Th.--Pharm.--Paris 5, 1985. N°: 110.

Les derniers évènements planétaires et plus particulièrement l'avènement sans précédent du nouveau coronavirus augmente la demande pour des appareils de test à proximité du patient. Ceux-ci fonctionnent avec une batterie et peuvent identifier rapidement des biomarqueurs cibles. Pareils systèmes permettent aux utilisateurs, disposant de connaissances limitées en la matière, de réagir rapidement, par exemple dans la détection d'un cas positif de COVID-19. La mise en œuvre de l'élaboration d'un tel instrument est un projet multidisciplinaire impliquant notamment la conception de circuits intégrés, la programmation, la conception optique et la biologie, demandant tous une maîtrise pointue des détails. De plus, l'établissement des spécifications et des exigences pour mesurer avec précision les interactions lumière-échantillon s'additionnent au besoin d'expérience dans la conception et la fabrication de tels systèmes microélectriques personnalisés et nécessitent en elles-mêmes, une connaissance approfondie de la physique et des mathématiques. Ce projet vise donc à concevoir et à mettre en œuvre un appareil sans fil pour détecter rapidement des biomarqueurs impliqués dans des maladies infectieuses telles que le COVID-19 ou des types de cancers en milieu ambulatoire. Cette détection se fait grâce à des méthodes basées sur la fluorescence. La spectrophotométrie de fluorescence permet aux médecins d'identifier la présence de matériel génétique viral ou bactérien tel que l'ADN ou l'ARN et de les caractériser. Les appareils de paillasse sont énormes et gourmand énergétiquement tandis que les spectrophotomètres à fluorescence miniatuarisés disponibles dans le commerce sont confrontés à de nombreux défis. Ces appareils miniaturisés ont été découverts en tirant parti des diodes électroluminescentes (DEL) à semi-conducteurs peu coûteuses et de la technologie des circuits intégrés. Ces avantages aident les scientifiques à réduire les erreurs possibles, la consommation d'énergie et le coût du produit final utilisé par la population. Cependant, comme leurs homologues de paillasse, ces appareils POC doivent quantifier les concentrations en micro-volume d'analytes sur une large gamme de longueurs d'onde suivant le cadre d'une économie en ressources. Le microsystème envisagé bénéficie d'une approche de haute précision pour fabriquer une puce microélectronique CMOS. Ce procédé se fait de concert avec un boîtier personnalisé imprimé en 3D pour réaliser le spectrophotomètre à la fluorescence nécessaire à la détection quantitative d'analytes en microvolume. En ce qui a trait à la conception de circuits, une nouvelle technique de mise à auto-zeroing est appliquée à l'amplificateur central, celui-ci étant linéarisé avec des techniques de recyclage et de polarisation adaptative. Cet amplificateur central est entièrement différentiel et est utilisé dans un amplificateur à verrouillage pour récupérer le signal d'intérêt éclipsé par le bruit. De plus, l'augmentation de la sensibilité de l'appareil permet des mesures quantitatives avec des concentrations en micro-volume d'analytes ayant moins d'erreurs de prédiction de concentration. Cet avantage cumulé à une faible consommation d'énergie, un faible coût, de petites dimensions et un poids léger font de notre appareil une solution POC prometteuse dans le domaine de la spectrophotométrie de fluorescence. La validation de ce projet s'est fait en concevant, fabriquant et testant un prototype discret et sans fil. Son article de référence a été publié dans IEEE LSC 2018. Quant à la caractérisation et l'interprétation du prototype d'expériences in vitro à l'aide d'une interface MATLAB personnalisée, cet article a été publié dans IEEE Sensors journal (2021). Les circuits intégrés et les photodétecteurs ont été fabriqués ont été conçus et fabriqués par Cadence en 2019. Relativement aux solutions de circuit proposées, elles ont été fabriquées