Les travaux de cette thèse sont consacrés à la quantification de cardiopathies, la prédiction de leur évolution et la planification de thérapies, avec pour application principale la tétralogie de Fallot, une malformation congénitale grave du cœur. L'idée sous-jacente est d'utiliser des modèles informatiques sophistiqués combinant traitement d'images, statistique et physiologie, pour assister la gestion clinique de ces patients. Dans un premier temps, nous proposons une nouvelle méthode de recalage d'images plus précise pour estimer la déformation cardiaque à partir d'images médi- cales anatomiques, où seulement le mouvement apparent du cœur est visible. L'algorithme proposé s'appuie sur la méthode dite des démons, que l'on contraint de manière rigoureuse à être élastique et incompressible grâce à une nouvelle justification de l'étape de régularisation de l'algorithme. Les expériences réalisées sur des images synthétiques et réelles ont démontré que l'ajout de ces contraintes améliore de manière significative la précision des déformations estimées. Nous étudions ensuite la croissance du cœur par une approche statistique basée sur les "courants". Une analyse en composantes principales permet d'identifier des altérations morphologiques dues à la pathologie. L'utilisation conjointe de la méthode PLS (moindres carrés partiels) et de l'analyse des corrélations canoniques permet de créer un modèle statistique moyen de croissance du cœur. L'analyse du ventricule droit de 32 patients avec tétralogie de Fallot a révélé une dilatation du ventricule, une déformation de sa base et un élargissement de son apex, caractéristiques que l'on retrouve dans la littérature clinique. Le modèle de croissance montre qu'elles apparaissent progressivement au fil du temps. Enfin, nous adaptons un modèle électromécanique du cœur pour simuler la fonction cardiaque chez des patients et tester diverses stratégies de pose de valves pulmonaires. Le modèle électromécanique simule les caractéristiques principales de la fonction cardiaque. Une fois personnalisé, le modèle est utilisé pour prédire les effets postopératoires de la pose de valves chez le patient. Le modèle a été ainsi capable de reproduire, de manière qualitative, la fonction cardiaque de deux patients. Comme attendu, la fonction simulée du ventricule droit est améliorée après pose de valves, ainsi que celle du ventricule gauche, suggérant une relation étroite entre les deux ventricules du cœur. Les méthodes de traitement d'images médicales, d'analyses statistiques et de modèles de la physiologie du cœur forment un cadre puissant pour le développe- ment d'une médecine plus personnalisée et assistée par ordinateur.

Les thérapies moléculaires ciblées ont changé la prise en charge des patients atteints de cancer, et en particulier dans le cancer colorectal (CCR). Il est important d'identifier des biomarqueurs de sensibilité ou de résistance à ces traitements. En premier, la signalisation en aval de l'EGFR au niveau tumoral pourrait conditionner la réponse au cétuximab dans les cancers colorectaux (CCR). Notre premier travail a évalué le niveau d'expression tumorale de phosphoprotéines de signalisation en aval de l'EGFR (p-MEK, p-ERK1/2, p-AKT, p-GSK3b, p-P70S6K) analysés par Bioplex phosphoprotein array chez 42 patients avec un CCR métastatique, traités par anti-EGFR. L'expression de p-P70S6K est plus faible chez les patients répondeurs (p=0,02). La survie sans progression (SSP) est supérieure en cas d'expression faible de p-P70S6K (p=0,0001) et p-MEK (p=0,0006). p-MEK et p-P70S6K ont une expression plus élevée chez les KRAS mutés et apparaissent comme deux marqueurs pronostiques indépendants de KRAS (HR 0,34, p=0,01 et HR 0,42, p=0,03). Ainsi, le niveau d'expression des phosphoprotéines en aval de l'EGFR pourrait prédire la réponse et la SSP dans les CCR traités par anti-EGFR, indépendamment du statut KRAS. Il est difficile dans certain cas d'avoir accès au tissu tumoral. L'ADN circulant (cADN) dans les stades avancés de cancer peut aider à la caractérisation moléculaire des tumeurs, en tant que biopsie. Notre deuxième travail a étudié la faisabilité, la sensibilité et la spécificité d'une technique de spectrométrie de masse (Sequenom) pour détecter des mutations (238 mutations parmi 19 oncogènes) à partir du tissu tumoral et du cADN de 105 patients ayant un cancer avancé. La concentration médiane de cADN était de 17ng/ml de plasma (0,5-1600), soit 3 fois le niveau chez les volontaires sains. En analyse multivariée, la concentration de cADN, l'albumine et l'état général étaient des facteurs prédictifs indépendants de la survie globale des patients. De plus, il existait une concordance élevée des statuts mutationnels (KRAS, BRAF et PIK3CA) entre le tissu tumoral et le cADN dans plusieurs types tumoraux (CCR, sein, mélanome): un taux de concordance de 70% pour le gène KRAS et de 100% pour le gène BRAF ont été retrouvés dans le CCR. Notre Étude suggère que l'analyse du cADN pourrait être un matériel utilisable pour la recherche de mutations, notamment dans le suivi des patients ayant un cancer du colon traités par thérapies ciblées. Notre travail a donc montré l'intérêt de poursuivre l'étude de facteurs moléculaires qui pourraient prédire la réponse ou la résistance à des thérapies ciblées utilisées dans les cancers du colon, au niveau du tissu tumoral (phosphoprotéines) ou au niveau du sang (cADN).

