Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / Le cancer du sein est le cancer le plus fréquent au niveau mondial chez la femme, représentant 12% des nouveaux cas de cancers en 2020. C'est une maladie complexe et hétérogène classée en fonction de l'expression de trois marqueurs moléculaires : le récepteur aux estrogènes (ER), le récepteur à la progestérone (PR) et le récepteur épidermique humain 2 (HER2) qui donnent lieu à quatre sous-types moléculaires qui sont les sous-types luminal A (ER+ et/ou PR+, HER2-), luminal B (ER+ et/ou PR+, HER2+), HER2 (ER-/PR-,HER2+) et triple-négatif (ER-, PR- et HER2-). Chaque sous-type moléculaire possède des caractéristiques spécifiques qui le définissent. En effet, la prévalence, le taux de survie, l'agressivité ou encore les types de traitements administrés sont différents. Les traitements du cancer du sein se basent sur l'histologie de la tumeur, le sous-type moléculaire ainsi que sur l'âge et le statut ménopausique de la patiente. Il existe deux principaux types de stratégies thérapeutiques : la thérapie généralisée (ou thérapie non ciblée) et la thérapie personnalisée. D'une part, la thérapie généralisée, comme la chimiothérapie, la radiothérapie et la chirurgie qui sont utilisées de manière routinière dans le traitement du cancer du sein, s'appuie sur la capacité des cellules à devenir malignes. D'autre part, la thérapie personnalisée consiste à cibler spécifiquement un biomarqueur impliqué dans le cancer du sein comme le sont ER et HER2. Ainsi, la thérapie endocrinienne (hormonothérapie) cible directement ER ou la synthèse des estrogènes, tandis que les thérapies anti-HER2 ciblent le domaine extracellulaire du récepteur ou bloquent son activité tyrosine kinase. Toutefois, malgré des progrès importants dans le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques, le traitement du cancer du sein reste un défi de taille. En effet, certaines patientes ne peuvent pas recevoir de traitements ciblés comme les patientes avec une tumeur triple-négative puisqu'elles n'expriment ou ne surexpriment aucun des trois marqueurs moléculaires. De plus, que ce soit la thérapie généralisée ou la thérapie personnalisée, tous ces traitements entraînent des effets secondaires qui peuvent être délétères pour les patientes. Finalement, chez certaines patientes la thérapie prescrite peut se révéler inefficace à cause des cellules tumorales qui sont ou sont devenues résistantes au traitement. Ce projet de doctorat se découpe en deux parties distinctes qui font face aux deux problématiques mentionnées : trouver des thérapies plus personnalisées mais aussi des thérapies généralisées (aussi appelées thérapies non-ciblées) qui soient plus efficaces et avec le moins d'effets secondaires possible. La première partie porte sur l'étude des effets du trastuzumab (thérapie anti-HER2 conventionnellement administrée pour les patientes avec une tumeur HER2+) en fonction de la phosphorylation du récepteur dans les tumeurs HER2-. La deuxième partie quant à elle se consacre à l'étude de la nouvelle molécule de synthèse RM-581 sur les différents sous-types moléculaires du cancer du sein. La première étude a permis d'identifier un sous-groupe de patientes qui ne surexpriment pas HER2 mais qui présentent la forme phosphorylée du récepteur - spécifiquement sur la tyrosine 877- (HER2-/pHER2$^\textup{Y877}$+), sur une cohorte de 497 patientes représentatives de la distribution des sous-types moléculaires grâce à des tests d'immunohistochimie. Cette étude a aussi permis de montrer que pHER2$^\textup{Y877}$ était un marqueur de sensibilité au trastuzumab en faisant des tests de prolifération sur différentes lignées cellulaires du cancer du sein représentant les différentes combinaisons de statut HER2 et pHER2$^\textup{Y877}$. Ces résultats ouvrent la voie vers une nouvelle stratégie de traitement pour les patientes qui ne peuvent pas recevoir de trastuzumab car ne surexpriment pas HER2, comme les patientes avec une tumeur triple-négative, mais qui surexpriment pHER2$^\textup{Y877}$. La deuxième étude a permis de confirmer que l'aminostéroïde RM-581 est efficace contre tous les sous-types moléculaires du cancer du sein, notamment les sous-types luminal A et triple-négatif, dans des lignées cellulaires du cancer du sein cultivées aussi bien en 2D qu'en 3D en réalisant des tests de prolifération permettant de calculer la concentration médiane inhibitrice. Nous avons également confirmé que RM-581 entraîne l'activation du stress du réticulum