Le cancer de la prostate (CaP) représente la deuxième cause de mortalité par cancer. La suppression d’androgène est la thérapie de référence, du fait de l’androgéno-dépendance de ce cancer. Toutefois, la maladie progresse quand même vers un stade androgéno-indépendant 2 à 3 ans après le début du traitement. Pour améliorer les thérapies du CaP, notre stratégie consiste à cibler les gènes activés par la privation d’androgènes. Récemment, nous avons identifié TCTP (Translationally controlled tumor protein) comme étant hautement surexprimé après privation d’androgènes. Nous avons développé et breveté un oligonucléotide antisense (ASO) ciblant TCTP. Durant ma thèse j’ai développé un ASO de 3ème génération par ajout d’une séquence lipidique TCTP-LASO pour améliorer la stabilité, la biodisponibilité et la délivrance de l’ASO TCTP. Ce LASO est capable de s’autonanovectoriser et permet une internalisation de l’ASO sans agent transfectant. J’ai montré dans les modèles animaux que cela conduit à une meilleure efficacité thérapeutique sans engendrer de toxicité. De plus cette séquence peut servir de nanovecteur pour encapsuler la chimiothérapie. / Prostate cancer (PC) represents one of the most common cancers in industrialized countries. Androgen ablation is used as first-line therapy in patients with advanced disease. While most patients initially respond to this hormonal therapy, they eventually become unresponsive and recur within 2 years as castration-resistant prostate cancer (CRPC). Our strategy to improve therapies involves targeting genes that are activated by androgen withdrawal, to prevent the emergence of CRCP. We have identified the Translationnaly controlled Tumor protein (TCTP) as highly over-expressed in CRPC. We developed and patented an oligonucleotide antisense (ASO) targeting TCTP. During my PhD I developed a 3rd generation ASO (TCTP-LASO) by using a lipid-conjugated oligonucleotides modification in order to improve stability, biodisponibility and delivery of the ASO. This LASO can autonanovectorize, which permits cellular uptake without transfecting agents. This autonanovectorization leads to enhanced tumor regression in vivo without toxicity in animal models. Finally, LASO can be used as a nanovector, in which chemotherapy can be encapsulated to promote its delivery.

Objectifs: Notre travail avait pour objectif la prédiction du risque de récidive du cancer de prostate localisé à partir d’une caractérisation multimodale de ce cancer comprenant des facteurs anatomopathologiques, des biomarqueurs tissulaires et des paramètres quantitatifs originaux issus de l’IRM pré-thérapeutique, ainsi que l'élaboration d'une méthodologie pour l'évaluation des corrélations existantes entre ces différents facteurs. Matériel et méthodes : La valeur pronostique de la nouvelle classification ISUP, de l'infiltration lympho-vasculaire, de l'expression des marqueurs Ki67, Survivin et Caveolin-1 a été évaluée sur de larges cohortes multicentriques de patients avec cancer de prostate traité par prostatectomie radicale, en analyse multivariée avec calcul des C-index correspondants. L'intérêt, notamment pronostique, de la radiomique, correspondant à l'extraction et l'étude de caractéristiques quantitatives d'imagerie, a été évalué dans le cancer de prostate par une revue systématique de la littérature. L'intérêt de descripteurs texturaux issus de l'IRM pour la prédiction du risque de récidive biologique a été évalué dans une cohorte monocentrique de patients traités par radiothérapie externe. Dans une étude préliminaire basée sur 8 patients, une méthodologie a été proposée pour la reconstruction 3D de la pièce de prostatectomie et son recalage avec l'imagerie pré-opératoire. Ce travail a alors permis une mise en correspondance des données biologiques tumorales et les données quantitatives de l'imagerie. Des classifieurs pour l'identification et la caractérisation tumorale ont été construits et validés. Résultats : Nos travaux ont confirmé que la nouvelle classification ISUP, l'infiltration lymphovasculaire, et l'expression de Ki-67, Survivin, et Caveolin-1 sur la pièce de prostatectomie étaient associées à des caractéristiques pathologiques défavorables dans le CaP et au risque de récidive biologique après prostatectomie radicale. Cependant, leurs valeurs pronostiques sont limitées comparé aux facteurs pronostiques standards. La radiomique est un domaine prometteur pour l'identification et la caractérisation tumorale dans le CaP mais son intérêt pronostique reste à démontrer. Nos