Contexte : Le mélanome est un cancer agressif chez l’homme, développé aux dépens des mélanocytes. L’identification de la mutation BRAF conditionne la prescription d’une thérapie ciblée. L’objectif de ce travail a été de mettre au point dans les tissus tumoraux et dans le sang (cellules tumorales circulantes, ADN libre tumoral plasmatique) des approches technologiques de biologie moléculaire et d’immunohistochimie (IHC) pour identifier des biomarqueurs prédictifs d’une réponse ou de résistance thérapeutique. Nous montrons que l’IHC BRAF (clone VE1, Roche, Ventana) pourrait remplacer l’analyse en biologie moléculaire dans certaines indications, notamment sur un matériel tumoral de petite taille. Parallèlement, nous montrons que la présence de cellules mélanocytaires circulantes [détectées par cytomorphologie (Technique ISET)] chez des patients atteints de mélanome métastatique est un facteur prédictif indépendant de mauvais pronostic de la survie globale. Enfin, nous montrons que le système Biocartis Idylla™ (processus automatisé couplant l’extraction, le séquençage et l’analyse de l’ADN) est sensible et spécifique pour la détection plasmatique des mutations BRAF et NRAS et que cette technique pourrait être indiquée dans le suivi de la maladie résiduelle (apparition de résistance) après traitement des patients atteints de mélanomes métastatiques. Conclusion : L’identification des biomarqueurs tissulaires et sanguins (BRAF, NRAS et CTC) permettent : 1- Une optimisation des délais diagnostiques de la mutation BRAF/NRAS – 2) L’identification de facteurs de mauvais pronostic – 3) De détecter une récidive précoce et de suivre la maladie résiduelle après traitement / Background: Knowledge of the BRAFV600E status is mandatory in metastatic melanoma patients (MMP). Molecular biology is currently the gold standard method for status assessment. The aim of this work was to assess and compare several methods of molecular biology and immunohistochemistry (IHC) in tissue and blood (cell-free circulating tumor DNA, circulating tumor cell (CTC)) to identify predictive biomarkers of response or resistance to targeted treatment. Results: We showed that BRAFV600 IHC could be a substitute for molecular biology in the initial assessment of the BRAFV600E status in MPP. We also found that the presence of circulating tumor cell detetcted by a cytomorphological approach ISET (Isolation by Size of Epithelial Tumor Cell – Rarecells Diagnostics, Paris, France) in MMP is an independent predictor of shorter survival. Then, in a monocentric study conducted at the University of Nice Hospital, we evaluated a novel and fully automated CE-IVD PCR-based system (IdyllaTM, Biocartis, Mechelen, Belgium) for plasmatic BRAF and NRAS mutation detection. We showed that this technology is highly sensitive and specific and provide promising potential to assess tumor progression, identify targets for therapy, and evaluate clinical response to treatment. In conclusion, identification of tissue and blood biomarkers with these technologies allow a quick turnaround-time to BRAF/NRAS diagnosis and improve monitoring of treatment response and development of resistance in metastatic melanoma patients

Les cellules tumorales circulantes (CTC) représentent un large champ de recherche susceptible de fournir des informations tant cliniques que fondamentales. Les CTC proviennent de tumeurs primitives ou métastatiques et représentent une population hétérogène de cellules très rares dans le flux sanguin. Leur caractérisation moléculaire est un défi technologique qui requiert des méthodes très sensibles et spécifiques. Dans les cancers bronchiques non à petites cellules (CBNPC), les CTC ont un véritable intérêt car les biopsies tumorales ne permettent pas toujours de réaliser les analyses moléculaires nécessaires au choix du traitement. De plus, elles ne sont probablement pas représentatives de l’hétérogénéité tumorale.L’objectif de ma thèse a été de rechercher dans les CTC de patients atteints de CBNPC porteurs du remaniement de gène ALK, des anomalies génomiques connues pour être des biomarqueurs de sensibilité et de résistance aux thérapies ciblant cet oncogéne, ainsi qu’à caractériser les CTC porteuses de ces anomalies. La première partie du projet a consisté au développement d’une méthode d’hybridation in situ de l’ADN (fluorescent in situ hybridization, FISH) adaptée à un système d’enrichissement des CTC par filtration, la FA-FISH (filter adapted FISH) (brevet PCT/FR2011/052688). Nous avons ensuite développé une approche de microscopie semi-automatisée permettant la digitalisation et l’analyse de ces CTC enrichies