L’objectif du travail a été d’explorer la valeur pronostique pour les tumeurs de la vessie des polymorphismes de gènes associés à l’inflammation et du microenvironnement tumoral lymphocytaire CD8+. Pour les marqueurs constitutionnels, deux approches ont été conduites concomitamment, l’une explorant de façon globale les gènes associés à l’inflammation, l’autre ciblant un gène inflammatoire d’intérêt, PDL1, impliqué dans des points de contrôles immunologiques. A l’échelle du génome, en utilisant des méthodes statistiques soit classiques soit innovantes (dites multi marqueurs), nous avons démontré que les variants (SNP) dans les gènes TNIP1, CD5 et JAK3 étaient associés au risque de récidive des tumeurs de vessie non invasives du muscle alors que les variants dans les gènes MASP1, AIRE et CD3 étaient associés au risque de progression. Dans un deuxième temps, l’association entre variants dans le gène de PDL1 et pronostic des tumeurs de vessie a été explorée en appliquant une méthode classique « SNP par SNP » et une approche à l’échelle du gène. Nous avons identifié une forte association entre des variants de PDL1 et le pronostic de tumeurs de vessie envahissant le muscle dans une large cohorte prospective, mais sans pouvoir répliquer ce résultat dans une série issue du consortium TCGA.Dans les tumeurs n’envahissant pas le muscle, nous avons développé et évalué une méthode d’évaluation standardisée de l’infiltrat lymphocytaire CD8+, cellules T-cytotoxiques impliquées dans la mort des cellules tumorales. L’analyse morphométrique après double immuno-marquage des cellules tumorales et des lymphocytes CD8+ et numérisation a permis d’estimer de façon séparée le compte des cellules inflammatoires dans la tumeur et le stroma, et d’estimer l’hétérogénéité spatiale intra-tumorale. Nous avons montré que cette hétérogénéité limite les estimations de l’infiltrat CD8+ sur les puces tissulaires (Tissue Micro Array) qui échantillonnent les tumeurs de façon restrictive. Sous cette réserve, nous avons identifié dans les tumeurs n’envahissant pas le muscle une association entre l’infiltrat lymphocytaire CD8+ et le stade tumoral Ta/T1, ainsi qu’avec le risque de récidive des tumeurs T1. A l’avenir, variations génétiques constitutionnelles dans les gènes de l’inflammation et évaluation de l’infiltrat tumoral inflammatoire pourraient être intégrées en vue d’améliorer la prédiction du pronostic des tumeurs vésicales. / The aim of this study was to explore prognostic value for bladder cancer of germline polymorphisms in inflammatory genes and tumor CD8+ lymphocytic microenvironment. For constitutional markers, two approaches were conducted jointly: one genome-based using specific GWAS statistical methods, the other gene-based focusing on PDL1, an inflammatory gene implicated in immune checkpoints. At the genome level, using both standard and innovative statistical methods (multi marker methods Bayesian Lasso and Bayes A) we demonstrated that variants (SNPs) in TNIP1, CD5 and JAK3 were associated with the risk of recurrence of non-muscle invasive bladder cancer (NMIBC) while SNPs in MASP1, AIRE and CD3 were associated with risk of progression. Meanwhile, association between PDL1 and prognosis of NMIBC and muscle invasive BC (MIBC) was explored using classical SNPS by SNP investigations and a gene based approach. We identified a very strong association between PDL1 variants and MIBC prognosis in a large prospective cohort but failed replicating those results in the TCGA consortium series.In non-muscle invasive bladder cancer, we developed and evaluated a standardized counting approach of CD8+ cells, T-cytotoxic lymphocytes implicated in tumor cells death. Morphometric analysis after double immuno-staining of tumor cells and digitalization allowed separate estimation of CD8+ cells in the tumor and stroma compartment and estimation of spatial intra tumoral heterogeneity. We demonstrated that this heterogeneity compromised CD8+ estimation on Tissue Micro Arrays, which sample the tumors in a restrictive manner. Keeping those limitations in mind, we identified an association between CD8+ inflammatory infiltrate and both NMIBC stage and T1 tumours risk of recurrence. In the future, germline variation in inflammatory genes and evaluation of tumor inflammatory infiltrate could be integrated for better prediction of bladder cancer prognosis.

