Les méthodes d'apprentissage supervisé sont utilisées pour construire des fonctions prédisant efficacement le comportement de nouvelles entités à partir de données observées. Elles sont de ce fait très utiles en biologie computationnelle, où elles permettent d'exploiter la quantité grandissante de données expérimentales disponible. Dans certains cas cependant, la quantité de données disponible n'est pas suffisante par rapport à la complexité du problème d'apprentissage. Heureusement ce type de problème mal posé n'est pas nouveau en statistiques. Une approche classique est d'utiliser des méthodes de régularisation ou de manière équivalente d'introduire un a priori sur la forme que la fonction devrait avoir. Dans cette thèse, nous proposons de nouvelles fonctions de régularisation basées sur la connaissance biologique de certains problèmes. Dans le contexte de la conception de vaccins ou de médicaments, nous montrons comment l'utilisation du fait que les cibles similaires lient des ligands similaires permet d'améliorer sensiblement les prédictions pour les cibles ayant peu ou n'ayant pas de ligands connus. Nous proposons également une fonction prenant en compte le fait que seuls certains groupes inconnus de cibles partagent leur comportement de liaison. Finalement, dans le cadre de la prédiction de métastase de tumeurs à partir de données d'expression, nous construisons une fonction de régularisation favorisant les estimateurs parcimonieux dont le support est une union de groupes de gènes potentiellement chevauchants définis a priori, ou un ensemble de gènes ayant tendance à être connectés sur un graphe défini a priori.

L’apparition de la technique CellSearch® a permis d’obtenir la sensibilité et la spécificité suffisantes et de détecter les CTCs en ciblant les marqueurs spécifiques dans le sang périphérique. Elle permet la numération et l’étude morphologique des CTCs qui est largement utilisée et validée. Nous décrivons une adaptation de la méthode CellSearch® pour détecter les cellules tumorale chez les LM (métastases leptoméningées) patients atteints de cancers du sein, du poumon et mélanomes, qui semble atteindre une sensibilité améliorée en comparaison avec la cytologie conventionnelle. Nous présentons également un cas clinique pour la détection de cellules tumorales dans l’ascite et du sang chez un patient avec le cancer de l’oesophage métastatique. De plus, la détection des cellules tumorales dans le redon chez les patients subis une chirurgie de la tête et du cou a été également réalisée. En utilisant cette méthode, les résultats sont non seulement quatitatifs, mais aussi quantitatifs avec des images numériques de chaque cellule, et des résultats séquentiels ont été étudiés chez certains patients atteints de cancer du sein, de cancer du poumon et de mélanome. Les données ont montré des changements dynamiques des nombres de cellules tumorales détectées dans le LCR, mais leurs corrélations avec la réponse au traitement ou la progression de la maladie ont besoin des études supplémentaires plus contrôlées avec une grande cohorte de patients. La mise en évidence de cette application serait importante en clinique pour le diagnostic, le pronostic et le traitement des patients atteints de cancer avec des métastases aux niveaux du SNC, du péritoine / The introduction of CellSearch® technology allows to give sufficient sensitivity and specificity and to detect CTCs targeting specific markers in peripheral blood. The enumeration and morphological study of CTCs are widely used and validated. We described an adaptation of the CellSearch® method to detect tumor cells in LM (leptomeningeal metastases) patients with breast cancer, lung cancer and melanoma, which appeared to achieve an improved sensitivity in comparison with conventional cytology. We also presented a case report for the detection of tumor cells in the ascites and blood of a patient with metastatic oesophageal cancer. Furthermore, the detection of tumor cells in aspirative drains after neck dissectionin from the patients undergoing surgery for head and neck cancer was also performed. Using this method, the results were not only quatitative but also quantitative with digital images of each cell, and sequential results were studied in some patients with breast cancer, lung cancer and melanoma. The data showed dynamic changes of the numbers of tumor cells detected in CSF, but their correlation with the response to treatment or disease progression need additional more controlled studies with a large cohort of patients. The application would be important for the clinical diagnosis, prognosis and treatment of cancer patients with CNS metastases and peritoneal metastases

Nous avons étudié les relations entre les différentes voies du métabolisme énergétique lors de la mise en place des effets Crabtree et Warburg. L’effet du glucose sur le métabolisme énergétique de S. cerevisiae se traduit dans un premier temps par une inhibition cinétique du métabolisme oxydatif (effet Crabtree). Après l’ajout de glucose aux cellules, nous avons mis en évidence l’accumulation d’un intermédiaire de la glycolyse, le F1,6bP. Ceci induit une diminution drastique du rapport G6P/F1,6bP. Or, il a été montré que le G6P stimule et le F1,6bP inhibe l’activité de la chaine respiratoire mitochondriale « in-situ ». L’utilisation de mutants et la modulation de ce rapport nous a permis de montrer que l’induction de l’effet Crabtree chez la levure Saccharomyces cerevisiae est dû à une diminution du rapport G6P/F1,6bP. Parallèlement, le glucose induit un réarrangement génétique qui à terme conduit à un effet Warburg. Nous avons mis en évidence une diminution, au cours du temps du contenu mitochondrial par effet de dilution, suite à un arrêt de la biogenèse mitochondriale (répression de HAP4). Nous avons pu montrer que cette diminution quantitative des OXPHOS est sans effet sur la synthèse d’ATP cellulaire. Ceci est dû à une augmentation du flux de synthèse d’ATP glycolytique. L’utilisation de mutants HAP4", nous a permis de montrer qu’il n’y a pas de lien simple entre prolifération et répression des OXPHOS. Bien que le flux glycolytique diminue dans les conditions de maintien des OXPHOS, ceci est sans effet notoire sur la vitesse de prolifération. Ceci est un rare exemple d’une situation biologique ou l’on observe un découplage entre métabolisme énergétique et prolifération. / We used the yeast Crabtree (+) model to study the relationships between the energy metabolism pathways during the implementation of the Warburg effect. The effect of glucose on S. cerevisiae energetic metabolism results initially in a kinetic inhibition of the oxidative metabolism (Crabtree effect). Rapidly after the addition of glucose, we found an accumulation of F1, 6bP. This induces a drastic reduction in the ratio G6P / F1,6bP. Moreover, it has been shown that G6P stimulates and F1,6bP inhibits the activity of the respiratory chain "in-vitro". Mutants and the modulation of this ratio allowed us to show that the induction of the Crabtree effect is due to a decrease in the G6P / F1,6bP ratio. In parallel with the implementation of the Crabtree effect, glucose induces a genetic rearrangement that leads to a Warburg effect. We showed a decrease over time of mitochondrial enzymatic equipment by dilution effect, due to a halt of mitochondrial biogenesis (transcriptional repression of HAP4). We have been able to show that this decrease in respiratory capacity has no effect on the cellular capacity for ATP synthesis. This is due to the increase in glycolytic ATP synthesis flux. Furthermore, the use of mutants where there is no repression of mitochondrial metabolism upon glucose addition allowed us to show that there is no simple link between OXPHOS activity and cell proliferation. i.e. Mitochondrial metabolism repression/high glycolytic flux is not mandatory to allow a rapid cell proliferation. This is a rare example where energetic metabolism and cell proliferation are uncoupled.