avec la technologie CMOS 180 nm et publiées lors de la conférence IEEE MWSCAS 2020. Tout comme cette dernière contribution, les expériences in vitro avec le dispositif proposé incluant la puce personnalisée et le boîtier imprimé en 3D ont été réalisés et les résultats électriques et optiques ont été soumis au IEEE Journal of Solid-State Circuits (JSSC 2022). / The most recent and unprecedented experience of the novel coronavirus increases the demand for battery-operated near-patient testing devices that can rapidly identify the target biomarkers. Such systems enable end-users with limited resources to quickly get feedback on various medical tests, such as detecting positive COVID-19 cases. Implementing such a device is a multidisciplinary project dealing with multiple areas of expertise, including integrated circuit design, programming, optical design, and biology, each of which needs a firm grasp of details. Alongside the need for experience in designing and manufacturing custom microelectronic systems, establishing the specifications and requirements to precisely measure the light-sample interactions requires an in-depth knowledge of physics and mathematics. This project aims to design and implement a wireless point-of-care (POC) device to rapidly detect biomarkers involved in infectious diseases such as COVID-19 or different types of cancers in an ambulatory setting using fluorescence-based methods. Fluorescence spectrophotometry allows physicians to identify and characterize viral or bacterial genetic materials such as DNAs or RNAs. The benchtop devices that are currently available are bulky and power-hungry, whereas the commercially available miniaturized fluorescence spectrophotometers are facing many challenges. Many of these difficulties have been resolved in literature thanks to inexpensive semiconductor light-emitting diodes (LEDs) and integrated circuits technology. Such advantages aid scientists in decreasing the size, power consumption, and cost of the final product for end-users. However, like the benchtop counterparts, such POC devices must quantify micro-volume concentrations of analytes across a wide wave length range under an economy of resources. The envisioned microsystem benefits from a high-precision approach to fabricating a CMOS microelectronic chip combined with a custom 3D-printed housing. This implementation results in a fluorescence spectrophotometer for qualitative and quantitative detection of micro-volume analytes. In terms of circuit design, a novel switched-biasing ping-pong auto-zeroed technique is applied to the core amplifier, linearized with recycling and adaptive biasing techniques. The fully differential core amplifier is utilized within a lock-in amplifier to retrieve the signal of interest overshadowed by noise. Increasing the device's sensitivity allows quantitative measurements down to micro-volume concentrations of analytes with less concentration prediction error. Such an advantage, along with low-power consumption, low cost, low weight, and small dimensions, make our device a promising POC solution in the fluorescence spectrophotometry area. The approach of this project was validated by designing, fabricating, and testing a discrete and wireless prototype. Its conference paper was published in IEEE LSC 2018, and the prototype characterization and interpretation of in vitro experiments using a custom MATLAB interface were published in IEEE Sensors Journal (2021). The integrated circuits and photodetectors were designed and fabricated by the Cadence circuit design toolbox (2019). The proposed circuit solutions were fabricated with 180-nm CMOS technology and published at IEEE MWSCAS 2020 conference. As the last contribution, the in vitro experiments with the proposed device, including the custom chip and 3D-printed housing, were performed, and the electrical and optical results were submitted to the IEEE Journal of Solid-State Circuits (JSSC 2022).

