Cette étude a été conçue pour identifier les protéines qui interagissent potentiellement avec Déméthylase 4A spécifique de la lysine (KDM4A) dans le contexte du cancer en utilisant l’essai d'identification de la biotine dépendante de la proximité 2 (BioID2). KDM4A est une lysine déméthylase et un régulateur épigénétique qui joue un rôle dans la carcinogenèse en favorisant la prolifération. Nous avons cherché à identifier l'interactome protéique de KDM4A dans la lignée cellulaire du cancer du col de l'utérus HeLa. Ces interactions protéiques ont été caractérisées en fonction de leur dépendance à l’activité catalytique de KDM4A et / ou au domaine Tandem Tudor. De nouveaux interactants de KDM4A ont été détectés, tout en observant des partenaires protéiques précédemment identifiés, comme FBXO22. KDM4A semble interagir avec certains membres du complexe de remodelage de la chromatine pBAF, en particulier, ARID2, BRD7 et SMARCA2. Le complexe pBAF facilite ou empêche l'accessibilité à l'ADN en restructurant le nucléosome. Une analyse plus approfondie est nécessaire pour valider si l'interaction complexe KDM4A-pBAF est directe ou indirecte. Cette étude suggère également l’importance du domaine Tandem Tudor dans le rôle de KDM4A dans la réparation de bris double brin. Enfin, nous proposons également une implication potentielle de KDM4A dans l'épissage de l'ARNm et le transport d'anions organiques. Cette étude fournit de nouvelles informations sur le rôle de KDM4A dans le développement du cancer. / This study was designed to identify potential interacting proteins of Lysine-specific demethylase 4A (KDM4A) in the context of cancer using proximity-dependent biotin identification 2 (BioID2) assay. KDM4A is a lysine demethylase and an epigenetic regulator that plays a role in carcinogenesis by promoting proliferation. Herein, we sought out to identify the protein interactome of KDM4A in cervical cancer cell line HeLa. These protein interactions were characterized by their dependency on KDM4A’s catalytic activity and/or Tandem Tudor domain. It succeeded at detecting novel interactors of KDM4A as well as previously studied interactions, such as FBXO22. KDM4A seems to be interacting with some members of the pBAF chromatin remodeling complex, specifically, ARID2, BRD7, and SMARCA2. The pBAF complex facilitates or prevents accessibility to DNA by restructuring the nucleosome. Further analysis is required to validate whether the KDM4A-pBAF complex interaction is direct or indirect. This study also implied the importance of the Tandem Tudor domain in KDM4A’s role in the double stranded break repair. Finally, we also propose the potential involvement of KDM4A in mRNA splicing and organic anion transport. This study provides new insights into KDM4A’s role in cancer development.

L'évolution de la texture ou de la forme d'une tumeur à l'imagerie médicale reflète les modifications internes dues à la progression (naturelle ou sous traitement) d'une lésion tumorale. Dans ces travaux nous avons souhaité étudier l'apport des caractéristiques delta-radiomiques pour prédire l'évolution de la maladie. Nous cherchons à fournir un pipeline complet de la reconstruction des lésions à la prédiction, en utilisant seulement les données obtenues en routine clinique.Tout d'abord, nous avons étudié un sous ensemble de marqueurs radiomiques calculés sur IRM, en cherchant à établir quelles conditions sont nécessaires pour assurer leur robustesse. Des jeux de données artificiels et cliniques nous permettent d'évaluer l'impact de la reconstruction 3D des zones d'intérêt et celui du traitement de l'image.Une première analyse d'un cas clinique met en évidence des descripteurs de texture statistiquement associés à la survie sans évènement de patients atteints d'un carcinome du canal anal dès le diagnostic.Dans un second temps, nous avons développé des modèles d'apprentissage statistique. Une seconde étude clinique révèle qu'une signature radiomique IRM en T2 à trois paramètres apprise par un modèle de forêts aléatoires donne des résultats prometteurs pour prédire la réponse histologique des sarcomes des tissus mous à la chimiothérapie néoadjuvante.Le pipeline d'apprentissage est ensuite testé sur un jeu de données de taille moyenne sans images, dans le but cette fois de prédire la rechute métastatique à court terme de patientes atteinte d'un cancer du sein. La classification des patientes est ensuite comparée à la prédiction du temps de rechute fournie par un modèle mécanistique de l'évolution des lésions.Enfin nous discutons de l'apport des techniques plus avancées de l'apprentissage statistique pour étendre l'automatisation de notre chaîne de traitement (segmentation automatique des tumeurs, analyse quantitative de l'oedème péri-tumoral). / Tumor shape and texture evolution may highlight internal modifications resulting from the progression of cancer. In this work, we want to study the contribution of delta-radiomics features to cancer-evolution prediction. Our goal is to provide a complete pipeline from the 3D reconstruction of the volume of interest to the prediction of its evolution, using routinely acquired data only.To this end, we first analyse a subset of MRI(-extracted) radiomics biomarquers in order to determine conditions that ensure their robustness. Then, we determine the prerequisites of features reliability and explore the impact of both reconstruction and image processing (rescaling, grey-level normalization). A first clinical study emphasizes some statistically-relevant MRI radiomics features associated with event-free survival in anal carcinoma.We then develop machine-learning models to improve our results.Radiomics and machine learning approaches were then combined in a study on high grade soft tissu sarcoma (STS). Combining Radiomics and machine-learning approaches in a study on high-grade soft tissue sarcoma, we find out that a T2-MRI delta-radiomic signature with only three features is enough to construct a classifier able to predict the STS histological response to neoadjuvant chemotherapy. Our ML pipeline is then trained and tested on a middle-size clinical dataset in order to predict early metastatic relapse of patients with breast cancer. This classification model is then compared to the relapsing time predicted by the mechanistic model.Finally we discuss the contribution of deep-learning techniques to extend our pipeline with tumor automatic segmentation or edema detection.

