Le cancer du poumon a une incidence et une létalité parmi les plus hautes de tous les cancers diagnostiqués au Canada. En considérant la gravité du pronostic et des symptômes de la maladie, l’accès au traitement dans les plus brefs de délais est essentiel. Malgré l’engagement du gouvernement fédéral et les gouvernements provinciaux de réduire les délais de temps d’attente, des balises pour les temps d’attente pour le traitement d’un cancer ne sont toujours pas établis. En outre, le compte-rendu des indicateurs des temps d’attente n’est pas uniforme à travers les provinces. Une des solutions proposées pour la réduction des temps d’attente pour le traitement du cancer est les équipes interdisciplinaires. J’ai complété un audit du programme interdisciplinaire traitant le cancer du poumon à l’Hôpital général juif (l’HGJ) de 2004 à 2007. Les objectifs primaires de l’étude étaient : (1) de faire un audit de la performance de l’équipe interdisciplinaire à l’HGJ en ce qui concerne les temps d’attente pour les intervalles critiques et les sous-groupes de patients ; (2) de comparer les temps d’attente dans la trajectoire clinique des patients traités à l’HGJ avec les balises qui existent ; (3) de déterminer les facteurs associés aux délais plus longs dans cette population. Un objectif secondaire de l’étude était de suggérer des mesures visant à réduire les temps d’attente. Le service clinique à l’HGJ a été évalué selon les balises proposées par le British Thoracic Society, Cancer Care Ontario, et la balise pan-canadienne pour la radiothérapie. Les patients de l’HGJ ont subi un délai médian de 9 jours pour l’intervalle «Ready to treat to first treatment», et un délai médian de 30 jours pour l’intervalle entre le premier contact avec l’hôpital et le premier traitement. Les patients âgés de plus de 65 ans, les patients avec une capacité physique diminuée, et les patients avec un stade de tumeur limité étaient plus à risque d’échouer les balises pour les temps d’attente. / Lung cancer is among the most lethal and the most diagnosed cancers in Canada. Given the poor prognosis and symptom burden of the disease, timely access to treatment and quality care are essential. In spite of government commitments to reduce waiting times in cancer care, national clinical benchmarks for cancer care have yet to be established, and waiting time reporting by provinces is inconsistent. One of the proposed strategies for reducing waiting times in cancer care is the use of interdisciplinary teams. I undertook an audit of the interdisciplinary pulmonary oncology program at the Jewish General Hospital from 2004 to 2007. The primary objectives of this study were: (1) to audit the performance of the interdisciplinary pulmonary oncology service at the Jewish General Hospital with respect to waiting times for key intervals and subgroups of patients; (2) to compare waiting times in the clinical trajectory of lung cancer patients seen at the Jewish General Hospital with existing waiting time guidelines; (3) to determine those factors associated with longer waiting times in this population. A secondary objective was to suggest measures to be considered in order to reduce waiting times. The JGH’s lung cancer service was compared against benchmarks developed by the British Thoracic Society, Cancer Care Ontario, and the pan-Canadian waiting time benchmarks for radiation oncology. Patients waited a median of 9 days from the time they were ready to treat until their first treatment, and a median of 30 days from their first contact with the pulmonary service until their first treatment. Patients over age 65, those with early-stage disease and those with good performance status were less likely to meet the recommended guidelines.

Des études ont observé que le statut socio-économique (SSE) est inversement associé avec le risque de cancer du poumon. Cette thèse approfondit différents aspects de la relation entre le SSE et le risque de cancer du poumon afin de contribuer à la compréhension des facteurs influençant le risque de cette maladie. Son objectif général consiste à étudier les associations entre le SSE et le risque de cancer du poumon en fonction à la fois : 1) de l’indicateur du SSE ; 2) des types d’ajustement pour le tabagisme, et ; 3) des facteurs de risque intermédiares potentiels de l’association entre le SSE et le cancer du poumon. Les données d’une vaste étude cas-témoins menée à Montréal entre 1996 et 2002 et portant sur l’identification de facteurs environnementaux impliqués dans l’étiologie du cancer du poumon ont été utilisées. L’échantillon analysé était constitué de 1203 cas (738 hommes et 465 femmes) diagnostiqués en 1996-1997 dans les 18 principaux hôpitaux du Grand Montréal et 1513 témoins (899 hommes et 614 femmes). Les témoins, recrutés au hasard à partir de la liste électorale, ont été appariés aux cas selon l’âge, le sexe et le district électoral. Les sujets ont été interviewés afin de colliger de l’information entre autres sur les caractéristiques sociodémographiques et économiques, les habitudes de tabagisme, l‘histoire professionnelle et l’alimentation. Une collecte de données additionnelle a été effectuée spécifiquement pour la présente thèse. En effet, l’évaluation foncière de la résidence correspondant à l’adresse de chacun des sujets à l’entrevue a été obtenue à partir des bases de données publiques de la ville de Montréal. Le premier article portait sur la comparaison de différents indices de disponibilité financière chacun en 5 catégories: un indice de valeur résidentielle, le revenu médian issu des données du recensement et le revenu familial auto-rapporté. En comparant au revenu familial auto-rapporté, une très bonne concordance a été obtenue pour 73% et 64% des individus respectivement pour l’indice de valeur résidentielle et le revenu du recensement. Le Kappa pondéré était plus élevé pour la comparaison du revenu familial auto-rapporté avec l’indice de valeur résidentielle (Kappap=0.36, IC 95%: 0.31-0.40) qu’avec le revenu médian issu du recensement (Kappap=0.22, IC 95%: 0.17-0.27). Le choix d’un indice dépend toutefois des objectifs et de la faisabilité de son utilisation dans la population étudiée. Le deuxième article présentait les associations entre les trois indices de disponibilité financière et le risque de cancer du poumon. Les fortes associations observées initialement sont disparues après un ajustement pour plusieurs dimensions du tabagisme. Ce dernier jouait un rôle de grande importance dans la relation entre le SSE et le risque de cancer du poumon. Finalement, les facteurs de risque intermédiares des associations entre trois différentes dimensions du SSE – éducation, revenu, classe professionnelle – ont été étudiés. Les résultats ont suggéré que les 3 facteurs de risque intermédiares potentiels étudiés: tabagisme, consommation de fruits et légumes riches en caroténoïdes, expositions professionnelles avaient un effet médiateur indépendant dans la relation entre le SSE et le cancer du poumon. Le plus important médiateur était le tabagisme, suivi de l’alimentation et à un degré moindre, les expositions professionnelles. Il nous paraît particulièrement pertinent d‘évaluer différents indicateurs du SSE lorsque possible, et d’effectuer un ajustement détaillé pour le tabagisme lorsque la relation entre le SSE et le risque de cancer du poumon est étudiée. Une bonne connaissance et la prise en compte des