Les sarcomes sont des tumeurs malignes rares, représentant 1% de tous les cancers mais regroupant un large spectre d’entités histopathologiques distinctes. Du fait de leur rareté et de leur difficulté diagnostique, l’épidémiologie des sarcomes reste mal connue. Nous avons décrit l’incidence et la répartition géographique des sarcomes en région Rhône-Alpes grâce à la constitution d’une cohorte prospective et exhaustive de tous les cas incidents en 2005 et 2006, après relecture centralisée systématique des diagnostics par un pathologiste référent. Nous rapportons : - un taux d’incidence brut de 6,2 cas/100 000/an, supérieur à celui publié dans la littérature et confirmé sur les deux années de recueil de données ; - une répartition géographique et une épidémiologie spécifiques selon les sous-types histologiques ; - des discordances de diagnostic portant sur 45% des cas dont 19% de discordances majeures. Nos résultats sont différents des données publiées portant sur des séries rétrospectives ou incomplètes. Ils contribuent à une meilleure connaissance de l’épidémiologie des sarcomes. Ils permettent de poser des hypothèses étiopathogéniques dans la répartition géographique observée notamment pour les tumeurs stromales gastro intestinales et les liposarcomes / Sarcoma is a rare malignant tumour accounting for 1% of all cancers but comprising a wide range of distinct histopathological types. Given the rarity of cases and the difficulty of diagnosis, the epidemiology of sarcomas is still unclear. We have examined the incidence and the geographical distribution of sarcomas based on the results of a prospective cohort study of all incident cases diagnosed in 2005 and 2006 in the Rhône-Alpes region and after centralized and systematic review of diagnosis by a referent pathologist. We report: - a crude incidence rate of 6.2 cases/100 000/year confirmed on these two years of data collection, higher than the one published in the literature ; - a geographical distribution and epidemiology characteristic of each different histological sub-type ; - diagnostic discordances in 45% of cases, of which 19% were major discordances. Our findings, which differ from data published in retrospective or incomplete series, contribute to a better knowledge of the epidemiology of sarcoma. They make it possible to formulate etiopathogenic hypotheses regarding the geographical distribution of the disease, especially for gastrointestinal stromal tumours and liposarcomas

L’hétérogénéité tumorale (HT) est un trait caractéristique du cancer. Elle peut être rencontrée chez la majorité des tumeurs malignes solides, au travers de la clinique, la biologie, l’histologie, et la génétique. Au-delà de l’hétérogénéité inter-patient, on distingue l’hétérogénéité spatiale, qui regroupe l’hétérogénéité au sein de la tumeur primitive, entre tumeur primitive et métastases, entre métastases, au sein d’une métastase et l’hétérogénéité temporelle, qui fait référence à l’évolution de la tumeur au cours du temps de manière spontanée ou sous l’effet des traitements. L’HT explique la survenue inéluctable de la résistance aux thérapies anticancéreuses actuelles. L’objectif général de cette thèse était d’explorer l’hétérogénéité tumorale au plan clinique, histologique et génétique en utilisant le modèle d’hépatectomies pour métastases d’origine colo-rectales. Dans l’article 1, nous avons étudié la réponse histologique à la chimiothérapie chez des patients opérés de métastases hépatiques colo-rectales après chimiothérapie systémique ou intra-artérielle. Ainsi, nous avons montré que la réponse histologique complète était plus souvent observée après administration d’oxaliplatine par voie intra-artérielle et était associée à un meilleur pronostic. Cependant la réponse histologique complète n’est observée que chez une minorité de patients. Nous avons émis l’hypothèse qu’une réponse histologique incomplète représentent un groupe hétérogène de patients, ayant des pronostics différents. Ceci nous a conduit à proposer dans l’article 2 une méthode reproductible pour évaluer la réponse histologique, incorporant taille et nombre de nodules. La relecture des lames de pièces d’hépatectomie nous a conduit à observer une hétérogénéité de la réponse histologique