Les gliomes sont des tumeurs cérébrales infiltrantes difficilement curables, notamment à cause de la difficulté à visualiser toutes les infiltrations au bloc opératoire. Dans cette thèse, nous réalisons une étude clinique de spectroscopie de fluorescence de la protoporphyrine IX (PpIX) dans les gliomes de 10 patients selon l’hypothèse que les spectres collectés proviennent de la contribution de 2 états de la PpIX dont les proportions varient suivant la densité en cellules tumorales. Après avoir présenté le développement du système interventionnel proposant une excitation multi-longueurs d’onde, nous présentons son utilisation sur fantômes de PpIX mimant les propriétés des gliomes. Ceci permet tout d’abord d’obtenir les spectres émis par les 2 états séparément puis de proposer un modèle d’ajustement des spectres comme une combinaison linéaire des 2 spectres de référence sur la bande spectrale 608-637 nm. Ensuite, nous présentons la mise en place de l’étude clinique, notamment l’analyse de risques, avant d’appliquer ce système in vivo. Les mesures in vivo détectent de la fluorescence dans des tissus où le microscope chirurgical n’en détecte pas, ce qui pourrait s’expliquer par un changement d’état de la PpIX entre le cœur des gliomes et leurs infiltrations. L’intérêt de l’excitation multi-longueurs d’onde est démontré par la décroissance de la corrélation des spectres acquis aux trois excitations suivant la densité en cellules tumorale. Enfin, nous soulevons des pistes d’étude de l’identification peropératoire des zones de fonctionnalité cérébrale à l’aide d’une caméra optique ainsi que l’étude du temps de vie de fluorescence et de la fluorescence deux photons de la PpIX sur fantômes / Gliomas are infiltrative tumors of the brain which are yet hardly curable, notably because of the difficulty to precisely delimitate their margins during surgery. Intraoperative 5-ALA induced protoporphyrin IX (PpIX) fluorescence microscopy has shown its relevance to assist neurosurgeons but lacks sensitivity. In this thesis, we perform a spectroscopic clinical trial on 10 patients with the assumption that collected fluorescence is a linear combination of the contribution of two states of PpIX which proportions vary with the density of tumor cells. This work starts with the development of the intraoperative, portable and real time fluorescence spectroscopic device that provides multi-wavelength excitation. Then, we show its use on PpIX phantoms with tissues mimicking properties. This first enables to obtain a reference emitted spectrum for each state apart and then permits the development of a fitting model to adjust any emitted spectrum as a linear combination of the references in the spectral band 608-637 nm. Next, we present the steps led to get approvals for the clinical trial, especially the risk analysis. In vivo data analysis is then presented, showing that we detect fluorescence where current microscopes cannot, which could exhibit a change in PpIX state from glioma center to its margins. Besides, the relevance of multi-wavelength excitation is highlighted as the correlation between the three measured spectra of a same sample decreases with the density of tumor cells. Finally, the complementary need to intraoperatively identify cerebral functional areas is tackled with optical measurements as a perspective and other properties of PpIX on phantoms are also raised