Les derniers évènements planétaires et plus particulièrement l'avènement sans précédent du nouveau coronavirus augmente la demande pour des appareils de test à proximité du patient. Ceux-ci fonctionnent avec une batterie et peuvent identifier rapidement des biomarqueurs cibles. Pareils systèmes permettent aux utilisateurs, disposant de connaissances limitées en la matière, de réagir rapidement, par exemple dans la détection d'un cas positif de COVID-19. La mise en œuvre de l'élaboration d'un tel instrument est un projet multidisciplinaire impliquant notamment la conception de circuits intégrés, la programmation, la conception optique et la biologie, demandant tous une maîtrise pointue des détails. De plus, l'établissement des spécifications et des exigences pour mesurer avec précision les interactions lumière-échantillon s'additionnent au besoin d'expérience dans la conception et la fabrication de tels systèmes microélectriques personnalisés et nécessitent en elles-mêmes, une connaissance approfondie de la physique et des mathématiques. Ce projet vise donc à concevoir et à mettre en œuvre un appareil sans fil pour détecter rapidement des biomarqueurs impliqués dans des maladies infectieuses telles que le COVID-19 ou des types de cancers en milieu ambulatoire. Cette détection se fait grâce à des méthodes basées sur la fluorescence. La spectrophotométrie de fluorescence permet aux médecins d'identifier la présence de matériel génétique viral ou bactérien tel que l'ADN ou l'ARN et de les caractériser. Les appareils de paillasse sont énormes et gourmand énergétiquement tandis que les spectrophotomètres à fluorescence miniatuarisés disponibles dans le commerce sont confrontés à de nombreux défis. Ces appareils miniaturisés ont été découverts en tirant parti des diodes électroluminescentes (DEL) à semi-conducteurs peu coûteuses et de la technologie des circuits intégrés. Ces avantages aident les scientifiques à réduire les erreurs possibles, la consommation d'énergie et le coût du produit final utilisé par la population. Cependant, comme leurs homologues de paillasse, ces appareils POC doivent quantifier les concentrations en micro-volume d'analytes sur une large gamme de longueurs d'onde suivant le cadre d'une économie en ressources. Le microsystème envisagé bénéficie d'une approche de haute précision pour fabriquer une puce microélectronique CMOS. Ce procédé se fait de concert avec un boîtier personnalisé imprimé en 3D pour réaliser le spectrophotomètre à la fluorescence nécessaire à la détection quantitative d'analytes en microvolume. En ce qui a trait à la conception de circuits, une nouvelle technique de mise à auto-zeroing est appliquée à l'amplificateur central, celui-ci étant linéarisé avec des techniques de recyclage et de polarisation adaptative. Cet amplificateur central est entièrement différentiel et est utilisé dans un amplificateur à verrouillage pour récupérer le signal d'intérêt éclipsé par le bruit. De plus, l'augmentation de la sensibilité de l'appareil permet des mesures quantitatives avec des concentrations en micro-volume d'analytes ayant moins d'erreurs de prédiction de concentration. Cet avantage cumulé à une faible consommation d'énergie, un faible coût, de petites dimensions et un poids léger font de notre appareil une solution POC prometteuse dans le domaine de la spectrophotométrie de fluorescence. La validation de ce projet s'est fait en concevant, fabriquant et testant un prototype discret et sans fil. Son article de référence a été publié dans IEEE LSC 2018. Quant à la caractérisation et l'interprétation du prototype d'expériences in vitro à l'aide d'une interface MATLAB personnalisée, cet article a été publié dans IEEE Sensors journal (2021). Les circuits intégrés et les photodétecteurs ont été fabriqués ont été conçus et fabriqués par Cadence en 2019. Relativement aux solutions de circuit proposées, elles ont été fabriquées avec la technologie CMOS 180 nm et publiées lors de la conférence IEEE MWSCAS 2020. Tout comme cette dernière contribution, les expériences in vitro avec le dispositif proposé incluant la puce personnalisée et le boîtier imprimé en 3D ont été réalisés et les résultats électriques et optiques ont été soumis au IEEE Journal of Solid-State Circuits (JSSC 2022). / The most recent and unprecedented experience of the novel coronavirus increases the demand for battery-operated near-patient testing devices that can rapidly identify the target biomarkers. Such systems enable end-users with limited resources to quickly get feedback on various medical tests, such as detecting positive COVID-19 cases. Implementing such a device is a multidisciplinary project dealing with multiple areas of expertise, including integrated circuit design, programming, optical design, and biology, each of which needs a firm grasp of details. Alongside the need for experience in designing and manufacturing custom microelectronic systems, establishing the specifications and requirements to precisely measure the light-sample interactions requires an in-depth knowledge of physics and mathematics. This project aims to design and implement a wireless point-of-care (POC) device to rapidly detect biomarkers involved in infectious diseases such as COVID-19 or different types of cancers in an ambulatory setting using fluorescence-based methods. Fluorescence spectrophotometry allows physicians to identify