par filtration (Pailler, BMC Cancer, 2016). Dans la seconde partie du projet, nous avons mis en œuvre cette méthode et montré pour la première fois qu’il est possible d’identifier le remaniement de gène ALK dans les CTC de patients porteurs de ce réarrangement dans la tumeur (Pailler, J Clin Oncol, 2013). Les CTC remaniées présentent un unique réarrangement de type break-apart, y compris chez des patients présentant exclusivement une autre forme de réarrangement dans la tumeur, et un phénotype mésenchymateux. Cette observation nous a amené à émettre l’hypothèse que ces CTC ont acquis des propriétés migratoires et d’invasivité, et pourraient résulter d’une forte sélection clonale. Nous avons ensuite étendu cette observation aux patients porteurs du remaniement ROS1 et rapporté pour la première fois la détection de ce remaniement dans des CTC (Pailler, Ann Oncol, 2015). Dans la troisième partie du projet, nous avons émis l’hypothèse que certaines sous-populations de CTC anormales pour le gène ALK, mesurées avant et à deux mois de traitement par le crizotinib, pourraient prédire l’évolution clinique des patients traités. Dans une cohorte élargie de patients, nous avons montré que l’évolution sous crizotinib du nombre de CTC présentant exclusivement des gains de copies natives du gène ALK est un biomarqueur « surrogate » d’efficacité du traitement pouvant permettre d’identifier les patients qui ont un risque élevé de progresser rapidement (Pailler, soumis). Finalement, dans la quatrième partie du projet, nous avons recherché dans des CTC des mutations de résistance aux inhibiteurs de ALK. Nous avons mis au point des technologies permettant de caractériser phénotypiquement, isoler et analyser moléculairement (séquençages ciblés et d’exomes) des CTC à l’échelle de cellule unique. Les expériences sur lignées cellulaires ont permis de valider les approches et les analyses d’échantillons de patients sont en cours.Dans ce travail, nous montrons qu’il est possible de caractériser des anomalies génomiques dans les CTC de patients porteurs du remaniement ALK à différentes étapes de leur maladie, et ainsi d’identifier des biomarqueurs de sensibilité et d’efficacité à une thérapie ciblée. Ce travail ouvre des perspectives sur la personnalisation des traitements qui pourraient reposer sur l’analyse génomique non invasive des CTC. Il apporte en outre des éléments nouveaux sur les caractéristiques biologiques des CTC chez ces patients, certaines étapes du processus métastatique et la diversité génomique de ces cancers. / Circulating tumor cells (CTCs) are a broad field of research which may provide both clinical and basic information. CTCs migrate from primitive or metastatic tumors and represent a heterogeneous population of very rare cells in the blood stream. The molecular characterization of CTCs is a technical challenge requiring highly sensitive and specific methods. Because tumor biopsies are invasive and in some cases associated with risk in non-small-cell lung cancer (NSCLC), CTCs may offer an attractive option to analyze tumor genomic alterations and detect molecular biomarkers. CTCs could provide a more comprehensive picture of the tumor content than single tumor biopsies.The aim of my thesis was to characterize genomic abnormalities in CTCs from ALK-rearranged NSCLC patients and identified biomarkers of sensitivity and resistance to targeted therapies. The first part of the project consisted in the development of a fluorescent in situ hybridization (FISH) method adapted to CTCs enriched by filtration, the FA-FISH (filter-adapted-FISH) (patent PCT/FR2011/052688). Then, we developed a method for the semi-automated microscopy of filtration enriched CTCs (Pailler, BMC Cancer, 2016). In the second part of my project, using this method, we provided the first proof-of-concept that ALK-rearrangement can be detected in CTCs of patients with ALK-rearranged NSCLC (Pailler, J Clin Oncol, 2013). We showed that CTCs from these patients harbor a unique ALK break-apart rearrangement, including patients presenting another form of rearrangement in the biopsy, and a mesenchymal phenotype. This suggests that these CTCs may arise from a clonal selection of tumor cells that have acquired invasive and migratory properties and possibly the potential to drive metastatic progression. Then, we characterized CTCs from patients with ROS1-rearranged NSCLC and reported for the first time the detection of ROS1-rearrangement in CTCs (Pailler, Ann Oncol, 2015). In the third part of the project, we evaluated whether CTCs with abnormal ALK-FISH patterns monitored under crizotinib (baseline and early