La supériorité des prothèses mandibulaires retenues par deux implants (IODs) sur les prothèses conventionnelles (CDs) nécessitent d’être éclaircies notamment en rapport à leur influence sur la qualité de vie reliée à la santé bucco-dentaire (OHRQoL) ainsi que sur la stabilité de cet effet de traitement. De plus, l’influence des facteurs psychologiques, tel que le sens de cohérence (SOC), sur l’effet de traitement reste encore inconnue. Le but de cette étude est de déterminer l’amplitude de l’influence du port des IODs et des CDs sur l’OHRQoL et d’évaluer la stabilité de l’effet de traitement dans le temps, tout en prenant en considération le niveau du SOC. MÉTHODOLOGIE: Des participants édentés (n=172, âge moyen 71, SD = 4.5) ayant reçu des CDs ou des IODs ont été suivis sur une période de deux ans. L’OHRQoL a été évaluée à l’aide du questionnaire « Oral Health Impact Profile (OHIP -20) » et ce avant le traitement et à chacun des deux suivis. Le SOC a été évalué à l’aide du questionnaire « The Orientation to Life (SOC -13) » à chacun des deux suivis. Des analyses statistiques ont été effectuées pour évaluer les différences intra et entre groupes (analyses statistiques descriptives, bivariées et multivariées). RÉSULTATS: Une amélioration statistiquement significative de l’OHRQoL entre les statuts avant et après traitement a été notée dans les deux groupes (Wilks’s Lambda = 0.473, F (1,151) = 157.31, p < 0.0001). L’amplitude de l’effet du traitement IOD est 1.5 fois plus grande que celle du traitement CD. Ces résultats ont été stables pendant les deux années d’étude et ils n’ont pas été influencés par le SOC. CONCLUSION: Le traitement IOD amène une meilleure OHRQoL à long terme en comparaison avec le traitement CD et ce sans influence du niveau du SOC. Ces résultats sont cliniquement significatifs et confirment la supériorité des IODs sur les CDs. / ABSTRACT The superiority and stability of the effect of mandibular two-implant retained overdentures (IODs) over conventional dentures (CDs) in relation to the oral health-related quality of life (OHRQoL) remain to be clarified. Furthermore, the influence of psychological factors, such as the sense of coherence (SOC), on the perception of treatment outcomes is still unknown. The aim of this study was to determine the magnitude of the effect of IODs and CDs on the OHRQoL and assess the stability of the treatment over time taking into account the level of SOC. METHODOLOGY: Edentulous participants (n = 172, mean age 71, SD = 4.5) wearing CDs or IODs were followed up for two years. The OHRQoL was assessed at baseline and both follow-ups using the « Oral Health Impact Profile (OHIP-20) » questionnaire. The SOC was only assessed at both follow-ups using « The Orientation to Life (SOC-13) » questionnaire. Statistical analyses were conducted to evaluate between and within treatment differences (descriptive, bivariate and multivariate statistical analyses). RESULTS: A significant pre-/post-treatment improvement in the OHRQoL for both treatment groups was found (Wilks’s Lambda = 0.473, F (1,151) = 157.31, p < 0.0001). The magnitude of the effect in the IOD group was 1.5 times larger than that in the CD group. These outcomes were stable over the two-year study period and the SOC did not influence any of these results. CONCLUSION: IODs provide better long-term OHRQoL than CDs regardless of SOC level. The results are clinically meaningful and confirm the superiority of IODs over CDs.

La prééclampsie est responsable du quart des mortalités maternelles et est la deuxième cause de décès maternels associés à la grossesse au Canada et dans le monde. L’identification d’une stratégie efficace pour la prévention de la prééclampsie est une priorité et un défi primordial dans les milieux de recherche en obstétrique. Le rôle des éléments nutritifs dans le développement de la prééclampsie a récemment reçu davantage d’attention. Plusieurs études cliniques et épidémiologiques ont été menées pour déterminer les facteurs de risque alimentaires potentiels et examiner les effets d’une supplémentation nutritive dans le développement de troubles hypertensifs de la grossesse. Pour déterminer les effets de suppléments antioxydants pris pendant la grossesse sur le risque d’hypertension gestationnelle (HG) et de prééclampsie, un essai multicentrique contrôlé à double insu a été mené