Contexte. Le cancer bronchopulmonaire (CBP) demeure la première cause de mortalité par cancer dans le monde. Malgré l'espoir suscité par le développement des thérapies ciblées, son pronostic demeure sombre, particulièrement dans les cas de CBP à petites cellules (CBP-PC) et de CBP non à petites cellules (CBP-NPC) présentant une activation de l'oncogène KRAS. Matériel et Méthodes. Nous avons mené 3 études successives, visant à (i) radiosensibiliser des modèles de CBP-PC par l'ajout d'un inhibiteur de BCL2, (ii) cibler des modèles de CBP-NPC mutés KRAS par l'association d'un inhibiteur de mTOR et d'un inhibiteur de RAF, et (iii) créer un modèle préclinique orthotopique murin de CBP reproduisant la progression tumorale observée en clinique. Résultats. Dans la première étude, l'inhibiteur de BCL2 oblimersen a présenté un effet radiosensibilisant sur des modèles de CBP-PC, in vitro et in vivo. Dans la seconde étude, l'association de l'inhibiteur de mTOR everolimus et de l'inhibiteur de RAF/VEGFR RAF265 a présenté un effet synergique sur des lignées cellulaires de cancers présentant la double mutation de KRAS et de PIK3CA, in vitro et in vivo. Dans la troisième étude, l'injection orthotopique d'une lignée bioluminescente de CBP-NPC chez des souris nude a permis d'établir des tumeurs intra pulmonaires évoluant vers une extension métastatique ganglionnaire et hématogène, et de détecter la présence de cellules tumorales circulantes. Conclusion. L'association d'un inhibiteur de BCL2 à la radiothérapie est une stratégie intéressante dans le CBP-PC, l'association d'un inhibiteur de mTOR et d'un inhibiteur de RAF/VEGFR est une stratégie intéressante dans le CBP-NPC présentant une double mutation KRAS-PIK3CA, mais ces données doivent être confirmées sur des modèles orthotopiques afin de gagner en pertinence avant d'envisager un transfert en clinique.

Le travail réalisé durant cette thèse a eu pour objectif de développer un modèle théorique spécifiquement dédié au contexte du développement tumoral tel qu'il peut être observé sous une fenêtre dorsale implantée sur une souris. Le modèle développé est un modèle hybride multi-physique et multi-échelle qui couple deux modules principaux. Le premier module modélise la croissance tumorale par un automate cellulaire qui permet de différencier l'état de chaque cellule en fonction de son histoire (cycle cellulaire), et de son environnement (espace disponible pour proliférer, présence d'oxygène). Le second module modélise le réseau vasculaire et le flux sanguin et rend compte de l'angiogenèse (apparition de nouveaux vaisseaux) et de l'adaptation du diamètre des vaisseaux, en fonction de l'évolution des contraintes hémodynamiques, nettement visible sous la fenêtre dorsale. L'ensemble des processus diffusifs (diffusion de l'oxygène et des facteurs de croissance vasculaire) sont décrits par des équations aux dérivées partielles, couplées à des automates cellulaires qui permettent de localiser à chaque instant pour chaque équation les termes sources (production) et les termes puits (consommation) pour chaque entité diffusive. Les simulations numériques réalisées montrent dans quelle mesure il est possible de rendre compte des observations expérimentales sur le plan qualitatif, qui nécessite la neutralisation des biais numériques ; et sur le plan quantitatif, pour reproduire la cinétique de croissance tumorale et l'évolution de la densité vasculaire. Le modèle numérique de l'évolution tumorale sous fenêtre dorsale est ensuite utilisé pour tester les effets de deux types de molécules : cytotoxiques et anti-vasculaires. Les simulations numériques de ces deux types de traitement explorent différents protocoles, définis par le mode d'action de la molécule, la dose administrée et la fréquence d'administration. Les résultats montrent comment il est alors possible de définir un protocole optimum pour une tumeur donnée en direction d'une individualisation de la thérapie. Ce modèle intégré a permis de poser de façon satisfaisante les bases d'un clone numérique du modèle expérimental d'évolution tumorale sous fenêtre dorsale même si certains aspects nécessitent encore quelques améliorations. La validation des aspects thérapeutiques restera encore à accomplir avant de pouvoir envisager à terme le remplacement (au moins partiel) de l'animal par l'ordinateur.

