Le cancer de la prostate est le cancer le plus fréquent chez l’homme et représente la troisième cause de mortalité par cancer en France. Depuis 2004, le docetaxel est le traitement de référence du cancer de la prostate métastatique résistant à la castration (mCRPC). Cependant, malgré le bénéfice de survie obtenu, près de la moitié des patients traités développent une résistance à la chimiothérapie. L’objectif de mon projet de thèse consiste à identifier un prédicteur moléculaire permettant de sélectionner les patients qui vont répondre à la chimiothérapie par docetaxel. Par l’étude du mécanisme moléculaire associé avec le développement de la résistance, mon second objectif est d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques afin de contourner cette résistance.Dans ce but, les profils d’expression de gènes et de microARNs différentiellement exprimés dans plusieurs modèles cellulaires de cancer de prostate résistants au docetaxel ont été établis. L’intégration des données issues de ces analyses haut-débit a suggéré que la transition épithélio-mésenchymateuse (EMT) intervenait dans le mécanisme de résistance au docetaxel. La dissection du mécanisme d’EMT observé dans les modèles cellulaires a permis d’identifier SHISA3 comme une nouvelle protéine régulatrice de ce processus. Le gène SHISA3, alors jamais décrit chez l’Homme, est fortement sous-exprimé dans les modèles résistants au docetaxel présentant un phénotype mésenchymateux, mais également dans de multiples tumeurs humaines. L’inhibition de SHISA3 dans les modèles cellulaires sensibles induit une EMT complète, caractérisée par la perte des jonctions cellulaires, l’expression des facteurs de transcription mésenchymateux et l’augmentation des capacités migratoires. L’étude du mécanisme d’action de SHISA3 nous a permis de mettre en évidence l’interaction de SHISA3 avec le TGFβRII. Nous avons montré dans les cellules résistantes au docetaxel que l’inhibition pharmacologique de la voie du TGFβ provoque une sensibilisation au docetaxel, démontrant l’importance de la régulation de cette voie dans la résistance à la chimiothérapie. En parallèle de ce travail, nous avons établi un modèle de cancer de la prostate résistant au docetaxel chez la souris. L’obtention de ce modèle est cruciale pour réaliser la validation préclinique des thérapies visant à contourner les mécanismes de résistance au docetaxel. Les tumeurs obtenues dans ce nouveau modèle sont caractérisées par une sous-expression de SHISA3 et par l’expression des marqueurs d’EMT. Ce modèle nous permettra de valider in vivo le potentiel thérapeutique de l’association d’un inhibiteur de la voie du TGFβ avec le docetaxel. De manière intéressante, nous avons observé in vivo que l’expression de SHISA3 est corrélée à la réponse au traitement par docetaxel. Ces résultats suggèrent que SHISA3 pourrait être un biomarqueur de réponse à la chimiothérapie. / Prostate cancer is the most common cancer in men and the third leading cause of cancer mortality in France. Since 2004, docetaxel is the standard treatment for metastatic castration-resistant prostate cancer (mCRPC). However, nearly half of treated patients develop resistance to chemotherapy. The aim of my thesis is to identify molecular predictors to select patients who will respond to docetaxel chemotherapy. My second goal is to identify new therapeutic targets to overcome this resistance, by studying the molecular mechanisms involved in the development of resistance.To this purpose, genes and microRNAs expression profiles were established in several cellular models of docetaxel-resistant prostate cancer. The integration of these high-throughput data suggested that the epithelial-mesenchymal transition (EMT) was involved in the mechanism of docetaxel resistance. Deciphering the EMT mechanism observed in our cellular models allowed the identification of SHISA3 as a new regulator of this process. SHISA3 is highly under-expressed in docetaxel resistant cells which present a mesenchymal phenotype. Interestingly, SHISA3 is also down-regulated in a large variety of human tumors. The inhibition of SHISA3 in sensitive cells induced a complete EMT, characterized by loss of cellular junctions, expression of mesenchymal transcription factors, and increased migratory capacity. The study of its mechanism of action allowed us to highlight the interaction of SHISA3 with TGFβRII. We showed in docetaxel-resistant cells that pharmacological inhibition of the TGFβ signalling pathway induces sensitization to docetaxel, demonstrating the importance of the regulation of this pathway in the resistance to chemotherapy.In parallel, we developed a docetaxel-resistant prostate cancer model in mice. The establishment of this model is critical for the preclinical validation of new targeted therapies. Tumors obtained from this new model are characterized by the under-expression of SHISA3 and the expression of EMT markers. This model will allow the validation of the therapeutic potential of co-treatment with docetaxel and TGFβ signalling pathway inhibitors in vivo. Interestingly, we observed that SHISA3 expression is correlated with response to docetaxel treatment in vivo. These results suggest that SHISA3 could be a biomarker of response to docetaxel chemotherapy.