L'objectif de cette thèse est d'évaluer les performances d'une méthode d'imagerie optique non-invasive pour la détection de précancers et cancers précoces de la vessie, à l'aide d'une analyse de lumière laser rétro-diffusée. L'analyse de la distribution spatiale de la lumière à la surface de fantômes multi-couches imitant l'épithelium de vessie avec différentes propriétés d'absorption et de diffusion nous a permis de montrer les modifications de ces propriétés optiques entraînent des changements de la taille de la surface du spot de lumière rétro-diffusée, mesurables par une caméra vidéo. La méthode développée est également sensible à l'accumulation d'un photosensibilisateur et est applicable aussi bien pour des études en réflectance diffuse qu'en fluorescence induite. Les paramètres optiques des fantômes synthétiques tri-couches imitant différents états des épithéliums de vessie ont été calculés à partir de la théorie des ondes électromagnétiques appliquée aux diffuseurs sphériques sans et avec une couche. Ces paramètres ont servi comme entrées aux simulations de Monte Carlo qui ont permis d'obtenir les matrices des distributions d'intensité de réflectance diffuse. Notre étude démontre que les mesures en imagerie de réflectance diffuse non-polarisée permettent de fournir des informations utiles au diagnostic tissulaire.

Introduction: les progrès thérapeutiques pour la prise en charge du carcinome urothélial de la vessie, ou tumeur de vessie infiltrant le muscle (TVIM), sont faibles depuis deux décennies, notamment sur le plan de la chimiothérapie, tant dans les formes localisées que métastatiques. L'identification de nouveaux biomarqueurs pouvant améliorer la prise en charge et le pronostic des patients apparait indispensable, notamment pour prédire la réponse aux traitements systémiques. Notre travail a cherché : (i) à identifier des facteurs biologiques prédictifs de rechute après les chimiothérapies adjuvantes (CA) utilisées actuellement, (ii) à déterminer si les altérations moléculaires, cibles de nouvelles thérapies, identifiées dans la tumeur vésicale sont conservées dans les métastases.Objectifs:(i) Rechercher une association entre la rechute après CA et l'expression de six biomarqueurs, ERCC1, Emmprin, Survivin, MDR1, p53 et topoisomérase IIα, dans la tumeur vésicale et/ou une métastase ganglionnaire(ii) Etudier l'hétérogénéité des mutations de FGFR3 dans les TVIM localement avancéesMatériels et Méthodes: Une cohorte rétrospective de 226 patients traités par cystectomie et CA, et une collection tumorale d'échantillons représentatifs de la tumeur primitive et d'une métastase ganglionnaire ont été constituées. L'expression des six biomarqueurs a été déterminée en immunohistochimie sur ces échantillons. Le statut mutationnel de FGFR3 a été déterminé en SNaPshot sur 84 paires tumeur primitive/métastase ganglionnaire.Résultats: Les survies observées dans la cohorte étaient proches de celles rapportées dans la littérature pour des patients de mêmes stades. La collection tumorale étudiée semble donc représentative des TVIM traitées en France. Aucun des six biomarqueurs n'était retrouvé comme prédictif de rechute après traitement. Une mutation de FGFR3 était retrouvée dans 4 (4,7%) des 84 échantillons appariés sans aucune discordance entre tumeur primitive et métastase ganglionnaire.Conclusions: L'expression de ces six biomarqueurs étudiés en immunohistochimie n'est pas associée à un risque de rechute après CA. Le statut mutationnel de FGFR3 est conservé au cours de la dissémination métastatique, et ses mutations activatrices sont présentes dans près de 5% des TVIM localement avancées. Leur conservation dans le processus métastatique renforce l'intérêt de l'évaluation de nouvelles thérapies ciblant le récepteur FGFR3 muté. Enfin, il est possible de rechercher cette mutation sur la tumeur vésicale ou une métastase avec la même pertinence. / Introduction: In muscle invasive urothelial carcinoma of the bladder (MI UCB), few progresses have been made in the last two decades, particularly in chemotherapy, both in localized and metastatic setting. The identification of new biomarkers that can improve the management and prognosis of patients appears essential. Such biomarkers will be clinically relevant if they can predict the response to systemic treatments. In this thesis, we studied biomarkers in two ways: (i) to identify predictive factors of relapse after cisplatin-based adjuvant chemotherapy (AC), (ii) to confirm that the molecular alterations targeted by new therapies and identified in bladder tumor are present in metastases.Objectives:(i) To examine the relationship between relapse after AC and expression of six biomarkers, ERCC1, Emmprin, Survivin, MDR1 p53 and topoisomerase IIα, in bladder tumor and / or lymph node metastases.