L'imagerie est maintenant partie intégrante des traitements de radiothérapie. Avec la technologie CBCT embarquée sur les appareils de traitement, l'imagerie tomographique permet non seulement de repositionner fidèlement le patient tout au long de son traitement mais aussi d'adapter la planification initiale aux modifications quotidiennes de volume. C'est la radiothérapie adaptative, objet des travaux de cette thèse. Nous avons établi les limites techniques de précision de repositionnement des équipements utilisé. Ensuite, à partir des acquisitions CBCT quotidiennes de patients traités pour la prostate, nous avons élaboré une stratégie de traitement basée sur une banque de plans personnalisés. Nous avons mis au point une méthode semi-automatique de sélection du plan de traitement du jour qui a montré une efficacité supérieure à la sélection par des opérateurs expérimentés. Enfin, nous avons quantifié les doses additionnelles à la dose thérapeutique associées à l'utilisation quotidienne de l'imagerie CBCT. En conclusion, on peut dire qu'avec l'imagerie CBCT embarquée, on peut voir ce que l'on veut traiter, irradier ce que l'on a vu et contrôler ce qu'on a traité. / Imaging is now fully integrated in the radiation therapy process. With on-board CBCT systems, tomography imaging allows not only patient positioning but also treatment planning adaptation with patient anatomy modifications, throughout the entire treatment. This is called adaptive radiation therapy, and is the main subject of this PhD thesis. During this work, we measured the repositioning accuracy of the system used. We also developed a treatment strategy using daily CBCT images and a personalized plan database to adapt treatment plan to patient anatomy. We found a way to select the daily treatment plan that shows superiority over operator selection. Then we also quantified the additional dose delivered while using this technique and the impact with regards to the risks added to patients. As a conclusion, with CBCT imaging, radiation therapy has entered an era where one can see what need to be treated, can treat what has been seen and can control what has been treated.

Le cancer de la prostate est le cancer le plus fréquemment diagnostiqué chez l’homme de plus de 50 ans dans les pays industrialisés. L’importance accordée à la qualité de vie des patients conduit la recherche médicale à développer des méthodes de thérapie focale afin de traiter ce type de cancer de manière conservatrice et non plus de manière radicale. Dans cette optique, la photothérapie dynamique (PDT) repose sur l’utilisation de photosensibilisateurs (PS) capables de cibler spécifiquement les cellules cancéreuses et qui, une fois activés par la lumière, vont induire la mort de ces cellules. Sur la base de la chimie verte, le Laboratoire de Chimie des Substances Naturelles (LCSN) de Limoges a développé une stratégie de couplage de la protoporphyrine IX (PpIX), un PS largement étudié, avec des polyamines (PA). Les effets de ces nouveaux PS [la protoporphyrine IX dispermidinée (PpIX-dSd) et la protoporphyrine IX disperminée (PpIX-dSm)] ont été étudiés sur les cellules cancéreuses prostatiques humaines PC-3, DU 145 et LNCaP. Ce travail a permis de démontrer que ces deux PS répondent aux critères attendus d’un PS : une composition pure, une absence de toxicité en absence de lumière et une sélectivité vis-à-vis des cellules tumorales. De plus, ces PS induisent l’apoptose de ces cellules via la voie intrinsèque. Aussi les voies de résistance à l’apoptose ont été étudiées : les PS induisent une inhibition d’Akt, de Bcl-2, de NF-κB et de la voie autophagique et activent la voie p38/COX-2/PGE2 qui ne semble pas être impliquée dans un mécanisme de résistance à l’apoptose dans ce modèle d’étude. Enfin, l’efficacité de ces PS, et notamment de la PpIX-dSd, a été mise en évidence in vivo, à l’aide de xénogreffes sous-cutanées de cellules PC-3 effectuées sur des souris nudes. Ainsi, ces dérivés de PpIX-PA apparaissent comme de bons candidats dans le cadre du traitement du cancer de la prostate par PDT. / Prostate cancer is the most frequently diagnosed cancer among men aged 50 years and older in industrialized countries. Medical research developed methods of focal therapy to treat this type of cancer conservatively and not radically in order to improve the patients quality of life. With this in mind, photodynamic therapy (PDT) is based on the use of photosensitizers (PS) able to specifically target cancer cells and, once activated by light, induce cell death. Based on Green Chemistry, the Laboratoire de Chimie des Substances Naturelles (LCSN) from Limoges developed new PS: protoporphyrin IX, a PS widely studied, vectorized with polyamines (PA). The effects of spermidine-linked protoporphyrin IX (PpIX-dSd) and spermine-linked protoporphyrin IX (PpIX-dSm) were studied on human prostate cancer cells PC-3, DU145 and LNCaP. This study demonstrated that both PS have the expected ideal properties: a pure composition, no toxicity in dark and ability to specifically target tumor cells. Moreover, PpIX-PA induced apoptotic intrinsic pathway. In addition, pathways involved in apoptosis resistance were studied: PS inhibited Bcl-2, Akt, NF-¦ÊB and autophagy but activated p38/COX-2/PGE2 pathway which was not involved in apoptosis resistance in our model. Finally, in vivo experiments showed PpIX-PA efficiency using subcutaneous xenograft of PC-3 cells performed on nude mice. Thus, these derivatives of PpIX-PA appear to be good candidates in prostate cancer treatment by PDT.