au sein d’un même patient (hétérogénéité intermétastatique) et de l’aspect histologique (nécrose, fibrose). Nous avons ensuite exploré la valeur pronostique de cette hétérogénéité et chercher à identifier les facteurs prédictifs de cette hétérogénéité. Une réponse dissociée (une différence de réponse histologique > 50% entre deux nodules chez un même patient) a été observée chez 20% des patients et ne modifiait pas le pronostic. Chez les patients ayant une hétérogénéité pathologique, une discordance (mutation et absence de mutation pour les gènes KRAS, BRAF, NRAS et PI3K) entre les métastases a été mis en évidence dans 28% des patients analysés (article 3). Afin d’étudier l’hétérogénéité génétique selon le site tumoral et le type de prélèvements, nous avons utilisé les données disponibles de la plateforme de biologie moléculaire (article 4). Nous avons ainsi mis en évidence que les métastases hépatiques étaient moins souvent mutées pour KRAS, NRAS, BRAF que les tumeurs primitives ou les lésions pulmonaires. Nous avons ensuite recherché une hétérogénéité génétique intra-métastatique pour KRAS, NRAS, BRAF et PI3K au sein d’une métastase hépatique colo-rectale (article 5). Parmi les 54 patients ayant une tumeur unique analysable (2 prélèvements par tumeur), une discordance pour KRAS (N=2) et BRAF (N=1) a été mise en évidence chez 3 patients (5%). L’ensemble de ces travaux confirment que l’HT est observée à travers de nombreux points de vue. L’élaboration de nouvelles stratégies de prise en charge du cancer devra prendre compte cet aspect. / Tumor heterogeneity is a typical feature of cancer. It is observed in the majority of solid malignancies regardless of the point of view: clinical, biological, pathological, and genetic. Different levels of heterogeneity have been described: interpatient, spatial heterogeneity (within the primary tumor, between primary and distant lesion) and temporal heterogeneity (tumor evolution under the influence of treatment). Tumor heterogeneity widely explains the emergence of resistant clones to anticancer drugs. The objective of the current thesis was to explore tumor heterogeneity at a clinical, pathological and genetic level, by using the model of hepatectomy for colorectal liver metastases (CLM).In the article 1, we studied pathological response to chemotherapy in patients operated on for CLM after either systemic or intra-arterial hepatic oxaliplatin-based chemotherapy. We showed that complete pathological response was more often observed after intra-arterial chemotherapy and yield far better outcomes. However, complete response was observed in a minority of patients. We hypothesized that uncomplete pathological response encompass a large group of patients with different oncological outcomes. This lead us to propose a reproducible method (article 2) to assess pathological response, including size and number of nodules. Pathological review found heterogeneity in the response among nodules within the same patients and in the type of pathological features (necrosis, fibrosis). We then explore the prognostic value of pathological heterogeneity and sought to identify predictors of heterogeneity. A dissociated response (difference in pathological response > 50% between two nodules) was observed in XX and did not impact long-term outcomes. IN patients with dissociated response, genetic heterogeneity (mutation and no mutation for KRAS, NRAS, BRAF and PI3K) between metastases was shown in 28% of patients (article 3). To study genetic heterogeneity according to tumor location and the tumor tissue analyzed (specimen, biopsy), we used data from the department of molecular biology (article 4). We found that liver metastases were more often wild type for KRAS, NRAS, BRAF compared to lung metastases or primary tumors. In the article 5, we then sought to evaluate intrametastatic heterogeneity (KRAS, BRAF, NRAS, PI3K) within a single liver metastasis (2 samples per tumor). Among the 54 patients with single lesion analyzed, a discrepancy for KRAS (n=2) and BRAF (n=1) were observed un 3 patients (5%). This work confirms that tumor heterogeneity can be observed at various levels. Elaboration of new therapeutical strategies will have to take this aspect into consideration.