Les biomarqueurs sanguins peuvent être utilisés pour définir le pronostic des patients ou permettre de déterminer les altérations moléculaires des cancers, et peut-être pouvoir guider les traitements de thérapies ciblées.Les cellules tumorales circulantes sont le reflet de la cascade métastatique et de la progression tumorale. La détection et la caractérisation des CTC est un domaine clé de la recherche dans le cancer. Cependant, il n'existe pas de méthode standard pour la détection des CTC, et le premier objectif de notre étude a été de comparer deux systèmes de détection des CTC basé sur l'expression de l'antigène EpCAM (CellSearch), ou la taille des cellules (ISET). Nos résultats montrent qu'il existe une bonne corrélation pour la détection des CTC dans les cancers du sein ou de la prostate, mais pas dans les cancers bronchiques. Ces résultats suggèrent qu'il est nécessaire de développer d'autres techniques de détection des CTC pour l'énumération et la caractérisation pour permettre une médecine de précision.A ce jour il n'existe aucun marqueur validé pour prédire l'efficacité des antiangiogéniques. Les CEC et CEP sont des marqueurs prometteurs. Dans notre étude, nous avons fait l'hypothèse que les CEC et les CEP pouvaient être pronostic de la survie des patients inclus dans les études de phases précoces. Nos résultats montrent qu'un taux élevé de CEP est associé à un mauvais pronostic, et que les CEP pourraient permettre de mieux sélectionner les patients. En conclusion, les marqueurs sanguins comme les CTC, les CEC ou les CEP peuvent être utilisés comme des facteurs pronostiques ou permettre une caractérisation moléculaire, et être une partie intégrante des programmes de médecine de précision.

Le travail réalisé durant cette thèse a eu pour objectif de développer un modèle théorique spécifiquement dédié au contexte du développement tumoral tel qu'il peut être observé sous une fenêtre dorsale implantée sur une souris. Le modèle développé est un modèle hybride multi-physique et multi-échelle qui couple deux modules principaux. Le premier module modélise la croissance tumorale par un automate cellulaire qui permet de différencier l'état de chaque cellule en fonction de son histoire (cycle cellulaire), et de son environnement (espace disponible pour proliférer, présence d'oxygène). Le second module modélise le réseau vasculaire et le flux sanguin et rend compte de l'angiogenèse (apparition de nouveaux vaisseaux) et de l'adaptation du diamètre des vaisseaux, en fonction de l'évolution des contraintes hémodynamiques, nettement visible sous la fenêtre dorsale. L'ensemble des processus diffusifs (diffusion de l'oxygène et des facteurs de croissance vasculaire) sont décrits par des équations aux dérivées partielles, couplées à des automates cellulaires qui permettent de localiser à chaque instant pour chaque équation les termes sources (production) et les termes puits (consommation) pour chaque entité diffusive. Les simulations numériques réalisées montrent dans quelle mesure il est possible de rendre compte des observations expérimentales sur le plan qualitatif, qui nécessite la neutralisation des biais numériques ; et sur le plan quantitatif, pour reproduire la cinétique de croissance tumorale et l'évolution de la densité vasculaire. Le modèle numérique de l'évolution tumorale sous fenêtre dorsale est ensuite utilisé pour tester les effets de deux types de molécules : cytotoxiques et anti-vasculaires. Les simulations numériques de ces deux types de traitement explorent différents protocoles, définis par le mode d'action de la molécule, la dose administrée et la fréquence d'administration. Les résultats montrent comment il est alors possible de définir un protocole optimum pour une tumeur donnée en direction d'une individualisation de la thérapie. Ce modèle intégré a permis de poser de façon satisfaisante les bases d'un clone numérique du modèle expérimental d'évolution tumorale sous fenêtre dorsale même si certains aspects nécessitent encore quelques améliorations. La validation des aspects thérapeutiques restera encore à accomplir avant de pouvoir envisager à terme le remplacement (au moins partiel) de l'animal par l'ordinateur. / The work realised during this thesis had for objective to develop a theoretical model dedicated to the context of tumour development as observed on a dorsal skinfold chamber on a mouse. The model developed is hybrid, multi-physic and multi-scale, and associate two main modules. The first module model tumour growth with a cellular automaton which permit to differentiate the state of each cell regarding its history (cell cycle), its environment (available space to proliferate, oxygen availability). The second module model vascular network and blood flow, and accounts for angiogenesis (apparition of new vessels) and diameter adaptation of vessels, regarding hemodynamical constraints evolution which is distinctly visible on dorsal chamber. The diffusive processes (oxygen diffusion and vascular growth factors) are described by partiel differential equations, coupled with cellular automata which permit to localize at each time for each equation the source terms (production) and the well terms (consumption) for each diffusive entity. The numerical simulations realised show in which regard it is possible to accounts for the experimental observations on the qualitative basis, which require numerical bias neutralisation; and on the quantitative basis, to reproduce tumour growth kinetic and evolution of vascular density. The numerical model of tumour evolution on dorsal chamber is then used to test the effects of two types of molecules: cytotoxic and anti-vascular. Numerical simulation of these two types of treatment explore different protocols, defined by the action mode of the molecule, the dose administrated, and the administration frequency. Results show how it is possible to define an optimum protocol for a given tumour in direction of therapy individualisation. This integrated model has permitted to put in place in a satisfactory way the bases of a numerical clone of the experimental model of tumour growth on dorsal chamber, even if several aspects still necessitate some improvements. The validation of these theoretical aspects has yet to be accomplished before considering in term the replacement (at least partiallly) of animals by computers.

Avec 3000 nouveaux cas par an en France, le glioblastome multiforme (GBM) est la tumeur primitive du cerveau la plus fréquente. C’est aussi la plus agressive, l’espérance de vie moyenne des patients au moment du diagnostic ne dépassant guère 15 mois. Depuis l’étude de Stupp et collaborateurs en 2005, l’association radiothérapie – temozolomide est le traitement de référence en première ligne des glioblastomes nouvellement diagnostiqués. La protéine de la translocation (translocator protein, TSPO), connu aussi sous le nom de récepteur périphérique des benzodiazépines ou PBR, joue un rôle dans la biosynthèse des stéroïdes et le transport du cholestérol. L’interaction de la TSPO avec VDAC (Voltage-Dependant Anion Channel) dans les pores de transition de la perméabilité mitochondrial suggère également un rôle dans la régulation de l’homéostasie cellulaire et de l’apoptose. Certains travaux ont rapporté une surexpression de la TSPO dans des tumeurs cérébrales, suggérant que cette protéine pourrait représenter une cible moléculaire pour la thérapie du GBM. En particulier, l’Erucylphosphohomocholine (ErPC3, erufosine), dont l’activité antitumorale semble dépendre de la TSPO, a été capable d’induire l'apoptose in vitro dans des lignées de cellules de gliome résistantes à la chimiothérapie. Un radioligand de la TSPO pour l’imagerie par tomographie par émission de positons (TEP), le [18F]DPA-714, a été mis au point au CEA et validé dans différents modèles de neuroinflammation. Les hypothèses qui ont sous-tendu ce travail de thèse sont 1°) que la surexpression de la TSPO dans le GBM pouvait être mise en évidence par imagerie TEP au [18F]DPA-714 et 2°) que la manipulation pharmacologique de la TSPO, via les ligands spécifiques de