endoplasmique (RE) menant à l'apoptose cellulaire puisque celui-ci entraîne l'augmentation de l'expression de marqueurs de l'apoptose due au stress du RE. Cette étude a donc permis de mettre en avant RM-581 comme une nouvelle molécule anticancéreuse pour le cancer du sein et particulièrement le sous-type triple-négatif, ce qui pourrait offrir un nouveau traitement pour ces patientes. Ce projet a permis d'identifier deux nouvelles stratégies thérapeutiques (l'une très personnalisée et l'autre plus généralisée/non-ciblée) contre le cancer du sein et plus spécifiquement contre le sous-type triple-négatif qui est le sous-type moléculaire le plus agressif et avec le plus mauvais pronostic. / Breast cancer is the most diagnosed cancer among women worldwide, representing 12% of all new cancer cases in women in 2020. This is a complex and heterogenous disease classified according to the expression of three molecular markers: estrogen receptor (ER), progesterone receptor (PR) and human epidermal receptor 2 (HER2) leading to four molecular subtypes which are luminal A (ER+ and/or PR+, HER2-), luminal B (ER+ and/or PR+, HER2+), HER2 (ER-/PR-, HER2+) and triple-negative -TNBC- (ER-, PR- and HER2-). Each molecular subtype has specific characteristics such as prevalence, survival, grade, and the type of treatments. Breast cancer treatments are based on the tumor histology, molecular subtypes and patient's age and menopausal status. There are two major types of therapeutic strategies: generalized therapy and personalized therapy. Firstly, generalized therapy, like chemotherapy, radiotherapy, and surgery which are commonly used for breast cancer treatment, is based on the capacity of cells to become malignant. On the other hand, personalized therapy specifically targets a biomarker involved in breast cancer such as ER or HER2. Endocrine therapy can directly target ER or estrogen biosynthesis whereas anti-HER2 therapies can target the extracellular domain of the receptor or its tyrosine kinase domain. However, despite significant progress in the development of new therapeutic strategies, breast cancer treatment remains a major challenge. For example, some patients cannot receive targeted therapies, like TNBC patients as they do not express or overexpress any of the three biomarkers. Furthermore, all breast cancer treatments (targeted and generalized or non-targeted therapies) cause side effects that can be deleterious for patients. Lastly, the prescribed therapy can be ineffective for some patients because of tumoral cells that are or became resistant to the treatment. This project is composed of two distinct parts that face the two issues mentioned: to find more personalized therapies and to find generalized therapies (also called non-targeted therapies) that are more effective and less deleterious. The first part focuses on the study of trastuzumab (anti-HER2 treatment) effects depending on HER2 phosphorylation in HER2-negative breast cancer cell lines. The second part focuses on the study of RM-581, a new synthesis molecule, on the different breast cancer molecular subtypes. The first study identified a subgroup of patients who do not overexpress HER2 but express the phosphorylated form of HER2 at tyrosine 877 specifically (HER2-/pHER2$^\textup{Y877}$+), on a cohort of 487 patients that is representative of breast cancer molecular subtypes distribution. This study showed that pHER2$^\textup{Y877}$ was a marker of trastuzumab sensitivity. In fact, we performed proliferation assay on breast cancer cell lines according to their combination of HER2 and pHER2$^\textup{Y877}$ status. These results paved the way for a new therapeutic strategy for breast cancer patients who overexpress pHER2$^\textup{Y877}$ but could not receive trastuzumab (because they do not overexpress HER2), like TNBC patients. The second study confirmed that the aminosteroid RM-581 is effective against all breast cancer molecular subtypes, especially luminal A and TNBC subtypes, in breast cancer cell lines cultured in 2D and 3D. We also confirmed that RM-581 induces endoplasmic reticulum stress leading to cellular apoptosis. These results proved that RM-581 could be a new anticancer molecule for breast cancer treatment, in particular for TNBC patients. This project emphasized two new therapeutic strategies (one more personalized, and the other more generalized) for breast cancer and more specifically TNBC which is the most aggressive and with the worst survival breast cancer molecular subtype.