facteurs de risque intermédiares sont essentielles à la formulation des mesures de prévention du cancer du poumon. / Several studies have reported that socioeconomic status (SES) is inversely associated with the risk of lung cancer. This thesis investigates different aspects of the relationship between SES and lung cancer risk in order to improve our understanding of the factors influencing the risk of this disease. Its overall objective is to explore associations between SES and risk of lung cancer according to: 1) different indicators of SES, 2) types of adjustments for smoking, and 3) potential intermediate risk factors of the association between SES and lung cancer. Data from a large case-control study conducted in Montreal between 1996 and 2002, and assessing the role of environmental factors in the etiology of lung cancer, were used. The sample analyzed consisted of 1,203 cases (738 men and 465 women) diagnosed in 1996-1997 across 18 major hospitals in the Greater Montreal and 1,513 controls (899 men and 614 women). Controls, recruited randomly from the electoral list, were frequency-matched to cases by age, sex and electoral district. The subjects were interviewed to collect information on a wide range of factors, including socio-economic and demographic characteristics, smoking and occupational history, and diet. Additional data collection was conducted specifically for this thesis. Indeed, property value assessments were obtained from the public database of the City of Montreal using the participants’ addresses provided at the time of interview. The first article compares how different indices of financial availability, i.e., an index based on residential values, the median income from census data, and the selfreported household income, each recoded into 5 categories, classified study participants. When compared to the self-reported household income, very good concordance was observed for the residential value index and the census income (73% and 64%, respectively). The weighted kappa was higher when comparing selfreported household income with the residential value index (Kappap=0.36, IC 95%: 0.31-0.40) than with the census income (Kappap=0.22, IC 95%: 0.17-0.27). The choice of the financial availability index, resides, however, on the study objectives and feasibility aspects in the study population. The second article describes associations between the three indices of financial availability and the risk of lung cancer. The strong associations observed initially with crude models disappeared after adjustment for the multiple dimensions of smoking. Smoking therefore played an important role in the relationship between SES and risk of lung cancer. Finally, potential intermediate risk factors of the association between three different dimensions of SES - education, income, occupational class - were studied. The results suggest that the three potential intermediate risk factors examined, i.e., smoking, intake of carotenoid-containing fruit and vegetables, and occupational exposures, had an independent mediating effect on the relationship between SES and lung cancer. The most important mediator was smoking, followed by diet, and, to a much lesser extent, occupational exposures. Future studies on the relationship between SES and lung cancer risk would benefit from considering various SES indicators when possible, and should apply a detailed adjustment for the different smoking dimensions. A better understanding of the various intermediate risk factors is essential for formulating preventive measures for lung cancer.

L’immunothérapie tumorale à médiation cellulaire est un traitement qui utilise le système immunitaire des patients afin d’induire une réponse des lymphocytes T CD8+ (T CD8+) contre la tumeur. Cette réponse est produite suite à la reconnaissance des antigènes par les T CD8+. Ces cibles sont appelées antigènes tumoraux (TAA) et définies comme des protéines exprimées par les cellules cancéreuses mais absentes des tissus normaux. Par une approche bio-informatique, notre laboratoire a identifié Dickkopf-1 (DKK1), une protéine inhibitrice de la voie de Wnt, comme un TAA potentiel. Une immunothérapie à médiation cellulaire efficace requiert l’identification de TAA candidats pertinents. Le traitement de patients par immunothérapie pourrait également être améliorées par l’augmentation de la puissance d’action anti-tumorale ainsi que la persistante des T CD8+ spécifiques aux TAA. Ce projet de doctorat se divise en deux parties : 1- La caractérisation de l’expression de DKK1 dans les cancers communs et la détermination de son immunogénicité afin de valider sa candidature comme TAA. 2- La reprogrammation des T CD8+, de patients atteints d’un cancer commun, vers un phénotype moins différentié afin d’augmenter leur potentiel anti-tumoral et leur persistance. Dans le premier objectif, nous avons caractérisé l’expression de DKK1 dans le cancer du sein et dans d’autres cancers communs. Le profil d’expression de DKK1 a été étudié par RT-PCR et par ELISA dans plusieurs lignées cellulaires de cancer et dans les tissus normaux. L’expression de DKK1 a aussi été étudiée dans des échantillons cliniques provenant de cancers du sein, du poumon et du rein. Trente pourcents (30%) des tumeurs provenant d’un cancer du sein exprimaient DKK1. La moitié des tumeurs DKK1(+) était triple négative, donc pas de récepteurs d’œstrogène et de progestérone et était Her-2/neu(-) (ces patientes ont des possibilités de traitements très restreintes). De plus, 50% des échantillons cliniques de tumeurs du poumon et 30% des tumeurs de rein exprimaient DKK1. Les observations effectuées dans le cancer du poumon ont été, par la suite, corroborées par d'autres groupes qui ont montré une corrélation entre l'expression de DKK1 et un mauvais pronostic. Après avoir confirmée l’expression de DKK1 dans les cancers communs, justifiant ainsi sa candidature comme TAA, nous avons évalué l’immunogénicité de DKK1. Pour ce faire, nous avons effectué des stimulations in vitro de cellules mononucléées du sang périphérique (PBMC) de patient(e)s atteint(e)s d’un cancer du sein ou du poumon avec des peptides dérivés de DKK1 pouvant être présentés par les complexes majeurs d’histocompatibilité (CMH) HLA-A*0201. Des clones de T CD8+ reconnaissant un peptide de DKK1 ont été identifiés et isolés. Par essai multiplex et cytométrie de flux intracellulaire, la polyfonctionnalité d’un ces clones T CD8+ spécifiques à DKK1 a été étudiée et a révélée un profil effecteur, renforçant ainsi la candidature de DKK1 comme TAA. Dans l’ensemble, les résultats obtenus dans cette première partie de thèse suggèrent une possible utilisation de DKK1 en immunothérapie contre les cancers communs, attribuable à son expression dans ces cancers et la possibilité de faire proliférer des T CD8+ effecteurs spécifiques à DKK1 à partir de sang de patients. Dans la seconde partie de cette thèse, je décrirai la manipulation in vitro des T CD8+ de patients atteints d’un cancer commun, afin d’augmenter la force et la durée de leurs fonctions anti-tumorales. Il a été démontré que des lymphocytes moins différentiés sont capables d’une réponse immunologique plus efficace et durable. Nous avons basé ce projet sur l’utilisation d’un inhibiteur pharmacologique de la GSK-3, pour activer de la voie de Wnt chez les T CD8+ et ainsi leur conférer un phénotype moins différentié, partageant des