Les cellules cancéreuses du sein se disséminent du site primaire aux organes secondaires, où elles restent dormantes pendant des mois, voire des années. Cette période de dormance se traduit par une latence clinique entre la résection chirurgicale des tumeurs mammaires primitives et le diagnostic d'une rechute métastatique chez environ 30 % des patientes atteintes d'un cancer du sein. Les mécanismes de survie et de croissance ultérieure de ces cellules tumorales disséminées (CTD) dormantes restent largement inconnus, ce qui entrave la prise en charge clinique des patientes concernés. Des facteurs intrinsèques et extrinsèques dictent le destin et le comportement des DTC dans les organes secondaires. Notre travail dans les chapitres deux et trois visait à révéler les gènes et les voies de signalisation contribuant au devenir du DTC en ce qui concerne les deux catégories de facteurs. Dans le chapitre deux, nous avons exploité les sous-lignées de cancer du sein murin 4T07 et 4T1 qui modélisent les deux destins de rester dormant ou de se transformer en métastases visibles, respectivement, après dissémination spontanée à partir de la tumeur mammaire primaire. Nous avons appliqué un pipeline de criblage CRISPR à l'échelle du génome pour explorer les dépendances génétiques différentielles des deux lignées, c’est à dire leur réseau de signalisation intrinsèquement différent. En comparaison avec les cellules sujettes à la dormance, les cellules métastatiques démontrent une activité PI3K de classe I élevée. Contre-intuitivement, les cellules sujettes à la dormance affichent une activité mTORC1 plus élevée qui pourrait être attribuée à un positionnement lysosomal périphérique constant. Le blocage de ce positionnement périphérique a réduit la charge des DTC dans les poumons et l'incidence des métastases visibles, ce qui suggère qu'il pourrait s'agir d'un mécanisme de survie médicamenteux pour les DTC du sein. Dans le chapitre trois, nous avons effectué un criblage CRISPR in vivo à l'échelle du génome dans des cellules sujettes à la dormance, ce qui a mené à l’identification du gène non caractérisé Mob3c comme un régulateur potentiel de la dormance. Le niveau d'expression de Mob3c dans les modèles de dormance par rapport à ses homologues prolifératifs a soutenu la prédiction du criblage selon laquelle Mob3c pourrait être un suppresseur de métastases. Des cribles basés sur la protéomique et des tests d'interactions protéine-protéine ont suggéré que MOB3C interagit avec le complexe endonucléase RNase P, qui catalyse différentes fonctions cellulaires essentielles, y compris la maturation de l'ARNt. Les analyses cliniques axées sur les rechutes métastatiques (c'est-à-dire la survie sans métastases à distance et sans progression) chez les patientes atteintes d'un cancer du sein ont validé les résultats précliniques décrits dans les deux chapitres, soutenant une signification et un impact potentiels des connaissances moléculaires révélées. / Breast cancer cells disseminate from the primary site to secondary organs, where they remain dormant for months to years. This dormancy period is reflected in a clinical latency between the surgical resection of the primary breast tumors and diagnosing a metastatic relapse in about 30% of breast cancer patients. Mechanisms of survival and subsequent outgrowth of these dormant disseminated tumor cells (DTCs) remain largely unknown, hence hindering clinical management of affected patients. Intrinsic and extrinsic factors dictate the fate and behavior of DTCs in secondary organs. Our work in chapters two and three aimed at revealing genes and pathways contributing to the DTC fate with respect to the two categories of factors. In chapter two, we leveraged the 4T07 and 4T1 murine breast cancer sublines that model the two fates of either remaining dormant or outgrowing into visible metastases, respectively, after spontaneous dissemination from the primary mammary tumor. We applied a genome wide CRISPR screening pipeline to explore the differential genetic dependencies of the two lines, hence their intrinsically different signaling wiring. In comparison to the dormancy-prone cells, metastatic cells display high class I PI3K activity. Counterintuitively, dormancy-prone cells display higher mTORC1 activity that could be attributed to a constant peripheral lysosomal positioning. Blocking this peripheral positioning reduced the DTC burden in the lungs and the incidence of visible metastases, suggesting that this might be a druggable survival mechanism for breast DTCs. In chapter three, we carried out an in vivo genome-wide knockout CRISPR screen in dormancy-prone cells, that put forward the uncharacterized gene, Mob3c, as a potential pro-dormancy gene. Mob3c expression level in models of dormancy in comparison with proliferative counterparts, supported the screen prediction of Mob3c potentially being a metastasis suppressor. Proteomics-based screens and protein-protein interaction assays suggested that MOB3C interacts with the endonuclease RNase P complex, that catalyzes different essential cellular functions including tRNA maturation. Metastatic relapse-focused clinical analyses (i.e., distant metastasis- and progression-free survival) in breast cancer patients validated the outlined preclinical findings in the two chapters, supporting a potential significance and impact of the revealed molecular insights.