Le cancer de la prostate est la principale cause de décès chez les hommes des pays occidentaux. Traitement du cancer de la prostate résistant à la castration (CRPC) métastatique est encore limité. RhoA/ROCK sont les régulateurs principaux du cytosquelette et sont impliqués dans l'angiogenèse et l'invasion tumorale. Dans la première étude (partie 1), nous avons étudié les effets anti-angiogéniques de fasudil ( inhibiteur de ROCK ) in vitro. Des cellules endothéliales de la veine ombilicale sont stimulé par les cellules du cancer de la prostate. La prolifération est détectée par la Bromodéoxyuridine (BrdU). La migration est détectée par la cicatrisation des plaies. Les conditions de l'angiogenèse in vitro sont évaluées par la formation des tubes et un ellipsoïde test de germination. Fasudil inhibe la prolifération et la migration des cellules endothéliales induite par le cancer de la prostate. Dans les tests in vitro de l'angiogenèse, les formations des tubes et des germes sphériques sont inhibées significativement par fasudil dans d'une manière dépendante de la dose. Selon les résultats de Western Blot, l'expression de MYPT-1 a été significativement réduite après le traitement de Fasudil, confirmé l'inhibition de l'activité de ROCK par fasudil. Dans la deuxière étude (partie 2 et 3), l'expression et l'activité de RhoA sont évaluées chez 34 tissues paraffinées et 20 échantillons congelés de la prostate, obteni de 45 malades du cancer de la prostate qui à été reçu une prostatectomie radicale. Les motifs de l'expression de RhoA sont detecté par la coloration immunomarquage et western blot. Les différence entre le centre, l'avant et plus loin autour de la tumeur sont évalué. L’activité de RhoA sont évalué par G-LISA. Le gradient d'augmentation de l'expression de RhoA a été trouvé du centre a la region autour de la tumeur. L'expression de RhoA est supérieure significativement dans les cellules de l’avant de la tumeur par rapport au centre de la tumeur par Immunohistochimie (p = 0001). Gleason score était significativement supérieur chez des patients avec l'expression de RhoA élevée dans l’avant et centre de la tumeur (p =0044 et 0039, respectivement). Après un suivi médian de 52 mois, le taux de récidive est plus élevé chez des patients avec l'expression de RhoA élevée dans l’avant de la tumeur (62,5% contre 35%), une tendance évidente a la différence significative (P = 0089). Il n'y a pas de corrélation entre l'expression de RhoA, PSA et la stadification pathologique. On a aussi découvert que l'expression de le ROCK2, mais pas l'expression de le ROCK1, est eleve significativement dans l’avant de la tumeur du cancer de la prostate. En conclusion, nous avons trouvé que fasudil inhiber la prolifération, la migration, la formation de capillaires et de la sphère de la germination des cellules endothéliales vasculaires d’'une manière dépendante de la dose. Ces effets peut-être grâce à l'inhibition de l'activité de la ROCK résultant de la sécrétion de cellules du cancer de la prostate. Nous avons aussi trouvé que l'expression de la RhoA et ROCK2 dans l’avant de la tumeur de la prostate sont plus élevés. La corrélation de l'expression de RhoA avec Gleason score et récidive est identifiée. Cela montre l’association entre la voie RhoA/ROCK et l’agressive du cancer de la prostate. L'étude décrite ici peut fournir de nouveaux traitements cible la voie RhoA/ROCK contre l’angiogenèse et agressive du cancer de la prostate. Fasudil peut être utile comme agent anti - angiogénique, doit être étudiée pour leur rôle potentiel dans le traitement du cancer de la prostate. / Prostate cancer remains a major cause of mortality among males in western countries. Treatment options for metastatic castration-resistant disease remain limited. There is a continuing unmet need for new systemic interventions in patients with progressive prostate cancer. RhoA/Rho-associated protein kinases (ROCK) are key regulators of the cytoskeleton and have been implicated in PCa angiogenesis and tumour invasion. In the first study (Part I), we investigated the anti-angiogenic effects of fasudil, a ROCK inhibitor, on PCa-induced angiogenesis in vitro. Proliferation of PCa-conditioned human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) was assessed using a bromodeoxyuridine (BrdU) assay, and migration was assessed with a wound healing assay. In vitro angiogenesis of PCa-conditioned HUVECs was evaluated by tube formation and a spheroid sprouting assay. Fasudil inhibited PCa-induced endothelial cell proliferation, and also decreased PCa-induced endothelial cell migration. In the in vitro angiogenesis assay, tube formation and spheroid sprouts were significantly inhibited at fasudil in a dose dependent manner. Western blotting results showed that expression of phosphorylated myosin phosphatase target subunit 1 (MYPT-1) was significantly lower after fasudil treatment, confirming that fasudil inhibited ROCK activity in these model systems. In the second study (Part II & III), we evaluated RhoA expression and activity in a total of 34 paraffin embedded and 20 frozen prostate specimens, respectively, obtained from 45 patients treated with radical prostatectomy for clinically localized cancer. The expression patterns of RhoA were tested by immunohistochemical staining and Western blotting, and further compared between the tumour centre, tumour front and distant peritumoral tissue. RhoA activity was assessed by G-LISA. Our results showed an increasing gradient of expression from the centre to the periphery of index tumour foci. RhoA expression was indeed significantly higher at the tumour front as compared to tumour centre, using immunohistochemistry (p=0.001). Gleason score was significantly higher in the patients with higher RhoA expression in both the tumour front and tumour centre (p=0.044 and 0.039, respectively). After a median follow-up of 52 months, the rate of PSA relapse was higher in patients with a higher RhoA expression at the tumour front (62.5% vs 35%), although the difference was not significant (p=0.089). There was no association between RhoA expression and PSA, pathological stage. We also found ROCK2 expression, but not ROCK1 expression, was significantly higher in the prostate cancer tumor front. In conclusion, we found fasudil significantly inhibits the key steps of endothelial cell angiogenesis, including proliferation, migration, capillary tube formation and spheroid sprouting, in a dose-dependent manner. These effects may due to inhibition of ROCK activity induced by PCa cell secretions. We also identified higher RhoA and ROCK2 expression in human prostate tumour front. The correlation of higher RhoA expression with higher Gleason score and higher rate of cancer relapse. This indicated the association of RhoA/ROCK2 pathway with aggressiveness of prostate cancer. The insights described here may provide the foundation for novel therapeutic approaches targeting RhoA/ROCK pathway to inhibit angiogenesis and clinically aggressiveness of PCa. Fasudil may be a useful anti-angiogenic agent and should be investigated further for its potential role in PCa treatment.

