Η αντιμετώπιση του καρκίνου του προστάτη (αλλά και των υπόλοιπων νεοπλασματικών νοσημάτων) δεν περιλαμβάνει απλώς την ανεύρεση νέων χημειοθεραπευτικών φαρμάκων. Αφορά και την κατοχύρωση ορισμένων δεικτών που μπορούν να μας δώσουν περισσότερες πληροφορίες για την ύπαρξη της νόσου, αλλά και του σταδίου εξέλιξης που βρίσκεται έτσι ώστε να παίρνονται οι πλέον σωστές αποφάσεις για την διαχείριση του ασθενούς. Η βιβλιογραφική αναφορά που ακολουθεί θα ασχοληθεί εκτενώς με αυτά τα ζητήματα (δηλ. τους δείκτες νόσου/σταδίου νόσου του καρκίνου του προστάτη) και ιδιαίτερα με μια υποομάδα αυτών: των μοριακών δεικτών της σταδιοποίησης της λεμφαδενικής νόσου στον καρκίνο του προστάτη. Αφορά μια πολλά υποσχόμενη μερίδα μοριακών δεικτών στην αντιμετώπιση της συγκεκριμένης νόσου που ενδέχεται να επηρεάσει και την προσέγγιση άλλων συμπαγών όγκων. / Use of new molecular markers for staging of lymph node disease in the prostate cancer.

Τα ρετινοειδή αποτελούν μια μεγάλη οικογένεια οργανικών μορίων που μοιάζουν δομικά με τη βιταμίνη Α. Το all-trans ρετινοϊκό οξύ (atRA) συμμετέχει σε μεγάλο εύρος βιολογικών διεργασιών μέσω της πρόσδεσής του και της ενεργοποίησης των υποδοχέων του, τους υποδοχείς ρετινοϊκού οξέος (RAR) και τους υποδοχείς ρειτινοειδών Χ (RXR). Κάθε κατηγορία υποδοχέων περιλαμβάνει τρία μέλη, α, β και γ. Τα ρετινοειδή χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία πολλών ασθενειών, από την κοινή ακμή ως την οξεία προμυελωτική λευχαιμία. Λόγω των σοβαρών ανεπιθύμητων ενεργειών τους, γίνεται προσπάθεια να συντεθούν ανάλογα με λιγότερες ανεπιθύμητες δράσεις ή/και καλύτερη αποτελεσματικότητα. Προς αυτήν την κατεύθυνση έχουν συντεθεί πολλά ανάλογα, ανάμεσα τους και αυτά που χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα εργασία: RA2SPM (ένα σύζευγμα δύο μορίων atRA με σπερμίνη), ACI2SPM (ένα σύζευγμα δύο μορίων ασιτρετίνης με σπερμίνη), TRX2SPM (ένα σύζευγμα δύο μορίων τριοξαλενίου με σπερμίνη), ACI-SPM-TRX (σύζευγμα ασιτρετίνης και τριοξαλενίου με σπερμίνη), RA-SPM-ACI (σύζευγμα atRA και τριοξαλενίου με σπερμίνη). Τα ανάλογα αυτά συντέθηκαν από την ερευνητική ομάδα του καθηγητή Δ. Παπαϊωάννου, στο Τμήμα Χημείας του Πανεπιστημίου Πατρών. Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η δράση των αναλόγων αυτών στην ανάπτυξη καρκινικών κυττάρων προστάτη PC3 in vitro και έγινε μια αρχική διερεύνηση του μηχανισμού δράσης και της πιθανής εμπλοκής των υποδοχέων ρετινοειδών. Ως πρότυπη ένωση με την οποία συγκρίθηκαν όλες οι άλλες ενώσεις χρησιμοποιήθηκε το ανάλογο RA2SPM, Το ανάλογο ACI2SPM έχει την καλύτερη δράση σε σύγκριση με τα άλλα ανάλογα, αφού προκάλεσε δοσο-εξαρτώμενη μείωση του αριθμού των κυττάρων PC3 σε ποσοστό παρόμοιο με τη δράση του RA2SPM και είναι πιο δραστικό στη συγκέντρωση 10-6Μ σε σχέση με τα άλλα ανάλογα. Αυτή η δράση φαίνεται να σχετίζεται με αύξηση των επιπέδων του mRNA του ογκοκατασταλτικού γονιδίου RARβ, που όμως είναι μικρότερη από αυτήν που προκαλεί το ανάλογο RA2SPM. Ο εκλεκτικός ανταγωνιστής του RARα, Ro-41-5253, βρέθηκε ότι επίσης προκαλεί αύξηση των επιπέδων του mRNA του RARβ, ενώ δεν επηρεάζει τη δράση του ACI2SPM. Επιπλέον, το ανάλογο ACI2SPM μείωσε τα επίπεδα της πρωτεΐνης πλειοτροπίνης (PTN), η οποία είναι γνωστό πως παίζει σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη των καρκινικών κυττάρων προστάτη PC3. Η μείωση είναι μικρότερη από αυτήν που προκαλεί το ανάλογο RA2SPM και δεν επηρεάζεται από τον ανταγωνιστή Ro 41-5253, ο οποίος έχει από μόνος του ανασταλτική δράση. Συμπερασματικά, τα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας υποδεικνύουν ότι το ανάλογο ACI2SPM είναι αποτελεσματικό στη μείωση του αριθμού των καρκινικών κυττάρων προστάτη PC3 και στη μείωση των επιπέδων της (PTN), αλλά η δράση του είναι μικρότερη από αυτήν του RA2SPM. Επίσης, καταδεικνύουν ότι ο εκλεκτικός αναστολέας του RARα Ro-41-5253, όπως έχει αναφερθεί ξανά στη διεθνή βιβλιογραφία, παρουσιάζει προβλήματα εκλεκτικότητας και πρέπει να χρησιμοποιείται με προσοχή. / Retinoids constitute a large family of organic compounds structurally related to the naturally occurring vitamin A. All-trans-retinoic acid (atRA) is known to modulate a wide range of cellular biological processes through binding to and activation of its specific receptors, retinoic acid receptors (RAR) and retinoid X receptors α, β and γ. Retinoids are being used for the treatment of various diseases, ranging from acne vulgaris to acute promyelocytic leukemia. However, due to serious adverse effects, there has been a great effort to synthesize analogues with better efficacy or/and minimized adverse effects. Towards this direction, many analogues have been synthesized, among which those that have been used in the present work: RA2SPM (a conjugate of all-trans retinoic acid with spermine), ACI2SPM (a conjugate of 2 molecules of acitretin with spermine), TRX2SPM (a conjugate of 2 molecules of trioxalen with spermine), ACI-SPM-TRX (a conjugate of trioxalen and acitretin with spermine), RA-SPM-ACI (a conjugate of all-trans retinoic acid and acitretin with spermine). These analogues have been synthesized by the research group of Prof. D. Papaioannou at the Department of Chemistry of the University of Patras. The present work represents an initial investigation of the in vitro effects of these analogues on prostate cancer cell growth (PC3), as well as of their mechanism of action and the possible involvement of retinoid receptors. The analogue RA2SPM was used as a reference control. The analogue ACI2SPM decreased the number of prostate