(ii) To study the heterogeneity of FGFR3 mutations in locally advanced MI UCBMaterials and Methods: A retrospective cohort of 226 patients treated with cystectomy and AC, and tumor collection of representative samples of the primary tumor and lymph node metastases were constituted. The expression of six biomarkers was determined by immunohistochemistry on these samples and determined by morphometry. FGFR3 mutation status was determined by SNaPshot in 84 paired primary tumors and positive lymph nodes.Results: Survivals observed in the cohort were similar to those reported in the literature for patients of same stages, with tumor collection being representative of the MI UCB treated in France. None of the six biomarkers was found as an independent predictive factor of relapse after AC. FGFR3 mutation was found in 4 (4.7%) of the 84 paired samples with complete concordance between primary tumor and lymph node metastases.Conclusions: The expression of the six studied biomarkers by immunohistochemistry is not associated with risk of relapse following AC. FGFR3 mutation status is maintained during metastases process, and FGFR3 activating mutations are present in about 5% of locally advanced MI UCB. FGFR3 mutation remains a promising therapeutic target in a low subset of patients, and the evaluation of new therapies targeting the mutated FGFR3 receptor are needed. Finally, search for these mutations either in bladder tumor or in metastasis is relevant.

L'objectif de cette thèse est d'évaluer les performances d'une méthode d'imagerie optique non-invasive pour la détection de précancers et cancers précoces de la vessie, à l'aide d'une analyse de lumière laser rétro-diffusée. L'analyse de la distribution spatiale de la lumière à la surface de fantômes multi-couches imitant l'épithelium de vessie avec différentes propriétés d'absorption et de diffusion nous a permis de montrer les modifications de ces propriétés optiques entraînent des changements de la taille de la surface du spot de lumière rétro-diffusée, mesurables par une caméra vidéo. La méthode développée est également sensible à l'accumulation d'un photosensibilisateur et est applicable aussi bien pour des études en réflectance diffuse qu'en fluorescence induite. Les paramètres optiques des fantômes synthétiques tri-couches imitant différents états des épithéliums de vessie ont été calculés à partir de la théorie des ondes électromagnétiques appliquée aux diffuseurs sphériques sans et avec une couche. Ces paramètres ont servi comme entrées aux simulations de Monte Carlo qui ont permis d'obtenir les matrices des distributions d'intensité de réflectance diffuse. Notre étude démontre que les mesures en imagerie de réflectance diffuse non-polarisée permettent de fournir des informations utiles au diagnostic tissulaire / The present thesis aimed to evaluate the performance of non-invasive optical method for bladder pre- and early- cancer detection by means of diffuse-reflected laser light analysis. The analysis of light distribution at the surface of multi-layered bladder phantoms with different scattering and absorption properties showed that the changes in the optical properties lead to increase or decrease of the diffuse-reflected light spot area, detectable by a video camera. It was also determined, that the presented method is capable of detection of the photosensitizer accumulation, and can be applied for both (diffuse-reflected laser and fluorescence) studies simultaneously. The calculations for spherical and ?coated?-spherical tissue scatterers, based on the electromagnetic wave theory, allowed for obtaining optical parameters of three-layered biological phantoms and of bladder tissues at different states. These parameters served as inputs for Monte Carlo simulations, which provided us with matrices of diffuse-reflected light distributions. The study showed that the measurements of non-polarized back-scattered laser light can provide useful information on the tissue state

