Le mélanome uvéal représente la tumeur intraoculaire maligne la plus fréquente dans la population adulte. De plus, 40% des mélanomes uvéaux sont asymptomatiques et sont donc diagnostiqués tardivement durant un examen ophtalmologique de routine. Aucun traitement de la tumeur primaire n'a changé l'incidence des métastases hépatiques et le pronostic final : le mélanome uvéal métastatique demeure une maladie incurable associée à une espérance de vie variant de 2 à 14 mois. L'objectif principal de ce projet de doctorat consiste donc à identifier les gènes exprimés lors du développement de la tumeur primaire du mélanome uvéal ainsi que ceux impliqués dans la formation des métastases. Dans un premier temps, la construction de banques de soustraction lignée cancéreuse TP31 - mélanocytes uvéaux normaux a permis de comparer ces deux populations d'ARNm et d'amplifier les gènes qui sont exprimés spécifiquement ou réprimés par la lignée cancéreuse TP31. L'analyse des 2 banques de soustraction a révélé 72 gènes surexprimés et 36 gènes réprimés dans la lignée cancéreuse TP31 et cette expression a été confirmée dans la tumeur primaire fraîche. En second lieu, nous avons vérifié l'existence de cellules souches cancéreuses dans le mélanome uvéal à l'aide de marqueurs spécifiques aux cellules souches. Ainsi, pour la première fois, une sous-population de cellules démontrant un phénotype de cellules souches a été caractérisée dans le mélanome uvéal et la présence de ces cellules chimiorésistantes pourrait avoir un impact sur le traitement. Enfin, la construction d'une banque de soustraction tumeurs primaires fraîches - mélanocytes uvéaux normaux a permis de déterminer les gènes réprimés par les tumeurs primaires. À la suite de l'analyse de la banque de soustraction, 136 gènes réprimés ont été identifiés et plusieurs d'entre eux sont impliqués dans l'apoptose, le développement et la pigmentation. Par ailleurs, nous avons voulu caractériser le transcriptome spécifique aux métastases hépatiques par la construction d'une banque de soustraction métastases hépatiques - tumeurs primaires épithélioïdes mais TARN des métastases était dégradé. Nous avons donc suggéré des solutions pour éviter la dégradation des futurs prélèvements de métastases. Finalement, le profil d'expression des sous-unités d'intégrines a été déterminé par cytométrie de flux dans les mélanocytes uvéaux normaux et les lignées cancéreuses dérivées de mélanomes uvéaux. Ces données ont permis de cibler la sous-unité d'intégrine a4 pour des études de régulation du promoteur puisque son expression était spécifique à la lignée métastatique H79.

Les métastases hépatiques du cancer colorectal (MHCR) sont fréquentes et sont associées à une mortalité significative. Ces dernières décennies, des progrès thérapeutiques importants ont permis d'en améliorer le pronostic. Plus particulièrement, le rôle des résections hépatiques s'est considérablement élargi dans la maladie métastatique limitée au foie, conduisant à un changement radical dans la prise en charge. Ceci a naturellement eu des répercussions sur l'imagerie, qui doit être très performante au niveau lésionnel, nécessitant des sensibilité et spécificité très élevées. Si les techniques modernes ont permis une amélioration très nette en termes de sensibilité, en particulier grâce aux produits de contraste hépatospécifiques et de l'imagerie pondérée en diffusion, l'amélioration de la spécificité est moins claire et moins bien évaluée. Pourtant, la spécificité est tout aussi importante dans ce contexte, où les erreurs diagnostiques sont coûteuses, avec des chirurgies inutiles en cas de faux positifs, et des résections incomplètes en cas de faux négatifs. Ces deux situations sont accompagnées d'une morbi-mortalité très importante. Le présent travail de thèse va donc explorer de nouvelles pistes dont l'objectif ultime serait d'améliorer la spécificité de l'imagerie des MHCR. La première étude confronte l'apparence des métastases d'origine colorectale en IRM de haute résolution et leur histologie sous-jacente. Cette étude originale démontre que la fibrose tumorale apparait en hypersignal T2 et la nécrose tumorale en hyposignal T2 et hypersignal T1, ce qui va à l'encontre du dogme classique. La seconde étude explore la faisabilité de la fusion d'images IRM/échographie dans l'exploration de lésions hépatiques focales chez des patients