Nous proposons, dans cette thèse, d'utiliser les techniques de modélisation en pharmacométrie selon l'approche de population afin de décrire les cinétiques de plusieurs marqueurs tumoraux sériques, et d'analyser leurs potentielles applications. Dans un premier temps, nous avons construit un modèle reliant les cinétiques de taille tumorale et de CA-125 dans le cancer de l'ovaire. Nous avons ensuite évalué son application pour : i) la prévision de la réponse tumorale au niveau individuel ; ii) la prédiction précoce de la survie au niveau d'une population dans le développement du médicament. Dans un second temps, nous avons réalisé un travail plus méthodologique sur la modélisation des cinétiques conjointes de PSA et d'un nouveau marqueur, le nombre de cellules tumorales circulantes (CTCs), dans le cancer de la prostate. Un modèle atypique combinant plusieurs innovations en pharmacométrie a été développé. En perspective, un lien va être établi avec la survie. En conclusion, la modélisation mathématique est un outil efficace pour l'évaluation précoce de l'efficacité des traitements / Our thesis project aimed at building mathematical models, using population approach, for different serum tumor markers, in order to describe their kinetics and to assess their potential applications. In a first intent, we built a semi-mechanistic model linking tumor size changes and CA-125 kinetics induced by chemotherapy in ovarian cancer patients. This model allowed assessment of CA-125 as: i) a biomarker for tumor size dynamics and treatment efficacy for clinical purposes; ii) an early predictor of clinical benefit during drug development. Then, we realized a more fundamental work by developing a semi-mechanistic model for characterizing the relationships between PSA kinetics and circulating tumor cell count dynamics during treatment in metastatic prostate cancer patients. This is an atypical model combining several advanced features in pharmacometrics. We have planned to assess a link with survival. In conclusion, mathematical modeling could be an efficient tool for the early prediction of treatment efficacy

Le cancer demeure en France un problème majeur de santé publique : Cette pathologie reste la principale cause de mortalité, avec près de 150 000 décès chaque année. Afin de lutter contre cette maladie, le plan cancer 2014-2019 a posé comme objectif de développer la recherche clinique, en incluant dès 2019 au moins 50 000 patients par an dans des essais thérapeutiques. La recherche clinique en oncologie est en plein essor depuis l’avènement de thérapies telles que les thérapies moléculaires ciblées ou l’immunothérapie. Le nombre de nouveaux médicaments en développement en oncologie a augmenté de façon exponentielle depuis les années 2000. Il en découle un accroissement important du nombre de publications d’études en oncologie. L’analyse d’une étude n’est possible que si son schéma expérimental, sa réalisation et ses conditions d’analyse sont clairement décrits dans l’article publié. Le reporting est le fait de décrire dans une publication toutes les actions, notamment d’ordre méthodologiques, réalisées au cours de l’étude. 5 revues systématiques de la littérature ont été réalisées afin d’analyser le reporting des articles d’études en oncologie. La première étude a objectivé que la littérature était pauvre en articles analysant le reporting des études observationnelles (2% des publications) et que le reporting intrinsèque des revues systématiques récentes portant sur le sujet était exhaustif (score OQSR moyen (2010-2014) = 10, écart-type =2). 826 articles d’études ont été analysés dans la deuxième revue systématique, dont 84.5% d’études observationnelles. Les reporting des variables et du critère de jugement principal étaient clairs, respectivement dans 100% et 85.2% des cas. Une discordance de reporting pour le test statistique principal utilisé, entre les parties Méthodes et Résultats, a été identifié dans 23 articles. La troisième revue systématique a mis un évidence un manque de données sur le reporting des essais de phase II en oncologie (13 articles) et 3 scores d’évaluation du reporting avaient été décrits : score OQS, score KMS et score d’index de qualité. 