle majeur dans la fourniture d'ATP dans de nombreux organes ou tissus à forts besoins en énergie, tels que le coeur, les muscles squelettiques, le foie ou les reins. Le principe de base de cette voie métabo-lique (Figure 1) repose sur une séquence récurrente de quatre réactions enzymatiques (appelée hélice de Lynen) (Figure 2) permettant de convertir les acides gras en acétyl-CoA. Celui-ci sera ensuite incorporé dans le cycle de Krebs pour compléter l'oxydation. L'ensemble de ce processus générera de grandes quantités de NADH (nicotinamide adénine dinucléotide réduit) et de FADH 2 (flavine adénine dinucléotide réduite) qui permet-tront, en alimentant en électrons la chaîne respiratoire mitochondriale, la production d'ATP avec un rendement énergétique élevé. Chez l'homme comme chez le rongeur, la b-OAG utilise principalement les acides gras à chaîne longue (de 16 et 18 carbones) présents en abondance dans l'alimentation de l'adulte, ou stockés dans les réserves du tissu adipeux [1]. Dans de nombreux tissus (coeur, muscle, foie, etc.), il existe en permanence un Vignette (Photo © Inserm-Barelli, Hélène).

International audience; 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.

Glucose-regulated protein 78 (GRP78) is a chaperone protein that has a high frequency in tumor cells. Normally it is found in the endoplasmic reticulum to assist in protein folding, but under cellular stress, GRP78 influences proliferative signaling pathways at the cell surface. The increased expression elicits autoantibody production, providing a biomarker of ovarian cancer, as well as other types of cancer. This study aims to determine the epitope recognition of GRP78 autoantibodies isolated from serum of ovarian cancer patients and use the identified antibodies to design new drug delivery systems to specifically target cancer cells. We first confirmed that the membrane GRP78 levels are increased in ovarian cancer cells and positively correlate with proliferation. However, the level of circulating GRP78 autoantibodies did not correlate with membrane GRP78 expression in ovarian cancer cells and was lower, although not significantly, compared to control patients. We then determined the epitope recognition of GRP78 autoantibodies and showed that treatment with paclitaxel-loaded nanoparticles coated with anti-GRP78 antibodies significantly decreased tumor development in chick embryo culture of ovarian cancer cell tumors compared to paclitaxel treatment alone. This evidence suggests that nanoparticle drug delivery systems coupled with antibodies against GRP78 has potential as a powerful therapy against ovarian cancer.