Introduction: Les études populationnelles sur le cancer nécessitent un recensement de référence fiable et exhaustif, en théorie possible à partir d'un recueil histologique. Méthode: Depuis 2005, toutes les structures d'anatomopathologie des Alpes-Maritimes adressent les codes ADICAP des tumeurs malignes et invasives et identifiants patients. L'exhaustivité pour les cancers du sein et colorectaux des 50-75 ans a été évalué par méthode de capture recapture en modélisation log-linéaire et en Bayesien à partir des cas communs ou non dépistés et vus en Réunion de Concertation Pluridisciplinaire. RésultatUn programme d'assurance qualité a permis de s'assurer de la fiabilité des données recueillies.L'estimation de l'exhaustivité était de plus de 90 % pour les cancers du sein et colorectaux des 50-75 ans. Les taux observés sur le département des Alpes-Maritimes, comparés aux taux estimés en France, se sont révélés cohérents.Enfin, la base a été utilisée pour déterminer l'existant les lésions prénéoplasiques du col de l'utérus avant la vaccination anti-HPV. ConclusionCe travail conclut à l'intérêt d'un recueil histologique des cas de cancers incidents. / Introduction Cancer population studies require reliable and complete baseline data, which should theoretically be available by collecting histopathology records.Method Since 2005, all histopathology laboratories from Alpes-Maritimes address ADICAP codes for invasive cancer and patient identifiers. The completeness of such a collection was evaluated using capture-recapture analysis based on three data sources concerning breast and colorectal cancers with the number of cases which were common or not between sources recording screened, diagnosed and treated cancers in the French Alpes Maritimes districtResult Data quality for the ADICAP code database may be considered satisfactoryThe estimated completeness of cancer records collected from histopathology laboratories was higher than 90%.Rates observed in the Alpes-Maritimes, compared with estimated rates in France have proven consistent. Rates of CIN for the entire female population of the Alpes-Maritimes in 2006 has been established.Conclusion A verified and validated histopathology data collection may be useful for cancer population studies.

Les travaux présentés dans cette thèse traitent de l'apport de l'incertitude, de l'imprécision et de l'a priori en traitement d'images médicales, dans le cadre d'outils d'aide au diagnostic des pathologies conséquentes de l'obésité et du surpoids. Deux parties composent ce travail : une modélisation du signal IRM d'une séquence prototype fournie par GE, et une méthode de classification floue adaptée pour répondre aux attentes des experts radiologistes et anatomopathologistes. Le signal IRM est issu des différents constituants du voxel. Afin de déterminer la proportion de graisse dans le tissu, les signaux issus de l'eau et de la graisse sont déterminées par régression à partir des images IRM obtenues en prenant en compte un a priori sur le bruit présent sur les images. Considéré de Gauss sur les images réelles et imaginaires, et de Rice sur les images amplitudes, cet a priori sur le bruit a permis de mettre en évidence l'apport de l'utilisation des données brutes lors de la quantification de la proportion de graisse et d'eau par rapport à une quantification uniquement effectuée sur les données amplitudes. La méthode de classification présentée ici permet une dépendance à longue distance lors du calcul des centroïdes. Cette méthode combinée à un algorithme de connectivité floue est adaptée à la mesure de la graisse viscérale et souscutanée. Elle fut également utilisée pour la quantification des vacuoles de triglycérides présentes sur des biopsies hépatiques. De part la proportion très hétérogène des vacuoles de stéatose, fonction du degré de la pathologie, nous avons amélioré l'algorithme de classification par une supervision permettant d'orienter la classification afin de se dédouaner de cette hétérogénéité. La classification est ensuite combinée à un système expert permettant d'éliminer les erreurs de classification survenues. L'ensemble des méthodes fut évalué dans le cadre d'expérimentations animales et de différents protocoles de recherche clinique.