cette protéine ou via l’ErPC3,pourrait induire l’apoptose dans les GBM. Les objectifs de la thèse étaient : 1°) d’évaluer l’expression de la TSPO dans un panel de cellules de gliomes murin et humain ; 2°) de caractériser, in vitro et in vivo, l’effet sur la survie cellulaire de lignées de GBM de l’administration de ligands de la TSPO [(et RO5-4864)] d’une part, ou de l’ErPC3 d’autre part ; 3°) de développer un modèle préclinique d’imagerie in vivo utilisant le [18F]DPA-714 pour suivre l’effet thérapeutique du ou des ligands sélectionné(s). Ce travail de thèse a démontré la faisabilité de l'imagerie TEP par [18F]DPA-714 pour détecter les gliomes 9L dans un modèle préclinique de rat et évaluer l’efficacité du traitement par ErPC3, ce qui pourrait constituer une nouvelle approche d’imagerie moléculaire du GBM. Il a permis de confirmer l'effet pro-apoptotique de l’ErPC3sur le gliome de rat in vitro et in vivo où une infiltration de la zone de la tumeur par les cellules microgliales/macrophages (CD11b-positives) et les astrocytes (GFAP-positives) chez les animaux traités à l’ErPC3 a pu être mise en évidence. Ces résultats ouvrent des perspectives intéressantes pour la recherche clinique dans le traitement des GBM. / In France alone, there are 3000 new cases of glioblastoma multiforme (GBM) per year and therefore GBM is the most common and aggressive form of the primary tumor in the central nervous system (CNS). The clinical prognosis for glioblastoma patients is extremely poor with a median survival period that rarely exceeds 15 months post-diagnosis. Since the study performed by Stupp and colleagues in 2005, the standard treatment for newly diagnosed glioblastoma consists of surgical removal of the tumor, followed by radiotherapy and concomitant chemotherapy with temozolomide. The 18 kDa Translocator Protein (TSPO), previously known as the peripheral benzodiazepine receptor (PBR) is a mitochondrial membrane protein known to be implicated in cholesterol transport, protein import, transport of porphyrin, cell proliferation and apoptosis through its interaction with VDAC (Voltage-Dependent Anion Channel) in the mitochondrial permeability transition pore (PTPM). Previous studies have reported overexpression of TSPO in brain tumors, suggesting that this protein may represent a molecular target for the therapy of GBM. In particular, Erucylphosphohomocholine (ErPC3, erufosine), an alkylphosphocholine, seems to be a promising agent in the treatment of glioblastoma. Previous studies have reported its ability to induce apoptosisin otherwise highly apoptosis resistant glioma cell lines and ErPC3 induced apoptosis seems to require the presence TSPO. [18F]DPA-714, a new TSPO radioligand for positron emission tomography (PET) imaging, was developed at the CEA and validated in different models of neuroinflammation. The hypotheses underlying this thesis are: 1) that the overexpression of TSPO in GBM can be detected by PET imaging using [18F]DPA-714 and 2) that the targeting of TSPO, via specific ligands or via ErPC3, can induce apoptosis in GBM. The objectives of the thesis were: 1) to evaluate the expression of TSPO in a panel of rodent and human glioma cell lines and 2) to characterize, in vitro and in vivo, the anti-neoplastic effect of TSPO ligands (PK11195 and RO5-4864) or ErPC3 in glioma cell lines as well as 3) to develop a preclinical model for in vivo PET imaging using [18F]DPA-714 to monitor treatment efficacy of selected ligands. In this thesis, we demonstrated the feasibility of using PET imaging with [18F]DPA-714 to characterize 9L glioma in an orthotopic rat model and to evaluate the effect of ErPC3 treatment, which could provide a new approach to molecular imaging of GBM. We confirmed the pro-apoptotic effect of ErPC3 in the rat 9L glioma cells in vitro and in vivo, and found an infiltration of microglia/macrophages (CD11b-positive) and astrocytes (GFAP-positive) in the tumor area of animals treated with ErPC3. These results open interesting perspectives for clinical research in the treatment of GBM.

