Le cancer de la prostate est la principale cause de décès chez les hommes des pays occidentaux. Traitement du cancer de la prostate résistant à la castration (CRPC) métastatique est encore limité. RhoA/ROCK sont les régulateurs principaux du cytosquelette et sont impliqués dans l'angiogenèse et l'invasion tumorale. Dans la première étude (partie 1), nous avons étudié les effets anti-angiogéniques de fasudil ( inhibiteur de ROCK ) in vitro. Des cellules endothéliales de la veine ombilicale sont stimulé par les cellules du cancer de la prostate. La prolifération est détectée par la Bromodéoxyuridine (BrdU). La migration est détectée par la cicatrisation des plaies. Les conditions de l'angiogenèse in vitro sont évaluées par la formation des tubes et un ellipsoïde test de germination. Fasudil inhibe la prolifération et la migration des cellules endothéliales induite par le cancer de la prostate. Dans les tests in vitro de l'angiogenèse, les formations des tubes et des germes sphériques sont inhibées significativement par fasudil dans d'une manière dépendante de la dose. Selon les résultats de Western Blot, l'expression de MYPT-1 a été significativement réduite après le traitement de Fasudil, confirmé l'inhibition de l'activité de ROCK par fasudil. Dans la deuxière étude (partie 2 et 3), l'expression et l'activité de RhoA sont évaluées chez 34 tissues paraffinées et 20 échantillons congelés de la prostate, obteni de 45 malades du cancer de la prostate qui à été reçu une prostatectomie radicale. Les motifs de l'expression de RhoA sont detecté par la coloration immunomarquage et western blot. Les différence entre le centre, l'avant et plus loin autour de la tumeur sont évalué. L’activité de RhoA sont évalué par G-LISA. Le gradient d'augmentation de l'expression de RhoA a été trouvé du centre a la region autour de la tumeur. L'expression de RhoA est supérieure significativement dans les cellules de l’avant de la tumeur par rapport au centre de la tumeur par Immunohistochimie (p = 0001). Gleason score était significativement supérieur chez des patients avec l'expression de RhoA élevée dans l’avant et centre de la tumeur (p =0044 et 0039, respectivement). Après un suivi médian de 52 mois, le taux de récidive est plus élevé chez des patients avec l'expression de RhoA élevée dans l’avant de la tumeur (62,5% contre 35%), une tendance évidente a la différence significative (P = 0089). Il n'y a pas de corrélation entre l'expression de RhoA, PSA et la stadification pathologique. On a aussi découvert que l'expression de le ROCK2, mais pas l'expression de le ROCK1, est eleve significativement dans l’avant de la tumeur du cancer de la prostate. En conclusion, nous avons trouvé que fasudil inhiber la prolifération, la migration, la formation de capillaires et de la sphère de la germination des cellules endothéliales vasculaires d’'une manière dépendante de la dose. Ces effets peut-être grâce à l'inhibition de l'activité de la ROCK résultant de la sécrétion de cellules du cancer de la prostate. Nous avons aussi trouvé que l'expression de la RhoA et ROCK2 dans l’avant de la tumeur de la prostate sont plus élevés. La corrélation de l'expression de RhoA avec Gleason score et récidive est identifiée. Cela montre l’association entre la voie RhoA/ROCK et l’agressive du cancer de la prostate. L'étude décrite ici peut fournir de nouveaux traitements cible la voie RhoA/ROCK contre l’angiogenèse et agressive du cancer de la prostate. Fasudil peut être utile comme agent anti - angiogénique, doit être étudiée pour leur rôle potentiel dans le traitement du cancer de la prostate. / Prostate cancer remains a major cause of mortality among males in western countries. Treatment options for metastatic castration-resistant disease remain limited. There is a continuing unmet need for new systemic interventions in patients with progressive prostate cancer. RhoA/Rho-associated protein kinases (ROCK) are key regulators of the cytoskeleton and have been implicated in PCa angiogenesis and tumour invasion. In the first study (Part I), we investigated the anti-angiogenic effects of fasudil, a ROCK inhibitor, on PCa-induced angiogenesis in vitro. Proliferation of PCa-conditioned human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) was assessed using a bromodeoxyuridine (BrdU) assay, and migration was assessed with a wound healing assay. In vitro angiogenesis of PCa-conditioned HUVECs was evaluated by tube formation and a spheroid sprouting assay. Fasudil inhibited PCa-induced endothelial cell proliferation, and also decreased PCa-induced endothelial cell migration. In the in vitro angiogenesis assay, tube formation and spheroid sprouts were significantly inhibited at fasudil in a dose dependent manner. Western blotting results showed that expression of phosphorylated myosin phosphatase target subunit 1 (MYPT-1) was significantly lower after fasudil treatment, confirming that fasudil inhibited ROCK activity in these model systems. In the second study (Part II & III), we evaluated