travaux confirment sa valeur pronostique pour les patients traités par radiothérapie externe. Avec une erreur moyenne de recalage de 5 mm, notre méthodologie de recalage nous a ensuite permis de proposer une mise en correspondance des données biologiques tumorales basées sur le score de Gleason et l'expression de marqueurs tissulaires. Cette mise en correspondance a permis l'élaboration de classifieurs permettant de prédire la présence de tumeurs et estimer leur score de Gleason avec des résultats satisfaisants. L'évaluation de l'expression immunohistochimique de marqueurs tissulaires reste limitée. Conclusion : Ces travaux confirment la valeur pronostique de marqueurs issus de l'étude quantitative de l'imagerie pré-opératoire, ainsi que de l'analyse anatomopathologique et immunohistochimique de la pièce de prostatectomie. Une méthodologie de mise en correspondance et de corrélation de ces différents marqueurs a été proposée avec des résultats préliminaires justifiant la poursuite des travaux sur une cohorte de patients plus importante. / Objective: The aim of this work was the prediction of prostate cancer recurrence based on a multimodal characterization of this cancer including pathological markers, tissue biomarkers, and quantitative parameters from Magnetic Resonance Imaging (MRI), and to propose a method to assess correlations between these factors. Material and methods: The prognostic values of the new ISUP groups, the lymphovascular invasion, the expressions of Ki67, Survivin et Caveolin-1 were assessed in large multicentric and international cohorts of patients with prostate cancer treated with radical prostatectomy. A review of the literature investigated the use and the performance of radiomics and texture analysis to predict prostate cancer recurrence. The prognostic value of MRI features including Haralick’s texture features to predict biochemical recurrence after prostate cancer radiotherapy was assessed in a retrospective cohort of 83 patients. In a preliminary study including eight patients, a method to correlate in-vivo observations from pre-operative imaging with biological findings from radical prostatectomy using quantitative analysis was proposed. Résultats: Our studies confirmed the new ISUP groups, the lymphovascular invasion, the expressions of Ki67, Survivin and Caveolin-1 were associated with adverse pathologic features and prostate cancer recurrence after radical prostatectomy. However, these factors did not add clinically relevant information to established models. Our review of the literature revealed radiomics was promising for tumor identification and characterization but that few studies assessed its prognostic value. We demonstrated T2-w Haralick’s features were predictors of biochemical recurrence after prostate cancer radiotherapy. With a mean error of 4.90mm, our method to register prostate whole mount histology to in-vivo MRI resulted in the construction of classifiers to predict the presence of tumor, Gleason score, and Ki67 expression. Conclusion : Our work confirm the prognostic value of different markers from tissue, pathological pre-operative imaging analyses. Our method of registration and correlation of these markers leads to promising preliminary results that justify further evaluation with larger cohorts of patients.

L’objectif principal du projet concerne l’étude sous contrôle IRM de nouveaux transducteurs HIFU pour la thérapie. Le premier sous-projet vise la caractérisation d’une sonde HIFU pour le traitement des varices et l’optimisation des paramètres de tir en fonction de la profondeur de la veine dans le tissu. Des mesures acoustiques avec un hydrophone ont confirmé la création d’une ligne de focalisation. Une étude ex vivo utilisant des veines humaines excisées a été réalisée avec l’IRM de température haute résolution afin d’établir des paramètres d'efficacité et de sécurité. La deuxième partie est une étude de sonde sectorielle pour le traitement du cancer de la prostate. La méthode utilisée actuellement par Ablatherm a été comparée avec la méthode sectorielle, en alternant les deux secteurs de la sonde. Les résultats montrent que la forme et les dimensions de la lésion sont les mêmes, avec un gain de temps est de 20%. Troisièmement nous avons étudié une sonde à focalisation dynamique pour le traitement du cancer de la prostate. La validation in vitro et in vivo a été effectuée. Des points focaux distants de 32 à 69mm de la sonde ont été obtenus et des séquences décrivant des lignes, des tranches et des volumes