La mise en œuvre du Plan Cancer incite les pharmaciens hospitaliers à prendre en charge la production des chimiothérapies dans le cadre d'unités de préparation . La problématique mise en évidence apparaissant au fil des années de cette production à haut risque pour les patients et le personnel vise à la sécurisation de l'ensemble du circuit des chimiothérapies à l'hôpital et en particulier du processus de leur production. .L'analyse que nous avons conduite a procédé en deux temps: une recherche de l'état de l'art dans le domaine des systèmes et de la gestion des risques , puis, nous avons appliquées les méthodes retenues au circuit des chimiothérapies de notre établissement en menant d'abord l'analyse fonctionnelle du système puis en déterminant les situations dangereuses à chaque phase. La méthode de gestion des risques choisie est l'Analyse Préliminaire des Risques (APR) qui comporte la définition du système puis l'élaboration de la cartographie des situations dangereuses puis l'analyse, l'évaluation et le traitement des risques initiaux et résiduels. Pour la mettre en œuvre , nous avons procédé à la définition des échelles de gravité, de vraisemblance, de criticité, d'effort et la définition de la matrice de criticité, l'analyse des risques relatifs aux scénarios d'accident associés à chaque situation dangereuse identifiée dans la première étape, la construction des cartographies et finalement l'élaboration du catalogue des paramètres de sécurité. Nous avons conclu à une méthode générale aboutissant à la modélisation des processus et de leurs risques et pu étudier la vulnérabilité du système concernant le circuit des chimiothérapies en établissement hospitalier.

La plupart des chimiothérapies sont connues pour exercer une immunosuppression en plus de leur effet cytotoxique, car elles ciblent sans distinction les cellules à prolifération rapide telles que les cellules tumorales ainsi que les cellules du système immunitaire. Cependant, la radiothérapie ainsi que certaines chimiothérapies comme les anthracyclines ou l’oxaliplatine ont montré une propriété immunostimulante, grâce à l’induction d’une mort cellulaire dite immunogène. Cette mort cellulaire se caractérise par la libération de signaux de danger par la cellule mourante qui vont activer le système immunitaire. Tout d’abord, l’exposition de la calréticuline à la surface de la cellule va être un signal de phagocytose pour les cellules dendritiques. Les cellules succombant à la mort cellulaire libèrent aussi HMGB1 qui en se liant à TLR4 permet un apprêtement et une présentation des antigènes tumoraux efficace. Ensuite, la libération d’ATP qui agit sur les récepteurs P2RX7 permet l’activation de l’inflammasomme NLRP3 et conduit à la sécrétion d’IL-1β indispensable pour l’activation des lymphocytes T CD8+ sécrétant de l’IFN-γ. L’autophagie est un processus de dégradation permettant de limiter l’instabilité génomique et l’initiation de cancers. L’autophagie, peut être induite après un stress du réticulum endoplasmique, qui est nécessaire à l’exposition de la calréticuline lors de la mort cellulaire immunogène. Nous avons donc cherché à évaluer l’importance de l’autophagie après traitement aux chimiothérapies immunogènes. Nous avons montré que l’autophagie est requise pour induire la libération d’ATP lors de la mort cellulaire immunogène. De plus, nous avons montré que l’ATP libéré par les cellules mourantes après traitement aux chimiothérapies immunogènes permet le recrutement de cellules de type monocyte inflammatoire (CD11b+Ly6ChighLy6G-) ainsi que de leurs précurseurs. En outre, l’ATP est un facteur important dans la différenciation de ces cellules en cellules dendritiques inflammatoires. Les cellules CD11b+Ly6ChighLy6G- ont montré une grande capacité à présenter les antigènes tumoraux aux lymphocytes T CD8+ permettant leur activation. Les cellules déficientes pour l’autophagie n’ont quant à elles pas permit le recrutement de cellules dendritiques dans les tumeurs ni l’activation de lymphocytes T CD8+. Ces travaux ont permit de montrer l’importance de l’autophagie pour mettre en place une réponse immunitaire anti-tumorale spécifique lors du traitement avec des chimiothérapies immunogènes. De plus, nous avons montré que l’ATP est impliqué dans le recrutement et la différenciation de cellules avec un phénotype de monocytes inflammatoires. L’ensemble de ces résultats apporte de