En 2022, le cancer colorectal (CCR) est le deuxième cancer le plus meurtrier au Canada et le troisième dans le monde. Plusieurs facteurs dont l’alimentation, le manque d'activité physique et la génétique, ont été identifiés comme contribuant au développement du CCR. Le microbiote intestinal, une communauté de micro-organismes vivant dans l'intestin de l'hôte, est également associé au développement du CCR, comme particulièrement Escherichia coli productrice de colibactine. Cette génotoxine induit des réticulations inter brin et cassures double brin (DSBs) de l’ADN dans les cellules de mammifères, entraînant des mutations et un risque élevé de développement du CCR. Nous avons pour objectif de contrôler la prolifération et la production de colibactin de la bactérie pks+ E. coli. Nous avons évalué la prévalence des bactéries pks+ et des bactéries bft+ chez des patients atteints de CCR et individus sains de la province de Québec (Canada), en utilisant une cohorte de 156 participants. Nous avons constaté qu'une grande proportion d’individus sains sont colonisés par des bactéries pks+ (42%) et à des niveaux similaires à ceux des patients atteints de CCR (46%). En ce qui concerne la bactérie entérotoxigénique Bacteroides fragilis (ETBF), le gène bft a été détecté chez 21% des contrôles sains et 32% des patients atteints de CCR, et 8% des contrôles sains et 13% des patients atteints de CRC étaient colonisés à la fois par des bactéries pks+ et par ETBF. Comme ces individus sains sont plus susceptibles de développer un CCR, il est vital de fournir des traitements nutritionnels et médicinaux personnalisés pour contrôler la croissance de ces bactéries. Nous avons ensuite étudié l'effet de la supplémentation en prébiotiques sur la génotoxicité des souches de E. coli productrice de colibactine dans un modèle cellulaire. L'inuline et les galacto-oligosaccharides ont augmenté l'expression du gène de la colibactine A chez E. coli pks+, ce qui a été aboli par l'addition de 125 µM de sulfate de fer. La souche de E. coli NC101 (EcNC101) a augmenté les dysplasies et DSBs dans les cellules d'adénocarcinome humain Caco-2, en présence de l'un ou l'autre des oligosaccharides. 6 Nos résultats indiquent que les oligosaccharides aggravent les dommages à l'ADN causés par les bactéries productrices de colibactine. Étant donné la popularité croissante de la supplémentation en prébiotiques et leur facilité d'accès, d'autres études sont nécessaires pour déterminer comment ces prébiotiques peuvent réguler le développement et la progression des tumeurs dans des modèles animaux et chez les humains en présence d'une colonisation par E. coli pks+. Nous avons constaté précédemment que l'inuline avait à la fois des effets protecteurs et des effets promoteurs de tumeurs dans le CCR, et ces divergences peuvent être attribuées à la présence de E. coli pks+. En utilisant le modèle de souris ApcMin/+ de CCR, nous avons cherché à savoir si les bactéries E. coli productrice de colibactine modifiaient la protection conférée par l'inuline contre le développement et la progression des tumeurs. La supplémentation en inuline a conduit à une augmentation de la colonisation par EcNC101, ce qui a entraîné une élévation des DSBs, de la charge tumorale et de la progression tumorale chez les souris ApcMin/+, de manière dépendante à la colibactine. E. coli Nissle 1917 pasteurisé a inhibé la croissance tumorale en inhibant la prolifération de EcNC101 induite par l'inuline. Nos résultats soulignent la nécessité de dépister les bactéries pks+ chez les patients et de leur fournir des conseils nutritionnels préventifs. En résumé, nous avons rapporté que les pré-biotiques, pro-biotiques et post-biotiques peuvent influencer la croissance de E. coli pks+ et/ou la sécrétion de colibactine. Par conséquent, la pertinence de ce projet serait de fournir une thérapie nutritionnelle personnalisée basée sur ces résultats pour les individus colonisés par ces bactéries, qui sont plus enclins à développer un cancer colorectal. / In 2022, colorectal cancer (CRC) was the second deadliest cancer in Canada and the third globally. Factors such as diet, lack of physical activity, and genetics have been identified as contributors to CRC development. The intestinal microbiota, a community of microorganisms living in the host intestine, has been associated with CRC development, particularly the colibactin-producing Escherichia coli. The genotoxin colibactin induces interstrand cross-links (ICLs) double-strand DNA breaks (DSBs) in mammalian cells, resulting in mutations and an elevated risk of CRC development. Therefore, these studies aimed to control the proliferation and production of colibactin of pks+ E. coli. Using a case-control study of 156 participants, we evaluated the prevalence of pks+ bacteria and bft+ bacteria in patients with CRC and healthy controls from the province of Québec (Canada). We found that similar to patients with CRC (46%), a large proportion of healthy controls were colonized by pks+ bacteria (42%). Regarding enterotoxigenic Bacteroides fragilis (ETBF), the bft gene was observed in 21% of healthy controls and 32% of patients with CRC, with 8% of healthy controls and 13% of patients with CRC colonized by both pks+ bacteria and ETBF. Providing personalized dietary and medicinal treatments to control the growth of these bacteria is necessary because these healthy individuals are more likely to develop CRC. The effect of prebiotic supplementation on the genotoxicity of colibactin-producing E. coli strains was investigated in a cellular model. Inulin and galactooligosaccharide increased the expression of the colibactin A gene in pks+ E. coli, which was abrogated by the addition of 125 µM of iron sulfate. E. coli strain NC101 (EcNC101) increased dysplasia and DSBs breaks in human adenocarcinoma Caco-2 cells, in the presence of both inulin and galactooligosaccharide. Our findings indicate that oligosaccharides aggravate DNA damage caused by colibactin-producing bacteria. 4 Given the increasing popularity and accessibility of prebiotic supplementation, more studies are required to determine how these prebiotics may regulate tumor development and progression in animal models and humans in the presence of pks+ E. coli colonization. Inulin has protective and tumor-promoting effects on CRC; these discrepancies may be attributed to the presence of pks+ E. coli. Using the ApcMin/+ mouse model of CRC, we explored whether colibactin-producing E. coli altered the protection conferred by inulin against tumor development and progression. Inulin supplementation increased EcNC101 colonization, resulting in more DSBs, tumor burden, and tumor progression in ApcMin/+ mice, in a colibactin dependant manner. Pasteurized E. coli Nissle 1917 inhibited tumor growth by reversing inulin-driven EcNC101 proliferation. Our findings emphasized the need to screen patients for pks+ bacteria and provide them with preventive dietary counseling. In summary, we reported that prebiotics, probiotics, and postbiotics could influence pks+ E. coli growth, colibactin secretion, or both. Therefore, the significance of this project lies in providing personalized nutritional-based therapy based on the findings for individuals colonized by these bacteria, who are more prone to develop CRC.

