L’objectif était de mieux définir les relations entre l’exposition à certaines fibres minérales et les anomalies génétiques somatiques associées à la transformation tumorale de cellules de l’appareil respiratoire. Deux études indépendantes ont été conduites à partir du modèle murin Nf2+/- de mésothéliome malin (MM) développé dans le laboratoire, exposé par inoculation intrapéritonéale à des fibres d’amiante crocidolite (souris abs-Nf2+/- et abs-Nf2+/+) et à des fibres céramiques réfractaires (FCR) (souris ceram-Nf2+/-).Ce choix a été fondé selon une stratégie raisonnée à partir de la connaissance des anomalies génétiques observées dans le MM. La validité de ce modèle a été vérifiée en comparant les MM murins et humains. Des MM ont été induits par le crocidolite chez des souris abs-Nf2+/- et abs-Nf2+/+. Les souris abs-Nf2+/- ont significativement développé plus de MM que les souris abs-Nf2+/+. Les caractéristiques histologiques des MM murins sont analogues aux MM humains, avec des altérations génétiques similaires, en terme de fréquence et de mécanismes d’inactivation (mutations ponctuelles pour le gène TP53, délétions pour les gènes NF2 et P16/CDKN2A). Ce modèle murin a été ensuite utilisé pour évaluer la toxicité de FCR. Les souris ceram-Nf2+/- ont développé des MM similaires aux MM humains du point de vue histologique et moléculaire. Ainsi, le profil des altérations génétiques des MM murins ceram-Nf2+/- est semblable à celui des MM murins abs-Nf2+/- et abs-Nf2+/+, et humains. Les cellules mésotheliales des souris exposées aux FCR et à l’amiante semblent suivre les mêmes voies de transformation néoplasique. Une étude à la recherche d’altérations génétiques de ces 3 gènes et des gènes Ki-ras et EGFr fréquemment mutés dans le cancer broncho-pulmonaire (CBP) a été conduite à partir de cas de CBP sélectionnés (50 sujets exposés à l’amiante (E+) et 50 sujets non exposés (E-) appariés sur l’âge, le sexe, le type histologique et le tabagisme) provenant d’une série de cas opérés. A l’instar du MM, l’analyse du gène P16/CDKN2A suggère que le mécanisme d’inactivation pourrait être différent chez les sujets E+ (par délétion) par rapport aux sujets E- (par hyperméthylation du promoteur), indépendamment de l’âge et du tabagisme. Deux SNP (rs12947788 et rs12951053) du gène TP53 sont plus fréquemment retrouvés chez les sujets E+. En revanche, aucune différence significative n’est retrouvée pour les autres gènes entre ces 2 groupes. Ainsi, les mutations du gène NF2 dans le MM seraient plus liées à une spécificité cellulaire et à une fonction particulière de la protéine nf2 dans ces cellules / Résumé en anglais non communiqué

Le mésothéliome pleural malin (MPM) est un cancer rare et de mauvais pronostic. Le diagnostic de MPM restant difficile à ce jour, nous avons tout d'abord évalué l'intérêt de l'analyse du transcriptome, à partir des cellules présentes dans le liquide pleural, à des fins diagnostiques. Si cette approche parait faisable, ses contraintes techniques la rendent incompatibles avec une utilisation en routine. Notre deuxième axe de travail s'est inscrit dans le domaine du traitement local du MPM, avec l'évaluation de l'administration intrapleurale (IP) de deux molécules de chimiothérapie : le pemetrexed et le lipoplatine. Les résultats sur modèle animal montrent que les profils pharmacocinétiques de ces deux molécules sont significativement différents entre une administration intraveineuse et une administration IP. Dans l'optique d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques, nous avons évalué la voie de l'adrénomédulline (AM) dans le MPM. L'AM et ses récepteurs sont conjointement exprimés dans les biopsies pleurales de MPM. In vitro, l'AM augmente les capacités de prolifération, de migration et d'invasion des cellules de MPM, par l'intermédiaire de la voie des MAPK. L'inhibition de l'AM ou de ses récepteurs apparait comme une stratégie thérapeutique prometteuse dans le MPM, de part ses effets directs sur les cellules néoplasiques, mais aussi ses effets indirects, via une inhibition de l'angiogénèse et de la lymphangiogénèse tumorale (in vivo). Enfin, nous avons évalué de nouveaux critères de jugement pour les essais cliniques de phase II. Nous avons montré que le taux de survie sans progression à 9 semaines est le critère le plus performant pour prédire la survie globale. / Malignant pleural mesothelioma (MPM) is a rare cancer with poor prognosis. As MPM diagnosis remains difficult today, we first assessed the potential value of transcriptome analysis, from cells in pleural fluid, with diagnostic purpose. If this approach looks feasible, its technical constraints make it incompatible with routine practice. The second axis of our work concerned MPM local treatment, with the assessment of intrapleural (IP) administration of two chemotherapy drugs: pemetrexed and lipoplatin. Results obtained in an animal model show that the pharmacokinetic profiles of these two drugs are significantly different between intravenous and IP administration. With the goal of identifying new therapeutic targets, we explored the adrenomedullin (AM) pathway in MPM. AM and its receptors are jointly expressed in pleural biopsies from MPM. Moreover we demonstrated in vitro that AM increases the proliferation, migration and invasion abilities of MPM cells, through the MAPK signaling pathway. Inhibition of AM or its receptors appears as a promising therapeutic strategy, because of its direct effects on malignant cells, but also its indirect effects, via tumor angiogenesis and lymphangiogenesis inhibition (in vivo). Finally, we assessed new endpoints for phase II clinical studies. We showed that the progression-free survival rate at 9 weeks is the most performant criterion to predict overall survival.