caractéristiques de la cellule naïve et de la cellule mémoire. Des cultures de T CD8+, spécifiques à des antigènes viraux, en présence de l’inhibiteur ont permis d’augmenter la sécrétion d’interféron (IFN)- et leur activité cytotoxique. Ces résultats indiquent un effet de l’activation de la voie de Wnt sur la fonction des T CD8+. Ces observations sont rapportées pour la première fois chez les T CD8+ humains et suggèrent une nouvelle stratégie, applicables à l’immunothérapie du cancer, afin de prolonger la persistance des cellules ainsi que leur activité anti-tumorale. En conclusion, ces travaux de recherche ont mené à la réalisation d’une étape très importante dans la validation de la candidature de DKK1 comme TAA pour les cancers communs, soit la démonstration de son expression dans ces cancers et son absence dans les tissus normaux dérivés d’organes importants. Ces travaux ont également mené à la démonstration de l’immunogénicité de DKK1, par l’identification d’un peptide de DKK1 reconnu par les T CD8+. De plus, l’étude de la polyfonctionnalité des T CD8+ spécifiques à DKK1 a révélée un profil effecteur favorable pour l’obtention d’une réponse anti-tumorale efficace. Ces découvertes pourraient servir à l’élaboration d’une stratégie d’immunothérapie à médiation cellulaire pour les cancers communs. Pour sa part, l’étude phénotypique et fonctionnelle de la modulation de la voie de Wnt dans les T CD8+ a donné lieu à l’observation d’un phénotype encore jamais rapporté chez l’humain, conférant aux T CD8+ un aspect moins différentié avec des caractéristiques propre à un phénotype mémoire. Ces résultats sont pertinents dans l’amélioration de l’immunothérapie du cancer, passant par l’augmentation de la persistance des lymphocytes. En résumé, les résultats présentés dans cette thèse de doctorat fournissent des évidences indéniables quant à la validation de DKK1 comme TAA pour une immunothérapie à médiation cellulaire des cancers communs. Ces résultats fournissent également des preuves quant à la pertinence de la reprogrammation des T CD8+ par l’activation de la voie de la voie de Wnt, afin de générer des lymphocytes médiateurs plus efficaces pour ce type de thérapie. / Cell-mediated cancer immunotherapy is based on the priming of the patient’s CD8+ T lymphocytes (CD8+ T cells) to mediate an immune response directed against the tumour. This anti-tumour response is antigen-specific and directed against tumour associated antigens (TAA), which are defined as proteins expressed principally by cancer cells and absent from non-malignant tissues. By utilizing a bio-informatic approach, we identified the gene DKK1, a Wnt pathway inhibitor, as a potential TAA. This was an important novel finding as the identification of a new TAA is one of the key elements to enhance cell-mediated cancer immunotherapy. Furthermore, patient treatment options may also be improved through the amplification of the force and duration of the anti-tumour immune response mediated by TAA specific T cells. This thesis is divided in two parts: 1- The characterization of DKK1 expression and immunogenicity in common cancers as validation of TAA candidate. 2- The reprogrammation of CD8+ T cells from patient with common cancers to restore a less-differentiated phenotype in an attempt to improve their anti-tumour response. We first characterized DKK1 expression in breast cancer and other common cancers. In order to prove its specificity to malignant tissues, the DKK1 expression profile was initially established by RT-PCR and ELISA assay using cancer cell lines and in RNA panels from normal tissues. DKK1 expression was also described using clinical samples from breast, lung and kidney cancers. We found that 30% of breast cancer clinical samples were positive for DKK1 expression. Interestingly, half of the triple negative breast cancer tumours (negative for the expression of progesterone and estrogen receptors and Her-2/neu) were DKK1 (+). Moreover, 50% of the lung cancer and 30% of the kidney cancer clinical samples were also DKK1 (+). These results have been corroborated by other groups who recently reported similar observations in lung cancer with a correlation with poor prognosis. After confirming that the DKK1 gene expression profile in common cancer qualifies DKK1 as a relevant TAA, we then explored its immunogenicity. To do so, we performed in vitro stimulations of peripheral blood mononuclear cells (PBMC) from lung and breast cancer patients with DKK1-derived synthetic peptides, which were selected for their capacity to be presented by the major histocompatibility complex (MHC) HLA-A*0201. With this method, we identified and isolated CD8+ T cell clones with a specificity unique for one DKK1 peptide. Cytokine secretion profile of anti-DKK1 T cells was established by cytokine mutiplex assay and flow cytometry. This study revealed that DKK1-specitfic CD8+ T cells had an effector profile with polyfunctionality proprieties, thereby reinforcing DKK1 as a TAA candidate. Altogether, the results obtained in this first part of this thesis suggest the possible use of DKK1 in common cancer immunotherapy as it is principally expressed by malignant tissues and can generate the activation of effector CD8+ T cells. In the second part of this thesis, I will describe in vitro manipulations of patients’ CD8+ T cells in the goal of augmenting their longevity and the strength of the anti-tumour response. Previous research revealed that a less-differentiated phenotype correlated with an augmented capacity of persistence and the intensity of the T cell response. For this project, we generated less-differentiated CD8+ T cells by activating the Wnt pathway with a pharmalogical inhibitor of GSK-3. These less-differentiated T cells shared a phenotype of both naive and memory T cells. As for their immune functions, viral antigen specific CD8+ T cells cultured with the inhibtitor showed an elevation in interferon (IFN)-γ production and cytotoxic activity. This represent the first report of such observations in humans CD8+ T cells and suggest a new stategy to prolonge the persistence of T cells in a cancer immunotherapy setting. In conclusion, this work has strongly contributed to the validation of DKK1 as a TAA for common cancers, as it is expressed in malignant tissues and relatively absent in form normal tissues. It demonstrated the immunogenicity of DKK1 with the identification of a DKK1 peptide recognized by CD8+ T cells. Moreover, these DKK1-specific CD8+ T cells appear to be polyfunctional with an effector profil, which is favorable to mount a potent anti-tumour response. These findings could serve in novel strategies to be exploited in cell-mediated immunotherapy against common cancers. Furthermore, the phenotypic and functional study of the Wnt pathway activation resulting in a less-differentiated CD8+ T cells, generated observations that had never been reported in humans. These findings are relevant for cancer immunotherapy because they could help generate less-differentiated cells with augmented persistance and anti-tumorale capacities. Altogether, the results presented in this doctoral thesis provide significant evidence that DKK1 may serve as a TAA in cell-mediated immunotherapy for patients affected by common cancers and that reprogramming of CD8+ T cells through activation of the Wnt pathway could generate more effective mediator for this type of treatment.