Nous proposons, dans cette thèse, d'utiliser les techniques de modélisation en pharmacométrie selon l'approche de population afin de décrire les cinétiques de plusieurs marqueurs tumoraux sériques, et d'analyser leurs potentielles applications. Dans un premier temps, nous avons construit un modèle reliant les cinétiques de taille tumorale et de CA-125 dans le cancer de l'ovaire. Nous avons ensuite évalué son application pour : i) la prévision de la réponse tumorale au niveau individuel ; ii) la prédiction précoce de la survie au niveau d'une population dans le développement du médicament. Dans un second temps, nous avons réalisé un travail plus méthodologique sur la modélisation des cinétiques conjointes de PSA et d'un nouveau marqueur, le nombre de cellules tumorales circulantes (CTCs), dans le cancer de la prostate. Un modèle atypique combinant plusieurs innovations en pharmacométrie a été développé. En perspective, un lien va être établi avec la survie. En conclusion, la modélisation mathématique est un outil efficace pour l'évaluation précoce de l'efficacité des traitements / Our thesis project aimed at building mathematical models, using population approach, for different serum tumor markers, in order to describe their kinetics and to assess their potential applications. In a first intent, we built a semi-mechanistic model linking tumor size changes and CA-125 kinetics induced by chemotherapy in ovarian cancer patients. This model allowed assessment of CA-125 as: i) a biomarker for tumor size dynamics and treatment efficacy for clinical purposes; ii) an early predictor of clinical benefit during drug development. Then, we realized a more fundamental work by developing a semi-mechanistic model for characterizing the relationships between PSA kinetics and circulating tumor cell count dynamics during treatment in metastatic prostate cancer patients. This is an atypical model combining several advanced features in pharmacometrics. We have planned to assess a link with survival. In conclusion, mathematical modeling could be an efficient tool for the early prediction of treatment efficacy

L'HBP est une pathologie très fréquemment associée au vieillissement pouvant être source de complications importantes nécessitant des traitements médicaux ou chirurgicaux. Pour sa part, le cancer de la prostate est le cancer le plus fréquemment diagnostiqué et la seconde cause de décès reliés au cancer chez l'homme. Au total , près de 75% des hommes développeront une hyperplasie bénigne entre l'âge de 55 ans et 90 ans, alors que 12% des hommes, soit un homme sur huit, développeront un cancer de la prostate. Puisque nous vivons dans une société vieillissante, le nombre d'hommes atteints de ces pathologies ne fera qu'augmenter sans cesse. C'est alimenté par la présence locale d'androgènes que le cancer de la prostate se développe insidieusement. Le dépistage des hommes au stade précoce de la maladie est essentiel à la survie des patients puisqu'elle se traite· alors efficacement. Nous avons donc évalué par immunocytochimie la pertinence des protéines AR, ERß, Cdc47 et AlbZIP comme marqueurs de maladies prostatiques. Ces travaux ont démontré qu'AlbZIP et Cdc47 pourraient être utilisés comme marqueurs diagnostiques et pronostiques de maladies prostatiques. AR joue un rôle prédominant dans la transcription des gènes impliqués dans la croissance et la prolifération des cellules prostatiques normales et cancéreuses. Bien que nous n'ayons observé aucune différence par immunocytochimie dans les niveaux d'expression de cette protéine au cours du processus de carcinogenèse, la quantification de l'ARNm de AR par hybridation in situ a bien démontré que ceux-ci étaient significativement plus élevés dans la prostate cancéreuse comparativement aux cellules prostatiques bénignes. De plus, nous avons démontré que la localisation intracellulaire combinée de la protéine AR dans le noyau et le cytoplasme pourrait potentiellement être marqueur d'un risque accru que le cancer s'étende à l'extérieur de la prostate. Enfin, pour mieux comprendre le métabolisme des androgènes dans les cellules épithéliales et stromales de la prostate humaine bénigne, nous avons quantifié par PÇ; R quantitatif en temps réel les transcrits de AR et d'enzymes de la stéroïdogenès.e impliquées dans le métabolisme des androgènes. Cette étude préliminaire tend à confirmer l'importance des deux types cellulaires dans la synthèse globale intracrine d'androgènes intraprostatiques.