au Canada et au Mexique (An International Trial of Antioxidants in the Prevention of Preeclampsia – INTAPP). Les femmes, stratifiées par risque, étaient assignées au traitement expérimental quotidien (1 gramme de vitamine C et 400 UI de vitamine E) ou au placebo. En raison des effets secondaires potentiels, le recrutement pour l’essai a été arrêté avant que l’échantillon complet ait été constitué. Au total, 2640 femmes éligibles ont accepté d’être recrutées, dont 2363 (89.5%) furent incluses dans les analyses finales. Nous n’avons retrouvé aucune évidence qu’une supplémentation prénatale de vitamines C et E réduisait le risque d’HG et de ses effets secondaires (RR 0,99; IC 95% 0,78-1,26), HG (RR 1,04; IC 95% 0,89-1,22) et prééclampsie (RR 1,04; IC 95% 0,75-1,44). Toutefois, une analyse secondaire a révélé que les vitamines C et E augmentaient le risque de « perte fœtale ou de décès périnatal » (une mesure non spécifiée au préalable) ainsi qu’une rupture prématurée des membranes avant terme. Nous avons mené une étude de cohorte prospective chez les femmes enceintes recrutées dans l’INTAPP afin d’évaluer les relations entre le régime alimentaire maternel en début et fin de grossesse et le risque de prééclampsie et d’HG. Un questionnaire de fréquence alimentaire validé était administré deux fois pendant la grossesse (12-18 semaines, 32-34 semaines). Les analyses furent faites séparément pour les 1537 Canadiennes et les 799 Mexicaines en raison de l’hétérogénéité des régimes alimentaires des deux pays. Parmi les canadiennes, après ajustement pour l’indice de masse corporelle (IMC) précédant la grossesse, le groupe de traitement, le niveau de risque (élevé versus faible) et les autres facteurs de base, nous avons constaté une association significative entre un faible apport alimentaire (quartile inférieur) de potassium (OR 1,79; IC 95% 1,03-3,11) et de zinc (OR 1,90; IC 95% 1,07-3,39) et un risque augmenté de prééclampsie. Toujours chez les Canadiennes, le quartile inférieur de consommation d’acides gras polyinsaturés était associé à un risque augmenté d’HG (OR 1,49; IC 95% 1,09-2,02). Aucun des nutriments analysés n’affectait les risques d’HG ou de prééclampsie chez les Mexicaines. Nous avons entrepris une étude cas-témoins à l’intérieur de la cohorte de l’INTAPP pour établir le lien entre la concentration sérique de vitamines antioxydantes et le risque de prééclampsie. Un total de 115 cas de prééclampsie et 229 témoins ont été inclus. Les concentrations de vitamine E ont été mesurées de façon longitudinale à 12-18 semaines (avant la prise de suppléments), à 24-26 semaines et à 32-34 semaines de grossesse en utilisant la chromatographie liquide de haute performance. Lorsqu’examinée en tant que variable continue et après ajustement multivarié, une concentration de base élevée de gamma-tocophérol était associée à un risque augmenté de prééclampsie (quartile supérieur vs quartile inférieur à 24-26 semaines : OR 2,99, IC 95% 1,13-7,89; à 32-34 semaines : OR 4,37, IC 95% 1,35-14,15). Nous n’avons pas trouvé de lien entre les concentrations de alpha-tocophérol et le risque de prééclampsie. En résumé, nous n’avons pas trouvé d’effets de la supplémentation en vitamines C et E sur le risque de prééclampsie dans l’INTAPP. Nous avons toutefois trouvé, dans la cohorte canadienne, qu’une faible prise de potassium et de zinc, tel qu’estimée par les questionnaires de fréquence alimentaire, était associée à un risque augmenté de prééclampsie. Aussi, une plus grande concentration sérique de gamma-tocophérol pendant la grossesse était associée à un risque augmenté de prééclampsie. / Preeclampsia (PE) accounts for about one-quarter of cases of maternal mortality, and ranks second among the causes of pregnancy-associated maternal deaths in Canada and worldwide. The identification of an effective strategy to prevent PE is a priority and fundamental