Le foie et le poumon sont deux organes intimement liés et les atteintes pulmonaires sont fréquentes dans les pathologies hépatiques. En transplantation hépatique, les atteintes pulmonaires, les complications et la morbi-mortalité qu’elles engendrent, peuvent être en lien avec la pathologie hépatique du receveur mais aussi avec le donneur via le greffon, sa qualité et sa préservation. L’objectif de cette thèse était d’étudier deux aspects de cette interaction : 1- l’impact de l’insuffisance respiratoire aigüe (définie par le recours à la ventilation mécanique) sur le devenir post-transplantation ii) les conséquences des phénomènes d’ischémie-reperfusion du greffon hépatique sur les paramètres cardio-pulmonaires du receveur.Dans le premier travail, nous avons étudié, sur une cohorte de patients transplantés hépatiques à l’Hopital Henri Mondor (n=350 patients), le devenir post-opératoire en fonction de la présence ou non d’une ou plusieurs défaillances d’organe (neurologique, respiratoire, rénale, hémodynamique, hépatique et de la coagulation). Les patients avec au moins une défaillance d’organe ont une diminution significative de la survie post-LT à 90 jours (79% contre 96%) et 1 an (70% contre 91%) comparés aux patients cirrhotiques sans défaillance. Dans un deuxième travail issu de la même cohorte, nous développons un modèle permettant de prédire la mortalité à court terme et composé de 6 facteurs dont l’existence d’une défaillance d’organe. Le 3e travail, avec un effectif plus important (cohorte de l’Agence de la Biomédecine, PHRC « Optimatch »), a cherché à confirmer nos premiers résultats et à étudier le poids de chacune des défaillances d’organe et en particulier de la défaillance pulmonaire. Non seulement la présence d’une défaillance mais le nombre de défaillances au moment de la TH influence négativement le devenir à 3 mois des transplantés hépatiques. De plus, les défaillances pulmonaire et rénale sont des facteurs de risque indépendant de mortalité à 3 mois post-transplantation. Ces travaux montrent aussi que l’influence de ces défaillances d’organe peut être modulée en fonction du type de greffon, i.e. des critères du donneur.En plus de la qualité du greffon hépatique, la conservation de celui-ci a un impact sur la fonction du greffon et sur les paramètres cardio-pulmonaires chez le receveur. En effet dans un modèle de transplantation hépatique chez le gros animal (cochon), nous avons montré que les lésions d’ischémie/reperfusion du greffon engendrées entre le prélèvement et l’implantation ont des conséquences sur la fonction du greffon, le myocarde et le poumon. Ces lésions sont modulables selon la technique de préservation, notamment via l’utilisation de machine de perfusion.Ces travaux démontrent qu’au cours de la transplantation hépatique l’atteinte du parenchyme pulmonaire a un rôle clinique majeur chez le receveur et est médiée en partie par des phénomènes d’ischémie-reperfusion du greffon potentiellement modifiables par des améliorations des pratiques médicales. / Liver and lung are two closely related organs. In liver transplantation, lung damage, complications, morbidity and mortality can be related to the liver disease of the recipient but also to the donor via the graft, its quality and its preservation. The aim of this manuscript was to study two aspects of these interactions: 1- the impact of acute respiratory failure (defined by the use of mechanical ventilation) on the post-transplantation outcome ii) the consequences of the ischemia-reperfusion injury of the graft on cardiopulmonary parameters in the recipient.In the first study, we investigated the impact of one or more organ failure (cerebral, lungs, kidney, circulation, hepatic and coagulation) on the 90-day mortality post LT. Patients with at least one organ failure had a significant decrease in post LT survival at 90-day (79% versus 96%) and 1 year (70% versus 91%) compared with cirrhotic patients without failure. In a second study, from the same cohort, we developed a model to predict short-term mortality. This model is composed of 6 factors including the existence of organ failure. In the third study, with a largest cohort (Agence de Biomedicine, PHRC “Optimatch”), we have confirmed these first results and we observe that the number at the LT influences the outcome. Decision tree-modeling identified 6 subgroups further classified in 4 increasing risk classes, highlighting the prognostic importance of respiratory failure and renal failure at the LT as well as complex interactions between donor and recipient features.In addition to the quality of the graft, its preservation has an impact on the graft function and on the cardiopulmonary parameters in the recipient. Indeed, in a model of LT in the large animal (pig) we show that the ischemia / reperfusion injuries, generated between the sampling and the implantation, have consequences on graft function, myocardium and lung. These lesions could be subdued according to the preservation technique.These studies demonstrate that during LT the recipient's pulmonary complications and its morbidity are related to the recipient’s pre-existing hepatic disease and to the donor via the graft through ischemia-reperfusion phenomena of the graft.