557 publications d’essais de phase II ont été étudiées dans la quatrième revue systématique. Le score de reporting KMS était égal à 0, 1, 2, 3 respectivement pour 3,9%, 21,4%, 48,5% et 26,2% articles. En analyse multivariée, les 3 variables associées à la valeur du score KMS étaient : Le reporting clair du design statistique (OR = 2.22; IC 95% [1.36-3.65] ; p <0.001), l’essai monocentrique (OR = 0.25 [0.09 – 0.74] ; p = 0.012) et l’analyse menée per protocole (OR = 0.48; IC 95% [0.32 -0.72] ; p <0.001). La dernière revue systématique a porté sur 557 articles d’essais de phase II. 182 des essais de phase II (32.7%) ont abouti à la réalisation d’un essai de phase III, dont 57 avaient un critère de jugement principal positif et statistiquement significatif. En conclusion, le reporting des études en oncologie reste perfectible. Les points d’optimisation relevés sont l’élaboration de recommandations de reporting spécifique aux essais de phase II en oncologie et l’adhésion de l’ensemble des journaux médicaux aux différentes recommandations de reporting / Cancer remains a major public health problem in France : This pathology is the leading cause of death, with nearly 150,000 deaths each year. In order to fight against this disease, the 2014-2019 French cancer plan set the goal of developing clinical research, including at least 50,000 patients per year in 2019 in therapeutic trials. Clinical research in oncology has been booming since the advent of therapies such as targeted molecular therapies or immunotherapy. The number of new drugs being developed in oncology has increased exponentially since the 2000s, resulting in a significant increase in the number of oncology study publications. The analysis of a study is possible only if its experimental design, its realization and its conditions of analysis are clearly described in the published article. Reporting is the process of describing in a publication all the actions, including methodological ones, carried out during the study. 5 systematic reviews were conducted to analyze the reporting of oncology study articles. The first study showed that the literature was poor in articles analyzing the reporting of observational studies (2% of publications) and that the intrinsic reporting of recent systematic reviews on the subject was exhaustive (average OQSR score (2010-2014) = 10, standard deviation = 2). 826 articles of study were analyzed in the second systematic review, 84.5% of which were observational studies. The reporting of the variables and the primary endpoint were clear in 100% and 85.2% of the cases, respectively. A reporting discrepancy for the main statistical test used, between the Methods and Results parts, was identified in 23 articles. The third systematic review revealed a lack of data on the reporting of phase II trials in oncology (13 articles) and 3 reporting evaluation scores were described: OQS, KMS and quality index score. 557 phase II trial publications were reviewed in the fourth systematic review. The KMS reporting score was 0, 1, 2, 3 respectively for 3.9%, 21.4%, 48.5% and 26.2% publications. In multivariate analysis, the 3 variables associated with the KMS score were : Reporting of a clear statistical design (OR = 2.22, 95% CI [1.36-3.65], p <0.001), the single-center trial (OR = 0.25 [0.09 - 0.74], p = 0.012) and per protocol analysis (OR = 0.48, 95% CI [0.32-0.72], p <0.001). The last systematic review focused on 557 Phase II trial articles. 182 Phase II trials (32.7%) resulted in a Phase III trial, of which 57 had a positive and statistically significant primary endpoint. In conclusion, reporting of studies in oncology remains perfectible. Optimization points identified are the development of specific reporting recommendations for phase II trials in oncology and the adherence of all medical journals to the various reporting recommendations

La métastase et la chimiorésistance sont les principales causes de mortalité chez les patients atteints d’un cancer. La compréhension des mécanismes moléculaires régissant ces deux processus devient donc un domaine de recherche important pour la conception de nouvelles stratégies thérapeutiques. Dans ma thèse, je me concentre sur la compréhension du rôle du facteur d’initiation de la traduction chez les eucaryotes 4E (eIF4E) dans l’invasion du cancer, et je décris un nouveau mécanisme de résistance que nous avons découvert en étudiant le développement de la résistance à un inhibiteur connu d’eIF4E, la ribavirine. eIF4E est un puissant oncogène qui est connu pour être élevé dans une multitude de cancers comprenant entre autres les sous-types M4 / M5 de la leucémie myéloïde aiguë (AML). Il fonctionne dans la traduction et l'exportation nucléocytoplasmique d'ARNm en se liant à la coiffe m7G des ARNm possédant des codes USER spécifiques dans leur région UTR 5' et/ou 3'. En reconnaissant ces codes USER, le complexe dans lequel se trouve eIF4E régule de manière