challenge in obstetrics research. The role of nutritional factors in the etiology of PE has recently received increased attention. Many clinical and epidemiological studies have been conducted to investigate potential dietary risk factors for PE and to examine the effects of nutritional supplementation on the development of hypertensive disorders of pregnancy. To investigate the effects of prenatal antioxidant supplementation on the risk of gestational hypertension (GH) and PE, a double blind, multicenter trial (The International Trial of Antioxidants for the Prevention of Preeclampsia – the INTAPP trial) was conducted in Canada and in Mexico. Women were stratified by their risk status and assigned to daily experimental treatment (1 gram vitamin C and 400 IU vitamin E) or to placebo. Due to concerns about potential adverse effects, recruitment for the trial was stopped before the full sample had been achieved. A total of 2640 consenting eligible women had been recruited at that point with 2363 women (89.5%) included in the final analysis. We found no evidence that prenatal supplementation of vitamins C and E reduced the risk of GH and its adverse conditions (RR: 0.99, 95% CI 0.78-1.26), GH (RR 1.04, 95% CI 0.89-1.22), and PE (RR 1.04, 95% CI 0.75-1.44). However, in a secondary analysis, we found that vitamins C and E increased the risk of ‘fetal loss or perinatal death’ (a non-pre-specified outcome) as well as preterm premature rupture of membranes (PPROM). We conducted a prospective cohort study on pregnant women enrolled in the INTAPP trial to investigate the associations between maternal diet in early and late pregnancy and the risk of PE and GH. A validated food frequency questionnaire (FFQ) was administered twice during pregnancy (12-18 weeks, 32-34 weeks). Analyses were conducted separately for 1537 Canadian and 799 Mexican women as there were significant heterogeneities in various nutrient intakes between the two countries. Among Canadian women, after adjusting for pre-pregnancy body mass index (BMI), treatment group, risk stratum (high versus low) and other baseline risk factors, we found that the lowest quartiles of potassium (OR 1.79, 95% CI 1.03-3.11) and zinc (OR 1.90, 95% CI 1.07-3.39) intake were significantly associated with an increased risk of PE. Also in Canadian women, the lowest quartile of polyunsaturated fatty acids was associated with an increased risk of GH (OR 1.49, 95% CI 1.09-2.02). None of the nutrients analyzed were found to be associated with PE and GH risk among Mexican women. We further conducted a case control study ancillary to the INTAPP trial to assess the relationship between plasma concentration of antioxidant vitamins and the risk of PE. A total of 115 PE cases and 229 matched controls were included. Vitamin E concentrations were measured longitudinally at 12-18 weeks (prior to supplementation), 24-26 weeks, and 32-34 weeks of gestation using high-performance liquid chromatography (HPLC). When examined as a continuous variable, and after multivariate adjustment, elevated baseline gamma-tocopherol concentrations were associated with an increased risk of PE (OR 1.35, 95% CI 1.02-1.78). Analyses of repeated measurements indicated that elevated gamma-tocopherol levels were associated with an increased risk of PE (highest vs. lowest quartile at 24-26 weeks: OR 2.99, 95% CI 1.13-7.89; at 32-34 weeks: OR 4.37, 95% CI 1.35-14.15). We found no associations between alpha-tocopherol concentrations and the risk of PE. In summary, we found no effects of vitamins C and E supplementation on the risk of PE in the INTAPP trial. However, in the Canadian cohort we found that lower intakes of potassium and zinc as estimated by the FFQ were associated with an increased risk of PE. Moreover, higher plasma concentration of gamma-tocopherol during pregnancy was associated with an increased risk of PE.