Les survivants du cancer pédiatrique présenteront, au cours de leur vie, des séquelles cardiométaboliques liées à leur maladie et aux traitements qu’ils ont reçus. Nous pensons qu’il est possible d’améliorer la qualité de leur alimentation et leur profil de santé cardiométabolique en intervenant dès le début de leur parcours en oncologie. Ce projet d’inscrit dans l’initiative VIE (Valorisation-Implication-Éducation) dont l’objectif est d’offrir un support aux patients et leur famille afin de prévenir les effets secondaires aigus et tardifs des traitements antinéoplasiques. Objectifs. Évaluer l’impact d’une intervention nutritionnelle précoce en oncologie pédiatrique sur la qualité alimentaire des patients. Évaluer l’évolution des indicateurs de santé cardiométabolique après un an d’intervention nutritionnelle. Méthodologie. Soixante-deux enfants traités en oncologie au CHU Ste-Justine ont été recrutés dans l’étude moins de 12 semaines après leur diagnostic et ont été suivis tous les deux mois par une nutritionniste de recherche. Les données ont été collectées à l’évaluation initiale et après un an d'interventions nutritionnelles auprès de 36 patients. L’intervention nutritionnelle consistait en accompagnement individualisé ayant pour but d’encourager une alimentation équilibrée durant le traitement du cancer chez l’enfant. La collecte de données comprenait des journaux alimentaires, des informations cliniques, dont la pression artérielle, des prélèvements sanguins et des prises de mesures anthropométriques. La qualité alimentaire était déterminée à l’aide des scores de qualité alimentaire : Diet Quality Index (DQI) et Healthy Diet Indicator (HDI) calculés à partir des données provenant des journaux alimentaires. Les paramètres anthropométriques et biochimiques ont été comparés aux normes pour les enfants en bonne santé du même sexe et du même âge afin de déterminer l’évolution de leur profil cardiométabolique. Résultats. Lors de l'évaluation initiale, l'âge moyen était de 7,9 ans, 52,8% étaient des garçons et 50% souffraient de leucémie aiguë lymphoblastique. Le nombre moyen de suivis était de 4,72  1,06. Par rapport à l’évaluation initiale, dont la moyenne et l’écart-type sont de 48.53 ± 10.45 sur une possibilité maximale de 100 points, la différence avec l’évaluation initiale était de 5,22 ± 9,95 points (P= 0,003) et de 4,75 ± 12,98 points (P= 0,04) pour l’évaluation de 6 mois. De même, la proportion de participants ayant une adhésion modérée et forte (par rapport à une faible adhésion) au score HDI était plus importante après six mois (n= 12 ; 35,29% ; P= 0,027) et un an d’intervention (n=14 ; 39% ; P= 0,012) que lors de l’évaluation initiale (n=5 ; 13,89%). Entre l’évaluation initiale et l’évaluation effectuée après un an d’intervention, une augmentation du score Z moyen du poids et de l’IMC et des concentrations moyennes de HDL-C et du 25-hydroxy vitamine D ont été observés. Conclusion. Dans l'ensemble, cette étude confirme qu'une intervention nutritionnelle d'un an, déployée tôt après le diagnostic de cancer pédiatrique, permet d'améliorer la qualité de l’alimentation des enfants. / Pediatric cancer survivors will have lifelong cardiometabolic sequelae related to their disease and their treatments. We believe that improving their dietary quality and cardiometabolic health profile is possible by intervening early in their oncology journey. This project is part of the VIE (Valorisation-Implication-Éducation) initiative, which aims to support patients and their families to prevent antineoplastic treatments' acute and late side effects. Objectives. Evaluate the impact of an early nutritional intervention in pediatric oncology on the nutritional quality of patients. To assess changes in cardiometabolic health indicators after one year of nutritional intervention. Methodology. Sixty-two children treated in oncology at CHU Ste-Justine were recruited less than 12 weeks after their cancer diagnosis and were followed every two months by a registered dietitian. The nutritional intervention consisted of individualized support to encourage a balanced diet during childhood cancer treatment. Data was collected at baseline and after one year of nutritional intervention for 36 participants. Data collection included food diaries, clinical information including blood pressure, blood sampling and anthropometric measurements. Dietary quality was determined using the Diet Quality Index (DQI) and Healthy Diet Indicator (HDI) scores calculated from data obtained from food journals. Anthropometric and biochemical parameters were compared with sex and age norms for healthy children to determine their cardiometabolic profile evolution. Results. At initial assessment, the mean age was 7.9 years, 52.8% were male, and 50% had leukemia. The mean number of dietitian follow-up visits during the intervention was 4.72  1.06. Compared with the initial assessment, which had a mean and standard deviation of 48.53 ± 10.45 out of a maximum possibility of 100 points, the difference with the initial assessment was 5.22 ± 9.95 points (P = 0.003) and 4.75 ± 12.98 points (P = 0.04) for the 6-month assessment. Similarly, the proportion of participants with moderate and strong adherence (vs. low adherence) to the HDI score was greater at six months (n= 12; 35.29%; P=0.027) and one year evaluation (n=14; 39%; P= 0.012) than at the initial assessment (n=5; 13.89%). Between the initial and 1-year assessments, an increase in mean Z-score weight and BMI and mean HDL-C and 25-hydroxy vitamin D concentrations were observed. Conclusion. Overall, this study confirms that a 1-year nutrition intervention deployed early after diagnosis of pediatric cancer improves children's diet.