ayant un cancer colorectal. Cette étude montre qu'un nombre significatif de lésions ne peuvent être visualisées à l'échographie qu'en utilisant la fusion, ouvrant la voie à une meilleure caractérisation lésionnelle en combinant les atouts de l'échographie et de l'IRM. Enfin, la troisième étude, complétée d'une revue iconographique, analyse le comportement IRM des lésions hépatiques après injection d'un produit de contraste intravasculaire. Elle montre une accumulation progressive du contraste au sein des angiomes, mais pas dans les métastases, conduisant à des apparences très différentes sur la phase tardive. Ceci était aussi observé dans les lésions de petites tailles, ce qui devrait permettre une meilleure spécificité dans les cas difficiles / Colorectal cancer liver metastases (CRCLM) are common and result in significant mortality. During the past decades, important therapeutic advances have improved the prognosis signficantly, especially through a marked expansion of the role of hepatic resections in liverlimited metastatic disease, leading to a radical change in management. This was naturally accompanied by an equally radical change in the imaging paradigm, now centered at the lesion level and not at the patient level, requiring very high sensitivity and specificity. While modern techniques have allowed a significant improvement in terms of sensitivity, especially through the use of hepatospecific contrast agents and diffusion imaging, the benefits in term of specificity are less clear, with only few studies focusing on and reporting the specificity of the techniques. However, specificity is equally important in this context, where diagnostic errors are costly, resulting either in unnecessary surgeries in case of false positives or in incomplete resections in case of false negatives. In this setting, our thesis will examine the results of three studies, which objective is to offer possible solutions to better understand the imaging of metastases and improve the specificity of liver imaging of CRCLM. The first study analyzes the association between high resolution MRI appearance of CRCLM and their underlying histology, showing that tumor fibrosis was in hypersignal on T2 Weighted Imaging while tumor necrosis was in hyposignal on T2 Weighted Imaging and hypersignal on T1 Weighted Imaging, which goes against the classical teaching about these lesions. The second study assesses the feasibility of using an MRI/Ultrasound fusion system in the exploration of liver lesions in patients with colorectal cancer. This study shows that more lesions were detected with ultrasound when using the fusion system, suggesting that a fusion system may allow a better characterization of lesions by combining the complementary information of MRI and ultrasound. Finally, the third study and its accompanying pictorial essay, explored the behavior of liver lesions after injection of an intravascular contrast agent. The main finding of this study was that hemangioma were accumulating the contrast over time while metastases were not, a key differentiating feature. This finding was found even in small lesions, often difficult to diagnose, suggesting that using such contrast in the exploration of liver lesions in patients with CRCLM would result in a higher specificity of the method

Le cancer colorectal est un enjeu majeur de Santé publique. Près de la moitié des patients porteurs d’un cancer colorectal va développer des métastases hépatiques. La chirurgie est le seul traitement potentiellement curatif. Tout doit donc être mis en oeuvre pour que ces patients accèdent à un geste chirurgical. Le volume de foie restant après hépatectomie est un des principaux facteurs limitant en chirurgie hépatique. Des techniques innovantes ont été développées dans l’optique d’une épargne parenchymateuse : l’utilisation conjointe des techniques de destruction focalisée et la chirurgie hépatique en deux temps. La chirurgie hépatique en deux temps est efficace d’un point de vue carcinologique, mais reste une procédure complexe techniquement avec une morbidité non négligeable, notamment à cause des adhérences péri-hépatiques post-opératoires. Ces adhérences sont systématiques après chirurgie hépatique mais peuvent être prévenues par l’utilisation de membranes antiadhérences après la première hépatectomie. Dans cette indication, l’étude de phase II multicentrique, présentée