sampling at 2 months) may inform on treatment benefit in a cohort of ALK-rearranged patients treated by crizotinib. In an extended cohort of patients, the dynamic change in the numbers of CTCs with a gain of ALK-native copies was associated with the progression-free survival and thus may be a surrogate biomarker for crizotinib efficacy (Pailler, submitted). These results show that the molecular analysis of CTCs performed under treatment could help to stratify patients at risk of early resistance to crizotinib. Finally, in the last part of my project, we sought to evaluate whether CTCs could be used for identifying resistance mutations to ALK inhibitors. We developed technologies to characterize, isolate and molecularly (targeted sequencing and exome sequencing) analyze CTCs at the single cell level. Experiments on cell lines allowed to validate these technical processes; Experiments on patient samples are ongoing.In this work, we characterize genomic abnormalities present in CTCs from ALK-rearranged patients at different stages of the disease and identify biomarkers of sensitivity and efficacy to targeted therapies. Our results provide new perspectives on the potential of CTCs for personalizing treatments in NSCLC patients. Furthermore, our findings may offer new insights on the biological characteristics of CTCs in ALK-rearranged patients, their overall role in the metastatic progression and the genomic diversity of these cancers.

L’objectif principal de ce projet de recherche doctorale est la mise au point d’approches méthodologiques fiables et reproductibles permettant la caractérisation génétique de cellules rares circulantes isolées par la méthode de filtration ISET® (Rarecells®, France). La première application développée consiste en la détection des mutations du gène suppresseur de tumeur VHL (Von Hippel Lindau) dans les cellules rares circulantes (CRC) uniques isolées du sang de 30 patients atteints de carcinome rénal à cellules claires (CRCC), et réalisée comparativement à l’analyse cytopathologique. L’étude génétique a également été conduite en parallèle dans les 30 tissus tumoraux correspondants. Les résultats ont mis en lumière une potentielle complémentarité de l’approche de génétique moléculaire sur cellules uniques avec l’analyse cytomorphologique de référence et suggèrent que combiner ces approches permettrait d’obtenir une plus grande sensibilité de détection des cellules cancéreuses circulantes chez les patients atteints de CRCC. Une deuxième application a consisté en le développement d’une approche innovante pour le diagnostic prénatal non-invasif des maladies génétiques récessives par analyse de cellules trophoblastiques rares collectées au niveau du col de l’utérus. Enfin, des développements supplémentaires ont permis d’optimiser les analyses de séquençage à haut débit et de les appliquer à des CRC individuelles isolées par ISET®. Cette nouvelle approche, associée à l’isolement de CRC non fixées, est en mesure de fournir des données génétiques élargies à l’exome entier pour des applications à la fois en oncologie prédictive et en diagnostic prénatal non invasif. / The aim of this doctoral research project is the development of reliable and reproducible methodological approaches enabling the genetic characterization of circulating rare cells (CRC) isolated by ISET® filtration (Rarecells®, France). The first application developed consists in detecting mutations of the VHL (Von Hippel Lindau) tumor suppressor gene in single CRC isolated from the blood of 30 patients patients with clear cell renal cell carcinoma (ccRCC), assessed according to the results obtained by cytopathological analysis. In parallel, genetic analysis of VHL mutations was conducted in the corresponding tumor tissues. Results revealed a potential complementarity of the molecular genetic approach targeted to single cells with the reference method of cytopathological analysis and suggested that combining both strategies could improve the sensitivity of circulating cancer cells’ detection in patients with ccRCC. A second application consisted in the development of an innovative approach for non-invasive prenatal diagnosis of recessive genetic diseases by analysis of rare trophoblastic cells collected from the cervix. Finally, further developments allowed to optimize high-throughput sequencing analyses and to apply them to single CRC isolated by ISET®. This approach, combined with the isolation of living CRC, enabled us to obtain broader genetic data from the whole exome and should foster innovative applications to both predictive oncology and non-invasive prenatal diagnosis.