Problématique : La satisfaction des patients et la qualité de vie reliée à la santé bucco-dentaire (OHRQoL) sont deux mesures de résultats fréquemment utilisées durant les études cliniques. Néanmoins, chez les patients totalement édentés, les évidences scientifiques relatives au niveau de relation entre ces deux mesures sont faibles. De plus, on ignore toujours quels éléments de la satisfaction des patients relativement à leurs prothèses partagent la meilleure relation avec la OHRQoL. Objectifs : Déterminer, chez les patients totalement édentés, s’il existe un lien entre leur satisfaction de leurs prothèses et leur OHRQoL et identifier les déterminants de satisfaction qui démontrent le meilleur niveau de relation avec la OHRQoL. Méthodologie : Les données provenant de 255 patients totalement édentés qui ont participé à une étude randomisée et contrôlée ont été utilisées. La OHRQoL a été évaluée à l’aide du questionnaire Oral Health Impact Profile (OHIP-20). Le McGill Denture Satisfaction Instrument a été utilisé pour estimer la satisfaction des patients. Ces mesures ont été prises au temps initial, à 6 mois et à 12 mois suivants la mise en bouche des prothèses. Des analyses statistiques de régression linéaire simples et multiples ont été utilisées afin d’évaluer la relation entre les deux mesures. Résultats : Une relation positive et considérable existe entre la satisfaction des patients totalement édentés et leur OHRQoL. La difficulté masticatoire (P = .005) et la condition buccale (P = .002) sont les éléments de la satisfaction qui possèdent le meilleur lien avec la OHRQoL. Ces deux facteurs expliquent 46.4% (P = .0001) de la variance dans l’amélioration d’OHIP suivant un traitement prosthodontique. La relation décrite est dépendante du temps, mais pas du type de traitement ni des variables sociodémographiques. Conclusions : Dans les limites de l’étude, il est conclu qu’une relation positive existe entre la satisfaction des patients et leur OHRQoL. La difficulté masticatoire et la condition buccale sont les deux éléments de la satisfaction les plus importants. / Statement of problem: Patients’ satisfaction and oral health-related quality of life (OHRQoL) are two commonly used patient-reported outcomes. Convincing evidence is lacking to demonstrate the relation between these two outcomes in completely edentate patients who receive prosthodontic treatments. In addition, it is still unclear which elements of denture satisfaction share the best association with OHRQoL. Objectives: To evaluate the level of association between patients’ denture satisfaction and OHRQoL in edentulous patients, and to identify the determinants of satisfaction that best predict OHRQoL. Methods: Data from 255 edentulous elders who participated in a randomized clinical trial were used to analyze the relationship between OHRQoL and denture satisfaction. OHRQoL was evaluated with the Oral Health Impact Profile (OHIP-20) questionnaire. The McGill Denture Satisfaction Instrument was used to assess patients’ satisfaction with treatment. Outcomes were measured prior to treatment and 6 and 12 months after delivery of new dentures. Simple and multiple linear regressions analyses were performed to statistically assess the relationship between the variables. Results: A highly positive association exists between oral health-related quality of life and denture satisfaction ratings. Chewing ability (P = .005) and oral condition (P = .002) are the aspects of satisfaction presenting the best association with OHRQoL. These two variables explained 46.4% (P = .0001) of the variance in OHIP’s change score following treatment. This association varied with time, but not with type of treatment or socio-demographic variables. Conclusions: Within the limitations of this study, a highly positive association exists between OHRQoL and denture satisfaction. Chewing ability and oral condition are the determinant of denture satisfaction best associated with OHRQoL, predicting 46.4% of its improvement following a treatment.

Les médicaments qui provoquent un allongement de la repolarisation cardiaque, mesuré sur l'électrocardiogramme (ECG) par la prolongation de l'intervalle QT, ont été associés à une augmentation du risque pro-arythmique, et plus particulièrement à la survenue de Torsades de pointes, une tachycardie ventriculaire polymorphe potentiellement mortelle. Les méthodes d'analyse du QT conventionnelles se restreignent à l'extraction de quelques complexes ECG. Cette pratique se traduit par de nombreuses limitations. L'inclusion de tous les battements enregistrés sur 24h et mesurés par des méthodes automatiques de mesure ECG a le potentiel de résoudre ces inconvénients. Ce travail de thèse a démontré que les méthodes de mesure ECG automatisées et les analyses continues peuvent supplanter les méthodes conventionnelles pour l'analyse de la prolongation du QT lors des essais cliniques. Des recommandations ont été établis afin de permettre une utilisation optimale des méthodes d'analyse ECG continues.

Les gliomes sont les tumeurs cérébrales primaires les plus communes chez l’adulte. Parmi eux, le glioblastome (GBM) représente la tumeur cérébrale la plus fréquente avec le pronostic le plus sombre. Son incidence annuelle est d'environ 3 à 5 cas pour 100 000 personnes (environ 3000 nouvelles chaque année en France). La survie médiane varie entre 11 et 13 mois selon la qualité de la résection tumorale.Le standard de soins inclue une résection chirurgicale et est suivie d'une radiothérapie et d'une chimiothérapie. Une résection maximale est souhaitée afin de diminuer les risques de récidive. Bien que l’utilisation de la technique de diagnostic photodynamique peropératoire, appelée résection fluoroguidée (FGR), améliore la qualité de résection, une récidive survient dans ces berges de la cavité opératoire dans 85% des cas.Des thérapies alternatives doivent être développées pour améliorer la survie globale des patients. Dans ce contexte, la thérapie photodynamique (PDT) semble pertinente. La PDT est basée sur la synergie de trois paramètres : une molécule, la photosensibilisateur (PS) qui se concentre préférentiellement dans les cellules tumorales, la lumière laser et l'oxygène. La lumière laser induit une réaction entre le PS et l’oxygène de la cellule. Cette réaction produit des molécules cytotoxiques (dont l'oxygène singulet) et conduit à la mort de cellules tumorales. Deux modalités de traitement sont étudiées : la PDT interstitielle (iPDT) ou la PDT peropératoire.L'objectif principal de cette thèse est de fournir des outils technologiques afin développer la PDT pour le traitement du GBM. Ainsi, les deux modalités de traitement ont été étudiées.Lorsque la résection n'est pas réalisable (environ 20% à 30% des cas), l'iPDT peut être privilégiée. Cette modalité vise à insérer des fibres optiques dans la cible thérapeutique pour éclairer les tissus tumoraux. Ainsi, la simulation de la propagation de la lumière dans les tissus est nécessaire pour planifier la localisation des fibres optiques. Considérée comme méthode de référence, un modèle Monte-Carlo accéléré par processeurs graphiques a été développé. Ce modèle calcule la propagation de la lumière émise par un diffuseur cylindrique dans des milieux hétérogènes. La précision du modèle a été évaluée avec des mesures expérimentales. L'accélération fournie par la parallélisation permet son utilisation dans la routine clinique.L'iPDT doit être planifiée à l'aide d'un système de planification de traitement (TPS). Une preuve de concept d'un TPS dédié au traitement stéréotaxique iPDT du GBM a été développée. Ce logiciel fournit des outils de base pour planifier l'insertion stéréotaxique de diffuseurs cylindriques et calculer la dosimétrie associée. Le recalage stéréotaxique et la précision du calcul dosimétrique ont été évalués avec des méthodologies spécifiques.Lorsque la résection est réalisable, la PDT peropératoire peut être appliquée au début de la FGR. Celle-ci profite de la présence du PS (la protoporphyrine IX) utilisé pour la FGR et qui s’est déjà concentrée dans les cellules tumorales. Ainsi, la stratégie de traitement proposée peut s’inclure facilement au standard de soin. Un dispositif médical a été conçu pour s'adapter à la cavité et éclairer de façon homogène les berges de la cavité opératoire. Le dispositif est constitué de deux parties : un trocart couplé à un ballon gonflable et un guide de fibre optique développé au sein du laboratoire ONCO-THAI permettant d'insérer la source lumineuse. Des méthodologies spécifiques ont été développées pour étalonner et évaluer l'appareil en termes de contrainte mécanique et de dosimétrie. L'étalonnage a permis la création d’une fonction de transfert permettant une prescription de durée de traitement rapide, robuste et facile. De plus, de nombreux tests ont été réalisés en amont de l'essai clinique qui évalue la sécurité de la procédure. / Gliomas are the most common primary brain tumors in adults. Among them, glioblastoma (GBM) represents the most frequent primary brain tumor and have the most dismal prognosis. Its annual incidence is about 3 to 5 cases for 100,000 persons (about 3000 news cases each year in France). Median survival varies between 11 to 13 months according the extent of tumor resection.The standard of care includes surgery and is followed by radiation therapy and chemotherapy. Maximal resection is expected to delay recurrence. Despite of using intraoperative photodynamic diagnosis, or fluorescence guided resection (FGR), which improves the extent of resection, relapse