Le virus du syndrome dysgénésique et respiratoire porcin (SDRPv) est un pathogène à l’origine de problèmes respiratoires et de reproduction. La réponse immunitaire face au SDRPv est caractérisée par une virémie persistante et un retard dans la mise en place des anticorps neutralisants. Les macrophages alvéolaires (AM) sont la cible principale du virus mais plusieurs études in vitro suggèrent une infection des cellules dendritiques (DC). Dans ce manuscrit, de nouvelles cibles cellulaires du virus ont été découvertes dans le poumon et dans les ganglions trachéo-bronchiques. Les cellules du parenchyme pulmonaire AM-like sont infectés in vivo par le SDRPv de Type 1 alors que les cDC1, cDC2 et moDC du poumon ne sont pas infectées. La souche Lena Type 1.3 se distingue des autres souches par sa capacité à induire une polarisation vers une réponse Th1 in vitro. Une expérience de transfert de lymphocytes T mémoires in vivo suggèrent une réponse cellulaire accrue et délétère lors de l’infection par la souche Lena. Trois populations de macrophages ont été identifiées dans les ganglions et nommées : macrophages périfolliculaires (PFMacro), macrophages des cordons lymphatiques (cordMacro) et macrophages efférents (effMacro). Les effMacro et les PFMacro sont infectés par les souches européennes. Quant à la réponse humorale, 5 stades de différenciation des LB dans les ganglions ont été identifiés et une étude de l’impact de l’infection sur la différenciation des lymphocytes B est en cours. / Porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) is a single-stranded RNA virus that causes reproductive failure and respiratory problems in swine. Immune response against PRRSV is characterized by a persistent viremia and a delay in neutralizing antibodies’ production. Main targets of PRRSV are Alveolar Macrophages (AM) but in vitro studies suggest that PRRSV could replicate in dendritic cells (DC). In this manuscript, new cellular targets of PRRSV in the lung and the tracheo-bronchial lymph nodes have been depicted. This work revealed that pulmonary parenchymal AM-like are susceptible to PRRSV in vivo. Moreover, study of DC infection in the lung reveals that cDC1, cDC2 and moDC are not infected by Type 1 PRRSV. In tracheo-bronchial lymph nodes, 3 populations of pig macrophages (Macro) have been identified and called perifollicular macrophages (PFMacro), lymphatic cord macrophages (cordMacro) and efferent macrophages (effMacro). In vivo infection revealed that PFMacro and effMacro are susceptible to Type 1 PRRSV infection. In order to understand the delay in humoral response establishment, 5 populations of B cells have been identified in the lymph nodes. The interaction of SDRPv with these populations is under study.

Les analyses moléculaires et la classification des adénocarcinomes bronchiques ont conduit au développement de thérapies ciblées sélectives visant à améliorer le contrôle de la maladie et la survie des patients. ALK (anaplastic lymphoma kinase) est un récepteur tyrosine kinase de la famille des récepteurs de l'insuline. Des réarrangements chromosomiques impliquant le domaine kinase d’ALK sont présents dans environ 3 à 6% des patients atteints d'un adénocarcinome bronchique. La protéine de fusion provoque une activation du domaine kinase de manière constitutive et indépendante du ligand. Lorlatinib est un inhibiteur d’ALK de troisième génération avec une efficacité et une sélectivité optimale, ainsi qu’une pénétration élevée vers le système nerveux central. Lorlatinib peut vaincre la résistance induite par plus de 16 mutations secondaires dans le domaine kinase d’ALK acquises lors de la progression aux ALK TKI de première et deuxième générations. Le traitement par lorlatinib est donc efficace chez les patients préalablement traités par un ALK TKI de première ou deuxième génération, et est actuellement approuvé pour cette indication. Le spectre complet de mécanismes de résistance au lorlatinib chez les patients reste à élucider. Il a récemment été rapporté que l'acquisition séquentielle de deux mutations ou plus dans le domaine kinase, également appelées mutations composées, est responsable de la progression de la maladie chez environ 35% des patients traités par le lorlatinib, principalement en altérant sa liaison au domaine kinase d’ALK. Cependant, l’effet de ces mutations sur la sensibilité aux différents inhibiteurs d’ALK peut varier, et les autres mécanismes de résistance survenant chez la plupart des patients restent inconnus. Mon travail de thèse avait pour but d’explorer la résistance au lorlatinib chez des patients atteints d'un cancer du poumon ALK réarrangé par la mise en œuvre de biopsies spatiales et temporelles et le développement de modèles dérivés de patients. Dans le cadre de l’étude institutionnelle MATCH-R (NCT02517892), nous avons effectué un séquençage à haut débit de l’exome, de l’ARN et ciblé, ainsi qu’un séquençage des ctDNA afin d’identifier les mécanismes de résistance. Nous avons établi des lignées cellulaires dérivées de patients et caractérisé de nouveaux mécanismes de résistance et identifiés de nouvelles stratégies thérapeutiques in vitro et in vivo. Nous avons identifié trois mécanismes de résistance chez quatre patients avec des biopsies appariées. Nous avons étudié l'induction de la transition épithélio-mésenchymateuse (EMT) par l'activation de SRC dans une lignée cellulaire, dérivée d’un patient, exposée au lorlatinib. Les cellules mésenchymateuses étaient sensibles à l’inhibition combinée de SRC et d'ALK, montrant que même en présence d'un phénotype agressif, des stratégies de combinaison peuvent surmonter la résistance aux ALK TKI. Nous avons identifié deux nouvelles mutations composées du domaine kinase d’ALK, F1174L / G1202R, C1156Y / G1269A survenues chez deux patients traités par le lorlatinib. Nous avons développé des modèles de cellules Ba / F3 exprimant les mutations simples et composées pour étudier leur effet sur la résistance au lorlatinib. Enfin, nous avons caractérisé un nouveau mécanisme de résistance provoqué par la perte de fonction de NF2 au moment de la progression du lorlatinib par