coordonnée l'expression de gènes essentiels à la croissance, à la prolifération et à la survie, et ainsi, eIF4E a été placée en tant que nœud central d'un régulon d'ARN régissant la prolifération. En analysant les voies dans lesquelles l’export est régulé de façon coordonnée par eIF4E et les effets physiologiques qui en découlent, j'ai trouvé un enrichissement de la voie biosynthétique de l'acide hyaluronique (HA) et de son principal récepteur CD44 qui sont des médiateurs clés connus des métastases cancéreuses. J’ai également démontré que l'élévation d’eIF4E modifie la surface des cellules cancéreuses en les recouvrant de protrusions riches en HA de type microvillus et enrichies d'armes de destruction métastatique. Heureusement, en dégradant le manteau HA ou en utilisant des inhibiteurs de CD44 en combinaison avec la ribavirine, nous pouvons alors nous défendre. Compte tenu de l'avantage prolifératif que confère la surexpression d’eIF4E, il est devenu un talon d'Achille attrayant pour le traitement de cancers ayant un niveau élevé d'eIF4E. En effet, lors d'un essai clinique de phase II parmi des patients atteints de leucémie myéloïde aiguë M4 / M5 réfractaire et récidivante, la ribavirine a conduit au ciblage d'eIF4E et a donné lieu à des réponses cliniques significatives, incluant des réponses complètes ou partielles. Cependant, tel qu’attendu lors d’un traitement monothérapique, les patients ayant répondu finissent par développer une résistance au médicament. Mon analyse a révélé que cette résistance est due à un mécanisme nouveau caractérisé par l'élévation du facteur de transcription Sonic Hedgehog GLI1 qui conduit à la glucuronidation du médicament et donc à la perte de l'interaction entre la drogue et sa cible. Heureusement, ce mécanisme peut être inversé en utilisant des inhibiteurs de la voie Hedgehog. En conclusion, ces découvertes fournissent de nouvelles cibles thérapeutiques pour le traitement des cellules cancéreuses agressives et résistantes. / Metastasis and chemoresistance are the leading cause of mortality among cancer patients. The discovery of molecular mechanisms governing these two processes is becoming an important area of research for the design of novel therapeutic strategies. In my thesis, I focus on understanding the role of the eukaryotic translation initiation factor 4E (eIF4E) in cancer invasion and describe a novel mechanism of resistance that we discovered while studying the development of resistance to a known eIF4E inhibitor, ribavirin. eIF4E is a potent oncogene that is known to be elevated in a multitude of cancers including M4/M5 subtypes of acute myeloid leukemia (AML). It functions in mRNA translation and nucleocytoplasmic export by binding to the m7G cap of mRNAs possessing specific USER codes in their 5’ and/or 3’ UTRs. By recognizing these USER codes, eIF4E complex coordinately regulates the expression of genes essential for growth, proliferation and survival and as such has been placed as a central node of an RNA regulon governing proliferation. When analyzing which pathways have their export coordinately regulated by eIF4E and what physiological effects arise from it, I found an enrichment in the hyaluronic acid (HA) biosynthetic pathway as well as its major receptor CD44 which are known key mediators of cancer metastasis. I demonstrate that eIF4E elevation changes the surface of cancer cells sugar-coating them with HA-rich microvillus-like protrusions that are enriched with weapons of metastatic destruction. Luckily, through degrading the HA-coat or using inhibitors of CD44 in combination with ribavirin we can strike back. Given the proliferative advantage that eIF4E overexpression conveys, this rendered it as an attractive Achilles heel for the treatment of cancers where eIF4E levels are high. Indeed, in a phase II clinical trial in refractory and relapsed poor prognosis M4/M5 AML patients, ribavirin led to eIF4E targeting and resulted in significant clinical responses including complete and partial remissions. However, as it is expected for monotherapy treatment, all responding patients eventually developed resistance to the drug. My analysis revealed that resistance is due to a novel mechanism characterized by elevation of the Sonic Hedgehog transcription factor GLI1 which leads to drug glucuronidation and the subsequent loss of drug-to-target interaction. Fortunately, this mechanism can be reversed using Hedgehog pathway inhibitors. Taken together, these findings provide novel therapeutic venues for the treatment of aggressive and resistant cancer cells.

L’optimisation du guidage en radiologie interventionnelle implique de simplifier les gestes, d’améliorer la qualité d’images et leur précision tout en réduisant l’exposition aux rayons X du personnel soignants et des patients et l’usage du produit de contraste iodé, néphrotoxique. Elle implique un travail sur chacune des quatre étapes fondamentales de chaque intervention que sont : « voir », « atteindre », « intervenir » et « contrôler » le succès de l’intervention et l’absence de complication.L’étape « voir » la cible a fait l’objet de 3 études : la première, animale, portait sur l’amélioration de la qualité d’images de cone-beam computed tomography (CBCT) et la seconde, clinique, sur la précision de la segmentation des tumeurs hépatiques mise en évidence sur les images de CBCT lors de chimioembolisations (CHE). Et enfin, la troisième, clinique, sur le repérage des artères épigastriques inférieures profondes en réalité augmentée avant lambeau.L’étape « atteindre » la cible a fait l’objet de 5 études. Deux études ont validé la précision du ciblage des tumeurs hépatiques lors des CHE utilisant des logiciels de détection automatique des artères nourricières et de perfusion virtuelle du territoire tumoral à traiter sur les images de CBCT lors de CHE. Trois autres études portaient sur les cartographies 3D par la technique de fusion d’images 3D projetées sur la fluoroscopie 2D. Les deux premières premières ont montré que l’usage de la fusion d’images lors des traitements endovasculaires des anévrismes complexes de l’aorte abdominale utilisant les images d’angioscanner ou d’angioIRM préopératoires permettant de réduire voire de s’affranchir de l’usage de produit de contraste iodé dans la prise en charge de ces pathologies. Le développement de la fusion d’images notamment lors du placement de shunt porto-systémique trans-hépatique par voie trans-jugulaire a permis de faciliter ces interventions tout en limitant l’usage des rayons X dans une troisième étude.La troisième étape « interventir » a fait l’objet de trois études. Une étude, fantôme, a montré la possibilité d’obternir une imagerie sélective et quantitative des structures iodées par l’imagerie spectrale des microsphères chargées d’huile iodée. Une seconde étude préclinique animale a attesté la radioopacité de ces mêmes microsphères chargées lorsqu’elles s’accumulent dans les capillaires ou néovaisseaux et sont le reflet de la nécessité de combiner une recherche commune sur le couple imagerie/matériel. Et enfin l’étude sur la rentabilité des biospies des tumeurs guidées par l’image qui a permis de mettre fin à des dogmes.La quatrième étape « contrôler » le succès des traitements comprend deux études. La première, est une revue de la littérature et a permis de proposer une standardisation de l’usage du CBCT lors des CHE et la seconde a évalué différents facteurs prédicteurs de réponse tumorale en IRM après CHE avec un intérêt particulier porté sur l’usage de nouveaux critères d’analyse 3D (vRECIST et qEASL).Le guidage en radiologie et notamment par le CBCT est encore confronté à la limitation majeure qu’est d’utiliser des rayons X et des produits de contraste iodé mais également à un champ de vue limité et à une qualité d’images sensibles aux artéfacts. D’ou le développement d’autre moyen de guidage comme l’IRM, éléctromagnétisme, fibroptique ou encore la réalité augmentée. Ces derniers éléments font partis de projets de recherche en cours ou à venir. / Optimizing image guidance in interventional radiology involves simplifying procedures, improving image quality and accuracy while reducing X-rays exposure, and the use of iodinated contrast media, which is nephrotoxic. It involves to improve each of the four fundamental steps of each intervention: "see", "reach", "intervene" and "control" the success of the intervention and the absence of complication.To "see" the target was the subject of 3 studies: the first study, was an animal study focused on improving the quality of images of cone-beam computed tomography (CBCT). The second study was a clinical study about the precision of the tumor segmentation of on CBCT images during chemoembolization (TACE). And finally, the third study was a clinical study and described the identification of the lower deep epigastric arteries in augmented reality before flap.To "reach" the target was the subject of 5 studies. Two studies investigated the accuracy of hepatic tumor targeting in TACE using automatic feeding detection and virtual tumor perfusion software on CBCT images. Three other studies were focused on 3D roadmap using the image fusion technique overlaid onto 2D fluoroscopy. The two first studies were about endovascular treatments of complex abdominal aortic aneurysms using images fusion based on angiography of computed tomography or IRM to reduce or even eliminate the use of iodinated contrast agent in the management of such disease. The development of image fusion, particularly during trans-hepatic porto-systemic shunt placement, was shown to facilitate these interventions while limiting the use of X-rays published in to a thrid study.To "intervene" step included three studies. A phantom study showed that spectral imaging displayed selective and quantitative images of iodine content of iodine-loaded microspheres. A preclinical study demonstrated their visibility on x-ray based imaging when they accumulated in capillaries or neovessels and reflected the need to combine a common search for the couple imaging / biomaterials. And finally the study on the rentability of the image guided biospies of tumors which allowed to end dogmas.To "control" the success of treatments included two studies. The first study is a review of the literature and allowed a standardization of the use of the CBCT during the TACE and the second evaluated the factors predictors of tumor response on MRI images after TACE by the use of new 3D criteria. Image guidance with the use of CBCT, is still confronted with the major limitation of the use of X-rays and iodinated contrast media, but also to a limited field of view and a sentitive images quality to artefacts. Hence the development of other image guidance types such as MRI, electromagnetism, fibroptic or augmented reality are on its way. These last elements are part of a research projects in progress or to come.