Le but principal d'un essai de phase I en oncologie est d'identifier, parmi un nombre fini de doses, la dose à recommander d'un nouveau traitement pour les évaluations ultérieures, sur un petit nombre de patients.Le critère de jugement principal est classiquement la toxicité. Bien que la toxicité soit mesurée pour différents organes sur une échelle gradée, elle est généralement réduite à un indicateur binaire appelé "toxicité dose-limitante" (DLT). Cette simplification très réductrice est problématiqu, en particulier pour les thérapies, dites "thérapies ciblées", associées à peu de DLTs.Dans ce travail, nous proposons un score de toxicité qui résume l'ensemble des toxicités observées chez un patient. Ce score, appelé TTP pour Total Toxicity Profile, est défini par la norme euclidienne des poids associés aux différents types et grades de toxicités possibles. Les poids reflètent l'importance clinique des différentes toxicités.\\ Ensuite, nous proposons la méthode de recherche de dose, QLCRM pour Quasi-Likelihood Continual Reassessment Method, modélisant la relation entre la dose et le score de toxicité TTP à l'aide d'une régression logistique dans un cadre fréquentiste.A l'aide d'une étude de simulation, nous comparons la performance de cette méthode à celle de trois autres approches utilisant un score de toxicité : i) la méthode de Yuan et al. (QCRM) basée sur un modèle empirique pour estimer, dans un cadre bayésien, la relation entre la dose et le score, ii) la méthode d'Ivanova et Kim (UA) dérivée des méthodes algorithmiques et utilisant une régression isotonique pour estimer la dose à recommander en fin d'essai, iii) la méthode de Chen et al. (EID) basée sur une régression isotonique pour l'escalade de dose et l'identification de la dose à recommander. Nous comparons ensuite ces quatre méthodes utilisant le score de toxicité aux méthodes CRM basées sur le critère binaire DLT. Nous étudions également l'impact de l'erreur de classement des grades pour les différentes méthodes, guidées par le score de toxicité ou par la DLT.Enfin, nous illustrons le processus de construction du score de toxicité ainsi que l'application de la méthode QLCRM dans un essai réel de phase I. Dans cette application, nous avons utilisé une approche Delphi pour déterminer avec les cliniciens la matrice des poids et le score de toxicité jugé acceptable.Les méthodes QLCRM, QCRM, UA et EID présentent une bonne performance en termes de capacité à identifier correctement la dose à recommander et de contrôle du surdosage. Dans un essai incluant 36 patients, le pourcentage de sélection correcte de la dose à recommander obtenu avec les méthodes QLCRM et QCRM varie de 80 à 90% en fonction des situations. Les méthodes basées sur le score TTP sont plus performantes et plus robustes aux erreurs de classement des grades que les méthodes CRM basées sur le critère binaire DLT.Dans l'application rétrospective, le processus de construction du score apparaît faisable facilement. Cette étude nous a conduits à proposer des recommandations pour guider les investigateurs et faciliter l'utilisation de cette approche dans la pratique.En conclusion, la méthode QLCRM prenant en compte l'ensemble des toxicités s'avère séduisante pour les essais de phase I évaluant des médicaments associés à peu de DLTs a priori, mais avec des toxicités multiples modérées probables.

Chez les humains, un large pourcentage de leucémies myéloïdes et lymphoïdes exprime des gènes Homéobox (Hox) de façon aberrante, principalement ceux du groupe des gènes Hoxa. Cette dérégulation de l’expression des gènes Hox peut provenir directement des translocations impliquant des gènes Hox ou indirectement par d’autres protéines ayant un potentiel oncogénique. De plus, plusieurs études indiquent que les gènes Hox jouent un rôle essentiel dans l'initiation de diverses leucémies. Comprendre le fonctionnement des gènes Hox dans l'hématopoïèse normale est donc une condition préalable pour élucider leurs fonctions dans les leucémies, ce qui pourrait éventuellement conduire à l’élaboration de nouveaux traitements contre cette maladie. Plusieurs études ont tenté d’élucider les rôles exacts des gènes Hox dans l'hématopoïèse via l’utilisation de souris mutantes pour un seul gène Hox. Or, en raison du phénomène de redondance fonctionnelle chez cette famille de gènes, ces études ont été peu concluantes. Il a été précédemment démontré que dans une population de cellules enrichies en cellules souches hématopoïétiques (CSH), les gènes du cluster Hoxa sont plus exprimés que les gènes Hox des autres clusters. Aussi, il a été établi que les gènes du cluster Hoxb sont non essentiels à l’hématopoïèse définitive puisque les CSH mutantes pour les gènes Hoxb1-9 conservent leur potentiel de reconstitution à long terme. En nous basant sur ces données, nous avons émis l'hypothèse suivante : les gènes Hoxa sont essentiels pour l'hématopoïèse normale adulte. Pour tester notre hypothèse, nous avons choisi d’utiliser un modèle de souris comportant une délétion pour l’ensemble des gènes Hoxa. Dans le cadre de cette recherche, nous avons démontré que les CSH, les progéniteurs primitifs et les progéniteurs des cellules B sont particulièrement sensibles au niveau d'expression des gènes Hoxa. Plus particulièrement, une baisse de la survie et une différenciation prématurée semblent être à l’origine de la perte des CSH Hoxa-/- dans la moelle osseuse. L’analyse du profil transcriptionnel des CSH par séquençage de l'ARN a révélé que les gènes Hoxa sont capables de réguler un vaste réseau de gènes impliqués dans divers processus biologiques. En effet, les gènes Hoxa régulent l’expression de plusieurs gènes codant pour des récepteurs de cytokine. De plus, les gènes Hoxa influencent l’expression de gènes jouant une fonction dans l’architecture de la niche hématopoïétique. L’expression de plusieurs molécules d’adhésion est aussi modulée par les gènes Hoxa, ce qui peut affecter la relation des CSH avec la niche hématopoïétique. L’ensemble