Le carcinome hépatocellulaire est un grand problème de santé publique et la troisième de mortalité lié au cancer dans le monde. Il a été démontré qu'au sein des tumeurs se trouve un petite population des cellules cancéreuses avec des propriétés de cellules souches cancéreuses. Elles sont responsables de l'initiation des tumeurs ainsi que de la récidive post-traitement et résistance aux thérapies. Peu de choses sont connues par rapport à la biologie de ces cellules mais l'identification des facteurs favorisant leur existence pourrait conduire vers des nouvelles pistes thérapeutiques.Nous avons trouvé que le facteurs de transcription p73 est surexprimé chez les patients dans les tumeurs du carcinome hépatocellulaire sous forme de deux types d'isoformes, les isoformes complets et les isoformes tronqués. Les isoformes complets sont des suppresseurs de tumeurs et corrèlent avec un meilleur taux de survie alors que les isoformes tronqués agissent comme dominants négatifs de ces premiers et favorisent la récidive post-chirurgie.Les résultats in vitro ont montré que les isoformes tronqués de p73 sont surexprimés dans les cellules souches cancéreuses du carcinome hépatocellulaire et favorisent leur emergence / Hepatocellular carcinoma (HCC) is a major public health problem, being the second most lethal cancer with an increasing incidence around the world. The only approved systemic drug is the multikinase inhibitor Sorafenib, which prolongs patients’ survival by only three months. HCC is refractory to known chemotherapeutic drugs and more than 50% of patients relapse after surgical tumor removal. These phenomena are thought to be due to the existence of a population of poorly differentiated cancer cells, largely known as liver cancer stem cells (CSCs). Recent studies revealed that CSCs activate similar pathways as normal stem cells. They are therefore highly resistant to therapies and are thought to be capable of self-renewal and generation of tumor’s heterogeneous cell mass. The understanding of mechanisms proper to liver CSCs should allow the development of innovative drugs with original mechanism of action against liver CSC, likely to improve patients’ outcome. However, the development of new therapies against HCC is penalized by the limited number of experimental models.According to these current challenges in the field of HCC research, my PhD thesis project covers three main axes: Development of novel models of disease (IMODI consortium)The Innovative Models of Disease (IMODI) consortium is mainly dedicated to the development of innovative experimental models for 7 different types of cancer. Our participation to the project concerned 3 main objectives i) development of HCC patient-derived xenografts ii) development of new HCC cell lines and iii) set up a cryoconservation method of primary human hepatocytes (PHHs) in the aim to employ them in humanizing murine livers. 30 patients planned for HCC tumor resection were recruited and their clinicopathological data were collected. Fresh tumor specimens were subcutaneously xenografted in immune-deficient mice and dissociated for in-vitro tumor cell culture. One tumor led to the development of a moderately differentiated HCC PDX model, as confirmed by histological characterization. Several studies showed the importance of PDX models in drug discovery as they recapitulate the drug-sensitivity patterns seen in patients from which they derive but very few models have been described in the literature for HCC. In vitro, primary HCC cells could be maintained in culture for a limited period of time, in average 30 days. No HCC cell lines developed due to cells entering replicative senescence, as previously described

Les lésions cérébrales induisent une mort neuronale associée à des déficits fonctionnels importants. Afin de pallier aux capacités limitées de régénération spontanée des neurones du système nerveux central adulte, nous avons évalué, dans un modèle de lésion par aspiration du cortex moteur chez la souris adulte, le potentiel de stratégies de remplacement cellulaire par la transplantation de neurones embryonnaires ou dérivés de cellules souches, et la mobilisation des cellules souches endogènes présentes dans la zone sous-ventriculaire (ZSV). L'efficacité des neurones greffés dépend de leur capacité à adopter un phénotype neuronal approprié et à établir des projections spécifiques vers l'hôte. Nous avons montré que les cellules embryonnaires transplantées immédiatement après la lésion dans le cortex moteur lésé se différencient en neurones matures corticaux et envoient des projections appropriées vers les cibles du cortex moteur. Nous avons montré qu'introduire un délai d'une semaine entre la lésion du cortex moteur et la transplantation augmente la vascularisation et la prolifération des cellules transplantées, ainsi que la densité des projections qu'elles développent. Par ailleurs, nous avons étudié la possibilité de générer des neurones corticaux à partir de cellules souches humaines comme source alternative de neurones à transplanter. Enfin, nous avons montré que la lésion du cortex moteur induit une augmentation de la prolifération cellulaire et de la neurogenèse dans la ZSV, et favorise la migration des neuroblastes de la ZSV vers le site de lésion. / Damage to the adult motor cortex can lead to severe deficits in motor function. One strategy for overcoming the generally limited capacity of the mature central nervous system to regenerate axons in response to cell loss is cell replacement based therapies. We studied brain repair strategies in a mouse model of motor cortex aspiration lesion by using transplantation of embryonic neurons or stem cells-derived neurons and by evaluating the potential of endogenous stem cells found in the subventricular zone. Neuronal transplantation efficacy depends on the capacity of the transplanted cells to developp into appropriate neuronal phenotype and establishment of specific connections. We have shown that embryonic cells grafted immediately after lesion into the lesioned motor cortex develop into mature neurons with appropriate phenotype and establish projections towards appropriate targets. We have shown that introducing a delay of one week between motor cortex lesion and transplantation enhances graft vascularization, grafted cells proliferation and the density of transplant-to-host projections. Besides, we have studied the possibility to generate cortical neurons from human stem cells as an alternative source of neurons for transplantation. Finally, recruitment of endogenous stem cells found in the SVZ was examined in a mouse model of cortical lesion. We have shown that motor cortex injury increases cellular proliferation and neurogenesis in the SVZ and the migration of neuroblasts near the lesion site via blood vessels and astrocytes assisted migration.