RhoA expression and activity in a total of 34 paraffin embedded and 20 frozen prostate specimens, respectively, obtained from 45 patients treated with radical prostatectomy for clinically localized cancer. The expression patterns of RhoA were tested by immunohistochemical staining and Western blotting, and further compared between the tumour centre, tumour front and distant peritumoral tissue. RhoA activity was assessed by G-LISA. Our results showed an increasing gradient of expression from the centre to the periphery of index tumour foci. RhoA expression was indeed significantly higher at the tumour front as compared to tumour centre, using immunohistochemistry (p=0.001). Gleason score was significantly higher in the patients with higher RhoA expression in both the tumour front and tumour centre (p=0.044 and 0.039, respectively). After a median follow-up of 52 months, the rate of PSA relapse was higher in patients with a higher RhoA expression at the tumour front (62.5% vs 35%), although the difference was not significant (p=0.089). There was no association between RhoA expression and PSA, pathological stage. We also found ROCK2 expression, but not ROCK1 expression, was significantly higher in the prostate cancer tumor front. In conclusion, we found fasudil significantly inhibits the key steps of endothelial cell angiogenesis, including proliferation, migration, capillary tube formation and spheroid sprouting, in a dose-dependent manner. These effects may due to inhibition of ROCK activity induced by PCa cell secretions. We also identified higher RhoA and ROCK2 expression in human prostate tumour front. The correlation of higher RhoA expression with higher Gleason score and higher rate of cancer relapse. This indicated the association of RhoA/ROCK2 pathway with aggressiveness of prostate cancer. The insights described here may provide the foundation for novel therapeutic approaches targeting RhoA/ROCK pathway to inhibit angiogenesis and clinically aggressiveness of PCa. Fasudil may be a useful anti-angiogenic agent and should be investigated further for its potential role in PCa treatment.

La prise en charge clinique du cancer de la prostate est complexe. L’identification des éléments et altérations génétiques impliqués dans la progression de la maladie est donc capitale. Les altérations métaboliques représentent des changements clés vis-à-vis de la croissance de la cellule tumorale. Parmi ces modifications, l’augmentation du métabolisme du cholestérol est fréquemment observée au sein de différentes pathologies tumorales, dont le cancer de la prostate. En lien, des études épidémiologiques associent l’enrichissement du cholestérol avec une augmentation de l’incidence, la progression et l’agressivité de la maladie. Les récepteurs nucléaires aux oxystérols LXRs (Liver X Receptors) constituent des régulateurs majeurs de l’homéostasie du cholestérol, et différents travaux récents mettent en évidence leur potentiel anti-prolifératif et pro-apoptotique dans différentes lignées cellulaires du cancer de la prostate. En association ces travaux de thèse démontrent, dans un modèle murin d’adénocarcinome prostatique PTEN-dépendant, une activation endogène et constitutive des LXRs en réponse à une augmentation du taux de cholestérol intra-prostatique, principale source des ligands oxystérols. L’invalidation additionnelle des LXRs dans ce contexte conduit à une augmentation importante de la croissance tumorale et à la dissémination métastatique, notamment expliquée par une dérégulation de la voie du TGFβ et de la transition épithélio-mésenchymateuse. L'ensemble de ces résultats place les LXRs comme des cibles thérapeutiques prometteuses. / Clinical management of prostate cancer is complex. The identification of elements and genetic alterations involved in disease progression is therefore crucial. Metabolic alterations represent key modifications during tumor cell growth. Among these modifications, cholesterol metabolism increase is frequently observed in various tumor pathologies, including prostate cancer. Related, epidemiological studies associate cholesterol enrichment with an increase of disease incidence, progression and aggressiveness. LXRs (Liver X Receptors) belong to the nuclear receptors superfamily and represent major sensors and regulators of cholesterol homeostasis. Recent studies have demonstrated their antiproliferative and pro-apoptotic potential in various prostate cancer cell lines. In link, this thesis work demonstrate endogenous and constitutive activation of LXRs in a murine model of PTEN-dependent prostate adenocarcinoma in response to an increase of intra-prostatic cholesterol, the major source of oxysterol ligands. The additional invalidation of LXRs in this context leads to a significant increase of tumor growth and metastatic dissemination, notably explained by a TGFβ pathway deregulation, concomitant with epithelial-mesenchymal transition process increase. All of these results define LXRs as promising therapeutic targets.