Le mésothéliome pleural malin (MPM) est un cancer au pronostic sombre, en lien avec des traitements décevants. Quand la chirurgie fait partie d’un traitement multimodal, il est essentiel de l’associer avec un traitement adjuvant local pour tuer les cellules tumorales résiduelles. Récemment, la thérapie photodynamique (PDT) intrapleurale intra-opératoire, après exérèse tumorale chirurgicale, est apparue comme un traitement prometteur. Son succès repose sur l’illumination la plus complète et homogène de la cavité pleurale, contrôlée par une dosimétrie de lumière. Celle utilisée aujourd’hui en pratique clinique aux Etats-Unis repose sur la dosimétrie ponctuelle de sept capteurs intrathoraciques, mais ne permet pas d’avoir un reflet de la lumière délivrée sur l’ensemble des surfaces pleurales. Mon projet de recherche se décline sur un axe clinique et un axe expérimental : 1) mettre en place un essai de clinique de phase II au CHRU de Lille, associant la PDT intrapleurale au traitement multimodal du MPM, 2) développer une méthode de dosimétrie de lumière peropératoire innovante par la caractérisation du dispositif lumineux et l’utilisation de l’imagerie.L’essai clinique a démarré en Février 2016, en utilisant la dosimétrie de référence avec les sept capteurs en suivant le protocole américain. Une baguette lumineuse innovante a été conçue au laboratoire, ainsi que le système de dosimétrie. Quatre patients ont bénéficié d’une pleurectomie/décortication suivie d’une PDT intrapleurale (avec le photosensibilisateur Photofrin®) et d’une chimiothérapie adjuvante, sans toxicité majeure. Concernant le projet expérimental, un profil d’illumination de la baguette lumineuse a été défini en combinant les mesures de puissance ponctuelles (Watt) et celles de pixel à partir d’une photographie digitale. Un coefficient d’atténuation effectif a été calculé : µeff = 0,705 cm-1. A l’aide d’un système de repérage spatial électromagnétique (TrackStar®), la position de la baguette lumineuse est connue à l’intérieur de la cavité pleurale en temps réel, et ses coordonnées spatiales sont projetées sur le TDM thoracique en 3D. Après avoir intégré le profil d’illumination de la baguette au système de repérage, un logiciel dédié permet la représentation spatiale sur imagerie de la dose cumulée de lumière délivrée. Ce travail a été réalisé et validé sur un fantôme de cavité thoracique intra opératoire, puis notre méthode de dosimétrie a été comparée à celle de référence.Les perspectives sont de pouvoir tester la faisabilité cette nouvelle méthode de dosimétrie chez l’homme et de développer des dispositifs lumineux innovants pour une meilleure standardisation de la PDT pour le MPM. / Malignant pleural mesothelioma (MPM) is a cancer with a poor prognosis due to deceiving treatments. When surgery is part of a multimodal treatment for MPM, it is crucial to combine it with a local adjuvant treatment to kill residual tumour cells. Recently, intrapleural photodynamic therapy (PDT) after surgical resection has appeared to be a promising treatment for MPM. Its success relies essentially on the most complete and homogeneous illumination of the pleural cavity, monitored by light dosimetry. The dosimetry method used today in the United States, with intrathoracic probes collecting the light at 7 strategic locations, does not give information about the light delivered on the whole pleural surface. This research project has a clinical and experimental axis: 1) to set up a phase II clinical trial in Lille University Hospital, combining intrapleural PDT to surgery within a multimodal treatment, 2) to develop an innovative peroperative light dosimetry method by the characterization of a light device and use of imaging.Clinical trial has started in February 2016, with the seven probes dosimetry method of reference, following the American protocol. An innovative light wand was conceived within the laboratory, as well as the dosimetry sytem. Four patients have undergone pleurectomy/decortications, intrapleural PDT (with photosensitizer Photofrin®) and adjuvant chemotherapy, without major toxicity. Regarding the experimental project, an illumination profile of the light wand was defined using two complementary methods: power measurements (Watt) and pixel intensity from digital photography. An effective attenuation coefficient was calculated: µeff = 0.705 cm-1. With an electromagnetic spatial tracking system (TrackStar®), we localized in real time the position of the light wand within the pleural cavity and projected its spatial coordinates to the 3D CT scan images. After having inserted the illumination profile of the light wand to the tracking system, a dedicated software allowed the spatial representation on CT images of the cumulated light dose. This work has been completed on an intraoperative thoracic cavity phantom. Our dosimetry method was validated on this phantom and compared to the one of reference.The perspectives are to test the feasibility of this new dosimetry method in humans, and to develop alternative light devices for a better standardization of the intrapleural PDT technique for MPM.