Le cancer de la prostate est l'un des cancers les plus fréquents chez l'homme. L'un des traitements standard est la radiothérapie externe, qui consiste à délivrer un rayonnement d'ionisation à une cible clinique, en l'occurrence la prostate et les vésicules séminales. Les objectifs de la radiothérapie externe sont la délivrance d'une dose d'irradiation maximale à la tumeur tout en épargnant les organes voisins (principalement le rectum et la vessie) pour éviter des complications suite au traitement. Comprendre les relations dose/toxicité est une question centrale pour améliorer la fiabilité du traitement à l'étape de planification inverse. Des modèles prédictifs de toxicité pour le calcul des probabilités de complications des tissus sains (normal tissue complication probability, NTCP) ont été développés afin de prédire les événements de toxicité en utilisant des données dosimétriques. Les principales informations considérées sont les histogrammes dose-volume (HDV), qui fournissent une représentation globale de la distribution de dose en fonction de la dose délivrée par rapport au pourcentage du volume d'organe. Cependant, les modèles actuels présentent certaines limitations car ils ne sont pas totalement optimisés; la plupart d'entre eux ne prennent pas en compte les informations non-dosimétrique (les caractéristiques spécifiques aux patients, à la tumeur et au traitement). De plus, ils ne fournissent aucune compréhension des relations locales entre la dose et l'effet (dose-espace/effet relations) car ils n'exploitent pas l'information riche des distributions de planification de dose 3D. Dans un contexte de prédiction de l'apparition de saignement rectaux suite au traitement du cancer de la prostate par radiothérapie externe, les objectifs de cette thèse sont : i) d'extraire des informations pertinentes à partir de l'HDV et des variables non-dosimétriques, afin d'améliorer les modèles NTCP existants et ii) d'analyser les corrélations spatiales entre la dose locale et les effets secondaires permettant une caractérisation de la distribution de dose 3D à l'échelle de l'organe. Ainsi, les stratégies visant à exploiter les informations provenant de la planification (distributions de dose 3D et HDV) ont été proposées. Tout d'abord, en utilisant l'analyse en composantes indépendantes, un nouveau modèle prédictif de l'apparition de saignements rectaux, combinant d'une manière originale l'information dosimétrique et non-dosimétrique, a été proposé. Deuxièmement, nous avons mis au point de nouvelles approches visant à prendre conjointement profit des distributions de dose de planification 3D permettant de déceler la corrélation subtile entre la dose locale et les effets secondaires pour classer et/ou prédire les patients à risque de souffrir d'un saignement rectal, et d'identifier les régions qui peuvent être à l'origine de cet événement indésirable. Plus précisément, nous avons proposé trois méthodes stochastiques basées sur analyse en composantes principales, l'analyse en composantes indépendantes et la factorisation discriminante en matrices non-négatives, et une méthode déterministe basée sur la décomposition polyadique canonique de tableaux d'ordre 4 contenant la dose planifiée. Les résultats obtenus montrent que nos nouvelles approches présentent de meilleures performances générales que les méthodes prédictives de la littérature. / Prostate cancer is among the most common types of cancer worldwide. One of the standard treatments is external radiotherapy, which involves delivering ionizing radiation to a clinical target, in this instance the prostate and seminal vesicles. The goal of radiotherapy is to achieve a maximal local control while sparing neighboring organs (mainly the rectum and the bladder) to avoid normal tissue complications. Understanding the dose/toxicity relationships is a central question for improving treatment reliability at the inverse planning step. Normal tissue complication probability (NTCP) toxicity prediction models have been developed in order to predict toxicity events using dosimetric data. The main considered information are dose-volume histograms (DVH), which provide an overall representation of dose distribution based on the dose delivered per percentage of organ volume. Nevertheless, current dose-based models display limitations as they are not fully optimized; most of them do not include additional non-dosimetric information (patient, tumor and