L'objectif de cette thèse est de proposer de nouveaux algorithmes pour surmonter les limitations actuelles et de relever les défis ouverts dans le traitement de l'imagerie spectroscopique par résonance magnétique (ISRM). L'ISRM est une modalité non invasive capable de fournir la distribution spatiale des composés biochimiques (métabolites) utilisés comme biomarqueurs de la maladie. Les informations fournies par l'ISRM peuvent être utilisées pour le diagnostic, le traitement et le suivi de plusieurs maladies telles que le cancer ou des troubles neurologiques. Cette modalité se montre utile en routine clinique notamment lorsqu'il est possible d'en extraire des informations précises et fiables. Malgré les nombreuses publications sur le sujet, l'interprétation des données d'ISRM est toujours un problème difficile en raison de différents facteurs tels que le faible rapport signal sur bruit des signaux, le chevauchement des raies spectrales ou la présence de signaux de nuisance. Cette thèse aborde le problème de l'interprétation des données d'ISRM et la caractérisation de la rechute des patients souffrant de tumeurs cérébrales. Ces objectifs sont abordés à travers une approche méthodologique intégrant des connaissances a priori sur les données d'ISRM avec une régularisation spatio-spectrale. Concernant le cadre applicatif, cette thèse contribue à l'intégration de l'ISRM dans le workflow de traitement en radiothérapie dans le cadre du projet européen SUMMER (Software for the Use of Multi-Modality images in External Radiotherapy) financé par la Commission européenne (FP7-PEOPLE-ITN). / The aim of this thesis is to propose new algorithms to overcome the current limitations and to address the open challenges in the processing of magnetic resonance spectroscopic imaging (MRSI) data. MRSI is a non-invasive modality able to provide the spatial distribution of relevant biochemical compounds (metabolites) commonly used as biomarkers of disease. Information provided by MRSI can be used as a valuable insight for the diagnosis, treatment and follow-up of several diseases such as cancer or neurological disorders. Obtaining accurate and reliable information from in vivo MRSI signals is a crucial requirement for the clinical utility of this technique. Despite the numerous publications on the topic, the interpretation of MRSI data is still a challenging problem due to different factors such as the low signal-to-noise ratio (SNR) of the signals, the overlap of spectral lines or the presence of nuisance components. This thesis addresses the problem of interpreting MRSI data and characterizing recurrence in tumor brain patients. These objectives are addressed through a methodological approach based on novel processing methods that incorporate prior knowledge on the MRSI data using a spatio-spectral regularization. As an application, the thesis addresses the integration of MRSI into the radiotherapy treatment workflow within the context of the European project SUMMER (Software for the Use of Multi-Modality images in External Radiotherapy) founded by the European Commission (FP7-PEOPLE-ITN framework).

Le pemphigus est une maladie bulleuse auto-immune sévère causée par des auto- anticorps (Ac) ciblant la desmogléine (Dsg) 1 et/ou 3, principalement de la sous-classe IgG4. Certains Ac non spécifiques à la Dsg ont été décrits, comme la desmocolline 3 (Dsc3), mais leur pertinence est peu connue. Suite à l’étude RITUX3 en 2017, le traitement de première intention du pemphigus est le rituximab (RTX). Ce projet comprend trois volets qui s’inscrivent dans la caractérisation immunologique des patients inclus dans l’étude RITUX3, visant à mieux comprendre la pathogénèse et la prise en charge du pemphigus. Nous avons d’abord étudié la diversité isotypique des Ac anti-Dsg3. Nous avons démontré qu’un nombre d’isotypes plus élevé mène à un risque de rechute, particulièrement l’IgG3 anti-Dsg3 qui était détecté chez 71% des rechuteurs, comparativement à 12% des patients en rémission complète. Ensuite, nous avons étudié la prévalence et la pathogénicité in vitro des Ac anti-Dsc3. Ils étaient détectés chez 21% des patients, soit significativement plus qu’une population de donneurs sains. L’isotype principal était l’IgA, et leur pathogénicité in vitro a été démontrée à partir de sérums de patients et de souris immunisées. La présence de ces Ac permettait d’expliquer une bonne proportion des cas de discordance entre le profil sérologique d’anti-Dsg et le phénotype clinique des patients. Finalement, nous avons étudié la prévalence d’Ac anti-rituximab (ARA) chez les patients traités par RTX. Ils étaient détectés chez 31% des patients, mais n’affectaient pas l’atteinte d’une rémission complète et ne seraient pas une contre-indication à des perfusions subséquentes. Par contre, un petit groupe de patients qui présentaient des ARA fonctionnels étaient à risque de rechute. / Pemphigus is a severe auto-immune blistering disease caused by auto-antibodies (Abs) targeting desmoglein (Dsg) 1 and/or 3, mainly of the IgG4 subclass. Several Abs non-specific to the Dsg have been described, including desmocollin (Dsc) 3, but their relevance is not well known. Since the RITUX3 clinical trial in 2017, rituximab (RTX) is recommended as the first-line treatment for moderate-to-severe pemphigus. This project consists of three parts with the main goal of immunologically characterizing patients who were included in the RITUX3 trial, to allow a better understanding of the pathogenesis and treatment of pemphigus. First, we studied the diversity of IgG anti-Dsg3 subclasses. A higher number of subclasses was associated with a significant risk of relapse, especially with IgG3 anti-Dsg3 detected in 71% of relapsing patients, compared to 12% of patients in complete remission. Then, we studied the prevalence and pathogenicity of anti-Dsc3 Abs. They were detected in 21% of patients, significantly more than healthy donors. The main isotype was IgA, and their in vitro pathogenicity was demonstrated with sera from patients and immunized mice. Their presence explained a good proportion of cases who presented discrepancies between the clinical phenotype and the serological profile of anti-Dsg Abs. Finally, we studied the prevalence of anti-RTX Abs (ARA) in patients treated with RTX. They were detected in 31% of patients but did not affect the rate of complete remission and are not a contra-indication to receive subsequent perfusions. However, a small group of patients who presented functional ARA were at risk of relapse.