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New weapons to fight cancer are constantly needed. Among chemotherapeutics, anti-cancer metal-drugs have enjoyed a long and successful history since the discovery of the benchmark cisplatin. Advances in metal-drug discovery have motivated chemists to build plethora of complex structures. Among them, a novel area is emerging. This article presents a survey of the metal-N-Heterocyclic Carbenes (Ag(I), Au(I), Pd(II) and Cu(I)-NHCs) as potential anti-cancer agents. Most of the metal-NHCs considered display higher cytotoxicities than the reference metallo-drug cisplatin. Some of them are even selective for particular cell lines. Their mechanisms of action at the cellular level are further discussed, showing that the nature of the metal is of great importance. All these promising results demonstrate that this approach deserves more attention and work.

Spermatogonial stem cells regenerate and maintain spermatogenesis throughout life, making testis a good model for studying stem cell biology. The effects of chemotherapy on fertility have been well-documented previously. This study investigates how busulfan, an alkylating agent that is often used for chemotherapeutic purposes, affects male fertility. Specifically, the role of the TGR5 pathway is investigated on spermatogonia homeostasis using in vivo, in vitro, and pharmacological methods. In vivo studies are performed using wild-type and Tgr5-deficient mouse models. The results clearly show that Tgr5 deficiency can facilitate restoration of the spermatogonia homeostasis and allow faster resurgence of germ cell lineage after exposure to busulfan. TGR5 modulates the expression of key genes of undifferentiated spermatogonia such as Gfra1 and Fgfr2. At the molecular level, the present data highlight molecular mechanisms underlying the interactions among the TGR5, GLIS2, and TP53 pathways in spermatogonia associated with germ cell apoptosis following busulfan exposure. This study makes a significant contribution to the literature because it shows that TGR5 plays key role on undifferentiated germ cell homeostasis and that modulating the TGR5 signaling pathway could be used as a potential therapeutic tool for fertility disorders.

The FXRα receptor, described in 4 forms in humans, acts as an inducible transcription factor capable of binding to DNA as a heterodimer with the RXRα (Retinoid X Receptor α) to regulate the expression of target genes. By controlling gene transcription, the FXRα receptor is involved not only in the regulation of lipid and carbohydrate metabolism, but also in the synthesis, transport as well as detoxification of bile acids and their metabolites. This is an essential function since the loss of activity and/or expression of this receptor, as well as inappropriate increase in bile acid concentrations, are associated with proliferation and apoptosis disorders described to promote neoplastic transformation especially in the liver and colon. Recently, the work of our team and others has shown that the FXRα receptor is expressed in the human testis from the first trimester of pregnancy as well as in the mouse fetal testis, and that its activity controls the balance of germline stem cells in this tissue. The strong reduction of FXRα abundance in testicular germ cell tumors (TGCT) samples highlighted by the team as well as the identification of a new FXRα isoform present in the liver and other tissues such as the testis, raise questions about the participation of this factor in the molecular etiology of the disease.These elements are the basis of the scientific project which aims to: i) study the function of a new FXRα variant produced by the alternative splicing of a part of its DNA binding domain, and ii) determine if the alterations in expression and/or function of FXRα proteins affect the biology of germline stem cells (GSC) and participate to the molecular etiology of TGT.The results of the thesis work show that the FXRα1 variant spliced for its exon 5 (ΔEx5) is expressed in several human tissues and cell lines as well as in mice in similar a pattern than those described of FXR proteins. By the