Le cancer de vessie représente la sixième cause de mortalité par cancer en France. Son incidence a augmenté ces 20 dernières années, mais les taux de survie restent inchangés. La carcinogénèse vésicale fait intervenir différents mécanismes moléculaires qui agissent en réseau comme c’est le cas dans de nombreux cancers. Le développement récent de nouveaux traitements prenant spécifiquement pour cible certaines voies de signalisation apportent de nouveaux espoirs thérapeutiques. Nous nous sommes intéressés dans ce travail à trois axes de recherche pour tenter d’identifier, dans les carcinomes urothéliaux, de nouveaux marqueurs pronostiques moléculaires et de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles: l’angiogénèse, la voie de signalisation Hedgehog et les microARNs. Nous avons choisi la RT-PCR quantitative en temps réel à grande échelle permettant d’évaluer le niveau d’expression de nombreux gènes, avec une quantification précise et reproductible des transcrits. L’expression de ces gènes a été corrélée aux données de suivi clinique afin d’identifier de nouveaux biomarqueurs moléculaires prédictifs de l’évolution des tumeurs de vessie.Nous avons ainsi pu démontrer que les niveaux d’expression de certains de ces gènes variaient de façon significative dans les tumeurs de vessie, confirmant le rôle de l’angiogénèse dans la carcinogénèse urothéliale, et plus particulièrement de la voie du VEGF, et suggérant une implication majeure de la voie de signalisation Hedgehog et des microARNs. Par ailleurs, nous avons également pu identifier plusieurs biomarqueurs ayant une valeur pronostique en terme de survie globale dans les tumeurs infiltrantes. C’est le cas du VEGF, qui semble être un biomarqueur moléculaire particulièrement intéressant puisqu’il existe des thérapies ciblées spécifiquement dirigées contre ce ligand ou ses récepteurs avec plusieurs essais cliniques actuellement en cours dans le cancer de vessie. C’est également le cas d’une signature moléculaire associant 3 miARNs (miR-9, miR-182 et miR-200b) ayant une valeur péjorative dans les tumeurs infiltrantes, ouvrant la voie vers de nouvelles stratégies thérapeutiques.L’ensemble de ces études confirment l’intérêt majeur d’une meilleure compréhension des bases moléculaires de la carcinogénèse urothéliale vésicale débouchant sur l’utilisation rationnelle de nouvelles thérapies ciblées dans le cancer de vessie, avec l’espoir d’en améliorer la prise en charge et l’évolution. / Bladder cancer is the sixth cause of cancer mortality in France and its incidence is increasing since the last 20 years, with no improvement in survival outcomes. Bladder carcinogenesis involves different molecular mechanisms such as in many cancers. The recent development of new targeted therapies targeting signaling pathways provides new therapeutic hopes.In this work, we choose to study three molecular pathways in order to identify new prognostic markers and new therapeutic targets in urothelial carcinoma: angiogenesis, Hedgehog signaling pathway, and microRNAs. Real-time quantitative RT-PCR was performed to measure simultaneously expression levels of several genes with precise and reproductible RNA quantification. Our results were correlated with clinical outcomes to identify new molecular markers associated with bladder cancer evolution and to guide the potential use of targeted therapies.We were able to demonstrate that expression levels of several transcripts differ significantly in bladder tumors as compared to normal bladder and that some of them may have a prognostic implication. This is the case of VEGF, which appears to be an interesting molecular marker since there are targeted therapies specifically targeting the pathway and several ongoing trials in bladder cancer. The Hedgehog pathway also appears to be altered in bladder tumors, with a ligand-dependent activation. Then, we were able to identify several deregulated microRNAs and describe a molecular 3 miRNA-signature (miR-9, miR-182 and miR-200b) having a prognostic value in muscle-invasive bladder tumors. All these studies confirm the major interest of molecular biology and new targeted therapies in the treatment of bladder cancer, with the hope of improving management and evolution.