l’utilisation de PDX et de lignées cellulaires dérivées de patients, et par CRISPR / CAS9 knock-out de NF2. Nous avons constaté que l'activation de mTOR par la perte de fonction de NF2 provoquait la résistance au lorlatinib et qu'elle pouvait être surmontée par le traitement avec des inhibiteurs de mTOR.Cette étude montre que les mécanismes de résistance au lorlatinib sont plus divers et complexes que prévu. Nos résultats démontrent également comment les études longitudinales de la dynamique tumorale permettent de déchiffrer la résistance aux TKI et d'identifier des stratégies thérapeutiques. / The molecular study and classification of lung adenocarcinomas has led to the development of selective targeted therapies aiming to improve disease control and survival in patients. The anaplastic lymphoma kinase (ALK) is a tyrosine kinase receptor from the insulin tyrosine kinase receptor family, with a physiologic role in neural development. Gene rearrangements involving the ALK kinase domain occur in ~3-6% of patients with lung adenocarcinoma. The fusion protein dimerizes leading to transactivation of the ALK kinase domain in a ligand-independent and constitutive manner. Lorlatinib is a third generation ALK inhibitor with high potency and selectivity for this kinase in vitro and in vivo, and elevated penetrance in the central nervous system. Lorlatinib can overcome resistance mediated by over 16 secondary kinase domain mutations occurring in 13 residues upon progression to first - and second - generation ALK TKI. In addition, treatment with lorlatinib is effective for patients who have been previously treated with a first and a second generation or a second generation ALK TKI upfront and is currently approved for this indication. The full spectrum of biological mechanisms driving lorlatinib resistance in patients remains to be elucidated. It has been recently reported that the sequential acquisition of two or more mutations in the kinase domain, also referred as compound mutations, is responsible for disease progression in about 35% of patients treated with lorlatinib, mainly by impairing its binding to the ALK kinase domain. However, the effect of these compound mutations on the sensitivity to the repertoire of ALK inhibitors can vary, and other resistance mechanisms occurring in most patients are unknown. My PhD thesis aimed at exploring resistance to lorlatinib in patients with ALK-rearranged lung cancer through spatial and temporal tumor biopsies and development of patient-derived models. Within the institutional MATCH-R study (NCT02517892), we performed high-throughput whole exome, RNA and targeted next-generation sequencing, together with plasma sequencing to identify putative genomic and bypass mechanisms of resistance. We developed patient-derived cell lines and characterized novel mechanisms of resistance and personalized treatment strategies in vitro and in vivo. We characterized three mechanisms of resistance in four patients with paired biopsies. We studied the induction of epithelial-mesenchymal transition (EMT) by SRC activation in a patient-derived cell line exposed to lorlatinib. Mesenchymal cells were sensitive to combined SRC and ALK co-inhibition, showing that even in the presence of an aggressive and challenging phenotype, combination strategies can overcome ALK resistance. We identified two novel ALK kinase domain compound mutations, F1174L/G1202R, C1156Y/G1269A, occurring in two patients treated with lorlatinib. We developed Ba/F3 cell models harboring single and compound mutations to study the differential effect of these mutations on lorlatinib resistance. Finally, we characterized a novel mechanism of resistance caused by NF2 loss of function at the time of lorlatinib progression through the development of patients derived PDX and cell lines, and in vitro validation of NF2 knock-out with CRISPR/CAS9 gene editing. Downstream activation of mTOR was found to drive lorlatinib resistance by NF2 loss of function and was overcome by providing treatment with mTOR inhibitors.This study shows that mechanisms of resistance to lorlatinib are more diverse and complex than anticipated. Our findings also emphasize how longitudinal studies of tumor dynamics allow deciphering TKI resistance and identifying reversing strategies.

La Thérapie par Substitution de Surfactant (TSS), qui opère par instillation d’une solution de surfactant directement dans l’arbre bronchique, est un traitement essentiel chez les nouveau-nés souffrant de syndrome de détresse respiratoire (SDRN). Cette procédure s’est révélée remarquablement efficace chez les grands prématurés, contribuant à la division par cinq de leur mortalité depuis les années 1980. À l’inverse, son utilisation s’est avérée décevante chez l’adulte dans le traitement du syndrome de détresse respiratoire aigu (SDRA), se soldant par un échec après des premiers essais pourtant prometteurs.Dans cette thèse, nous présentons un modèle mathématique et numérique de la propagation de bouchons liquides dans le système pulmonaire aérien de mammifères. Dans ce but, nous commençons par créer des modèles d’arbres trachéobronchiques chez le rat, le cochon ou l’homme. Ces modèles sont définis non seulement par leurs propriétés d’échelle mais également par leur structure tridimensionnelle indispensable à la simulation du transport liquidien. Les géométries ainsi créées sont comparées aux données morphométriques de la littérature.Nous présentons ensuite le modèle mathématique du transport liquidien. La principale propriété de ce modèle réside dans la décomposition de la propagation de bouchons liquides en deux étapes élémentaires fondamentales : (1) le dépôt de liquide sur les parois bronchiques lors de la propagation d’un bouchon, et (2) la division du bouchon liquide à chaque bifurcation de l’arbre. Les équations du processus de séparation sont déduites de la conservation de l’impulsion, pour tout type de bifurcation asymétrique. Cette décomposition en deux étapes élémentaires nous permet de calculer de manière efficace et rapide la propagation du surfactant dans l’intégralité de l’arbre aérien, fournissant ainsi un véritable outil de conception en génie biomédical.Ce modèle numérique est tout d’abord exploité pour calculer l’administration de surfactant chez le rat. Les rôles respectifs du volume initial, du débit et de l’injection multiple sont examinés. Nos résultats de simulations se révèlent être en bon accord avec les données de la littérature. En particulier, nous mettons en évidence le rôle joué par l’architecture monopodiale du rat qui contribue à la faible homogénéité de la distribution finale de surfactant. On observe également la forte non linéarité de la quantité de surfactant distribuée dans les acini en fonction du volume initial, en raison du dépôt d’une fraction de ce volume sur les parois bronchiques (le coût de dépôt). Des simulations de l’administration chez le cochon font apparaître les mêmes propriétés, avec cette fois une sensibilité accrue à la taille du poumon. Les effets respectifs de la gravité et de la tension de surface ne varient en effet pas suivant les mêmes lois d’échelle, ce qui se traduit par une distribution extrêmement inhomogène à bas débit ou à faible volume.Enfin, chez l’homme, notre modèle montre que l’origine de l’échec de la TSS chez l’adulte est possiblement à chercher dans la mécanique des fluides, l’accroissement du coût de dépôt aggravant la non-linéarité de l’administration. Cet effet peut être contré soit en instillant le surfactant à plus faible débit (mais au prix d’une distribution finale fortement inhomogène), soit en augmentant le volume initial. Nos résultats montrent en outre que, même pour des tailles comparables, les géométries très différentes de l’homme et du cochon ne permettent pas de traduire directement pour le premier les résultats obtenus chez le second. Un modèle fiable de l’administration est donc indispensable pour prédire l’efficacité de la TSS à partir de modèles animaux.En conclusion, cette thèse propose un nouvel outil permettant de prédire l’administration de surfactant chez l’animal et chez l’homme, de comprendre le rôle éventuel des modèles animaux, et en définitive de concevoir et d’optimiser de manière individualisée la TSS pour le patient. / Surfactant Replacement Therapy (SRT), which involves instillation of a liquid-surfactant mixture directly into the lung airway tree, is a major therapeutic treatment in neonatal patients with respiratory distress syndrome (NRDS). This procedure has proved to be remarkably effective in premature newborns, contributing to a five-fold decrease of mortality since the 1980s. Disappointingly, its use in adults for treating acute respiratory distress syndrome (ARDS) experienced initial success followed by failures.In this PhD thesis, we present a mathematical and numerical model for the propagation of a liquid plug into the pulmonary airway system of mammals. To that intent, we first create realistic geometrical models of the tracheobronchial trees of mammals, rat, pig, and human, defined not only by their scaling properties but also by their 3D spatial embedding (i.e., branching and rotation angles), a description necessary for simulating liquid transport. The resulting geometries are compared with the available quantitative morphometric measurements found in the literature.We then introduce the mathematical model describing liquid plug transport. The main feature of this model is to decompose the propagation of liquid plugs in two fundamental elementary steps: (1) liquid deposition onto the airway walls during the propagation of a plug into a single airway, and (2) plug splitting at each bifurcation between two consecutive generations. The equations for the splitting process are derived from momentum conservation considerations, for any type of asymmetric bifurcation and any orientation with respect to gravity. The decomposition of the transport of liquid plugs into these essential steps allows us to compute efficiently and rapidly the propagation of surfactant into the entire airway tree, thus creating a truly biomedical engineering design tool.This mathematical and numerical model is first used to compute surfactant delivery into realistic asymmetric conducting airway trees of rat lung. The roles of dose volume, flow rate, and multiple aliquot deliveries are investigated. We find that our simulations of surfactant delivery in rat lungs are in good agreement with experimental data. In particular, we show that the monopodial architecture of the rat airway trees plays a major role in surfactant delivery, contributing to the poor homogeneity of the end distribution of surfactant. We also observe that increasing the initial dose volume increases in a nonlinear way the amount of surfactant delivered to the acini after losing a portion to coating the involved airways, the coating cost volume. Simulations of delivery in pig lungs exhibit the same general features, but our model demonstrates that SRT is very sensitive to the lung size. Surface tension and gravity effects do not scale similarly, and the end distribution can become highly nonhomogeneous at smaller flow rates or small dose volumes.Finally, in the human lung, our model shows that the failure of SRT in adults could, in fact, have a fluid mechanical origin that is potentially reversible. The coating cost is predicted to increase in adult lungs, enhancing the nonlinearity of the delivery process. This effect can be countered either by instilling the surfactant mixture at a smaller flow rate (but then the distribution is highly nonhomogeneous) or by using a larger dose volume. In addition, our results show that, even if sizes are comparable, the very different geometrical structures of pig and human lungs do not permit a direction translation of experimental results in pigs to humans, and that a reliable mathematical model of the delivery is absolutely crucial if one wants to predict the efficacy of SRT from animal models.In conclusion, this thesis provides a tool for predicting surfactant delivery in animals and humans, for understanding how to build animals models of SRT, and finally for engineering and optimizing patient-specific surfactant delivery in complex situations.

Contexte : Bien que le tabagisme soit de loin le facteur de risque majeur de cancer de poumon, les expositions professionnelles, qui représentent la 2eme étiologie majeure de ces cancers, méritent un intérêt particulier. Peu d'information existe actuellement sur le risque de cancer du poumon associé aux expositions professionnelles aux solvants. Ces substances sont largement utilisées dans différentes industries et certaines professions comme les peintres par exemple, particulièrement exposés aux solvants, sont reconnues à risque de cancer du poumon, sans identification de l'agent cancérogène en cause.Objectifs : L'objectif de mon travail de thèse est l'évaluation du rôle de l'exposition à différents solvants organiques (groupés en solvants chlorés, carburants et solvants pétroliers, solvants oxygénés) sur le risque du cancer du poumon. Dans un premier temps nous avons étudié l'effet de l'exposition professionnelle aux solvants chlorés; ensuite l'analyse a intégré l'exposition aux deux autres familles de solvants, toujours en tenant en compte des principaux facteurs de risque de cancer du poumon, y compris le tabac et l'exposition professionnelle à l'amiante.Population et méthode: Ce travail est basé sur les données d'une large étude de type cas-témoins en population générale, ICARE. Des données détaillées sur l'activité professionnelle vie entière ont été recueillis. Au total, 2,926 cas de cancer de poumon (2,276 hommes et 650 femmes) et 3,555 témoins (2,780 hommes et 775 femmes) ont été inclus. L'exposition aux solvants a été évaluée par des matrices emplois-expositions, élaborés séparément par chaque substance par des hygiénistes industriels. En outre, l'exposition à certains solvants était directement déclarée par les sujets dans le questionnaire. Nous avons d'abord suivi une approche d'analyse statistique classique par régression afin d'étudier le rôle des solvants chlorés. Lors de l'analyse qui intégrait les trois familles des solvants, nous avons suivi une approche méthodologique complexe multidimensionnelle. La méthode bayésienne profil regression nous a permis de contourner les limites de l'analyse classique, dues à la forte multicollinéarité qui existe entre les solvants.Résultats et conclusions: L'analyse focalisée sur les solvants chlorés a suggéré une association entre le cancer du poumon et l'exposition professionnelle au perchloroethylene (PCE), en particulier chez les femmes. En revanche, aucune association avec le risque de cancer du poumon n'a pu être mise en évidence par la seconde analyse intégrant les trois familles de solvants (chlorés, pétroliers et oxygénés). Cependant, parce que nous avons augmenté la spécificité de la définition de l'exposition le PCE n'était pas inclus dans les solvants étudiés, nous empêchant de confirmer ou infirmer l'association mise en évidence précédemment. Bien que les solvants ne soient pas associés au cancer du poumon, nous avons identifié deux groupes de sujets avec un risque de cancer du poumon supérieur à la moyenne. L'un de ces groupes incluait notamment une forte concentration de peintres. Notre analyse ne plaide pas en faveur du rôle des solvants pour expliquer cet excès. Malgré l'absence d'association entre l'exposition aux solvants et le risque de cancer du poumon l'approche Bayésienne utilisée nous a permis d'analyser l'exposition conjointe à un nombre relativement important de substances, ce qui est une situation assez courante en matière d'expositions professionnelles. Notre souhait est maintenant grâce à cette nouvelle méthodologie de nous pencher sur l'étude du rôle des expositions conjointes de substances reconnues cancérigènes pour le poumon comme l'amiante, la poussière de silice et les gaz d'échappement du moteur diesel, toutes trois retrouvés très fréquemment dans l'industrie de la construction par exemple. / Context: The principal risk factor for lung cancer is by far tobacco smoke, however occupational exposures deserve a special interest because they are the 2nd main etiology of this cancer. Little information is currently available on the relationship between lung cancer risk and occupational exposure to solvents that are widely used in several industries. Certain jobs such as painters, who are particularly exposed to solvents, are known to be at increased risk of lung cancer, but the causative agent is still unknown or unproven.Objectives: The aim of the present work was the evaluation of the role of occupational exposure to different organic solvents on lung cancer risk. Initially we studied the effect of occupational exposure to chlorinated solvents; then the analysis integrated exposure to two other solvent families, namely fuels and petroleum solvents and oxygenated solvents, always taking into account the main risk factors for lung cancer, including cigarette smoking and occupational exposure to asbestos.Population and methods: This work was based on a large population-based case-control study, ICARE. Detailed data on the lifelong occupation was collected. A total of 2,926 cases of lung cancer (2,276 men and 650 women) and 3,555 controls (2,780 men and 775 women) were included. Exposure to solvents was assessed by job exposure matrices, developed separately for each substance by industrial hygienists. In addition, exposure to certain solvents was directly reported by subjects in the questionnaire. First we followed a classical statistical regression analysis approach to investigate the role of chlorinated solvents. In the analysis that included three families of solvents, we followed a multidimensional complex methodological approach. Bayesian profile regression method enabled us to overcome traditional analysis limits due to high multicollinearity between solvents.Results and conclusions: The analysis focused on chlorinated solvents suggested an association between lung cancer and occupational exposure to perchloroethylene (PCE), especially in women. While, no association with lung cancer risk could be demonstrated in the second analysis, incorporating the three families of solvents (chlorinated, petroleum and oxygenated). However, as we had increased the specificity of exposure definition, PCE was not included in the studied solvents anymore, preventing us from confirming or denying the association suggested above. Although solvents were not associated with lung cancer, we identified two groups of subjects whose risk of lung cancer was higher than the average. In particular, one of these groups included a high concentration of painters, however our analysis does not advocate the role of solvents to explain this excess. Despite the lack of association between solvent exposure and risk of lung cancer, the Bayesian approach allowed us to analyze the effect of joint exposure to a relatively large number of substances, which is a fairly common situation in occupational exposures. Thanks to this innovative method, our intention is now to look at the role of joint exposure to substances recognized as carcinogenic for the lung such as asbestos, silica dust and diesel engine exhaust, that are frequently found for instance in construction industry.

Contexte : Le tabagisme actif et passif, la pollution atmosphérique, le radon, les expositions professionnelles à certains agents chimiques tels que l’amiante, la silice cristalline, les hydrocarbures aromatiques polycycliques sont des facteurs de risque établis du cancer du poumon. De plus, certains facteurs alimentaires comme la faible consommation de fruits et de légumes ont été associés à une augmentation de risque de cancer du poumon. Des études épidémiologiques antérieures consacrées à l’étude de l’association entre le cancer du poumon et d’autres expositions comme la consommation de café et l’indice de masse corporelle (IMC) ont été peu concluantes.Objectif : L’objectif de ce travail est d’étudier l’association entre la consommation de café, l’IMC et le risque de cancer du poumon.Matériels et Méthodes : L’étude du rôle du café dans la survenue du cancer du poumon s’est basée sur les données d’une étude cas-témoins en population générale de grande envergure, l’étude ICARE. Les analyses concernaient 2 684 cas de cancer du poumon et 3 481 témoins. Une description détaillée de la consommation de café a été recueillie à l’aide de questionnaires standardisés réalisés au cours d’entretiens en face à face. L’étude de l’association entre l’IMC et le risque de cancer du poumon s’est basée sur une étude cas-témoins nichée dans quatre cohortes aux Etats-Unis, en Europe, en Chine et à Singapour, incluant 4 172 cas de cancer du poumon et 8 471 témoins. L’IMC a été calculé à partir de du poids et de la taille mesurés ou auto-déclarés à l’inclusion. Les Odds ratios (ORs) et les intervalles de confiance à 95% (IC) ont été estimés à l’aide de la régression logistique non conditionnelle, en ajustant sur les facteurs de confusion potentiels.Résultats : Nous n’avons pas observé d’association entre la consommation de café et le risque de cancer du poumon. Les ORs ajustés étaient de l’ordre de 1,07 (0,77-1,48) pour une consommation ≥ 5 tasses/jour, de 1,02 (0,72-1,43) pour une durée de consommation ≥ 49 ans et de 1,02 (0,73-1,42) pour une consommation cumulée vie entière ≥ 184 tasses-années par rapport aux non consommateurs. L’étude cas-témoins nichée dans les 4 cohortes a montré une association inverse significative entre l’IMC et le risque de cancer du poumon. Les ORs ajustés pour les sujets en surpoids (IMC, 25-30 kg/m2) et les sujets obèses (IMC ≥30 kg/m2) étaient respectivement de 0,77 (0,68-0,86) et de 0.69 (0,59-0,82) en comparaison avec les par rapport aux/comparés aux sujets de poids normal (IMC, 18,5-24,9 kg/m2). Cette association était accentuée chez les anciens et actuels fumeurs.Conclusions : La consommation de café ne semble pas être associée au risque de cancer du poumon. L’obésité est associée à une réduction de risque de cancer du poumon, particulièrement chez les anciens et les actuels fumeurs. / Context: Smoking, second-hand smoke, air pollution, radon, and occupational exposure to chemical agents such as asbestos, silica and polycyclic aromatic hydrocarbons are well-known risk factors for lung cancer. In addition, dietary factors involving low intake of vegetables and fruits has been associated with an increased risk of lung cancer. Previous epidemiological studies on the association between lung cancer with other exposures such as coffee intake and body mass index (BMI) have been inconclusive.Objective: The aim of the present work is to investigate the association between coffee consumption and BMI and risk of lung cancer.Materials and Methods: The work on coffee was based on a large French population based case-control study, the ICARE study. Analyses involved 2,684 lung cancer cases and 3,481 controls. Detailed information on coffee was collected using standardized questionnaires through face-to-face interviews. For BMI, a case-control study was nested within four cohorts in USA, Europe, China and Singapore, which included 4,172 lung cancer cases and 8,471 controls. BMI was calculated based on the measured/self-reported height and weight at the baseline. Odds ratios (ORs) and 95% confidence intervals (CIs) were estimated using unconditional logistic regression, adjusting for potential confounders.Results: We found no significant association between coffee consumption and lung cancer risk. The adjusted OR was 1.07 (95%-CI: 0.77-1.48) for ≥ 5 cups /day, 1.02 (95%-CI: 0.72-1.43) for duration of consumption ≥49 years and 1.02 (95%-CI: 0.73-1.42) for life time cumulative consumption ≥184 cup-years compared with never consumers. In the analysis of nested case-control study, we found statistically significant inverse association between BMI and lung cancer risk. Compared with normal weight subjects (BMI, 18.5-24.9 kg/m2), the adjusted OR for overweight (BMI, 25-30 kg/m2) and obese subjects (BMI, ≥30 kg/m2) were 0.77 (95% CI: 0.68-0.86) and 0.69 (95% CI: 0.59-0.82) respectively. This association was strengthened in both current and former smokers.Conclusions: Coffee consumption does not appear to be associated to the risk of lung cancer. Obesity is associated with decreased lung cancer risk, particularly in former and current smokers.