Cette thèse s'inscrit dans le contexte de la caractérisation du cancer de la prostate à partir de données d'imagerie multimodale. L'objectif est d'identifier et de caractériser les tumeurs prostatiques à partir d'observation in-vivo, incluant imagerie par résonance magnétique multiparamétrique (IRMm), tomodensitométrie (TDM) et tomographie par émission de positons (TEP), avec une référence biologique sous forme de lames histologiques fournies par l'analyse anatomopathologique de la prostate après prostatectomie radicale. Nous proposons dans un premier temps deux méthodes de recalage afin de réaliser la mise en correspondance des données multimodales dans un référentiel spatial commun défini par l'IRM. Le premier algorithme s'attache à l'alignement des images TDM/TEP et IRM, en combinant information de contour et probabilité de présence de la prostate. Le second a pour objectif de recaler les images histologiques et IRM. En suivant le protocole de Stanford, la pièce de prostatectomie est découpée plus finement fournissant ainsi plus de lames histologiques qu'en routine clinique. Leur correspondance avec les coupes IRM est alors estimée à l'aide de l'information à priori de la découpe et de points saillants (SURF) extraits dans les deux modalités. Cette initialisation sert de base à un recalage affine puis non-rigide basé sur l'information mutuelle et des cartes de distance obtenues à partir des structures intraprostatiques. Dans un second temps, des caractéristiques structurelles (Haar, Gabor, etc) et fonctionnelles (Ktrans, Kep, SUV, TLG, etc) sont extraites en chaque voxel de la prostate à partir des images IRM et TEP. À ces vecteurs de caractéristiques sont associés les labels biologiques correspondant obtenus lors de l'analyse anatomopathologique. Parmi ces labels, nous disposons d'un score d'agressivité appelé score de Gleason et de scores immunohistochimiques quantifiant certains aspects biologiques des tissus, tels que l'hypoxie et la prolifération cellulaire. Finalement, ces couples (vecteurs de caractéristiques/informations biologiques) servent de données d'apprentissage à l’entraînement de classifieurs RF et SVM, utilisés par la suite pour caractériser les tumeurs à partir de nouvelles observations in-vivo. Dans ces travaux, nous réalisons une étude de faisabilité sur neuf patients. / This thesis concerns the prostate cancer characterization based on multimodal imaging data. The purpose is to identify and characterize the tumors using in-vivo observations including mMRI and PET/CT, with a biological reference obtained from anatomopathological analysis of radical prostatectomy specimen providing histological slices. Firstly, we propose two registration methods to match the multimodal images in the the spatial reference defined by MRI. The first algorithm aims at aligning PET/CT images with MRI by combining contours information and presence probability of the prostate. The objective of the second is to register the histological slices with the MRI. Based on the Stanford protocol, a thinner cutting of the radical prostatectomy specimen is done providing more slices compared to clinical routine. The correspondance between histological and MRI slices is then estimated using a combination of the prior information of the slicing and salient points (SURF) extracted in both modalities. This initialization step allows for an affine and non-rigid registration based on mutual information and intraprostatic structures distance map. Secondly, structural (Haar, Garbor, etc) and functional (Ktrans, Kep, SUV, TLG, etc) descriptors are extracted for each prostate voxel over MRI and PET images. Corresponding biological labels obtained from the anatomopathological analysis are associated to the features vectors. The biological labels are composed by the Gleason score providing an information of aggressiveness and immunohistochemistry grades providing a quantification of biological process such as hypoxia and cell growth. Finally, these pairs (features vectors/biological information) are used as training data to build RF and SVM classifiers to characterize tumors from new in-vivo observations. In this work, we perform a feasibility study with nine patients.