still occurs in these resection margins in 85% of cases.Alternatives therapies have to be developed to enhance patients’ overall survival. In this context, Photodynamic Therapy (PDT) seems relevant. PDT is based on the synergy of three parameters: a photosensitizing molecule, the photosensitizer (PS) that concentrates preferentially into the tumor cells, laser light and oxygen. Laser light induces a reaction between the PS and the oxygen of the cell. This reaction produces highly cytotoxic molecules (including singlet oxygen) and leads to death of tumor cells. Two treatment modalities are investigated: interstitial PDT (iPDT) or intraoperative PDT.The main goal of this thesis is to provide technological tools to develop the PDT for GBM treatment. Thus, the two treatment modalities have been investigated.When tumor resection is non-achievable (about 20% to 30% of cases), iPDT may be preferred. This modality aims to insert optical fibers directly into the target to illuminate tumor tissues. Thus, simulation of light propagation in brain tissues is required to plan the location of optical fibers. Considered as reference method, a Monte-Carlo model accelerated by graphics processing unit was developed. This model computes the light propagation emitted by a cylindrical diffusor inside heterogeneous media. Accuracy of the model was evaluated with experimental measurements. The acceleration provided by the parallelization allows its use in clinical routine.The iPDT has to be planned using a Treatment Planning System (TPS). A proof of concept of a TPS dedicated to the stereotactic iPDT treatment of GBM was developed. This software provides basic tools to plan the stereotactic insertion of cylindrical diffusors in patient’s brain and to compute the associated dosimetry. The stereotactic registration and the dosimetry computation’s accuracy were evaluated with specific methodologies.When tumor resection is achievable, the intraoperative PDT may be applied early after the FGR. It takes advantage of the presence of the PS (the protoporphyrin IX) used for FGR purpose and that is already concentrates into the tumor cells. Thus, the proposed treatment strategy fits into the current standard of care. A medical device was designed to fit to the resection cavity and illuminate homogeneously the cavity’s margins. The device is constituted of two parts: a trocar coupled to an inflatable balloon and a fiber guide developed in the ONCO-THAI laboratory allowing to insert the light source. Specific methodologies were developed to calibrate and assess the device in terms of mechanical properties and dosimetry. The calibration process leaded to a transfer function that provides fast, robust and easy treatment duration prescription to induce a PDT response in cavity margins. Furthermore, a comprehensive experimental design has been worked out prior to the clinical trial that evaluate the safety of the procedure.

La SRM proton constitue un outil non invasif unique pour l'exploration biochimique quantitative des tissus vivants. Les deux études présentées dans cette thèse visent à maîtriser chacune des phases impliquées depuis l’acquisition des données jusqu’à l’estimation fiable et précise des profils métaboliques des tissus explorés. Des protocoles expérimentaux d’acquisition des signaux de spectrométrie de résonance magnétique proton in vivo à temps d’écho courts ont été définis puis optimisés pour une application pré-clinique (souris) sur un imageur 4.7T et pour une étude en environnement clinique menée à 1.5T. La première étude a permis de mesurer longitudinalement les altérations des métabolites cérébraux (N-acétyl-aspartate, choline, créatine, taurine) chez un modèle murin de neuro-inflammation sur un imageur 4.7T, et la seconde étude avait pour objectif la mesure de la quantité totale et la composition lipidique hépatique en environnement clinique à 1.5T chez des sujets stéatosiques. Des méthodes d’estimation des contributions métaboliques et lipidiques adaptées aux propriétés physiques de signaux ont été validées pour chacune de ces applications. Ces méthodes sont fondées sur des algorithmes de moindres carrés non linéaires. Des stratégies multi-tirages des valeurs initiales et des contraintes ont été favorablement validées. Les atouts et les originalités de ce projet reposent sur les développements synergiques des protocoles d’acquisitions et des méthodes de traitement du signal associées. Ces développements ont pour vocation d’enrichir la palette des informations biochimiques collectées pour