Les néoplasies pulmonaires demeurent la première cause de décès par cancer au Québec représentant près de 6000 décès par année. Au cours des dernières années, la radiothérapie stéréotaxique d’ablation (SABR) s’est imposée comme un traitement alternatif à la résection anatomique pour les patients inopérables atteints d’un cancer pulmonaire non à petites cellules de stade précoce. Il s’agit d’une modalité de traitement qui permet d’administrer des doses élevées, typiquement 30-60 Gy en 1-8 fractions, dans le but de cibler précisément le volume de traitement tout en épargnant les tissus sains. Le Centre Hospitalier de l’Université de Montréal s’est muni en 2009 d’un appareil de SABR de fine pointe, le CyberKnife™ (CK), un accélérateur linéaire produisant un faisceau de photons de 6 MV dirigé par un bras robotisé, permettant d’administrer des traitements non-coplanaires avec une précision infra-millimétrique. Ce mémoire est dédié à la caractérisation de certains enjeux cliniques et physiques associés au traitement par CK. Il s’articule autour de deux articles scientifiques revus par les pairs. D’une part, une étude prospective clinique présentant les avantages de la SABR pulmonaire, une technique qui offre un excellent contrôle tumoral à long terme et aide au maintien de la qualité de vie et de la fonction pulmonaire. D’autre part, une étude de physique médicale illustrant les limites de l’acquisition d’images tomodensitométriques en auto-rétention respiratoire lors de la planification de traitement par CK. / Lung neoplasia remains the leading cause of cancer death accounting for nearly 6,000 deaths per year in Quebec. In recent years, stereotactic ablative radiotherapy (SABR) has emerged as an alternative treatment to anatomical resection for inoperable patients suffering from early stage non-small cell lung cancer. This technique can deliver highly focused doses such as 30-60 Gy in 1-8 fractions in order to target precisely the treatment volume while sparing healthy tissue. In 2009, the Centre Hospitalier de l’Université de Montréal acquired a robotic SABR apparatus, the CyberKnife™ (CK), a linear accelerator mounted on a moving arm producing non-coplanar photon beams of 6 MV with millimetric precision. This thesis presents two scientific peer reviewed articles adressing some clinical and physical challenges with CK. On one hand, a clinical prospective study reporting the advantages of lung SABR, a technic that offers excellent long-term tumor control and helps maintain the quality of life and lung function. On the other hand, a medical physics study exposing the limits of computed tomography scan acquisition in breath-holding for CK treatment planning.

L’hème oxygénase-1 (HO-1), enzyme antioxydante, est capable de prévenir l’initiation tumorale tandis qu’elle promeut la progression de certaines tumeurs et l’angiogenèse. Ce travail a recherché si HO-1 peut moduler les microARNs et régule le développmemnt du carcinome pulmonaire humain non à petites cellules (NSCLC). La surexpression stable de HO-1 dans les cellules du NSCLC NCI-H292 accroit la production globale des miARNs et diminue significativement l’expression des oncomirs et angiomirs, tandis qu’elle augmente les miARNs suppresseurs de tumeurs. Le plus amplement diminué est le miR-378. Dans les cellules surexprimant HO-1 la p53 est aussi augmentée, Ang-1 et MUC5AC diminuées, prolifération migration et potentiel angiogéniques réduits. Les effets de HO-1 sur la prolifération tumorale, la migration et et l’expression de miR-378 sont modulées par CO. Au contraire, la surexpression stable de miR-378 décroit celle de HO-1 et de p53 tandis qu’elle accroît celle de MUC5AC, VEGF, IL-8 et Ang-1 et en conséquence accroit la prolifération, migration la stimulation des cellules endothéliales. L’ajout de HO-1 à des cellules surexprimant miR-378 réverse l’effet de miR-378 sur la prolifération et la migration des cellules cancéreuses. In vivo, les tumeurs surexprimant HO-1 sont de taille réduite, moins vascularisées et oxygénées et moins métastatiques tandis que la surexpression de miR-378 produit les effets inverses. Conformément, chez les patients NSCLC, l’expression de HO-1est réduite dans les métastases lymphatiques par rapport à la tumeur primaire tandis que miR-378 n’est pas modifié de manière significative. En conclusion, les résultats in vitro et in vivo indiquent que l’action coordonnée entre HO-1 et miR-378 module de manière significative la progression et l’angiogenèse du carcinome humain pulmonaire non à petites cellules. / Heme oxygenase-1 (HO-1), an antioxidant enzyme can prevent tumor initiation while it has been demonstrated to promote various tumors progression and angiogenesis. Here it was investigated whether HO-1 can modulate microRNAs and regulate human non-small cell lung cancer (NSCLC) development. Stable HO-1 overexpression in NSCLC NCI-H292 cells enhanced global production of miRNAs and significantly diminished expression of oncomirs and angiomirs, whereas upregulated tumor suppressive miRNAs. The most potently downregulated was miR-378. HO-1 overexpressing cells displayed also upregulated p53, downregulated Ang-1 and MUC5AC, reduced proliferation, migration and diminished angiogenic potential. CO was a mediator of HO-1 effects on tumor cells proliferation, migration and miR-378 expression. In contrast, stable miR-378 overexpression decreased HO-1 and p53 while enhanced expression of MUC5AC, VEGF, IL-8 and Ang-1 and consequently increased proliferation, migration and stimulation of endothelial cells. Adenoviral delivery of HO-1 to miR-378 overexpressing cells reversed miR-378 effect on proliferation and migration of cancer cells. In vivo, HO-1 overexpressing tumors were smaller, less vascularized and oxygenated and less metastatic, whereas miR-378 overexpression exerted the opposite effects. Accordingly, in patients with NSCLC, HO-1 expression was lower in metastases to lymph nodes than in primary tumors while miR-378 did not differ significantly. To conclude, in vitro and in vivo data indicate that interplay between HO-1 and miR-378 significantly modulates NSCLC progression and angiogenesis.