ont été testées. Les cartes de température et de dose thermique montrent que la stratégie de sonication est adéquate pour induire une dose létale homogène de la forme désirée, ce qui permet un traitement mieux adapté en fonction l’anatomie de chaque patient. L’IRM nous a permis de mesurer de façon non-invasive et en temps réel la température au sein des tissus soumis au tir ultrasonore et de visualiser le volume détruit ainsi que les tissus adjacents / The main objective of the project concerns the study of new HIFU transducers for therapy using MRI guidance. The first sub-project aims the characterization of a HIFU probe for the treatment of the varices and the optimization of the shooting parameters according to the vein depth in the tissue. Acoustic measurements with a hydrophone were carried out in order to confirm the creation of a focalization line. An ex-vivo study using human excised veins was realized using high resolution MRI temperature control in order measure efficiency and security parameters. The second part is a study of a sector switching probe for prostate cancer treatment. The method used by Ablatherm was compared with the sector switching method, by alternating the two sectors of the probe. Results show that the lesion shape and the dimensions are the same for the two methods, but the time saving is 20% for the sector switching probe. A dynamic focalization probe for the prostate cancer treatment was studied for the last experimental part. In vitro and in vivo validation was carried out. Focal points at several distances (between 32 mm and 69 mm with respect to the probe) were obtained and sequences describing lines, splits and volumes were tested. The temperature and thermal dose maps show that the sonication strategy is adequate for inducing a homogenous lethal dose of the desired form. A treatment better adapted to the anatomy of each patient can be performed with this technique. The MRI allowed us to measure in a non-invasive manner and in real time the temperature within tissues subject to ultrasonic shooting and to visualize both the ablated volume and the adjacent tissues

Abstract Human prostate-specific antigen (hPSA, KLK3) and glandular kallikrein 2 (hK2, KLK2), two members of a large human tissue kallikrein enzyme family, were produced as recombinant mature proteins for the first time and characterized. Furthermore, their association with prostate cancer was studied. Both proteins were produced with baculovirus expression vector system in pilot-scale using bioreactors. Recombinant hPSA was either active with chymotrypsin-like activity or inactive with incorrect processing of N-terminus. The molecular weight of active recombinant hPSA was 31 kD and it formed stable complexes with serine protease inhibitors, α1-antichymotrypsin (ACT) and α2-macroglobulin (2αM). Two polymorphic forms of KLK2, Arg226hK2 and Trp226hK2, were found. The recombinant Arg226hK2 had trypsin-like activity, while recombinant Trp226hK2 was inactive. The Arg226hK2 was labile with low production yields. The molecular weights of hK2 polymorphic forms were 33 kD. hPSA isoforms secreted by prostate cancer cells, LNCaP, were isolated and characterized. These proteins were N-terminally heterogeneous: 10-60% of LNCaP-PSAs were correctly processed. Molecular modeling suggested that the additions or deletions of two or four N-terminal amino acids could affect the three-dimensional structure and reduce the activity of LNCaP-PSA. Active isoforms had chymotrypsin-like activity and formed stable complexes with ACT and 2αM. The expression of hPSA and hK2 was studied with in situ hybridization and immunohistochemistry techniques in benign and cancerous prostate tissue. hK2 mRNA was expressed at a significantly higher level in prostate cancer tissue than in benign prostate tissue (P < 0.0005). The hPSA mRNA expression levels were reversed (P = 0.06). In benign tissue, the mean level of hK2 mRNA was 82% of the respective value of hPSA (P < 0.003), whereas in tumor tissue the mean hK2 expression level was 21% higher than that of hPSA (P < 0.01). The results at protein level supported the mRNA findings. There was a correlation between hPSA and hK2 mRNA levels in both benign (r = 0.735; P < 0.01) and malignant (r = 0.767; P < 0.01) prostate tissue. It was shown with competitively differential PCR that the KLK2 gene was amplified in prostate tumor tissue, while the KLK3 gene was not. These results suggest that hK2 and hPSA have a diverse value in the diagnosis of prostate cancer.