La mucoviscidose (ou cystic fibrosis, CF) est une maladie caractérisée par une inflammation pulmonaire chronique qui contribue à la dégradation progressive de l’épithélium des voies aériennes des patients. Les glucocorticoïdes (GC) représentent un outil essentiel pour le traitement du patient mais leur efficacité et leur rapport bénéfice/risque restent cependant controversés. Les effets secondaires provoqués par l’administration de ces molécules pourraient être diminués par l’utilisation de leur protéine d’adressage, la corticosteroid-binding globulin (CBG). L’objectif de ce travail était d’étudier l’expression de la CBG chez les patients CF, afin d’optimiser leur traitement anti-inflammatoire par GC. Nous avons montré, dans un premier temps, que la synthèse hépatique de CBG était augmentée, tandis que son taux plasmatique était conservé chez les patients CF, comparé aux patients non-CF. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés à l’expression de la CBG au niveau pulmonaire. L’inflammation chez les patients CF étant principalement pulmonaire, l’expression locale de CBG à ce niveau pourrait moduler l’efficacité du GC, en le recaptant. Nos données montrent que l’expression de cette CBG pulmonaire est diminuée chez les patients CF. Les études sur des modèles in vitro hépatiques et pulmonaires n’ont pas permis d’expliquer les résultats obtenus et ont souligné la limite des modèles et des outils à disposition. Le maintien de la concentration plasmatique de CBG et la diminution de la CBG pulmonaire chez les patients CF suggèrent ainsi que la CBG pourrait être utilisée comme outil thérapeutique dans le contexte de la mucoviscidose, afin d’optimiser le traitement par GC. / Cystic fibrosis (CF) is characterized by a chronic pulmonary inflammation, responsible of the progressive degradation of the airways epithelium. In CF, glucocorticoids (GC) are widely used but their efficiency and benefit/risk ratio are still discussed. The side effects, caused by the administration of these molecules, might be decreased by the use of their delivery protein, corticosteroid-binding globulin (CBG). The aim of the work was to study the expression of CBG in CF patients, in order to optimise their anti-inflammatory treatment by GC. First, we showed that the hepatic synthesis of CBG was increased while its plasmatic level was preserved in CF patients, compared to non-CF. Second, we were interested by the expression of CBG at the pulmonary level. The inflammation in CF patients being primarely pulmonary, the local expression of CBG in the lung could modulate the efficiency of GC through recapture. Our data showed that this expression of this pulmonary CBG was decreased in CF patients. The studies conducted in vitro on hepatic and pulmonary models did not explained our results and highlighted the limit of the models and tools at our disposal. The maintained plasmatic concentration of CBG and the decrease of pulmonary CBG in CF patients suggest that CBG might be useful as a therapeutic tool in the CF context, in order to optimise the GC treatment.

Les transporteurs membranaires jouent un rôle primordial dans la pharmacocinétique de médicaments mais aussi dans le transport de composés endogènes. La maîtrise de modèle in vitro permettant d’évaluer leur implication dans des interactions médicamenteuses, notamment au niveau hépatique, est donc primordiale. L’utilisation de ces modèles permettra aussi de déterminer l’impact potentiel de contaminants environnementaux, comme les particules diesel, sur l’expression fonctionnelle de transporteurs. Nos résultats démontrent la fiabilité de modèles hépatocytaires (hépatocytes et cellules d’hépatome HepaRG) en culture monocouche pour l’étude du transport membranaire de médicaments. Grâce à ces modèles, nous avons mis en évidence que des extraits de particules diesel (DEPe) peuvent modifier l’expression et/ou la fonction de transporteurs membranaires hépatiques, les Organic Anion Polypeptide Transporter (OATP) et les Multidrug Resistance associated Protein (MRP). Au niveau pulmonaire, les DEPe peuvent aussi augmenter l’expression du complexe LAT1/CD98hc, un complexe protéique de transport d’acides aminés souvent associé à de mauvais pronostics dans les cas de cancer du poumon. En conclusion, nos résultats mettent en évidence que les DEPe peuvent intervenir dans la régulation de l’activité et de l’expression de transporteurs membranaires tant au niveau hépatique qu’au niveau pulmonaire. / Membrane transporters play a major role in the pharmacokinetic of drugs and in the transport of endogenous compounds. The development of in vitro models for the study of their expression and activity is therefore important to consider, notably for analyzing their interactions with drugs or environmental contaminants such as diesel exhaust particles. Our results demonstrated the reliability of hepatocytic cells (hepatocytes and highly differentiated hepatoma HepaRG cells) in monolayer culture for the study of membrane transport of drugs. Using these models allowed us to demonstrate that extracts of diesel exhaust particles (DEPe) can alter the expression and / or function of major liver transporters such as organic anion transporting polypeptides (OATP) and Protein Multidrug associated Resistance (MRP). In lung cells, DEPe can increase the expression of complex LAT1 / CD98hc a protein complex, that is associated with poor prognosis in lung cancer. In conclusion, our results demonstrated that DEPe can regulate activity and expression of membrane transporters at hepatic and lung level.