nouveaux éléments dans la caractérisation du processus de mort cellulaire immunogène. / Most of the cytotoxic agents used in cancer therapy are known to be immunosuppressive, because of their unspecific targeting of rapidly dividing cells, like tumor cells, but also cells of the immune system. However, radiotherapy, as well as some chemotherapeutic agents such as anthracyclines or oxaliplatine were reported to have immunostimulatory effects, thanks to their capacity to induce immunogenic tumor cell death. This type of cell death is characterized by the release of danger signals from the dying tumor cell, which will activate the immune system. As a first event, exposure of calreticulin from the dying tumor cell will act as an « eat-me » signal for dendritic cells. Once released, the nuclear protein HMGB1 will bind to TLR4, facilitating antigen processing and presentation. The dying tumor cells will also release ATP, which acts on P2X7 receptors and activates NLRP3 inflammasomme, leading to IL-1 release, necessary for IFN-- producing CD8+ T cells activation. Autophagy is a degradation process limiting genomic instability and cancer initiation. It can be induced after a stress of the endoplasmic reticulum (ER). ER-stress is also involved in calreticulin exposure during immunogenic cell death, so we aimed at understanding the role of autophagy in immunogenic cell death. We found that autophagy is required for the release of ATP after treatment with immunogenic chemotherapies. Moreover, we showed that ATP released from the dying cells is necessary for the recruitment of immune cells with inflammatory monocyte phenotype (CD11b+Ly6ChighLy6G-), as well as their precursors. ATP was also important for the differentiation of these inflammatory monocytes into dendritic cells. These CD11b+Ly6ChighLy6G- cells were efficient in presenting the tumor antigens to CD8+ T cells, and to induce a tumor-specific immune response. However, autophagy-deficient cells were not able to recuit dendritic cells or to induce CD8+ T cells activation. These studies showed the importance of autophagy in tumor-specific immune response, after treatment with immunogenic chemotherapies. We also reported that ATP is involved in the recruitment and differentiation of cells with inflammatory monocytes phenotype. Altogether, these results give new insights in the concept of immunogenic cell death.

En France, le cancer colorectal (CCR) est la 2ème cause de décès par cancer. Chez les patients, lorsque la tumeur est localisée, elle est réséquée par chirurgie. Toutefois, 50% des patients sont diagnostiqués à un stade métastatique, ces patients sont alors traités par chimiothérapie (FOLFOX/FOLFIRI), souvent en combinaison avec des thérapies ciblées incluant des anticorps tel que le Cetuximab (anti-EGFR) ou le Bevacizumab (anti-VEGF). Cependant, il reste encore environ 40% des patients qui ne répondent pas au traitement et l’une des causes les mieux établies est l'influence des mutations de la voie RAS en aval du récepteur à l'EGF sur la réponse au Cetuximab. C’est pourquoi l’identification de nouvelles cibles moléculaires accessibles aux anticorps permettrait le développement de nouveaux modèles de thérapie ciblée. Depuis peu, les Claudines ont suscité un intérêt pour le ciblage tumoral comme la claudin-4 dans les cancers de l’endomètre ou de la prostate. Très récemment, les résultats d'une étude clinique ont démontré que la combinaison d'un anticorps anti-Claudin-18.2, l'Acm IMAB362, avec la chimiothérapie prolongeait nettement la survie chez des patients atteints de cancer gastrique avancé.C’est dans cette optique que nous nous sommes focalisés sur les claudines dans le CCR. Tout d’abord en étudiant leur expression dans des échantillons de patients atteints de CCR métastatique. En analysant l’expression des claudines dans les nouveaux sous-types moléculaires, nous avons montré que certaines pouvaient avoir une valeur pronostique. Nous avons également identifié des claudines comme cibles thérapeutiques potentielles dans le CCR, parmi elles la CLDN1. En effet, nous avons montré que la forme membranaire de la CLDN1 était surexprimée dans les tumeurs primaires et métastases du CCR. Nous avons développé un anticorps monoclonal (Acm) ciblant les parties extracellulaires de la CLDN1. Nous avons montré que le ciblage thérapeutique de la CLDN1 par Acm provoquait un ralentissement significatif