Le neuroblastome, tumeur embryonnaire d’origine neuro‐ectodermique, représente, après les tumeurs cérébrales, la tumeur maligne la plus préoccupante de l’oncologie pédiatrique. L’extrême hétérogénéité des tumeurs neuroblastiques conduit d’une part, à rechercher les mécanismes de son oncogenèse, d’autre part, à améliorer la prédiction du risque de gravité, au diagnostic de la maladie.Le travail de thèse a consisté, à l’aide d’une cohorte tumorale de patients et de lignées de neuroblastome, à rechercher les microARN impliqués dans la progression tumorale. En comparant des tumeurs de bas risque à celles de haut risque, plusieurs microARN du cluster C14MC, situés au locus 14q32.31, ont été identifiés. L’expression de ces microARN corrèle le pronostic ; les tumeurs de haut risque présentant une perte d’expression différentielle. Ainsi, l’expression de miR‐487b et miR‐410 s’est révélée être un facteur pronostique supérieur à l’algorithme de risque standard actuel (âge, stade, statut de l’amplification de l’oncogène N‐MYC). Le contexte d’empreinte génomique parentale du cluster C14MC a conduit à rechercher d’autres microARN d’intérêt sur le second cluster de microARN du génome, C19MC, lui aussi soumis à empreinte. Dans les tumeurs de haut risque, une hyper‐expression relative du miR‐516a‐5p est significativement associée au pronostic. La combinaison des niveaux d’expression de miR‐487b et miR‐516a‐5p se révèle être un facteur pronostique supérieur aux seuls microARN du cluster C14MC : elle offre une nouvelle stratification de risque.Dans les tumeurs neuroblastiques, la dérégulation d’expression serait circonscrite aux microARN des deux clusters C14MC et C19MC ainsi qu’aux gènes vicinaux DLK1 et MEG3 du locus 14q 32.31, elle résulterait d’anomalies de méthylation. Le traitement de lignées de neuroblastome de phénotype neuronal par des modulateurs de l’épigénome (5‐Azacytidine et acide phényl‐butyrique) lève l’expression des microARN du C14MC et des gènes DLK1 et MEG3. Quant aux gènes cibles des miR‐487b et miR‐516a‐5p, les recherches désignent les gènes N‐MYC, TWIST1 et TWIST2 comme candidats directs ou indirects. Ces résultats et la littérature – rapportant, dans les formes agressives de plusieurs types de cancers de l’adulte, des anomalies d’expression des microARN des clusters C14MC (hypo‐expression) et C19MC (hyperexpression) – suggèrent très fortement l’implication de ces deux clusters dans la carcinogenèse humaine. / Neuroblastoma, an embryonal tumour of neuro‐ectodermal origin, stands up with brain tumours as the most worrying cancer of paediatric oncology. The huge heterogeneity of neuroblastic tumours has led i) to find oncogenic mechanisms, and ii) to refine risk stratification of the disease. In using a tumour cohort of patients as well as human NB lines, we sought for microRNA involved in neuroblastoma tumour progression. Comparison of tumours of low‐risk to those of high‐risk resulted to identifying several microRNA composing the C14MC cluster (located within the 14q32.31 locus), whose expression was associated with prognosis; high risk tumours having a differential lower transcript level.Expression of miR‐487b and miR‐410 was a better prognostic factor than the standard algorithm based on age, stage, and N‐MYC genomic content status. As the C14MC cluster belongs to a imprinted locus, the second cluster of microRNAs so far described in the human genome as imprinted, i.e., the C19MC, was analysed: in high‐risk neuroblastoma, miR‐516a‐5p transcript level was differentially up‐regulated (contrasting to microRNAs from C14MC) and was also associated with prognosis. Combination of transcript levels of miR‐487b and miR‐516a‐5p provides a powerful prognostic factor better than only miR expression from C14MC. Therefore, new risk stratification has been proposed.In neuroblastoma, tumour expression deregulation found to be restricted to C14MC and C19MC as well as the DLK1 et MEG3 harboured by the 14q32.31 locus, should result from methylation anomalies. Epigenetic modulators (5‐AZA and PBA) resulted in a significant increase of miR from C14MC as well as DLK1 and MEG3 genes. With regards to target genes, our results point out N‐MYC, TWIST1 and TWIST2 as direct or indirect targets of miR‐487b & miR‐516a‐5p. Our data and literature – indicating relative underexpression of C14MC microRNAs and hyper‐expression of C19MC microRNAs in aggressive forms of various adult cancers – thus stress the potential involvement of the two clusters in human carcinogenesis.

