L'objectif de cette thèse est de fournir des outils de segmentation automatique basés sur l'utilisation d'atlas anatomiques. Les algorithmes proposés sont appliqués et évalués dans le cadre de la radiothérapie de la région ORL : segmentation des organes à risque et des aires ganglionnaires pour la plani cation du traitement, et segmentation des dents pour l'évaluation des risques liés aux soins dentaires post-irradiation. Nous abordons d'abord la construction d'un atlas moyen à partir d'une base d'images manuellement segmentées considérées comme atlas de référence. Nous proposons en particulier plusieurs algorithmes permettant d'estimer une segmentation moyenne à partir de segmentations incomplètes comportant des contours manquants. A n de dépasser les limites inhérentes à l'atlas moyen unique, et notamment ses diffi cultés à gérer la variabilité anatomique inter-individuelle, nous proposons de construire plusieurs atlas moyens à partir d'une stratifi cation de la base d'atlas, et d'utiliser pour chaque patient l'atlas moyen le plus adapté parmi ceux disponibles. Nous présentons ensuite plusieurs approches permettant de sélectionner puis de fusionner pour chaque patient les atlas de la base les plus pertinents. Nous proposons des approches globales, régionales et locales de sélection d'atlas et un protocole non biaisé pour les évaluer. Nous proposons aussi diff érents schémas pour la fusion d'atlas, notamment la construction d'un atlas moyen composite adapté au patient. Nous montrons que la sélection et la fusion d'atlas apportent une amélioration signi ficative par rapport à l'atlas moyen. La plupart de ces travaux ont été intégrés dans le logiciel ISOgray de DOSIsoft

Des recherches dans le domaine de la biologie des cancers des VADS ont été menées pour mieux comprendre leur cancérogenèse et rechercher des biomarqueurs pouvant avoir une valeur pronostique ou un intérêt dans le dépistage. En matière de cancérogenèse des cancers des VADS, 2 grands types de modifications ont été identifiés à l'échelon cellulaire : les altérations génétiques et épigénétiques. Notre travail s'est focalisé sur la méthylation de gènes suppresseurs de tumeurs au niveau tumoral et salivaire. Seize gènes ont été étudiés dans le cadre d'une étude prospective. Nous avons pu définir un profil de méthylation à partir de 6 gènes avec une bonne corrélation entre les résultats obtenus au niveau tumoral et salivaire ; nos résultats nous ont permis de confirmer l'intérêt de l'étude de la salive des patients après traitement : la persistance ou la réapparition de méthylations précédant la rechute tumorale. Au niveau tumoral, la présence de méthylations n'a pas de valeur pronostique.

A previous population-based study of survival in Chronic Lymphocytic Leukemia (CLL) patients in the province of Manitoba demonstrated a lower five-year relative survival among CLL patients compared with the age- and gender-adjusted general population. This decreased relative survival was most pronounced among elderly male CLL patients. In this study, we have demonstrated that the reduced five-year relative survival observed in CLL patients compared to the general population of Manitoba may partially be attributed to increased risk of second cancers and non-referral to specialized CLL clinics. The increased risk of second cancers in CLL patients compared to Follicular Lymphoma (FL), a similar indolent B cell malignancy, was only observed after CLL diagnosis indicating that a CLL-specific factor may be responsible for the increased risk of second cancers in these patients. The risk of second cancers is independent of treatment and surveillance bias but is further increased with chemotherapy. A superior outcome in CLL patients who have been referred to the CancerCare Manitoba (CCMB) specialized CLL clinic was observed that was independent of age, gender, treatment and history of previous cancers. This superior outcome was most pronounced in the elderly CLL patients. We propose that CLL patients should be referred to CLL-specific hematologists and, where not possible, that guidelines created by such experts be followed. Appropriate screening for second cancers should be performed during routine follow up of CLL patients.