cancer PC3 cells in a concentration-dependent manner, being as effective as RA2SPM and more effective compared with the rest of the tested analogues. This effect seems to correlate with an increase of the mRNA levels of the RARβ tumour repressor gene; however, the RARβ tumour repressor mRNA levels decrease is smaller than that observed with RA2SPM. The RARa selective antagonist Ro 41-5253 also increases the RARβ mRNA levels, while it does not affect the ACI2SP-induced increase. Furthermore, the ACI2SPM analogue was found to decrease the protein levels of the growth factor pleiotrophin (PTN), which is known to play an important role in the growth of the prostate cancer cell line PC3. Similarly to the effect on RARβ, the decrease of the PTN levels achieved by ACI2SPM is smaller than the one achieved by RA2SPM and is unaffected by the antagonist Ro 41-5253. Ro 41-5253 decreased PTN levels by itself, supporting the increasing notion that it should be used with caution as a RARα antagonist. In conclusion, the results of this work suggest that the ACI2SPM analogue is efficient in decreasing the prostate cancer PC3 cell numbers and PTN protein levels but seems to be less effective than RA2SPM action. More work is required in order to define the mechanism(s) of action of the tested analogues, as well as to better specify their effectiveness and toxicity.

Le cancer de la prostate est le deuxième plus fréquent cancer chez les hommes. La France occupe le troisième rang du taux d’incidence. La curiethérapie bas-débit dose (LDR) est une option de traitement largement utilisée. Au cours de la curiethérapie LDR, des graines radioactives sont implantées en permanence dans la prostate afin de délivrer une dose thérapeutique de façon locale dans la zone cancéreuse tout en épargnant les organes voisins à risque (OAR). Malgré son taux de réussite élevé (75% à 91%), les effets secondaires restent élevés. La dose délivrée à la tumeur dépend des positions d’implantation des graines, ce qui implique que la planification est essentielle. Les systèmes cliniques de planification fournissent automatiquement les positions d’implantation. Cependant, cette prédiction est basée sur un modèle dosimétrique simplifié où le corps humain est considéré comme un volume d’eau. Un autre facteur des erreurs est l’apparition d’un oedème de la prostate impliquant un changement volumétrique. L’oedème peut entraîner une sous-estimation du D90 par exemple il est de 13.6% pour un changement volumétrique de 20%. De plus, l’oedème varie (10% à 96%) entre les patients. Aujourd’hui le mécanisme exact de l’apparition de cet oedème reste inconnu. Nous proposons un système de traitement inverse pour la curiethérapie prostate qui tient compte d’une personnalisation précise de la dosimétrie et de l’oedème. Ces travaux peuvent également être utilisés dans d’autres contextes cliniques, tel que la curiethérapie haut-débit, mais également être adapté pour traiter d’autres organes. Dans le futur, nos travaux porteront sur la personnalisation du modèle biomécanique de la prostate proposé à chaque patient en utilisant des mesures d’élasticité via l’élastographie. En raison des limitations inhérentes à la FEM, l’incorporation du modèle biomécanique de l’oedème dans le système de planification du traitement est coûteuse en temps de calcul. Une méthode alternative, serait de proposer un modèle sans maillage afin d’améliorer la simulation de l’oedème. / Prostate cancer is the second most common cancer in men. Two-thirds of the cases are diagnosed in developed countries and France is ranked third in incidence rate. Low-dose-rate (LDR) brachytherapy is a widely used treatment option. During LDR brachytherapy, radioactive seeds are implanted permanently in the prostate to deliver a therapeutic dose locally in the cancerous region while sparing the organs at risk (OARs). Despite its high success rate (75% to 91%), the side-effects (sexual and urinary problems) remain high. The dose delivered to the tumor depends on the implantation positions of the seeds, which implies that treatment planning is essential. Clinical inverse planning systems automatically provide optimal implantation positions. However, this prediction is based on a simplified dosimetric model where the human body is considered an infinite volume of water. Another important factor that induces treatment errors is the occurrence of prostate edema during brachytherapy that involves volumetric changes of the organ. Edema can lead to a significant underestimation of the D90, for example, by 13.6% for a volumetric change of 20%. Moreover, the edema magnitude varies considerably (10% to 96%) between patients. Today the exact mechanism of edema formation remains unknown. We propose in this thesis a system of inverse treatment for prostate brachytherapy which considers a precise personalization of the dosimetry but also of the prostate edema. This work can also be used in other clinical contexts, such as high-dose-rate brachytherapy, but also be adapted to treat other organs. In the future, our work will focus on the study of the ability to adapt the proposed prostate biomechanical model to each patient using elastic measurements via prostate elastography. Due to the inherent limitations of FEM, the incorporation of the biomechanical model of edema into the treatment planning system is costly in computation time. An alternative method would be to propose a new meshless model to improve the simulation of edema during intraoperative planning.

