Thesis (M.S.)--University of Missouri--Columbia, 2004. / Typescript. Includes bibliographical references (leaves 64-66). Also issued on the Internet.

Thèse (Ph. D.) -- Université Laval, 1997. / Bibliogr.: f. 349-376. Publié aussi en version électronique.

Thesis (M.S.)--Rochester Institute of Technology, 2006. / Typescript. Includes bibliographical references (leaves 48-51).

Thesis (Ph. D.)--University of Texas at Austin, 2006. / Vita. Includes bibliographical references.

>Magister Scientiae - MSc / Prostate cancer is a deadly disease that occurs in the male’s prostate gland. A prostate gland is a walnut structure that forms part of the male’s reproductive system. Prostate cancer is caused by high level than normal of PSA (Gleason score > 4 ng ml-1) in human blood. Some symptoms associated with high levels of PSA include blood in urine, pain when urinating, difficulty in getting and keeping an erection, blood in semen and pain in upper thigh. An immunosensor is a type of biosensor that has an antigen or antibody fragment as its biological recognition component. The specificity of the molecular recognition of antigen by antibodies to form a stable complex is the basis of immunosensor technology. In this work, overoxidized polypyrrole (OvoxPpy) was electrosynthesized as a novel sensor platform on glassy carbon electrode (GCE). The OvoxPpy was then doped with osmium telluride quantum dots(OsTe2QDs) by drop-coating method to form OsTe2QDs|OvoxPpy|GCE system. The morphology and the size of OsTe2QDs|OvoxPpy|GCE nanocomposite were determined using scanning electron microscopy. The size of thioglycolic acid capped osmium telluride quantum dots (TGA-OsTe2QDs) used as support material for the biosensor was about 2.289 nm. These quantum dots showed an excellent photo-absorption properties with an ultraviolet- visible (UV-Vis) photo absortion band occurring at 406nm associated with high band energy of 3.05 eV. The electrochemical immunosensor for PSA was prepared by immobilizing anti- PSA-antibody onto the OsTe2QDs|OvoxPpy|GCE by drop-coating and allowing it to dry for 2h. The nanocomposite sensor platform and the immunosensor were electrochemically characterised by voltammetric and impedimetric techniques. The phase shift in Bode diagram at maximum frequency was indicative of kinetic changes. Charge transfer resistance, Rct, was used as the analytical parameter for measuring the interfacial kinetics which occurred as a result of the bio-recognition event between anti-PSA-antibody and PSA. The impedance of the quantum dot electrode (TGA-OsTe2QDs-Nafion|GCE) was lower (1.490 x 104 kΩ) than the impedance of the immunosensor platform (BSA-Anti-PSA-antibody|TGA-OsTe2 QDs|OvoxPpy|GCE), 2.754 x 104. The Rct of the immunosensor was found to increase with increasing concentration of PSA. The linearity of the immunosensor at the very low concentration range (1.266 - 4.207 fg ml-1) tested, confirms its high sensitivity for PSA.