Actuellement les gynécologues sont en France les professionnels de santé les plus impliqués dans le dépistage des cancers gynécologiques, mais les généralistes, qui voient l'ensemble de la population, sont les mieux placés pour dispenser des soins préventifs à tous et de façon équitable.Ce travail visait à comprendre la variabilité des pratiques de dépistage des cancers gynécologiques (par le frottis cervico-utérin et la mammographie) chez les femmes consultant en médecine générale, en fonction notamment de la position sociale des patientes et de l'organisation du cabinet de leur médecin.Il s'intègre dans une étude menée en 2005-06 sur les principaux soins préventifs destinés aux adultes des deux sexes. Sur une période de deux semaines, toutes les patientes de 50 à 69 ans de 59 généralistes franciliens tirés au sort (taux de participation des généralistes : 39 %) ont été incluses au fil des consultations. Les données ont été recueillies auprès des patients par téléphone et auprès des médecins en face-à-face à leur cabinet. L'essentiel des analyses a été réalisé avec des modèles logistiques mixtes à intercept aléatoire pour tenir compte de la structure hiérarchique des données.Au total, 66,7 % des patients éligibles (n=4106) ont participé à l'étude, sans différence selon le sexe des patients.Même parmi des femmes utilisant le système de santé, on observe des inégalités sociales, mais uniquement concernant le frottis (n=858). Un gradient de dépistage défavorable au bas de la hiérarchie sociale existe pour la profession (indice relatif d'inégalité = 2,3), le niveau d'études (IRI = 2,0) et les revenus (IRI = 3,0). L'analyse des contributions à ces gradients de diverses dimensions de la position sociale (logement, quartier, richesse du foyer, statut vis-à-vis de l'emploi, relations sociales et assurance santé) montre que la richesse du foyer, les caractéristiques du quartier et le type d'assurance santé expliquent entre 20 et 60 % de ces inégalités.L'investissement des généralistes dans le dépistage semble restreint comme en témoignent les taux de renseignement d'une date de dernier frottis ou de dernière mammographie dans les dossiers médicaux (23 % pour le cancer du col utérin et 38 pour le cancer du sein). Les praticiens semblent mieux renseigner les dossiers des patientes du bas de la hiérarchie professionnelle et les dossiers des femmes dont ils savent qu'elles ne sont pas suivies par un gynécologue.L'organisation des consultations apparaît centrale dans notre enquête. La participation des patients à l'étude était meilleure parmi les médecins proposant des consultations sur rendez-vous (OR = 2,12 pour les patients hommes et 3,38 pour les femmes). Cette organisation jouerait aussi sur les pratiques de soins : les médecins ayant des consultations plus courtes s'impliquent moins dans le dépistage du cancer du sein (n=898, OR = 0,65). Ces aspects organisationnels permettent d'expliquer environ un quart de la variabilité des pratiques entre les médecins.Ces résultats devraient inciter les généralistes à investir davantage les dépistages des cancers gynécologiques et peut-être à opérer des changements organisationnels. Ce travail, au croisement de la recherche en médecine générale et de l'épidémiologie sociale, a fait émerger une réflexion sur l'analyse de données provenant de patients suivis sur le long cours par des professionnels de santé. Il ouvre aussi des perspectives sur la mise en place d'interventions pour réduire les inégalités sociales observées dans les patientèles.

La problématique du transport de la donnée médicale, de surcroît nominative, comporte de nombreuses contraintes, qu'elles soient d'ordre technique, légale ou encore relationnelle. Les nouvelles technologies, issues particulièrement des grilles informatiques, permettent d'offrir une nouvelle approche au partage de l'information. En effet, le développement des intergiciels de grilles, notamment ceux issus du projet européen EGEE, ont permis d'ouvrir de nouvelles perspectives pour l'accès distribué aux données. Les principales contraintes d'un système de partage de données médicales, outre les besoins en termes de sécurité, proviennent de la façon de recueillir et d'accéder à l'information. En effet, la collecte, le déplacement, la concentration et la gestion de la donnée, se fait habituellement sur le modèle client-serveur traditionnel et se heurte à de nombreuses problématiques de propriété, de contrôle, de mise à jour, de disponibilité ou encore de dimensionnement des systèmes. La méthodologie proposée dans cette thèse utilise une autre philosophie dans la façon d'accéder à l'information. En utilisant toute la couche de contrôle d'accès et de sécurité des grilles informatiques, couplée aux méthodes d'authentification robuste des utilisateurs, un accès décentralisé aux données médicales est proposé. Ainsi, le principal avantage est de permettre aux fournisseurs de données de garder le contrôle sur leurs informations et ainsi de s'affranchir de la gestion des données médicales, le système étant capable d'aller directement chercher la donnée à la source.L'utilisation de cette approche n'est cependant pas complètement transparente et tous les mécanismes d'identification des patients et de rapprochement d'identités (data linkage) doivent être complètement repensés et réécris afin d'être compatibles avec un système distribué de gestion de bases de données. Le projet RSCA (Réseau Sentinelle Cancer Auvergne - www.e-sentinelle.org) constitue le cadre d'application de ce travail. Il a pour objectif de mutualiser les sources de données auvergnates sur le dépistage organisé des cancers du sein et du côlon. Les objectifs sont multiples : permettre, tout en respectant les lois en vigueur, d'échanger des données cancer entre acteurs médicaux et, dans un second temps, offrir un support à l'analyse statistique et épidémiologique.