Le cancer de la prostate est le cancer le plus fréquemment diagnostiqué en France chaque année. Il est responsable d’environ 10 % des morts liées au cancer. Les principaux traitements sont la chirurgie et la radiothérapie. Cette dernière concerne environ 60 % à 70 % des patients pris en charge en oncologie. La radiothérapie consiste à délivrer la dose la plus élevée possible à une cible tumorale, via des rayonnements ionisants, tout en limitant au maximum la dose délivrée aux tissus sains et organes à risque (OAR) environnants. Cette pratique requiert un contrôle sans faille de la dose délivrée au patient car une déviation de la prescription médicale peut réduire l’efficacité du traitement des volumes tumoraux. Elle peut également avoir des conséquences graves sur le patient dues à l’irradiation excessive des tissus sains. Un moyen pour évaluer de façon précise la dose délivrée est de simuler l’interaction rayonnement matière à l’intérieur du patient par simulation Monte-Carlo (SMC). Ceci exige une capacité de calcul importante notamment pour simuler les milliards de particules nécessaires à l’évaluation de la dosimétrie. Le temps nécessaire pour obtenir un résultat satisfaisant peut varier de quelques heures à plusieurs jours. Dans ce contexte, le moteur de simulation Monte-Carlo GGEMS (GPU GEant4-based Monte-Carlo Simulation), basé sur l’utilisation de cartes graphiques (GPUs), a pu être développé. Les effets physiques modélisés se basent sur le code Monte-Carlo générique Geant4 réputé et validé. Ce logiciel tient compte de différents types de simulations comme la radiothérapie externe ou les techniques de curiethérapie bas débit et haut débit de dose. Ces exemples ont nécessité la modélisation précise et l’utilisation de plusieurs types de géométries comme des volumes voxélisés, analytiques ou maillés. Concernant la radiothérapie, il n'existait pas de code Monte-Carlo utilisant les architectures GPUs prenant en considération l'ensemble de l'appareil de traitement. Dans ce contexte, nous avons développé un modèle de source paramétrée reproduisant scrupuleusement le faisceau d'émission et permettant une utilisation sur GPU. Nous avons modélisé analytiquement les géométries des mâchoires. Le collimateur multi-lames est quant à lui formé par un ensemble de triangles (maillage). La navigation des électrons dans un volume voxélisé a également été développée. Nous avons utilisé comme exemple l'accélérateur Novalis TrueBeam® Stx. Nous pouvons ainsi effectuer des simulations Monte-Carlo reproduisant fidèlement cet accélérateur linéaire. L’ensemble de l’appareil a été validé à l’aide de comparaisons avec des mesures expérimentales ou avec des simulations Monte-Carlo de référence. Finalement, nous avons développé une plateforme de simulation Monte-Carlo utilisant les architectures GPUs pour des applications de curiethérapie et de radiothérapie externe. Cette plateforme comprend la navigation des photons et des électrons. Elle gère également les volumes voxélisés, analytiques (cylindre, pavé) et maillés. Les sources d'émission des particules sont modélisées pour reproduire fidèlement leur modèle de référence. Les facteurs d'accélération par rapport à Geant4 sont compris entre 40 et 568 selon l'application. Des applications de GGEMS dans des conditions cliniques, notamment en curiethérapie, sont la prochaine étape du développement. / Prostate cancer is the most frequently diagnosed cancer in France each year. It is responsible for about 10% of deaths related to cancer. The main treatments are surgery and radiation therapy. The latter concerns about 60 % to 70 % of patients treated in oncology. The aim of radiation therapy is to deliver the highest possible dose to the tumor target, via ionizing radiation, while minimizing the dose delivered to surrounding healthy tissues and organs at risk (OAR). This practice requires a flawless dose control for patient safety as far as a deviation from the medical prescription could reduce treatment efficiency This could also lead to an excessive irradiation of healthy tissues and cause serious damage to the patient. A way to evaluate the dose delivered to the patient is to track particles in the matter using Monte Carlo simulations (MCS). This requires a large computation time specially to simulate billion of particles and to evaluate the associated dosimetry. The time required to obtain a satisfactory result may vary from hours to days. In this context, the Monte Carlo simulation engine GGEMS (GPU Geant4-based Monte Carlo Simulation), based on the use of graphics cards (GPUs), has been developed. Physics effects are based on the generic and validated Monte Carlo code Geant4. This software is able to handle various types of simulations such as external beam radiation therapy and low dose rate or high dose rate brachytherapy. These examples need an accurate modelling and the use of several types of geometries such as for voxelised, analytical or meshed volumes. We analytically modeled jaw geometries. The multi-leaf collimator was formed by a set of triangles (mesh). Electron navigation in a voxelised volume was also developed. We used the example of the Novalis TrueBeam® Stx accelerator. We can then perform Monte Carlo simulations reproducing the linear accelerator. The entire device was validated using comparisons with experimental measurements or with Monte Carlo simulations from Geant4 Finally, we have developed a Monte Carlo simulation platform using GPU architectures for applications of brachytherapy and external beam radiotherapy. This platform includes photons and electrons navigation. It also manages voxelised, analytical (cylinder, cube) and mesh volumes. The particle emission sources are modelled to accurately reproduce their reference model. The acceleration factors from Geant4 are between 40 and 568 depending on the application. GGEMS Applications under clinical conditions, including brachytherapy, are the next development step.