Devant l’augmentation de l’incidence des cancers de prostate de faible risque, les thérapies focales apparaissent comme une alternative séduisante entre la surveillance active et les traitements radicaux classiques. Les thérapies Laser (Thérapie photodynamique [PDT] et thermothérapie laser interstitielle [LITT]) pourraient être des modalités d’application de cette thérapie focale.Dans la première partie de cette thèse, nous discutons du concept de thérapie focale, et de la place des thérapies Laser par rapport aux différentes autres modalités énergétiques. Le premier chapitre de cette partie est consacré à l’émergence de la thérapie focale, à ses bases histopathologiques et à l’importance de l’imagerie dans son application. L’échographie et l’imagerie par résonance magnétique (IRM) représentent des outils indispensables pour l’aide au diagnostic, la sélection des patients et le guidage du traitement focal. Les avantages et inconvénients ainsi que les principaux résultats cliniques des différentes modalités énergétiques utilisées pour la thérapie focale sont présentés dans le deuxième chapitre de cette partie. Nous dressons un état de l’art de la PDT et de la LITT pour le traitement focal dans un troisième chapitre. Ces thérapeutiques Laser sont actuellement en développement clinique. Ces deux modalités de traitement reposent sur des principes physiques différents, mais leur application à la thérapie focale pose des problématiques identiques (planification dosimétrique, guidage du traitement interstitiel). Nous précisons les développements actuellement en cours pour résoudre ces problématiques et notamment les travaux de notre unité de recherche. La deuxième partie de cette thèse est dédiée au développement expérimental de LITT pour le cancer de prostate menée au sein de notre unité de recherche. Dans le premier chapitre de cette partie, nous présentons la mise en place d’un modèle animal (Rat Copenhagen avec greffe hétérotopique d’un adénocarcinome prostatique syngénique Dunning R3327-AT2) adapté au traitement par LITT focale. Nous décrivons le monitoring de cette thérapie sous IRM et échographie et démontrons la reproductibilité des volumes de nécrose induits pour un niveau d’énergie donné. Le deuxième chapitre de cette partie est consacré à la mise en place d’un outils de planification dosimétrique adapté à notre modèle in vivo et basé sur la diffusion de chaleur au sein des tissus et au calcul des dommages cellulaires. Enfin dans le troisième chapitre, nous proposons la mise en place d’un fantôme de prostate anatomiquement valide permettant de simuler et d’expérimenter des procédures focales de LITT. Ce fantôme compatible avec un monitoring sous échographie et sous IRM pourrait également être utilisé pour le développement d’autres modalités énergétiques de thérapie focale. / Given the increased incidence of prostate cancer low-risk, focal therapies appear as an attractive alternative between active surveillance and radical treatments. Laser therapies (photodynamic therapy [PDT] and interstitial laser thermotherapy [LITT]) could be modalities of application of this focal therapy.In the first section of this thesis, we discuss the concept of focal therapy, and the place of laser therapies compared to several other energy modalities. The first chapter of this section is devoted to the emergence of focal therapy, its histopathologic bases and the importance of imaging in its application. Ultrasonography and magnetic resonance imaging (MRI) are essential tools to aid diagnosis, patient selection and guidance of focal treatment. The advantages and disadvantages and the main clinical outcomes of different energy modalities used for focal therapy are presented in the second chapter of this section. We summarize a state of the art of PDT and LITT for the focal treatment in a third chapter. These Laser therapies are currently in clinical development. Both treatment modalities are based on different physical principles but their application to focal therapy raises identical issues (treatment planning, guiding interstitial treatment). We specify the developments currently underway to address these issues and particularly the work of our research unit.The second section of this thesis is dedicated to the experimental development of LITT for prostate cancer conducted in our research unit. In the first chapter of this section, we present the development of an animal model (rat Copenhagen with heterotopic and syngenic prostatic adenocarcinoma transplant Dunning R3327 -AT2) for processing focal LITT. We describe the monitoring of this therapy under ultrasonography and MRI and demonstrate the reproducibility of the volumes of necrosis induced for one given energy level. The second chapter of this section is devoted to the establishment of a treatment planning tools adapted to our in vivo model and based on tissue heat diffusion and calculation of induced cell damages. Finally in the third chapter, we propose the establishment of an anatomically valid prostate phantom to simulate and test focal LITT procedures. This phantom compatible with ultrasonography and MRI monitoring could also be used for the development of other focal therapy energy modalities.