Le cancer de la prostate est le plus fréquent chez l’homme et se place au 3ème rang des décès par cancer. Les formes métastatiques sont traitées par une castration centrale à base d’agonistes ou d’antagonistes de la LH-RH avec une efficacité limitée, puis avec une chimiothérapie à base de taxanes, ou une hormonothérapies de deuxième génération (abiratérone et enzalutamide) avec une espérance de vie qui ne dépasse pas 36 mois en phase de résistance à la castration. Dans le but d’identifier de nouvelles alternatives, de nombreuses classes thérapeutiques ont été testées, en particulier les inhibiteurs de kinases (IK) avec des résultats décevants. Or, de plus en plus d’IK arrivent sur le marché et il n’existe toujours pas de rationnel préclinique fort pour choisir les molécules à tester dans les futurs essais. Notre travail de Thèse vise à identifier des marqueurs prédictifs de la réponse aux IK dans des modèles de cancer de prostate pour orienter ce choix. Il repose sur une approche in silico utilisant les banques de données du panel des 60 lignées cancéreuses du NCI pour rechercher des corrélations entre l’expression de 92 gènes caractéristiques de la résistance à la castration et la sensibilité aux IK testés dans ce panel. Nous avons mis en évidence une signature de 20 gènes dont l’expression était corrélée à la réponse au vémurafénib et au sélumétinib ciblant respectivement RAF et MEK. Nous avons validé ces corrélations au niveau fonctionnel pour 11 d’entre eux dans les lignées DU145, 22RV1 et LNCaP, leur répression modulant la sensibilité des cellules à ces inhibiteurs. En particulier, la répression du gène ETV1, remanié dans 10% des cancers de prostate, confère une hypersensibilité au vémurafénib et au sélumétinib. En absence de traitement, la répression d’ETV1 induit un blocage en phase G2/M du cycle cellulaire qui est accompagné d’une diminution de la phosphorylation des kinases p38 (et d’une de ses cibles, HSP27) et AKT. En revanche, elle n’entraîne aucune altération de la voie des MAPK, suggérant que le phénotype d’hypersensibilité serait liée à un défaut d’autres voies de signalisation, notamment à une augmentation de l’apoptose que l’on observe dans les cellules 22RV1 traitées au vémurafénib. Parmi les gènes dont l’expression est régulée par ETV1 (identifiés par une approche in silico croisant des données de microarray, de Chip-Seq, et de corrélation dans le panel), nous avons recherché ceux qui pouvaient jouer un rôle dans l’hypersensibilité au vémurafénib des lignées où ETV1 est réprimé. Plusieurs candidats ont été identifiés notamment les gènes de la famille DUSP régulant la phosphorylation de p38. Ces gènes sont en cours de validation. Un volet plus « translationnel » de notre travail a consisté à évaluer, sur la base de nos résultats, des combinaisons de drogues entre inhibiteurs de kinase et inhibiteurs d’ETV1 (YK-279 et BRD32048) ou enzalutamide. Contrairement à nos attentes, aucune sensibilisation au vémurafénib n’a été observée en présence des inhibiteurs d’ETV1. En revanche le vémurafénib potentialise la réponse des cellules LNCaP à l’enzalutamide alors que cette association est antagoniste dans les cellules 22RV1, soulignant l’importance du contexte génétique pour l’utilisation de cette association (lignée 22RV1 : BRAF muté, expression du variant AR-V7, PTEN sauvage ; lignée LNCaP : PTEN muté).Notre travail a donc permis d’identifier une signature de réponse au vémurafénib pour prédire une réponse à cet IK actuellement en essai clinique dans les tumeurs de prostate BRAF mutées. Il a également permis pour la première fois d’établir le rôle fonctionnel d’ETV1 dans la réponse