dans ce travail, retrouvait une diminution de l’incidence et de la sévérité de ces adhérences après utilisation de seprafilm®, ce qui facilitait la seconde hépatectomie. Les techniques de destruction focalisée peuvent dans certains cas se substituer à la chirurgie en cas de métastases résécables. Elles permettent également d’augmenter le nombre de patients candidats à une prise en charge à visée curative, lorsqu’elles sont associées à la chirurgie, en cas de métastases non résécables. Ces techniques présentent néanmoins plusieurs inconvénients qui limitent leur utilisation. Les ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU) sont une technique récente, non ionisante, de destruction focalisée dont les avantages théoriques sont particulièrement adaptés au traitement des tumeurs hépatiques. La technologie HIFU actuelle repose sur un dispositif de traitement extra-corporel, dont la limite principale est la faible taille des ablations, qui doivent être juxtaposées pour traiter des tumeurs de quelques centimètres, ce qui nécessite des temps de traitement de plusieurs dizaines de minutes. Le développement d’une sonde HIFU per-opératoire, à géométrie torique, a permis d’obtenir des ablations d’environ 7 cm3 en 40 secondes sur un modèle porcin. Nous avons pu montrer, lors de l’étude de phase I-IIa présentée dans ce travail, que ces résultats étaient reproduits chez l’homme sur foie sain destiné à être réséqué. Les résultats positifs de ces deux études prospectives nous ont permis d’envisager une étude de phase III sur la prévention des adhérences péri-hépatiques, la poursuite de l’étude HIFU en ciblant cette fois les métastases hépatiques, et la réalisation d’une étude de phase II sur la résection hépatique assistée par HIFU comme aide à l’hémostase / Colorectal cancer is a major health problem. Almost half of patients will develop liver metastasis. Surgery is the only potentially curative treatment. Everything possible must be done for these patients to perform liver surgery. Remnant liver volume after hepatectomy is the main limit of liver surgery. Innovative techniques have been developed to spare liver parenchyma: concomitant use of focal destruction and two-stage hepatectomy. Two-stage hepatectomy is oncologically effective but is a challenging procedure with high morbidity, in part because of peri-hepatic adhesions. These adhesions occur systematically after liver surgery but can be prevented by the use of anti-adhesion membranes at the end of the first hepatectomy. In this indication, the multicentre phase II study presented herein, showed a decrease in extent and severity of adhesions with use of seprafilm®. It facilitated the dissection and so the second hepatectomy. Techniques involving focal destruction can replace surgery in selected cases of resectable metastases. They also increase the number of patients candidates to curative liver-directed therapy in unresectable metastases. These techniques have however several disadvantages, which limit their use. High intensity focused ultrasound (HIFU) is a recent, non-ionizing, technology of focal destruction. Theoretical advantages make HIFU a promising technique for focal ablation of liver tumours. Current technology is based on extra-corporeal treatment. The main limit is that elementary ablations are small and must be juxtaposed to treat supra-centimetric tumours, resulting in long-time treatment. A new and powerful HIFU device enabling destruction of larger liver volumes (7 cm3 in 40 seconds) has been developed based on toroidal transducers. We showed, in a phase I-IIa study presented herein, that preclinical results could be reproduced on healthy liver of patients undergoing hepatectomy. Positive results of these two prospective studies have allowed to design a phase III trial on prevention of peri-hepatic adhesions, to continue the evaluation of HIFU by targeting liver metastases and by assisting liver resection, in a phase II study, as a sealing device

Dans notre travail de thèse, nous nous sommes attachés à répondre à cette question : peut-t-on améliorer la résécabilité tumorale dans le métastases hépatiques et péritonéales du cancer colorectal? Pour cela nous nous sommes appuyés sur deux éléments : la fluorescence du vert d’indocyanine et sa détection par la caméra NIR. Dans un premier temps, après une mise au point en laboratoire, nous avons appliqué cette technique aux résections hépatiques. Nous avons montré que cette technique a un double intérêt : la détection des lésions tumorales et l’amélioration de la marge de résection oncologique. La question encore ouverte est le pourcentage de cellules cancéreuses ou précancéreuses présentent dans cette couronne fluorescente. Dans un deuxième temps nous avons appliqué cette technique dans la carcinose péritonéale. Il s’agit d’une première étude de faisabilité car nous n’avons retrouvé aucune publication sur ce sujet. Nous avons pu montrer des similitudes avec l’étude sur le foie. La fluorescence de l’ICG permet de détecter des tumeurs du péritoine difficilement visibles à l’œil nu grâce à l’intensité et à la qualité de la fluorescence même. Les perspectives sont centrées sur deux axes: l’agent fluorescent, le vert d’indocyanine, et les caméras NIR / In our work of PhD, we endeavored to answer this question: do we can improve tumor resectability in the liver and peritoneal metastases of colorectal cancer? For this, we relied on two elements: the fluorescence of indocyanine green and its detection by NIR camera. Initially, after formal laboratory development, we applied this technique to liver resections. We have shown that this technique has two advantages: the detection of tumor lesions and improving the margin of oncologic resection. The still open question is the percentage of cancerous or precancerous cells present in the fluorescent ring. Secondly, we applied this technique in peritoneal carcinomatosis. This is a first feasibility study because we did not find any publications on this topic. We could show similarities with the study on the liver. The fluorescence from ICG can detect tumors of the peritoneum hardly visible to the naked eye through the intensity and quality of the fluorescence. The outlook is focused on two areas: the fluorescent agent, indocyanine green, and NIR cameras

Lors du diagnostic de cancer colorectal, près d’un quart des patients ont des métastases hépatiques dites synchrones. Lorsque la tumeur primitive est asymptomatique, la stratégie chirurgicale (chirurgie première de la tumeur primitive versus chirurgie première des métastases hépatiques) reste débattue. Les recommandations actuelles ne reposent que sur des accords d’experts qui elles-mêmes sont basées sur des études cliniques rétrospectives. L’étude du microenvironnement tumoral a pris ces dernières années une place majeure dans la recherche sur le cancer. Elle a permis de changer de paradigme avec une nouvelle conception du processus métastatique : une tumeur primitive peut agir sur le microenvironnement du futur site métastatique pour créer une "niche pré-métastatique". Cette niche pré-métastatique permettrait secondairement la croissance des cellules tumorales via une angiogénèse tumorale et la formation de métastases. Par une triple approche à la fois fondamentale, translationnelle et clinique, nous avons obtenu des données qui suggèrent qu’une chirurgie première de la tumeur colique ou rectale permet de moduler l’angiogénèse au sein du microenvironnement hépatique. Cette stratégie chirurgicale permettrait également d’améliorer le pronostic oncologique des malades et l’efficacité des anti-angiogéniques. / At the time of the diagnosis of colorectal cancer, nearly 25% of patients have synchronous liver metastases. When this tumor is asymptomatic, the question of surgical strategy (primary tumor first versus liver-first strategy) remains debated. Current recommendations are based on agreements of experts which are by themselves based on retrospective clinical studies. The study of the tumor microenvironment has taken in recent years a major place in the field of cancer research. It leads to new paradigm with a new conception of the metastatic process. It may be possible that the microenvironment of the metastatic sites can be modulated by the primary tumor to promote the formation of the pre-“metastatic niche”. This leads to promote the growth of cancer cells and increase the metastatic potential of primary tumor. By a multidisciplinary research including fundamental, translational and clinical approaches, we have shown that primary tumor first strategy could modulate tumor angiogenesis and liver metastatic process. It is associated with improved survival of patients and efficacy of the anti-angiogenic therapy.