Des données antérieures obtenues dans notre laboratoire ont montré le rôle essentiel de PAI-1 dans la croissance de cellules cancéreuses dorigine murine et linduction dune angiogenèse concomitante (Bajou et al, 1998;Bajou et al, 2001). Bien que ces résultats aient été confirmés par dautres groupes dans différents modèles expérimentaux (Gutierrez et al, 2000;McMahon et al, 2001), très peu dinformations concernant limplication de PAI-1 dans la progression des carcinomes humains étaient disponibles dans la littérature. Cest pourquoi, dans le premier chapitre de ce travail, nous nous sommes intéressés au comportement de différentes lignées de carcinomes humains lorsquelles sont placées dans un environnement dépourvu en PAI-1. Lensemble des résultats obtenus est décrit dans la première publication intitulée : « Host plasminogen activator inhibitor-1 promotes human skin carcinoma progression in a stage-dependent manner » (Maillard et al, 2005, Neoplasia, 7: 57-66) La synthèse des différentes études utilisant différents modèles expérimentaux in vivo (voir introduction, Tableau 6) a montré quelques divergences quant à linfluence de PAI-1 dans la progression tumorale et la formation de métastases. Ces résultats contradictoires pourraient sexpliquer en partie par la grande diversité des modèles expérimentaux utilisés. Les lignées de cellules tumorales utilisées, le nombre de cellules implantées, ainsi que le site dimplantation chez les animaux sont quelques uns des facteurs pouvant influencer les résultats. Dans ce contexte, lutilisation danimaux transgéniques développant spontanément des lésions tumorales est une alternative attrayante pour étudier limpact dun facteur sur lévolution de ces lésions. A lheure actuelle, un seul groupe sest intéressé à limpact dun déficit en PAI-1 dans un modèle de souris développant de manière spontanée des adénocarcinomes mammaires qui métastasent dans les poumons, et na pas observé de différences entre les animaux déficients en PAI-1 et leurs contrôles de type sauvage (Almholt et al, 2003). Ce deuxième chapitre est consacré à létude de limplication de PAI-1 dans un autre modèle murin de cancérogenèse spontanée, à savoir, les souris TRP-1/SV40 Tag caractérisées par un développement de tumeurs oculaires qui forment des métastases dans le cerveau. Ce travail a été réalisé en collaboration avec le Laboratoire de Vectorologie et de Transfert de Gènes (Docteur M. Perricaudet, UMR8121, Villejuif, France), au cours dun séjour de plus de 6 mois. Lensemble des résultats obtenus est décrit dans la seconde publication intitulée : « Reduction of brain metastases in transgenic ocular tumor in plasminogen activator inhibitor-1 deficient mice » (Maillard et al, soumis pour publication) Les résultats présentés dans le troisième chapitre mettent en avant lintérêt des chambres de transplantation in vivo de kératinocytes tumoraux comme modèle détude des interactions hôte-tumeur. Dans un premier temps, ce modèle nous a permis de déterminer limportance de lorigine cellulaire de PAI-1 (cellules tumorales ou cellules hôtes) sur son effet pro-angiogène. Dautre part, des effets opposés de PAI-1 en fonction de sa concentration ont été mis en évidence et apportent des éléments de réponse quant aux effets pro- ou anti-angiogènes de cet inhibiteur des activateurs du plasminogène. Les résultats sont repris dans la troisième publication intitulée : « Host-derived plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1) concentration is critical for in vivo tumoral angiogenesis and growth » (Bajou et al, 2004, Oncogene, 23:6986-6990) Dans un