L’IRM représente une modalité d’imagerie du cancer de la prostate qui occupe une place de plus en plus importante pour le diagnostic positif. D’autres indications sont en cours de validation pour établir le pronostique, pour guider le traitement et pour assurer le suivi après traitement notamment partiel. La première partie de ce travail a porté sur les études cliniques de l’IRM dans la sélection des candidats à une surveillance active. Les performances de l’IRM particulièrement dans la détection des cancers antérieurs permettront de réduire le risque de sous-estimation initiale des tumeurs et par conséquent le risque de la reclassification au cours des protocoles de surveillance active. La seconde partie de ce travail a porté sur la corrélation entre les anomalies de signal à l’IRM et les zones tumorales et non tumorales intra-prostatiques. La validation d’une technique simple et reproductible de recalage a permis ensuite une corrélation des anomalies de signal enregistrées sur l’IRM et des paramètres histo-pathologiques quantitatifs des pièces opératoires de prostatectomie. / MRI is an increasingly important imaging modality for prostate cancer diagnosis. Further indications are being validated in prostate cancer to establish the prognostic, to guide treatment and to follow up patients especially after partial treatment. The first part of this work has focused on clinical studies of MRI in patient selection for active surveillance. The performance of MRI particularly in the detection of anterior cancers would reduce the risk of initial underestimation of tumor burden and therefore reduce the risk of reclassification during active surveillance protocols. The second part of this work has focused on the correlation between the signal abnormalities on MRI and intra-prostatic areas. We used a simple and reproducible technique for MRI and histopathology registration and we correlated signal abnormalities recorded on MRI with quantitative histopathological parameters at prostatectomy surgical specimens.

Ces travaux de thèse s’inscrivent dans le contexte de la prédiction de la toxicité en radiothérapie du cancer de la prostate. Dans l'objectif d'analyser les corrélations spatiales entre la dose et les effets secondaires cette problématique est abordée dans un cadre d'analyse de population. La mise en correspondance inter-individus de l'anatomie et de la distribution de dose planifiée soulève des difficultés liées aux fortes variabilités anatomiques et au faible contraste des images CT considérées. Nous avons envisagé différentes stratégies de recalage non-rigide exploitant les informations relatives aux structures anatomiques, aux combinaisons intensité-structure, ou aux relations inter-structures. Les méthodes proposées s'appuient notamment sur l’utilisation de descripteurs structurels des organes tels que les cartes de distances euclidiennes ou du champ scalaire solution de l’équation de Laplace. Ces méthodes ont permis d'améliorer significativement la précision de la mise en correspondance, tant au niveau anatomique que dosimétrique. Les plus performantes ont été utilisées pour analyser une population de 118 individus. Les comparaisons statistiques des distributions de dose entre les patients souffrant ou non de saignements rectaux ont permis d’identifier une sous-région du rectum où la dose semble corrélée à la toxicité. La sous-région rectale identifiée apparaît potentiellement impliquée et hautement prédictive du risque de saignement. L'approche proposée permet d’améliorer les performances des modèles mathématiques de prédiction de la toxicité. / This thesis deals with the issue of predicting the toxicity within the context of prostate cancer radiotherapy. With the aim of analyzing the spatial correlations between dose and side effects, this problem is addressed in a population analysis framework. Inter-individual matching of both the anatomy and planned dose distribution raises difficulties related to high anatomical variability and low contrast in the CT images. We considered different strategies for non-rigid registration involving the use of information on anatomical structures, intensity-structure combinations, or inter-structures relations. The proposed methods are primarily based on the use of structural descriptors of organs such as Euclidean distance maps or scalar field solution of the Laplace equation. These methods allowed us to significantly improve the accuracy of the matching, at both the dosimetric and the anatomical level. The most accurate matching strategy has been used for analyzing a population of. Statistical comparisons of dose distributions between patients with or without rectal bleeding have been used to identify a rectal sub-region likely correlated with toxicity. The identified rectal sub-region appears potentially involved in side effects and highly predictive of the risk of bleeding. The proposed approach makes it possible to improve the performance of mathematical models for predicting the toxicity.