absence of part of its DNA-binding domain, this variant is no longer able to bind to its target sequence at the DNA level or to activate FXRα-dependent transcriptional networks. Furthermore, this FXRα variant appears to exert a slightly dominant negative effect on the transcriptional activity of FXRα1 while exhibiting different interaction capabilities for its partner RXRα to lead to the loss of permissiveness of this dimer to transduce a signal via a yet unknown structural mechanism. Collectively, the results presented in this thesis have highlighted a novel FXRα variant that has yet to be informed for its ability to fine-tune the adaptive and/or metabolic response induced by bile acids. However, these data will contribute to further improve our knowledge of how splice variants can fit FXRα functions in tissues and then shed light on the contribution of this receptor in the control of GSC biology with an impact on fertility disorders and TGT development., Le récepteur FXRα, décrit sous 4 formes chez l’homme, agit comme un facteur de transcription inductible capable de se lier à l’ADN sous la forme d’un hétérodimère avec le récepteur RXRα (Retinoid X Receptor α) pour réguler l’expression de gènes cibles. En contrôlant la transcription génique, le récepteur FXRα participe non seulement à la régulation du métabolisme des lipides et des glucides, mais aussi à la synthèse, au transport ainsi qu’à la détoxication des acides biliaires et de leurs métabolites. Il s’agit d’une fonction essentielle puisque la perte d’activité et/ou d’expression de ce récepteur, tout comme la hausse inappropriée des concentrations en acides biliaires, sont associées à des troubles de la prolifération et de l’apoptose décrits pour favoriser la transformation néoplasique notamment dans le foie et le colon. Récemment, les travaux de l’équipe et ceux d’autres laboratoires ont montré que le récepteur FXRα est exprimé dans le testicule humain dès le premier trimestre de la grossesse ainsi que dans les testicules fœtaux de souris, puis que son activité contrôle l’équilibre des cellules souches germinales dans ce tissu. La forte réduction de l’abondance de FXRα dans les échantillons de tumeurs germino-testiculaires (TGT) mise en évidence par l’équipe ainsi que l’identification d’une nouvelle isoforme de FXRα présente dans le foie et d’autres tissus comme le testicule, interrogent sur la participation de ce facteur à l’étiologie moléculaire de la maladie. Ces éléments fondent le projet scientifique qui vise à : i) étudier la fonction d’un nouveau variant de FXRα produit par l’épissage alternatif d’une partie de son domaine de liaison à l’ADN, et ii) de déterminer si les altérations d’expression et/ou de fonction des protéines FXRα affectent la biologie des cellules souches germinales (CSG) et participent à l’étiologie moléculaire des TGT.Les résultats du travail de thèse montrent que le variant FXRα1 excisé de son exon 5 (ΔEx5) est exprimé dans plusieurs tissus et lignées cellulaires humaines ainsi que chez la souris selon un profil superposable à celui des autres protéines FXRα. Par l’absence d’une partie de son domaine de liaison à l’ADN, ce variant n’est plus en mesure de se lier à sa séquence cible au niveau de l’ADN ni d’activer les réseaux transcriptionnels dépendants de FXRα. De plus, ce variant de FXRα semble exercer un léger effet dominant négatif sur l’activité transcriptionnelle de FXRα1 tout en présentant des capacités d’interaction différentes pour son partenaire RXRα pour mener à la perte de permissivité de ce dimère à transduire un signal via un mécanisme structurel encore inconnu. Collectivement, les résultats présentés dans ce mémoire ont mis en évidence un nouveau variant de FXRα qui reste encore à renseigner pour sa capacité à affiner la réponse adaptative et/ou métabolique induit par les acides biliaires. Toutefois, ces données contribueront à approfondir nos connaissances sur la façon dont les variants d’épissage peuvent adapter la fonction de FXRα dans les tissus, puis éclairer la participation de ce récepteur au contrôle de la biologie des CSG en lien avec les troubles de la fertilité et le développement des TGT.