cellulaire au vémurafénib, données qui peuvent être transposées à d’autres types tumoraux où les inhibiteurs de RAF sont utilisés en routine clinique. / Prostate cancer is the most frequent in men and is the third leading cause of death by cancer. Metastatic form of the disease is treated by central castration using LH-RH agonist or antagonists with a limited efficacy, followed by taxane-based chemotherapy or second generation hormone therapies such as abiraterone acetate or enzalutamide. However, overall survival never exceeds 36 months when tumors become resistant to castration. In the search for new alternatives, numerous anticancer drugs from different classes have been tried, in particular kinase inhibitors (KI) but with desapointing results. Yet, increasing number of KI are being approved and there is still no strong preclinical rational to decide which molecule to test in further clinical trials. Our thesis was intended to identify predictive markers to the response to KI in prostate cancer cell models to orient this choice. It relies on an in silico approach based on the use of the NCI60 cell line panel to search for correlations between the expression of 92 genes that are characteristics of castration resistance and the sensitivity to KI that have been tested in the panel. We identified a 20 genes’ signature the expression of which is correlated to the sensitivity to vemurafenib and selumetinib targeting respectively RAF and MEK. We validated these correlations at the functional level for 11 of them in DU145, 22RV1 and LNCaP cell lines, their repression leading to altered sensitivity to these two inhibitors. In particular, repression of the ETV1 transcription factor that is rearranged in 10% of prostate tumors, sensitized cells to vemurafenib and selumetinib. In the absence of drug, ETV1 repression induced a G2/M blockage that was accompanied by a reduced phosphorylation of p38 (and its downstream substrate HSP27) and AKT kinases. Conversely, it did not altered the MAPK pathway, suggesting that hypersensitivity to vemurafenib and selumetinib could be linked to a deregulation of other signaling pathways, in particular to increased apoptosis that was observed in ETV1-repressed 22RV1 cells following treatment with vemurafenib. Among the genes that are regulated by ETV1 (that were identified by an in silico approach using microarray, Chip-Seq and correlations from the NCI60 panel), we identified several candidates that could be involved in the sensitization to vemurafenib when ETV1 is repressed, including genes from the DUSP family that are known to regulate p38 phosphorylation. These genes are currently being validated. A translational part of our thesis was to evaluate drug combinations between kinase inhibitors and either ETV1 inhibitors (YK-279 et BRD32048) or enzalutamide. Unexpectedly, we did not observed a sensitization of prostate cancer cells to vemurafenib by ETV1 inhibitors. Interestingly, we found that vemurafenib could potentiate enzalutamide cytotoxicty in LNCaP cells whereas this association had antagonistic effects in 22RV1 cells, pointing towards the importance of the genetic background to use such associations (BRAF mutated, AR-V7 expression and wild-type PTEN for 22RV1 ; mutated PTEN for LNCaP)Our thesis work has allowed the identification of a predictive signature of response to vemurafenib that is currently tested in BRAF mutated prostate tumors. It also allowed to establish for the first time a functional role of ETV1 in cell response to vemurafenib. These data could potentially being transposed to other cancer types where BRAF inhibitors are routinely used in the clinic.