Les cancers de la prostate sont classés en deux catégories. Les cancers de haut grade se distinguent des cancers de bas grade par une plus forte agressivité et un pronostic plus mauvais. Lorsqu’ils deviennent résistants à l’hormonothérapie, les cancers de haut grade sont traités par une chimiothérapie basée sur les taxanes. Néanmoins, les taux de réponse restent faibles. Il existe donc un réel besoin quant à l'identification d'alternatives thérapeutiques qui soient spécifiques de ce type de tumeur. Dans cette optique, notre travail a été de proposer une telle alternative par une approche qui prenne en compte la génétique spécifique des cancers de haut grade. Nous avons exploité une signature de 86 gènes dont le niveau d’expression permet de discriminer entre les tumeurs de haut et de bas grade. Par une approche in silico originale utilisant la banque de données du NCI, nous avons identifié 382 corrélations entre le niveau d’expression de 50 gènes et la sensibilité à 139 agents antiprolifératifs. Parmi ces corrélations, nous avons identifié une signature de 9 gènes qui est spécifique de la réponse à l’oxaliplatine. Cette signature a été confirmée sur le plan fonctionnel dans les lignées cancéreuses prostatiques DU145 et LNCaP. Nous avons donc fourni la preuve de concept que notre approche permet d’identifier de nouvelles molécules pouvant être utilisées en alternative aux taxanes pour traiter spécifiquement les cancers de haut grade. Cette stratégie permet aussi d’identifier de nouveaux marqueurs (gènes) régulant la sensibilité à certains médicaments. Nos résultats démontrent par exemple le rôle des gènes SHMT, impliqués dans la régulation du métabolisme monocarboné, dans la sensibilité spécifique à l’oxaliplatine par un mécanisme qui fait intervenir, du moins en partie, une dérégulation du niveau de méthylation global de l’ADN. / Prostate cancers are classified in two categories. High grade cancers are distinguished from low grade cancers by their higher agressivity and worse prognostic. When they become refractory to hormone therapy, high grade cancers are treated with a taxane-based chemotherapy. However, response rates remain low. Therefore, there is a real need for the discovery of new therapeutic alternatives which are specific for this type of tumors. For that purpose, our work aimed at proposing such an alternative with a strategy that took into account the high grade genetic background. We exploited a signature of 86 genes for which expression level could distinguish between low grade and high grade tumours. With an original in silico approach, we searched the NCI databases and identified 382 correlations between 50 genes and the sensitivity to 139 antiproliferative agents. Among these, a signature of 9 genes was able to specifically predict cell response to oxaliplatin. This signature was validated at the functional level in two prostate cancer cell lines, DU145 and LNCaP. We have thus provided the proof-of-concept that our approach allows the identification of new drugs that can be used alternatively to taxanes in order to specifically treat high grade prostate cancers. This strategy also allows the identification of new markers (genes) regulating the sensitivity to various drugs. Our results demonstrate for example the implication of SHMT genes, which are involved in the regulation of the one-carbon metabolism, in the specific sensitivity to oxaliplatin, by a mechanism which involves, at least in part, the deregulation of the global level of DNA methylation.

La prostate est un organe pelvien qui joue un rôle important dans son environnement anatomique, notamment en assurant la sécrétion d’un liquide essentiel dans la composition du liquide séminal. Le cancer de la prostate représente la première cause mortalité chez l’homme à un âge avancé. Ce travail concerne le développement par la méthode des éléments finis d'un modèle numérique du mouvement des organes pelviens (prostate, vessie, rectum) et de leurs interactions. L’objectif est la réduction des marges d'irradiation du volume cible au cours d'une séance de radiothérapie, afin de ne pas altérer les organes sains avoisinants. Les marges choisies sont importantes compte tenu du fait que la prostate subi des déplacements importants lors des interactions permanentes avec les organes avoisinants. Un premier modèle est construit à partir de la géométrie des organes pelviens générée à partir d'images scanner acquises sur patients. Des lois hyper-élastiques sont adoptées pour modéliser le comportement mécanique du rectum et de la vessie et un comportement Hookéen est considéré pour la prostate. Les paramètres physiques du modèle sont déterminés à partir de la littérature, des données expérimentales et de nos propres mesures. Les conditions aux limites cinématiques et statiques (pressions de distension intra-vésicale et intra-rectale) sont définies à partir des observations