and characterize viral or bacterial genetic materials such as DNAs or RNAs. The benchtop devices that are currently available are bulky and power-hungry, whereas the commercially available miniaturized fluorescence spectrophotometers are facing many challenges. Many of these difficulties have been resolved in literature thanks to inexpensive semiconductor light-emitting diodes (LEDs) and integrated circuits technology. Such advantages aid scientists in decreasing the size, power consumption, and cost of the final product for end-users. However, like the benchtop counterparts, such POC devices must quantify micro-volume concentrations of analytes across a wide wave length range under an economy of resources. The envisioned microsystem benefits from a high-precision approach to fabricating a CMOS microelectronic chip combined with a custom 3D-printed housing. This implementation results in a fluorescence spectrophotometer for qualitative and quantitative detection of micro-volume analytes. In terms of circuit design, a novel switched-biasing ping-pong auto-zeroed technique is applied to the core amplifier, linearized with recycling and adaptive biasing techniques. The fully differential core amplifier is utilized within a lock-in amplifier to retrieve the signal of interest overshadowed by noise. Increasing the device's sensitivity allows quantitative measurements down to micro-volume concentrations of analytes with less concentration prediction error. Such an advantage, along with low-power consumption, low cost, low weight, and small dimensions, make our device a promising POC solution in the fluorescence spectrophotometry area. The approach of this project was validated by designing, fabricating, and testing a discrete and wireless prototype. Its conference paper was published in IEEE LSC 2018, and the prototype characterization and interpretation of in vitro experiments using a custom MATLAB interface were published in IEEE Sensors Journal (2021). The integrated circuits and photodetectors were designed and fabricated by the Cadence circuit design toolbox (2019). The proposed circuit solutions were fabricated with 180-nm CMOS technology and published at IEEE MWSCAS 2020 conference. As the last contribution, the in vitro experiments with the proposed device, including the custom chip and 3D-printed housing, were performed, and the electrical and optical results were submitted to the IEEE Journal of Solid-State Circuits (JSSC 2022).

Reproduction de : Thèse de doctorat : Mycotoxicologie : Toulouse, INPT : 2005. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 187 réf.

Parmi les diverses complications de la grossesse, la prééclampsie (PE) représente encore à ce jour l’une des causes majeures de mortalité et morbidité maternelle et fœtale. Malheureusement, il n’existe toujours pas de traitement curatif efficace autre que l’accouchement et la délivrance du placenta. Par contre, la prise quotidienne d’aspirine chez les femmes à risque élevé, débutée avant 16 semaines de grossesse, constitue une méthode préventive efficace de la PE. Il devient impératif de trouver une façon d’identifier les femmes à risque de PE. Plusieurs méthodes ont été proposées, dont l’utilisation de mesures biophysiques. Les études sur ce sujet présentent des résultats variables qui peuvent être en partie attribuables à l’hétérogénéité des techniques de mesure et des méthodologies utilisées. Nous avons réalisé une étude de cohorte prospective afin d’estimer la valeur prédictive de deux paramètres biophysiques. Ces deux paramètres sont l’indice de masse corporel (IMC) et la pression artérielle moyenne (PAM). Nous avons observé que l’IMC, modélisé en tant que variable continue, et la PAM, prise à l’aide d’un appareil automatisé validé pour les femmes enceintes, des femmes au premier trimestre de la grossesse sont associés au risque de développer une PE. Ces marqueurs peuvent donc être utiles pour la prédiction précoce de la PE et devraient être considérés dans un modèle de prédiction de la PE à être utilisé en clinique. / Among the various complications of pregnancy, preeclampsia (PE) is one of the major causes of maternal and fetal mortality and morbidity to this day. Unfortunately, there is still no effective cure of PE other than the delivery of the placenta. However, daily aspirin have been shown to effectively prevent PE in high-risk women when started before 16 weeks of gestation. It is imperative to identify women at risk for PE early in gestation. Several methods have been proposed, including the use of biophysical measurements. Studies on this topic show varying results, which can be partly due to differences in measurement techniques and in methodology. We conducted a prospective observational cohort study to estimate the performance of two biophysical parameters, measured with standardized techniques during the first trimester of pregnancy, for the prediction of PE. These two parameters are the body mass index (BMI) and the mean arterial blood pressure (MAP). We observed that the BMI, modeled as a continuous variable, and the MAP, measured using an automated device validated for pregnant women, of women in the first trimester of pregnancy are associated with the risk of developing PE. Therefore, these markers appear to be useful for the early prediction of PE and should be considered in a predictive model of PE for clinical use.

La sténose aortique calcifiante est l'une des valvulopathies les plus prévalentes dans les pays à haut revenu. C'est une maladie caractérisée par le remodelage fibro-calcique progressif des feuillets valvulaires aortique, conduisant à l'obstruction de l'éjection ventriculaire gauche, la détérioration de la structure et de la fonction cardiaque, et ultimement le décès en l'absence de traitement. Actuellement, il n'existe pas de traitement non-invasif pour la sténose aortique; la chirurgie de remplacement valvulaire ou l'implantation transcathéter demeurent les seuls traitements disponibles pour les stades avancés de la maladie. Les évidences accumulées au cours des deux dernières décennies démontrent que la sténose aortique n'est pas une simple maladie avec une problématique purement d'ordre mécanique. Au contraire, la pathophysiologie de la sténose aortique est très complexe et hautement régulée par de multiples mécanismes cellulaires et moléculaires. Ces mécanismes semblent être divisés en deux phases : i.) une phase d'initiation présentant des similitudes avec l'athérosclérose, et ii.) une phase de propagation et de progression impliquant, entre autres, l'altération du métabolisme osseux et/ou phosphocalcique, ainsi que la minéralisation valvulaire aortique active. Dans l'avenue du développement de pharmacothérapies efficaces pour prévenir le développement et/ou la progression de la sténose aortique, il est primordial d'approfondir les connaissances sur les mécanismes pathologiques impliqués dans la progression de la maladie. Dans le cadre des travaux de cette thèse de doctorat, deux grands enjeux peuvent être définis : i.) identifier les facteurs associés à la progression plus rapide de la sténose aortique, afin de mieux comprendre la pathophysiologie de la maladie valvulaire, et ii.) améliorer la stratification du risque dans la sténose aortique, en identifiant les prédicteurs d'évènements cliniques adverses, mais aussi les facteurs axés sur les patients ainsi que leurs changements durant la progression de la maladie. / Calcific aortic stenosis is one of prevalent heart valve diseases in high-income countries. Calcific aortic stenosis is a disease characterized by progressive fibro-calcific remodeling of aortic valve leaflets, leading to left ventricular outflow tract obstruction, deterioration of cardiac structure and function, and ultimately death without treatment. Currently, a non-invasive treatment for aortic stenosis is not available; surgical valve replacement or transcatheter implantation remain the only treatments available for patients with advanced disease stages. The evidences accumulated over the past two decades demonstrates that aortic stenosis is not a simple disease with a purely mechanical problem. Rather, the pathophysiology of aortic stenosis is extremely complex and highly regulated by multiple cellular and molecular mechanisms. These mechanisms seem to be divided into two phases: i.) an initiation phase with similarities to atherosclerosis, and ii.) a propagation and progression phase involving, among other, the alteration of bone and/or calcium phosphate metabolism, as well as active aortic valve mineralization. In the perspective to develop efficient pharmacotherapies able to prevent the development and/or progression of aortic stenosis, it is crucial to extend our knowledge on the pathological mechanisms involved in the disease progression. In the present doctoral thesis, two main challenges can be defined: i.) to identify the factors associated with faster progression rate of aortic stenosis, which may help to better understand the pathophysiology of the valve disease, and ii.) to improve risk stratification of patients with aortic stenosis, by identifying the predictors of adverse clinical events, but also patient-related factors and their changes during disease progression.

Introduction : Le cancer du poumon est la néoplasie la plus mortelle au Canada. La majorité des patients reçoivent leur diagnostic à un stade avancé pour lequel il n'existait que peu d'options thérapeutiques efficaces jusqu'à récemment. L'immunothérapie, sous forme de molécules ciblant un point de contrôle du système immunitaire, soit les anti-PD-1 et PD-L1, a révolutionné le traitement des patients atteints d'un cancer pulmonaire de stade avancé. En effet, ces traitements améliorent significativement leur survie tout en ayant un profil d'effets secondaires acceptable. À ce jour, le seul biomarqueur prédictif de réponse à l'immunothérapie approuvé pour l'utilisation clinique est l'immunohistochimie pour le PD-L1. Cependant, vu l'absence de données empiriques dans certaines situations cliniques, les recommandations entourant l'implantation de ce biomarqueur dans les laboratoires de pathologie se sont accompagnées de plusieurs zones grises et de contraintes. Cela avait pour effet de limiter l'accès au test de ce biomarqueur pour les échantillons contenant moins de 100 cellules tumorales et ayant plus de 3 ans ainsi qu'aux prélèvements cytologiques. De plus, l'impact de la présence d'une hétérogénéité intratumorale du marquage de PD-L1 lorsque testé sur de petits spécimens n'avait pas non plus été considéré. Objectifs : L'objectif général de cette thèse est de résoudre certaines problématiques touchant l'utilisation de l'immunohistochimie pour le PD-L1 afin d'améliorer la prise en charge du patient et d'élargir le nombre d'échantillons éligibles pour l'évaluation de ce biomarqueur par le pathologiste. Les objectifs spécifiques de ces travaux sont (1) de déterminer le résultat de l'immunohistochimie pour le PD-L1 sur des spécimens avec des caractéristiques non validées (2), de comparer le résultat entre des spécimens cytologiques et tissulaires et (3) de quantifier l'hétérogénéité du marquage de PD-L1 ainsi que son impact clinique, lorsqu'effectué sur une petite biopsie. Méthodes : 1) Une cohorte rétrospective de 1438 patients consécutifs avec un NSCLC testés pour PD-L1 a servi à mesurer la présence d'une association entre PD-L1 et les caractéristiques du spécimen; 2) 46 patients ayant des échantillons cytologiques, biopsiques et chirurgicaux appariés ont été sélectionnés pour comparer l'expression de PD-L1 entre les spécimens d'un même patient afin d'en évaluer la fiabilité sur des spécimens cytologiques. La faisabilité de l'évaluation en cytologie a été appréciée en calculant le degré d'accord intra et interobservateur avec quatre pathologistes et en estimant le degré de difficulté de lecture de chaque lame; 3) Afin de mesurer l'hétérogénéité de marquage de PD-L1, des micromatrices tissulaires ont été construites à partir d'adénocarcinomes pulmonaires de 241 patients afin de simuler la prise de multiples biopsies dans une même tumeur. L'hétérogénéité de PD-L1, définie comme un patient ayant une carotte tissulaire positive et une négative, a été quantifiée. L'impact clinique de cette hétérogénéité a été évalué en calculant le nombre de patients pouvant avoir reçu un résultat faussement négatif. Résultats : 1) 35,5 % des patients avaient un échantillon avec au moins une caractéristique non validée. Les échantillons contenant moins de 100 cellules tumorales et âgés de plus de 3 ans étaient significativement associés à des résultats négatifs pour PD-L1. L'expression de PD-L1 n'était pas différente entre les patients avec un échantillon cytologique et ceux avec un échantillon tissulaire dans cette cohorte. 2) Ces résultats pour les échantillons cytologiques ont été confirmés dans une seconde étude où le degré d'accord entre l'expression de PD-L1 obtenue sur des échantillons cytologiques et tissulaires était modéré à substantiel. Le degré d'accord interobservateur était substantiel et l'accord intraobservateur presque parfait. L'évaluation de PD-L1 en cytologie n'était pas plus difficile que sur les échantillons tissulaires. 3) 22,4 % des patients présentaient un marquage hétérogène pour PD-L1. Parmi les patients avec au moins une carotte tissulaire négative, 26,5 % avaient aussi une carotte positive et auraient pu avoir reçu un résultat faussement négatif basé sur une seule biopsie. Conclusion : Les travaux inclus dans cette thèse permettent de mieux comprendre l'impact d'évaluer l'expression de PD-L1 sur des échantillons non validés lorsqu'il n'est pas possible d'obtenir plus de matériel tumoral chez un patient. La seconde étude a contribué à élargir significativement le nombre de patients pouvant avoir accès à l'évaluation de ce biomarqueur et à potentiellement recevoir de l'immunothérapie en démontrant la fiabilité et la faisabilité de la lecture de PD-L1 en cytologie. Finalement, la troisième étude a permis de quantifier l'hétérogénéité de marquage et son impact clinique. / Introduction: Lung cancer is the deadliest cancer in Canada. The majority of patients are diagnosed with an advanced stage disease for which there was traditionally a few effective therapeutic options. Recently, immunotherapy and immune checkpoint inhibitors revolutionized the treatment of patients with advanced stage non-small cell lung cancer by significantly improving overall survival. As of now, the only predictive biomarker approved for clinical use is immunohistochemistry for PD-L1. However, given the lack of empirical data, several problems regarding the implantation of this biomarker in pathology laboratories have been reported. According to current recommendations, access to PD-L1 testing should be limited to samples containing more than 100 tumor cells and recent samples that are less than three years old. Moreover, cytology samples should not be used for PD-L1 testing. In addition, the impact of the heterogeneity of intra-tumoral PD-L1 staining when it is evaluated on small samples was not considered. Objectives: The general objective of this thesis is to address clinically relevant issues regarding the use of PD-L1 immunohistochemistry in order to improve patient management by the pathologist and to expand the number of eligible samples. The specific objectives of this work are (1) to determine the result of PD-L1 immunohistochemistry on specimens with non-validated characteristics (2), to compare PD-L1 testing results obtained on cytological and tissue specimens and (3) to quantify the heterogeneity of PD-L1 as well as its clinical impact when performed on a small biopsy. Methods: 1) A retrospective cohort of 1438 consecutive patients with NSCLC tested for PD-L1 was used to assess the presence of an association between PD-L1 and specimen characteristics; 2) 46 patients with paired cytology cell blocks, biopsy and surgical specimens were selected to compare PD-L1 expression between samples from the same patient to assess reliability of cytologic specimens. The feasibility of PD-L1 testing on cytology samples was also assessed by calculating the intra- and inter-observer agreement of four pathologists' evaluation and by estimating the degree of difficulty in reading each slide; 3) To estimate PD-L1 heterogeneity, tissue microarrays were constructed using pulmonary adenocarcinomas from 241 patients to simulate multiple biopsies sampled from the same tumor. PD-L1 heterogeneity defined as a patient with a positive and a negative core was quantified. The clinical impact of this heterogeneity was assessed by evaluating the number of patients who may have received a false negative result. Results: 1) 35.5% of patients had a sample with at least one non-validated characteristic. Samples with fewer than 100 tumor cells and specimens older than 3 years were significantly associated with negative PD-L1 staining. PD-L1 expression was not different between patients with a cytology sample and those with a tissue sample in this cohort; 2) The agreement between PD-L1 expression obtained in cytological and tissue samples was moderate to substantial. The degree of inter-observer agreement was substantial, and the intra-observer agreement was almost perfect. PD-L1 assessment in cytology was no more difficult than in tissue samples. 3) 22.4% of patients presented heterogeneous staining for PD-L1. Among patients with at least one negative core, 26.5% also had a positive core and could have received a false negative result based on a single biopsy. Conclusion: The findings included in this thesis provide a better understanding of the impact of evaluating PD-L1 expression on non-validated samples when it is not possible to obtain more tumor material from a patient. The second project contributed to expanding the number of patients who could have access to PD-L1 testing by demonstrating the reliability and feasibility of cytology samples. Finally, the third study quantified the heterogeneity of PD-L1 staining and estimated its clinical impact.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Médecine. Immunologie - Biostatistiques : Nantes : 2007. / Bibliogr.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2004. / Bibliogr.: f. 112-131. Publ. aussi en version électronique.

Mes travaux de thèse ont permis d’identifier nectine-4 comme un nouveau biomarqueur, facteur de pronostic et cible thérapeutique dans 63% des cancers du sein triple-négatif (TNBC). Les TNBCs (20% des cancers du sein) sont de mauvais pronostics car, en dehors de la chimiothérapie, il n’existe pas de traitement dit « ciblé ». Ces travaux vont permettre à court terme d’adapter la stratégie thérapeutique et d’améliorer la prise en charge des patientes TNBC en fonction de leur profil d’expression de nectine-4. En effet, nous proposons une thérapie ciblée fondée sur la stratégie Antibody Drug Conjugate « ADC » anti-nectine-4 dans les TNBC équivalent au trastuzumab-emtansine dans le cancer du sein HER2+. Nous avons produit, sélectionné et validé cet outil thérapeutique innovant. Nous avons couplé cet anticorps à la monomethyl auristatin-E (MMAE) et testé son efficacité in vitro et in vivo en utilisant des modèles précliniques de souris PDX (Patient Derived Xenograft) greffées en conditions orthotopiques avec des tumeurs primaires TNBC. Nos résultats obtenus sur les tumeurs primitives et métastatiques sont très prometteurs, puisqu’il est possible de réduire voire de faire disparaitre la masse tumorale très rapidement après un seul traitement à la fois au niveau des tumeurs primitives, des métastases positives pour nectine-4. Cet anticorps anti-nectine-4 a fait l’objet d’un brevet international, a été humanisé et est en cours de développement clinique au sein d’une industrie pharmaceutique. Il est actuellement testé pour sa toxicité et son efficacité chez le singe cynomolgus. / Nectin-4 has been identified as a breast and ovarian biomarker at CRCM. Nectin-4 is a celladhesion molecule belonging to the immunoglobulin superfamily and is involved in ectodermaldevelopment in human. Nectin-4 has been recently identified as the epithelial receptor for themeasles virus. Together, this work has been rewarded by Inserm in 2012 (Prix del’Innovation). During my thesis, I have characterized nectin-4 as new prognosis biomarker andtherapeutic target in 63% of triple-negatif breast cancer (TNBC) . TNBCs represent 20% ofbreast cancer and are associated with poor prognosis as there is no exisiting targeted therapy.These results open the possibility for Antibody Drug Conjugate (ADC)-based targetedtreatment of primary and advanced TNBCs similar to trastuzumab-emtansine for HER2-positive breast cancers. We selected and validated a monoclonal antibody against nectin-4ectodomain and developed an ADC conjugated to monomethyl auristatin-E (MMAE). Weassessed the therapeutic efficiency of this ADC in vitro and in vivo in localised and metastaticTNBC Patient derived Xenografts (PDXs). In vivo, this ADC induced rapid, complete anddurable responses on nectin-4-positive xenograft TNBC samples including primary tumours,metastatic lesions, and local relapses. This antibody has been humanized, patented and iscurrently under clinical development by a pharmaceutical company testing toxicity and efficacyin cynomolgus monkeys.