MicroRNAs são pequenos RNAs que desempenham papel importante como reguladores da expressão gênica em processos de iniciação e progressão do câncer. Achados recentes demonstram que microRNAs estão presentes em biofluidos, podendo ser encontrados na corrente sanguínea Especula-se que alterações nos níveis de expressão dos microRNAs em tecidos tumorais podem ser identificadas em plasma. Apesar de desafios relacionados a variáveis analíticas e pré-analíticas desta abordagem, há um grande interesse clínico em identificar microRNAs circulantes como biomarcadores em câncer dada a simplicidade e baixo risco de um exame como este. O carcinoma de cabeça e pescoço está entre as principais neoplasias no mundo. Ele está associado ao uso crônico de tabaco e álcool e a taxa de sobrevida média fica em torno de 50% em 5 anos. O objetivo deste trabalho foi estabelecer parâmetros adequados para processamento e detecção de microRNAs circulantes, assim como identificar microRNAs circulantes que pudessem caracterizar indivíduos portadores de carcinoma de cavidade oral e de orofaringe e, em particular, distinguir aqueles que apresentavam metástase linfonodal ao diagnóstico daqueles livres de comprometimento linfonodal. A expressão de 179 microRNAs foi analisada por PCR em tempo real no plasma de 45 indivíduos portadores de carcinoma epidermóide (28 com metástase linfonodal ao diagnóstico e 17 sem metástases linfonodais) e 15 indivíduos sadios. As amostras foram pareadas quanto a sexo, idade e quanto ao uso de tabaco. Identificamos microRNAs preferencialmente expressos em amostras de plasma de portadores do tumor, dentre os quais microRNAs já descritos como relevantes em carcinoma epidermóide oral, como miR-210, e miRNAs ainda pouco estudados, como miR-543. Diferenças importantes foram observadas quando tumores de cavidade oral foram analisados separadamente dos tumores de orofaringe, de acordo com diferenças moleculares existentes entre estes sub-sítios tumorais. MicroRNAs possivelmente envolvidos com o processo metastático foram identificados quando amostras de plasma de pacientes que apresentavam metástases em linfonodos foram comparadas com amostras de pacientes sem comprometimento linfonodal. Dentre estes miRNAs destacam-se miR-192 e miR-574, mais expressos em plasma de indivíduos portadores de tumores metastáticos de orofaringe e esses dados estão de acordo com ,a literatura onde formam identificados com perfil semelhante em amostras de plasma associadas a outros tipos de tumor. Concluímos que os miRNAs circulantes presentes em plasma podem refletir características moleculares do tumor, e que a desregulação da sua expressão em contextos específicos, como subsítios tumorais e condições clínicas distintas, como a presença ou ausência de metástase, poderiam auxiliar no diagnóstico e na avaliação do prognóstico de portadores de carcinoma epidermoide de cabeça e pescoço. / MicroRNAs are small non-coding RNA molecules with roles in gene regulation and implications in cancer initiation and progression. Cell-free microRNAs detected in body fluids are of clinical interest due to their possible application as biomarkers. The stability of microRNAs in plasma has been demonstrated and it seems that alterations in cancer tissue may be detected in plasma from patients. Despite the fact that their reliable quantification depends on several technical parameters there is great clinical interest in this approach due to its simplicity and low risk to the patient. Oral squamous cell carcinoma is one of the most common cancer types worldwide. Tobacco and alcohol consumption are the most important risk factors and survival rates are about 50% in 5 years. The aim of this study was to establish reliable parameters for the detection of microRNAs in plasma and to identify plasma microRNAs associated with squamous cell carcinomas of the oral cavity and oropharynx as well as with the presence of cervical lymph node metastases. With this purpose we evaluated the expression of 179 microRNAs in plasma from 45 patients (28 presenting cervical lymph node metastases at diagnosis and 17 with no lymph node metastasis) and 15 healthy controls. Samples were matched according to age, sex, drinking and smoking habits. We identified microRNAs mostly expressed in tumor samples, some of which already described in oral squamous cell carcinoma, such as miR-210, and microRNAs poorly studied, such as miR-573. Comparisons between oral and oropharynx carcinomas yielded several differences, in accordance with molecular differences known between these cancer types. MicroRNAs possibly involved in the metastatic process were identified between plasma samples from individuals presenting lymph node metastasis at diagnosis and plasma from patients who were metastasis-free. Among these molecules, miR-192 and miR-574 were identified as more expressed in plasma from individuals with metastatic oropharynx squamous cell carcinoma. We conclude that plasma microRNAs may indicate molecular characteristics of the tumor and that its differential detection in association with specific clinical conditions or sub-sites may be considered as a potential tool to help in the diagnosis and prognosis assessment of head and neck squamous cell carcinoma.