anatomiques et reflètent la présence de l’entourage anatomique et les conditions de chargement. Des comparaisons entre les variations de forme et de position d'organes obtenues par simulation et les mesures obtenues par imagerie scanner (Keros et al. ; 2006) montrent des amplitudes de déplacements proches, avec des écarts variant entre 8% et 11%. Un modèle prenant en compte la variabilité des paramètres physiques inter et intra patients est envisagé en perspectives / The prostate plays an important biological role in the human body, such as secretion of some prostatic liquid essential in the semen composition. Prostate cancer is the first cause of mortality for men at an advanced age. The prostate motion due to the interactions with the surrounding anatomic entities is difficult to predict, hence important margins are usually adopted during X-ray irradiation, in order not to damage the surrounding healthy organs (bladder and rectum). The principal objective of this work is to set up a FE model of the motion and deformation of the human pelvic organs in order to reduce the margins. A first model is constructed from CT-scans of the human pelvic organs, allowing the generation of the organ geometrics. Hyperelastic modeling of the bladder and rectum behaviors were considered whereas a Hookean model was retained for the prostate. The model parameters are fixed by adopting literature data, experimental data (from CHU-Nancy) and experimental measurements achieved on pig. Boundary conditions are defined according either surrounding anatomy kinematic constraints or internal pressures that correspond to the bladder and rectum repletion’s. Simulated displacements show order of magnitudes of the prostate motion very close to measurements carried out by Keros et al. (2006) on a deceased person, with a relative error ranging from 8% to 11%. Those differences are essentially due to the variability in the physical parameters, pointing out the need for a statistical approach in order to take into account the material, geometrical and loading variability related to a panel of patients

Orientador: Miriam Dambros Lorenzetti / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-28T00:11:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_FelipeGoncalvesSchrodere_M.pdf: 1431848 bytes, checksum: df85a182625e0c75b33faa908d302d6c (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Introdução: A neoplasia de próstata é a segunda mais prevalente entre os homens, com estimativa de cerca de 68 mil casos novos no Brasil em 2014. Além disso, é a segunda causa de morte no sexo masculino por neoplasias. O câncer de próstata raramente causa sintomas em seus estágios iniciais, por isso existe a necessidade do diagnóstico precoce. Atualmente a forma de rastreamento desta neoplasia ainda é controverso, porém quando realizado, baseia-se em exame digital retal da próstata e na mensuração sérica dos níveis do PSA. Estudos de rastreamento populacional mostraram uma diminuição de 41% no casos de neoplasia avançada de próstata e risco de diagnóstico de câncer 46% maior, quando comparados a grupos não submetidos a rastreamento. O PSA não é câncer específico, então, os refinamentos do PSA (relação do PSA livre/total, densidade do PSA e velocidade do PSA) aparecem como métodos para melhorar sua especificidade, na tentativa de diminuir o número de biópsias desnecessárias. Quando existe suspeita diagnóstica, é indicada uma biópsia guiada por ultrassonografia transretal, procedimento que não é isento de complicações, principalmente as infecciosas. Objetivos: Avaliar a positividade para adenocarcinoma de próstata em biópsias guiadas por ultrassonografia transretal, e estratificá-la de acordo com a idade, com o valor do PSA total, com a densidade do PSA e com a relação entre a fração livre do PSA e o PSA total. Materiais e Métodos: Analisamos retrospectivamente os resultados obtidos no serviço de urologia do Hospital Municipal Dr. Mário Gatti com relação à positividade das biópsias estratificadas pela idade, PSA total, percentual da fração livre do PSA e densidade do PSA, comparando-os com os dados descritos na literatura. Resultados: Foram realizadas 314 biópsias no período de janeiro de 2011 à novembro de 2012. A média de idade dos pacientes foi de 65,2 (± 8,32) anos e a positividade foi de 44,9%. A positividade das biópsias foi maior com o aumento da idade (p<0,001), com o aumento do PSA (p<0,001), com o aumento da densidade (p<0,001) e com a diminuição da relação do PSA (p=0,002) Conclusão: A neoplasia prostática correlacionou-se significativamente com o aumento da idade, do PSA total, da densidade do PSA, e com a diminuição da relação entre o PSA livre sobre o PSA total / Abstract: Introduction: Prostate neoplasia is the second most prevalent neoplasia in men and about 68 thousand new cases were estimated in 2014 in Brazil. In addition, it is the second most common cause