de ces résultats démontre que les gènes Hoxa sont d'importants régulateurs de l'hématopoïèse adulte puisqu’ils sont nécessaires au maintien des CSH et des progéniteurs grâce à leurs effets sur plusieurs processus biologiques comme l'apoptose, le cycle cellulaire et les interactions avec la niche. / In humans, a large percentage of myeloid and lymphoid leukemias exhibit aberrant Homeobox (Hox) genes expression, predominantly Hoxa genes. This aberrant expression is known to be caused by either translocations involving Hox genes or indirect activation of Hox genes. In addition, evidence now indicates a critical role for Hox genes in the initiation of leukemias. Clearly, understanding how Hox genes function in normal hematopoiesis is prerequisite to elucidate their involvement in leukemogenesis and this may eventually lead to new treatments for this disease. Attempts to determine the precise role(s) of Hox genes in normal hematopoiesis using single gene loss of function mutants have shown little success due to functional complementation by the remaining Hox genes. We previously showed that the Hoxa genes are much higher expressed in enriched hematopoietic stem cell (HSC) populations than the other members of the Hox gene family. Moreover, Hoxb cluster genes were found to be dispensable for HSCs long-term repopulation of irradiated mice. Thus, we hypothesize that Hoxa genes are critical for normal adult hematopoiesis. We have used a multi-gene knockout (KO for the entire Hoxa cluster) approach to thoroughly evaluate this issue. In this thesis, we showed that HSC, primitive progenitors and B cell progenitors are particularly sensitive to the levels of Hoxa gene expression. Furthermore, a lower survival and a premature differentiation account for the loss HSC Hoxa-/- in bone marrow. Differential expression profiling by RNASeq revealed that Hoxa genes are capable of regulating a broad array of genes involved in various biological processes. Indeed, Hoxa genes regulate the expression of several genes coding for cytokine receptors. Furthermore, Hoxa genes modulate the expression of genes implicated in the regulation and formation of the niche architecture. The expression of several adhesion molecules is also modulated by the Hoxa genes, which can affect the relationship of HSC with the hematopoietic niche. Through their action on several biological processes such as apoptosis, cell cycle and niche interactions, Hoxa genes are necessary for maintenance of HSC and progenitors. Taken together, these results demonstrate that Hoxa genes are important regulators of adult hematopoiesis.

Introduction: Au Canada, le cancer de la prostate est le cancer le plus fréquemment diagnostiqué chez les hommes et le plus mortel après les cancers du poumon et du côlon. Il y a place à optimiser le traitement du cancer de la prostate de manière à mettre en œuvre une médecine personnalisée qui s’adapte aux caractéristiques de la maladie de chaque patient de façon individuelle. Dans ce mémoire, nous avons évalué la réponse aux dommages de l’ADN (RDA) comme biomarqueur potentiel du cancer de la prostate. Les lésions potentiellement oncogènes de l'ADN déclenche une cascade de signalisation favorisant la réparation de l'ADN et l’activation des points de contrôle du cycle cellulaire pour préserver l’intégrité du génome. La RDA est un mécanisme central de suppression tumorale chez l’homme. La RDA joue un rôle important dans l’arrêt de la prolifération des cellules dont les génomes sont compromis, et donc, prévient la progression du cancer en agissant comme une barrière. Cette réponse cellulaire détermine également comment les cellules normales et cancéreuses réagissent aux agents utilisés pour endommager l'ADN lors du traitement du cancer comme la radiothérapie ou la chimiothérapie, en plus la présence d,un certain niveau de RDA dans les cellules du cancer de la prostate peuvent également influer sur l'issue de ces traitements. L’activation des signaux de la RDA peut agir comme un frein au cancer dans plusieurs lésions pré-néoplasiques de l'homme, y compris le cancer de la prostate. Il a été démontré que la RDA est augmentée dans les cellules de néoplasie intra- épithéliale (PIN) comparativement aux cellules prostatiques normales. Toutefois, le devient de la RDA entre le PIN et l’adénocarcinome est encore mal documenté et aucune corrélation n'a été réalisée avec les données cliniques des patients. Notre hypothèse est que les niveaux d’activation de la RDA seront variables selon les différents grades et agressivité du cancer de la prostate. Ces niveaux pourront être corrélés et possiblement prédire les réponses cliniques aux traitements des patients et aider à définir une stratégie plus efficace et de nouveaux biomarqueurs pour prédire les résultats du traitement et personnaliser les traitements en conséquence. Nos objectifs sont de caractériser l'activation de la RDA dans le carcinome de la prostate et corréler ses données avec les résultats cliniques. Méthodes : Nous avons utilisé des micro-étalages de tissus (tissue microarrays- TMAs) de 300 patients ayant subi une prostatectomie radicale pour un cancer de la prostate et déterminé le niveau d’expression de protéines de RDA dans le compartiment stromal et épithélial des tissus normaux et cancéreux. Les niveaux d’expression de 53BP1, p-H2AX, p65 et p-CHK2 ont été quantifiés par immunofluorescence (IF) et par un logiciel automatisé. Ces marqueurs de RDA ont d’abord été validés sur des TMAs-cellule constitués de cellules de fibroblastes normales ou irradiées (pour induire une activation du RDA). Les données ont été quantifiées à l'aide de couches binaires couramment utilisées pour classer les pixels d'une image pour que l’analyse se fasse de manière indépendante permettant la détection de plusieurs régions morphologiques tels que le noyau, l'épithélium et le stroma. Des opérations arithmétiques ont ensuite été réalisées pour obtenir des valeurs correspondant à l'activation