l’aide au pronostic et diagnostic médical / The proton MRS is a unique non-invasive method to quantitative biochemical exploration of living tissues. The studies presented in this thesis aim to handle each one of the involved steps, from data acquisition to reliable and precise metabolic profile estimation of explored tissues. Protocols for experimental acquisition of in vivo, short echo-time magnetic resonance signals were defined, and optimized for a pre-clinical application (mice) on a 4.7T scanner and for a clinical study at 1.5T. The first study allowed yo measuring cerebral metabolite (N-acetyl-aspartate, choline, creatine, taurine) alterations along time in a murine model of neuro-inflammation on a 4.7T scanner and the second study aimed to measure the total quantity and the composition of liver fat in patients with hepatic steatosis in a clinical environment at 1.5T. Signal processing methods for metabolite and fat contribution estimates, coping with physical signal properties were validated for both studies. These methods are based on non-linear least squares algorithms. Multiple starting values and constraints strategies were successfully validated. The assets and the originality of this project are based on the synergic developments of acquisition protocols and the associated signal processing methods. These developments were designed to enrich the list of the biochemical information non-invasively measured, in order to help medical prognostic and diagnostic

Des travaux antérieurs de l’équipe ont démontré l’impact majeur de la lymphopénie (<1Giga/L), détectée avant tout traitement, sur la survie globale des patients atteints d’un cancer solide en phase métastatique, soulignant ainsi l’importance du système immunitaire dans le contrôle de la progression tumorale. Au cours de mon projet de thèse, j’ai analysé l’apport de la diversité combinatoire de la chaine β du TCR, autre indicateur de la qualité du système immunitaire, en tant que marqueur pronostique chez des patientes atteintes de cancer du sein en phase métastatique. J’ai pu montrer qu’un score combinant la diversité des TCR et le nombre de lymphocytes (score NDL) est un facteur indépendant de mauvais pronostic en analyse multivariée. Ce score permet l’identification d’une sous population de patientes à risque qui présente à la fois une lymphopénie et une faible diversité (< 33%) combinatoire du TCR et pour laquelle une très forte réduction de la médiane de survie est observée. Nous avons également réalisé une étude plus approfondie de l’impact des sous-populations de lymphocytes et des cytokines plasmatiques produites. En parallèle, j’ai été amené à développer des tests de biologie moléculaire pour améliorer l’étude de la diversité du répertoire des TCR au niveau génomique. Ces travaux nous ouvrent la voie vers de nouvelles stratégies thérapeutiques qui intégreraient les perturbations du système immunitaire. En effet, suite à ces résultats, un essai clinique basé sur l’administration d’IL-7, cytokine permettant l’expansion des cellules T avant ou pendant la chimiothérapie vient d’être activé au Centre Léon Bérard / Previous work of the team demonstrated the major impact of lymphopenia (<1Giga/L), detected before treatment, on overall survival of patients with solid metastatic cancer, highlighting the importance of immune system in controlling tumor progression. During my thesis project, I analyzed the contribution of the combinatorial diversity of the TCR β chain, another indicator of the quality of the immune system, as a prognostic marker in patients with metastatic breast cancer. I was able to show that a score combining the diversity of TCR and the number of lymphocytes (score NDL) is an independent factor of poor prognostic in multivariate analysis. This score allows identification of a subpopulation of patients at risk who has both a lymphopenia and a low combinatorial diversity (<33%) of TCR and for which a reduction in the median survival was observed. We also made further study of the impact of subpopulations of lymphocytes and plasma cytokines. In parallel, I developed molecular tests to improve the study of TCR repertoire diversity at the genomic level. This work opens the door to new therapeutic strategies that would consider immune system dysfunctions. Indeed, following these results, a clinical trial based on the administration of IL-7 cytokine for the expansion of T cells before or during chemotherapy has been activated at the Centre Léon Bérard

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