of cancer related death in men. Prostate cancer rarely causes symptoms at an early stage, hence the need of an early diagnosis. Although there is still no consensus about how to screen this neoplasia, it is done through digital rectal examination and measurement of PSA levels. Population screening trials showed a decrease of 41% in new cases of advanced prostate neoplasia. The risk of a cancer diagnosis increased 46% when compared to the group who was not screened. PSA is not cancer specific. Therefore, PSA features (relation between free PSA and total PSA, PSA density, PSA velocity) are used to increase its specificity, attempting to reduce the number of unnecessary biopsies. Once there is a cancer suspicion, a biopsy guided by transrectal ultrasonography is indicated, which is not a complication free procedure, mainly infection. Objective: to assess the positiveness of prostatic adenocarcinoma in transrectal ultrasonography guided biopsies and to evaluate it according to age, total PSA value, PSA density, and the relation between free PSA and total PSA. Materials and Methods: This is a retrospective study with patients who underwent prostatic biopsy guided by transrectal ultrasonography done by the urology team from Hospital Municipal Dr. Mário Gatti. Collected data included patient¿s age, total PSA value, PSA density and the relation between free PSA and total PSA. Results: 314 prostatic biopsies guided by transrectal ultrasonography were analyzed between January 2011 and November 2012. Patient¿s mean age was 65.2 (+/-8.32) years. A positive biopsy to adenocarcinoma was found in 44.9% of the patients. The number of positive biopsies was higher among older patients (p<0.001). It was also higher the higher the PSA (p<0.001) and the higher the PSA density (p<0.001). It was inversely related to PSA relation (p=0.002). Conclusion: There is a direct correlation between prostatic neoplasia and age, value of PSA and PSA density. Additionally, prostatic neoplasia is inversely proportional to the relation of free PSA over total PSA / Mestrado / Fisiopatologia Cirúrgica / Mestre em Ciências da Cirurgia

La reprogrammation du métabolisme est maintenant considérée comme des caractéristiques des cellules cancéreuses et une conséquence de leur adaptation à un microenvironnement hostile se traduisant par une baisse de la concentration d’oxygène et de la disponibilité des nutriments. Donc, les cellules cancéreuses sont capables d’adapter leur métabolisme pour survivre et proliférer. Des avancées récentes dans la connaissance de ces modifications permettent l’émergence de nouvelles approches thérapeutiques ciblant spécifiquement ces changements métaboliques. Un des principaux régulateurs du métabolisme cellulaire est le coactivateur transcriptionnel PGC-1α (PPARgamma coactivator1-alpha). PGC-1α contrôle, entre autres, la biogénèse mitochondriale, la phosphorylation oxydative et l’oxydation des acides gras. Récemment, il a été montré que PGC-1α facilite la biogénèse mitochondriale dans les cellules cancéreuses du sein et augmentent significativement leurs potentiels métastatiques. Au contraire, il a été montré que la surexpression de PGC-1α diminue la formation de métastases dans le mélanome et l’adénocarcinome prostatique. Cependant, les modifications métaboliques et moléculaires conduisant à l’agressivité du cancer de la prostate sont, à l’heure actuelle, peu connues. Dans ce contexte, le but de ma thèse était d’étudier le rôle de PGC-1α sur le métabolisme et l’agressivité des cellules cancéreuses de prostate. Au cours de ma thèse, nous avons démontré que la diminution de l’expression de PGC-1α augmente les trois caractéristiques fondamentales de l’agressivité tumorale : la prolifération, la migration et l’invasion. Afin de déterminer les modifications métaboliques impliquées dans ce phénotype, nous avons réalisé des expériences de métabolomiques en comparant les cellules contrôles aux cellules dont l’expression de PGC-1α est diminuée (shPGC-1α). Nous avons montré que la baisse de PGC-1α augmente significativement la biosynthèse des polyamines. Les polyamines sont impliquées dans de nombreuses fonctions cellulaires, en particulier la prolifération et la migration cellulaire. Ainsi, nous avons inhibé la synthèse des polyamines avec le DFMO, l’inhibiteur de l’enzyme limitante de la voie : ODC, ou bien des siRNA dirigés contre ODC. Nous avons montré que les effets pro-migratoires et pro-invasifs dus à l’invalidation de PGC-1α sont bloqués par le DFMO et les siRNA ODC. De façon intéressante, l’ajout de polyamines exogènes restaure partiellement l’agressivité des cellules. En accord avec ces résultats, nous montrons que ODC est surexprimée quand PGC-1α est diminué et que l’expression de ODC est régulée positivement par l’oncogène c-MYC. En s’intéressant plus en détail à cet oncogène, nous observons que son niveau d’expression augmente dans les cellules