Le cancer du poumon chez la femme était une maladie rare au début du XXème siècle. Son incidence a fortement augmenté durant ces vingt dernières années dans les pays développés et particulièrement en France du fait de l’augmentation de la consommation de cigarettes dans la population féminine. L’étude des risques de cancer du poumon liés à la consommation de cigarettes des femmes a soulevé la question d’une éventuelle plus grande susceptibilité des femmes vis-à-vis du tabac dans la survenue du cancer du poumon par rapport aux hommes. Les résultats des études épidémiologiques sur le sujet sont divergents et l’hypothèse selon laquelle les hormones joueraient un rôle dans cette plus grande susceptibilité des femmes a été proposée pour expliquer ces différences. Objectifs : Les objectifs de cette thèse sont de donner des estimations récentes du risque de cancer du poumon chez la femme associé à la consommation de cigarettes en France, de comparer le risque de cancer du poumon chez les femmes et chez les hommes et d’étudier le rôle des hormones dans le risque de cancer du poumon.Matériel et méthodes : L’étude de la consommation de cigarettes chez les femmes et la comparaison des risques de cancer du poumon associé à cette consommation a été réalisée à partir des données de l’étude ICARE. Les cas de cancer du poumon ont été identifiés dans 10 départements incluant un registre général de cancer. Au total, 2276 cas de cancer du poumon chez les hommes et 2780 témoins ont été inclus ainsi que 650 cas de cancers du poumon féminins et 775 témoins. Les témoins étaient issus de la population générale, avec une distribution âge et sexe conforme à celle des cas et une répartition par statut socioéconomique conforme à celle des départements dont sont issus les cas. L’analyse du rôle des hormones et des facteurs reproductifs sur le risque du cancer du poumon a été menée par une analyse poolée, réunissant 9 études internationales. Cette étude a été réalisée dans le cadre du consortium ILCCO. Au total, 4547 cas et 4176 témoins ont été inclus dans l’analyse.Résultats : Notre étude a montré que le risque de cancer du poumon associé à la consommation de cigarettes est 8 fois plus élevé chez les femmes fumeuses par rapport aux non fumeuses en France. La quantité moyenne fumée, la durée totale de consommation et le délai depuis l’arrêt sont les 3 principales caractéristiques de consommation qui modulent le risque de cancer du poumon. La fraction de risque attribuable à la consommation de cigarettes est estimée à 55% [47 %-63 %]. La comparaison du risque de cancer du poumon entre les hommes et les femmes est très influencée par la présence des non fumeurs. . Bien que nous n’ayons pas trouvé de différence de risque de cancer du poumon entre les hommes et les femmes fumeurs lorsque l’on considère tous les types histologiques réunis, nous avons constaté que les femmes relativement aux hommes étaient plus à risque de cancer à petites cellules et de cancer épidermoïde, qui sont les types histologiques les plus liés à la consommation de cigarettes. Concernant l’étude sur le rôle des hormones dans la survenue de cancer du poumon, nos résultats montrent que plus l’âge à la ménopause est tardif et plus la durée des cycles menstruels est longue, moins le risque de cancer du poumon est important. Nous avons également montré que l’ovariectomie était associée positivement avec le risque de cancer du poumon. Conclusion : Nos résultats semblent indiquer que les femmes fumeuses sont peut-être plus à risque de développer un carcinome à petites cellules ou un cancer épidermoïde par rapport aux hommes fumeurs. L’étude sur les facteurs hormonaux a montré une association négative avec l’exposition prolongée aux hormones, qui n’est pas très cohérente avec un risque de cancer du poumon associé au tabac plus important chez les femmes que chez les hommes. / The incidence of female lung cancer in developed countries has been increasing since 1950 and particularly in France where the cigarettes consumption has also increased. Since 1980, a growing number of epidemiological surveys have pinpointed the risk of female lung cancer related to smoking. Consecutively, a debate on gender differences in lung cancer risk has appeared, but still in progress nowadays. The reproductive factors could explain these differences. In order to have recent and reliable data on the association between cigarettes smoking and the risk of lung cancer in women and to compare the lung cancer risk associated with smoking exposure between genders, we analyzed the data of a French population-based case-control study, ICARE. The role of the reproductive factors in lung cancer was analyzed pooling, 9 international epidemiological studies included in ILCCO consortium.The ICARE study included 2276 male and 650 female cases and 2780 male and 775 female controls. Lifetime smoking exposure was represented by the comprehensive smoking index (CSI) which combines total duration of smoking, the mean intensity and the time since cessation. The pooled analysis of the reproductive factors included a total of 4547 cases and 4176 controls were included.Among the ever smokers, the relative risk of lung cancer was similar among men and women after adjustments for age, département, education, BMI, occupational exposure and chronic bronchitis. However, we found that women have a 2-fold greater risk than men of developing either small cell carcinomas or squamous cell carcinomas. Alternatively, the association was similar between men and women for the adenocarcinomas. As regard the reproductive factors, we found that longer is the age at menopause, lower is the lung cancer risk. Moreover, longer is the duration of cycle, lower is the lung cancer risk. The ovariectomy is also associated with an increasing risk of lung cancer.Our findings suggest that women might be more susceptible than men to develop small cell carcinoma or squamous cell carcinoma in response to the carcinogenic effect of cigarettes smoking. The analysis on the reproductive factors showed an inverse association between hormonal exposure and lung cancer indicating a likely complex relationship between the two factors.