MicroRNAs são pequenos RNAs que desempenham papel importante como reguladores da expressão gênica em processos de iniciação e progressão do câncer. Achados recentes demonstram que microRNAs estão presentes em biofluidos, podendo ser encontrados na corrente sanguínea Especula-se que alterações nos níveis de expressão dos microRNAs em tecidos tumorais podem ser identificadas em plasma. Apesar de desafios relacionados a variáveis analíticas e pré-analíticas desta abordagem, há um grande interesse clínico em identificar microRNAs circulantes como biomarcadores em câncer dada a simplicidade e baixo risco de um exame como este. O carcinoma de cabeça e pescoço está entre as principais neoplasias no mundo. Ele está associado ao uso crônico de tabaco e álcool e a taxa de sobrevida média fica em torno de 50% em 5 anos. O objetivo deste trabalho foi estabelecer parâmetros adequados para processamento e detecção de microRNAs circulantes, assim como identificar microRNAs circulantes que pudessem caracterizar indivíduos portadores de carcinoma de cavidade oral e de orofaringe e, em particular, distinguir aqueles que apresentavam metástase linfonodal ao diagnóstico daqueles livres de comprometimento linfonodal. A expressão de 179 microRNAs foi analisada por PCR em tempo real no plasma de 45 indivíduos portadores de carcinoma epidermóide (28 com metástase linfonodal ao diagnóstico e 17 sem metástases linfonodais) e 15 indivíduos sadios. As amostras foram pareadas quanto a sexo, idade e quanto ao uso de tabaco. Identificamos microRNAs preferencialmente expressos em amostras de plasma de portadores do tumor, dentre os quais microRNAs já descritos como relevantes em carcinoma epidermóide oral, como miR-210, e miRNAs ainda pouco estudados, como miR-543. Diferenças importantes foram observadas quando tumores de cavidade oral foram analisados separadamente dos tumores de orofaringe, de acordo com diferenças moleculares existentes entre estes sub-sítios tumorais. MicroRNAs possivelmente envolvidos com o processo metastático foram identificados quando amostras de plasma de pacientes que apresentavam metástases em linfonodos foram comparadas com amostras de pacientes sem comprometimento linfonodal. Dentre estes miRNAs destacam-se miR-192 e miR-574, mais expressos em plasma de indivíduos portadores de tumores metastáticos de orofaringe e esses dados estão de acordo com ,a literatura onde formam identificados com perfil semelhante em amostras de plasma associadas a outros tipos de tumor. Concluímos que os miRNAs circulantes presentes em plasma podem refletir características moleculares do tumor, e que a desregulação da sua expressão em contextos específicos, como subsítios tumorais e condições clínicas distintas, como a presença ou ausência de metástase, poderiam auxiliar no diagnóstico e na avaliação do prognóstico de portadores de carcinoma epidermoide de cabeça e pescoço. / MicroRNAs are small non-coding RNA molecules with roles in gene regulation and implications in cancer initiation and progression. Cell-free microRNAs detected in body fluids are of clinical interest due to their possible application as biomarkers. The stability of microRNAs in plasma has been demonstrated and it seems that alterations in cancer tissue may be detected in plasma from patients. Despite the fact that their reliable quantification depends on several technical parameters there is great clinical interest in this approach due to its simplicity and low risk to the patient. Oral squamous cell carcinoma is one of the most common cancer types worldwide. Tobacco and alcohol consumption are the most important risk factors and survival rates are about 50% in 5 years. The aim of this study was to establish reliable parameters for the detection of microRNAs in plasma and to identify plasma microRNAs associated with squamous cell carcinomas of the oral cavity and oropharynx as well as with the presence of cervical lymph node metastases. With this purpose we evaluated the expression of 179 microRNAs in plasma from 45 patients (28 presenting cervical lymph node metastases at diagnosis and 17 with no lymph node