Extracellular matrix is a complex meshwork of various macromolecules that have a tight relationship with the surrounding cells. Bidirectional interactions between cells and the microenvironment control their respective behaviors and fate. The biochemical diversity of matrix molecular components, their biophysical properties, their architecture but also their dynamic represent as many regulator signals. Among the components of the matrix, fibronectin (FN) is a major structural and functional glycoprotein involved in numerous physiological and pathological processes. These various functions are directly linked to the structural dynamic of this protein and its ability to interact with others matrix components, in particular with itself. Found as a soluble protein in biological fluids, FN is also incorporated in insoluble matrix as supramolecular assemblies, mainly fibrils but also aggregates. These assemblies could be involved in distinct physiological and pathological processes.If the study of the assembly of the FN is possible with the help of in vitro models, the mechanism of polymerization and the effects of defined assemblies on the cell behavior still have to be better defined.Therefore, this work consisted in elaborating FN assemblies, in characterizing the mechanisms and structures involved in their polymerization and in studying their influence on behaviors of a model of ovarian cancer cells. Besides, preliminary comparative studies have been performed with a plant analogous of FN.We show that irreversible thermal unfolding of FN triggers amyloid-like aggregation. Two states of aggregates could coexist in solution. FN aggregation correlates with a decrease of gelatin-binding domain and RGD sequence accessibility, and a decrease of the incorporation in the matrix network. Moreover, if aggregates are not cytotoxic for the studied cells, conformation change of FN promotes their single-cell and random migration.These results raise questions about the role of FN aggregates in pathological processes like tumor development., La matrice extracellulaire est un réseau enchevêtré de macromolécules variées, en étroite relation avec les cellules qu'elle environne. Les interactions bidirectionnelles qui s'établissent entre les cellules et leur microenvironnement matriciel régulent mutuellement leur comportement et devenir. La diversité biochimique des constituants moléculaires de la matrice, leurs propriétés biophysiques, leur architecture tout comme leur dynamique représentent autant de signaux régulateurs. Parmi les constituants de la matrice, la fibronectine (FN) est une glycoprotéine structurale et fonctionnelle majeure intervenant dans de nombreux processus physiologiques et pathologiques. Ces fonctions diverses sont directement liées à la dynamique structurale de cette protéine et à sa capacité à interagir avec les autres molécules matricielles, dont elle-même. Retrouvée sous forme soluble dans les fluides biologiques, la FN est incorporée dans les matrices insolubles sous forme d'assemblages supramoléculaires principalement fibrillaires mais aussi sous forme d'agrégats. Ces assemblages sembleraient être impliqués dans des processus physiologiques et pathologiques distincts.Si l'étude des assemblages de FN est rendue possible par l'élaboration de modèles in vitro, les mécanismes de polymérisation et l'effet d'assemblages de structures définies sur le comportement cellulaire restent cependant à mieux élucider et constituent le cœur de ce travail.Les travaux ont donc consisté à élaborer des assemblages de FN, à caractériser les mécanismes et structures impliqués dans leur polymérisation, et à étudier leur influence sur un modèle de cellules cancéreuses ovariennes. D'autre part, des études préliminaires comparatives ont été menées avec un analogue végétal de la FN.L'irréversibilité de la dénaturation thermique de la FN entraîne la formation d'agrégats de type amyloïde. Deux populations d'agrégats coexistent en solution. Cette agrégation est corrélée à une diminution de l'accessibilité des sites de liaison à la gélatine et des sites RGD, et à une diminution de l'incorporation dans les réseaux matriciels. De plus, si la FN sous sa forme agrégée n'est pas cytotoxique pour les cellules étudiées, la modification de la conformation de la FN favorise leur migration isolée et aléatoire.Ces résultats soulèvent la question de l'implication de ces agrégats de FN dans des processus pathologiques tels que le développement tumoral.

In the reductionist perspective, genetic modifications are considered to initiate cancer. Their appearance is a stochastic phenomenon, but there are some biases linked to DNA sequence or exposure to mutagenic agents for instance. Cancer genome sequencing has shown a high interand intra-tumoral heterogeneity, sometimes questioning the genetic origin of cancer. Other stochastic processes are also studied in cancer, especially epigenetic modifications. They have a major role in diversifying phenotypes among cancer cells in the progression steps, but might also provide an alternative to genetic theories of cancer initiation. Nevertheless, the reductionist framework remains dominant here. Finally, stochastic cell-to-cell variations in gene expression constitute a third class of stochastic phenomena that can be considered as causal factors in cancer. Highlighting the role of high gene expression variability due to disruption of cellular interactions and communications allows avoiding reductionism by considering the interplay between genetic and tissue levels at every step of the disease. No organization level is privileged in this alternative theory.; Dans la perspective réductionniste, les modifications génétiques sont conçues comme les éléments initiateurs des cancers. Elles apparaissent de manière aléatoire et les séquençages de génomes cancéreux ont montré une forte hétérogénéité génétique inter- et intratumorale. D’autres phénomènes aléatoires retiennent aussi l’attention,en particulier les modifications épigénétiques de la chromatine. Elles fournissent pour certains une alternative à une théorie seulement génétique du cancer. Enfin les variations aléatoires de l’expression des gènes constituent une troisième classe d’événements aléatoires qui pourraient avoir un rôle causal. L’accent mis sur ce dernier type d’événements permet de sortir du schéma réductionniste en considérant les interactions entre les niveaux génétique et tissulaire.

International audience; Cancer is a complex disease that affects more and more people around the world. Unfortunately, existing treatments are only partially efficient and often induce major side effects. Thus, the use of viruses to selectively kill cancer cells is a new promising therapeutic approach. Recently, VSV has been used in oncolytic virotherapy because of its capacity to preferentially infect most human tumor cells. However, despite the availability of good oncolytic VSV mutants, the large variability of tumor cell types and the multiple ways in which they can evade viral infection suggests that therapeutic combinations of various viruses will be necessary to efficiently treat most cancers. A better understanding of the infection mechanisms and immune system recruitment by oncolytic viruses will be of great value for the development of safe and efficient strategies for cancer treatment.