Les phénomènes cicatriciels et de carcinogenèse partagent des points communs et peuvent être définis comme des processus complexes et adaptatif régulés par les interactions entre l'hôte et le microenvironnement tissulaire. Après la chirurgie, la radiothérapie est la seconde modalité la plus efficace dans le traitement du cancer et une approche thérapeutique multimodale impliquant chirurgie, radiothérapie et chimiothérapie est aujourd’hui classiquement utilisée. Des résultats récents suggèrent que, en plus des effets létaux sur les cellules tumorales, la radiothérapie modifie le microenvironnement tissulaire. Ces modifications affectent le phénotype cellulaire, le métabolisme des tissus, et les événements de signalisation entre les cellules.Les interactions complexes entre les cellules stromales et les cellules cancéreuses suscitent beaucoup d’intérêt et dans la première partie de ma thèse, j’ai exploré les interactions entre stroma et cellules de carcinome en réponse à la radiothérapie par modulation génétique du stroma après irradiation. J’ai constaté que les fibroblastes, indépendamment de leur statut RhoB, ne modulaient pas la radiosensibilité intrinsèque des TC- 1, mais produisaient des facteurs diffusibles capables de modifier le devenir des cellules tumorales. Ensuite, j’ai constaté que fibroblastes sauvages et RhoB déficients stimulaient la migration des TC-1 par des mécanismes distincts, impliquant respectivement TGF- β1 et MMP. J’ai également constaté que la co-irradiation, des fibroblastes et des TC- 1, abrogait le phénotype pro-migratoire des TC-1 par répression de la sécrétion du TGF- β et des MMP. Alors que le protocole de co-irradiation utilisé mime la situation clinique, mes résultats sont en désaccord avec les publications récentes et suggèrent que le stroma irradié ne renforce pas la migration des cellules tumorales mais au contraire pourrait être manipulé pour promouvoir une réponse immunitaire anti-tumorale.Deuxièmement, mes expériences in vivo, semblent confirmer les données obtenues in vitro et montrent que l’irradiation préalable du lit tumoral ne stimule ni croissance de la tumeur et ni sa dissemination. Nos résultats semblent montrer que l’irradiation du stroma ne favorise pas la migration des cellules de carcinome et ceci indépendamment de leur génotype. La Troisième Partie De Mon Projet, a été consacrée à l’étude des cellules tumorale circulantes (CTC) après la radiothérapie. En accord avec les résultats rapportés après la chirurgie, le nombre de CTC augmente dans la circulation sanguine après radiothérapie probablement à cause des lésions vasculaires radio-induites ou/et par induction d’EMT dans les cellules tumorales. Néanmoins ces CTC semblent être piégées dans la cavité cardiaque. La signification de la présence de ces CTC pour le développement métastatique n’est pas élucidée mais on peut suspecter un effet promoteur de métastase. Ainsi le microenvironnement pourrait avoir des effets antagonistes promoteurs ou inhibiteurs de malignité. / Wound healing and carcinogenesis are defined as complex, adaptive processes which are controlled by intricate communications between the host and the tissue microenvironment. A number of phenotypic similarities are shared by wounds and cancers in cellular signaling and gene expression. Radiotherapy is the second most effective modality of cancer treatment after surgery and can be used, either alone or in combination with chemotherapy. Recent findings suggest that radiotherapy apart from tumor cell death also rapidly and persistently modifies the tissue microenvironment. These modifications affect cell phenotype, tissue metabolism, bidirectional exchanges and signaling events between cells. The complex interactions between stromal cells and cancer cells are of immense interest and in The First Part of My Thesis, I tried to explore the crosstalk between stromal and carcinoma cells in response to radiotherapy by genetic modulation of the stroma and irradiation. We found that fibroblasts, irrespective of their RhoB status, do not modulate intrinsic radiosensitivity of TC-1 but produce diffusible factors able to modify tumor cell fate. Then we found that Wt and RhoB deficient fibroblasts stimulated TC-1 migration through distinct mechanisms respectively, TGF-β1 and MMP-mediated. We also found that co-irradiation of fibroblasts and TC-1 abrogated the pro-migratory phenotype by repression of TGF-β and MMP secretion. This result is highly relevant to the clinical situation and suggests that conversely to, the current view; irradiated stroma would not enhance carcinoma migration and could be manipulated to promote anti-tumor immune response. Secondly, our in vivo experiments, tends to confirm the in vitro data showing that irradiated tumor bed does not stimulate tumor growth and escape. Our results also challenges the view that irradiated stroma would promote migration of carcinoma cells as we show that independently from their genotype co-irradiation of fibroblasts and carcinoma cells repressed carcinoma cell migration and confirmations studies are currently performed in vivo. The Third Part of My Project, was dedicated to investigate the effect on CTC release after radiotherapy. Consistently with the results reported after surgery , the number of CTC increases in the blood stream after radiotherapy probably due to radiation-induced vascular injury induced or/and by EMT induction in tumor cells but these cells seemed to be entrapped into the cardiac cavity. The significance of these CTC to metastatic development is still under investigation but there is evidence for a metastasis-promoting effect of RT from animal studies.Thus the microenvironment can exert antagonist stimulatory or inhibitory effects on malignant cells.