Le mésothéliome pleural malin (MPM) est une tumeur rare et agressive qui se développe au niveau de la plèvre.L'Adrénomedulline (AM) est un peptide de 52 acides aminés. Il intervient dans plusieurs processus physiologiques et physiopathologiques. Il est surexprimé dans plusieurs tumeurs où il joue un rôle important dans la croissance tumorale.Dans un premier temps nous avons montré que l'AM et ses récepteurs sont exprimés dans des biopsies de patients atteints de MPM suggérant son implication dans la croissance tumorale du MPM. In vitro l'incubation de lignées de MPM: H2452 et MSTO_211H avec des anticorps αAM ou αAMR inhibent la prolifération, l'invasion et la migration cellulaires. In vivo, le traitement avec un anticorps αAM ou l'antagoniste AM22-52, inhibe la croissance tumorale des xénogreffes de MSTO_211H par rapport au groupe contrôle. L'analyse histologique montre une augmentation significative de l'apoptose et une diminution importante de la vascularisation chez les tumeurs traitées par rapport aux tumeurs contrôles. Ces résultats démontrent le rôle important joué par l'AM dans la croissance tumorale du MPM et fait du système de l'AM une cible thérapeutique potentielle.Dans un deuxième temps, Nous avons émis l'hypothèse de la transactivation de l'EGFR par l'AM. Notre hypothèse s'est concrétisée dans la mesure où L'inhibition de l'EGFR par un inhibiteur spécifique l'AG1478 abolie l'activation de ERK par l'AM,La phosphorylation de l'EGFR par l'AM,La neutralisation de l'EGFR avec son propre anticorps inhibe la phosphorylation par l'AM suggérant une activation ligand dépendante. Ces résultats nous permettent de mieux comprendre le mécanisme d'action de l'AM. / Malignant pleural mesothelioma (MPM) grows aggressively in the thoracic cavity without curative possibilities, underlining the need for new therapeutic targets. Adrenomedullin (AM), a multifunctional peptide, is highly expressed in several tumors and plays an important role in angiogenesis and tumor. In the first part of our work, QRT-PCR showed an increase of AM mRNA levels in MPM when compared to normal pleura tissue. Immunohistochemically, AM and its receptors were localized in the carcinomatous epithelial compartment of MPM. The MPM cell lines H2452 and MSTO_211H expressed AM with a significant increase under hypoxia. The proliferation, migration and invasion of MPM cells are decreased by anti-AM and anti-AM receptors antibodies (αAM and αAMR) supporting that MPM cells can be regulated by AM. In vivo, αAM and AM22-52 antagonist therapies of MSTO_211H xenografts blocked angiogenesis and stimulated apoptosis, resulting in tumor regression. Histologic examination of treated tumors showed evidences of disruption of tumor vasculature. These findings highlight the implication of the AM pathway in the MPM growth and in neovascularization by supplying/amplifying signals essential for pathologic neoangiogenesis and lymphangiogenesis.In the second part of this work, we reported that the EGFR becomes rapidly tyrosine-phosphorylated upon stimulation of lung cancer cells lines with AM, suggesting that there is an intracellular mechanism for transactivation. Specific inhibition of EGFR function by the AG1478 or EGFR blocking antibody suppressed MAPK activation. These results suggest strongly a ligand-dependent mechanism of EGFR transactivation by AM.