Le cancer de prostate (CaP) est le plus fréquent chez l’homme de plus de 50 ans. La généralisation du PSA et du dépistage du CaP a permis son diagnostic à des formes localisées (80% des formes diagnostiquées), accessibles à un traitement curatif. De plus, un certain nombre de ces formes localisées sont indolentes, de très faible risque, éligibles à une surveillance active (SA).Cependant, 15 à 25% des patients vont présenter une récidive 10 ans après un traitement curatif, et environ 30% des patients inclus en SA seraient en fait sous-évalués (cancer significatif). Il est donc nécessaire d’identifier de nouveaux biomarqueurs pronostiques capables de distinguer les tumeurs indolentes des tumeurs à haut risque, et capables d’améliorer la prédiction du risque de récidive après traitement curatif. Objectifs : Evaluer la valeur pronostique potentielle du remodelage de la signalisation calcique dans le cancer de prostate : 1) Evaluer le lien entre remodelage de la signalisation calcique et agressivité tumorale 2) Evaluer l’impact pronostique du remodelage de la signalisation calcique sur la récidive systémique après prostatectomie radicale(PR). 3) Evaluer l’apport du remodelage de la signalisation calcique dans la sélection des patients éligibles à la surveillance active. Méthodologie 1) Evaluation de l’expression (immunohistochimie) de TRPC1, TRPC4, Orai1 et STIM1 à différents stades de progression du CaP, et évaluation de l’impact pronostique de cette expression sur la récidive dans le CaP localisé à partir d’une cohorte de 238 patients. 2) Etude cas-témoin à partir d’une cohorte de 112 patients opérés d’un CaP localisé. Evaluation de l’impact pronostique de l’expression (immunohistochimie) de 10 acteurs de la signalisation calcique (Orai1, Orai2, Orai3, STIM1, STIM2, TRPV5 et V6, TRPC1 et C4, TRPM8) sur la récidive systémique après PR. 3). A partir d’une cohorte de patients ayant été opérés pour des cancers de faible risque, ont été inclus les patients potentiellement éligibles à une SA au moment du diagnostic (n=71). Etude de l’apport de la signalisation calcique dans la sélection des patients éligibles à la SA (marquage immunohistochimie sur biopsies et pièce opératoire : TRPC1 et C4, TRPV5 et V6, Orai1, STIM1) Résultats 1) Dans le Cap localisé, une surexpression de TRPC1 était associée à une prolifération plus faible et une meilleure survie sans récidive (indépendant des marqueurs pronostiques usuels). 2) Une surexpression de TRPC4, TRPV5 et TRPV6 est associée à un plus faible risque de récidive systémique après prostatectomie, et ce indépendamment des 5 facteurs pronostiques usuels. 3) Un marquage plus intense de TRPV6 sur les biopsies prostatiques semble associé à un CaP significatif, éligible à un traitement curatif d’emblée chez les patients présentant un CaP de faible risque. Conclusion : Sur pièce de PR, TRPC1, TRPC4, TRPV5 et TRPV6 possèdent une valeur pronostique indépendante et sont associés à un plus faible risque de récidive après PR. Sur biopsie prostatique, TRPV6 permet de distinguer les CaP indolents des significatifs chez les patients présentant un CaP de faible risque. / Prostate cancer (PCa) is the most common malignancy in men 50 years and older and the second leading cause of cancerrelated death in men in developed countries. Widespread PSA screening has allowed an increase rate of localised PCa at diagnosis, managed by curative treatment such as radical prostatectomy (RP), or active surveillance (AS) in case of indolent disease. However, 30% of patients experience biochemical relapse during the 10 years following RP. Moreover, 30% of patients in AS are undervalued and present a significant disease. It is therefore necessary to identify new prognostic biomarkers capable of distinguishing indolent from significant tumours, and capable to accurately predict the risk of recurrence after curative treatment. Objectives: To evaluate the potential prognostic value of calcium signalling remodeling in PCa: 1) To assess the impact of calcium signalling remodelling on tumour aggressiveness 2) To assess the prognostic value of calcium signalling remodelling on systemic recurrence after RP. 3) To assess the contribution of calcium signaling remodelling in the selection of patients for active surveillance (AS). Methods 1) Study of the expression (immunohistochemistry) of TRPC1, TRPC4, Orai1 and STIM1 at different stages of PCa, and assessment of the prognostic value of this expression on recurrence in clinically localised PCa (CLC) in a cohort of 238 patients. 2) Case-control study on a cohort of 112 patients who underwent RP for CLC. Evaluation of the prognostic impact of the expression (immunohistochemistry) of 10 actors of calcium signalling (Orai1, Orai2, Orai3, STIM1, STIM2, TRPV5 and V6, TRPC1 and C4, TRPM8) on systemic recurrence after RP. 3) From a cohort of patients who underwent RP for low-risk PCa, were enrolled patients potentially eligible for AS at the time of diagnosis (n = 71). We evaluated the impact of calcium signalling remodelling in patients selection for AS (immunohistochemical staining on biopsies and prostate specimens: TRPC1 and C4, TRPV5 and V6, Orai1, STIM1).Results 1) In CLC, an overexpression of TRPC1 was associated with a decreased proliferation, and with a higher rate of biochemical progression-free survival (independent of usual prognostic markers). 2) Overexpression of TRPC4, TRPV5 and TRPV6 was associated with a lower risk of systemic recurrence after RP, independently of the prognostic factors currently used. 3) More intense staining of TRPV6 on biopsies was associated with a significant PCa, for which a curative treatment is required. Conclusion: On RP specimens, overexpression of TRPC1, TRPC4, TRPV5 and TRPV6 has an independent prognostic value and is associated with a lower risk of recurrence after RP. On prostate biopsies, TRPV6 allows to distinguish indolent from significant disease in patients with low-risk PCa.