Le lymphome est l'une des tumeurs les plus communes tant chez le chien que l’humain. Chaque année, un nombre important de chiens développe ce cancer agressif. La majorité décédant un an suivant le diagnostic. Le lymphome canin est maintenant identifié comme un excellent modèle de recherche pour la tumeur chez l'homme, particulièrement en ce qui concerne la biologie moléculaire de la maladie. En conséquence, la recherche sur le lymphome canin sera bénéfique non seulement pour les chiens mais aussi pour l’oncologie humaine. Parmi les méthodes diagnostiques de choix pour dépister de façon hâtive le lymphome se trouve la mesure de marqueurs tumoraux. Ceci a l’avantage d’être peu invasive, simple et peu dispendieuse. Ainsi, dans le but d’évaluer la protéine VCP (valosin containing protein) comme biomarqueur tumoral dans les lymphomes canins à cellules B et T, nous avons évalué la protéine VCP par immunobuvardage sur sérums et tissus tumoraux de chiens atteints et par immunohistochimie sur des tumeurs de haut grade, grade intermédiaire et bas grade. Pour mieux définir l’expression de VCP dans les cellules cancéreuses, nous avons également examiné par immunobuvardage les niveaux de VCP dans 3 lignées cellulaires: CLBL-1, CL-1, et 17-71. Il s’avère que les lymphomes à cellules B de haut grade avaient une élévation significative du taux de VCP comparé aux tumeurs de bas grade (P < 0,05). De même, une accumulation importante de VCP a également été détectée dans les lignées tumorales comparées aux cellules mononucléaires du sang périphérique (P < 0,05). D’autre part, le taux sérique de VCP est resté similaire à ceux des chiens normaux. Ces résultats suggèrent une corrélation entre le taux de VCP et le degré de malignité des lymphomes à cellules B. En conclusion, la protéine VCP doit faire l’objet d’une évaluation approfondie pour déterminer son utilité comme marqueur pronostique. / Lymphoma is one of the common malignancies in both dogs and humans. Annually, an important number of canine patients develop this aggressive cancer and a majority succumbs to the disease within one year. In recent years, canine lymphoma has been increasingly recognized as an excellent model for the disease in humans, especially with regards to the molecular biology of the disease. Consequently, research targeted at canine lymphoma benefits not only dogs but the field of human oncology as well. Among the most desirable diagnostic and screening tests for lymphoma is the measurement of cancer biomarkers. They have the advantage of being minimally invasive, simple, and inexpensive. Thus, with the aim of evaluating valosin containing protein (VCP) as a cancer biomarker in canine B and T-cell lymphomas, we first performed western blots on sera and tumor tissue of dogs with lymphoma and then immunohistochemical analysis on low, intermediate and high-grade tumors. To further determine VCP expression in cancer cells, we also examined VCP levels by immunoblotting in 3 tumor cell lines: CLBL-1, CL-1, and 17-71. High-grade B-cell lymphomas had significantly increased levels of VCP compared to low-grade tumors (P < 0.05). Additionally, we detected a corresponding accumulation of VCP in tumor cells lines compared to peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) (P < 0.05). In contrast, VCP levels were not elevated in sera of dogs with lymphoma compared to healthy controls. These results suggest that VCP positively correlates with malignancy in canine B-cell lymphomas. We conclude that VCP merits further investigation to determine its potential as a clinically useful prognosis biomarker for canine B-cell lymphoma.