metastasis) and 15 healthy controls. Samples were matched according to age, sex, drinking and smoking habits. We identified microRNAs mostly expressed in tumor samples, some of which already described in oral squamous cell carcinoma, such as miR-210, and microRNAs poorly studied, such as miR-573. Comparisons between oral and oropharynx carcinomas yielded several differences, in accordance with molecular differences known between these cancer types. MicroRNAs possibly involved in the metastatic process were identified between plasma samples from individuals presenting lymph node metastasis at diagnosis and plasma from patients who were metastasis-free. Among these molecules, miR-192 and miR-574 were identified as more expressed in plasma from individuals with metastatic oropharynx squamous cell carcinoma. We conclude that plasma microRNAs may indicate molecular characteristics of the tumor and that its differential detection in association with specific clinical conditions or sub-sites may be considered as a potential tool to help in the diagnosis and prognosis assessment of head and neck squamous cell carcinoma.

La diffusion dans le sang des cellules tumorales circulantes (CTC) à partir de la tumeur primitive est un signe précoce d'invasivité tumorale et du risque de développer des métastases. Par conséquent, la capacité à les détecter de façon très sensible et spécifique est censée constituer un test cliniquement important pour le pronostic du cancer, le suivi des patients et la personnalisation de la thérapie. Les CTC sont des cellules rares, et plusieurs méthodes ont été proposées pour leur détection. La technique ISET (Isolation by Size of Epithelial/Tumor cells) se base sur la différence de taille des CTC par rapport aux cellules leucocytaires et a montré une très grande sensibilité d'isolement et spécificité d'identification des CTC. Elle permet l'analyse cytopathologique, immunologique et moléculaire des cellules isolées.Le cancer du rein représente 3% des cancers de l'adulte, dans 75% des cas il s'agit d'un carcinome rénal à cellules claires (RCC). Sur le plan génétique, il est un des rarissimes cancers solides caractérisé par des variations de l'ADN, il s'agit de mutations au niveau du gène VHL.Ce projet de recherche vise l'analyse comparative, moléculaire et cytopathologique, des CTC isolées à partir des patients avec RCC dans le but d'évaluer, par une approche moléculaire, les critères cytopathologiques diagnostiques des CTC. Notre étude a porté sur 29 patients ayant bénéficié de l'isolement des CTC par ISET avant toute intervention chirurgicale.L'analyse cytopathologique a été réalisée utilisant les critères décrits par l'équipe de P. Hofman pour définir les CTC (CNHC-MF) et les Cellules Atypiques Circulantes " CAC " (CNHC-UMF). L'analyse génétique par séquençage du gène VHL a été réalisée avec succès sur l'ADN de 205 cellules individuelles, sur l'ADN issu du tissu tumoral et sur l'ADN génomique de chaque patient.Sur les 29 tumeurs étudiées, 25 étaient caractérisées par des mutations du gène VHL. Cent soixante et une cellules, CTC et CAC, isolées à partir du sang de ces 25 patients, ont présenté des variations génétiques du gène VHL identiques à l'ADN issu du tissu tumoral. Il s'agit de 18 mutations différentes affectant les 3 exons de ce gène. Nous avons trouvé des CTC/CAC dans 29/30 des patients avec CCRC analysés. Des mutations VHL ont été trouvées dans 25 des 29 tumeurs CCRC correspondantes. Nous avons obtenu des résultats spécifiques VHL dans 205 des 327 CTC/CAC microdisséquées, comprenant 64 CTC et 141 CAC, selon l'analyse cytopathologique. Les mutations VHL ont été détectées en aveugle dans 57/64 CTC et dans 125/141 CAC. Cependant, nous avons observé que les 8 et 16 CTC et CAC restantes, respectivement, avaient été isolées de patients sans mutations VHL détectables dans le tissu tumoral.Conclusion : Ceci est la première étude comparative de diagnostic génétique et cytopathologique des CTC/CAC chez des patients avec un cancer solide, le CRCC. Nos résultats suggèrent que des critères cytopathologiques élargis pourraient être appliqués au diagnostic des CTC chez les patients avec CCRC. Bien que des études complémentaires et plus élargies soient maintenant nécessaires, cette méthode ouvre la voie à une approche génétique pour le diagnostic des Cellules Tumorales Circulantes