treatment characteristics). Furthermore, they do not provide any understanding of local relationships between dose and effect (dose-space/effect relationship) as they do not exploit the rich information from the 3D planning dose distributions. In the context of rectal bleeding prediction after prostate cancer external beam radiotherapy, the objectives of this thesis are: i) to extract relevant information from DVH and non-dosimetric variables, in order to improve existing NTCP models and ii) to analyze the spatial correlations between local dose and side effects allowing a characterization of 3D dose distribution at a sub-organ level. Thus, strategies aimed at exploiting the information from the radiotherapy planning (DVH and 3D planned dose distributions) were proposed. Firstly, based on independent component analysis, a new model for rectal bleeding prediction by combining dosimetric and non-dosimetric information in an original manner was proposed. Secondly, we have developed new approaches aimed at jointly taking advantage of the 3D planning dose distributions that may unravel the subtle correlation between local dose and side effects to classify and/or predict patients at risk of suffering from rectal bleeding, and identify regions which may be at the origin of this adverse event. More precisely, we proposed three stochastic methods based on principal component analysis, independent component analysis and discriminant nonnegative matrix factorization, and one deterministic method based on canonical polyadic decomposition of fourth order array containing planned dose. The obtained results show that our new approaches exhibit in general better performances than state-of-the-art predictive methods.

Le cancer de la prostate (CaP) est la pathologie tumorale la plus fréquente chez les hommes dans les pays occidentaux. L’âge avancé, les origines ethno-géographiques et la présence d’antécédents familiaux de CaP sont les principaux facteurs de risque clairement établis. Les expositions aux substances chimiques issues de l’activité humaine, en particuliers ceux présentant des propriétés hormonales (perturbateurs endocriniens), sont suspectées. L’objectif général cette thèse est d’étudier le rôle de certains polluants universels présentant des propriétés hormonales, tels que le DDE (principal métabolite du DDT) et les PCBs, ainsi que celui des polymorphismes de gènes codant pour des enzymes intervenant dans le métabolisme des xénobiotiques (GSTM1, GSTT1) et des œstrogènes (CYP17, CYP19, CYP1B1, COMT, UGT1A1) dans la survenue du CaP ou de sa récidive après traitement par prostatectomie radicale. Ce projet s’appuie sur les données obtenues lors de l’étude cas-témoins en population générale en Guadeloupe (KARUPROSTATE) et de la file active des cas traités par prostatectomie radicale. / Prostate cancer (PCa) is the most frequent type of cancer in Western countries. Advanced age, ethno-geographic origin and the presence of a family history of CaP are the main clearly established risk factors. The effects of exposure to synthetic chemicals with hormonal properties, also called endocrine disruptors (EDCs), on PCa are also are suspected. The main objective of this thesis is to evaluate the relationships between plasma concentration of persistent organochlorine pollutants with hormonal properties, such as DDE (the main metabolite of DDT) and PCBs as well polymorphisms of selected genes involved in xenobiotic (GSTM1, GSTT1) and estrogens (CYP17, CYP19, CYP1B1, COMT, UGT1A1) metabolism, and the occurrence of PCa or its recurrence after treatment with radical prostatectomy. This project is based on data obtained from the population-based case-control study (KARUPROSTATE) in Guadeloupe and from cases treated by radical prostatectomy.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Ce travail de thèse porte sur la quantification et la prise en compte des variations anatomiques en cours de radiothérapie guidée par l'image pour le cancer de la prostate. Nous proposons tout d'abord une approche basée population pour quantifier et analyser les incertitudes géométriques, notamment à travers des matrices de probabilité de présence de la cible en cours de traitement. Nous proposons ensuite une méthode d'optimisation des marges suivant des critères de couverture géométrique de la cible tumorale. Cette méthode permet d'obtenir des marges objectives associées aux différents types d'incertitudes géométriques