invalidées pour PGC-1α et que l’inhibition de c-MYC bloque les effets pro-migratoires et pro-invasifs dus à l’invalidation de PGC-1α. Donc c-MYC participe au phénotype agressif lié à l’augmentation de la voie de biosynthèse des polyamines. Ces résultats in vitro ont été confirmés in vivo par l’analyse des micro-métastases, ils démontrent que les cellules shPGC-1α forment plus de métastases et le traitement par le DFMO inhibe la formation de micro-métastases. Finalement, les données cliniques démontrent que l’expression de PGC-1α est diminuée chez des patients atteints de cancer de la prostate, et cette diminution est corrélée avec une augmentation de c-MYC et ODC. En conclusion, nous avons démontré que PGC-1α est le régulateur majeur d’une voie onco-métabolique par c-MYC et qui promeut l’agressivité du cancer de la prostate par l’intermédiaire de la voie de biosynthèse des polyamines. Ce nouveau circuit métabolique représente une cible thérapeutique intéressante pouvant aider à freiner les formes avancées du cancer de la prostate. / Metabolism reprogramming are now considered to be characteristic of cancer cells and a consequence of their adaptations to a hostile microenvironment resulting in a decrease in oxygen concentration (hypoxia) and the availability of nutrients, particularly glucose and glutamine. Thus, cancer cells can adapt their metabolism to survive and proliferate. Recent advances in the knowledge of these modifications allow the emergence of new therapeutic approaches targeting these metabolic changes. One of the main regulators of cellular metabolism is the transcriptional coactivator PGC-1α (peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha). PGC-1α controls mitochondrial biogenesis, oxidative phosphorylation and fatty acid oxidation. Recently, it has been shown that PGC-1α promotes mitochondrial biogenesis in cancer cells and dramatically increases their metastatic potential. On the contrary, it appears that overexpression of PGC-1α decreases the formation of metastases in melanoma and prostatic adenocarcinoma. However, the metabolic and molecular changes leading to the aggressiveness of prostate cancer are unclear. Oncogenes and tumor suppressor genes are known to be able to regulate the metabolic adaptations of cancer cells. Several studies show that the number of copies of the gene is increased in 30% of prostate cancers. Transgenic mice overexpressing c-MYC in the prostate develop prostatic intraepithelial neoplasia followed by prostatic adenocarcinoma. At the cellular level, c-MYC expression has been shown to stimulate glycolysis and glutaminolysis in tumor cells, by controlling the expression of genes involved in these metabolic pathways. In addition, c-MYC is also able to increase the polyamine synthesis pathway by inducing the expression of the limiting enzyme of this pathway, ornithine decarboxylase (ODC). In this context, the purpose of my thesis was to study the role of PGC-1α on the metabolism and aggressiveness of prostate cancer cells. During my thesis, we have shown that the decrease of PGC-1α expression increases the three fundamental characteristics of tumor aggressiveness: proliferation, migration and invasion. To determine the metabolic changes involved in this phenotype, we performed metabolic experiments and compared control cells to cells where PGC-1α expression is decreased. We show that the decrease of PGC-1α significantly increases the biosynthesis of polyamines. Polyamines are involved in many cellular functions, particularly in proliferation and cell migration. Thus, we inhibit the synthesis of polyamines with DFMO, an inhibitor ODC which is the rate limiting enzyme of this pathway. We have shown that pro-migratory and pro-invasive effects due to PGC-1α knockout are blocked by DFMO and ODC siRNA. Interestingly, the addition of exogenous polyamine partially restores the aggressiveness of the cells. Consistent with these results, we show that ODC is overexpressed when PGC-1α is decreased and that ODC expression is upregulated by the c-MYC oncogene. In addition, we observe that c-MYC expression increases in cells invalidated for PGC-1α and that the inhibition of c-MYC blocks the pro-migratory and pro-invasive effects due to the invalidation of PGC-1α. Therefore, c-MYC participates in the aggressive phenotype related to the increase of the polyamine biosynthesis pathway. These in vitro results were confirmed in vivo by micro-metastasis analysis, we demonstrate that shPGC-1α cells form more metastases and treatment with DFMO inhibits the formation of micro-metastases. Clinical data indicate that PGC-1α expression is decreased in patients with prostate cancer, and this decrease correlates with an increase in c-MYC and ODC. In conclusion, we show that PGC-1α is the major regulator of an onco-metabolic which promotes prostate cancer aggressiveness via the polyamine biosynthesis pathway.