L’identification de la notion de driver oncogene et le développement de molécules capables de cibler leur activité a entrainé d’importants changements dans le traitement des cancers CBNPC.L’EGFR est un récepteur transmembranaire à activité TK (Tyrosine Kinase) permettant latransmission de signaux extracellulaires jusqu’au sein de la cellule grâce à l’activation de voies de signalisations. Parmis ces voies de signalisation on retrouve les voies de prolifération et de survie cellulaire. Des mutations activatrices dans le domaine TK confèrent à ce dernier un rôle de driver oncogene. Dans ce domaine l’EGFR a joué un rôle avant gardiste. Ainsi de nombreuses molécules ciblant l’activité de l’EGFR muté (EGFR-TKI, gefitinib) ont été développées. L’utilisation de ces molécules en clinique a représenté une vraie révolution dans la prise en charge des patients. Cependant ces derniers développent inéluctablement des mécanismes de résistance. L’analyse transcriptomique de modèles ayant acquis une résistance aux EGFR-TKI a mis en évidence une dérégulation de l’expression des transcrits. Par ailleurs des résultats del’équipe ont montré que l’expression des protéines SR (facteurs d’épissage impliqués dans la régulation de nombreux transcrits) était dérégulée dans les CBNPC. Sur la base de ces résultats nous avons émis l’hypothèse que l’épissage alternatif des transcrits médié par les protéines SR pourrait jouer un rôle dans la résistance acquise par les tumeurs pulmonaires en réponse aux EGFR-TKI.Au sein du laboratoire des clones résistants ont été générés après exposition chroniqueau gefitinib de modèles cellulaires d’adénocarcinomes pulmonaires exprimant une mutation activatrice de l’EGFR.Nous avons tout d’abord mis en évidence une accumulation de l’expression de SRSF2 dans les clones résistants comparativement à la lignée sensible. Dans deux clones résistants au gefitinib, issus de la lignée d’adénocarcinome pulmonaire sensible PC9 exprimant un EGFR mutant Del19, nous montrons que la neutralisation de la protéine SRSF2 sensibilise les clones à l’apoptose induite par le gefitinib. Une analyse RNA-seq nous a permis d’identifier Atg16L1 comme un acteur potentiel de la resensibilisation à l’apoptose médiée par SRSF2. La neutralisation de SRSF2 entraine une modulation de l’épissage de l’exon8 de la protéine Atg16L1 en réponse à un traitement au gefitinib. Et la neutralisation de l’expression des transcrits ARN d’ATG16L1 comportant l’exon8 sensibilise les clones résistant à l’apoptose induite par le gefitinib. Ce switch d’épissage entraine une modulation de l’activité autophagique des cellules en réponse au gefitinib. Nous montrons qu’une expression majoritaire des transcrits comportant l’exon 8 favorise une inhibition de l’autophagie en réponse au gefitinib. De plus les modèlesrésistants pour lesquels on observait une resensibilisation à l’apoptose suite à une neutralisation des transcrits contenant l’exon 8, conservent leur phénotype de résistance lorsque dans ces mêmes conditions l’activité autophagique est inhibée. L’ensemble de ces travaux met en avant l’existence d’un switch d’épissage de la protéine Atg16L1 au niveau de son exon 8 contribuant à une inactivation de l’autophagie corrélée avec un phénotype de résistance à l’apoptose en réponse à un traitement par EGFR-TKI. Enfin SRSF2 participerait à la modulation de cet épissage en réponse à un traitement au gefitinib. / Identifying what is a driver oncogene and developping small molecules that are able to targetits activity led to drastic changes in NSCLC treatments. EGFR is a transmembrane receptorwith Tyrosine Kinase (TK) activity allowing signal transmission from the environment towardsthe inner of the cell by signaling pathways activation. Among those signaling pathways arefound survival and proliferation pathways. Activating mutations make EGFR a driver onco-gene, which was the first protein to be identified as such. Hence numerous chemical compoundtargeting mutated EGFR (EGFR-TKI, gefitinib) have been developped. Their use in clinicsrepresent a huge improvement for patients care. However resistance mechanisms ultimatelyoccur. Transcriptomic analyses of acquired resistant models to EGFR-TKI have shown thattheir RNA transcripts expression is abnormal. Moreover results from the team have demons-trated that SR proteins (splicing factor) expression is deregulated in NSCLC. Based on thoseresults we hypothesized that SRSF2 mediated alternative splicing of mRNA could be involvedin resistance mechanims acquired by lung carcinoma in response to EGFR-TKIThe lab developped resistant clones by chronic exposure to gefitinib of EGFR mutated lungadenocarcinoma cellular models.We first observed the accumulation of the expression of SRSF2 protein in resistant clonescompared to the sensitive cell line. Secondly, sensitivity to gefitinib induced apoptosis of twoclones was resored when neutralising SRSF2. A RNA-seq analysis led us to identify Atg16L1 aspotentially being involved in the SRSF2-mediated sensitization to gefitinib-induced apoptosis.SRSF2 neutralisation modulates Atg16L1 splicing in response to gefitinib. Neutralisation ofExon 8 containing transcripts of Atg16L1 sensitizes resistant clones to gefitinib induced apop-tosis. This alternative splicing switch modulates autophagic activity of the cells in reponseto gefitinib. We have shown that exon8 containing transcripts favor autophagy inhibition inreponse to gefitinib. This work emphasize the role of Atg16L1 alternative splicing switch ofexon8 in autophagy inhibition and its correlation with a resistant phenotype in response toEGFR-TKI. SRSF2 may participate in the modulation of this alternative splicing switch inreponse to gefitinib.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.