de la croissance, la migration et l'invasion des cellules tumorales aussi bien in vitro que in vivo. Afin d’améliorer l’efficacité du ciblage de la CLDN1 par Acm, nous avons couplé ce dernier avec une toxine, générant ainsi un Antibody Drug conjugated (ADC). Nous avons montré que le ciblage de la CLDN1 par un ADC diminuait la survie cellulaire in vitro en culture cellulaire 2D, mais également celle des sphéroïdes via un effet cytotoxique. Ce travail a permis d'établir la preuve de concept du ciblage de la CLDN1 aussi bien par Acm que par ADC. Afin de finaliser ce travail, ces résultats doivent être confirmés in vivo. A terme, nous espérons que ce ciblage puisse trouver sa place au sein de l’arsenal thérapeutique du CCR métastatique, en particulier chez les patients résistants aux traitements. / Colorectal cancer (CRC) is one of the major causes of cancer-related deaths in the Western world. When localized, CRC is often curable by surgery. However, 50% of patients are diagnosed at a metastatic stage, these patients are then treated with chemotherapy (FOLFOX / FOLFIRI), often in combination with targeted therapies including antibodies such as Cetuximab (anti-EGFR) or Bevacizumab (anti -VEGF). Despite these treatment, almost 40% of patients develop resistance. One of the most known resistance mechanisms of resistance is due to the RAS pathway downstream of the EGF receptor in response to Cetuximab. Therefore, more therapeutic options are required particularly by identifying new molecular targets that can be reached by antibodies. Recently, Claudines have generated interest as targets in cancer, such as claudin-4 in endometrial or prostate cancer. More recently, the results of a clinical study demonstrated that the combination of an anti-Claudin-18.2 antibody, IMAB362 mAb, with chemotherapy significantly prolonged survival in patients with advanced gastric cancer.Therefore, one of our aims was to focus on claudins in CCR. First, by studying their expression in metastatic CRC patient samples. We demonstrated the prognostic value of some claudins, after analyzing their gene expression in the new molecular subtype of CRC. Beside, we identified some claudins as potential therapeutic targets in CCR, among them claudin-1 (CLDN1). Indeed, we showed that the membrane form of CLDN1 is overexpressed in primary tumors and metastases of CRC. Therefore, we developed a monoclonal antibody (mAb) targeting the extracellular parts of CLDN1. We showed that therapeutic targeting of CLDN1 by mAb significantly decreased tumor cell growth, migration and invasion both in vitro and in vivo. In order to improve the efficiency of targeting CLDN1 by mAb, we conjugated it with a toxin, thus generating an Antibody Drug Conjugate (ADC). We showed that CLDN1 targeting by an ADC decreased cell survival in vitro in 2D cell culture, but also spheroids growth via a cytotoxic effect.This work demonstrated the proof of concept of CLDN1 targeting by both mAb and ADC. In order to achieve this work, the next steps remains on testing ADC affect in vivo models. CLDN1 is a good therapeutic target in the CCR. In the long term, we hope that its targeting can find its place within the therapeutic arsenal of metastatic CRC, particularly in treatment of resistant patients.

Les sarcomes sont des tumeurs rares (environ 1% des cancers) des tissus mous. Leur rareté et leur hétérogénéité clinique rend la prise en charge des patients très difficile. Ainsi, il est nécessaire d'identifier et de comprendre les mécanismes de l'oncogenèse de ces tumeurs.Pour cela, notre équipe a analysé 106 sarcomes par CGH-array et puces d'expression afin d'identifier des gènes d'intérêt pour expliquer la biologie de ces tumeurs. Grâce à des analyses intégratives bio-informatiques, deux gènes candidats ont été identifiés : les gènes RCBTB1 et DMD, dont la perte génomique dans respectivement 41% et 15% des cas et la diminution d'expression sont significativement associées à l'évolution métastatique. Nos résultats montrent que la délétion de RCBTB1 est pronostique de l'évolution métastatique. Il semblerait que cela soit dû à la sensibilisation des cellules à certaines chimiothérapies, plus particulièrement le docétaxel, lorsque RCBTB1 est surexprimé. En effet, nous avons pu montrer qu'une surexpression de ce gène augmentait le pourcentage de cellules en mitose or, le docétaxel agissant uniquement en mitose, ceci