Σκοπός της μελέτης ήταν η ανάδειξη της νεοαγγειογένεσης και ο προσδιορισμός της έκφρασης των VEGF-A, FGF-2, COX-2, AR και BCL-2 στην καλοήθη υπερπλασία και το αδενοκαρκίνωμα του προστάτη. Το υλικό αφορούσε σε δείγματα προστατικού ιστού μονιμοποιημένα και εγκλεισμένα σε παραφίνη, από 24 περιστατικά καλοήθους υπερπλασίας και 139 περιστατικά προστατικού αδενοκαρκινώματος. Τα τελευταία χωρίστηκαν περαιτέρω σε 3 υποομάδες (Grade I, II και ΙΙΙ) ανάλογα με το βαθμό διαφοροποίησης του νεοπλάσματος κατά Gleason (2-4, 5-7 και 8-10 αντίστοιχα). Χρησιμοποιήθηκε ανοσοϊστοχημική μέθοδος Βιοτίνης-Στρεπταβιδίνης-Υπεροξειδάσης, και εφαρμόστηκε ημιποσοτική μέθοδος για την εκτίμηση της ανοσοϊστοχημικής χρώσης. Τα ευρήματά μας ανέδειξαν σαφή αύξηση της νεοαγγείωσης (MVD) στο αδενοκαρκίνωμα του προστάτη σε σχέση με την καλοήθη υπερπλασία, η οποία εμφάνισε στατιστικώς σημαντική θετική σχέση με το βαθμό κακοήθειας των προστατικών νεοπλασμάτων (ANOVA p<0.001) και με την έκφραση των VEGF-A και COX-2 (ANOVA p<0.001). Αναδείχθηκε αντίστροφη συσχέτιση της πυρηνικής έκφρασης του ανδρογονικού υποδοχέα (AR) με το βαθμό διαφοροποίησης των νεοπλασμάτων (p<0.0001) και την έκφραση του VEGF-A στο προστατικό στρώμα (p<0.001 Spearman r = -0.312). Η έκφραση της BCL-2 παρουσιάστηκε αυξημένη στα προστατικά αδενοκαρκινώματα και σχετίστηκε με το βαθμό διαφοροποίησης των νεοπλασμάτων (p<0.001) και την έκφραση των VEGF-A και COX-2 (p<0.001). Η έκφραση του VEGF-A σε όλα τα περιστατικά αδενοκαρκινώματος του προστάτη εμφάνισε στατιστικώς σημαντική σχέση με το βαθμό διαφοροποίησης των νεοπλασμάτων (p<0.0001). Ωστόσο στα πτωχής διαφοροποίησης αδενοκαρκινώματα η μέση τιμή της έκφρασης του VEGF-A παρουσίασε πτώση. Αντίθετα, η σημασία της COX-2 στον προστατικό καρκίνο αναδείχθηκε με την έκφρασή της τόσο στην καλοήθη υπερπλασία όσο και στα αδενοκαρκινώματα του προστάτη. Η έκφραση παρουσίασε σημαντική σχέση με το βαθμό διαφοροποίησης των νεοπλασμάτων (p<0.01). Η σαφώς αυξημένη έκφραση της COX-2 σε σχέση με τη μείωση της έκφρασης του VEGF-A στα πτωχής διαφοροποίησης νεοπλάσματα πιθανόν υποδηλώνει την ύπαρξη ενός αγγειογενετικού διακόπτη στα νεοπλάσματα αυτά όπου η COX-2 φαίνεται να παίζει σημαντικότερο ρόλο από τον VEGF-A. Η σημαντική αυτή πληροφορία θα μπορούσε να βρει πιθανή θεραπευτική εφαρμογή, καθώς σε πτωχής διαφοροποίησης αδενοκαρκινώματα του προστάτη ίσως η θεραπεία με COX-2 εκλεκτικούς αναστολείς να είχε πολύ καλύτερα αποτελέσματα από τις αντι-αγγειογενετικές θεραπείες με αναστολείς του VEGF. / The aim of this study was to immunohistochemically evaluate the expression of VEGF-A, FGF-2, COX-2, AR and BCL-2 in benign prostatic hyperplasia (BPH) and prostate carcinoma in relation to microvessel density (MVD) and the Gleason grade of the neoplasms. A total of 139 cases of primary prostate carcinoma and 24 cases of benign hyperplasia were included in the study. Tumors were graded according to the Gleason grading system and further divided into 3 subgroups (GRADE I, II and III). The immunostaining was performed according to the Streptavidin-Biotin Complex Peroxidase method, in formalin fixed paraffin-embedded tissue. Mean micro vessel density (MVD) was strongly related to tumor grade, VEGF-A and COX-2 histoscore (ANOVA, p<0.001). The androgen receptor was localized in the nuclei of prostate epithelial cells in 97% of cases. The comparison of AR staining with tumor grade revealed an inverse relationship between these two parameters (ANOVA, p<0,0001). An interesting finding was the inverse relationship of stromal AR expression in relation to VEGF-A immunoreactivity. BCL-2 expression was correlated with tumor grade in prostate carcinoma cases (p<0.001) and was strongly correlated with COX-2 and VEGF-A expression (p<0.001). These findings suggest that BCL-2 may play a dual role in tumorigenesis, possibly through an angiogenetic axis. VEGF-A expression was detected in only 17% of BPH cases but all prostate cancer specimens demonstrated some degree of immunoreactivity. COX-2 immunopositivity was present in 54% of BPH specimens and in 99% of primary prostate carcinomas. The increased COX-2 expression correlated significantly with Gleason grade. In our study, high-grade neoplasms presented low to moderate VEGF staining intensity compared to COX-2 expression. These results suggest the activation of an angiogenic switch in poorly differentiated neoplasms, where COX-2 may play a crucial role compared to VEGF and the possible key role of COX-2 in poorly differentiated cancers. According to our findings, anti-VEGF therapy could prove to be more beneficial in patients with low-grade disease, while patients with high-grade prostate carcinoma are more likely to respond to selective COX-2 inhibitors. Immunohistochemical determination of VEGF-A and COX-2 content might prove a useful tool in the design of patient-tailored, anti-angiogenic treatments.

Σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η δημιουργία ενός ευφυούς συστήματος για τη διάγνωση νοσημάτων του προστάτη αδένα με βάση σημεία και συμπτώματα που διαπιστώνονται σε έναν ασθενή όπως καταγράφονται κατά την κλινική του εξέταση. Τα βασικά σημεία της εργασίας είναι τα εξής: αρχικά παράγεται το μοντέλο της διαγνωστικής στρατηγικής που ακολουθείται για τη διάγνωση των συγκεκριμένων παθήσεων και στη συνέχεια γίνεται εκμαίευση της διαγνωστικής γνώσης από ειδικούς ή/και από εμπειρικά δεδομένα. Η διαδικασία και η γνώση αναπαρίστανται με χρήση υβριδικών μεθόδων αναπαράστασης και με τη χρήση ασάφειας ή/και αβεβαιότητας, η οποία είναι εγγενής σε τέτοια διαγνωστικά συστήματα. Το σύστημα αναπτύχθηκε με τέτοια εργαλεία που δίνουν την δυνατότητα στέγασής του σε ιστότοπο ώστε να χρησιμοποιηθεί ως ειδικός συμβουλευτικός οδηγός από ενδιαφερομένους μη ειδικούς ιατρούς & από ασθενείς καθώς και από φοιτητές υγειονομικών σχολών για εκπαιδευτική χρήση. Το σύστημα περιέχει γνώση εμπειρογνωμόνων σε συνδυασμό με στοιχεία πλούσιας βιβλιογραφικής αναζήτησης και μελέτης. Τέλος πραγματοποιήθηκε επικύρωση των αποτελεσμάτων μέσα από μια τυχαιοποιημένη κλινική έρευνα. Η υλοποίηση του συστήματος μας στηρίζεται σε ένα ειδικό κέλυφος δημιουργίας ευφυών συστημάτων και σε εργαλεία μεθόδων μηχανικής μάθησης. Επίσης, υλοποιούνται δύο εκδοχές (Hirofilos Ι & ΙΙ) και γίνεται σύγκριση των απο-τελεσμάτων. Αναγνωρίστηκε η σαφής υπεροχή του Hirofilos ΙΙ που αναπτυχθηκε με σύστημα μηχανικής εκμάθησης και με δυνατότητα διαχρονικής αναβάθμισης. / During making this project our concern was the creation of a new expert system for diagnosis prostate disease depending on the clinical status of a patient as these are identified during medical examination. The main points were as follows: First has been constructed a diagnosis process model which was followed by the diagnosis for the most common prostate diseases. Secondly was implemented extracting of the medical knowledge based on specialists or/and experimental data. The whole process and the medical Knowledge will be developed using hybrid methods of representation and having the partcipation of such saying fuzziness or inaccuracy, that is innate in that kind of intelligent decision-support. The new intelligent system is already accommodated on a hospital server and is used as a decision-support system, as well as an e-learning platform for medical students. For the implementation of the new system have been used an expert system shell and knowledge engineering tools.