Le cancer de la prostate est la troisième cause de mortalité par cancer chez l’homme après les cancers colorectaux et broncho-pulmonaires avec, en 2010, près de 150 000 décès. On voit donc tout l’intérêt d’élaborer de nouvelles stratégies thérapeutiques en essayant de prendre en compte à la fois : i) la métabolisation qui peut modifier in vivo l’efficacité de la molécule initiale et ii) les différences individuelles intervenant à ce niveau du fait de la nature de l’environnement du patient.Nous avons porté notre étude, en collaboration avec l’Ecole HEI de Lille, sur l’intérêt de la Phenstatine (molécule en développement pré-clinique) et de ses métabolites puisque qu’au cours de ces dernières années des résultats thérapeutiques prometteurs ont été obtenus, dans les cancers prostatiques hormono-résistants avec les taxanes, dont le rôle est de stabiliser les microtubules en inhibant leur dépolymérisation.L’objectif de ce travail de thèse a donc été dans un premier temps d’étudier l’effet pharmacologique de la Phenstatine et de ses métabolites issus de sa biotransformation par des microsomes hépatiques humains sur la polymérisation de la tubuline ainsi que sur la prolifération de la lignée cancéreuse prostatique humaine PC3. Nous avons ensuite essayé de déterminer les CYPs responsables de la formation des métabolites identifiés et quantifiés. Enfin, nous avons abordé l’influence de certaines conditions environnementales, plus particulièrement la présence de cadmium, sur le métabolisme de ces composés originaux et donc sur leur activité vis-à-vis de cellules cancéreuses prostatiques. Pour tenter de comprendre la réponse ou la non réponse à ces différents traitements, nous avons suivi les profils d’expression de gènes impliqués dans la prise en charge cellulaire des xénobiotiques en utilisant une technologie fonctionnant à haut débit et basée sur le principe de la PCR quantitative en temps réel (TaqmanTM Low Density Arrays). Un modèle d’étude a pu ainsi être élaboré afin de montrer l’implication de l’environnement sur l’efficacité d’une molécule à visée anticancéreuse. Ce modèle devrait par la suite pouvoir être élargi à d’autres agents participant à la métabolisation des xénobiotiques et déboucher sur la mise en évidence des mécanismes génétiques ou épigénétiques responsables de ces réponses particulières aux traitements anticancéreux. / Prostate cancer is ranked third among fatal cancers, after bronchial and colorectal cancers, with 150,000 deaths recorded in 2010. The design of new prostate cancer drugs should take into account : i) the metabolism which can alter the efficiency of an active compound in vivo, and ; ii) the individual differences in metabolism resulting from patients’ environments. Our study, in partnership with the HEI School of Lille, is concerned with Phenstatin (a compound in pre-clinical development) and its metabolites : indeed, promising therapeutic results have recently been obtained with taxanes in hormone-resistant prostate cancers which stabilize microtubules by inhibiting their depolymerization.The aim of this work was firstly to study the pharmacological effect of Phenstatin and its metabolites, obtained after biotransformation by human liver microsomes, on tubulin polymerization and the proliferation of human prostate cancer cells (PC3 cell line). Secondly, we attempted to determinate the CYPs responsible for the formation of the Phenstatin metabolites we have identified and quantified. Thirdly, we addressed the influence of environmental conditions, more specifically the presence of cadmium, on the metabolism of these novel compounds and their activity towards prostate cancer cells. In order to understand the response or non-response of different treatments, we determined expression profiles of genes involved in the metabolism of xenobiotics by using high throughput technology based on real time quantitative PCR (TaqmanTM Low Density Arrays). A study model was designed in order to show the effect of environmental factors on anticancer compounds’ efficiency. This model should subsequently be transposable to other agents involved in xenobiotic metabolism and reveal genetic or epigenetic mechanisms responsible for individuals’ responses to anticancer treatments.

京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第24317号 / 医博第4911号 / 新制||医||1062(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 小林 恭, 教授 溝脇 尚志, 教授 松田 道行 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

Tgf-β ligands induce cell cycle arrest in a variety of mammalian epithelia, including in the prostate. Genetic deregulation of the downstream canonical Smad-dependent pathway is an early well-studied event in tumorigenesis, yet, in prostate cancer such mutations are rare, leaving unexplained how Tgf-β represses prostate cell proliferation. Here, we adopted a variety of pharmacological and genetic approaches to dissect the pathways controlling proliferation in mouse prostate organoids. We found that Egf signalling is a potent proliferative stimulus through the concomitant activation of both Pi3k/Akt and Mapk/Erk pathways. However, the autocrine release of the Tgf-β family ligand Activin A has a dominant role over Egf-induced proliferation by promoting the non-canonical Tak1-p38α/β axis, which leads to Mapkapk2, p16, p21, and Stat1/2 activation and cell-cycle arrest. Bypass of the proliferation barrier can spontaneously occur upon long-term culture and it is associated to aberrant Activin A signalling and DNA replication stress. Finally, orthotopic transplantation of adapted organoids into immunocompetent hosts, leads to aberrant outgrowth and the emergence of prostatic intraepithelial neoplasia (PIN). Overall, our experiments unveil how Activin A limits mouse prostate progenitor cells proliferation and provide a rationale for the frequent MAP3K7 (TAK1) and ACVR2A (Activin A type II receptor) deletions observed in human primary prostate cancers (20% in the TCGA 2015 dataset).