La pose d’implants mammaires est l’une des interventions chirurgicales les plus courantes en chirurgie plastique. Elle permet de reconstruire un sein après une mastectomie ou d’augmenter son volume pour améliorer le décolleté et la forme du sein. Depuis leur introduction dans les années 1960, les implants mammaires siliconés ont fait l’objet de multiples controverses et leur innocuité a pendant longtemps été questionnée. Ces dispositifs médicaux sont considérés comme sûr par la FDA mais ne sont pas pour autant exempts de complications. L’une d’entre elles, le silicone bleeding, se traduit par la migration de particules de silicone depuis le gel de l’implant vers la capsule péri-prothétique. Ces particules de silicone représentent une source potentielle d’inflammation chronique autour des implants mammaires dont les conséquences à long terme sur la santé des patientes ne sont pas claires. Bien que cette complication soit objectivée depuis les années 1970, il existe à l’heure actuelle peu de données sur la quantité de silicone qui est susceptible de migrer des implants mammaires. L’objectif principal de notre étude a été de quantifier les particules de silicone dans les capsules péri-prothétiques des implants mammaires en décrivant une nouvelle méthode de quantification basée sur une analyse histologique approfondie des spécimens de capsule. Les résultats préliminaires de notre étude ont permis de démontrer que des millions de particules de silicone peuvent diffuser dans la capsule péri-prothétique des implants mammaires siliconés et que l’ampleur du phénomène à tendance à croître avec la durée d’implantation. / The placement of breast implants is one of the most common surgical procedures in the field of plastic surgery. Although these medical devices are considered safe by the FDA, their use is not free of complications. One of these complications is silicone particle bleeding, or the migration of silicone particles from the breast implant into the peri-prosthetic capsule. These particles represent a potential source of chronic inflammation around breast implants, with unclear long-term consequences for patient health. Although this complication has been observed since the 1970s, there is currently very little data on the amount of silicone that is likely to migrate from breast implants. The primary objective of this study was to quantify silicone particles in the peri-prosthetic capsules of breast implants by describing a new method of quantification based on a thorough histological analysis of capsule specimens. Preliminary results of our study have shown that millions of silicone particles can diffuse into the periprosthetic capsule of silicone breast implants and that the amount of silicone particles tends to increase with the duration of implantation.

Les anatomopathologistes disposent d’outils permettant d’assister leurs décisions cliniques et d’évaluer les risques de récidive des patientes atteintes d’un cancer du sein. Parmi ceux-ci, le grade histologique du cancer du sein divise les patientes en trois sous-groupes pour lesquels le grade histologique 1 et 3 sont respectivement associés à de bons et mauvais pronostics. Cependant, cet outil est loin d’être parfait, dû au manque de reproductibilité de ce système et du risque de récurrence intermédiaire, peu informatif, des patients classés dans la catégorie « grade 2 ».<p>Afin de mieux caractériser ces tumeurs de risque intermédiaire, notre laboratoire a introduit un score appelé « Gene expression Grade Index (GGI) », basé sur l’expression de 97 gènes définis par microarrays. De façon intéressante, ce GGI permet de diviser les patientes de grade histologique 2, sur base de leur profil d’expression, en 2 groupes correspondant aux tumeurs de grade 1 ou aux tumeurs de grade 3. Cependant, bien que le GGI apporte une information importante, son applicabilité clinique est limitée par son prix et la nécessité d’utiliser du matériel congelé.<p>Durant ce travail de thèse, nous avons transposé la signature microarrays en un test RT-PCR, appelé PCR-GGI, basé sur l’expression de 8 gènes qui permet de reproduire les performances du GGI à partir de tissus congelés ou conservés dans de la paraffine. Cette amélioration permet de faciliter son utilisation en routine clinique. <p>De plus, nous avons approfondi notre connaissance du grade histologique, au niveau génomique et transcriptomique, et montré que les tumeurs mammaires (ER-positives) peuvent être divisées en deux groupes :un premier groupe de faible instabilité génomique, exprimant faiblement les gènes de prolifération et présentant un faible risque de récurrence ;et un deuxième groupe de haute instabilité génomique (impliquant principalement des amplifications localisées dans les régions 8q et 20q), une expression importante de gènes de prolifération et un mauvais pronostic.