explique la sensibilisation des cellules au docétaxel. Enfin, nous avons vérifié les effets de la sensibilisation au docétaxel in vivo, en étudiant la croissance tumorale après traitement en fonction de l'expression de RCBTB1.Concernant DMD, nos résultats obtenus par RNA-seq montrent que seules deux isoformes sont exprimées dans les tumeurs d'origine myogénique : Dp427 et Dp71. Cependant, dans environ 20% des tumeurs, nous observons une délétion ciblant spécifiquement l'isoforme Dp427. Etant donné que la délétion de Dp427 n'a pas d'effet sur l'agressivité des cellules, j'ai testé l'hypothèse selon laquelle Dp71 aurait un rôle oncogénique. Ainsi, l'inhibition de Dp71 révèle qu'elle est nécessaire à la croissance cellulaire et à la formation de clones, car son inhibition entraîne un blocage du cycle cellulaire en phase G2/M / Sarcomas are rare malignant tumors that form a heterogeneous group with numerous histotypes and molecular subtypes. Among them, sarcomas with complex genomic profiles displaying no specific and recurrent genetic alterations represent 50% of all soft tissue sarcomas, and poorly respond to systemic treatment. It is therefore needed to improve our understanding of the mechanisms involved in response to chemotherapy and ultimately find new therapeutic targets.One hundred and six sarcoma samples were analyzed by CGH and cDNA arrays in order to establish both genomic and transcriptomic data from each sample. This analysis highlighted RCBTB1 and DMD genes which are lost and down-regulated in 41% and 15% of cases respectively. Their lost are significantly associated with metastatic evolution.Our results show that the deletion of RCBTB1 is prognostic of the metastatic evolution. It appears that this is due to the sensitization of the cells to specific chemotherapies, more particularly docetaxel, when RCBTB1 is overexpressed. Indeed, we have showed that overexpression of this gene increased the percentage of cells in mitosis. Docetaxel acting only in mitosis, this explains the sensitization of cells to docetaxel. Finally, we validated the effects of docetaxel sensitization in vivo by studying tumor growth after treatment.Concerning DMD, our results obtained by RNA-sequencing show that only two isoforms are expressed in sarcomas with complex genomics: Dp427 and Dp71. However, in 20% of tumors, we observed a deletion specifically targeting the Dp427 isoform. Since the deletion of Dp427 did not affect aggressiveness of cells, I tested the hypothesis that Dp71 would have an oncogenic role. Thus, inhibition of Dp71 reveals that it is necessary for cell growth and for the formation of clones, because its inhibition results in blocking of the G2 / M phase cell cycle

Les cancers sont l'une des causes majeures de mortalité dans le monde. Les mécanismes en jeu dans la croissance tumorale sont qualitativement connus, mais on se sait pas à l'heure actuelle prédire précisément quel sera le développement d'une tumeur donnée, ni estimer de façon certaine le protocole thérapeutique optimal pour chaque patient. Il est entendu que la modélisation mathématique pourrait apporter des éléments de réponse à ces questions. Durant cette thèse on s'est alors intéressé à la construction de formalismes mathématiques pour décrire la croissance tumorale et l'action de traitement anti-cancéreux. En particulier, on s'est intéressé à la prise en compte des mécanismes aussi bien moléculaires que cellulaires et tissulaires, par la construction d'un modèle continu, multi-échelles, de croissance de tumeur solide et d'angiogenèse. A partir de ce modèle, nous a pu envisager de façon qualitative un protocole optimal de combinaison entre un anti-angiogénique et une chimiothérapie.Le modèle multi-échelles inclut une représentation mathématique des voies de signalisation du VEGF dont on détaille la construction.Dans une autre approche, on a considéré un modèle discret, cellule-centré, reproduisant le développement de sphéroïdes de cellules épithéliales mammaires telles qu'observées lorsque ces cellules sont cultivées in vitro. On a pu mettre en évidence les différents mécanismes cellulaires impliqués dans la morphogenèse de structures composées de cellules saines, et celles composées de cellules mutées.Ces contributions montrent l'intérêt du formalisme multi-échelles adopté pour intégrer les connaissances et données sous-jacentes à l'étude du traitement des tumeurs.