La prostate est une glande du système reproducteur masculin ayant comme fonction la sécrétion de différents ions et molécules dans le liquide spermatique pour favoriser la fertilité masculine. Pour soutenir ces fonctions, les cellules épithéliales de prostate possèdent un métabolisme adapté. En effet, le zinc présent en grandes quantités dans les cellules épithéliales de prostate inhibe l'aconitase mitochondriale (ACO2) qui ne peut plus transformer le citrate en isocitrate, tronquant le cycle de Krebs de ces cellules. Le citrate ainsi produit et non utilisé par la cellule pour la production d'énergie est sécrété dans le liquide spermatique. En contexte tumoral, cette sécrétion de citrate par la prostate cesse par des mécanismes moléculaires encore largement inconnus. Afin de comprendre la reprogrammation du phénotype sécrétoire de la prostate dans ce contexte, il est nécessaire de comparer l'organe tumoral à l'organe sain, mais plusieurs incompréhensions demeurent quant au métabolisme de la prostate normale, à savoir comment ces cellules produisent de l'énergie avec un cycle de Krebs sévèrement tronqué, et quels nutriments sont utilisés par ces cellules pour soutenir une importante sécrétion de citrate. Par contre, aucun modèle actuellement disponible de prostate ne sécrète du citrate, complexifiant l'étude de ce phénotype sécrétoire. Le présent mémoire établit un protocole pour l'obtention d'organoïdes de prostate de souris, un nouveau modèle d'étude ex vivo reproduisant le phénotype sécrétoire de l'organe pour des études métabolomiques, en plus d'interroger les voies métaboliques qui alimentent leur synthèse de citrate. Nos résultats démontrent que plusieurs nutriments, par diverses voies métaboliques, permettent la synthèse de citrate dans les organoïdes obtenus, complexifiant les connaissances liées au métabolisme de la prostate saine. Une meilleure compréhension du métabolisme des organoïdes de prostate saine et tumorale pourrait offrir de nouvelles cibles de traitement au cancer de la prostate et à l'infertilité masculine. / The prostate is a gland of the male reproductive system whose function is to secrete various ions and molecules in the spermatic fluid to promote male fertility. To support these functions, the prostate epithelial cells have a unique metabolism. Indeed, zinc present in large quantities in prostate epithelial cells inhibits mitochondrial aconitase (ACO2) which can no longer transform citrate into isocitrate, thus truncating the tricarboxylic acid cycle (TCA) of these cells. The citrate produced and not used by the cells for energy production is secreted into the spermatic fluid. In the context of prostate cancer, this secretion of citrate by the prostate ceases by molecular mechanisms that remain largely unknown. In order to understand the reprogramming of the prostate secretory phenotype in this context, it is necessary to compare the tumor to the healthy organ, but several misunderstandings remain about the metabolism of the normal prostate, namely how these cells produce energy with a severely truncated TCA cycle, and which nutrients are used by these cells to support a substantial citrate secretion. A problem persists, no currently available model of the prostate reproduces this citrate secretion, complicating the study of this secretory phenotype. This master thesis establishes a protocol to obtain mouse prostate organoids, a novel ex vivo study model that reproduces the organ's secretory phenotype for metabolomic studies, in addition to examining the metabolic pathways that fuel the citrate synthesis of prostate epithelial cells. Our results demonstrate that several nutrients, through various metabolic pathways, enable citrate synthesis in our organoids, offering new insights about the metabolism of the healthy prostate. A better understanding of the metabolism of healthy and tumorous prostate organoids could offer new therapeutic targets for the treatment of prostate cancer and male infertility.