En este trabajo se estudia, mediante la Teoría de Grafos, el diseño de redes de interconexión para sistemas distribuidos. Los principales temas tratados son: 1. Se propone una metodología general para la obtención de redes de interconexión; 2. Aplicando dicho método, se obtienen nuevas topologías, tanto para redes locales como para sistemas multimicroprocesadores;3. A partir del nuevo concepto de congruencia en Zn, se optimizan las llamadas estructuras en doble lazo para redes locales. Asimismo, se estudia la aplicación de este concepto a otros problemas planteados en las Ciencias de la Computación, tales como el diseño de esquemas lineales para el almacenamiento de datos en memorias paralelas; 4. Se presenta el método del desdoblamiento de nodos para la obtención de redes de interconexión para multiprocesadores, y se estudia su relación con la técnica del digrafo línea aplicado a la resolución del Problema(Δ;D); 5. Se resuelve el problema de la reducción de conexiones en sistemas multibús caracterizando las configuracions mínimas mediante el Teorema de las Bodas de Hall,y se estudian varios problemas relacionados con el tema. / This work deals with the applications of Graph Theory to the study and design of interconnection networks for distributed systems. The main subjects addressed are: 1. A general methodology for obtaining interconnection networks is proposed; 2. From such a method, new topologiesfor both local networks and multiprocessor systems are obtained; 3. From the new concept of congruence in Zn, the so-called double-loop networks for local networks are optimized. Moreover, such a concept is applied to study some other problems in Computer Science, such as the design of skewing schemes for the storage of data in parallel memories; 4. The method os doubling nodes is proposed to obtain interconnection networks for multiprocessor systems, and its relation with the line digraph technique is studied in order to solve the (Δ;D) Problem; The problem of the reduction of connections in multibus systems is solved by using the Hall Marriage Theorem, and several related problems are also considered.

L'endothélium joue un rôle primordial dans le développement et le maintien des multiples fonctions vasculaires. Il est ainsi largement impliqué dans des situations pathologiques comme les maladies cardio-vasculaires. La description de marqueurs endothéliaux circulants a permis une exploration non invasive de l'endothélium. Notre équipe s'est intéressée principalement aux cellules endothéliales circulantes (CEC), dont le taux reflète la lésion ou l'activation de l'endothélium, et aux progéniteurs endothéliaux circulants (PEC), marqueurs de régénération endothéliale. La découverte en 1997 par Asahara de la présence chez l'adulte de ces PEC, participant à la formation de nouveaux vaisseaux par vasculogenèse, a ouvert de nouvelles perspectives, notamment pour la thérapie cellulaire des pathologies ischémiques. Ce travail a consisté à développer les méthodes d'étude de ces cellules dans plusieurs contextes. Tout d'abord, nous avons exploré l'utilité de ces marqueurs dans la physiopathologie de l'hypertension artérielle pulmonaire (HTAP). Puis nous avons analysé le potentiel de mobilisation des progéniteurs endothéliaux à partir de la paroi vasculaire lors d'une ischémie locale chez des volontaires sains dans le cadre du développement d'un produit de thérapie cellulaire autologue. Une partie de ce projet a été de mettre en place et d'optimiser les techniques d'étude de ces marqueurs. Les CEC ont été quantifiées par immunoséparation magnétique (IMS), technique mise au point en 1992 (Dignat-George 1992) et transférée dans notre laboratoire. La quantification des PEC a été réalisée par cytométrie en flux et par culture cellulaire. En culture, deux types de PEC sont décrits : les PEC précoces, dont l'origine est monocytaire et pour lesquels la