<p>D’autre part, les carcinomes canalaires in situ (DCIS) présentant des similarités avec les tumeurs invasives, nous avons voulu mieux comprendre le comportement du grade tumoral parmi ces tumeurs pré-invasives. Nous avons donc intégré le PCR-GGI au VNPI et défini le VNPI-GGI. Comparé au VNPI classique, le VNPI-GGI identifie mieux les patientes qui vont récidiver tôt dans les groupes de risque intermédiaire et haut, et permet donc d’éviter le sur-traitement.<p>Cependant, le calcul du VNPI est un travail fastidieux et le PCR-GGI seul ne permet pas de prédire les risques de récidives des DCIS. Nous avons donc cherché un nouveau marqueur pronostique. Alors, qu’il existe des preuves de plus en plus nombreuses supportant l’importance du rôle anti-tumoral des cellules myoépithéliales, nous avons montré qu’une diminution de l’expression de CD10 – un marqueur des cellules myoépithéliale – était hautement corrélée au risque de récidive. Ces résultats soulignent l’importance tant de l’agressivité de la tumeur que de son environnement directe, dans la progression tumorale.<p><p>En terme d’applications, les résultats obtenus durant ce travail de thèse nous ont permis de développer des outils utilisables par les cliniciens afin d’améliorer la prise en charge des patientes.<p><p><p><p>Traditional histopathological tools routinely used to evaluate breast cancer prognosis are designed to assist physicians in their evaluation of clinical outcome. The histological grade of invasive breast cancer, that assigns patients to one of 3 groups for which histological grade 1 and 3 tumors are respectively associated with lower and higher rate of recurrence, has long provided clinically important prognostic information. However, this tool is far from perfect due to concern over reproducibility and intermediate risk of recurrence of the histological grade 2 that is not informative for clinical decision. <p>To better characterize tumors classified as histological grade 2, our group has introduced a score called Gene expression Grade Index (GGI) based on a cassette of 97 genes defined by Microarrays. Interestingly, the GGI was able to reclassify patients with histological grade 2 tumors into 2 groups with distinct clinical outcomes similar to those of histological grade 1 and 3, respectively. However, its clinical applicability still remains expensive and often requires frozen tissue.<p>During this thesis work, we have transposed the GGI onto a qRT-PCR assay, called PCR-GGI, based on a set of 8 genes that could recapitulate in an accurate and reproducible manner the prognostic performance of GGI using both frozen and paraffin-embedded (FFPE) tumor samples, to facilitate its use in clinical practice. <p>Moreover, we have explored histological grade of invasive breast cancer at genomic and transcriptomic level and we have shown that two classes of ER-positive invasive breast cancer are observed: a first of low genomic instability, low proliferation gene expression and low risk of recurrence; and a second of high genomic instability (implying a major role for amplification of region located on chromosome arms 8q and 20q), high proliferation gene expression and worse prognosis.<p>In addition, since Ductal Carcinoma in situ (DCIS) and invasive breast cancer show concordant biologic behavior, we attempted to better understand the molecular basis of grade in pre-invasive breast cancer. We have then incorporated the PCR-GGI in the VNPI and defined the VNPI-GGI to improve its prognostic value. Compared to the classic VNPI, the VNPI-GGI had a better potential to identify early relapsing patients in the intermediate and high score group, and avoid under treatment in high-risk DCIS patients.<p>However, VNPI scoring is a tedious work and PCR-GGI alone can’t predict recurrence in pre-invasive breast cancer. We aimed then to find news prognosis marker in the field of DCIS. As there is now growing body of evidence supporting the role of myoepithelial cells (MECs) as natural tumor suppressors, we have showed that a decrease of CD10 expression- a surface biomarker of MECs – was significantly associated with an increased risk of relapse. <p>These results highlight the importance of assessing intrinsic DCIS properties as well as juxta-tumoral stroma, both seems to have a major role in DCIS progression.