The FXRα receptor, described in 4 forms in humans, acts as an inducible transcription factor capable of binding to DNA as a heterodimer with the RXRα (Retinoid X Receptor α) to regulate the expression of target genes. By controlling gene transcription, the FXRα receptor is involved not only in the regulation of lipid and carbohydrate metabolism, but also in the synthesis, transport as well as detoxification of bile acids and their metabolites. This is an essential function since the loss of activity and/or expression of this receptor, as well as inappropriate increase in bile acid concentrations, are associated with proliferation and apoptosis disorders described to promote neoplastic transformation especially in the liver and colon. Recently, the work of our team and others has shown that the FXRα receptor is expressed in the human testis from the first trimester of pregnancy as well as in the mouse fetal testis, and that its activity controls the balance of germline stem cells in this tissue. The strong reduction of FXRα abundance in testicular germ cell tumors (TGCT) samples highlighted by the team as well as the identification of a new FXRα isoform present in the liver and other tissues such as the testis, raise questions about the participation of this factor in the molecular etiology of the disease.These elements are the basis of the scientific project which aims to: i) study the function of a new FXRα variant produced by the alternative splicing of a part of its DNA binding domain, and ii) determine if the alterations in expression and/or function of FXRα proteins affect the biology of germline stem cells (GSC) and participate to the molecular etiology of TGT.The results of the thesis work show that the FXRα1 variant spliced for its exon 5 (ΔEx5) is expressed in several human tissues and cell lines as well as in mice in similar a pattern than those described of FXR proteins. By the absence of part of its DNA-binding domain, this variant is no longer able to bind to its target sequence at the DNA level or to activate FXRα-dependent transcriptional networks. Furthermore, this FXRα variant appears to exert a slightly dominant negative effect on the transcriptional activity of FXRα1 while exhibiting different interaction capabilities for its partner RXRα to lead to the loss of permissiveness of this dimer to transduce a signal via a yet unknown structural mechanism. Collectively, the results presented in this thesis have highlighted a novel FXRα variant that has yet to be informed for its ability to fine-tune the adaptive and/or metabolic response induced by bile acids. However, these data will contribute to further improve our knowledge of how splice variants can fit FXRα functions in tissues and then shed light on the contribution of this receptor in the control of GSC biology with an impact on fertility disorders and TGT development., Le récepteur FXRα, décrit sous 4 formes chez l’homme, agit comme un facteur de transcription inductible capable de se lier à l’ADN sous la forme d’un hétérodimère avec le récepteur RXRα (Retinoid X Receptor α) pour réguler l’expression de gènes cibles. En contrôlant la transcription génique, le récepteur FXRα participe non seulement à la régulation du métabolisme des lipides et des glucides, mais aussi à la synthèse, au transport ainsi qu’à la détoxication des acides biliaires et de leurs métabolites. Il s’agit d’une fonction essentielle puisque la perte d’activité et/ou d’expression de ce récepteur, tout comme la hausse inappropriée des concentrations en acides biliaires, sont associées à des troubles de la prolifération et de l’apoptose décrits pour favoriser la transformation néoplasique notamment dans le foie et le colon. Récemment, les travaux de l’équipe et ceux d’autres laboratoires ont montré que le récepteur FXRα est exprimé dans le testicule humain dès le premier trimestre de la grossesse ainsi que dans les testicules fœtaux de souris, puis que son activité contrôle l’équilibre des cellules souches germinales dans ce tissu. La forte réduction de l’abondance de FXRα dans les échantillons de tumeurs germino-testiculaires (TGT) mise en évidence par l’équipe ainsi que l’identification d’une nouvelle isoforme de FXRα présente dans le foie et d’autres tissus comme le testicule, interrogent sur la participation de ce facteur à l’étiologie moléculaire de la maladie. Ces éléments fondent le projet scientifique qui vise à : i) étudier la fonction d’un nouveau variant de FXRα produit par l’épissage alternatif d’une partie de son domaine de liaison à l’ADN, et ii) de déterminer si les altérations d’expression et/ou de fonction des protéines FXRα affectent la biologie des cellules souches germinales (CSG) et participent à l’étiologie moléculaire des TGT.Les résultats du travail de thèse montrent que le variant FXRα1 excisé de son exon 5 (ΔEx5) est exprimé dans plusieurs tissus et lignées cellulaires humaines ainsi que chez la souris selon un profil superposable à celui des autres protéines FXRα. Par l’absence d’une partie de son domaine de liaison à l’ADN, ce variant n’est plus en mesure de se lier à sa séquence cible au niveau de l’ADN ni d’activer les réseaux transcriptionnels dépendants de FXRα. De plus, ce variant de FXRα semble exercer un léger effet dominant négatif sur l’activité transcriptionnelle de FXRα1 tout en présentant des capacités d’interaction différentes pour son partenaire RXRα pour mener à la perte de permissivité de ce dimère à transduire un signal via un mécanisme structurel encore inconnu. Collectivement, les résultats présentés dans ce mémoire ont mis en évidence un nouveau variant de FXRα qui reste encore à renseigner pour sa capacité à affiner la réponse adaptative et/ou métabolique induit par les acides biliaires. Toutefois, ces données contribueront à approfondir nos connaissances sur la façon dont les variants d’épissage peuvent adapter la fonction de FXRα dans les tissus, puis éclairer la participation de ce récepteur au contrôle de la biologie des CSG en lien avec les troubles de la fertilité et le développement des TGT.