second temps, en collaboration avec léquipe du Professeur J. Boniver (Laboratoire dAnatomie et de Cytologie Pathologiques, ULg, Liège), les chambres de transplantation ont été utilisées pour évaluer in vivo lefficacité thérapeutique du GM-CSF comme cytokine favorisant la migration intratumorale de cellules dendritiques matures. Ces travaux sont présentés dans la quatrième publication intitulée : « Delivery of granulocyte-macrophage colony-stimulating factor in bioadhesive hydrogel stimulates migration of dendritic cells in models of human papillomavirus-associated (pre)neoplastic epithelial lesions » (Hubert et al, 2004, Antimicrobial agents and chemotherapy, 48: 4342-4348)

Dans les cancers du poumon, une des altérations les plus souvent observées est la perte ou l’atténuation de l’expression du gène FHIT (Fragile Histidine Triad). Nous avons précédemment montré que FHIT est un suppresseur d’invasion tumorale. En effet, FHIT contrôle l’invasion des cellules tumorales bronchiques en régulant négativement l'expression de gènes associés à la transition épithélio-mésenchymateuse (TEM), en particulier la vimentine et la MMP-9 via l’inhibition d’une voie orchestrée par l’EGFR. Un intérêt particulier a donc été porté aux relations entre FHIT et un autre membre de la famille de l’EGFR : HER2. Nous avons non seulement mis en évidence, in vivo et in vitro, une corrélation inverse entre les taux de FHIT et l’activité du récepteur HER2 dans les CBNPC mais également montré que FHIT est capable de réguler l’activité du récepteur HER2 dans les cellules tumorales pulmonaires et ce grâce à sa dimérisation avec HER3. De plus, l’utilisation de deux inhibiteurs spécifiques d’HER2, le Trastuzumab et l’Irbinitinib, nous a permis de mettre en évidence, que l’activation du récepteur HER2 lors de l’inhibition de FHIT, participe à l’acquisition par les cellules tumorales bronchiques de caractéristiques invasives via la régulation de certaines cibles de la TEM, telles la vimentine, la MMP-14 ou encore le facteur de transcription TWIST-1. Ces résultats montrent que FHIT régule l’activité d’HER2 dans les cellules tumorales pulmonaires et que les inhibiteurs d’HER2 sont capables de limiter l’invasion induite par l’inhibition de FHIT. Cette étude laisse envisager de nouvelles perspectives thérapeutiques pour le cancer du poumon. / The lack or decrease of FHIT (fragile histidine triad) expression is a common event in lung cancer. We recently showed that FHIT acts as a suppressor of tumor invasion. Indeed, FHIT controls the invasive phenotype of lung tumor cells by regulating the expression of genes associated with epithelial-mesenchymal transition (EMT) such as vimentin or MMP-9 through an EGFR signaling pathway. Accordingly, we focused on the relationships between FHIT and another member of this tyrosine kinase receptor family: HER2. First, we observed in vivo and in vitro a negative correlation between FHIT expression and the activated form of HER2 in lung tumor cells. Moreover, FHIT controls HER2 activation through its dimerization with HER3. The use of HER2 specific inhibitors, Trastuzumab and Irbinitinib, allowed to demonstrate that the in vitro invasion induced by FHIT inhibition is HER2-dependent. Furthermore, FHIT controls the HER2-dependent invasion by regulating genes associated with EMT such as vimentin, MMP-14 or TWIST-1. In conclusion, we showed that FHIT regulates HER2 activity in lung tumor cells and that HER2 inhibitors reduce invasion induced by FHIT inhibition. This study would allow for the identification of new therapeutic leads for lung cancer.