<p><p>In terms of applications, from these results obtained during this thesis work, we developed methods applicable into clinical practice to improve patients management.<p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le traitement systémique adjuvant du cancer du sein infiltrant repose sur la chimiothérapie et l’hormonothérapie. Certains facteurs sont connus pour être pronostiques (âge, taille tumorale, statut ganglionnaire, grade tumoral, emboles vasculaires, statut des récepteurs hormonaux (RH) et de HER2) ou prédictifs de réponse aux traitements (RH et HER2) et influent sur nos décisions thérapeutiques. Cependant, certaines patientes récidivent malgré un traitement complet alors que d’autres vont recevoir un traitement qui aurait pu être évité de par leur bon pronostic « intrinsèque ». Nous avons cherché à identifier dans ce travail d’autres facteurs pronostiques et / ou prédictifs dans le cancer du sein infiltrant en situation néoadjuvante / adjuvante. Premièrement, nous montrons que le type histologique lobulaire, réputé pour être une histologie de cancer du sein de bon pronostic et peu chimiosensible, ne doit pas être un facteur décisionnel quant aux traitements systémiques. En situation adjuvante et concernant la chimiothérapie, la validité et l’utilité cliniques des tests génomiques nécessitent d’être évaluées spécifiquement dans ce sous-groupe. Ensuite, nous avons étudié la validité analytique, la validité clinique et l’utilité clinique de 2 classifications moléculaires des cancers du sein selon PAM50 et l’analyse immunohistochimique de biomarqueurs : récepteur œstrogène, HER2 et Ki67 avec un cut-off à 14%. Selon nos conclusions, il n’y a actuellement pas de données suffisamment robustes pour que ces 2 classifications modifient les décisions de traitement systémique. Nous avons mis en évidence un sous-groupe de tumeurs triples négatives exprimant le récepteur androgène et FOXA1 et se comportant comme des tumeurs luminales. Enfin, nous avons montré sur une large série néoadjuvante que la réponse histologique complète est un critère substitutif de survie pour les tumeurs RH négatifs / The adjuvant systemic treatment of invasive breast cancer is based on chemotherapy and endocrine therapy. Several prognostic factors (age, tumoral size, nodal status, tumoral grade, vascular embols, hormonal receptors (HR), HER2) and predictive factors of response to treatment (HR and HER2) are described and have an impact on our therapeutic decisions. However, recurrences are frequent after a complete treatment and patients could avoid such treatment because of the good “intrinsic” prognosis. In this work, we aimed to identify other prognostic and / or predictive factors for the invasive breast cancer in the neoadjuvant / adjuvant settings. Firstly, we showed that the lobular histology, considered as histology of good prognosis and low chemo sensitive, should not be a decisive factor regarding systemic therapy. In the adjuvant setting, regarding chemotherapy, clinical validity and utility of the genomic tests need to be specifically evaluated in this subgroup. Then, we studied analytical validity, clinical validity and clinical utility of 2 molecular classification of breast cancer: PAM50 and a panel of 3 biomarkers in immunohistochemistry (estrogen receptor, HER2 and Ki-67 with a cut-off of 14%). We concluded that the data were not strong enough and that the therapeutic decisions should not be influenced by these classifications. We identified a subgroup of triple negative breast cancer that express androgen receptor and FOXA1 and which behave like luminal tumors. At last, we showed in a large neoadjuvant population, that the pathological complete response is a surrogate marker of survival in RH negative tumors