L’hypothèse prédominante de cette thèse est que les changements métaboliques tumoraux mesurés par FDG-PET/CT sous l’influence des traitements anticancéreux, apparaissent plus précocement et parfois exclusivement par rapport aux modalités d’imagerie morphologique classique. L’imagerie multimodale, en combinant les avantages de chacune des techniques, dépasse leur limitations et pourrait permettre (i) une évaluation du bénéfice du traitement plus rapide et plus adéquate ;(ii) de modifier les algorithmes thérapeutiques à différents stades de cancer colorectal et (iii) d’améliorer la compréhension des mécanismes d’échappement aux traitements anticancéreux. Pour évaluer l’apport de l’imagerie multimodale dans l’évaluation de la réponse au traitement des cancers colorectaux (CCR), nous avons poursuivi 3 séries d’expérimentation cliniques.<p><p>1) Le premier projet explore l’imagerie multimodale comme un outil d’individualisation pour la radio-embolisation (microsphères chargées en 90Yttrium) chez des patients porteurs d’un CCR métastatique au niveau du foie, pour laquelle l’imagerie morphologique classique est incapable de mesurer l’effet thérapeutique. Nous montrons que l’usage non sélectif de la radio-embolisation améliore l’histoire clinique de ces patients, bien que certains d’entre eux ne semblent pas en bénéficier. Ensuite, par une analyse multimodale lésion par lésion intégrant angiographie-CT Scan, FDG-PET/CT et scintigraphie aux macro-agrégats d’albumine marqués au 99mTechnetium, nous démontrons que la distribution pré-thérapeutique des macro-agrégats d’albumine est hétérogène entre les différentes lésions des patients et prédictive de la réponse métabolique au sein de ces lésions, permettant le développement d’un outil de prédiction et de planification pour la radio-embolisation.<p><p>2) Le deuxième projet explore le domaine du CCR métastatique traité par chimiothérapie palliative. (i) Nous démontrons d’abord que la réponse métabolique (RM) tumorale après une cure de chimiothérapie cytolytique prédit plus vite et plus adéquatement que l’imagerie morphologique basée sur les critères RECIST les bénéfices cliniques du traitement. La RM précoce a une excellente valeur prédictive négative sur l’absence de réponse morphologique et met en évidence une variabilité de réponse inter-lésionnelle chez une proportion importante des patients. (ii) L’étude SoMore explore ensuite des patients présentant un CCR avancé et réfractaire, traités par capecitabine et sorafenib, et confirme l’importance pronostique des RM mixtes, suggérant une méthodologie de classification clinique basée sur la consistance de la RM. (iii) Cette classification cherche confirmation dans l’étude RegARd-C, encore en cours, évaluant les effets du regorafenib, et explorant également la signification génomique et épigénétique de la variabilité de RM. <p><p>3) Le troisième projet cherche à utiliser les propriétés de l’imagerie métabolique pour modifier l’algorithme de traitement adjuvant des patients porteurs d’un cancer du côlon de stade III. Ce projet, encore en cours, fait l’hypothèse que l’absence de RM de la lésion primitive après une cure de chimiothérapie prédit l’absence de bénéfice du traitement adjuvant complet. Une analyse intérimaire en démontre la faisabilité et confirme la présence de 40% de tumeurs présentant des caractéristiques métaboliques de chimio-résistance.<p><p>En conclusion, pour des patients porteurs d’un CCR, l’imagerie multimodale comprenant une évaluation du métabolisme tumoral permet une évaluation plus précoce et plus adéquate du bénéfice au traitement anticancéreux pour différentes modalités thérapeutiques comme la radio-embolisation, la chimiothérapie cytotoxique et les agents biologiques. L’imagerie multimodale permet de prédire et planifier les radio-embolisations et se révèle très prometteuse pour les traitements chimiothérapiques cytotoxiques ou combinés à des biologiques en situation adjuvante ou métastatique. Elle démontre par ailleurs une importante variabilité de réponse métabolique inter-lésionnelle qui représente un axe de recherche majeur sur les mécanismes moléculaires d’hétérogénéité génomique tumorale et de résistance aux traitements anti-cancéreux.<p> / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished