Le traitement médical du cancer colorectal a connu ces dernières années d'importantes avancées avec l'arrivée notamment des thérapies ciblées anti-angiogéniques et anti-EGFR. Néanmoins ces molécules ne bénéficient pas à tous les patients et il est à ce jour impossible de bien individualiser leur utilisation. Mon travail de thèse s'est donc intéressé à d'une part à identifier de nouveaux facteurs prédictifs de réponse en particulier au bévacizumab, d'autre part à rechercher et antagoniser de nouvelles cibles ou des mécanismes participant à la résistance aux molécules disponibles notamment pour les patients non répondeurs aux anti-EGFR. Premièrement, nous avons montré que le sorafenib améliorait l'activité anti-tumorale de l'irinotecan in vitro et in vivo sur des lignées cellulaires de cancer du colon rendues résistantes au SN38 indépendamment de leur statut K-ras. Pour expliquer ce phénomène, nous avons mis en évidence que le sorafenib inhibait la pompe d'efflux ABCG2 et favorisait l'accumulation intra-cellulaire de l'irinotecan et donc sa cytotoxicité. De plus, nous avons vérifié la faisabilité d'une telle association chez l'homme et confirmé son efficacité chez des patients K-ras mutés lourdement prétraités. Deuxièmement, nous avons développé un nouveau score radiologique objectif combinant l'évolution de la taille et la densité tumorale normalisée à celle du foie qui pourrait être utilisé comme marqueur de substitution pour déterminer précocément les bons répondeurs à une chimiothérapie à base de bevacizumab chez des patients présentant des métastases hépatiques. / The medical treatment of colorectal cancer has made significant progresses in recent years including the arrival of targeted therapies: anti-angiogenic and anti-EGFR. However, these molecules don't benefit all patients and their use is not well personalized. My thesis is therefore aimed, on one hand, to identify new predictors of response especially to bevacizumab and, on the other hand, to find and antagonize new targets or mechanisms involved in chemo-resistance, especially for K-ras mutated patients. Firstly, we have showed that sorafenib improved the anti-tumoral activity of irinotecan, both in vitro and in vivo, in SN-38 resistant colon adenocarcinoma cell lines independently of their K-ras status. To explain this phenomenon, we have demonstrated that sorafenib inhibited the efflux pump ABCG2 and promoted the intracellular accumulation of irinotecan and thus its cytotoxicity. In addition, we have checked the feasibility of such an association in human and confirmed its efficacy in K-ras mutated heavily pretreated patients. Secondly, we have developed a new objective radiological score combining both tumor size and density normalized to the liver that could be used as objective surrogate markers to determine early good responders after bevacizumab-containing chemotherapy in patients with colorectal liver metastases.

Les lymphocytes T ?d seraient des effecteurs essentiels dans la réponse immunitaire aux stress induits notamment par les infections et la tumorigénèse. Plusieurs arguments dont leur localisation intra-épithéliale mais aussi leurs capacités effectrices multiples et rapides les caractérisent comme des acteurs primordiaux dans l’immunité anti-tumorale. Mon projet de thèse consistait à examiner le potentiel anti-tumoral des lymphocytes T ?d humains, Vd2 négatifs (neg), dans un contexte in vivo, grâce à l’utilisation d’un modèle murin. Des études antérieures menées au laboratoire démontraient une expansion de lymphocytes T Vd2neg dans la circulation sanguine de transplantés rénaux développant une infection à cytomégalovirus (CMV). Des clones T Vd2neg, isolés de ces patients, présentaient une forte réactivité in vitro contre des cellules infectées par le CMV mais aussi contre des cellules tumorales notamment d’origine colique (comme la lignée HT29). Un ligand commun induit par l’infection à CMV et la transformation tumorale, reconnu par les clones T Vd2neg serait à l’origine de cette double réactivité. La première partie de mon projet s’est concentrée sur l’étude du potentiel anti-tumoral de ces clones T Vd2neg in vivo, qui comprenait leur capacité à atteindre des cellules tumorales d’origines coliques (HT29) et à les lyser. Dans un modèle de xénogreffe dans des souris immunodéficientes, nous avons démontré que les clones TVd2neg, injectés dans le péritoine (i.p) pouvaient retarder la croissance de tumeurs solides HT29 sous-cutanées. D’après nos résultats, cette inhibition du développement tumoral proviendrait d’une action précoce et spécifique des cellules T Vd2neg et impliquerait le récepteur à chimiokine CCR3. Nos données suggèrent donc que des lymphocytes T Vd2neg, réactifs contre le CMV, pourraient migrer in vivo jusqu’au site d’injection des cellules tumorales et inhiber la croissance de la tumeur probablement grâce à leur acticité cytolytique. La deuxième partie de mon projet de thèse proposait d’approfondir l’étude du rôle des lymphocytes T Vd2neg contre les tumeurs coliques. Ainsi nous avons testé, in vivo, l’implication de lymphocytes T Vd1+ humains, une population représentative des épithéliums intestinaux, dans le cancer métastatique colorectal (CMC). Nous avons développé un modèle d’implantation orthotopique de cellules tumorales HT29 dans des souris immunodéficientes, qui mime le développement du CMC chez l’homme. Des tumeurs primaires intra-caecales et des métastases pulmonaires et hépatiques se développent chez les souris. De plus, nous avons pu suivre leur croissance grâce à l’introduction de la luciférase dans les HT29 et à une technique d’imagerie in vivo en bioluminescence. Nos résultats montrent qu’un traitement continu des souris par des injections de lignée T Vd1+ en i.p inhibe le développement des tumeurs primaires et retarde l’apparition des métastases à distance. Ces données soutiennent l’implication des lymphocytes T Vd2neg dans le contrôle des CMC. De façon intéressante, elles mettent en avant une implication anti-métastatique des cellules T Vd2neg. L’ensemble de nos travaux souligne le rôle des cellules T Vd2neg dans la réponse immunitaire contre les cancers colorectaux et étaye leur potentiel d’action lors de la progression des tumeurs vers des métastases, ouvrant ainsi des perspectives pour l’utilisation de ces cellules dans les thérapies des CMC. / Gamma delta (?d) T lymphocytes contribute to host immune competence uniquely especially during stress immune responses to infections and tumors. Because ?d T cells colonize epithelial surfaces, where they can exert rapid and pleiotropic effector functions, they are critical protagonists in anti-cancer response. During my Phd project we explored the anti-tumor potential of Vd2 negatives (neg) ?d T lymphocytes, in vivo using a mouse xenograft tumor model. A few years ago, studies in our laboratory showed an increase of peripheral blood Vd2neg ?d T lymphocytes in allograft recipients infected by cytomegalovirus (CMV). Interestingly, Vd2neg ?d T clones isolated from these patients showed a cytotoxic activity against CMV infected fibroblast in vitro. Moreover, they were able to kill colon cancer cells (HT29) in vitro, in contrast to normal epithelial cells. Cancer cell- as well as CMV infected cell- killing involved T cell receptor (TCR) engagement, independently of major histocompatibility complex (CMH) recognition, probably with a common ligand. The first part of my Phd project was undertaken to evaluate the in vivo tumor reactivity of anti-CMV Vd2neg clones, including their ability to inhibit tumor growth as well as their migratory potential toward colon cancer cells. In immunodeficient mice, we showed that systemic intraperitoneal (i.p) injections with human Vd2neg clones inhibited the growth of HT29 hypodermal tumors xenografts. Furthermore, our results demonstrated that Vd2neg T cells had an early and specific anti-tumor effect, and that such activity could be hampered in vivo using an anti-CCR3 antibody. Our study suggest that Vd2neg T cells with an anti-viral potential are able to reach a tumor site in vivo, and inhibit tumoral growth exercising a cytolytic activity. The second part of my Phd project proposed to get further insights on the role of Vd2neg T cells in the immune surveillance against colon cancer. To this aim, we tested, the involvement of human Vd1+ T lymphocytes, a substantial fraction of T cells in intestinal epithelia, in limiting tumor spread in vivo, using a mouse model of colorectal carcinoma (CRC). We sat up a physiological mouse model of CRC by orthotopic microinjection of HT29 colon cell, which mimics the natural history of human CRC. Indeed, primary colic tumors and pulmonary and hepatic distant metastases grew in mice. Furthermore, bioluminescence imaging was used to follow the outcome of luciferase expressing cancer cells. We showed that systemic treatment with human Vd1+ T lymphocytes could inhibit the growth of intracaecal HT29 tumors and led a substantial reduction of distant metastases. Our results are the first arguing for a crucial role of ?d T cells against CRC, specially in preventing the dissemination of colon cancer cells. Taken together, our results underline the role of of ?d T cells in theimmune response against colorectal cancer. Our findings put forward Vd2neg T cells as attractive candidates for novel anti-tumor immunotherapy protocols.

En France, en 2012, les sujets âgés d’au moins 65 ans représentaient 71 % de l’incidence du Cancer ColoRectal (CCR). Depuis 2005, des thérapies ciblées ont été autorisées dans le CCR métastatique (CCRm) et sont recommandées en 1ère ligne en association à une chimiothérapie. Face à un manque d’évaluation de ces médicaments chez le sujet âgé, l’objectif de ce travail était l’étude, en situation réelle de soins, de l’utilisation, des bénéfices et de la sécurité d'emploi des médicaments anticancéreux, dont les thérapies ciblées, chez le sujet âgé et/ou fragile atteint de CCRm. Une revue systématique de la littérature a confirmé la faible inclusion des sujets âgés et fragiles dans les essais cliniques évaluant les thérapies ciblées dans le CCRm. D’après une étude sur des données mondiales de pharmacovigilance et la réunion de deux cohortes de terrain de patients traités par thérapies ciblées, nous avons montré que leur effectivité et sécurité d’emploi chez le sujet âgé étaient équivalentes à celles du sujet plus jeune. Dans la cohorte, la fragilité vis-à-vis des effets indésirables graves et du décès était liée aux caractéristiques du CCRm. Enfin, d’après une étude de terrain pilote et une cohorte dans les données de l’Assurance Maladie française, nous avons montré que, chez le sujet âgé, le traitement par médicaments anticancéreux, dont les thérapies ciblées, n’était pas optimal et encore très lié à l’âge des patients. Le rapport bénéfices/risques des thérapies ciblées semble donc positif dans la population âgée atteinte de CCRm actuellement traitée. Cependant, la population âgée traitée ne semble pas encore totalement correspondre à celle qui pourrait bénéficier du traitement. / In France, in 2012, patients aged at least 65 years accounted for 71% of the incidence of ColoRectal Cancer (CCR). Since 2005, targeted therapies have been authorized in metastatic CRC (mCRC) and are recommended in first-line in combination with conventional chemotherapy. Given this lack of evaluation of these drugs in the elderly, the objective of this work was the study, in real-life setting, of the use, the benefits and the safety of anticancer drugs, including targeted therapies in elderly and/or frail mCRC patients. A systematic review of the literature confirmed the low inclusion of elderly and frail patients in clinical trials evaluating targeted therapies in the mCRC. According to a study on international pharmacovigilance data and the pooling of two field cohorts of patients treated by targeted therapies, we showed that their effectiveness and safety in the elderly were equivalent to those of the younger. In the cohort, frailty regarding serious adverse events and death was related to the characteristics of the mCRC. Finally, according to a pilot field study and a cohort in the French health insurance data, we have shown that, in the elderly, the treatment with anticancer drugs, including targeted therapies, was not optimal and still very related to the age of the patients. The benefit/risk ratio of targeted therapies therefore seems positive in the elderly population with mCRC currently treated. However, the elderly population treated does not seem to be fully matching with those who would benefit from treatment.

La prise en charge contemporaine du cancer repose de plus en plus sur le concept de médecine dite personnalisée qui permet, après identification des caractéristiques propres de la tumeur, d'envisager une thérapeutique adaptée à chaque patient. La meilleure connaissance de la biologie des cancers et la mise en évidence de nouvelles cibles thérapeutiques ont ainsi abouti au développement des thérapies ciblées qui vont agir sur une cible cellulaire, généralement surexprimée au niveau d'une tumeur, leur conférant une plus grande spécificité d'action tumorale et un profil d'effets indésirables moins marqué par rapport à la thérapie cytotoxique conventionnelle. Malgré les données d'efficacité clinique, rapportées sur les stratégies thérapeutiques intégrant des thérapies ciblées, on ne dispose pas, malheureusement, des études pharmaco-économiques en cancérologie surtout que ces médicaments se caractérisent par leurs coûts très élevés (exemple: bevacizumab 1000 euros/400 mg ; cetuximab 964 euros/500 mg) et doivent donc être également appréhendés dans le cadre d'études dites en condition de vie réelle. L'objectif de ce projet de recherche est donc de proposer une étude pharmaco- économique sur l'utilisation des thérapies ciblées en cancérologie. Compte tenu du large champ d'investigation, deux affections tumorales distinctes seront considérées : le cancer colorectal métastatique et le glioblastome.Le cancer colorectal fera l'objet d'une étude conduite spécifiquement au Liban et le glioblastome d'une étude en France. L'originalité de cette thèse, conduite dans le cadre d'une coopération franco-libanaise, sera également d'évaluer les impacts médico-économiques de ces nouvelles stratégies selon des perspectives d'organismes payeurs très différentes, ce qui permettra d'appréhender les éventuelles problématiques d'accès aux soins / Although cancer incidence and prevalence are increasing at an alarming rate, progress in the treatment has been slow and treatment benefits are measured in weeks to months. Following the progress in the diagnostic tools and early detection biomarkers, a number of cancer types can be detected before pathological symptoms develops and this is of great significance because individual specific treatment regimens can be designed based on the presence and stage of cancer. In the past decade, there have been considerable improvements in the way that tumors are characterized and knowledge of cancer, at the molecular level has therefore increased greatly and has shift towards the use of targeted cancer therapies that display greater sensitivity and specificity for tumor cells by blocking the activity of the molecule in the host microenvironment that supports tumor growth or inhibiting the activity of protein tyrosine kinases or signaling pathways. Unfortunately, many pharmaco-economic studies are lacking today in the oncologic field. In addition, targeted therapies are very expensive (bevacizumab costs 100 euros/400mg and cetuximab 964 euros/500 mg) and should, therefore, be analyzed in real life conditions. That’s why the main objective of this research-project is to find a pharmaco-economic method on the use of the targeted therapies in oncology. Given the wide scope of investigations, 2 different tumor pathologies will be discussed: metastatic colorectal cancer and glioblastoma. The choice between these 2 cancer types takes place in the growing role of the targeted therapies in the effectiveness and survival of patients as well as their relative costs, especially that they have in common “bevacizumab” targeting the tumor vasculature

Le domaine de l'oncologie progresse de manière rapide, surtout depuis l'avènement des thérapies ciblées. Parmi elles, les inhibiteurs de tyrosine kinase multicible (ITK) antiangiogéniques ont fait la preuve de leur efficacité dans plusieurs types de cancers métastatiques. Le sorafenib, le sunitinib, le pazopanib, l'axtinib, et le regorafenib sont aujourd'hui utilisés en pratique courante. Ces premières thérapeutiques ont ouvert la voie au développement de nombreuses autres molécules ciblant d'autres récepteurs TK (crizotinib, céritinib). Les ITK ciblant les récepteurs de l'angiogénèse inhibent des récepteurs membranaires tels que les VEGFR, les PDGFR, les FGFR etc. Ces molécules améliorent généralement survie et/ou survie sans progression dans les essais cliniques pivots mais il existe une grande variabilité interindividuelle en termes de bénéfice clinique. Nous avons cherché à mettre en évidence des biomarqueurs moléculaires prédictifs de la réponse, afin de mieux sélectionner les patients susceptibles de bénéficier de ces ITKs. L'objectif final de ce travail est ainsi de mieux sélectionner les patients candidats à ce traitement, mais il est également médico économique. La part la plus importante de ce travail est axée sur le regorafenib, qui a fait preuve de son efficacité dans les cancers colorectaux métastatiques prétraités et les tumeurs stromales gastro-intestinalesen échec d'imatinib et de sunitinib. Cependant, aucun paramètre clinique ou histologique n'a été identifié pour sélectionner les patients potentiels pouvant bénéficier de ce traitement, ou, à l'inverse pour éviter de traiter les patients chez lesquels la balance bénéfice/risque est défavorable. Ce travail a été réalisé dans le cadre de programme ProfiLER (NCT01774409) en partenariat avec les plateformes de génomique tumorale (Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon, Centre Léon Bérard). Cette étude avait pour objectif de tester l'hypothèse que l'ensemble des altérations des gènes codant pour les kinases cibles d'un ITK donné pourrait être associé au bénéfice clinique de ce traitement. Dans notre étude, nous avons observé que les cancers des patients présentant un bénéfice clinique accumulent des gains chromosomiques sur les gènes cibles, et à l'inverse, les cancers des patients nonrépondeurs possèdent plutôt un profil inverse. L'index génomique, un paramètre évaluant l'instabilité chromosomique ne permet pas de différencier les patients répondeurs, mais nous avons mis en évidence que l'accumulation de certains gains sur les gènes cibles est associée à une meilleure survie. Nous avons ainsi proposé un nouveau concept : celui de TTC (Tumor Target Charge), la somme des gains sur les gènes cibles ; et à l'inverse, celui de TTL (Tumor Target Loss), la somme des pertes sur les gènes cibles. En nous appuyant sur ces définitions de TTC et TTL, nous avons généré un algorithme nommé SUMSCAN traduisant donc la somme des gains et des pertes sur les gènes cibles. Le score SUMSCAN a été appliqué à une première cohorte composée essentiellement de patients ayant un cancer colorectal métastatique et traités par regorafenib, ainsi qu'à une 2ème cohorte de validation composée des patients ayant différentes pathologies néoplasiques. Chez les patients ayant un cancer colorectal « moléculairement sélectionné», la médiane de survie sans progression était de 9 mois contre 3 mois dans la cohorte de patients non sélectionnés (X. JIANG et al, Oncotarget, 2015). Nous avons pu montrer que le principe de ce score pronostique pouvait s'appliquer aux autres antiangiogéniques multi-ITKs.. Nous sommes ainsi en cours de validation de ce score pour la prédiction de la survie sur de larges populations de patients présentant divers types tumoraux : sarcome des tissus mous, carcinomes ovariens de haut grade, carcinome rénal carcinome de la thyroïde, etc.) / Small molecule antiangiogenic tyrosine kinase inhibitors (TKI), such as regorafenib, sorafenib, sunitinib, pazopanib, axitinib, and cabozantinib, are active in a variety of advanced cancers, including renal cell carcinoma (RCC), gastrointestinal stromal tumors (GIST), hepatocellular carcinoma (HCC), colorectal cancer (CRC) and thyroid cancers. Predictive criteria for response to these multiple kinase inhibitors (MTKI) are not as well determined as for tumors harboring key driver alterations, such as BCR-ABL translocations in chronic myeloid leukemia (CML), KIT-mutant GIST, BRAF-mutant melanoma, and ALK-positive non-small cell lung cancer among others. Regorafenib, for instance, has been shown to yield a progression-free survival (PFS) improvement in pretreated metastatic colorectal cancer (mCRC) and in imatinib and sunitinib refractory gastrointestinal stromal tumors (GIST). We report that the antitumor activity of MTKIs in tumors lacking a well-defined oncogenic driver is strongly correlated with copy number alterations of genes encoding the protein kinases targeted by these drugs. A concept of tumor target charge (TTC), defined as the total gains of the genes encoding for targets of MTKIs as well as tumor target loss (TTL) was developed, and correlated to response to regorafenib in 2 cohorts of patients composed of mCRC and STS patients. A predictive model, called SUMSCAN, was conceived as a binary classifier to identify patients as either good or poor candidates for use of MTKIs. Moreover, the PFS and OS of patients with a favorable SUMSCAN score were significantly improved. Importantly, SUMSCAN predicted exclusively response to regorafenib, but not the response to conventional chemotherapy in mCRC