Chez les patients atteints d’un cancer du sein ou de la prostate, le tissu osseux est souvent le siège de métastases qui présentent un phénotype essentiellement lytique dans le cas des métastases dérivant du cancer du sein, ou mixte (combinaison de lyse et de formation osseuse) dans le cas d’un cancer de la prostate. Le récepteur ERRalpha est impliqué dans la physiologie osseuse et il est considéré comme un facteur de mauvais pronostic dans ces deux types de cancers. Nous avons donc émis l’hypothèse qu'il pourrait être impliqué dans la formation des métastases osseuses associées à ces deux cancers. Nous avons observé que, dans les deux cas, ERRalpha stimule la progression tumorale au site primaire via la stimulation de l'angiogenèse et de l'expression du VEGF. Concernant les métastases osseuses dérivant du cancer du sein, ERRalpha inhibe les lésions ostéolytiques via la modulation de l'ostéoclastogenèse et de l'expression de son inhibiteur, l’OPG. A l'inverse, l'expression de ERRalpha stimule la formation de lésions lytiques induites par les cellules de cancer de la prostate en induisant l'expression du TGF-beta, de MCP-1 et de la cathépsine K, tout en induisant des zones de formation osseuse via la régulation de l'expression de l'OPG, de l’endothéline-1 et de membres de la famille Wnt. Ces résultats confirment la valeur de facteur de mauvais pronostic de ERRalpha dans la tumeur primaire. De plus, ils révèlent, pour la première fois, son implication dans le développement des métastases osseuses et suggèrent une dualité fonctionnelle de ERRalpha, comme inhibiteur et stimulateur du développement des métastases osseuses du cancer du sein et de la prostate, respectivement. Ces résultats suggèrent des mécanismes d'action différents pouvant dépendre des cellules tumorales mais aussi du microenvironnement et du statut hormonal / Breast cancer and prostate cancer patients, often developed bone metastases. As ERRalpha, an orphan nuclear receptor, is involved in bone physiology and is considered as a bad prognosis factor in breast and prostate cancer, we hypothesize that it can be implicated in bone metastasis development that derived from breast and prostate cancers. While we found that, in both cases, ERRalpha stimulates the development of the primary tumor through regulation of angiogenesis and VEGF expression, we show that ERRalpha inhibits osteolytic lesions from breast cancer cells via the regulation of osteoclastogenesis and OPG expression. On the other side ERRalpha stimulates osteolytic lesions from prostate cancer through regulation of TGFbeta, MCP-1 and cathepsin K expression while inducing new bone formation combine with OPG, endothelin-1, and Wnts regulation. All together, our results confirmed ERRalpha as a bad prognosis factor in breast and prostate primary tumors. They also show a dual function of ERRalpha in bone metastasis development as an inhibitor and a stimulator of bone metastasis derived from breast and prostate cancer respectively which suggest different ERRalpha mechanisms that may depend of cancer cells but also of the microenvironment and hormonal status

Les maladies chroniques de l’adulte (maladies cardiovasculaires, cancers, maladies respiratoires et diabète) tuent chaque année dans le monde 38 millions de personnes dont 16 millions avant l’âge de 70 ans. Jusqu’aux années 1990, l’origine de ces pathologies étaient associée au style de vie de l’individu : consommation de tabac, d’alcool, l’inactivité physique et un régime alimentaire déséquilibré. Depuis l’élaboration du concept de DOHaD, identifiant les origines développementales de la santé et des maladies, de nombreuses données montrent que les maladies chroniques de l’adulte ont, en partie, une origine très précoce pendant la période péri conceptionnelle (in utero, premières années de la vie). L’exposition, à cette période, à des déséquilibres alimentaires, des toxiques, des produits chimiques synthétiques perturbant les hormones endogènes (perturbateurs endocriniens, PEs) pourra impacter l’organisme en développement via des modifications épigénétiques qui retiennent la mémoire des facteurs environnementaux auxquels sont soumis les individus. Toutefois, les phénotypes et les mécanismes impliqués sont encore loin d’être décryptés. Au cours de ce travail de thèse, nous nous sommes intéressée aux effets développementaux sur la prostate. En effet, le cancer de la prostate (CaP) est la deuxième cause de cancer et la 5° cause de mort par cancer dans le monde. Les données de la littérature montrent que les déséquilibres alimentaires (régime riche en graisse, HFD) et les PEs œstrogèno-mimétiques sont des facteurs de risque pour ce cancer. Nous avons développé un modèle expérimental de rats (jeunes adultes, 90 jours post-natal) exposés pendant la gestation jusqu’au sevrage à un HFD (60% de graisses), ou à un estrogène (estradiol benzoate, EB) pendant la période néonatale, ou bien à la combinaison des deux, pour explorer les effets sur la prostate (lobe ventral). L’exposition péri natale à l’EB ou à la combinaison EB+HFD diminue le poids de la prostate adulte. Cette anomalie est associée à une inflammation de la prostate modérée (HFD), importante (EB) ou massive (EB+HFD). L’infiltrat est composé essentiellement de macrophages et de lymphocytes T. Cette inflammation est associée à une augmentation dans la prostate du taux de cytokines pro-inflammatoires TNFa, CCL2/MCP1 (EB) mais aussi IL-6 (EB+HFD) ainsi qu’à une dérégulation de l’inflammasome NLRP3. NLRP3 est activé de façon chronique puisque l’on observe une sur expression de ses substrats IL-1b et IL-18. En conclusion, nous montrons que l’exposition péri conception à un estrogène ou à la combinaison RRG+EB programme des lésions prostatiques chez l’animal adulte. Chez l’homme, il est suggéré que des lésions inflammatoires chroniques (atrophie proliférative inflammatoire) seraient, comme pour d’autres organes, une première étape vers le début de la carcinogenèse. Ainsi, notre modèle expérimental permettrait l’étude des étapes précoces de la tumorigenèse prostatique. / Non-communicable diseases (NCDs) including cardiovascular