de la RDA qui ont ensuite été corrélées à la récidive biochimique et l'apparition de métastases osseuses. Résultats : De faibles niveaux d'expression de la protéine p65 dans le compartiment nucléaire épithélial du tissu normal de la prostate sont associés à un faible risque de récidive biochimique. Par ailleurs, nous avons aussi observé que de faibles niveaux d'expression de la protéine 53BP1 dans le compartiment nucléaire épithéliale du tissu prostatique normal et cancéreux ont été associés à une plus faible incidence de métastases osseuses. Conclusion: Ces résultats confirment que p65 a une valeur pronostique chez les patients présentant un adénocarcinome de la prostate. Ces résultats suggèrent également que le marqueur 53BP1 peut aussi avoir une valeur pronostique chez les patients avec le cancer de la prostate. La validation d'autres marqueurs de RDA pourront également être corrélés aux résultats cliniques. De plus, avec un suivi des patients plus long, il se peut que ces résultats se traduisent par une corrélation avec la survie. Les niveaux d'activité de la RDA pourront éventuellement être utilisés en clinique dans le cadre du profil du patient comme le sont actuellement l’antigène prostatique spécifique (APS) ou le Gleason afin de personnaliser le traitement. / Background: Prostate cancer is the most frequently diagnosed cancer in Canadian men and is the third deadliest after lung and colon cancers. Currently, prostate cancer treatments are based on results obtained of digital rectal exam, Gleason scores from biopsy specimens and serum PSA (Prostatic Specific Antigen) levels. The identification of specific biomarkers for diagnosis and prognosis, as well as new therapeutic targets, is quickly paving the way for personalized medicine. Ideally, in the future, patient care will include molecular signature of a patient's disease to guide for a more efficient treatment. In this thesis, we evaluated the DNA damage response (DDR) as a potential biomarker in prostate cancer. DNA lesions in mammalian cells trigger the DDR signalling cascade that orchestrates DNA repair and activate cell cycle checkpoints to preserve genome integrity. Loss of genome stability is usually associated with cancer development, and activated DDR signalling in cells with genomic instability act as a cancer barrier in several pre-neoplastic human lesions, including prostate cancer. Thus, the DDR is an important cancer suppression mechanism. The DDR is also activated in response to anti- cancer agents including radiation therapy (RT) and DNA-damaging chemotherapies. Pre- existing DDR levels in prostate cancer cells may influence the outcome of these cancer treatments. DDR signalling has been detected during human prostate cancer progression from low levels in normal prostate cells to high levels in high-grade prostatic intraepithelial neoplasia (HG-PIN). However, DDR signalling variations detected from HG-PIN to adenocarcinoma remain unclear, and no correlations were performed with patient clinical outcome data. Our hypothesis is that the levels of persistent DDR signalling activity will be variable with different grades and aggressiveness of prostate cancer. The levels of this activity could be correlated with the clinical responses to treatments and could even predict this process. We believe that having new biomarkers will help personalizing cancer treatment and certainly increase treatments’ efficiency. Our objectives are to characterize the occurrence of DDR activation in prostate carcinoma and to correlate it with patients’ survival and responsiveness to treatment. Methods: We used tissue microarrays (TMAs) from human radical prostatectomy specimens of 300 men with prostate cancer and estimated the level of DDR protein expression in the stromal and epithelial compartments of normal and aggressive cancer tissues. The expression level of the DDR markers p53 binding protein-1 (53BP1), phosphorylated H2AX (p-H2AX), p65 (p65 subunit of Nuclear Factor (NF-κB) and phosphorylated checkpoint kinase-2 (p-CHK2) was quantified using immunofluorescence (IF) coupled to high-content automated imaging. The quantification of our DDR markers was first validated on an experimental TMA (TMA-cell) including normal and irradiated (to induce DDR signalling) cultured human fibroblasts. The data was quantified using binary layers commonly used to classify pixels in an image so areas could be analysed independently allowing the segregation of specific compartments including nuclei, epithelia and stroma. Arithmetic operations were performed to render values corresponding to DDR activation that were then correlated with clinical outcomes such as biochemical recurrence and occurrence of bone metastasis. Results: We found that low levels of p65 protein expression in the nuclear epithelial compartments of normal prostate tissue were associated with a reduced probability of biochemical failure (which corresponds to a rise in the serum level of PSA in prostate cancer patients following treatment, surgery in this cohort of patients). Moreover, we also observed that low levels of 53BP1 protein expression in the nuclear epithelial compartments of normal and cancerous prostate tissue were associated with a lower incidence of bone metastasis. Conclusion: These results confirm that p65 has prognostic value in patients with prostate adenocarcinoma. Based on our results, we suggest that 53BP1 marker may have a prognostic value as well. The validation of other markers and particularly DDR markers may correlate with patients’ outcome. With longer follow-up, it may translate into correlation with survival. Levels of DDR activity in cancer tissue could be used in daily clinic as part of the patient’s diagnostic profile as much as his prostatic specific antigen (PSA) or Gleason score in order to predict response and personalize the treatment in order to guide the patients towards the most appropriate treatment amongst all those available for their prostate cancer.

Objectif : La néphrectomie partielle est reconnue actuellement comme le traitement de choix des tumeurs de moins de 7 cm. Le but de notre étude est de comparer le taux de mortalité lié au cancer du rein suite au traitement par néphrectomie partielle ou radicale chez les patients de stade T1b, de présenter la tendance temporelle du taux d'intervention par néphrectomie partielle pour les tumeurs de stade T1b et d’identifier les facteurs sociodémographiques et tumoraux qui influencent le choix thérapeutique entre les deux types de traitement chirurgical. Méthode : Il s’agit d’une étude épidémiologique de type rétrospective. La population de patients provient de la base de donnée SEER (Surveillance, Epidemiology, and End Results) qui regroupe une grande proportion de la population nord-américaine. Dans notre étude, nous avons utilisé l’analyse par régression logistique pour identifier les facteurs sociodémographiques associés à l'intervention par néphrectomie partielle. Dans un deuxième temps, nous avons comparé la mortalité liée au cancer entre les deux options chirurgicales, après association par score de tendance pour diminuer les différences de base entre les deux populations. Nos critères étaient l’âge, la race, le sexe, l’état civil, le niveau socioéconomique, la taille tumorale, le grade nucléaire, l’histologie et la localité du centre hospitalier. L’analyse des données a été faite par le logiciel SPSS. Résultats : Le taux d'interventions par néphrectomie partielle a augmenté de 1,2% en 1988 à 15,9% en 2008 (p <0,001). Les jeunes patients, les tumeurs de petite taille, les patients de race noire, ainsi que les hommes sont plus susceptibles d'être traités par néphrectomie partielle (tous les p < 0,002). Parmi le groupe ciblé, le taux de mortalité lié au cancer à 5 ans et à 10 ans est de 4,4 et de 6,1% pour les néphrectomies partielles et de 6,0 et 10,4% pour les néphrectomies radicales (p = 0,03). Après ajustement de toutes les autres variables, les analyses de régression montrent que le choix entre les deux types de néphrectomie n’est pas associé à la mortalité lié au cancer (hazard ratio: 0,89, p = 0,5). Conclusion : Malgré un contrôle oncologique équivalent, le taux d'intervention par néphrectomie partielle chez les patients ayant un cancer du rein T1b est faible en comparaison à la néphrectomie radicale. / Objectives: To examine utilization rates of partial nephrectomy relative to radical nephrectomy for T1b renal cell carcinoma in contemporary years, to identify sociodemographic and disease characteristics associated with partial nephrectomy use, and to compare effectiveness of partial vs. radical nephrectomy with respect to cancer control outcomes. Materials and Methods: Using the Surveillance, Epidemiology, and End results database, 16,333 patients treated with partial or radical nephrectomy for T1bN0M0 renal cell carcinoma between 1988 and 2008 were identified. Logistic regression models were performed to identify determinants of partial nephrectomy. Subsequently, cumulative incidence rates of cancer-specific and other-cause mortality between partial and radical nephrectomy were assessed, within the matched cohort. Finally, we relied on competing-risks regression analyses for prediction of cancer-specific mortality, after adjusting for other-cause mortality, and vice-versa. Results: The utilization rate of partial nephrectomy increased from 1.2% in 1988 to 15.9% in 2008 (P<0.001). Younger individuals, smaller tumors, persons of black race, as well as men were more likely to be treated with partial nephrectomy in the current cohort (all P≤0.002). In the post-propensity cohort, the 5- and 10-year cancer-specific mortality rates were 4.4 and 6.1% for partial vs. 6.0 and 10.4% for radical nephrectomy, respectively (P=0.03). Following adjustment for other covariates, competing-risks regression analyses showed that nephrectomy type was not statistically significantly associated with cancer-specific mortality, even after adjusting for other-cause mortality (hazard ratio: 0.89, P=0.5). Conclusions: Despite a comparable cancer control outcome, consideration of partial over radical nephrectomy in T1b renal cell carcinoma individuals remains conservative in recent years.

Une des complications importantes d’un traitement intensif de chimio/radio-thérapie est l’aplasie de la moelle osseuse qui peut persister longtemps même après une greffe de cellules souches. Le PBI-1402 est un petit lipide qui a été associé à la diminution de l’apoptose des neutrophiles induite par des agents cytotoxiques. Nos travaux ont démontré que la culture in vitro de progéniteurs hématopoiétiques humains en présence de PBI-1402 induit une augmentation significative du nombre de progéniteurs érythroides (PEryth) (p<0,05). En évaluant la sensibilité des PEryth à l’érythropoietine (Epo), nous avons démontré que le PBI-1402 n’a pas d’effet sensibilisateur et que les cellules répondent de façon similaire aux cellules contrôles. De plus, la combinaison de l’Epo et du « stem cell factor » avec le PBI-1402 permet de prolonger et d’augmenter l’activation d’ERK1/2 (p<0,05), un important signal mitogène. Cet effet est associé à une inhibition de l’activation de la phosphatase MKP-1 dans les cellules exposées au PBI-1402. Nous démontrons aussi la capacité du PBI-1402 à amplifier la prolifération des PEryth et sa capacité à réduire la durée et l’intensité de l’anémie dans un modèle in vivo murin. Des souris ayant reçu une dose létale d’irradiation et subi une transplantation syngénique de moelle osseuse, ont été traitées oralement avec le PBI-1402 pendant 14 jours. Ces souris démontrent une réduction significative de l’anémie post-transplantation versus les souris contrôle (p<0,05). De plus, la moelle osseuse des souris traitées au PBI-1402 présente un nombre de BFU-E et CFU-E plus élevé comparativement au contrôle. Ces résultats démontrent donc le potentiel du PBI-1402 à réduire l’anémie post-transplantation et accélérer la reconstitution érythroïde. / One of the most important complications of intensive radiotherapy or chemotherapy is cytopenia, which can persist for significant amount of time even after stem cell transplantation. PBI-1402, a small lipid, was previously shown to be associated with decreased neutrophil apoptosis caused by cytotoxic agents. Our work has shown that day primary human hematopoietic cell in vitro culture in the presence of PBI-1402 resulted in an increased number of erythroid progenitors (p<0,05). Dose-response experiments evaluating sensitivity to erythropoietin (Epo) of cells exposed to PBI-1402 indicated that PBI-1402 did not have a sensitizing effect and that both treated and control cells respond similarly to Epo. In addition, PBI-1402, used in combination with stem cell factor (SCF) and Epo, enhanced and prolonged ERK1/2 phosphorylation (p<0.05), a signalling pathway important for erythroid progenitor cell proliferation. This effect was associated with a decrease of the phosphatase MKP-1 activation in PBI-1402 exposed cells. This translated into and increased proliferation of erythroid progenitors as well as a reduced duration and level of anemia in an in vivo murine transplantation model. Lethally irradiated mice that received syngeneic stem cell transplantation were treated orally with PBI-1402 for 14 days. These mice demonstrated a significant reduction in post-transplantation anemia in a dose dependent manner compared to control (vehicle)(p<0.05). Moreover, PBI-1402-treated mice harboured significantly higher numbers of BFU-E and CFU-E in bone marrow compared to control (p<0.05). These results demonstrate that PBI-1402 treatment significantly reduced transplantation-induced anemia with concomitant acceleration in erythroid recovery.