L’incidence des cancers testiculaires a fortement augmenté au cours des 50 dernières années. Des études épidémiologiques in vitro et in vivo, ont montré que l’exposition des hommes aux perturbateurs endocriniens est impliquée dans l’initiation et la progression du cancer du testicule (Beiki et al., 2010). L’exposition fœtale à ces produits pourrait provoquer des altérations de la différenciation des cellules germinales (CGs) au cours leur développement pendant la vie fœtale. Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés à déterminer le rôle des perturbateurs endocriniens œstrogéno-mimétiques en mélange sur la prolifération des cellules séminomateuses TCam-2. Nous avons identifié les voies de signalisation impliquées dans la réponse à ces produits. Nous nous sommes focalisés sur les effets d’un mélange d’alkylphénols appelé M4 (4-tert-octylphénol et le 4-nonylphénol), in vitro sur la prolifération des cellules séminomateuses TCam-2, et in vivo sur la croissance de tumeurs obtenues à partir des cellules de carcinome embryonnaire NT2/D1 xénogreffées chez la souris Nude. Dans notre étude, nous avons mis en évidence l’implication d’ERα36, une isoforme tronquée du récepteur ERα, dans la réponse au mélange d’alkylphénols, M4. Ce mélange stimule la prolifération des cellules du cancer testiculaire et l’expression du récepteur ERα36. Ces effets sont médiés par la phosphorylation de CREB via la voie PI3K-ERα36-dépendante, et aboutissent à la diminution de l’expression des gènes de la famille Dnmt3, limitant le niveau de méthylation de l’ADN. ERα36 pourrait donc constituer une cible thérapeutique dans le traitement des cancers testiculaires / In vitro and in vivo epidemiological studies showed that the exposure of men to endocrine disruptors triggers the initiation and the progression of the testis cancer (Beiki et al., 2010). The fetal exposure to these products is able to alter the differentiation of germ cells in the timing of their development during the fetal life. The aim of our study was to determine the role of an endocrine disruptor mix on the proliferation of seminoma cells TCam-2. We also identified the pathways involved. In this study, we focused on the estrogen-like effects of an alkylphenol mixture called M4 (4-tert-octylphenol and 4-nonylphenol): in vitro we measured the proliferation of TCam-2 seminoma cells after M4 exposure and in vivo, we measured the tumor growth of NT2/D1 cells xenografted into Nude mice. The results highlighted the implication of ERα36 receptor, a truncated isoform of ERα, in the response to the alkylphenol mixture M4. This mixture stimulates the cell proliferation of testicular cancer cells and the expression of the ERα36 receptor. These effects are mediated by CREB phosphorylation via the PI3K-ERα36-dependant pathway, and end by downregulation of Dnmt3 genes, thus limiting the level of DNA methylation. Therefore ERα36 appears to be a promising therapeutic target for testis cancer treatment

Οι κακοήθεις όγκοι των όρχεων εμφανίζονται κυρίως σε άνδρες ηλικίας 15-35 ετών και παρουσιάζουν αυξητική τάση τα τελευταία 40 χρόνια. Περίπου 95% των νεοπλασιών προέρχονται από τα βλαστικά κύτταρα και οι περισσότεροι από τους όγκους των όρχεων είναι επιθετικοί και ικανοί για γρήγορη και ευρεία διασπορά της νόσου. Η πρόγνωση της κλινικής εξέλιξης της νόσου αποτελεί μια πρόκληση και ο ρόλος διαφόρων βιολογικών δεικτών έχει μελετηθεί προσπαθώντας να διευκρινιστούν τα ακριβή αίτια και οι παθογενετικοί μηχανισμοί της ανάπτυξης των όγκων στους όρχεις. Τόσο τα κύτταρα του στρώματος όσο και τα νεοπλασματικά κύτταρα εμπλέκονται στην αναδιοργάνωση του ECM έτσι ώστε να διευκολυνθεί ο πολλαπλασιασμός, η μετακίνηση και διήθηση των νεοπλασματικών κυττάρων. Οι PGs είναι βιοδραστικά μόρια και η έκφρασή τους τροποποιείται σημαντικά στο μικροπεριβάλλον του όγκου. Μεταβολές της έκφρασης των PGs από τα κύτταρα του όγκου και τα στρωματικά κύτταρα επηρεάζουν τα σηματοδοτικά μονοπάτια των νεοπλασματικών κυττάρων, την ανάπτυξη και επιβίωσή τους, την προσκόλληση και μετανάστευσή τους καθώς και τη δημιουργία νέων αγγείων στον όγκο. Σκοπός της διδακτορικής διατριβής ήταν να μελετηθεί η παρουσία των εξωκυττάριων PGs, versican και decorin καθώς και των μεμβρανικών PGs, syndecan-4 και CD44 (standard isoform) και να διερευνηθεί η πιθανή συσχέτιση της έκφρασής τους με τη βιολογική συμπεριφορά των όγκων όρχεων που προέρχονται από βλαστικά κύτταρα. Αρχικώς, η έκφραση και ο εντοπισμός τους μελετήθηκε με ανοσοϊστοχημεία σε αρχειακό υλικό 71 ασθενών με σεμινωματώδεις και μη-σεμινωματώδεις όγκους και τα αποτελέσματα επιβεβαιώθηκαν με ανοσοεντοπισμό ή με μελέτη της γονιδιακής έκφρασης μέσω RT-PCR σε περιορισμένο αριθμό δειγμάτων. Στη συνέχεια, η παρουσία των PGs συσχετίστηκε με τα κλινικοπαθολογικά χαρακτηριστικά των ασθενών και τη νεοαγγειογένεση που παρατηρείται στους όγκους. Διαπιστώθηκε ότι οι versican και decorin εκφράζονται σε μικρά ποσά στο διάμεσο συνδετικό ιστό, στα μεσολοβιώδη διαφράγματα που περιβάλλουν τα σπερματικά σωληνάρια των όρχεων και παρατηρείται σημαντική αύξηση των ποσών και των δύο PGs κυρίως στο στρώμα που περιβάλλει τόσο τους σεμινωματώδεις όσο και τους μη-σεμινωματώδεις όγκους. Οι μη-σεμινωματώδεις όγκοι χαρακτηρίζονται από μεγαλύτερη αύξηση στην έκφραση της versican σε σχέση με τους σεμινωματώδεις. Η decorin παρουσιάζει σχεδόν παρόμοια επίπεδα έκφρασης και στις δύο κατηγορίες των όγκων όρχεων. Η αυξημένη εναπόθεση της decorin στο στρώμα των όγκων δεν συσχετίζεται στατιστικά με καμία από τις κλινικοπαθολογικές μεταβλητές που μελετήθηκαν. Αντιθέτως, η αυξημένη εναπόθεση της versican τόσο στα σεμινώματα όσο και στους μη-σεμινωματώδεις όγκους συσχετίζεται στατιστικά με την παρουσία αγγειακών και λεμφαγγειακών διηθήσεων, το μέγεθος του πρωτοπαθούς όγκου (στατιστικά σημαντική συσχέτιση παρατηρήθηκε μόνο στους μη-σεμινωματώδεις όγκους), την παρουσία μεταστάσεων στους λεμφαδένες, την ύπαρξη απομακρυσμένων μεταστάσεων (συσχετίστηκε μόνο στους μη-σεμινωματώδεις όγκους) και το στάδιο της νόσου. Επιπλέον, στην παρούσα μελέτη βρέθηκε ότι η συσσώρευση της versican στο στρώμα των όγκων όρχεων σχετίζεται με την παρουσία μεγαλύτερου αριθμού νέων αγγείων. Η μελέτη της διαμεμβρανικής PG syndecan-4 ανέδειξε ότι εκφράζεται από τα τα σπερματικά κύτταρα των σπερματικών σωληναρίων, κυρίως πλησίον του βασικού υμένα, στους φυσιολογικούς ιστούς των όρχεων. Η syndecan-4 εντοπίζεται τόσο στο κυτταρόπλασμα όσο και στη μεμβράνη των φυσιολογικών κυττάρων. Αντιθέτως, δεν διαπιστώθηκε εναπόθεση της syndecan-4 στο διάμεσο συνδετικό ιστό, στα μεσολοβιώδη διαφράγματα που περιβάλλουν τα σπερματικά σωληνάρια των όρχεων. Τόσο οι σεμινωματώδεις όσο και οι μη σεμινωματώδεις όγκοι όρχεων εμφανίζουν αυξημένη έκφραση του γονιδίου της syndecan-4. Οι σεμινωματώδεις όγκοι χαρακτηρίζονται από σημαντικά πιο αυξημένη έκφραση του γονιδίου της syndecan-4 σε σχέση με τους μη-σεμινωματώδεις όγκους. Η υψηλή έκφραση της syndecan-4 στα κύτταρα του όγκου στα σεμινώματα επιβεβαιώθηκε με ανοσοϊστοχημική χρώση των ιστών, ενώ η έκφρασή της παρουσίαζε διακυμάνσεις στα κύτταρα των μη-σεμινωματωδών όγκων. Στους μη-σεμινωματώδεις όγκους αναγνωρίστηκαν περιπτώσεις ασθενών με ασθενέστερη έκφραση της syndecan-4 στα κύτταρα του όγκου. Η ελαττωμένη παρουσία της syndecan-4 στα κύτταρα των μη-σεμινωματωδών όγκων συσχετίστηκε με την παρουσία λεμφαδενικών μεταστάσεων, αγγειακής και λεμφαγγειακής διήθησης και με το στάδιο της νόσου στους ασθενείς. Επιπλέον, η syndecan-4 εντοπίστηκε στο ινώδες στρώμα και στα στρωματικά κύτταρα στους σεμινωματώδεις και μη-σεμινωματώδεις όγκους. Η παρουσία της syndecan-4 στο στρώμα συσχετίστηκε με την παρουσία λεμφαδενικών μεταστάσεων, αγγειακών και λεμφαγγειακών διηθήσεων και το στάδιο της νόσου μόνο στα σεμινώματα. Η έκφραση της syndecan-4, στο στρώμα κακοήθων όγκων, αναδεικνύεται για πρώτη φορά σε αυτή τη μελέτη και συσχετίζεται με τον αυξημένο αριθμό αγγείων στο στρώμα των όγκων όρχεων. Η μελέτη του υποδοχέα CD44 στην παρούσα διδακτορική διατριβή πραγματοποιήθηκε με ανοσοϊστοχημεία χρησιμοποιώντας το πολυκλωνικό αντίσωμα Η-300 που αναγνωρίζει την κύρια ισομορφή CD44s. Διαπιστώθηκε ότι η πρωτεΐνη του CD44 δεν εκφράζεται από τα φυσιολογικά κύτταρα των σπερματικών σωληναρίων των όρχεων. Επίσης, δεν παρατηρήθηκε χρώση για τον CD44 στο διάμεσο συνδετικό ιστό, στα μεσολοβιώδη διαφράγματα που περιβάλλουν τα σπερματικά σωληνάρια των όρχεων. Ο CD44 βρέθηκε ότι εκφράζεται στα κύτταρα του όγκου στο 27% των ασθενών με σεμινώματα και στο 36.8% των ασθενών με μη-σεμινωματώδεις όγκους. Επίσης, βρέθηκε ότι ο CD44 εκφράζεται στο στρώμα του όγκου στο 48.5% των ασθενών με σεμινώματα και στο 26.3% των ασθενών με μη-σεμινωματώδεις όγκους. Η έκφραση του CD44 στα κύτταρα του όγκου και στο στρώμα συσχετίστηκε με το μέγεθος του όγκου, την παρουσία μεταστάσεων σε λεμφαδένες, τη διήθηση αγγείων και λεμφαγγείων και το προχωρημένο στάδιο της νόσου μόνο στους ασθενείς με σεμινώματα. Δεν παρατηρήθηκε καμία συσχέτιση της παρουσίας του CD44 στους μη-σεμινωματώδεις όγκους με τα κλινικοπαθολογικά χαρακτηριστικά των ασθενών. Η παρουσία του CD44 στα κύτταρα και τον ECM του στρώματος των όγκων συσχετίστηκε με αυξημένο αριθμό αγγείων, εύρημα που προτείνει ότι ο υποδοχέας εμπλέκεται στη νεοαγγειογένεση. Τα ευρήματα της διδακτορικής διατριβής προτείνουν ότι οι PGs versican, syndecan-4 και CD44 εμπλέκονται στην εξέλιξη των όγκων όρχεων και μπορούν να αποτελέσουν προγνωστικούς δείκτες. Για να τεκμηριωθεί η κλινική χρησιμότητα της έκφρασής τους σε όγκους όρχεων που προέρχονται από βλαστικά κύτταρα απαιτείται περαιτέρω έρευνα σε μεγαλύτερο αριθμό δειγμάτων. / Testicular tumors present in men aged 15-35 years with increasing incidence in the last 40 years. Approximately 95% of these tumors arise from germ cells. Although most of these tumors are aggressive with rapid growth and spread, the chemotherapy is very efficient and the mortality has been markedly reduced. Prognosis is a challenging issue and the role of various biological markers has been investigated in order to elucidate the mechanisms of the development and progression of the disease. Tumor and stromal cells are implicated in the remodeling of the ECM that facilitates the growth, motility and invasion of tumor cells. PGs are bioactive molecules and their expression is markedly affected in the microenvironment of the tumor. Alterations in the expression of PGs by tumor and stromal cells modulate various signaling pathways in tumor cells affecting tumor cell growth and survival, adhesion and migration as well as neoangiogenesis. The aim of the present thesis was to study the distribution of matrix secreted PGs, versican and decorin as well as that of cell surface associated PGs, syndecan-4 and CD44 and to investigate the possible association of their expression with the biological behavior in testicular germ cell tumors. Their expression and localization was studied performing immunohistochemistry in archive material in 71 patients with seminomatous and non-seminomatous germ cell tumors and the results were confirmed by western blots and study of the gene expression in limited number of tissue from patients. The presence of PGs was correlated with the clinicopathological variables of the patients and with the number of microvessels present in the tissues. The study revealed that versican and decorin present in small amounts in the interstitial connective tissue in the interlobular septa surrounding the seminiferous tubules and are markedly increased in the peritumoral and sometimes in intratumoral stroma in seminomas and non seminomatous tumors. Non seminomatous tumors exhibited increased staining for versican as compared to seminomas, whereas decorin is almost equally distributed in both types of testicular germ cell tumors. The increased accumulation of decorin in the tumor stroma was not correlated with any clinicopathological variable of the patients. In contrast, the accumulation of versican in both seminomas and non-seminomatous tumors was correlated with the presence of lymphatic and vascular invasion, the size of the tumor (only in non-seminomatous tumors), the presence of metastases in lymph nodes, the presence of distant metastases (evaluated only in non-seminomas) and the stage of the disease. Furthermore, the accumulation of versican in tumor stroma of testicular germ cell tumors was correlated with the increased number of microvessels in the tissues. The study of transmembrane PG syndecan-4 revealed that it was expressed by germ cells in the seminiferous tubules in normal tissue. Syndecan-4 presents both in the cytoplasm and the cell membrane of the cells. The interstitial connective tissue in the interlobular septa surrounding the seminiferous tubules was negative for the presence of syndecan-4. Both seminomas and non-seminomatous tumors exhibit increased expression of syndecan-4 and the highest expression of syndecan-4 is detected in seminomas. The increased expression of syndecan-4 in tumor cells in seminomas was confirmed by immunohistochemistry, whereas its expression was varied considerably in tumor cells among non-seminomas. Some cases in non-seminomatous tumors demonstrated with lower expression of syndecan-4 in tumor cells. The weaker expression of syndecan-4 in tumor cells was correlated with the presence of lymph node metastases, the presence of vascular and lymphatic invasion and the stage of the disease in the patients with non-seminomatous tumors. Furthermore, the presence of syndecan-4 in the stroma and in the stromal cells was demonstrated in both types of testicular germ cell tumors. The stromal presence of syndecan-4 was correlated with the presence of lymph node metastases, the presence of vascular and lymphatic invasion and the stage of the disease only in seminomas. The stromal staining of syndecan-4 is demonstrated for first time and it correlates with the increased number of microvessels present in testicular germ cell tumors. The study of CD44 in this thesis was conducted by immunohistochemistry using the polyclonal antibody H-300 that recognizes the main isoform CD44s. Our data indicate that CD44 is not expressed by germ cells present in the seminiferous tubules or the connective tissue in the normal testis. CD44 was found to be expressed in 27% and 36.8% of patients with seminomas and non-seminomas, respectively. Furthermore, CD44 was found in the stromal cells and / or stroma in 48.5% and 26.3% of patients with seminomas and non-seminomas, respectively. The expression of CD44 in the tumor cells as well as the presence of CD44 in stromal cells and / or stroma was correlated with the tumor size, the presence of lymph node metastases, the presence of vascular and lymphatic invasion and the stage of the disease only in seminomas. Nor the presence of CD44 in tumor cells neither the stromal staining of CD44 was correlated with any clinicopathological variable examined in non-seminomatous tumors. Overall the stromal staining of CD44 in testicular germ cell tumors was correlated with the neoangiogenesis, suggesting the implication of CD44 in the formation of new blood vessels. The data of this thesis suggest that versican, syndecan-4 and CD44 are implicated in the development of testicular germ cell tumors and may serve as prognostic biological markers. Further studies in a larger number of patients should be performed to determine the clinical utility of the expression of these PGs in testicular tumors.