Nucleophosmin (NPM1/B23) is a small molecular chaperone involved in a large array of cellular processes, including the regulation of gene expression and the control of the cell cycle. Several studies have reported the overexpression of NPM1 in solid tumors from various histological origin, including prostate cancer, and its proliferative impact on several human cancer cell line is being well described. The first part of our work aimed at assessing the NPM1 oncogenic properties in the prostate gland in vivo. To do so, we generated a new transgenic mouse model that overexpresses NPM1 specifically in the prostatic epithelium. These mice harbor prostatic hyperplasia associated with an increase of the ki67 proliferative index. Our molecular investigations revealed that NPM1 could be an inhibitor of the quiescent state of epithelial cells through a dysregulation of key cell-cycle controlers such as Cyclin E or p27kip1. Although these mice do not develop neoplastic lesions, our data suggest that NPM1 overexpression accelerate prostate cancer progression when associated with other oncogenic alterations. The second part of the work aimed at understanding the mechanisms underlying NPM1 overexpression in prostate tumors. The serine/threonine Kinase mTOR was recently shown to bind to the proximal promoter of NPM1 in the mouse liver. In order to characterize a fonctionnal link between NPM1 and mTOR, we took advantage of murine embryonic fibroblast (MEF) deleted for PTEN, since these cells display a constitutive mTOR activity. In such cells, NPM1 protein and mRNA levels are increased compared to wild type MEF. We also demonstrated that mTOR controls NPM1 expression i) through its binding to NPM1 promoter, thus stimulating NPM1 gene expression and ii) by stabilizing NPM1 mRNA. We have confirmed the functional link between NPM1 and mTOR in vivo in a mouse model deleted for PTEN specifically in the prostatic epithelium. Finally, we have shown that NPM1 expression is necessary for the proliferation of PTEN knock-out MEF. These data set NPM1 as a new downstream effector of the PI3K/AKT/mTOR pathway, and suggest that it could be a new potential therapeutic target in PTEN negative human prostate cancer., La Nucléophosmine (NPM1/B23) est une petite chaperonne moléculaire impliquée dans de nombreux processus cellulaires, tels que la régulation de l’expression génique ou le contrôle du cycle cellulaire. De nombreuses études rapportent une surexpression de NPM1 dans divers types de tumeurs solides incluant les cancers de la prostate, et son rôle proH prolifératif dans des lignées cellulaires tumorales d’origines variées est bien établi. La première partie de notre travail s’est attaché à évaluer le potentiel oncogénique de NPM1 dans l’épithélium prostatique in vivo. Pour cela, nous avons généré un modèle de souris transgéniques qui surexpriment NPM1 spécifiquement dans l’épithélium de la prostate. Ces animaux présentent une hyperplasie prostatique associée à une augmentation de l’index prolifératif de l’épithélium. Nos expériences révèlent que NPM1 pourrait lever la quiescence des cellules épithéliales différenciées en dérégulant l’expression de gènes clés de la régulation du cycle cellulaire, comme la Cycline E ou p27kip1. Bien que ces souris ne développent pas de lésions néoplasiques, ces données suggèrent que NPM1 participe à la carcinogenèse prostatique en association avec d’autres lésions oncogéniques. La seconde partie du travail visait à comprendre la nature des mécanismes qui supportent la surexpression de NPM1 dans les tumeurs prostatiques. Des données récentes de la littérature indiquent un enrichissement de la protéine kinase mTOR au niveau du promoteur proximal de NPM1 dans des foies de souris. Pour déterminer s’il existe