culture est déjà standardisée, et les " Endothelial Colony Forming Cells " (ECFC), seules cellules présentant des caractéristiques de cellules endothéliales progénitrices et pouvant être proposées comme produit de thérapie cellulaire. Nous avons optimisé la quantification des ECFC en culture en étudiant l'effet de diverses matrices et de la densité d'ensemencement des cellules mononucléées issues du sang total sur l'obtention de ces cellules et leurs propriétés angiogènes. La dysfonction endothéliale a été décrite comme un élément central dans le développement de l'HTAP dont le diagnostic repose sur la mesure de la pression artérielle pulmonaire par cathétérisme cardiaque droit. En l'absence de marqueur biologique non invasif dans cette maladie, nous avons quantifié les CEC et les progéniteurs circulants dans deux études. Une étude réalisée chez des patients adultes a montré une augmentation spécifique des CEC dans l'HTAP et non dans l'hypertension pulmonaire thromboembolique chronique. Ainsi les CEC semblent être le reflet des lésions endothéliales pulmonaires et non de la sévérité clinique des patients. L'autre étude a montré l'intérêt de la quantification des CEC dans la prise en charge thérapeutique des enfants souffrant d'HTAP secondaire à une cardiopathie congénitale, dont les formes irréversibles présentaient des taux élevés de CEC. Nous avons ainsi défini un nouveau marqueur non invasif à utilité diagnostique et pronostique. Les PEC sont des cellules rares dans le sang circulant, difficiles à expandre, et dont les essais de mobilisation médullaire se sont révélés insuffisants. L'hypothèse récente d'une réserve vasculaire des progéniteurs endothéliaux nous a conduits à étudier l'effet d'un processus d'ischémie locale sur la mobilisation de ces cellules chez des volontaires sains. Deux groupes d'âge ont été inclus afin d'évaluer l'impact du vieillissement sur la méthode de mobilisation étudiée. Malgré un effet de cette ischémie sur la dilatation endothéliale cette méthode n'a pas permis de mobiliser significativement les PEC issus de la paroi endothéliale, quel que soit l'âge des sujets. A l'inverse, l'hypoxie a eu un effet délétère sur les capacités angiogènes des ECFC.

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.

Malgré l'efficacité thérapeutique avérée des agents anti-angiogéniques et des agents anti-vasculaires (VDA), le mécanisme d'action précis des stratégies ciblant les vaisseaux sanguins tumoraux, les raisons de leur efficacité ainsi que les mécanismes de résistance à ces drogues sont encore mal compris. Il est rapidement apparu essentiel d'identifier des biomarqueurs capables de refléter l'angiogénèse tumorale ou les effets sur la vascularisation tumorale de ces traitements. Compte tenu de leur importance dans des pathologies vasculaires, les cellules endothéliales matures circulantes (CEC) et les progéniteurs endothéliaux circulants (CEP) ont d'emblée été pressenties comme des candidats intéressants pour être des biomarqueurs de réponse aux stratégies ciblant la vascularisation tumorale. Nous avons exploré l'intérêt de ces cellules en tant que biomarqueurs de l'angiogénèse dans des tumeurs pédiatriques, et leur rôle en tant que biomarqueurs de traitement par des agents anti-angiogéniques chez des sujets adultes atteints de cancer. Ces travaux ont mis en lumière l'intérêt des CEP et ont été à la source d'un travail plus " mécanistique " où nous avons étudié dans différents modèles murins le rôle des CEC et CEP dans le mécanisme d'action des agents anti-vasculaires et plus particulièrement le rôle fonctionnel des CEP dans la résistance à ces molécules. Par des stratégies d'association d'agents anti-angiogéniques aux VDA destinées à inhiber les CEP, nous montrons l'augmentation de l'activité anti-tumorale des VDA et offrons un rationnel mécanistique pour optimiser les schémas thérapeutiques actuels des traitements anti-vasculaires. Nos données apportent des arguments en faveur du rôle potentiel de ces cellules en tant que biomarqueurs de l'angiogénèse, des traitements anti-angiogéniques et de la résistance aux traitements anti-vasculaires.