L’adénocarcinome épithélial de l’ovaire (CEO) est le cancer gynécologique le plus mortel. La recherche de nouvelles thérapies repose principalement sur des modèles précliniques 2D et in vivo avec des lignées cellulaires (LC) pour générer les évidences nécessaires à l’initiation d’essais cliniques. Ce processus requiert des fonds substantiels en recherche/santé qui est associé à un taux d’attrition élevé laissant supposer des lacunes dans le modèle actuel. Nos publications antérieures suggèrent que la sensibilité in vitro de nos LC du CEO à la chimiothérapie carboplatin varie en 2D ou 3D. Il reste à élucider lequel de ces modèles est le plus représentatif de la réponse in vivo. De ce fait, nous avons émis l’hypothèse que le modèle 3D refléterait plus étroitement la sensibilité in vivo. L’objectif de cette étude était de caractériser la réponse au carboplatin de nos LC du CEO en monocouches et en sphéroïdes (3D), puis de les comparer à leur réponse in vivo (xénogreffes). Un total de 6 LC du CEO a été injecté dans des souris qui ont reçues trois différentes concentrations de carboplatin. Leurs réponses ont été évaluées/classées selon leurs mesures de volume tumoral et l’immunofluorescence. Ces mêmes LC ont été ensemencées dans des plaques à très faible adhérence pour former des sphéroïdes et les traiter. Des analyses de cytométrie en flux ont été effectuées afin de classer les LC selon leur concentration inhibitrice médiane (CI50). Nous avons comparé le tout aux résultats 2D (CI50) précédemment publiés. Nos résultats montrent que le système 3D démontre la meilleure concordance avec le modèle in vivo. Notamment, notre LC ultra-résistance en 2D devient plus sensible en modèle murin ou encore en 3D. Inversement, une LC ultra-sensible en 2D est plus résistante en xénogreffe et en sphéroïde. Les résultats découlant de notre étude sont importants à considérer lors d’investissement de temps et de fonds dans les études de criblage et de prédiction de réponses thérapeutiques. / Epithelial ovarian adenocarcinoma (EOC) is the most lethal gynecological cancer. The drug discovery pipeline is heavily based on preclinical models. Typically, 2D cell line (CL)-based models are used to screen compounds followed by validation in animal models to generate the evidence needed to design clinical trials. This process incurs a high cost to the research pipeline and still results in high drug attrition rates. This may in part reflect the poor translation of preclinical to clinical results and points to deficiencies in modeling. Previous work from our laboratory shows that the sensitivity of our EOC CLs to carboplatin therapy varies between 2D and 3D in vitro models, however it is unclear how these differences align with the in vivo response. We hypothesize that 3D models will more closely reflect therapeutic in vivo response. The objective of this study was to characterize the carboplatin sensitivity of EOC CLs in 2D and 3D-spheroids and compare them to in vivo response using mouse xenografts. We injected mice with 6 different EOC CLs that were treated with 3 different carboplatin concentrations. Tumor volume measurements and immunofluorescence viability stains were used to categorize CLs by their sensitivity. The same CLs were seeded in low attachment plates to form, and thereafter treat, spheroids. Flow cytometry analysis was used to classify CLs by their 50% inhibitory response (IC50). The 2D response (IC50) for these CLs has previously been published. Our results show that therapeutic response changes significantly for a single CL between different systems, and the 3D model was most concordant with the in vivo model. Our ultra-resistant CL in 2D became more sensitive in 3D/mouse models. In contrast, the highly 2D sensitive CL became more resistant in our xenograft/spheroid models. The results are important to consider when investing time/funds in drug screening and therapeutic response prediction studies.

Introduction : L’entrée en vigueur de l’aide médicale à mourir (AMM) au Québec et au Canada pose la question de l’élargissement de cette prestation, notamment à des mineurs. La présence accrue des infirmières au chevet du patient les amène à recevoir des demandes liées à l’AMM. C’est pourquoi il appert pertinent de s’interroger sur leurs perceptions de ce soin pour des adolescents en fin de vie afin de mieux connaître leur opinion, de leur offrir plus d’outils et ainsi, de répondre plus adéquatement aux besoins du patient. Objectif : Le but de cette étude est d’explorer les perceptions d’infirmières œuvrant en service d’oncologie pédiatrique au regard de l’élargissement de la possibilité, pour des adolescents de plus de 14 ans, de demander l’AMM. Méthodologie : Un devis qualitatif exploratoire a été utilisé. Six infirmières œuvrant en soins oncologiques (n=3) ou palliatifs pédiatriques (n=1) ou étant en contact direct avec des adolescents en fin de vie dans le cadre de leur travail d’infirmières (n=2) ont participé à une entrevue individuelle semi-dirigée. La collecte de données et l’analyse ont été réalisées de manière simultanée en se basant sur l’analyse thématique. Résultats : Les résultats de cette recherche mettent en exergue que : 1) les infirmières reconnaissent leur rôle de soutien et leur implication dans les soins du patients en fin de vie, 2) la plupart ont une opinion professionnelle positive de l’AMM pour les adultes et distingue celle-ci de leur opinion personnelle, 3) elles apprécient les discussions autour de l’AMM pour des adolescents bien qu’elles soient préoccupées par les balises qui entoureraient ce soin, et 4) une longue expérience engageait plus de préoccupations sur l’élargissement mais aussi plus de confort à fournir des informations à ce sujet. Discussion et conclusion : Cette étude montre que les discussions autour de l’élargissement de l’AMM s’alimentent de plus en plus en soins pédiatriques de fin de vie. Cependant, des infirmières avec peu d’expérience dans ce milieu reflètent un inconfort vis-à-vis de l’AMM. Ainsi, les établissements universitaires et de santé pédiatrique doivent évaluer et répondre au besoin de formation des infirmières sur l’AMM afin de les outiller davantage face à de telles situations et ainsi, mieux répondre aux besoins de leurs patients. Mots clés : Perceptions, infirmières, soins palliatifs pédiatriques, oncologie, aide médicale à mourir, adolescents. / Introduction: With the recent introduction of medical assistance in dying (MAID) in Quebec and Canada, the extension of this health benefit, particularly to minors, is becoming increasingly important. The role and position of nurses close to patients puts them in the forefront of requests for MAID. This is why it seems relevant to examine their perceptions of this benefit for adolescents at the end of life: in order to better understand their opinions, and so to offer them more tools and thus to respond more adequately to patients' needs. Objective: The purpose of this study is to explore the perceptions of nurses working in pediatric oncology wards regarding medical aid in dying for adolescents at the end of life, in the event MAID comes into effect for this population. Methodology: An exploratory qualitative approach was chosen for this study. The sample consisted of seven nurses working in pediatric oncology (n=3) or palliative care (n=1) or who are in contact with this population in the course of their nursing work (n=2). Data collection and analysis were conducted concurrently, using thematic analysis. Results: The results of this research highlight that: 1) nurses recognize their supportive role and involvement in the care of patients at the end of life, 2) most have a positive professional opinion of MAID for adults and distinguish that from their personal, private opinion, 3) they appreciate discussions about MAID for adolescents although they are concerned about the markers that would surround this care, 4) more experienced nurses were more concerned about expanding MAID but at the same time more comfortable in providing information about it. Discussion and conclusion: This study shows that discussions about extending MAID are increasing in pediatric palliative units. However, nurses with little experience in these units reflect discomfort with MAID. Academic and pediatric health care institutions must assess the training needs of nurses regarding requests regarding MAID in order to better equip them to deal with such situations and thus better meet the needs of their patients. Key words: Perception, nurses, palliative pediatric cares, oncology, medical aid in dying, adolescents.

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Le design standard des essais randomisés de phase III suppose le recrutement d'un grand nombre de patients pour assurer un risque α de 0.025 unilatéral et une puissance d'au moins 80%. Ceci s'avérer difficile dans les maladies rares, ou encore si le traitement cible une population spécifique définie par un sous-type moléculaire rare. Nous avons évalué par simulation la performance d'une série d'essais randomisés. Au terme de chaque essai, s'il est associé à une amélioration significative, le traitement expérimental devient le contrôle de l'essai suivant. Les designs ont été évalués pour différents taux de recrutement, différentes sévérités de la maladie, et différentes distributions hypothétiques des effets d'un futur traitement. Nous avons montré, que sous des hypothèses raisonnables, une série d'essais de plus petite taille et avec un risque α relâché est associée à un plus grand bénéfice à long terme que deux essais de design standard. Nous avons enrichi cette approche avec des designs plus flexibles incluant des analyses intermédiaires d'efficacité et/ou futilité, et des designs adaptatifs à trois bras avec sélection de traitement. Nous avons montré qu'une analyse intermédiaire avec une règle d'arrêt pour futilité était associé à un gain supplémentaire et à une meilleure maitrise du risque, contrairement aux règles d'arrêt pour efficacité qui ne permettent pas d'améliorer la performance. Les séries d'essais à trois bras sont systématiquement plus performants que les séries d'essais à deux bras. Dans la troisième de la thèse, nous avons étudié les essais randomisés évaluant un algorithme de traitement plutôt que l'efficacité d'un seul traitement. Le traitement expérimental est déterminé selon la mutation. Nous avons comparé deux méthodes basées sur le modèles de Cox à effets aléatoires pour l'estimation de l'effet traitement dans chaque mutation : Maximum Integrated Partial Likellihood (MIPL) en utilisant le package coxme et Maximum H-Likelihood (MHL) en utilisant le package frailtyHL. La performance de la méthode MIPL est légèrement meilleure. En présence d'un effet traitement hétérogène, les deux méthodes sousestime l'effet dans les mutations avec un large effet, et le surestime dans les mutations avec un modeste effet. / Large sample sizes are required in randomized trials designed to meet typical one-sided α-level of 0.025 and at least 80% power. This may be unachievable in a reasonable time frame even with international collaborations. It is either because the medical condition is rare, or because the trial focuses on an uncommon subset of patients with a rare molecular subtype where the treatment tested is deemed relevant. We simulated a series of two-arm superiority trials over a long research horizon (15 years). Within the series of trials, the treatment selected after each trial becomes the control treatment of the next one. Different disease severities, accrual rates, and hypotheses of how treatments improve over time were considered. We showed that compared with two larger trials with the typical one-sided α-level of 0.025, performing a series of small trials with relaxed α-levels leads on average to larger survival benefits over a long research horizon, but also to higher risk of selecting a worse treatment at the end of the research period. We then extended this framework with more 'flexible' designs including interim analyses for futility and/or efficacy, and three-arm adaptive designs with treatment selection at interim. We showed that including an interim analysis with a futility rule is associated with an additional survival gain and a better risk control as compared to series with no interim analysis. Including an interim analysis for efficacy yields almost no additional gain. Series based on three-arm trials are associated with a systematic improvement of the survival gain and the risk control as compared to series of two-arm trials. In the third part of the thesis, we examined the issue of randomized trials evaluating a treatment algorithm instead of a single drugs' efficacy. The treatment in the experimental group depends on the mutation, unlike the control group. We evaluated two methods based on the Cox frailty model to estimate the treatment effect in each mutation: Maximum Integrated Partial Likellihood (MIPL) using package coxme and Maximum H-Likelihood (MHL) using package frailtyHL. MIPL method performs slightly better. In presence of a heterogeneous treatment effect, the two methods underestimate the treatment effect in mutations where the treatment effect is large, and overestimates the treatment effect in mutations where the treatment effect is small.