diseases, cancers, respiratory diseases and diabetes kill 38 million people worldwide every year, 16 million of them before the age of 70. Until the 1990s, the origin of these pathologies was associated with the lifestyle of the individual: consumption of tobacco, alcohol, physical inactivity and an unbalanced diet. Since the development of the concept of DOHaD, identifying the developmental origins of health and disease, number of evidence showed that NCDs have, in part, an early origin during the peri-conception period (in utero, first years of life). Exposure during this period to food imbalances, toxic chemicals, synthetic chemicals disrupting endogenous hormones (endocrine disruptors, EDCs) may impact the developing body through epigenetic changes imprinted by the environmental factors to which individuals are exposed. However, the phenotypes and mechanisms involved are still far from being decrypted. During this thesis, we focused on developmental effects on the prostate. In fact, prostate cancer (PCa) is the second leading cause of cancer and the fifth leading cause of death by cancer in the world. Data from the literature shows that dietary imbalances (High Fat Diet, HFD) and estrogen-like EDCs are risk factors for this cancer. We developed an experimental model of rats (young adults, 90 days postnatal) exposed during pregnancy until weaning to HFD (60% fat), or estrogen (estradiol benzoate, EB) during the neonatal period, or a combination of both, to explore the effects on the prostate (ventral lobe). Peri-natal exposure to EB or EB + HFD reduces the weight of the adult prostate. This abnormality is associated with low (HFD), moderate (EB) or massive (EB + HFD) prostate inflammation. The infiltrate is composed mainly of macrophages and T lymphocytes. This inflammation is associated with an increase in the prostate of pro-inflammatory cytokine TNFa, CCL2 / MCP1 (EB) but also IL-6 (EB + HFD) as well as a deregulation of the NLRP3 inflammasome. NLRP3 is chronically activated since its substrates IL1b and IL-18 were over expressed. In conclusion, we show that peri-conception exposure to an estrogen or HFD + EB combination programs prostatic lesions in adult animals. In men, it is suggested that chronic inflammatory lesions (proliferative inflammatory atrophy) would, as for other organs, be a first step towards the onset of carcinogenesis. Thus, our experimental model is relevant for the study of the early stages of prostatic tumorigenesis.

L’IRM à 1,5T ou 3T de la prostate est l’imagerie la plus performante pour la détection du cancer de prostate. Nous avons travaillé à des modèles expérimentaux ex vivo d’IRM haute résolution à 7T permettant d’améliorer la résolution spatiale et la détection tumorale.La première partie de ce travail a porté sur la mise au point de protocoles d’analyse IRM de tissus prostatiques ex vivo à 7T. Des coupes de tissus de pièces opératoires et cadavériques avec et sans cancer ont été étudiées. Les données obtenues ont permis de définir des paramètres de séquence en turbo spin-echo pour obtenir des images avec résolution spatiale de 60 X 60 X 90 μm3. Cette résolution permettait d’identifier à l’imagerie IRM 7T des caractéristiques tissulaires comparables à celles obtenues par analyse histo-pathologique (X2).La seconde partie de ce travail a porté sur l’étude par IRM 7T de glandes prostatiques entières chez 18 patients opérés pour cancer de prostate. En utilisant les protocoles d’acquisition mis au point dans la première étude, l’imagerie a comporté des séquences T2, à la plus haute résolution de 130 X130 X195 μm3 et de diffusion avec cartographie ADC. Les résultats étaient interprétés par deux relecteurs en aveugle pour évaluer la qualité et la détection tumorale. La haute résolution spatiale des images, comparée à celle obtenue par analyse histo-pathologique, était jugée comme bonne avec une concordance inter-relecteur élevée. Une étude de corrélationanatomo-imagerie pour la détection du cancer avec analyse par secteur a montré une sensibilité de 70%, une spécificité de 80%, une valeur prédictive positive de 79% et une valeur prédictive négative de 72%.Ces résultats ont permis de mesurer la résolution de l’imagerie IRM à 7T ex vivo et son intérêt pour la détection du cancer. Une sémiologie IRM 7T du tissu prostatique doit être décrite. Ces résultats serviront de base à la translation future de l’imagerie actuelle vers l’IRM 7T in vivo chez l’homme. / Prostate MRI at 1.5T or 3T is the best imaging modality for tumor detection. Weinvestigated high resolution MRI at 7T on prostate specimen tissue to improve spatialresolution and prostate cancer detection.First part of experiments consisted of setting up new imaging protocol with 7T MRI onex vivo prostatic tissue. Imaging was carried out on all or part of specimen from radicalprostatectomy of patients or prostate harvested from deceased organ donors.Collected data resulted in new protocol parameters for fast spin echo needed to yielda spatial resolution of 60 X 60 X 90 μm3. High spatial resolution imaging was used toidentify relevant morphological structures for characterization of the prostate gland andtumor as compared to histology.Second part of work was done with whole gland imaging at 7T of radical prostatectomyspecimens of patients. Imaging protocol was based on the outcomes from the first partof experiments and consisted in T2W with high resolution of 130 X130 X195 μm3,diffusion and ADC map. Two independent and blinded reviewers were in charge ofimaging quality assessment and tumor detection. Overall quality was great with goodagreement between the two reviewers. Correlation study for prostate cancer detectionwith the corresponding H&E was of 70%, 80%, 79% and 72% for sensitivity, specificity,positive predictive value and negative predictive value, respectively.We measured the resolution of 7T MRI of ex vivo prostatic tissue, and it’s benefits intumor detection. New semiology should be designed at 7T to improve theunderstanding of prostatic tissue in further experiments. In future, these findings canbe extrapolated to carry out in 7T MRI of in vivo prostate gland.

