Objectif : Examiner l’association entre la consommation alimentaire de caroténoïdes (β-carotène, α-carotène, β-cryptoxanthine, lutéine/zéaxanthine, lycopène) et de vitamine C et le risque de cancer du poumon, selon le sexe, l’intensité de tabagisme et le sous-type histologique de la tumeur. Méthodes : Les données proviennent d’une étude cas-témoins menée à Montréal, Canada. Des entrevues ont été effectuées auprès de 1 105 cas incidents de cancer du poumon et 1 449 témoins issus de la population générale. Leur fréquence de consommation moyenne de 49 fruits et légumes deux ans auparavant a été convertie en apports en antioxydants. Les rapports de cotes (RC) et les intervalles de confiance (IC) à 95% caractérisant l’association entre les antioxydants et le risque de cancer du poumon ont été estimés à l’aide de modèles de régression logistique et polytomée, en tenant compte de facteurs de confusion potentiels. Résultats : Une consommation élevée en antioxydants était généralement associée à une diminution du risque de cancer du poumon de l’ordre de 30%. Un effet protecteur a été observé chez les hommes et les femmes, pour les non fumeurs, les fumeurs quelque soit l’intensité de tabagisme, ainsi que pour les carcinomes à petites cellules, épidermoïde et l’adénocarcinome. Conclusions : Plusieurs antioxydants alimentaires protégeraient du cancer du poumon. Les efforts de prévention bénéficieraient de cibler la promotion de la consommation de fruits et de légumes riches en caroténoïdes et en vitamine C. / Objective: To investigate the association between dietary intake of carotenoids (β-carotene, α-carotene, β-cryptoxanthin, lutein/zeaxanthin and lycopene) and vitamin C, and risk of lung cancer according to sex, smoking intensity and tumor histological subtype. Methods: In the course of a case-control study conducted in Montreal, Canada, in-person interviews elicited dietary data from 1,105 incident lung cancer cases and 1,449 population controls. Usual frequency of intake of 49 fruit and vegetables two years prior to diagnosis or interview was estimated and converted to antioxidant intakes. Odds ratios (OR) and 95% confidence intervals (CI) between intake variables and lung cancer were estimated using logistic and polytomous regression models, adjusting for potential confounding factors. Results: High intakes of antioxidants were generally associated with some 30% reduction in lung cancer risk. A protective effect was observed among men and women, among never smokers, smokers regardless of intensity, and for small cell carcinoma, squamous cell carcinoma and adenocarcinoma. Conclusions: Results from this study suggest several dietary antioxidants may protect against lung cancer. Prevention programs should promote increased intakes of fruit and vegetables rich in carotenoids and vitamin C.

Objectif: Étudier l’association entre la consommation de café, la consommation de thé noir et le risque de cancer du poumon. Méthodologie: Cette recherche utilise les données obtenues lors d’une étude cas-témoin effectuée à Montréal avec des résidents canadiens âgés entre 35 et 75 ans recrutés entre 1996 et 2001. Les cas étaient des individus atteints du cancer et diagnostiqués entre 1996 et 1997 dans l’un des 18 hôpitaux de la région du Grand-Montréal. Les contrôles on été sélectionnés à partir de la liste électorale et appariés selon la fréquence de distribution des cas par groupe d’âge de 5 ans, par sexe et par district électoral. Au total, 1130 cas et 1484 contrôles ont été inclus dans cette étude. Les rapports de cote (RC) et les intervalles de confiance de 95% (CI) des associations entre la consommation de thé noir, de café et le cancer du poumon ont été estimés à l’aide de la régression logistique non conditionnelle. Quatre aspects de la consommation ont été analysés dans des modèles multivariés distincts: la fréquence de consommation, la consommation journalière moyenne, la durée de consommation et la consommation cumulative. Les covariables potentielles considérées incluaient : l’âge, le sexe, l’historique de tabagisme, le statut du répondant, l’ethnicité, la consommation d’alcool, la consommation de fruit et de légume, l’apport énergétique journalier, l’exposition a des agents professionnelle et les variables socio-économiques . Des analyses secondaires par le sexe, le tabagisme et le type histologique de cancer on été effectuées. Résultats : Aucune association statistiquement significative n’a été observée entre la consommation de thé noir et le cancer du poumon. Nos résultats suggèrent qu’une consommation de ≥ 50 ans était associée avec une augmentation du risque d’adénocarcinome comparée à aucune consommation. Nous avons observé une association inverse statistiquement significative entre la consommation occasionnelle de café et le cancer du poumon (RC : 0.32, 95%CI : 0.17-0.59). La durée de consommation de café n’était pas associée avec le cancer du poumon. Conclusion : Nos résultats suggèrent que la consommation à long terme de thé noir pourrait augmenter le risque d’adénocarcinome. D’un autre côté, la consommation occasionnelle de café pourrait réduire le risque de cancer du poumon. / Objective: To investigate the associations between the consumption of black tea and coffee and lung cancer. Methods: This research was conducted using data from a Montreal lung cancer case-control study that included Canadian residents aged 35 to 75 years old recruited between 1996 and 2001. Cases were individuals diagnosed with lung cancer between 1996 and 1997 from one of 18 Montreal-area hospitals. Controls were randomly selected from the electoral list and frequency matched to the distribution of the cases by 5 year age groups, sex and electoral district. In total, 1130 cases and 1484 controls were included in this analysis. The odds ratios (OR) and 95% confidence intervals (CI) for the association between black tea and coffee consumption and lung cancer were estimated using unconditional logistic regression. Four aspects of the consumption were analyzed in separate multivariate models: the frequency of consumption, average daily amount of consumption, duration of consumption and cumulative consumption. Potential covariates included: age, sex, smoking, respondent status, ethnicity, alcohol intake, fruit and vegetable intake, energy intake, exposure to occupational agents and socioeconomic variables. Analyses by sex, smoking level and tumor histological type were also conducted. Results: No statistically significant association was observed between the consumption of black tea and lung cancer. There were indications that consuming black tea for 50 years or more was associated with an increase in the risk of adenocarcinoma relative to no consumption. A significant inverse association between the consumption of coffee and lung cancer was observed for occasional coffee drinkers when compared to never drinkers with an estimated OR (95%CI) of 0.32 (0.17 - 0.59). The duration of coffee consumption was not statistically significantly associated with lung cancer. Conclusion: Our results suggest that long-term consumption of black tea may increase the risk of adenocarcinoma. On the other hand, the occasional consumption of coffee may reduce the risk of lung cancer.

Diverses études cliniques ont démontré l’existence d’un métabolisme extrahépatique du propofol. Le lieu exact de ce métabolisme n’est pas encore complètement élucidé chez l’homme. Des données chez l’animal suggèreraient que le poumon pourrait contribuer à la clairance totale du propofol. Le présent projet vise à investiguer la contribution pulmonaire à l’élimination systémique du propofol chez des patients sous anesthésie générale. Quatorze patients de type ASA I ou II, âgés entre 35 et 70 ans, pour lesquels une chirurgie cardiaque de routine était prévue, ont été inclus dans la présente étude. Le protocole a été préalablement approuvé par le comité d’éthique et les patients ont tous donné par écrit leur consentement éclairé. Le recrutement des patients a eu lieu à l’hôpital Royal Victoria. Le propofol a été administré en induction sous forme de bolus intraveineux, suivi d’une perfusion continue de 50 g/kg/min. Chez un même patient, des prélèvements sanguins pré- et post pulmonaires ont été pris simultanément de l’artère radiale et de l’artère pulmonaire, sous des conditions de ventilation contrôlée ou apnéiques, dans le but de mesurer les concentrations plasmatiques du propofol. Le gradient artério-veineux a été évalué à l’état d’équilibre afin de déterminer la contribution du poumon à l’élimination totale de propofol. Nous n’avons pas pu démontrer l’existence d’une extraction pulmonaire du propofol chez l’humain. Ceci pourrait être dû à plusieurs facteurs méthodologiques. / Several clinical studies have demonstrated the existence of propofol extrahepatic metabolism. The exact nature and site of this metabolism is not fully elucidated in man, however, the lung may possibly contribute to propofol total clearance as suggested by animal findings. In the present study, pulmonary contribution to total body elimination of propofol was investigated in patients during cardio-surgical anesthesia. Following informed consent and research ethic board approval, fourteen patients-ASA category I or II, between 35 and 70 years of age and scheduled for routine cardiac surgery were included in the present study. Patients were recruited at Royal-Victoria Hospital. At induction, propofol was administered as an intravenous bolus followed by a continuous infusion rate of 50 g/kg/min. Arterial and mixed-venous blood samples were drawn simultaneously from the radial artery and pulmonary artery catheters from patients under controlled ventilation or apneic conditions, for measurement of plasma propofol concentrations. Arterio-venous gradient was assessed under steady-state conditions to evaluate a potential contribution of the lung to the overall elimination of propofol. No statistically significant differences were found between both sampling sites, either under controlled ventilation or after a short period of apnea. We were unable to demonstrate the existence of propofol pulmonary extraction in the lungs in humans. This might be explained by methodological factors

Objectif: Examiner l’association entre l'exposition aux évènements stressants de la vie et le cancer du poumon. Méthodes: Les données proviennent d’une étude cas-témoins, menée chez les hommes et les femmes vivant dans la région métropolitaine de Montréal entre 1996 et 2001. Le cancer du poumon d’un cas éligible devait être confirmé histologiquement à l’un des 18 hôpitaux de cette région. Les témoins ont été sélectionnés aléatoirement de la liste électorale du Québec et ont été appariés au cas par fréquence de groupes d'âge et par sexe. Un questionnaire a été administré en entrevue pour recueillir les données, dont l’évaluation de huit évènements stressants de la vie par le participant. Si le participant avait vécu un évènement stressant ciblé durant les six dernières années, il devait aussi coter cet évènement sur une échelle de trois points. La régression logistique non conditionnelle a été utilisée pour estimer les rapports de cotes ainsi que leurs intervalles de confiance à 95%. Des analyses par sexe, niveau de tabagisme et par type histologique ont été réalisées. Nous avons aussi analysé l’association entre le cancer du poumon et le nombre total d'évènements, les évènements de perte et les évènements socioéconomiques, ainsi que chaque évènement individuellement. Les analyses des scores d'impact autoévalués et avec un score externe de perception, ont également été menées. Résultats: La population de ce projet comprend 1061 cas et 1422 témoins, âgés de 35 à 70 ans. Les participants inclus avaient répondu aux sections du questionnaire portant sur les facteurs de style de vie et sur l'historique de tabagisme. Dans l'ensemble, nous n’avons pas observé d’association entre le cancer du poumon et l'exposition aux évènements stressants de la vie. Nous avons observé une diminution du risque pour les évènements socioéconomiques autoévalués comme peu stressants (RC=0,50; IC 95%= 0,31 - 0,81). Conclusion: Nos résultats suggèrent que les évènements socioéconomiques sont associées à un risque réduit si ces évènements sont considérés comme peu stressant. / Objective: To examine exposure to stressful life events in relation to lung cancer risk. Methods: Our research used data from a case-control study conducted in Montreal from 1996 to 2001. Cases were diagnosed with histologically confirmed incident lung cancer at one of 18 Montreal-area hospitals. Controls were randomly selected from the Quebec electoral list and frequency matched to the distribution of cases by sex and 5 year age groups. Data was collected on sociodemographic characteristics, lifetime smoking, and lifestyle factors including 8 stressful life events. Participants indicated the stressful life events they experienced over the past six years, and an appraisal of their level of stress due to each event on a three-point scale. Unconditional logistic regression was used to estimate adjusted odds ratios and 95% confidence intervals. Each stressful life event was analyzed individually as well as in grouped variables measuring total number of events, loss events and socioeconomic events. Analyses of self-appraised impact scores were also conducted; additionally an external perceived stress score was also employed. Results: 1061 cases and 1422 population controls were included in the analyses. Overall, we observed no association between lung cancer and stressful life events. A decrease in risk for socioeconomic events self-appraised as not very stressful was observed (OR, 0.50; 95% CI, 0.31, 0.81), which included job loss, increase in debt, and move to another city. Conclusion: Our results suggest that socioeconomic events, deemed not very stressful, may reduce the risk of lung cancer.

Les mécanismes épigénétiques sont apparus comme fondamentaux au cours de la tumorigenèse, où l’inhibition des gènes suppresseurs de tumeurs et d'autres gènes associés aux cancers peut être causée non seulement par des facteurs génétiques, mais aussi épigénétiques. La réversibilité intrinsèque et l'ubiquité des modifications épigénétiques ainsi que leurs apparitions précoces dans de nombreux cancers en font une cible attractive pour la découverte de biomarqueurs et l’élaboration de stratégies pour la prévention du cancer. Afin d'identifier les événements épigénétiques impliqués dans la cancérogenèse et d’acquérir une meilleure compréhension des mécanismes, nous avons utilisé des méthodes quantitatives permettant de déterminer les profils de méthylation de l'ADN au sein d’un panel de gènes associés au cancer. Ces travaux ont principalement été effectués sur des cas de cancer du poumon et des contrôles. Nos analyses ont révélé une fréquence élevée et anormale d’hyperméthylation de l’ADN au niveau de gènes spécifiques dans les tumeurs pulmonaires par rapport aux tissus environnants non-tumoraux. Ces résultats sont en accord avec l'hypothèse établie qu’une méthylation aberrante de l'ADN se produit d’une manière tumeur-spécifiques et au niveau de certains gènes. Nous avons montré une association entre les changements de méthylation de l’ADN des gènes et certains facteurs environnementaux connus pour être des facteurs de risque (tels que le tabagisme et la consommation d’alcool). Nos résultats suggèrent également que les caractéristiques clinico-pathologiques tels que l'âge et le sexe peuvent influencer les niveaux de méthylation de l’ADN. Nous avons étudiés les conséquences moléculaires de l’inactivation des gènes ayant une hyperméthylation anormale dans les tumeurs et nous avons montré que leur dérégulation par voie épigénétique compromettait des voies de signalisation importantes (telles que les voies de signalisation déclenchant la mort cellulaire) / Epigenetic changes have emerged as key mechanisms in fpment. The main events associated with cancer development and progression such as silencing of tumor suppressor genes and activation of proto-oncogenes can be caused not only by genetic but also by epigenetic deregulation. The intrinsic reversibility and ubiquity of epigenetic changes as well as their early appearances in virtually all types of human cancer make them attractive subjects for biomarker discovery and strategies for cancer prevention. In order to identify critical epigenetic events involved in common human cancers and to gain a better mechanistic understanding of them we have applied quantitative profiling of DNA methylation states in a panel of cancer-associated genes in large case-control studies of lung cancer. Our analyses revealed a high frequency of aberrant hypermethylation of specific genes in lung tumors as compared to surrounding non-tumor tissues, consistent with the notion that aberrant DNA methylation occurs in a tumor-specific and gene-specific manner. Importantly, we have identified specific DNA methylation changes that are associated with the established and suspected risk factors (such as tobacco smoking and alcohol intake). Our results also indicated that clinicopathological features such as age and gender may also influence DNA methylation levels. Furthermore, we have carried out functional studies and identified possible underlying mechanisms and functional impact of deregulated methylation-mediated silencing of the genes under study on cellular processes (such as cell death response)

Le VEGF-A est l'un des facteurs de croissance les plus importants au cours de la néo-angiogénèse tumorale. Ce rôle en a fait une cible de choix pour le développement de thérapies. Ainsi, différents médicaments le ciblant (Bevacizumab, AvastinR) ou ciblant ses voies de signalisation (inhibiteurs des récepteurs VEGFR) sont actuellement utilisés en clinique, notamment dans les adénocarcinomes pulmonaires. Cependant, malgré des résultats initiaux prometteurs, un grand nombre de patients apparaissent d'emblée résistants ou échappent à ces thérapies, voir même développent des tumeurs plus agressives. A ce jour, il n'existe aucun moyen d'identifier les patients susceptibles de répondre à ces thérapies. Récemment, de nouveaux variants d'épissage du VEGF-A issus d'un épissage alternatif différentiel au niveau du dernier exon ont été identifiés, les isoformes VEGFxxxb. A l'inverse des VEGFxxx, ces variants sont anti-angiogéniques. Si les effets paracrines des isoformes du VEGF-A sur les cellules endothéliales ont été bien caractérisés, bien peu d'études se sont penchées sur leurs effets autocrines sur les cellules tumorales qui expriment à leur surface les récepteurs VEGFR1 et VEGFR2. Dans ce contexte, le but principal de notre étude était de déterminer le statut d'expression et les fonctions biologiques de l'isoforme VEGF165b dans les tumeurs primaires et dans des modèles cellulaires dérivés de Carcinomes Pulmonaires Non à Petites Cellules (CBnPCs). Nos résultats identifient des profils d'expression variables du VEGF165b chez les patients atteints de CBnPCs, et montrent que de hauts niveaux intratumoraux de VEGF165b sont associés à un envahissement ganglionnaire. De plus, nos résultats identifient une boucle autocrine au travers de laquelle l'activation des récepteurs VEGFR1/VEGFR2 par le VEGF165b conduit à l'apparition de cellules tumorales présentant un phénotype plus invasif. Finalement, nous montrons que le traitement des cellules tumorales par le Bevacizumab (BVZ) mais aussi par les sels de platine auquel il est associé en clinique augmente l'expression du VEGF165b, la signalisation autocrine qu'il active et conduit à l'apparition de cellules tumorales plus agressives et résistantes à l'apoptose induite par le cisplatine. Ces résultats sont la première démonstration de la capacité du VEGF165b à signaliser sur les cellules tumorales. Dans une seconde étape de notre travail, nous avons étudié le rôle que pourraient jouer les intégrine β1 et β3 dans le maintien de la signalisation induite par le VEGF165b dans les cellules de CBnPCs. Nous montrons que le VEGF165b active l'intégrine β1. Cette activation aboutit à un réarrangement du cytosquelette d'actine en fibres de stress, ce qui pourrait favoriser la migration de ces cellules. De manière intéressante, le BVZ est capable d'induire ce même phénotype par un mécanisme nécessitant l'expression du VEGF165b, de l'intégrine β1, mais aussi de l'intégrine β3. La formation de ces fibres de stress est associée à l'activation de voies de signalisation d'aval mettant en jeu la phosphorylation des protéines FAK et cofiline. De plus, nous mettons en évidence l'existence de complexes entre la neuropiline 2 et l'intégrine β1 dans les cellules de CBnPCs qui seraient susceptibles de participer à l'activation de ces voies. Ainsi, le VEGF165b et le BVZ apparaissent capable de signaliser à travers les intégrines β1 et β3 dans les cellules de CBnPCs, suggérant un rôle de ces intégrines dans la réponse des cellules tumorales aux thérapies anti-angiogéniques. En conclusion, nos résultats identifient un rôle du variant VEGF165b dans la progression des CBnPCs et la réponse aux thérapies anti-angiogéniques et aux chimiothérapies, ce qui suggère que le VEGF165b pourrait être un marqueur réponse au BVZ dans les CBnPCs. / VEGF-A is one of the most important factors during tumor neoangiogenesis. This role has made it a prime target for the development of therapies. Thus, various drugs targeting VEGF-A (Bevacizumab, Avastin®) or its signaling pathways (VEGFR inhibitors) are currently used in clinical practice, especially in lung adenocarcinomas treatment. However, despite promising initial results, many patients are refractory or escape these therapies, and sometimes, even develop more aggressive tumors. To date, there is no means to identify patients who are likely to respond these treatments. Recently, new splicing variants of VEGF-A resulting from an alternative splicing at the last exon, were identified and called VEGFxxxb. Unlike VEGFxxx, these variants are antiangiogenic. If paracrine effects of VEGF-A isoforms on endothelial cells have been well characterized, few studies have examined their autocrine effects on tumor cells expressing VEGFR1 and VEGFR2. In this context, the main aim of our study was to determine the expression status and biological functions of VEGF165b in primary tumors and derived cell models of non small cell lung carcinoma (NSCLC). Our results identify variable expression profiles of VEGF165b in NSCLC patients, and show that high levels of intratumoral VEGF165b are associated with lymph node metastases. Furthermore, our results identify an autocrine loop through which the VEGFR1/VEGFR2 activation by VEGF165b leads to the appearance a more invasive phenotype on tumor cells. Finally, our results show that treatment of tumor cells by Bevacizumab (BVZ) but also platinum salts, with which it is associated clinics, increases VEGF165b expression and autocrine signaling, which leads to appearance of tumor cells that are more aggressive and resistant to cisplatin-induced apoptosis. These results are the first evidence of the VEGF165b ability to signalize on tumor cells. In a second stage of our work, we investigated the potential role of β1 and β3 integrins in maintaining VEGF165b signaling in NSCLC cells. We show that VEGF165b activates beta1 integrin. This activation leads to a rearrangement of the actin cytoskeleton in stress fibers, which may promote tumor cell migration. Interestingly, BVZ is able to induce this same phenotype by a mechanism requiring the expression of VEGF165b , beta1 integrin and beta3 integrin. The formation of these stress fibers is associated with the activation of downstream signaling pathways involving proteins phosphorylation of FAK and cofilin. In addition, we highlight the existence of neuropilin-2/β1 integrin complexes in NSCLC cells, which are likely to participate in these pathways activation. Thus, VEGF165b and especially BVZ appear able to signal through beata1 and beta3 integrins NSCLC cells, suggesting a role of these integrins in tumor cells response to antiangiogenic therapies. In conclusion, our results are the first evidence of a role of VEGF165b in NSCLC progression and response to antiangiogenic therapies and chemotherapies; they suggest that VEGF165b could be a marker of response to BVZ in NSCLC.

Selon l'American Lung Association, dans les dernières années, les maladies pulmonaires sont devenues la troisième cause mondiale de décès après les maladies cardiovasculaires et le cancer. Et il est prévu que la position augmente dans ce classement au cours des dix prochaines années. Les maladies pulmonaires telles que la broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO) et la fibrose interstitielle affectent des millions de personnes dans le monde, tuant des milliers d'entre eux chaque année tandis que de nouveaux cas sont signalés. Aujourd'hui, il n'y a pas de diagnostic précoce des maladies pulmonaires. Celles-ci se manifestent essentiellement par une modification des propriétés viscoélastiques du parenchyme pulmonaire qui ne peut être détectée par les techniques usuelles appliquées généralement sur les autres organes. La tomodensitométrie par rayons X et la biopsie pulmonaire chirurgicale peuvent indiquer la maladie. Cependant, il n'est pas encore possible de prédire la progression de cette dernière ni de déterminer la durée optimale de la thérapie, ni encore d'explorer l'administration d'autres agents potentiellement moins toxiques que ceux utilisés de nos jours. Les causes et les mécanismes de la maladie ainsi que les facteurs génétiques associés ne sont pas encore déterminés. Les enjeux sociétal et médical sont énormes. Les propriétés viscoélastiques des tissus pulmonaires jouent un rôle clé dans la fonction-même de l'organe. Elles pourraient être des biomarqueurs pulmonaires très sensibles puisqu'elles dépendent de la structure des tissus, des conditions biologiques, et qu'elles sont considérablement altérées par la plupart des maladies pulmonaires comme le cancer, l'emphysème, l'asthme ou la fibrose interstitielle. Toutefois, l’auscultation et l’exploration tactile couramment utilisées ne peuvent pas localement les sonder in vivo. Dans ce travail de thèse, une nouvelle modalité a été développée pour cartographier les propriétés viscoélastiques du parenchyme pulmonaire afin de détecter, quantifier et classer les maladies qui les modifient. Cette nouvelle méthode d'imagerie, l’élastographie par résonance magnétique de l'hélium-3 hyperpolarisé, bénéficie de l'innocuité et de la sensibilité de la technique ainsi que de l'importance du signal d'hélium-3 hyperpolarisé dans les poumons.Tout d'abord, la technique a été validée sur des fantômes de poumons préservés de cochon. D'une part, les hypothèses de confinement du gaz et de l'indépendance à la composition du gaz qui sous-tendent l'élastographie IRM quantitative de l'hélium-3 ont été confirmées. D'autre part, la sensibilité de la technique a été éprouvée par rapport à l'inflation des poumons et à leur dépendance à la gravité. Puis, un mode d'excitation original a été développé et les protocoles d'acquisition IRM ont été optimisés pour réaliser l'élastographie IRM de l'hélium-3 in vivo. Les premières mesures de propagation d'ondes de cisaillement ont été obtenues à la fois dans des poumons de rat et d'humain. Les modules d'élasticité de cisaillement obtenus s'accordent assez bien avec les valeurs de rigidité obtenues ex vivo par les techniques alternatives. Ce travail ouvre une voie unique d'exploration in vivo de la physiopathologie pulmonaire. / According to the American Lung Association, for the last few years, lung diseases have become the third most common cause of death worldwide after cardiovascular disease and tumors, and it is expected to rise up the ranking position in the next ten years. Lung diseases such as Chronic Obstructive Pulmonary Disease and interstitial fibrosis affect millions of people worldwide, killing thousands of them every year while new cases are reported. Today, there is no early diagnosis of these pulmonary diseases. They effectively manifest by a modification of the viscoelastic properties of the lung parenchyma which cannot be detected by usual techniques that are applied to other organs. X-ray computer tomography and surgical lung biopsy can state the disease. However, it is not yet possible to predict its progression, to determine the optimal length of the therapy, or to explore the administration of other agents potentially less toxic than those used nowadays. Causes and mechanisms of the disease, associated genetic factors are not determined yet. The social and medical issues are huge. The viscoelastic properties of lung tissue play a key role in the basic function of the organ. They could be very sensitive pulmonary biomarkers as they depend on the tissue structure, the biological conditions, and they are dramatically altered by most lung diseases like cancer, emphysema, asthma, or interstitial fibrosis. However, current auscultation and tactual explorations fail to regionally probe them in vivo.In this PhD work, a new modality was developed to regionally measure the viscoelastic properties of the lung parenchyma in order to detect, quantify, and classify diseases that modify them. This new imaging approach, hyperpolarized helium-3 Magnetic Resonance Elastography (MRE), benefit from the innocuity and the sensitivity of the technique as well as from the huge hyperpolarized helium-3 signal in the lung. First, the technique was validated on preserved pig lung phantoms. On the one hand, the assumptions of gas confinement and gas content independence that support quantitative helium-3 MRE were assessed. On the other hand, the sensitivity of the technique was challenged with respect to lung inflation and gravity dependence. Second, original means of mechanical excitation were developed and MR acquisition protocols were optimized to perform helium-3 MRE in vivo. First measurements of shear wave propagation were achieved in both rat and human lungs. Resulting shear elasticity agrees fairly well with stiffness values found ex vivo by alternative measurement techniques. This work opens up promising insights into lung pathophysiology in vivo.

Les cancers du poumon se placent au quatrième rang des cancers tous sexes confondus et constituent la première cause de mortalité par cancer pour l’homme et la troisième chez la femme. Le pronostic est sombre avec une survie relative globale estimée à 43% à 1 an et 14% à 5 ans. Les adénocarcinomes, les carcinomes épidermoïdes et les carcinomes à grandes cellules selon la classification OMS 2015 correspondent à 85% de ces cancers. Les adénocarcinomes pulmonaires ont été scindés en de multiples entités grâce aux progrès des techniques de biologie moléculaire ayant permis d’identifier différentes mutations (EGFR, RAS..) ou réarrangement chromosomique (EML4-ALK), à l’origine de ces tumeurs. Différentes thérapies ciblées ont pu ainsi être développées afin de contrecarrer ces anomalies tels que le crizotinib en cas de réarrangement EML4-Alk ou l’erlotinib en cas de mutation de l’EGFR. Chacun de ces sous-types tumoraux a une présentation clinique et une évolution qui lui est propre. Nous nous sommes particulièrement intéressés au réarrangement ALK, car la génération de néoépitopes dérivés de ce réarrangement pourrait induire une réponse immunitaire. Par ailleurs, il avait été montré dans des lymphomes qu’une translocation NPM-ALK induisait l’expression de PD-L1 via Stat 3. Or la liaison de PD-L1 à PD-1 exprimé par les lymphocytes T (LT) délivre un signal inhibiteur à ces cellules. Ce mécanisme d’échappement constitue une cible thérapeutique via des anticorps qui bloquent cette interaction. Le premier objectif de ce travail a consisté à caractériser la réponse immunitaire effectrice (LT-CD8) et les mécanismes régulant cette réponse (expression de PD-L1, de PD1, infiltration par des LT régulateurs, perte du CMH de classe 1) dans les adénocarcinomes du poumon avec un réarrangement ALK. Cette étude a été réalisée avec une nouvelle méthode de quantification des cellules immunes reposant sur une analyse multiparamétrique in situ fluorescente avec une analyse spectrale permettant de s’affranchir des problèmes de compensation de fluorescence. J’ai montré que les tumeurs du poumon avec un réarrangement ALK exprimaient plus fréquemment PD-L1 que les tumeurs non mutées ou présentant une mutation de l’EGFR. Si le nombre médian de lymphocytes T-CD8+, exprimant ou non PD1 ne différait pas entre les différents groupes, nous avons montré que les tumeurs ALK réarrangé présentaient, avec une fréquence plus grande, une expression de PD-L1 associée à un infiltrat LT-CD8+ total ou intratumoral ou CD8+PD1+ total ou intra-tumoral supérieurs à la médiane. Cette corrélation n’était pas retrouvée, ni dans les ADC EGFR muté ni dans les ADC non ALK, non EGFR, non KRAS. L’expression de PD-L1 associée à l’infiltration par les LT-CD8 exprimant PD-1 sont considérées comme des biomarqueurs de réponse à l’immunothérapie par des anti-PD-1/PDL-1. Cette caractérisation du microenvironnement des tumeurs du poumon avec un réarrangement ALK pourrait permettre de mieux comprendre le profil de réponse des patients à cette immunothérapie. La paroi alvéolaire du poumon est une surface muqueuse séparant l’organisme du monde extérieur. Or il est connu que la réponse immunitaire muqueuse n’est pas similaire à la réponse observée dans le sang aussi bien en termes de phénotype des cellules présentes dans ces deux compartiments que par le mode de génération et d’induction de ces cellules. Dans un premier travail de l’équipe nous avons montré que seule une vaccination par voie nasale (voie muqueuse) permettait le recrutement dans une tumeur de la sphère ORL ou du poumon, de LT anti-tumoraux et la régression de tumeurs muqueuses ORL et pulmonaires, contrairement à une vaccination par voie systémique (intramusculaire). Cette efficacité de la vaccination muqueuse était associée à l’induction de lymphocytes T résidents mémoires (Trm) dans les sites muqueux (poumon, ORL) caractérisés par l’expression des intégrines CD103 et CD49a. (...) / Lung cancer is the most common cause of cancer-related mortality worlwide and a therapeutic challenge. Approximately 5% to 6% of non-small cell lung carcinoma (NSCLC) have chromosomal rearrangements of the anaplastic lymphoma kinase (ALK) gene, which mainly involve the echinoderm microtubule–associated protein-like 4 (EML4) gene as a partner. Even if the ALK tyrosine kinase inhibitor (TKI), crizotinib, has been successfully developed in these patients, resistance invariably occurs leading to tumor relapse. The ALK rearranged protein is immunogenic, was shown to induce PD-L1 and highlight the potential of immunotherapy in this cancer. The first issue of our work was to set up an immunofluorescence multiplex platform to comprehensively analyse the tumor microenvironment of a retrospective cohort of 29 ALK positive ADC, compared to 27 EGFR mutated ADC and 25 wild type ADC. Mean number of total CD8+T cells expressing or not PD-1 and the ratio of CD8/regulatory T cells weren’t significantly different between the various subgroups. The percentage of tumor cells expressing PD-L1 were higher in the ALK positive ADC, than in the EGFR positive ADC or WT lung cancer. We found a significant correlation in ALK positive ADC between the number of total or intratumoral (intraT) CD8+ or PD-1+CD8+T and the expression of PD-L1 by tumor cells suggesting a possible role of adaptive immunity in the regulation of PD-L1 on these tumor cells. Furthermore, the percentage of patients displaying two criteria of clinical response (% PD-L1 on tumor cells and infiltration by intraT PD-1+CD8+ or CD8+T cells) was higher in the ALK positive ADC. According to our results, a subgroup of ALK rearranged lung ADC patients may represent good candidates to be treated by anti-PD-1/PD-L1 antibodies. The alveolar wall is a mucosal site in contact with the environment. Resident memory T cells (Trm) found most prominently at mucosal sites represent a new subset of long lived memory T cells that remain in tissue and do not recirculate. Due to their role in local immunity, strategies to elicit Trm after vaccination have been developed. We and others clearly showed that mucosal immunization were more efficient than the conventional systemic route (intramuscular, subcutaneous) to elicit Trm at the mucosal tumor site. Indeed, the mucosal route of immunization imprints T cells with a mucosal homing program defined by a profile of integrin and chemokine receptors promoting their homing to the site of initial activation. A correlation was observed between the ability to elicit these cells at the tumor site and the control of tumor growth. The second issue of this work was to characterize in a mouse model Trm after mucosal cancer vaccine administration and in human lung cancer. We first developed various original strategies (mucosal immunization, use of mucosal vector, modulation of TGF, parabiosis experiments) to elicit or inhibit Trm in a preclinical model of head and neck cancer. All these experiments converged to demonstrate that the induction of Trm are required for the control of tumor growth. In order to extrapolate this role of Trm in humans, we found that the number of Trm correlated with a better overall survival in lung cancer in multivariate analysis. The induction of Trm may represent a new surrogate biomarker for the efficacy of cancer vaccine.

Introduction : L'installation de caméras de Tomographie à Emission de Positons (TEP) a eu lieu en 2003 dans l'inter région Grand-Est de la France. Plusieurs études ont montré ses performances diagnostiques et ses bénéfices en évitant: des interventions de chirurgie exploratrice devenue inutile (thoracotomie aux séquelles douloureuses, laparotomie exploratrice), et certains examens complémentaires d'imagerie ou d'exploration fonctionnelle inutile. Objectifs : 1) évaluer le changement des stratégies diagnostiques du Nodule Pulmonaire Isolé (NPI) et du Cancer du Poumon Non à Petites Cellules (CPNPC) induit par l'implantation de la TEP dans l'inter - région Grand - Est de la France ; 2) mesurer l'impact du changement sur la qualité de vie des patients atteints d'un NPI et d'un CPNPC ; et 3) étudier le rôle pronostique de la QV sur la survie des patients atteint d'un CPNPC.Méthodes : Etude prospective multicentrique constituant 2 cohortes « Avant (2001 - 2002) » et « Après (2004 - 2005) » de l'implantation de la TEP. Ont été recueillis : les caractéristiques sociodémographiques des patients, clinique du NPI et du CPNPC, les examens diagnostiques et traitements réalisés jusqu'à 6 mois après la fin du bilan. Deux auto-questionnaires de QV (SF36 et QLQ C-30) ont été distribués à 3 et 6 mois après la fin du bilan diagnostique.Résultats : 1) Nous avons observé une diminution du nombre d'examens réalisés au cours du bilan diagnostique d'un NPI de 4 examens en phase avant à 3 en moyenne en phase après. Néanmoins, la fréquence des examens invasifs jugés évitables a posteriori pratiqués chez les patients ayant un NPI bénin n'était pas différente (47% phase avant versus 49% phase après). Un an après son installation, la TEP a été utilisée chez 11% des patients. 2) Les patients atteints d'un NPI et quelque soit sa nature, maligne ou bénigne, ont eu un score moyen de QV plus bas (-8 à -32 points, p<0.001) que celui mesuré dans la population générale française indépendamment du sexe et de l'âge. Les scores QV des patients ayant un NPI bénin se révélaient être statistiquement plus élevés que ceux des patients ayant un NPI malin, notamment dans les dimensions « fonctionnement social », « rôle physique » et « rôle émotionnel » (+10, +14 et +18 points respectivement, p=0,02 à 0,04).3) Les bons scores en fonctionnement physique en SF-36 (HR=0.78 ; IC=0.68 - 0.90 ; p<0.001), et en la limitation due à l?état physique en QLQ-C30 (HR=0.53 ; IC=0.59 - 0.89 ; p=0.003) indiquant une bonne perception des patients sur leurs fonctionnement physique sont liés à une meilleure survie. Les symptômes élevés de constipation (HR=1.18 ; IC=1.005-1.38 ; p=0.04) en QLQ-C30, par contre, est lié à une mauvaise survie. Le sexe féminin est lié à une meilleure survie (HR=0.55 ; IC=0,33 - 0,94 ; p=0,04). Cependant, le stade III et IV du CPNPC est associé à une mauvaise probabilité de survie (HR=1,72 ; IC=1,16 - 2,57 ; p=0,007).Discussion/conclusion : Les stratégies diagnostiques du NPI ont changé. L'impact de cette maladie, mesuré de façon subjective par la qualité de vie (QV) des patients peut indiquer certains domaines essentiels à améliorer dans sa prise en charge car une meilleure QV en oncologie broncho-pulmonaire est associée à une meilleure survie / Background: The Positron Emission Tomography was installed in 2003 in the North-eastern region of France. Previous studies showed its diagnostic performance and its benefices in avoiding: surgical exploratory interventions proved to be unnecessary a posteriori (for example, thoracotomy or laparotomy with painful consequences), and certain complementary imaging tests or unnecessary functional explorations. Objectives : 1) to evaluate changes in diagnostic strategies of Solitary Pulmonary Nodule (SPN) and Non Small Cell Lung Cancer (NSCLC) induced by the implantation of PET in the Northeastern region of France ; 2) to mesure the impact of these changes on the health related quality of life (HRQoL) of patients with SPN and NSCLC; and 3) to study the prognostic role of the HRQoL on the survival of patients with NSCLC.Methodes: An observational, prospective, multi-center design was applied. Two cohorts « Before (2001 - 2002) - After (2004 - 2005) » the PET implantation in the regions were settled up. Data collected included: patients' socio-demographic and clinical characteristics, the diagnostic tests and then treatments that were carried out during 6 months after the end of the diagnostic process. Two HRQoL questionnaires (the generic questionnaire SF-36 and the cancer specific one QLQ-C30) were distributed at 3 and 6 months after the end of the diagnostic process.Results:1) The number of diagnostic tests of patients with SPN decreased significantly from a mean of 4 in the before-PET to 3 tests in the after-PET period. Meanwhile, there was not any difference of the frequency of invasive tests considered unnecessary aposteriori for patients with benign SPN (47% before-PET versus 49% after-PET period). One year after its installation, the PET was used in 11 % of diagnostic strategies. In 7.7% of cases it was used after the bronchoscopy. 2) A comparison of the QoL with that of the French general population revealed that patients with SPN, whatever the diagnosis, benign or malignant, had worse mean scores (-8 to -32 points, p<0.001) compared to the general population with similar age and sex. A difference of 24, 30 and 32 points were observed in the "physical functioning", "emotional role" and "physical role" (p<0.001). The scores of patients with benign nodule were higher than those of malignant, especially on "social functioning", "physical role", and "emotional role" (+10, +14 and +18 points respectively, p=0.02 to 0.04). 3) Good scores on "physical functioning" of SF-36 (HR=0.78; CI=0.68 - 0.90; p<0.001) as well as "role functioning" of QLQ-C30 (HR=0.53; CI=0.59 - 0.89; p=0.003) were related to a better survival. Higher symptoms of constipation (HR=1.18; CI=1.005-1.38; p=0.04) in QLQ-C30 were associated to a worse one. While being a woman was associated to a better survival (HR=0.55 ; CI=0,33 - 0,94 ; p=0,04), the stage III and IV of the NSCLC was related to a lower one (HR=1,72 ; CI=1,16 ? 2,57 ; p=0,007) .Conclusion: The diagnostic strategies of SPN changed after PET was available for medical practice. This study showed the negative impact of SPN to patients' HRQoL. It indicates the domains in which health practitioners could interfere in order to improve the management of these diseases, because this study confirmed previous studies in pulmonary oncology, that patients' QoL is related to the survival

Mondialement, le carcinome hépatocellulaire (CHC) et le cancer du poumon (CP) constituent un problème majeur de santé publique. Plusieurs études d'association gène candidat ont montré que les SNPs de gènes candidats à la réparation d'ADN et au métabolisme des monocarbones (MMC) influencent le risque de CHC et CP. Toutefois, aucune étude n'a évalué, de façon exhaustive, l'influence des SNPs de la réparation d'ADN ou du MMC avec le risque de CP ou de CHC. Notre étude vise à identifier - à l'aide de deux SNP array de 384 SNPs - les polymorphismes génétiques de la réparation d'ADN et du MMC qui sont prédictifs du risque de CHC chez des Caucasiens cirrhotiques. Nous avons aussi recherché les déterminants génétiques de la réparation d'ADN associés au risque de CP. Nos résultats ont montré que six SNPs du gène BRIP1 (BRCA1interacting protein C?terminal helicase ; rs4986763, rs4986764, rs1557720, rs4986765, rs2191248, et rs11871785) étaient significativement associés au risque de CHC chez les patients porteurs d'une cirrhose d'étiologie virale selon le modèle génétique additif. Après correction de "False Discovery Rate", BRIP1 rs4986764 et rs1557720 étaient significativement associés au risque de CHC. Deux SNPs du MMC situés sur GGH (rs11545076 et rs11545077) étaient significativement associés au risque de CHC chez les patients porteurs d'une cirrhose d'étiologie non virale. Par ailleurs, seul le polymorphisme POLL rs3730477 était associé à un risque accru de CP dans le modèle génétique récessif. La dernière partie de notre étude était consacrée à l'analyse comparée d'hémogrammes et des dommages d'ADN chez des conducteurs de taxi-moto (CTM) de Cotonou - exposés à l?air pollué par le benzène et les HAPs -, et les témoins non exposés. Nos résultats ont montré une réduction significative du nombre des globules blancs, lymphocytes, neutrophiles et plaquettes, avec une misincorporation accrue d'uracile, de 8 oxodG et la présence d'un adduit majeur d'ADN chez les CTM par rapport aux témoins. En conclusion, nous avons identifié six variants sur BRIP1 et deux variants sur GGH associés au risque de CHC sur une cirrhose d'étiologie virale et non virale, respectivement. De plus, nous avons montré que POLL rs3730477 est un prédicteur significatif du risque de cancer du poumon. Une validation de ces résultats dans des cohortes indépendantes s'avère indispensable / Worldwide, hepatocellular carcinoma (HCC) and lung cancer (LC) represent a major public health problem. Previous studies reported associations between single nucleotide polymorphisms (SNPs) in DNA repair or monocarbon metabolism (MCM) genes and LC or HCC risk. However, influences of these SNPs on LC or HCC risk have not been comprehensively evaluated. Our study aimed to identify potential interesting DNA repair and MCM gene variants associated with HCC risk in cirrhotic Caucasians. To this end, we used the Illumina's GoldenGate® technology and performed a comprehensive investigation of 384 SNPs on 94 DNA repair genes and 384 SNPs on 77 MCM genes. This comprehensive SNP-array fine mapping approach was also used to identify potential interesting DNA repair gene variants associated with susceptibility to LC in Caucasians. Our results showed that six variants on BRIP1 gene (BRCA1 interacting protein C-terminal helicase: rs4986763, rs4986764, rs1557720, rs4986765, rs2191248, and rs11871785) were significantly associated with HCC risk in patients carrying hepatitis virus-associated cirrhosis under an additive genetic model. After false discovery rate (FDR) correction for multiple testing, BRIP1 rs4986764 and rs1557720 displayed statistically significant associations with HCC risk. Two SNPs on GGH gene were associated with HCC risk in patients carrying non viral cirrhosis. In our study, only POLL rs3730477 was associated with an increased LC risk under a recessive genetic model (OR=2.81, 95% CI 1.51?5.24). Lastly, we evaluated hematologic changes and levels of DNA adducts, 8-oxodG, dU, and m5dC in Cotonou's motorbike taxi drivers (MBTD) - exposed to air pollution by benzene and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) - compared to unexposed controls. Compared to controls, MBTD displayed a significant decrease in the number of white blood cells, lymphocytes, neutrophils and platelets, with the formation of an unknow DNA adduct, whereas uracil misincorporation and 8-oxodG levels in DNA were significantly increased. In conclusion, we identified six variants on BRIP1 gene and two variants on GGH gene that are associated with susceptibility to HCC. In addition, POLL rs3730477 variant was associated with susceptibility to LC. Replication of these findings in independent cohorts is warranted