L'immunothérapie basée sur le blocage des points de contrôle immunitaire (ICBs) est un traitement prometteur pour les patients atteints de mélanome ; cependant, seule une petite sous-population en tire un bénéfice à long terme. Un des défis pour améliorer l'efficacité et étendre le bénéfice des ICBs aux patients non répondeurs est de concevoir des approches innovantes permettant de transformer les tumeurs dites "froides ou désertes pour les cellules immunitaire" en tumeurs dites "chaudes ou infiltrées par les cellules immunitaires" qui sont éligibles aux ICBs. Nous avons étudié l'impact du ciblage du gène de l'autophagie Beclin1 sur le paysage immunitaire des tumeurs de mélanome B16-F10. Nos résultats ont démonté que ce ciblage inhibait significativement la croissance tumorale B16-F10 et augmentait l'infiltration des leucocytes CD45+. Le phénotypage immunitaire a révélé une augmentation de l'infiltration de cellules NK (Natural Killer) actives, de macrophages inflammatoires et résidents de type 1, de cellules dendritiques et de lymphocytes T CD8+ actifs. L’inhibition de la croissance tumorale Becn1- n'était plus observée par la déplétion des CD8+ de l'hôte, soulignant ainsi leur rôle dans le contrôle du développement de ces tumeurs. Nos résultats ont démontré que La régulation du paysage immunitaire des tumeurs Becn1- était associée à une modulation du réseau de cytokines/chémokines dans le microenvironnement tumoral (TME). Ainsi, les tumeurs Becn1- présentaient une signature de cytokines inflammatoires (comprenant CCL5, CXCL10 et IFNg) qui pourrait être responsable de l'établissement de microenvironnement inflammatoire permissif aux cellules CD8. Nous avons révélé que la surexpression de l'IFNg dans le TME des tumeurs Becn1- était responsable de l'induction de PD-L1 sur les cellules tumorales par la voie d'activation JAK/STATs. En conclusion, cette étude met en évidence Beclin1 comme une cible majeure, capable d'induire l'infiltration des cellules effectrices immunitaires dans les mélanomes en induisant une signature inflammatoire. Elle fournit également la preuve de concept pour combiner des inhibiteurs d'autophagie avec les ICBs comme une approche de pointe pour améliorer leur efficacité. / Immune Checkpoint Blockades (ICBs)-based immunotherapy has emerged as a promising treatment for melanoma patients; however only a small subset of patients reaps a long term benefit. One of the major challenges to enhance the efficacy and extend the benefit of ICBs to non-responder patients is to design innovative approaches allowing the switch of “immune desert cold tumors” to “immune infiltrated hot tumors" which are eligible for ICB-based therapies. Here, we investigated the impact of targeting the early autophagy gene Beclin1 on the immune landscape of B16-F10 melanoma tumors. We found that targeting Beclin1 (Becn1-) significantly inhibited B16-F10 tumor growth and increased the infiltration of CD45+ leukocytes into the tumor bed. Immune phenotyping revealed an increased infiltration of active Natural Killer (NK) cells, inflammatory and resident type 1 macrophages, dendritic cells, and active CD8+ T lymphocytes. The inhibition of Becn1- tumor growth was no longer observed by depleting host CD8+ T cells, thus highlighting their major role in the control of Becn1- B16-F10 tumor development. We showed that Beclin1-dependent regulation of the immune landscape was associated with profound modulation of the cytokine/chemokine network in the tumor microenvironment (TME). Importantly, we revealed that Becn1- tumors displayed an inflammatory cytokine signature (comprised, but not restricted to, CCL5, CXCL10 and IFNg) that could be responsible for the switch from cold non T-inflamed to hot T-inflamed tumors. Mechanistically, we reported that the overexpression of IFNg in Becn1- TME was responsible for the induction of Programed Death ligand-1 (PD-L1) on tumor cells through the activation of JAK/STATs pathway. Overall, this study highlights Beclin1 as a valuable target, able to drive immune effectors cells into the melanoma tumors by inducing an inflammatory signature. This study provides the proof of concept for combining drugs inhibiting early autophagy process along with ICBs as a cutting-edge approach to improve their efficacy.

Résumé : L’immunothérapie anti-PD1 est à l’origine de résultats cliniques impressionnants dans le traitement de certains cancers comme le mélanome métastatique ou le lymphome Hodgkinien. Néanmoins, les rechutes sont fréquentes et certaines tumeurs y sont d’emblée résistantes. Par ailleurs, l’étude du complexe d’initiation de la traduction eIF4F gagne de plus en plus d’intérêt dans le domaine du cancer. En effet, eIF4F joue un rôle fondamental dans la biologie des cancers grâce au contrôle sélectif de la synthèse de protéines impliquées dans le développement tumoral.Dans cette étude, nous montrons que l’inhibition du complexe eIF4F, en plus d’avoir un effet antitumoral directe via l’inhibition de la croissance tumorale in-vitro, a une action indirecte grâce à l’inhibition de l’expression de PD-L1 sous IFN-g, évitant ainsi le blocage des lymphocytes cytotoxiques suite à l’engagement PD-1/PD-L1. Dans un modèle murin de mélanome, nous avons montré une inhibition de la croissance tumorale grâce à l’inhibition de l’expression de PD-L1, uniquement dans des souris immunocompétentes, montrant ainsi le rôle fondamental du système immunitaire. Nous avons ensuite identifié la voie de régulation de PD-L1 par eIF4F via une régulation traductionnelle de l’ARNm de STAT1, principal facteur de transcription de PD-L1 sous IFN-g.Cette étude apporte une nouvelle preuve de l’intérêt des inhibiteurs d’eIF4F dans le cancer en démontrant leur effet immunothérapeutique via l’inhibition de PD-L1, évitant ainsi l’interaction PD-1/PD-L1 qui conduit à l’échappement des tumeurs. Ces résultats ouvrent la voie vers de nouvelles stratégies dans la lutte contre le cancer. / The eukaryotic translation initiation complex eIF4F is subject of an increased interest in the field of cancer. This heterotrimeric complex, comprising the RNA helicase eIF4A, the cap-binding protein eIF4E and the scaffold protein eIF4G, is known to be more abundant and active in tumor cells than non-malignant counterparts.In a previous work, we showed that this complex is implicated in the resistance to melanoma-targeted therapies (Boussemart et al, Nature 2014). Furthermore, it is implicated in the resistance to various chemotherapies. Thus, agents targeting the eIF4F complex appear as promising tools in the field of cancer therapy.On the other hand, immunotherapy, by (re)stimulating and enhancing the host immune system against tumors is giving good clinical results in oncology treatment and appears nowadays as the most promising approach to fight cancer, especially anti-PD1 treatment. Even though immunotherapy has demonstrated remarkable results in curing some established cancers, such as advanced melanoma or Hodgkin’s lymphoma, many tumors relapse or fail to respond. It is thus important to still look for a new strategy enhancing the efficacy of actual treatments. Here, we propose to study the impact of inhibiting the eIF4F complex on the tumor-specific immune response.

La choroïde ou uvée, située entre la rétine et la sclérotique, est une membrane vasculaire qui tapisse la paroi de l’œil, son rôle est d’assurer l’apport en nutriment de la rétine et de l’iris. Ce tissu peut être le siège de nombreuses tumeurs, bénignes ou malignes. Le mélanome de la choroïde est la tumeur intra-oculaire la plus fréquente de l’adulte mais les facteurs de risque sont mal connus: l’exposition aux ultraviolets n’est pas clairement établi dans la genèse de la tumeur, de même que l’âge ou le sexe.L’énucléation a longtemps été considérée comme la seule option thérapeutique, mais depuis de nombreuses années, des techniques dites conservatrices de l’œil se sont développées. Des études ont montré qu’il n’y a pas de différence significative de survie entre les patients ayant subis une énucléation et les patients traités avec des méthodes conservatrices. De plus, à ce jour, aucune thérapie adjuvante n’a montré son efficacité après le traitement du mélanome oculaire primaire. En effet, malgré un traitement initial bien adapté, la moitié des patients va récidiver sur le mode métastatique. Environ 30\% des patients récidivent dans les 5 ans, ce chiffre augmente jusqu’à 50\% à 15 ans.L’œil étant dépourvu de structures lymphatiques, la diffusion métastatique du melanome uvéal se fait par voie hématogène. Le foie est le site privilégié de développement de métastases, faisant toute la gravité du pronostic. La médiane de survie après apparition de métastases est de 2 à 6 mois en l’absence de traitement. Il peut exister de façon plus anecdotique des métastases pulmonaires, ganglionnaires, osseuses ou cutanées.Sur un plan génétique, les critères les plus fréquemment détectés pour le mélanome uvéal sont la perte du chromosome 3 et le gain du 8q. Plusieurs études montrent dans beaucoup de cas des aberrations chromosomiques non aléatoires sur les chromosomes 1, 3, 6 et 8 et que la perte du chromosome 3 et le gain du 8q sont associés significativement à une survie réduite et au développement de métastase. Plusieurs rapports suggèrent deux entités distinctes de mélanome uvéal (avec et sans monosomie du chromosome 3) qui ne peuvent pas être différenciées du fait de leur aspect clinico-pathologique similaire.Afin d’améliorer le diagnostic et le traitement du mélanome de la choroïde, nous proposons d’effectuer des analyses d’expression et du nombre de copie d’ADN de ce mélanome particulier, avec pour objectifs : l’identification des gènes liés à l’apparition de métastase pour classer les patients à haut risque afin qu’ils puissent bénéficier d’une immunothérapie adjuvante spécifique, la caractérisation de ces gènes au niveau moléculaire, et l’étude du potentiel de ces gènes en tant que cibles thérapeutiques.Dans ce manuscrit je décrirai en détail le lignage mélanocytaire afin de comprendre les particularités du mélanome de la choroïde par rapport au mélanome cutané, puis j'aborderai l'importance des approches haut débit dans l'étude des cancers et les techniques d'analyse bioinformatiques utilisées. Je présenterai ensuite les différents résultats obtenus comme la mise en évidence d'une phosphatase, PTP4A3, qui semble avoir de l'importance dans le développement métastatique du mélanome de la choroïde. / The choroid is a layer of highly vascularised tissue surrounding the eye. Choroidal blood nourishes the retinal pigment epithelium and the photoreceptors on the outer layer of the retina. Uveal melanoma occurs to the detriment of uveal melanocytes (located in the iris, ciliary body and choroid) and is the most common intraocular malignancy in adults. The etiological factors involved in the process of malignant transformation are poorly understood. There is a doubtful role of environmental factors such exposure to sunlight, age or sexe in the emergence of uveal melanoma.The management of uveal melanomas has greatly evolved, moving towards more focused and conservative treatments (such as observation, photocoagulation, thermotherapy, radiotherapy). According to literature, there is no significant difference in survival between patients treated with enucleation and those treated with conservative methods. To date, no adjuvant therapy has proven effective following the initial treatment of ocular melanoma. The metastatic pattern for uveal melanoma differs from that of skin melanoma and is usually located in the liver. About 50\% of patients will develop metastases after a median time of three years, and will ultimately die of their disease. Once the disease becomes metastatic, median survival ranges from two to six months, and only 15\% of the patients survive more than one year. Surgical resection of metastases is feasible only if occurring in limited areas. Genetic differences may be the origin of the various types of melanoma and their different features. Multivariate analyses of genomic imbalances, showed that cutaneous and uveal melanomas presnted different copy number changes. The most frequently detected imbalances in uveal melanoma is the loss of chromosome 3 and gain of 8q. Further studies revealed that most cases show non-random chromosomal aberrations of chromosomes 1, 3, 6 and 8 and that the loss of chromosome 3 and gain of 8q were significantly associated with overall survival and the development of metastases. Some reports suggested two distinct entities of uveal melanoma (with or without chromosome 3 monosomy) previously unrecognized because of their similar clinicopathological features. In order to improve diagnosis and treatment of uveal melanoma, we propose to perform transcriptome and DNA copy number analysis with following objectives : identify genes linked to metastasis behaviour to identify high risk patients who could take advantage of specific adjuvant therapy ; characterize these genes at molecular level ; study if these genes could be powerful therapeutic target.In this thesis, I will describe the melanocyte lineage in order to understand differences observed between cutaneous and uveal melanoma, then I will discuss the importance of high-throughput approaches in the study of cancer and bioinformatics analysis techniques used. I will finally present the different results as the significance of a phosphatase, PTP4A3, which seems to be relevant in metastatic behaviour in uveal melanoma.

Depuis 2011, pas moins de 7 nouvelles thérapies ont été acceptées pour le traitement du mélanome métastatique. Ces nouvelles thérapies, composées de 4 inhibiteurs de B-Raf et MEK et de 3 anticorps, ont amélioré significativement la durée de vie des patients. Néanmoins, la forme résistante de la maladie est toujours problématique et aucun traitement à l’heure actuelle ne permet d’éradiquer la maladie. Dans ce contexte, ces travaux présentent la synthèse et la caractérisation de nouveaux dérivés 4-phényl-2-aminothiazole, actifs contre les formes résistantes du mélanome. 3 points structuraux clés ont été modulés : les extrémités (position 2 du thiazole et positions 3 et 4 du noyau phényle) et le coeur bis-aryle du squelette. Les analogues synthétisés ont été évalués sur des cellules A375 de mélanome pour étudier les relations structure-activités de cette nouvelle série de dérivés. Des dérivés jusqu’à 10 fois plus actifs que le hit initial ont été développés. La cible moléculaire de cette nouvelle série a été identifiée et le mode d’action caractérisé. Il s’agit de GRP78, une protéine chaperonne dont l’inhibition provoque un fort niveau d’activation de la voie de l’unfolded protein response, menant à la mort cellulaire par un mécanisme concomitant d’apoptose et d’autophagie. Ce mode d’action innovant permet à cette série d’être active contre plusieurs formes de cancers (mélanome, pancréas, LMC, colon etc.) indépendamment du statut mutationnel. A l’issue de ces travaux, un potentiel candidat clinique a été identifié et pourrait être évalué ultérieurement pour le traitement de cancers résistants et agressifs / Since 2011, 7 new anti-melanoma therapies have been approved. They are composed of 4 B-Raf or MEK inhibitors and 3 antibodies, and allowed considerable improvements in the patients’ life span. Nevertheless, the treatment of the resistant form of the melanoma is still an unmet challenge. In this context, this manuscript reports the synthesis and the characterization of new 4-phenyl-2-aminothiazole derivatives active against resistant melanoma. We focused our attention on the modification of the position 2 of the thiazole, the positions 3 and 4 of the phenyl ring, and finally the bis-aryl core. Several derivatives were synthetized and assessed against A375 melanoma cells to depict the structure-activity relationship studies of this new series. Thus, we succeeded in a 10-fold improvement in cytotoxic activity against cancer cells compared with the initial hit, reaching a 0.5 μM EC50 against A375 cell line. Strikingly, lead derivative exerted strong in vivo anti-tumoral activity in mice tumor xenograft experiments. This new series of compound inhibits GRP78, a chaperone protein, resulting in the strong activation level of unfolded protein response and leading to cell death by concomitant apoptotic and autophagy mechanisms. This innovative mode of action confers to our compounds a high cytotoxic activity on various cancer cells (melanoma, pancreatic, CML, colon etc.), regardless to their mutational status. Ultimately, we found a potential clinical candidate that could embody a new solution for the treatment of resistant and aggressive forms of cancer

Contexte : Le mélanome est un cancer agressif chez l’homme, développé aux dépens des mélanocytes. L’identification de la mutation BRAF conditionne la prescription d’une thérapie ciblée. L’objectif de ce travail a été de mettre au point dans les tissus tumoraux et dans le sang (cellules tumorales circulantes, ADN libre tumoral plasmatique) des approches technologiques de biologie moléculaire et d’immunohistochimie (IHC) pour identifier des biomarqueurs prédictifs d’une réponse ou de résistance thérapeutique. Nous montrons que l’IHC BRAF (clone VE1, Roche, Ventana) pourrait remplacer l’analyse en biologie moléculaire dans certaines indications, notamment sur un matériel tumoral de petite taille. Parallèlement, nous montrons que la présence de cellules mélanocytaires circulantes [détectées par cytomorphologie (Technique ISET)] chez des patients atteints de mélanome métastatique est un facteur prédictif indépendant de mauvais pronostic de la survie globale. Enfin, nous montrons que le système Biocartis Idylla™ (processus automatisé couplant l’extraction, le séquençage et l’analyse de l’ADN) est sensible et spécifique pour la détection plasmatique des mutations BRAF et NRAS et que cette technique pourrait être indiquée dans le suivi de la maladie résiduelle (apparition de résistance) après traitement des patients atteints de mélanomes métastatiques. Conclusion : L’identification des biomarqueurs tissulaires et sanguins (BRAF, NRAS et CTC) permettent : 1- Une optimisation des délais diagnostiques de la mutation BRAF/NRAS – 2) L’identification de facteurs de mauvais pronostic – 3) De détecter une récidive précoce et de suivre la maladie résiduelle après traitement / Background: Knowledge of the BRAFV600E status is mandatory in metastatic melanoma patients (MMP). Molecular biology is currently the gold standard method for status assessment. The aim of this work was to assess and compare several methods of molecular biology and immunohistochemistry (IHC) in tissue and blood (cell-free circulating tumor DNA, circulating tumor cell (CTC)) to identify predictive biomarkers of response or resistance to targeted treatment. Results: We showed that BRAFV600 IHC could be a substitute for molecular biology in the initial assessment of the BRAFV600E status in MPP. We also found that the presence of circulating tumor cell detetcted by a cytomorphological approach ISET (Isolation by Size of Epithelial Tumor Cell – Rarecells Diagnostics, Paris, France) in MMP is an independent predictor of shorter survival. Then, in a monocentric study conducted at the University of Nice Hospital, we evaluated a novel and fully automated CE-IVD PCR-based system (IdyllaTM, Biocartis, Mechelen, Belgium) for plasmatic BRAF and NRAS mutation detection. We showed that this technology is highly sensitive and specific and provide promising potential to assess tumor progression, identify targets for therapy, and evaluate clinical response to treatment. In conclusion, identification of tissue and blood biomarkers with these technologies allow a quick turnaround-time to BRAF/NRAS diagnosis and improve monitoring of treatment response and development of resistance in metastatic melanoma patients

Hintergrund: Tumorerkrankungen stellen aufgrund ihrer Häufigkeit, der Komplexität der Behandlung und der entstehenden Krankheitskosten das Gesundheitssystem vor wachsende Herausforderungen. Im Kontext des demographischen Wandels und des medizinischen Fortschrittes gilt es, eine langfristige, sektorenübergreifende Versorgung der Betroffenen und Überlebenden sicherzustellen. Die Implementierung geforderter Maßnahmen zur Früherkennung und Behandlung in die Routineversorgung erfolgt jedoch häufig nur mit unzureichender wissenschaftlicher Begleitung, sodass eine Beurteilung der Wirksamkeit im Behandlungsalltag nicht möglich ist und Fehlentwicklungen nicht vorgebeugt werden kann. Fragestellung: Die Arbeit umfasst die Beschreibung der Inanspruchnahme und die Ermittlung der Wirksamkeit von Maßnahmen der Krebsfrüherkennung und -behandlung bei ausgewählten onkologischen Krankheitsbildern zur Abschätzung eines patientenrelevanten Nutzens sowie zur Beurteilung aktueller Strategien der onkologischen Versorgung. Dabei geht es zum einen um die Inanspruchnahme und Wirksamkeit der Hautkrebs-Früherkennungsuntersuchung für gesetzlich Versicherte und zum anderen um die Wirksamkeit der chirurgischen Behandlung des Kolonkarzinoms in zertifizierten Zentren. Material und Methoden: Grundlage beider Analysen bilden Routinedaten der AOK PLUS von über zwei Millionen sächsischen Versicherten, was einem Anteil von etwa 51% der durch die GKV versicherten Bevölkerung in Sachsen entspricht. Die Daten enthalten Eckdaten zu den Versicherten (Stammdaten), einheitlich kodierte Diagnosen und Prozeduren der ambulanten und stationären Versorgung, Arzneimittelverordnungen sowie Informationen zu den Leistungserbringern. Für die Analyse zur Inanspruchnahme und Wirksamkeit des Hautkrebsscreenings standen Daten der ambulanten Versorgung für die Jahre 2005 bis 2012 zur Verfügung. Neben deskriptiven Verfahren zur Ermittlung der Inanspruchnahme in Abhängigkeit von Alter und Geschlecht erfolgte die Schätzung der jährlichen und halbjährlichen Inzidenzraten des malignen Melanoms und nicht-melanozytärem Hautkrebs im Zeitverlauf. Darüber hinaus wurde die Verteilung prognoserelevanter Diagnoseparameter in Abhängigkeit einer Melanomdiagnose im Rahmen des Screeningverfahrens bzw. außerhalb des Screenings analysiert. Die Untersuchung zur Wirksamkeit der Versorgung in zertifizierten Darmkrebszentren basierte auf ambulanten und stationären Abrechnungsdaten der Jahre 2005 bis 2015. Darüber hinaus waren Informationen zu den behandelnden Krankenhäusern wie beispielsweise der Zertifizierungsstatus verfügbar. Mittels uni- und multivariater Regressionsmodelle erfolgte die Abschätzung der Wirksamkeit der chirurgischen Behandlung in Abhängigkeit der medizinischen Versorgung in zertifizierten bzw. nicht zertifizierten Krankenhäusern unter Berücksichtigung verschiedener kurz- und langfristiger Outcomes. Ergebnisse: Die durchschnittliche jährliche Inanspruchnahme des flächendeckenden Hautkrebsscreenings unter allen teilnahmeberechtigten Versicherten lag bei 12,4%. Die Daten zeigen einen Anstieg der Inzidenzraten von Melanom und nicht-melanozytärem Hautkrebs in den Jahren 2007 bis 2009, wobei dieser nicht eindeutig auf die Einführung des Screenings vom Juli 2008 zurückgeführt werden kann. Bei am malignen Melanom erkrankten Personen, welche im Rahmen des Screenings diagnostiziert wurden, war der Anteil der Betroffenen mit Interferontherapie bzw. diagnostizierten Lymphknoten- und/oder Fernmetastasen (8,6%; 5,9% und 1,5%) geringer als bei Personen, welche nicht an einer Screeninguntersuchung teilnahmen (11,2%; 8,5% und 3,5%), was auf eine bessere Prognose bei im Screening diagnostizierten Melanomfällen hindeutet. Insgesamt 34,4% aller Fälle mit inzidentem Kolonkarzinom wurde in zertifizierten Krankenhäusern behandelt. Nach Adjustierung für relevante Confounder war die Überlebenszeit signifikant höher im Vergleich zu Initialresektionen, welche in nicht zertifizierten Krankenhäusern durchgeführt wurden. Der Effekt bestand sowohl für die Gesamtüberlebenszeit (HR=0,90; CI95%: 0,83-0,97), die erkrankungsspezifische Überlebenszeit (HR=0,71; CI95%: 0,57-0,88) als auch die 30-Tage-Mortalität (OR=0,69; 95%CI: 0,55-0,87). Darüber hinaus war in zertifizierten Darmkrebs-zentren die chirurgische Nachbehandlungsrate um 50% geringer. Unterschiede in der rezidivfreien Überlebenszeit sowie in Komplikations- und Fernmetastasierungsraten konnten hingegen nicht beobachtet werden. Sensitivitätsanalysen lassen vermuten, dass der tatsächliche Effekt im Rahmen der Analyse unterschätzt wurde, da der genaue Zeitpunkt der Klinikzertifizierung nicht verfügbar war, wodurch eine Missklassifikation von Behandlungen in zertifizierten Häusern nicht ausgeschlossen werden konnte. Schlussfolgerungen: In der vorliegenden Arbeit konnten durch die Anwendung der Methoden der evidenzbasierten Medizin und der Versorgungsforschung relevante Erkenntnisse zur Inanspruchnahme und Wirksamkeit von Maßnahmen in der onkologischen Versorgung erzielt werden. Belastbare Aussagen zur Wirksamkeit des Hautkrebsscreenings sind auf Basis der genutzten Daten nur bedingt möglich. Unter Berücksichtigung der Erkenntnisse der vorliegenden kumulativen Dissertation, aber auch der aktuellen Evidenzlage können keine Empfehlungen für oder gegen die Weiterführung der Hautkrebs-Früherkennungs-untersuchung gegeben werden. Die Ergebnisse zur Wirksamkeit der chirurgischen Behandlung in zertifizierten Zentren unterstreichen das hohe Potenzial der Standardisierung von Versorgungsprozessen auf Grundlage evidenzbasierter Qualitätsstandards in der Behandlung des Kolonkarzinoms zur Verbesserung der Patientensicherheit und der Prognose. Die Ergebnisse weisen auf einen erheblichen Patientennutzen hin. Zukünftig sollten evidenzbasierte Behandlungsstandards flächendeckend implementiert werden, sodass mehr Betroffene von den entscheidenden Vorteilen profitieren können. Darüber hinaus wären Erkenntnisse über die einzelnen Wirkmechanismen chirurgischer und nicht-chirurgischer Behandlungskomponenten wertvoll, um die Qualität in der Versorgung weiterhin zu verbessern. Schlussendlich gibt die vorliegende Arbeit Anreize für notwendige Anpassungen an das Gesundheitssystem und schafft zusätzliche Evidenz zu relevanten Fragestellungen der onkologischen Versorgung. Zudem bildet sie eine Grundlage für weiterführende Forschung.:1. Hintergrund 1 1.1 Epidemiologie und Versorgung onkologischer Erkrankungen 1 1.2 Weiterentwicklung und Verbesserung der onkologischen Versorgung – Der Nationale Krebsplan 3 1.2.1 Einführung und Evaluation onkologischer Früherkennungsuntersuchungen 3 1.2.2 Zertifizierung onkologischer Versorgungseinrichtungen 6 1.3 Rolle der Versorgungsforschung in der Onkologie 8 1.4 Routinedaten in der onkologischen Versorgungsforschung 10 1.5 Ziel der Arbeit 12 2. Übersicht der Manuskripte 13 2.1. Effects of the German skin cancer screening programme on melanoma incidence and indicators of disease severity 14 2.2 Evidence-based quality standards improve prognosis in colon cancer care 23 3. Diskussion 31 3.1 Stärken und Limitationen der Studien 34 3.2 Ausblick 37 3.2.1 Evaluation von onkologischen Krebsfrüherkennungsuntersuchungen 37 3.2.2 Zertifizierung onkologischer Versorgungseinrichtungen 40 3.3.3 Verknüpfung primärer und sekundärer Datenquellen 42 3.4 Fazit 44 4. Zusammenfassung 46 5. Summary 50 Literaturverzeichnis 53 Eigenanteil 65 Weitere aus der Dissertation hervorgegangene Veröffentlichungen 66 Weitere Publikationen der Autorin im Fachgebiet Onkologie 67 Danksagung 69 Erklärung zur Eröffnung des Promotionsverfahrens 70 Erklärung über die Einhaltung rechtlicher Vorschriften 71

Melanoma is one of the deadliest forms of cancer. Unfortunately, its incidence rates have been increasing all over the world. One of the techniques used by dermatologists to diagnose melanomas is an imaging modality called dermoscopy. The skin lesion is inspected using a magnification device and a light source. This technique makes it possible for the dermatologist to observe subcutaneous structures that would be invisible otherwise. However, the use of dermoscopy is not straightforward, requiring years of practice. Moreover, the diagnosis is many times subjective and challenging to reproduce. Therefore, it is necessary to develop automatic methods that will help dermatologists provide more reliable diagnoses.  Since this cancer is visible on the skin, it is potentially detectable at a very early stage when it is curable. Recent developments have converged to make fully automatic early melanoma detection a real possibility. First, the advent of dermoscopy has enabled a dramatic boost in the clinical diagnostic ability to the point that it can detect melanoma in the clinic at the earliest stages. This technology’s global adoption has allowed the accumulation of extensive collections of dermoscopy images. The development of advanced technologies in image processing and machine learning has given us the ability to distinguish malignant melanoma from the many benign mimics that require no biopsy. These new technologies should allow earlier detection of melanoma and reduce a large number of unnecessary and costly biopsy procedures. Although some of the new systems reported for these technologies have shown promise in preliminary trials, a widespread implementation must await further technical progress in accuracy and reproducibility.  This thesis provides an overview of our deep learning (DL) based methods used in the diagnosis of melanoma in dermoscopy images. First, we introduce the background. Then, this paper gives a brief overview of the state-of-art article on melanoma interpret. After that, a review is provided on the deep learning models for melanoma image analysis and the main popular techniques to improve the diagnose performance. We also made a summary of our research results. Finally, we discuss the challenges and opportunities for automating melanocytic skin lesions’ diagnostic procedures. We end with an overview of a conclusion and directions for the following research plan.