Les cancers des voies aérodigestives supérieures (VADS) représentent la 5e cause de cancer en France. Ils sont fréquemment découverts à un stade avancé, et leur mauvais pronostic a conduit à l'élaboration de traitements intensifiés. De nombreux essais randomisés ont évalué l'apport de la chimiothérapie et de modifications du fractionnement de la radiothérapie. Leurs résultats ont été synthétisés dans deux méta-analyses sur données individuelles coordonnées par l'Institut Gustave Roussy. Cependant ces méta-analyses génèrent des questions cliniques et méthodologiques, qui constituent le socle de cette thèse. Ainsi nous avons exploré par différents moyens l'étude de l'interaction entre des covariables de niveau individuel, le site tumoral, et l'effet du traitement. Nous avons adapté la méthodologie des méta-analyses en réseau pour les données de survie afin réaliser une analyse globale de l'ensemble de ces essais randomisés et classer les traitements selon leur efficacité sur la survie. Certains de ces traitements n'avaient pas fait l'objet de comparaison directe, et nos résultats se sont vérifiés dans des essais publiés ultérieurement. Nous avons passé en revue les avantages et les limites de la méta-analyse en réseau. Nous avons enfin engagé la mise à jour de ce corpus de méta-analyses pour produire des résultats en accord avec les pratiques actuelles, avec un suivi long, et en explorant des problématiques variées, telles que l'efficacité, la toxicité et l'adhérence au protocole thérapeutique. Les résultats finaux de la méta-analyse sur la chimiothérapie d'induction avec taxanes sont présentés dans cette thèse.

Le TGFE (Transforming Growth Factor-E) est une cytokine ayant de nombreusesfonctions au cours de la vie embryonnaire et de la vie adulte. Au cours de la cancérogenèse,le TGFE a un effet anti-tumoral sur les épithelia sains ou immortalisés, et acquière despropriétés facilitant la progression tumorale des épithélia transformés. Afin d'étudier cettedualité fonctionnelle du TGFE, nous avons choisi comme modèle d'étude l'adénocarcinomedu pancréas, une tumeur de très mauvais pronostic, qui représente la cinquième cause demortalité par cancer dans les pays développés. Les cancers du pancréas, dans leur grandemajorité, présentent des mutations activatrices de l'oncogène Kras, sécrètent de grandequantités de TGFβ et présentent des mutations inactivatrices au niveau de gènes régulateursde la voie du TGFβ. L'objectif général de mes travaux de thèse était de comprendre le rôle duTGFβ au cours des différentes phases de la cancérogenèse pancréatique grâce à l'utilisationde souris génétiquement modifiées. Tout d'abord, nous avons montré que l'activation cibléede la voie du TGFβ dans le pancréas coopérait avec l'oncogène Kras afin d'induire unepancréatite, une inflammation du pancréas favorisant le développement tumoral. Nous avonségalement démontré le rôle suppresseur de tumeur de TIF1γ, une protéine dont la fonction estméconnue mais qui a été proposée pour réguler la voie du TGFβ. En conclusion, mes travauxont tout d'abord contribué à une meilleure compréhension des mécanismes à l'origine del'inflammation du pancréas. Ceci ouvre de nouvelles perspectives de traitement visant àinactiver le programme pro-inflammatoire du TGFβ et ainsi d'inhiber l'effet pro-tumoral dela pancréatite. D'autre part, mes travaux ont permis de mettre en évidence une nouvelle voiesuppresseur de tumeur dans le pancréas. La caractérisation des programmes anti-tumorauxmis en jeu par TIF1γ devrait permettre de définir de nouvelles stratégies thérapeutiques.

Overall survival of the metastatic forms of epithelial derived cancers, especially head and neck squamous cell carcinomas (HNSCC), has not significantly improved even with the application of aggressive combined modality approaches incorporating radiation and chemotherapy. Cumulative evidence implicates the epidermal growth factor receptor (EGFR) as an important therapeutic target in HNSCC. We have previously demonstrated that the combination of lovastatin, a potent inhibitor of the mevalonate pathway, with EGFR tyrosine kinase inhibitors induced robust synergistic cytotoxicity. However, the use of high dose statins in our clinical trial was associated with significant toxicities including higher than anticipated rate of muscle pathologies. Our goal was to uncover novel downstream targets of the mevalonate pathway that may enhance the efficacy or limit toxicities of this novel combination therapeutic approach. In this study we have demonstrated that GGTI-298, an inhibitor of protein geranylgeranylation, through its ability to disrupt the actin cytoskeleton, inhibits EGFR dimerization and cellular trafficking. This novel mechanism targeting the EGFR has clinical implications as GGTI-298 in combination with tarceva, a clinically relevant EGFR inhibitor, showed enhanced cytotoxicity and inhibitory effects on EGFR activation and its downstream signaling.

Thesis (D.P.H.)--University of Michigan.

Dissertation (D.P.H.)--University of Michigan.