Cette thèse est dédiée à améliorer la compréhension neuro-scientifique à l'aide d'imagerie par résonance magnétique de diffusion (IRMd). Nous nous concentrons sur la modélisation du signal de diffusion et l'estimation par IRMd des biomarqueurs liés à la microstructure, appelé «Microstructure Imaging». Cette thèse est organisée en trois parties. Dans partie I nous commençons par la base de l'IRMd et un aperçu de l'anisotropie en diffusion. Puis nous examinons la plupart des modèles de microstructure utilisant PGSE, en mettant l'accent sur leurs hypothèses et limites, suivi par une validation par l'histologie de la moelle épinière de leur estimation. La partie II présente nos contributions à l'imagerie en 3D et à l’estimation de microstructure. Nous proposons une régularisation laplacienne de la base fonctionnelle MAP, ce qui nous permet d'estimer de façon robuste les indices d'espace q liés au tissu. Nous appliquons cette approche aux données du Human Connectome Project, où nous l'utilisons comme prétraitement pour d'autres modèles de microstructure. Enfin, nous comparons les biomarqueurs dans une étude ex-vivo de rats Alzheimer à différents âges. La partie III présente nos contributions au représentation de l’espace qt - variant sur l'espace q 3D et le temps de diffusion. Nous présentons une approche initiale qui se concentre sur l'estimation du diamètre de l'axone depuis l'espace qt. Nous terminons avec notre approche finale, où nous proposons une nouvelle base fonctionnelle régularisée pour représenter de façon robuste le signal qt, appelé qt-IRMd. Ce qui permet l'estimation des indices d’espace q dépendants du temps, quantifiant la dépendance temporelle du signal IRMd. / This thesis is dedicated to furthering neuroscientific understanding of the human brain using diffusion-sensitized Magnetic Resonance Imaging (dMRI). Within dMRI, we focus on the estimation and interpretation of microstructure-related markers, often referred to as ``Microstructure Imaging''. This thesis is organized in three parts. Part I focuses on understanding the state-of-the-art in Microstructure Imaging. We start with the basic of diffusion MRI and a brief overview of diffusion anisotropy. We then review and compare most state-of-the-art microstructure models in PGSE-based Microstructure Imaging, emphasizing model assumptions and limitations, as well as validating them using spinal cord data with registered ground truth histology. In Part II we present our contributions to 3D q-space imaging and microstructure recovery. We propose closed-form Laplacian regularization for the recent MAP functional basis, allowing robust estimation of tissue-related q-space indices. We also apply this approach to Human Connectome Project data, where we use it as a preprocessing for other microstructure models. Finally, we compare tissue biomarkers in a ex-vivo study of Alzheimer rats at different ages. In Part III, we present our contributions to representing the qt-space - varying over 3D q-space and diffusion time. We present an initial approach that focuses on 3D axon diameter estimation from the qt-space. We end with our final approach, where we propose a novel, regularized functional basis to represent the qt-signal, which we call qt-dMRI. Our approach allows for the estimation of time-dependent q-space indices, which quantify the time-dependence of the diffusion signal.

Les gliomes diffus de bas grade (GBG) sont des tumeurs cérébrales primaires. Après une phase de croissance lente, ils évoluent en gliomes de haut grade, entrainant une issue fatale. Ce sont des tumeurs très diffuses donc difficiles à traiter. Une meilleure connaissance de ces tumeurs pourrait permettre de les guérir ou, à défaut, d'optimiser les traitements. Nous avons étudié la croissance des GBG grâce à un modèle mathématique simple, ce qui nous a amené à spéculer (i) qu'ils surviennent à l'adolescence, (ii) que l'âge de la tumeur au moment du diagnostic peut être calculé facilement et (iii) que la vitesse de croissance est un fac- teur pronostique important. Cette dernière prédiction concorde avec les observations cliniques. Pour vérifier ce modèle spatial, nous avons caractérisé quantitativement des tissus de biopsies étagées de GBG humains, en particulier la présence d'œdème. L'analyse de ces données micro- scopiques étaie l'idée que l'œdème est à l'origine de l'anomalie de signal IRM en séquence T2. Pour prendre en compte ce résultat nouveau, nous avons incorporé l'œdème au modèle initial comme conséquence de la présence de cellules tumorales. Ce modèle permet d'expliquer la longue décroissance du rayon tumoral pendant des dizaines de mois après la radiothérapie : les cellules tumorales désormais moins nombreuses, le drainage de l'œdème devient prédominant. Ce mo- dèle, qui ne comprend que trois paramètres libres, a été validé grâce à des données cliniques sur une vingtaine de patients.