Le cancer de la prostate est le second cancer diagnostiqué chez les hommes dans le monde. Malgré le développement de nouveaux traitements au cours de ces cinq dernières années, les chimiothérapies par taxanes, docetaxel et cabazitaxel, restent des traitements de référence dans la prise en charge des patients atteints de cancer de la prostate métastatique résistant à la castration. Cependant, des résistances primaires et acquises émergent chez environ la moitié des patients. C’est pourquoi, il est urgent de découvrir et de comprendre les mécanismes de résistance aux taxanes afin d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques. En effet, de nouvelles thérapies ciblées peuvent émerger de la compréhension des voies de signalisation impliquées dans le cancer de la prostate pour contourner la chimiorésistance et améliorer les traitements. Les protéines chaperonnes jouent un rôle clef dans la régulation de l’homéostasie cellulaire et dans le développement de résistance aux traitements. Elles constituent donc des cibles thérapeutiques potentielles pour contourner la chimiorésistance. En réalisant un criblage fonctionnel par siARN à partir de profils d’expression génique, nous avons identifié FKBP7, une chaperonne moléculaire encore jamais étudiée chez l’homme, impliquée dans la résistance au docetaxel et au cabazitaxel. FKBP7 est surexprimée dans les tumeurs de la prostate et son expression est corrélée avec la récurrence chez les patients ayant reçu du docetaxel en thérapie néoadjuvante. De plus, FKBP7 est surexprimée dans des lignées cancéreuses prostatiques résistantes aux taxanes et son expression est nécessaire à leur croissance in vitro et à la croissance tumorale dans un modèle murin de résistance au docetaxel. Par des approches de protéomique haut-débit, nous avons identifié la voie de signalisation régulée par FKBP7 qui est responsable de la survie des cellules chimiorésistantes. Enfin, nous proposons une stratégie thérapeutique pour contourner la chimiorésistance au docetaxel et au cabazitaxel en ciblant l’effecteur moléculaire en aval de FKBP7. / Prostate cancer is the second cancer diagnosed among men worldwide. Beside approval of new therapies in the last five years, chemotherapeutic agents, docetaxel and cabazitaxel taxanes remain key treatments for metastatic castration resistant prostate cancers. However, primary and acquired resistance to taxanes still emerged in about half of patients. There is therefore an urgent need to discover and understand the taxane resistance mechanisms in order to identify new therapeutic targets. Indeed, targeted therapies that exploit the signaling pathways involved in prostate cancer are required to overcome chemoresistance and improve treatment outcomes. Molecular chaperones play a key role in the regulation of cellular homeostasis and the development of treatment resistance, and are promising therapeutic targets. Using high throughput siRNA functional screening based on a gene expression signature, we identified FKBP7, involved in acquired resistance to docetaxel and cabazitaxel. FKBP7 is a molecular chaperone that has not been studied in human so far. FKBP7 is overexpressed in prostate tumors and its expression is correlated with recurrence in patients who received docetaxel as neoadjuvant therapy. Moreover, FKBP7 is upregulated in taxane resistant prostate cancer cell lines and its expression sustains their growth in vitro and in a mice model of Docetaxel resistance. Using a high throughput proteomic approach, we identified the signaling pathway regulated by FKBP7 which is responsible for the survival of chemoresistant cells. Finally, we proposed a promising therapeutic strategy to overcome both docetaxel and cabazitaxel chemoresistance by targeting the downstream effector of FKBP7.

Contexte – Les cancers de la prostate, du sein, et colorectaux sont parmi les cancers les plus fréquents dans les pays développés, et, même si plusieurs facteurs de risque sont aujourd’hui bien établis pour ces cancers, leur étiologie reste encore largement à expliquer. L’inflammation chronique est fortement suspectée de jouer un rôle dans la survenue de ces cancers et la présence, dans les tissus tumoraux, d’infiltrats inflammatoires localisés pouvant être considérés comme des lésions précancéreuses, contribue à renforcer l’hypothèse d’un lien possible entre inflammation chronique et cancers. Dans ce contexte, de nombreuses études épidémiologiques se sont intéressées au rôle des Anti-Inflammatoires Non Stéroïdiens (AINS) dans les cancers. En effet, les médicaments ayant des propriétés anti-inflammatoires comme les AINS, dont l’aspirine, et les anti-inflammatoires inhibiteurs sélectifs de la cyclo-oxygénase 2 (COX-2), pourraient diminuer le risque de survenue de ces cancers.Objectifs – L’objectif général de cette thèse a été d’étudier le rôle de la consommation d’AINS, dont l’aspirine, les AINS usuels et les inhibiteurs sélectifs de la COX-2 dans la survenue des cancers de la prostate, du sein et colorectaux.Population et méthodes – Ce travail s’est appuyé sur les données de l’Echantillon Généraliste des Bénéficiaires (EGB) de l’Assurance Maladie pour les trois cancers d’intérêt et sur les données d’une étude cas-témoins réalisée en population générale dans le département de l’Hérault (EPICAP) pour le cancer de la prostate. Pour les données de l’EGB, une cohorte fixe de 426 410 personnes présentes au 1er janvier 2007 a permis d’identifier les cas incidents entre 2008 et 2012 à partir de différents algorithmes. L’exposition aux AINS a été identifiée à partir du 1er janvier 2005 jusqu’à la date de fin d’observation : date de survenue du cancer, date de décès ou date de censure fixée au 31 décembre 2012. Un temps de latence d’au moins un an a été défini entre l’exposition aux AINS et la survenue du cancer d’intérêt. Pour les données d’EPICAP, 819 cas incidents de cancer de la prostate et 879 témoins de population générale, de même âge en moyenne que les cas, ont été interrogés en face-à-face, à l’aide d’un questionnaire standardisé, notamment sur leur consommation d’AINS.Résultats – A partir de la cohorte issue de l’EGB, des résultats préliminaires montraient une augmentation du risque de cancer de la prostate (RR=1,30 [1,17-1,46]) et du sein (RR=1,29 [1,14-1,46]) chez les patients exposés aux AINS et une absence d’association pour les cancers colorectaux (RR=0,92 [0,82-1,05]). En revanche, une association négative était observée pour les cancers de la prostate (RR=0,85 [0,74-0,96]) et colorectaux (RR=0,77 [0,66-0,90]) lorsque le temps de latence considéré était de six ans. L’étude EPICAP a montré que la consommation d’AINS était associée négativement au cancer de la prostate (OR=0,77 [0,61-0,98]). Cette association était plus prononcée pour une fréquence de consommation quotidienne (OR=0,75 [0,33-0,92]) ou d’une consommation pluriquotidienne (OR=0,38 [0,18-0,79]), et pour une durée entre 5 à 10 ans (OR=0,55 [0,33-0,92]). L’association était renforcée pour une molécule ayant une activité anti-COX-2 préférentielle (OR=0,48 [0,28-0,79]). Enfin, une association négative était également observée pour les cancers de la prostate de haut grade (Gleason score =7 (4+3) ou GS>7) avec un OR de 0,62 [0,41-0,95].Conclusion – L’ensemble de ce travail de thèse a montré que la consommation d’AINS semblait être associée négativement à la survenue du cancer de la prostate et aux cancers colorectaux. Pour le cancer de la prostate cette thèse s’est appuyée sur deux bases de données et deux méthodologies différentes, permettant d’appréhender les limites et les forces de chacune. / Background – Prostate, breast, and colorectal cancers are among the most common cancers in developed countries. Many risk factors have been identified over the years but could explain only a part of the new cases. Chronic inflammation is highly suspected to play a role in the carcinogenesis of those cancers and the presence of inflammatory infiltrate in tumoral tissue, considered as precancerous lesions, reinforced this hypothesis. In this context, several epidemiological studies have investigated the potential role of Non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) in cancer occurrence. Indeed, NSAIDs such as aspirin and non-aspirin NSAIDS including selective inhibitors of cyclo-oxygenase 2 (COX-2) may decrease the incidence of those cancers.Objectives – The main objective of the thesis was to investigate the role of NSAIDs use including aspirin, non-aspirin NSAIDs and selective inhibitors of COX-2 in the occurrence of prostate, breast and colorectal cancers.Population and methods – This work was based on the General Sample of health insurance Beneficiaries (EGB) for the three localizations of cancer and on the data of a population-based case-control study carried out in the département of Herault (EPICAP) for prostate cancer. In the EGB study, a cohort of 426 410 persons present in the database in January 1st, 2007 allowed to identify incident cases between 2008 and 2012 based on different algorithms. Exposure to NSAIDs was determined from January 1st, 2005 until the end of the follow up defined as either cancer incident date, date of death, or censure date fixed as December 31st, 2012. A latency of at least one year between the beginning of exposure to NSAIDs and the cancer occurrence was taken into account. For the EPICAP study, 819 incident prostate cancer cases and 879 population-based controls, frequently matched by age to the cases, were face-to-face interviewed using a standardized questionnaire, specifically on their NSAIDs use.Results – From the EGB cohort, preliminary results showed a positive association between all NSAIDs use and prostate or breast cancer occurrence (RR=1,30 [1,17-1,46], RR=1,29 [1,14-1,46], respectively), while no association was found with colorectal cancer occurrence (RR=0,92 [0,82-1,05]). These associations became negative associations when a latency of six years was taken into account in prostate and colorectal cancer (RR=0,85[0,74-0,96], RR=0,77 [0,66-0,90], respectively). In the EPICAP study, NSAIDs use was negatively associated with prostate cancer (OR=0,77 [0,61-0,98]). This association was more pronounced with daily intake (OR=0,75 [0,33-0,92]) or more than once a day (OR=0,38 [0,18-0,79]), and for a duration of five to ten years (OR=0,55 [0,33-0,92]). The negative association was reinforced for preferential anti-COX-2 NSAIDs (OR=0,48 [0,28-0,79]), and for patient with high grade prostate cancer (Gleason score, GS=7 (4+3) or GS>7 : OR=0,62 [0,41-0,95]).Conclusion – This work showed that NSAIDs use was negatively to prostate and colorectal cancer occurrence. For prostate cancer, this thesis was based on two different databases (a medical and administrative database and a case-control study) and used two different methodologies, allowing comparison about strengths and limits of both.

Le cancer de la prostate (CaP) est le plus diagnostiqué chez les hommes au Canada et représente le troisième cancer le plus meurtrier au sein de cette population. Malgré l’efficacité des traitements de première ligne, de nombreux patients finiront par développer une résistance et, le cas échéant, verront leur CaP progresser vers une forme plus agressive. Plusieurs paramètres, essentiellement cliniques, permettent de prédire la progression du CaP mais leur sensibilité, encore limitée, implique la nécessité de nouveaux biomarqueurs afin de combler cette lacune. Dans cette optique nous nous intéressons au facteur de transcription NF-κB. Des études réalisées au laboratoire et ailleurs, associent RelA(p65) à un potentiel clinique dans le CaP, soulignant ainsi l’importance de la voie classique NF-κB. L’implication de la voie alternative NF-κB dans la progression du CaP a aussi été suggérée dans une de nos études illustrant la corrélation entre la distribution nucléaire de RelB et le score de Gleason. Alors que la voie classique est largement documentée et son implication dans la progression du CaP établie, la voie alternative, elle, reste à explorer. La présente thèse vise à clarifier l’implication de la voie alternative NF-κB dans le CaP et répond à deux objectifs fixés dans ce but. Le premier objectif fut d’évaluer l’impact de l'activation de la voie alternative NF-κB sur la biologie des cellules cancéreuses prostatiques. L’étude de la surexpression de RelB a souligné les effets de la voie alternative NF-κB sur la prolifération et l'autophagie. Étant ainsi impliquée tant dans la croissance tumorale que dans un processus de plus en plus associée à la progression tumorale, quoique potentiellement létal pour les cellules cancéreuses, son impact sur la tumorigénèse du CaP reste encore difficile à définir. Il n'existe, à ce jour, aucune étude permettant de comparer le potentiel clinique des voies classique et alternative NF-κB. Le second objectif de ce projet fut donc l'analyse conjointe de RelA(p65) et RelB au sein de mêmes tissus de patients atteints de CaP afin de déterminer l'importance clinique des deux signalisations NF-κB, l'une par rapport à l'autre. Le marquage immunofluorescent de RelA(p65) et RelB en a permis l'analyse quantitative et objective par un logiciel d'imagerie. Nos travaux ont confirmé le potentiel clinique associé à RelA(p65). La variable RelA(p65)/RelB s’est, elle, avérée moins informative que RelA(p65). Par contre, aucune corrélation entre RelB et les paramètres cliniques inclus dans l'étude n’est ressortie. En définitive, mon projet de thèse aura permis de préciser l'implication de la voie alternative NF-κB sur la biologie du CaP. Son impact sur la croissance des cellules cancéreuses prostatiques ainsi que sur l'autophagie, dénote l’ambivalence de la voie alternative NF-κB face à la tumorigénèse du CaP. L’étude exhaustive de la signalisation NF-κB souligne davantage l'importance de la voie classique dont l’intérêt clinique est principalement associé au statut de RelA(p65). Ainsi, bien que RelB n’affiche aucun potentiel en tant que biomarqueur exploitable en clinique, l’analyse de l’intervention de la voie alternative NF-κB sur la biologie des cellules cancéreuses prostatiques reste d’intérêt pour la compréhension de son rôle exact dans la progression du CaP. / Prostate cancer (PCa) is the most frequently diagnosed cancer and represents the third cause of cancer-death in Canadian men. Despite effective first-line therapies, many patients experience disease recurrence where PCa progresses toward a more aggressive form. Several parameters, largely clinical, have been used to predict the progression of PCa but their accuracy is still limited and implies the need for new biomarkers to fill this gap. Previous research from the laboratory has demonstrated that the transcription factor NF-B, and its nuclear localization, could be such a prognostic biomarker. Studies in our laboratory and elsewhere have correlated RelA(p65) with a clinical progression in PCa, underlining the importance of the classical NF-B pathway. The involvement of the alternative NF-B pathway in the progression of PCa was also suggested in one of our studies showing the correlation between the nuclear distribution of RelB and Gleason score. While the classical pathway is well documented and its involvement in the PCa progression established, the alternative NF-B pathway remains largely unexplored. This thesis describes two research objectives that aims to clarify the involvement of the alternative NF-B pathway in PCa. The first objective assessed the impact of the alternative NF-B pathway activation on the biology of PCa cells. RelB overexpression in 22RV1 PCa cells highlighted an effect of the alternative NF-B pathway on cell proliferation and autophagy. Its dual role in cell growth and a form of cell death requires further study to understand the balance of these in PCa tumorigenesis. To date no study has addressed the comparative prognostic potential of both the classical and alternative NF-B pathways simultaneously. Therefore the second objective of this research project was to analyze both RelA(p65) and RelB at a cellular level in the same tissue of patients with PCa to determine their unique and combined contribution to predicting biochemical recurrence in patients. This analysis was possible through immunofluorescent labeling of RelA (p65) and RelB, and was followed by a quantitative and objective analysis using an appropriate software. Our work confirmed the predictive value of RelA(p65) for biochemical recurrance. Combining RelA(p65) with RelB weakened the association, and RelB on its own was not found to predict biochemical recurrance. Ultimately, the research presented here has clarified the involvement of the alternative NF-B pathway on the biology of PCa. Its impact on the growth of PCa cells as well as autophagy reveals the dual role of the alternative NF-B pathway in PCa tumorigenesis. This exhaustive study of NF-B in PCa tissues further underscores the importance of the classical pathway whose clinical interest is mainly associated with RelA(p65) status. Thus, although RelB shows no potential as a clinically exploitable biomarker, further studies are needed to determine whether RelB contributes, either positively or negatively, and in a temporal fashion, to PCa progression.