un lien fonctionnel entre mTOR et NPM1, nous avons tiré parti d’un modèle de fibroblastes embryonnaires de souris invalidés pour le suppresseur de tumeur PTEN dont l’inactivation mène à une hyperactivité de mTOR. Dans ce contexte, les taux d’ARNm et de protéines NPM1 sont augmentés par rapport aux cellules sauvages. Nos résultats montrent également que mTOR contrôle l’expression de NPM1 i) en se fixant sur son promoteur et en stimulant l’expression du gène et ii) en stabilisant l’ARNm de NPM1. Nous avons confirmé le lien entre NPM1 et mTOR in vivo grâce à notre modèle de souris invalidées pour PTEN dans l’épithélium prostatique. Enfin, nous avons montré que l’expression de NPM1 est nécessaire pour transduire les effets prolifératifs de la voie PI3K/AKT/mTOR. Ces données placent donc NPM1 comme nouvel effecteur en aval de cette voie de signalisation, faisant de cette protéine une potentielle cible thérapeutique dans les tumeurs présentant une perte de PTEN.

Nucleophosmin (NPM1/B23) is a small molecular chaperone involved in a large array of cellular processes, including the regulation of gene expression and the control of the cell cycle. Several studies have reported the overexpression of NPM1 in solid tumors from various histological origin, including prostate cancer, and its proliferative impact on several human cancer cell line is being well described. The first part of our work aimed at assessing the NPM1 oncogenic properties in the prostate gland in vivo. To do so, we generated a new transgenic mouse model that overexpresses NPM1 specifically in the prostatic epithelium. These mice harbor prostatic hyperplasia associated with an increase of the ki67 proliferative index. Our molecular investigations revealed that NPM1 could be an inhibitor of the quiescent state of epithelial cells through a dysregulation of key cell-cycle controlers such as Cyclin E or p27kip1. Although these mice do not develop neoplastic lesions, our data suggest that NPM1 overexpression accelerate prostate cancer progression when associated with other oncogenic alterations. The second part of the work aimed at understanding the mechanisms underlying NPM1 overexpression in prostate tumors. The serine/threonine Kinase mTOR was recently shown to bind to the proximal promoter of NPM1 in the mouse liver. In order to characterize a fonctionnal link between NPM1 and mTOR, we took advantage of murine embryonic fibroblast (MEF) deleted for PTEN, since these cells display a constitutive mTOR activity. In such cells, NPM1 protein and mRNA levels are increased compared to wild type MEF. We also demonstrated that mTOR controls NPM1 expression i) through its binding to NPM1 promoter, thus stimulating NPM1 gene expression and ii) by stabilizing NPM1 mRNA. We have confirmed the functional link between NPM1 and mTOR in vivo in a mouse model deleted for PTEN specifically in the prostatic epithelium. Finally, we have shown that NPM1 expression is necessary for the proliferation of PTEN knock-out MEF. These data set NPM1 as a new downstream effector of the PI3K/AKT/mTOR pathway, and suggest that it could be a new potential therapeutic target in PTEN negative human prostate cancer., La Nucléophosmine (NPM1/B23) est une petite chaperonne moléculaire impliquée dans de nombreux processus cellulaires, tels que la régulation de l’expression génique ou le contrôle du cycle cellulaire. De nombreuses études rapportent une surexpression de NPM1 dans divers types de tumeurs solides incluant les cancers de la prostate, et son rôle proH prolifératif dans des lignées cellulaires tumorales d’origines variées est bien établi. La première partie de notre travail s’est attaché à évaluer le potentiel oncogénique de NPM1 dans l’épithélium prostatique in vivo. Pour cela, nous