Iron plays a fundamental role in biology and its concentration in living organisms is regulated very precisely. Many molecules of storage and transportation are used to maintain the intracellular homeostasis. Cancer cells have alterations in this balance. Recent studies have shown that breast cancer cells present abnormal expression of several proteins such as hepcidin and ferroportin. A prognostic impact of these alterations has been reported in patients with breast cancer. Regulatory molecules of iron metabolism could become therapeutic targets. This is an innovative approach that has emerged for treating a cancer which, despite advances in treatment and the emergence of targeted therapies, remains the leading cause of cancer death in women.

Tumor microenvironment is a complex system composed of a largely altered extracellular matrix (ECM) with different cell types that determine the angiogenic response. Upon the influence of hypoxia, tumor cells secrete cytokines that activate stromal cells to produce proteases and angiogenic factors. The proteases degrade the stromal ECM and participate in the release of various ECM fragments, named matrikines or matricryptins, capable to control tumor invasion and metastasis dissemination. We will focus on the matrikines derived from the NC1 domains of the different constitutive chains of basement membrane-associated collagens and mainly collagen IV. The putative targets of the matrikine action are the proliferation and invasive properties of tumor or inflammatory cells, and the angiogenic and lymphangiogenic responses. For example, canstatin, tumstatin and tetrastatin, respectively derived from the NC1 domains of α2, α3 and α4 chains of collagen IV, inhibit in vivo tumor growth in various experimental cancer models. Their anti-cancer activity comprises an anti-proliferative effect on tumor cells and on endothelial cells by induction of cell apoptosis or cell cycle blockade and the induction of a loss of their migratory phenotype. Matrikines constitute a new family of potent anticancer agents that could be used under various therapeutic strategies: i) induction of their overexpression by cancer cells or by the host cells, ii) use of recombinant proteins or synthetic peptides or structural analogues designed from the structure of the active sequences. These matrikines could be used in combination with conventional chemotherapy or radiotherapy to limit tumor progression.

The migration process is a physically integrated molecular phenomena that contributes to many physiological motility in vivo processes such as development, immune surveillance and cancer metastasis. To understand cell migration it is necessary to consider the cell's environment, cell type and morphology as well as the internal organization of the cells, i.e. its cytoskeleton and focal adhesions. This work focuses on the study of migrating bladder cancer cells on two--dimensional deformable substrates. The analysis of a panel of three cell lines with different invasive capacity is presented. The ability of cancer cells to respond to their environment is analysed and the migration process is described in terms of traction stresses. The internal reorganization of cells structure is studied by microscopic observation of the actin filaments, the myosin motors and the sites of force transmission, i.e. the focal adhesions. The complementary relationship among different invasive capacities of cancer cells, traction stresses as well as the forces exerted on the lamellipodium and internal structures of cells are discussed. It is found that several parameters can be used for discriminating invasiveness, such as migration type, traction forces, focal adhesion areas, as well as the migration diffusivity index. This study therefore constitutes a first attempt to differentiate various invasive cells using migration on soft substrates.; Le processus de migration est un processus moléculaire intégré qui contribue in vivo à de nombreux processus physiologiques de motilité, comme le développement, la surveillance immunitaire et les métastases du cancer. Pour comprendre la migration cellulaire, il est nécessaire de considérer l'environnement de la cellule, le type de cellules et la morphologie ainsi que l'organisation interne, i.e. son cytosquelette et ses adhérences focales. Ce travail se concentre sur l'étude de la migration de cellules cancéreuses de la vessie sur des supports déformables. L'analyse de trois lignées cellulaires de capacité métastatique différente est présentée. La capacité des cellules cancéreuses à réagir à leur environnement est analysée et le processus de migration est décrit en termes de contraintes de traction. La réorganisation interne de la structure des cellules est étudiée par l'observation microscopique des filaments d'actine, des moteurs de myosine et des sites de transmission de force, i.e. les adhésions focales. On s'intéresse à la relation de complémentarité entre les différentes capacités invasives des cellules cancéreuses, les forces de traction ainsi que les forces exercées sur le lamellipode et les structures internes des cellules. Il est constaté que plusieurs paramètres peuvent être utilisés pour discriminer la capacité métastatique, comme le type de migration, les forces de traction, les zones focales d'adhésion, ainsi que l'indice de diffusivité de migration. Cette étude constitue donc une première tentative pour différencier diverses cellules invasives en utilisant la migration sur des substrats mous.