Le déploiement d’outils de Contrôle de Qualité Analytique (CQA) intégrés à la boucle de soins apparaît comme un fort contributeur à la sécurisation du circuit des médicaments cytotoxiques en milieu de soin. Les techniques analytiques actuellement disponibles ont en commun d’être intrusives, de détruire une fraction des solutions thérapeutiques, d’exposer les personnels et de générer une filière spécifique d’élimination de déchets toxiques. En regard, de ces éléments, l’analyse non intrusive par Spectroscopie Raman (SR) est particulièrement innovante et en capacité d’améliorer significativement le cahier des charges technique du CQA. Le but de ce travail de thèse a été de procéder à une qualification opérationnelle de la SR dans le contexte du CQA hospitalier. Une attention particulière a été portée à la praticabilité de la nouvelle solution technique par SR, à son impact sur la sécurité et sur la sûreté des personnes et des biens ainsi qu’en terme environnemental. / The development of effective tools for the analytical quality control (AQC) of therapeutic objects (TO) appear to be a strong contributor to security of the cytotoxic drugs circuit in health care settings. Our goal is to ensure a high and stable quality in our pharmaceutical preparations for the benefit of patients and caregivers. Presently available analytical techniques have in common to be intrusive, destroying a fraction therapeutic solutions, exposing personal and generate specific toxic waste disposal. Compared to these, the non-intrusive analysis by Raman spectroscopy (RS) appears to us particularly innovative and has the capacity to significantly improve the specification of AQC technical specifications. The purpose of this work was to conduct an operational qualification of RS in the context of AQC. Special attention has been given to the feasibility of the new technical solution for SR, its impact on safety of persons and their working environment.

Les cancers sont l’une des causes majeures de mortalité dans le monde. Les mécanismes en jeu dans la croissance tumorale sont qualitativement connus, mais on se sait pas à l’heure actuelle prédire précisément quel sera le développement d’une tumeur donnée, ni estimer de façon certaine le protocole thérapeutique optimal pour chaque patient. Il est entendu que la modélisation mathématique pourrait apporter des éléments de réponse à ces questions. Durant cette thèse on s'est alors intéressé à la construction de formalismes mathématiques pour décrire la croissance tumorale et l’action de traitement anti-cancéreux. En particulier, on s'est intéressé à la prise en compte des mécanismes aussi bien moléculaires que cellulaires et tissulaires, par la construction d’un modèle continu, multi-échelles, de croissance de tumeur solide et d’angiogenèse. A partir de ce modèle, nous a pu envisager de façon qualitative un protocole optimal de combinaison entre un anti-angiogénique et une chimiothérapie.Le modèle multi-échelles inclut une représentation mathématique des voies de signalisation du VEGF dont on détaille la construction.Dans une autre approche, on a considéré un modèle discret, cellule-centré, reproduisant le développement de sphéroïdes de cellules épithéliales mammaires telles qu’observées lorsque ces cellules sont cultivées in vitro. On a pu mettre en évidence les différents mécanismes cellulaires impliqués dans la morphogenèse de structures composées de cellules saines, et celles composées de cellules mutées.Ces contributions montrent l’intérêt du formalisme multi-échelles adopté pour intégrer les connaissances et données sous-jacentes à l’étude du traitement des tumeurs. / Cancer is one of the leading causes of death in Europe. The mechanisms involved in tumour growth are qualitatively known, but we are still unable to precisely predict how a given tumour will evolve, nor estimate with certainty the optimal therapeutic protocol for each patient.It is well understood that mathematical modelling could give part of the answer to these questions. That is why during this thesis we considered the building of mathematical formalisms to describe tumour growth and the action of anti-cancer treatments. In particular, we investigated the molecular to tissular mechanisms of cancer development and angiogenesis through the building of a continuous multi-scale model. We were able to reproduce the effect of anti- angiogenesis treatments on tumour growth, and qualitatively study an optimal therapeutic protocol of anti-angiogenic combined with cytotoxic drugs. This multi-scale model integrates a mathematical representation of the signalling pathways of VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor). We detail the development of this model which is based solely on information available in the literature and dedicated databases. In another approach, we considered a discrete, cell-based model to reproduce the development of spheroid structures of mammary epithelial cells. This model considers the behaviour of these cells when observed while grown in vitro in an appropriate medium. We were able to highlight the different mechanisms involved in the morphogenesis of wild and mutated cells structures.This work shows the importance of the multi-scale formalism we used to integrate the knowledge and data related to the study of cancer treatment.