L'analyse de survie constitue bien souvent l'objectif principal des études cliniques en cancérologie. Les données de survie découlent d'un événement subi par les sujets de l'étude, événement qui correspond par exemple au décès pour la survie globale et à la progression tumorale pour la survie sans progression. Les méthodes non-paramétriques de Kaplan-Meier et semi-paramétriques de Cox représentent les modèles standards les plus utilisés pour modéliser ces données de survie, mais ne s'appliquent que dans le cas d'un seul événement temporel. La survie globale est considérée comme le critère clinique optimal pour juger de l'efficacité d'un traitement. La survie sans progression est un critère intermédiaire, qui représente un critère potentiel de substitution pour la survie globale. Depuis plusieurs années, un intérêt croissant s'est porté sur la validation statistique de critères intermédiaires. Cette validation passe par la mesure de la corrélation entre le critère clinique principal et le critère intermédiaire. Ainsi, une modélisation bivariée apparait intéressante afin de décrire la structure de dépendance entre les survies sans progression et globale. L'objectif de cette thèse concerne la modélisation de la structure d'association entre les survies sans progression et globale ainsi que la quantification de cette association via des mesures de dépendance. Pour cela, nous étudions en premier lieu les extensions du modèle de Cox qui peuvent traiter la dépendance statistique entre les données. Nous proposons ensuite une nouvelle modélisation paramétrique de la survie globale basée sur une distribution conditionnelle et sur les survies sans progression et post-progression. De plus, nous examinons différents modèles paramétriques de survie bivariée en termes de mesures de corrélation. Ces modèles sont fondés sur deux approches : les distributions marginales et l'indépendance conditionnelle. Enfin, nous appliquons et comparons les modèles étudiés en utilisant les données d'un essai clinique randomisé de phase III, impliquant des patients atteints de cancer du poumon non à petites cellules localement avancé. / Analysis of survival often represents the main aim in cancer clinical studies. Survival data arise from an event experienced by the study subjects. This event corresponds for example to the death for overall survival and to tumor progression for progression-free survival. The Kaplan-Meier nonparametric estimator and the Cox semiparametric model are the most used standard methods for modeling survival data, although they are applied only in the case of unique temporal event. Overall survival is the optimal clinical endpoint for assessing the efficiency of treatment. Progression-free survival is an intermediate endpoint considered as a potential surrogate of overall survival. For the past few years, we observed an increasing focus on statistical validation of intermediate endpoints and this through measurement of the correlation between the principal clinical endpoint and the intermediate one. Thus, bivariate modeling could be of interest for describing the dependence structure between progression-free survival and overall survival. The aim of this thesis is the modeling of the structure of association between progression-free survival and overall survival as well as the quantification of this association using dependence measures. For this, we study at first extensions of Cox model able to address the topic concerning the statistical dependence between data. Next, we propose a new parametric modeling of overall survival based on two survival times : progression-free survival and post-progression survival, assumed to be linked by a conditional distribution. Moreover, we examine different parametric models for bivariate survival data concerning correlation measurement. These models are based on the marginal distributions and the conditional independence. Finally, we apply and compare these models using data from a phase III randomized clinical trial, involving patients with locally advanced non-small cell lung cancer.

Le mésothéliome pleural malin (MPM) est un cancer rare et de mauvais pronostic. Le diagnostic de MPM restant difficile à ce jour, nous avons tout d'abord évalué l'intérêt de l'analyse du transcriptome, à partir des cellules présentes dans le liquide pleural, à des fins diagnostiques. Si cette approche parait faisable, ses contraintes techniques la rendent incompatibles avec une utilisation en routine. Notre deuxième axe de travail s'est inscrit dans le domaine du traitement local du MPM, avec l'évaluation de l'administration intrapleurale (IP) de deux molécules de chimiothérapie : le pemetrexed et le lipoplatine. Les résultats sur modèle animal montrent que les profils pharmacocinétiques de ces deux molécules sont significativement différents entre une administration intraveineuse et une administration IP. Dans l'optique d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques, nous avons évalué la voie de l'adrénomédulline (AM) dans le MPM. L'AM et ses récepteurs sont conjointement exprimés dans les biopsies pleurales de MPM. In vitro, l'AM augmente les capacités de prolifération, de migration et d'invasion des cellules de MPM, par l'intermédiaire de la voie des MAPK. L'inhibition de l'AM ou de ses récepteurs apparait comme une stratégie thérapeutique prometteuse dans le MPM, de part ses effets directs sur les cellules néoplasiques, mais aussi ses effets indirects, via une inhibition de l'angiogénèse et de la lymphangiogénèse tumorale (in vivo). Enfin, nous avons évalué de nouveaux critères de jugement pour les essais cliniques de phase II. Nous avons montré que le taux de survie sans progression à 9 semaines est le critère le plus performant pour prédire la survie globale. / Malignant pleural mesothelioma (MPM) is a rare cancer with poor prognosis. As MPM diagnosis remains difficult today, we first assessed the potential value of transcriptome analysis, from cells in pleural fluid, with diagnostic purpose. If this approach looks feasible, its technical constraints make it incompatible with routine practice. The second axis of our work concerned MPM local treatment, with the assessment of intrapleural (IP) administration of two chemotherapy drugs: pemetrexed and lipoplatin. Results obtained in an animal model show that the pharmacokinetic profiles of these two drugs are significantly different between intravenous and IP administration. With the goal of identifying new therapeutic targets, we explored the adrenomedullin (AM) pathway in MPM. AM and its receptors are jointly expressed in pleural biopsies from MPM. Moreover we demonstrated in vitro that AM increases the proliferation, migration and invasion abilities of MPM cells, through the MAPK signaling pathway. Inhibition of AM or its receptors appears as a promising therapeutic strategy, because of its direct effects on malignant cells, but also its indirect effects, via tumor angiogenesis and lymphangiogenesis inhibition (in vivo). Finally, we assessed new endpoints for phase II clinical studies. We showed that the progression-free survival rate at 9 weeks is the most performant criterion to predict overall survival.