Une forte production de la chimiokine CCL2 par les cellules malignes et les cellules stromales a été démontrée dans la plupart des cancers humains. Ainsi, l’axe chimiokinique CCR2/CCL2 est un important marqueur du développement des cancers ; ce même axe est associé à la récurrence de tumeurs après thérapie anticancéreuses. Les macrophages associés aux tumeurs (TAM) et les lymphocytes T régulateurs (Treg) ont des capacités immunosuppressives robustes et contribue à la croissance tumorale. Durant cette thèse, je me suis intéressé à la fonction de l’expression du récepteur de chimiokine CCR2 par ces cellules dans le contexte de thérapies anticancéreuses. Nous avons montré que le récepteur de chimiokines CCR2 contrôle la migration des Treg en contexte tumoral, chez l’homme et la souris, et que son expression par les Treg peut servir de biomarqueur de la réponse à la chimiothérapie. Notre étude indique une nouvelle fonction de CCR2 et définie un nouveau sous-type de Treg impliqué dans la régulation de l’immunité antitumorale. En parallèle, nous avons pu mettre en évidence que les métastases pulmonaire sont composées à la fois de macrophages résident du tissu et de macrophages recrutés via l’axe CCR2. La présence de macrophages résidents au sein des tumeurs pourrait contribuer à l’hétérogénéité des microenvironnements de diffèrent type de tumeurs. Le récepteur CCR2 est important pour le la phase de rechute après chimiothérapie, indiquant un rôle limité des macrophages résidents dans ce phénomène. De plus, nous avons montré que le VEGF joue un rôle direct dans la survie des TAM. Ainsi, la combinaison de la chimiothérapie avec un anticorps anti-VEGF cible simultanément les TAM résidents et recrutés et permet d’augmenter l’efficacité de la chimiothérapie. / Malignant and stromal cells are strong producer of the chemokine CCL2 in most human cancers. The chemokine axis CCR2/CCL2 is thus a key marker of cancer development, but is also associated with relapse following therapy. Tumour associated macrophages (TAM) and regulatory T cells (Treg) display robust immunosuppressive capacities and contribute to tumour growth. My thesis work focused on the function of the expression of the chemokine receptor CCR2 by these cell types in the context of anticancer therapies. We have shown that CCR2 controls the migration of Treg in tumoral context, in both human and mice, and that the expression of this receptor by Treg could serve as a biomarker of the response to chemotherapy. Our study indicate a novel function of CCR2, defining at the same time a new Treg subset implicated in the regulation of antitumor immunity.We have also demonstrated that pulmonary metastases are composed of both tissue resident and recruited macrophages. The presence of resident macrophages within tumours could contribute to the heterogeneity of the microenvironment of different tumour types. CCR2 is largely implicated in the relapse phase following chemotherapy, indicating a limited role for resident macrophages in this phenomenon. Meanwhile, we have demonstrated that VEGF plays a direct role in TAM survival. The combination of chemotherapy with an anti-VEGF antibody targets both resident and recruited TAM, thereby enhancing the efficacy of chemotherapy. Finally, we have shown that the CCR2/CCL2 axis is implicated in the response to radiotherapy by enhancing the recruitment of both Treg and TAM. This work provides evidences for a central role of the CCR2/CCL2 axis in mediating Treg and TAM co-localization in response to anticancer therapy, this axis could also contribute to establishment of immunosuppressive networks in tumours. Our results provide a better understanding of the immune mechanism implicated in resistance to anticancer therapies.