Le mésothéliome pleural est considéré comme très spécifique d’une exposition à l’amiante. Cependant, certains aspects de l’étiologie de cette maladie n’ont pas encore été bien caractérisés. Les objectifs de cette étude sont : i) d’estimer la relation dose-effet entre exposition professionnelle aux fibres d’amiante et survenue de mésothéliome pleural selon différents indicateurs temporels d’exposition ; ii) d’étudier l’effet d’une exposition professionnelle aux laines minérales et aux poussières alvéolaires de silice cristalline libre sur le risque de survenue de mésothéliome pleural et iii) d’identifier les professions et secteurs d’activité à risque de survenue de mésothéliome pleural à partir de données recueillies sur une période de 20 ans. Les cas provenaient de ceux recrutés dans une précédente étude cas-témoins réalisée entre 1987 et 1993 et des cas enregistrés dans le programme national de surveillance du mésothéliome entre 1998 et 2006 (1 199 hommes). Les témoins ont été appariés en fréquence sur l’année de naissance et le sexe (2 378 hommes). L’exposition professionnelle à l’amiante, aux laines minérales et à la silice a été évaluée à partir de matrices emplois-exposition. Les relations dose-effet ont été estimées à l’aide du modèle logistique et leur forme a été obtenue grâce à l’utilisation de fonctions splines cubiques restreintes. Si la relation dose-effet à l’amiante est bien confirmée (particulièrement aux faibles doses), cette étude apporte de nouveaux résultats sur la relation temps-effet (rôle du temps écoulé depuis la dernière exposition ou effet de l’âge à la première exposition). Elle ouvre également de nouvelles perspectives sur le rôle des co-expositions (laines minérales) et permet d’identifier de nouvelles activités à risque, comme les mécaniciens automobiles. / Asbestos exposure is recognized as the primary cause of pleural mesothelioma. However, some aspects of etiology of this disease have not been well characterized. The objective of this study was to elucidate dose-response relationships of temporal pattern of occupational asbestos exposure in males, using case-control data, to study effect of man made vitreous fibers and silica dust on the risk of pleural mesothelioma and finally, to describe occupations and industries at high risk for this cancer among men in France according a period of twenty years of observation. Cases came from a French case-control study conducted in 1987-1993 and from the French National Mesothelioma Surveillance Program in 1998-2006 (1,199 males). Population controls were frequency matched by sex and year of birth (2,378 males). Occupational asbestos exposure was evaluated with a job-exposure matrix. The dose-response relationships were estimated using logistic regression models and form of this relationship were estimated using restricted cubic spline functions. Dose-response relationship was confirmed (particularly for lowest doses). However, this study provides new results about time-effect relationships (role of time since last exposure or effect of age at first exposure). This study opens up new prospects on the role of co-exposure (mineral wool) and permit to identify new activities at risk for pleural mésothéliome as motor vehicle mechanics.

L'association entre le tabac et le cancer du poumon ou entre l'exposition professionnelle à l'amiante et le mésothéliome pleural ont largement été étudiées. Cependant, comme pour de nombreuses autres relations expositions prolongées-cancer, le rôle de l'intensité d'exposition tout au long de la vie a été peu étudié. La prise en compte de la variation de l'intensité au cours de la vie et de son effet dépendant du temps dans les analyses statistiques des données cas-témoins pose en effet quelques défis méthodologiques. Les objectifs de la thèse étaient 1) d'étudier l'effet dépendant du temps de l'intensité d'exposition au cours de la vie sur le risque de cancer et 2) d'identifier les profils de trajectoires d'intensité d'exposition sur la vie entière et comparer les risques de cancer associés. Pour répondre à ces deux objectifs, nous avons utilisé un indice cumulé d'exposition pondéré flexible déjà existant et nous avons développé un nouveau modèle conjoint à classes latentes, pour analyser les données de deux études cas-témoins françaises sur le mésothéliome pleural et le cancer du poumon. Les résultats montrent la contribution importante de l'intensité de la consommation de tabac récente pour le cancer du poumon et des expositions professionnelles anciennes à l'amiante pour les deux cancers. Ils confirment l'importance de considérer l'aspect temporel des expositions pour évaluer l'association avec le risque de cancer et illustrent l'intérêt des approches statistiques considérées. / The association between smoking and lung cancer or between occupational exposure to asbestos and pleural mesothelioma have been extensively investigated. Nevertheless, as for many protracted exposures-cancer relationships, the role of exposure intensity over lifetime has been rarely addressed. Accounting for individual variation of intensity over lifetime and investigating time-dependent effect in the statistical analysis of case-control data indeed raise several methodological issues. The thesis objectives were 1) to study the time-dependent effect of exposure intensity over lifetime on the risk of cancer and 2) to identify lifetime profiles of exposure intensities and to compare their associated risks of cancer. To address these objectives, we used an existing flexible weighted cumulative index of exposure and we developed a new joint latent class mixed model, to analyze the data from two French case-control studies on lung cancer and pleural mesothelioma. The results show the important contribution of recent smoking intensity for lung cancer and distant intensity of exposure to asbestos for both cancers. They confirm the importance of the timing of exposure in the association with the risk of cancer and illustrate the relevance of the proposed statistical approaches.