Previous studies have found nutritional status to predict better functional and cognitive ability in dementia. The current study investigated the relationship between nutritional status and progression of neuropsychological impairment in a U.S. sample of persons with dementia. Participants were studied for up to 6 years in the population-based Cache County, UT, study. Baseline sample included 240 persons with dementia (71.3% Alzheimer’s disease, 52.1% female). Mean (SD) age and dementia duration at baseline was 85.6 (5.2) and 3.4 (1.9) years, respectively. Consortium to Establish a Registry for Alzheimer’s Disease (CERAD) neuropsychological test battery and Boston Naming Test (30-item) were administered annually. Nutritional status was assessed using a modified Mini Nutritional Assessment (mMNA). Components of nutritional status were chosen for further investigation (dietary intake and BMI). Linear mixed effects models examined change in nutritional status and food consumption over time as well as the association between mMNA and its components (time-varying) with each neuropsychological measure and rate of decline over time. The following covariates were tested as appropriate: dementia type, gender, age of dementia onset and duration (at baseline), education, neuropsychiatric symptoms, caregiver coresidence, place of residence, overall health, and dementia severity. mMNA scores decreased by .22 pts/year (p = .006), though this was confounded by dementia severity (β = -.12, p = .108). Consumption of carbohydrates (β = -.09), protein (β = -.07) and fruit/vegetables (β = -.08) also declined over time, all p < .05). Better nutritional status was associated with better neuropsychological test scores across all visits in verbal learning (β = .23), praxis drawing (β = .23), praxis memory (β = .08), verbal fluency (β = .34) and confrontation naming (β = .31), while mMNA predicted rate of decline in verbal recognition memory (β = .13); all p < .001, with the inclusion of covariates. Higher protein intake was associated with worse verbal learning, while higher BMI predicted better scores on all neuropsychological tests except for confrontation naming. The results emphasize the importance of nutritional status in dementia and raises the possibility of nutritional interventions that may improve patient outcomes.

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Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Clinical trials are typically conducted over a population within a defined time period in order to illuminate certain characteristics of a health issue or disease process. These cross-sectional studies provide a snapshot of these disease processes over a large number of people but do not allow us to model the temporal nature of disease, which is essential for modeling detailed prognostic predictions. Longitudinal studies, on the other hand, are used to explore how these processes develop over time in a number of people but can be expensive and time-consuming, and many studies only cover a relatively small window within the disease process. This thesis describes the application of intelligent data analysis techniques for extracting information from time series generated by different diseases. The aim of this thesis is to identify intermediate stages in a disease process and sub-categories of the disease exhibiting subtly different symptoms. It explores the use of a bootstrap technique that fits trajectories through the data generating “pseudo time-series”. It addresses issues including: how clinical variables interact as a disease progresses along the trajectories in the data; and how to automatically identify different disease states along these trajectories, as well as the transitions between them. The thesis documents how reliable time-series models can be created from large amounts of historical cross-sectional data and a novel relabling/latent variable approach has enabled the exploration of the temporal nature of disease progression. The proposed algorithms are tested extensively on simulated data and on three real clinical datasets. Finally, a study is carried out to explore whether we can “calibrate” pseudo time-series models with real longitudinal data in order to improve them. Plausible directions for future research are discussed at the end of the thesis.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.