Das maligne Melanom zählt zu den aggressivsten und behandlungsresistentesten aller Krebsarten. In den letzten 20 Jahren hat sich die Rate der Melanom-Erkrankungen innerhalb der weißen Bevölkerung verdreifacht. Mittlerweile liegen eine Reihe von Untersuchungen zu den molekularbiologischen Mechanismen der Entwicklung und Progression des malignen Melanoms vor. Aktuelle Forschungsvorhaben beschäftigen sich vor allem mit der Identifizierung Melanom-spezifischer Biomarker, die diagnostische und prognostische Informationen liefern sowie die Entwicklung einer zielgerichteten, kombinierten und individualisierten Therapie des metastasierenden Melanoms ermöglichen. In diesem Kontext soll die vorliegende Arbeit einen weiteren Beitrag zum Verständnis der Metastasierungskaskade und der daran beteiligten Proteine leisten. Aufgrund der Überexpression in einer Reihe von Tumoren und seiner geringen Molmasse von lediglich 11,5 kDa bietet sich das S100A4-Protein als Marker mit hoher prognostischer Signifikanz für verschiedene Tumorentitäten an. Jedoch ist die Beteiligung von S100A4 bei der Ausbildung des invasiven Tumorphänotyps noch nicht vollständig aufgeklärt. S100A4 besitzt zahlreiche intra- und extrazelluläre Bindungspartner, wobei die Metastasierung scheinbar ausschließlich durch das extrazelluläre Protein beeinflusst wird. S100A4 wechselwirkt extrazellulär beispielsweise mit dem Rezeptor für fortgeschrittene Glykierungsendprodukte (RAGE). Ziel dieser Arbeit war es, speziell die Bedeutung von S100A4 und seiner Interaktion mit RAGE für das prometastatische Verhalten von Melanomzellen in vitro und in vivo näher zu charakterisieren. Darüber hinaus sollte die Beteiligung von S100A4 bei der Gehirn-Metastasierung untersucht werden, wobei insbesondere die Regulierung der Endothelzell-Permeabilität und der transendothelialen Migration der Melanomzellen im Vordergrund stand. Im Rahmen dieser Arbeit wurde gezeigt, dass S100A4 und die Interaktion mit RAGE die prometastatischen Eigenschaften der A375-Melanomzellen förderte. Zudem verringerte extrazelluläres S100A4 die Zell-Integrität von Gehirn-Endothelzellen und erleichterte somit die Durchdringung der Blut-Hirn-Schranke. Diese Erkenntnis lässt sich möglicherweise auf andere Blut-Gewebe-Schranken übertragen. Die In-vivo-Orientierungsstudie zeigte, dass S100A4- und RAGE-überexprimierende Zellen zu einer verstärkten disseminierten Metastasierung führten, wobei sich zwei unterschiedliche Verteilungsmuster ergaben. Darüber hinaus führten beide Zelllinien vereinzelt zur Bildung von Gehirnmetastasen, wodurch sich die intrakardiale Injektion durchaus als Modell für weitere Therapiestudien mit dem Augenmerk der S100A4-RAGE-stimulierten Metastasierung eignet. Die genauere Kenntnis regulativer Mechanismen bei der Synthese und Sekretion von S100A4 sowie die pathophysiologische Differenzierung der S100A4-Interaktion mit RAGE eröffnen neue Wege, die S100A4-vermittelten Effekte therapeutisch zu beeinflussen. Daraus lassen sich möglicherweise neue zielgerichtete Radionuklid-basierte Therapieansätze für das metastasierende Melanom ableiten.

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The presented doctoral thesis is focused on the role of the Hedgehog (HH) signaling pathway in cancer pathogenesis. HH signaling pathway is an evolutionarily conserved signaling pathway that plays an essential role in embryonic development. Its activity is strictly limited to stem and progenitor cells for example in brain, lung, skin or prostate. HH pathway also plays a key role in tissue homeostasis and regeneration. Aberrantly activated HH pathway is essential in cancer progression. The aim of the presented thesis was to elucidate new details about the HH signaling pathway. We identified a new target gene of the HH pathway - the anti-apoptotic protein survivin. Survivin is considered to be an important tumor marker associated with a poor prognosis of patients. We showed that the inhibitor of HH pathway effectors GLI1 and GLI2 GANT61 reduced the survivin level in cancer cells. Subsequently, we used GANT61 and the inhibitor of the anti-apoptotic BCL2 protein family obatoclax to inhibit melanoma cells growth. We showed that the combination of these inhibitors was very effective in the eradication of melanoma cells in vitro. We also proved that GANT61 triggers the process of apoptosis in melanoma cells. We found out that the HH signaling pathway is canonically activated in many cell lines of various...