et aux différentes modalités de repositionnement du patient. Dans un second temps, nous proposons une méthode d'estimation de la dose cumulée reçue localement par les tissus pendant un traitement de radiothérapie de la prostate. Cette méthode repose notamment sur une étape de recalage d'images de façon à estimer les déformations des organes entre les séances de traitement et la planification. Différentes méthodes de recalage sont proposées, suivant les informations disponibles (délinéations ou points homologues) pour contraindre la déformation estimée. De façon à évaluer les méthodes proposées au regard de l'objectif de cumul de dose, nous proposons ensuite la génération et l'utilisation d'un fantôme numérique reposant sur un modèle biomécanique des organes considérés. Les résultats de l'approche sont présentés sur ce fantôme numérique et sur données réelles. Nous montrons ainsi que l'apport de contraintes géométriques permet d'améliorer significativement la précision du cumul et que la méthode reposant sur la sélection de contraintes ponctuelles présente un bon compromis entre niveau d'interaction et précision du résultat. Enfin, nous abordons la question de l'analyse de données de populations de patients dans le but de mieux comprendre les relations entre dose délivrée localement et effets cliniques. Grâce au recalage déformable d'une population de patients sur une référence anatomique, les régions dont la dose est significativement liée aux événements de récidive sont identifiées. Il s'agit d'une étude exploratoire visant à terme à mieux exploiter l'information portée par l'intégralité de la distribution de dose, et ce en fonction du profil du cancer.

Actuellement, les injections systémiques de médicaments atteignent faiblement les sites tumoraux et de fortes doses sont alors administrées provoquant des effets secondaires parfois lourds. Les possibilités offertes par les applications en médecine des nanoparticules permettent de nouvelles stratégies pour vectoriser des substances actives dans les cellules malades. Ces travaux de thèse portent sur le cancer de la prostate qui est le deuxième cancer le plus diagnostiqué et la cinquième cause de décès chez les hommes dans le monde.Les nanotubes de titanate (TiONts) sont synthétisés par voie hydrothermale et présentent une longueur moyenne de 170 nm, un diamètre extérieur de 10 nm et une cavité interne accessible de 4 nm. Leur morphologie tubulaire permet aux TiONts d’être internalisés plus facilement dans les cellules, sans induire de cytotoxicité, tout en créant un effet radiosensibilisant.Deux nanohybrides ont été développés dans cette thèse, pour lutter contre le cancer de la prostate par injection intratumorale (IT) et une attention particulière a été portée sur leur élaboration. Ces nouveaux nanomédicaments ont été pleinement caractérisés par différentes techniques (MET, ATG, potentiel zêta, XPS, spectroscopies UV visible, IR et Raman).La première approche consiste à combiner les TiONts avec un agent thérapeutique (le docétaxel, DTX), largement utilisé pour inhiber les tumeurs de prostate et un agent chélatant (le DOTA, radiomarqué avec l’111In) pour suivre la biodistribution des tubes par SPECT/CT. La surface des TiONts a été préalablement fonctionnalisée par l’APTES et le poly(éthylène) glycol (PEG3000) pour rendre les TiONts stables et biocompatibles. Afin d’évaluer l’efficacité de ce nanohybride, des tests in vitro ont montré que l’association entre les TiONts et le DTX permettait de maintenir une activité cytotoxique sur des lignées cellulaires de prostate (cellules 22Rv1 et PC 3) alors que les TiONts sans le DTX n’étaient pas toxiques. Les études in vivo ont montré, sur des souris Swiss nude mâles, que plus de 70% des nanovecteurs étaient retenus dans la tumeur, après injection IT, après 7 jours. De plus, un retard de croissance tumorale pour les souris ayant reçu le nanohybride avec la radiothérapie (RT) est observé, par rapport aux souris ayant reçues seulement le DTX. Après cette étude, d’autres molécules organiques ont été greffées avec succès à la surface des TiONts pour améliorer la stabilité colloïdale et la biocompatibilité des nanotubes : AHAMTES, catéchols (LDOPA, DHCA et NDOPA), phosphonates (PHA, ALD et un polymère hétérobifonctionnel de type phosphonate : (HO)2 (O)P-PEG NH2). De plus, le greffage de différentes longueurs de chaîne de PEG a été évalué par deux voies de synthèses. Le greffage de ces PEG en milieu organique (PyBOP) s’est avéré très prometteur pour améliorer leur taux de greffage et leur stabilité colloïdale.Dans une seconde approche, pour accroître l’effet radiosensibilisant, des nanoparticules d’or (AuNPs), elles-mêmes modifiées par le DTDTPA, ont été couplées avec les TiONts en présence ou non de DTX. Cette nouvelle combinaison a pour objectif le maintien des AuNPs, par les TiONts, dans la tumeur afin d’améliorer l’effet de la RT. Grâce aux AuNPs modifiées par le DTDTPA, le nanohybride est également détectable par imagerie X et par SPECT/CT. Les résultats in vitro ont démontré l’activité cytotoxique de l’édifice final. Des études de biodistribution et de croissance tumorale ont également été réalisées sur des tumeurs PC-3 xénogreffées sur des souris.Ces TiONts fonctionnalisés apparaissent comme un nouvel outil polyvalent dans le domaine médical, notamment pour lutter contre le cancer de la prostate. / Currently, the systemic injections of drugs reach very weakly tumor sites and large doses are thus administered causing adverse side effects. The new implementations of nanoparticles in the medical field offer new strategies to vectorize an active substance in diseased cells. This work is focused on the prostate cancer, which is the second most frequently diagnosed cancer and the fifth leading cause of cancer death in men worldwide.Titanate nanotubes (TiONts) are synthetized by a hydrothermal process and have average dimensions of about 170 nm in length, 10 nm in outer diameter and also have an internal cavity of 4 nm in diameter. Their needle-shaped morphology allows them to be internalized more easily into cells without inducing cytotoxicity while providing a radiosensitization effect.In the present manuscript are described two TiONts-based nanohybrids which were developed with a view to fight against prostate cancer by intratumoral (IT) injection and a particular attention was paid on their elaboration. These new nanomedicines were extensively characterized by different techniques (TEM, TGA, ζ potential, XPS, UV visible, IR and Raman spectroscopies).The first approach that has been developed consists in combining TiONts with a therapeutic agent (docetaxel, DTX), widely used for the treatment of prostate cancer, and a chelating agent (DOTA) allowing the radiolabeling with 111In radionuclide to monitor TiONts biodistribution by SPECT/CT. The surface of TiONts was beforehand coated with a siloxane (APTES) and linked to a heterobifunctional polymer (PEG3000) to create well-dispersed and biocompatible TiONts. In vitro tests demonstrated that the association between TiONts and DTX had cytotoxic activity against prostate cancer cell lines (22Rv1 and PC-3 cells) whereas TiONts without DTX did not. The results of in vivo SPECT/CT imaging are also presented as well as first irradiation tests in Swiss nude mice after IT injection on PC-3 tumors. Biological tests showed that more than 70% of TiONts nanovectors were retained within the tumor for at least 7 days. In addition, tumor growth of mice receiving nanohybrids with radiotherapy was significantly slower than that of mice receiving free DTX. After this first study, other organic molecules were successfully grafted to the surface of TiONts to improve colloidal stability and biocompatibility of nanotubes: AHAMTES, catechols (LDOPA, DHCA and NDOPA) and phosphonates (PHA, ALD and a phosphonate heterobifunctional polymer-based: (HO)2 (O)P PEG NH2). Moreover, the influence of different PEG lengths has been considered on the nanomedicine efficacy by two different pathways. The grafting of these PEG in an organic medium (PyBOP) was very promising to improve their graft ratio and their colloidal stability.In a second approach and in order to improve the radiosensitizing effect, DTDTPA-modified gold nanoparticles (AuNPs) were coupled with TiONts in the presence of DTX. This novel combination aims at retaining these AuNPs into the tumor via the TiONts to enhance the radiotherapeutic effect. The nanohybrid was also detectable by X-ray and SPECT/CT imaging through AuNPs-DTDTPA. Preliminary in vitro results showed once again that our final nanohybrid had a satisfactory cytotoxic activity. Biodistribution and tumor growth studies were also realized on PC-3 xenografted tumors on mice.These functionalized-TiONts could thus become a new tool in the field of biomedicine to fight against prostate cancer and appear as versatile nanovectors.

Le cancer de la prostate est le cancer le plus fréquent chez l'homme en Europe, néanmoins il n'existe actuellement pas de technique d'imagerie permettant de détecter avec précision les tumeurs dans la glande. Sachant que les coupes histologiques contiennent la réalité de terrain concernant le diagnostic, il est nécessaire de recaler les images de chaque technique d'imagerie aux coupes histologiques afin de pouvoir les évaluer. De plus, comme il n'existe pas de méthode permettant de contrôler précisément le plan de coupe histologique, le recalage doit être considéré comme un problème 3D. Un dispositif permettant de réaliser, de manière rapide et standardisée, des marqueurs internes dans les coupes histologiques a été développé, de même qu'un algorithme permettant de détecter automatiquement ces marqueurs, de les identifier et d'aligner les coupes histologiques. La méthode a été testée sur 10 prostates, avec en moyenne 19.2 coupes par prostate, et a permis d'obtenir une précision de recalage moyenne de 0.18 ± 0.13 mm au niveau des marqueurs. Un deuxième algorithme a été développé pour recaler les coupes histologiques, une fois alignées, avec les images IRM. Ce recalage a été conçu pour être guidé par les canaux éjaculateurs, un repère anatomique présent dans chaque prostate et visible à la fois en histologie et dans les images IRM cliniques, acquises avec une résolution standard. L'algorithme a d'abord été testé en s'appuyant sur les marqueurs artificiels. La précision obtenue pour le recalage était en moyenne de 0.45±0.25 mm au niveau des marqueurs et de 1.04 ± 0.21 mm au niveau des canaux éjaculateurs. L'algorithme a enfin été testé en guidant le recalage à l'aide de la position des canaux éjaculateurs. La précision moyenne obtenue était alors de 0.16±0.05 mm au niveau des canaux éjaculateurs et de 2.82±0.41 mm au niveau des marqueurs. Ces résultats suggèrent une valeur du facteur de rétrécissement de l'ordre de 1.07±0.03 et une inclinaison vis à vis du plan de coupe histologique de l'ordre de 13.6◦ ± 9.61◦, avec une variance importante pour ces deux paramètres / Prostate cancer is the most frequently diagnosed cancer of men in Europe, yet no current imaging technique is capable of detecting with precision tumours in the prostate. The histology slices are the gold standard for the diagnosis. Therefore, in order to evaluate each imaging technique, the histology slices must be precisely registered to the imaged data. As it cannot be assumed that the histology slices are cut along the same plane as the imaged data is acquired, the registration must be considered as a 3D problem. An apparatus has been developed that enables internal fiducial markers to be created in the histology slices in a rapid and standardised manner. An algorithm has been developed that automatically detects and identifies these markers, enabling the alignment of the histology slices. The method has been tested on 10 prostate specimens, with 19.2 slices on average per specimen. The accuracy of the alignment at the fiducial markers was on average 0.18±0.13 mm. A second algorithm was developed to 3D register the aligned histology slices with the MR images. The registration is designed to be guided by the ejaculatory ducts, an anatomical landmark present in every prostate and visible in both histology and MR images acquired at standard clinical resolution. The algorithm was first tested by using the fiducial needles to guide the registration. The average registration accuracy was 0.45 ± 0.25 mm at the fiducial needles and 1.04±0.21 mm at the ejaculatory ducts. The algorithm was then tested by using the ejaculatory ducts to guide the registration. The average registration accuracy was 0.16±0.05 mm at the ejaculatory ducts and 2.82 ± 0.41 mm at the fiducial needles. The results suggest that the histology shrinkage factor is of the order 1.07±0.03 and the tilt of the histology slicing plane is 13.6◦ ±9.61◦, with both parameters showing significant variance

Le cancer de la prostate (CaP) représente la deuxième cause de mortalité par cancer. La suppression d’androgène est la thérapie de référence, du fait de l’androgéno-dépendance de ce cancer. Toutefois, la maladie progresse quand même vers un stade androgéno-indépendant 2 à 3 ans après le début du traitement. Pour améliorer les thérapies du CaP, notre stratégie consiste à cibler les gènes activés par la privation d’androgènes. Récemment, nous avons identifié TCTP (Translationally controlled tumor protein) comme étant hautement surexprimé après privation d’androgènes. Nous avons développé et breveté un oligonucléotide antisense (ASO) ciblant TCTP. Durant ma thèse j’ai développé un ASO de 3ème génération par ajout d’une séquence lipidique TCTP-LASO pour améliorer la stabilité, la biodisponibilité et la délivrance de l’ASO TCTP. Ce LASO est capable de s’autonanovectoriser et permet une internalisation de l’ASO sans agent transfectant. J’ai montré dans les modèles animaux que cela conduit à une meilleure efficacité thérapeutique sans engendrer de toxicité. De plus cette séquence peut servir de nanovecteur pour encapsuler la chimiothérapie. / Prostate cancer (PC) represents one of the most common cancers in industrialized countries. Androgen ablation is used as first-line therapy in patients with advanced disease. While most patients initially respond to this hormonal therapy, they eventually become unresponsive and recur within 2 years as castration-resistant prostate cancer (CRPC). Our strategy to improve therapies involves targeting genes that are activated by androgen withdrawal, to prevent the emergence of CRCP. We have identified the Translationnaly controlled Tumor protein (TCTP) as highly over-expressed in CRPC. We developed and patented an oligonucleotide antisense (ASO) targeting TCTP. During my PhD I developed a 3rd generation ASO (TCTP-LASO) by using a lipid-conjugated oligonucleotides modification in order to improve stability, biodisponibility and delivery of the ASO. This LASO can autonanovectorize, which permits cellular uptake without transfecting agents. This autonanovectorization leads to enhanced tumor regression in vivo without toxicity in animal models. Finally, LASO can be used as a nanovector, in which chemotherapy can be encapsulated to promote its delivery.

Objectifs: Notre travail avait pour objectif la prédiction du risque de récidive du cancer de prostate localisé à partir d’une caractérisation multimodale de ce cancer comprenant des facteurs anatomopathologiques, des biomarqueurs tissulaires et des paramètres quantitatifs originaux issus de l’IRM pré-thérapeutique, ainsi que l'élaboration d'une méthodologie pour l'évaluation des corrélations existantes entre ces différents facteurs. Matériel et méthodes : La valeur pronostique de la nouvelle classification ISUP, de l'infiltration lympho-vasculaire, de l'expression des marqueurs Ki67, Survivin et Caveolin-1 a été évaluée sur de larges cohortes multicentriques de patients avec cancer de prostate traité par prostatectomie radicale, en analyse multivariée avec calcul des C-index correspondants. L'intérêt, notamment pronostique, de la radiomique, correspondant à l'extraction et l'étude de caractéristiques quantitatives d'imagerie, a été évalué dans le cancer de prostate par une revue systématique de la littérature. L'intérêt de descripteurs texturaux issus de l'IRM pour la prédiction du risque de récidive biologique a été évalué dans une cohorte monocentrique de patients traités par radiothérapie externe. Dans une étude préliminaire basée sur 8 patients, une méthodologie a été proposée pour la reconstruction 3D de la pièce de prostatectomie et son recalage avec l'imagerie pré-opératoire. Ce travail a alors permis une mise en correspondance des données biologiques tumorales et les données quantitatives de l'imagerie. Des classifieurs pour l'identification et la caractérisation tumorale ont été construits et validés. Résultats : Nos travaux ont confirmé que la nouvelle classification ISUP, l'infiltration lymphovasculaire, et l'expression de Ki-67, Survivin, et Caveolin-1 sur la pièce de prostatectomie étaient associées à des caractéristiques pathologiques défavorables dans le CaP et au risque de récidive biologique après prostatectomie radicale. Cependant, leurs valeurs pronostiques sont limitées comparé aux facteurs pronostiques standards. La radiomique est un domaine prometteur pour l'identification et la caractérisation tumorale dans le CaP mais son intérêt pronostique reste à démontrer. Nos travaux confirment sa valeur pronostique pour les patients traités par radiothérapie externe. Avec une erreur moyenne de recalage de 5 mm, notre méthodologie de recalage nous a ensuite permis de proposer une mise en correspondance des données biologiques tumorales basées sur le score de Gleason et l'expression de marqueurs tissulaires. Cette mise en correspondance a permis l'élaboration de classifieurs permettant de prédire la présence de tumeurs et estimer leur score de Gleason avec des résultats satisfaisants. L'évaluation de l'expression immunohistochimique de marqueurs tissulaires reste limitée. Conclusion : Ces travaux confirment la valeur pronostique de marqueurs issus de l'étude quantitative de l'imagerie pré-opératoire, ainsi que de l'analyse anatomopathologique et immunohistochimique de la pièce de prostatectomie. Une méthodologie de mise en correspondance et de corrélation de ces différents marqueurs a été proposée avec des résultats préliminaires justifiant la poursuite des travaux sur une cohorte de patients plus importante. / Objective: The aim of this work was the prediction of prostate cancer recurrence based on a multimodal characterization of this cancer including pathological markers, tissue biomarkers, and quantitative parameters from Magnetic Resonance Imaging (MRI), and to propose a method to assess correlations between these factors. Material and methods: The prognostic values of the new ISUP groups, the lymphovascular invasion, the expressions of Ki67, Survivin et Caveolin-1 were assessed in large multicentric and international cohorts of patients with prostate cancer treated with radical prostatectomy. A review of the literature investigated the use and the performance of radiomics and texture analysis to predict prostate cancer recurrence. The prognostic value of MRI features including Haralick’s texture features to predict biochemical recurrence after prostate cancer radiotherapy was assessed in a retrospective cohort of 83 patients. In a preliminary study including eight patients, a method to correlate in-vivo observations from pre-operative imaging with biological findings from radical prostatectomy using quantitative analysis was proposed. Résultats: Our studies confirmed the new ISUP groups, the lymphovascular invasion, the expressions of Ki67, Survivin and Caveolin-1 were associated with adverse pathologic features and prostate cancer recurrence after radical prostatectomy. However, these factors did not add clinically relevant information to established models. Our review of the literature revealed radiomics was promising for tumor identification and characterization but that few studies assessed its prognostic value. We demonstrated T2-w Haralick’s features were predictors of biochemical recurrence after prostate cancer radiotherapy. With a mean error of 4.90mm, our method to register prostate whole mount histology to in-vivo MRI resulted in the construction of classifiers to predict the presence of tumor, Gleason score, and Ki67 expression. Conclusion : Our work confirm the prognostic value of different markers from tissue, pathological pre-operative imaging analyses. Our method of registration and correlation of these markers leads to promising preliminary results that justify further evaluation with larger cohorts of patients.

Ce travail de recherche translationnelle a pour objectif de corréler les données de l'imagerie anatomique et fonctionnelle, aux facteurs pronostiques cliniques, biologiques, histologiques, moléculaires du cancer de prostate. Nos travaux ont permis de montrer que l'IRM prostatique permettait de détecter et de stratifier le risque de cancer de prostate dit "significatif", que l'IRM couplée aux biopsies prostatiques ciblées permettait d'identifier plus de cancers de prostate significatifs que les biopsies dites "systématiques", que l'IRM donnait des informations sur l'agressivité du cancer de prostate définie in situ par les marqueurs histologiques et moléculaires, que cette information était plus juste que celle obtenue par la stratégie diagnostique actuelle du dosage de PSA et des biopsies prostatiques qui sous estiment l'agressivité tumorale, qu'il existait cependant des formes de cancer dont l'agressivité ne pouvait être déterminée ni par l'imagerie, ni par l'analyse histologique standard mais seule par une analyse moléculaire. / This study represents a translational research with the objective to identify prognostic biomarkers in prostate cancer (PCa) by means of a radio-genomics strategy that integrates gene expression, biology, histology, and medical images. Our results show that; multiparametric MR imaging of the prostate provide clinically relevant stratification of the risk of showing prostate cancer ; that MRI/TRUS-fusion imaging protocol with limited targeted biopsies detected more men with clinically significant PCa, that we were able to confirm that functional MRI (diffusion) and morphologic MRI (Tmax) were well correlated with tumor aggressiveness as defined by Gleason score and genomic score, that the ADC values of suspicious areas on prostate MR imaging are strongly correlated with post-surgical Gleason score, that ADC values performed significantly better than TRUS biopsy Gleason scores for the prediction of prostate cancer aggressiveness as defined by prostatectomy Gleason score or by Ki-67 proliferation index.