Les vitamines B et les facteurs liés au métabolisme monocarboné (C1) aident à maintenir la synthèse de l'ADN, régulent l'expression des gènes, et peuvent affecter le risque de cancer. L'objectif général de cette thèse est d'étudier l'importance des biomarqueurs du C1 dans l'étiologie de trois cancers distincts qui diffèrent dans leur force d'association avec le tabagisme. Les articles inclus dans cette thèse ont été conduits au sein de deux études prospectives : l'étude prospective européenne sur la nutrition et le cancer (EPIC) et le consortium de cohortes du cancer du poumon (LC3). Dans l'article 1, nous avons étudié la relation entre les biomarqueurs du C1 et l'incidence ainsi que le pronostic du cancer de la sphère oto-rhino-laryngée (ORL) et de l'oesophage au sein de l'étude EPIC. Nous avons observé que les sujets ayant des concentrations élevées d'homocystéine avaient un risque accru de développer un cancer de la sphère ORL. Dans l'article 2, nous avons examiné la relation entre les biomarqueurs du C1 et l'incidence ainsi que le pronostic du carcinome à cellules rénales (CCR) au sein de l'étude EPIC. Nous avons constaté que les participants ayant des concentrations de vitamine B6 élevées avaient une diminution du risque de CCR avec un effet dose-réponse ainsi qu'une amélioration de la survie post-diagnostic. Dans l'article 3, nous avons étudié si les biomarqueurs du C1 sont associés au risque de cancer du poumon au sein de l'étude LC3. Dans l'ensemble, nous avons mis en exergue une faible association inverse, sans tendance claire, entre les concentrations de vitamine B6 et de folate et le risque du cancer du poumon. La principale conclusion de nos études est que les concentrations élevées de vitamine B6 sont associées à un risque plus faible de développer un CCR, et également à un meilleur pronostic chez les patients atteints de cette pathologie. Davantage d'études sont nécessaires afin d'évaluer si la vitamine B6 exerce une influence causale sur l'étiologie et la mortalité du CCR, ou si d'autres facteurs métaboliques sont impliqués / B-vitamins and factors related to one-carbon metabolism (OCM) pathway help to maintain DNA synthesis and regulate gene expression and may affect cancer risk. The overarching aim of this thesis is to investigate the importance of OCM biomarkers in the etiology of three distinct cancer sites that differed in their strength of association with smoking. Papers included in this thesis were conducted within two prospective studies, the European Prospective Investigation into nutrition and Cancer (EPIC) study and the Lung Cancer Cohort Consortium (LC3). In paper 1, we investigated if OCM biomarkers are associated with incidence and survival of cancer of the head and neck and esophagus in the EPIC study. We observed that subjects with higher concentrations of homocysteine had increased risk of developing head and neck cancer. In paper 2, we investigated if OCM biomarkers are associated with incidence and survival of renal cell carcinoma (RCC) in the EPIC study. We observed that study subjects with elevated vitamin B6 concentrations had lower risk of RCC in a dose-response fashion and improved survival following diagnosis. In paper 3, we investigated whether OCM factors are associated with lung cancer risk in the LC3 study. Overall, we observed a weak inverse association, with no clear trend, between concentrations of vitamin B6 and folate and risk of lung cancer. The most important conclusion is that elevated vitamin B6 concentrations are associated with lower risk of developing RCC, and also better prognosis among RCC cases. Further studies are warranted to evaluate if vitamin B6 exerts a causal influence on RCC etiology and mortality, or if other metabolic factors are involved

Le cancer du poumon a une incidence et une létalité parmi les plus hautes de tous les cancers diagnostiqués au Canada. En considérant la gravité du pronostic et des symptômes de la maladie, l’accès au traitement dans les plus brefs de délais est essentiel. Malgré l’engagement du gouvernement fédéral et les gouvernements provinciaux de réduire les délais de temps d’attente, des balises pour les temps d’attente pour le traitement d’un cancer ne sont toujours pas établis. En outre, le compte-rendu des indicateurs des temps d’attente n’est pas uniforme à travers les provinces. Une des solutions proposées pour la réduction des temps d’attente pour le traitement du cancer est les équipes interdisciplinaires. J’ai complété un audit du programme interdisciplinaire traitant le cancer du poumon à l’Hôpital général juif (l’HGJ) de 2004 à 2007. Les objectifs primaires de l’étude étaient : (1) de faire un audit de la performance de l’équipe interdisciplinaire à l’HGJ en ce qui concerne les temps d’attente pour les intervalles critiques et les sous-groupes de patients ; (2) de comparer les temps d’attente dans la trajectoire clinique des patients traités à l’HGJ avec les balises qui existent ; (3) de déterminer les facteurs associés aux délais plus longs dans cette population. Un objectif secondaire de l’étude était de suggérer des mesures visant à réduire les temps d’attente. Le service clinique à l’HGJ a été évalué selon les balises proposées par le British Thoracic Society, Cancer Care Ontario, et la balise pan-canadienne pour la radiothérapie. Les patients de l’HGJ ont subi un délai médian de 9 jours pour l’intervalle «Ready to treat to first treatment», et un délai médian de 30 jours pour l’intervalle entre le premier contact avec l’hôpital et le premier traitement. Les patients âgés de plus de 65 ans, les patients avec une capacité physique diminuée, et les patients avec un stade de tumeur limité étaient plus à risque d’échouer les balises pour les temps d’attente. / Lung cancer is among the most lethal and the most diagnosed cancers in Canada. Given the poor prognosis and symptom burden of the disease, timely access to treatment and quality care are essential. In spite of government commitments to reduce waiting times in cancer care, national clinical benchmarks for cancer care have yet to be established, and waiting time reporting by provinces is inconsistent. One of the proposed strategies for reducing waiting times in cancer care is the use of interdisciplinary teams. I undertook an audit of the interdisciplinary pulmonary oncology program at the Jewish General Hospital from 2004 to 2007. The primary objectives of this study were: (1) to audit the performance of the interdisciplinary pulmonary oncology service at the Jewish General Hospital with respect to waiting times for key intervals and subgroups of patients; (2) to compare waiting times in the clinical trajectory of lung cancer patients seen at the Jewish General Hospital with existing waiting time guidelines; (3) to determine those factors associated with longer waiting times in this population. A secondary objective was to suggest measures to be considered in order to reduce waiting times. The JGH’s lung cancer service was compared against benchmarks developed by the British Thoracic Society, Cancer Care Ontario, and the pan-Canadian waiting time benchmarks for radiation oncology. Patients waited a median of 9 days from the time they were ready to treat until their first treatment, and a median of 30 days from their first contact with the pulmonary service until their first treatment. Patients over age 65, those with early-stage disease and those with good performance status were less likely to meet the recommended guidelines.