avons généré un modèle de souris transgéniques qui surexpriment NPM1 spécifiquement dans l’épithélium de la prostate. Ces animaux présentent une hyperplasie prostatique associée à une augmentation de l’index prolifératif de l’épithélium. Nos expériences révèlent que NPM1 pourrait lever la quiescence des cellules épithéliales différenciées en dérégulant l’expression de gènes clés de la régulation du cycle cellulaire, comme la Cycline E ou p27kip1. Bien que ces souris ne développent pas de lésions néoplasiques, ces données suggèrent que NPM1 participe à la carcinogenèse prostatique en association avec d’autres lésions oncogéniques. La seconde partie du travail visait à comprendre la nature des mécanismes qui supportent la surexpression de NPM1 dans les tumeurs prostatiques. Des données récentes de la littérature indiquent un enrichissement de la protéine kinase mTOR au niveau du promoteur proximal de NPM1 dans des foies de souris. Pour déterminer s’il existe un lien fonctionnel entre mTOR et NPM1, nous avons tiré parti d’un modèle de fibroblastes embryonnaires de souris invalidés pour le suppresseur de tumeur PTEN dont l’inactivation mène à une hyperactivité de mTOR. Dans ce contexte, les taux d’ARNm et de protéines NPM1 sont augmentés par rapport aux cellules sauvages. Nos résultats montrent également que mTOR contrôle l’expression de NPM1 i) en se fixant sur son promoteur et en stimulant l’expression du gène et ii) en stabilisant l’ARNm de NPM1. Nous avons confirmé le lien entre NPM1 et mTOR in vivo grâce à notre modèle de souris invalidées pour PTEN dans l’épithélium prostatique. Enfin, nous avons montré que l’expression de NPM1 est nécessaire pour transduire les effets prolifératifs de la voie PI3K/AKT/mTOR. Ces données placent donc NPM1 comme nouvel effecteur en aval de cette voie de signalisation, faisant de cette protéine une potentielle cible thérapeutique dans les tumeurs présentant une perte de PTEN.

Androgens are heavily involved in developing and maintaining the functions of their target organs by controlling the processes of survival, apoptosis, proliferation or cell differentiation. The action of these hormones is relayed by the androgen receptor (AR) whose activity is highly regulated by its interaction with protein partners. In epithelial cell proliferation in androgen-sensitive, we identified the nucléophosmine/B23.1 (NPM) as a new partner of the androgen receptor. We have shown that NPM is overexpressed in prostate tumor tissue compared to healthy tissue at biopsy, and it controls the level of accumulation of AR and androgen-dependent transcription in prostate cancer cells. These arguments suggest that NPM may be the cause of an expression and an altered activity of AR, and thus participate in prostate tumorigenesis, Les androgènes sont largement impliqués dans le développement et le maintien des fonctions de leurs organes cibles en contrôlant les processus de survie, d'apoptose, de prolifération ou encore de différenciation cellulaire. L'action de ces hormones est relayée par le récepteur des androgènes (AR) dont l'activité est hautement régulée par son interaction avec des partenaires protéiques. Dans des cellules épithéliales androgéno-sensibles en prolifération, nous avons identifié la nucléophosmine/B23.1 (NPM) comme un nouveau partenaire du récepteur des androgènes. Nous avons montré que NPM est surexprimée dans le tissu tumoral prostatique par rapport au tissu sain au niveau de biopsies, et qu'elle contrôle le niveau d'accumulation de AR et la transcription dépendante des androgènes dans des cellules prostatiques cancéreuses. Ces arguments suggèrent que NPM pourrait être à l'origine d'une expression et d'une activité altérées de AR, et ainsi participer à la tumorigenèse prostatique