Des études ont observé que le statut socio-économique (SSE) est inversement associé avec le risque de cancer du poumon. Cette thèse approfondit différents aspects de la relation entre le SSE et le risque de cancer du poumon afin de contribuer à la compréhension des facteurs influençant le risque de cette maladie. Son objectif général consiste à étudier les associations entre le SSE et le risque de cancer du poumon en fonction à la fois : 1) de l’indicateur du SSE ; 2) des types d’ajustement pour le tabagisme, et ; 3) des facteurs de risque intermédiares potentiels de l’association entre le SSE et le cancer du poumon. Les données d’une vaste étude cas-témoins menée à Montréal entre 1996 et 2002 et portant sur l’identification de facteurs environnementaux impliqués dans l’étiologie du cancer du poumon ont été utilisées. L’échantillon analysé était constitué de 1203 cas (738 hommes et 465 femmes) diagnostiqués en 1996-1997 dans les 18 principaux hôpitaux du Grand Montréal et 1513 témoins (899 hommes et 614 femmes). Les témoins, recrutés au hasard à partir de la liste électorale, ont été appariés aux cas selon l’âge, le sexe et le district électoral. Les sujets ont été interviewés afin de colliger de l’information entre autres sur les caractéristiques sociodémographiques et économiques, les habitudes de tabagisme, l‘histoire professionnelle et l’alimentation. Une collecte de données additionnelle a été effectuée spécifiquement pour la présente thèse. En effet, l’évaluation foncière de la résidence correspondant à l’adresse de chacun des sujets à l’entrevue a été obtenue à partir des bases de données publiques de la ville de Montréal. Le premier article portait sur la comparaison de différents indices de disponibilité financière chacun en 5 catégories: un indice de valeur résidentielle, le revenu médian issu des données du recensement et le revenu familial auto-rapporté. En comparant au revenu familial auto-rapporté, une très bonne concordance a été obtenue pour 73% et 64% des individus respectivement pour l’indice de valeur résidentielle et le revenu du recensement. Le Kappa pondéré était plus élevé pour la comparaison du revenu familial auto-rapporté avec l’indice de valeur résidentielle (Kappap=0.36, IC 95%: 0.31-0.40) qu’avec le revenu médian issu du recensement (Kappap=0.22, IC 95%: 0.17-0.27). Le choix d’un indice dépend toutefois des objectifs et de la faisabilité de son utilisation dans la population étudiée. Le deuxième article présentait les associations entre les trois indices de disponibilité financière et le risque de cancer du poumon. Les fortes associations observées initialement sont disparues après un ajustement pour plusieurs dimensions du tabagisme. Ce dernier jouait un rôle de grande importance dans la relation entre le SSE et le risque de cancer du poumon. Finalement, les facteurs de risque intermédiares des associations entre trois différentes dimensions du SSE – éducation, revenu, classe professionnelle – ont été étudiés. Les résultats ont suggéré que les 3 facteurs de risque intermédiares potentiels étudiés: tabagisme, consommation de fruits et légumes riches en caroténoïdes, expositions professionnelles avaient un effet médiateur indépendant dans la relation entre le SSE et le cancer du poumon. Le plus important médiateur était le tabagisme, suivi de l’alimentation et à un degré moindre, les expositions professionnelles. Il nous paraît particulièrement pertinent d‘évaluer différents indicateurs du SSE lorsque possible, et d’effectuer un ajustement détaillé pour le tabagisme lorsque la relation entre le SSE et le risque de cancer du poumon est étudiée. Une bonne connaissance et la prise en compte des facteurs de risque intermédiares sont essentielles à la formulation des mesures de prévention du cancer du poumon. / Several studies have reported that socioeconomic status (SES) is inversely associated with the risk of lung cancer. This thesis investigates different aspects of the relationship between SES and lung cancer risk in order to improve our understanding of the factors influencing the risk of this disease. Its overall objective is to explore associations between SES and risk of lung cancer according to: 1) different indicators of SES, 2) types of adjustments for smoking, and 3) potential intermediate risk factors of the association between SES and lung cancer. Data from a large case-control study conducted in Montreal between 1996 and 2002, and assessing the role of environmental factors in the etiology of lung cancer, were used. The sample analyzed consisted of 1,203 cases (738 men and 465 women) diagnosed in 1996-1997 across 18 major hospitals in the Greater Montreal and 1,513 controls (899 men and 614 women). Controls, recruited randomly from the electoral list, were frequency-matched to cases by age, sex and electoral district. The subjects were interviewed to collect information on a wide range of factors, including socio-economic and demographic characteristics, smoking and occupational history, and diet. Additional data collection was conducted specifically for this thesis. Indeed, property value assessments were obtained from the public database of the City of Montreal using the participants’ addresses provided at the time of interview. The first article compares how different indices of financial availability, i.e., an index based on residential values, the median income from census data, and the selfreported household income, each recoded into 5 categories, classified study participants. When compared to the self-reported household income, very good concordance was observed for the residential value index and the census income (73% and 64%, respectively). The weighted kappa was higher when comparing selfreported household income with the residential value index (Kappap=0.36, IC 95%: 0.31-0.40) than with the census income (Kappap=0.22, IC 95%: 0.17-0.27). The choice of the financial availability index, resides, however, on the study objectives and feasibility aspects in the study population. The second article describes associations between the three indices of financial availability and the risk of lung cancer. The strong associations observed initially with crude models disappeared after adjustment for the multiple dimensions of smoking. Smoking therefore played an important role in the relationship between SES and risk of lung cancer. Finally, potential intermediate risk factors of the association between three different dimensions of SES - education, income, occupational class - were studied. The results suggest that the three potential intermediate risk factors examined, i.e., smoking, intake of carotenoid-containing fruit and vegetables, and occupational exposures, had an independent mediating effect on the relationship between SES and lung cancer. The most important mediator was smoking, followed by diet, and, to a much lesser extent, occupational exposures. Future studies on the relationship between SES and lung cancer risk would benefit from considering various SES indicators when possible, and should apply a detailed adjustment for the different smoking dimensions. A better understanding of the various intermediate risk factors is essential for formulating preventive measures for lung cancer.