Cette thèse s'inscrit dans le contexte de la caractérisation du cancer de la prostate à partir de données d'imagerie multimodale. L'objectif est d'identifier et de caractériser les tumeurs prostatiques à partir d'observation in-vivo, incluant imagerie par résonance magnétique multiparamétrique (IRMm), tomodensitométrie (TDM) et tomographie par émission de positons (TEP), avec une référence biologique sous forme de lames histologiques fournies par l'analyse anatomopathologique de la prostate après prostatectomie radicale. Nous proposons dans un premier temps deux méthodes de recalage afin de réaliser la mise en correspondance des données multimodales dans un référentiel spatial commun défini par l'IRM. Le premier algorithme s'attache à l'alignement des images TDM/TEP et IRM, en combinant information de contour et probabilité de présence de la prostate. Le second a pour objectif de recaler les images histologiques et IRM. En suivant le protocole de Stanford, la pièce de prostatectomie est découpée plus finement fournissant ainsi plus de lames histologiques qu'en routine clinique. Leur correspondance avec les coupes IRM est alors estimée à l'aide de l'information à priori de la découpe et de points saillants (SURF) extraits dans les deux modalités. Cette initialisation sert de base à un recalage affine puis non-rigide basé sur l'information mutuelle et des cartes de distance obtenues à partir des structures intraprostatiques. Dans un second temps, des caractéristiques structurelles (Haar, Gabor, etc) et fonctionnelles (Ktrans, Kep, SUV, TLG, etc) sont extraites en chaque voxel de la prostate à partir des images IRM et TEP. À ces vecteurs de caractéristiques sont associés les labels biologiques correspondant obtenus lors de l'analyse anatomopathologique. Parmi ces labels, nous disposons d'un score d'agressivité appelé score de Gleason et de scores immunohistochimiques quantifiant certains aspects biologiques des tissus, tels que l'hypoxie et la prolifération cellulaire. Finalement, ces couples (vecteurs de caractéristiques/informations biologiques) servent de données d'apprentissage à l’entraînement de classifieurs RF et SVM, utilisés par la suite pour caractériser les tumeurs à partir de nouvelles observations in-vivo. Dans ces travaux, nous réalisons une étude de faisabilité sur neuf patients. / This thesis concerns the prostate cancer characterization based on multimodal imaging data. The purpose is to identify and characterize the tumors using in-vivo observations including mMRI and PET/CT, with a biological reference obtained from anatomopathological analysis of radical prostatectomy specimen providing histological slices. Firstly, we propose two registration methods to match the multimodal images in the the spatial reference defined by MRI. The first algorithm aims at aligning PET/CT images with MRI by combining contours information and presence probability of the prostate. The objective of the second is to register the histological slices with the MRI. Based on the Stanford protocol, a thinner cutting of the radical prostatectomy specimen is done providing more slices compared to clinical routine. The correspondance between histological and MRI slices is then estimated using a combination of the prior information of the slicing and salient points (SURF) extracted in both modalities. This initialization step allows for an affine and non-rigid registration based on mutual information and intraprostatic structures distance map. Secondly, structural (Haar, Garbor, etc) and functional (Ktrans, Kep, SUV, TLG, etc) descriptors are extracted for each prostate voxel over MRI and PET images. Corresponding biological labels obtained from the anatomopathological analysis are associated to the features vectors. The biological labels are composed by the Gleason score providing an information of aggressiveness and immunohistochemistry grades providing a quantification of biological process such as hypoxia and cell growth. Finally, these pairs (features vectors/biological information) are used as training data to build RF and SVM classifiers to characterize tumors from new in-vivo observations. In this work, we perform a feasibility study with nine patients.

Le cancer de la prostate, fréquent et peu morbide, se diagnostique par des biopsies de prostate. Or ce geste, effectué sous échographie endorectale sur un patient anesthésié localement, est complexe et fournit peu d’informations quantitatives sur les prélèvements. La robotisation des biopsies est vue comme un medium intéressant pour améliorer la qualité du diagnostic du cancer de la prostate. Le geste chirurgical et son impact sur le diagnostic sont d’abord étudiés, ainsi que les dispositifs robotiques existants. Sur cette base est conçu Apollo, un cobot à actionnement hybride pouvant réaliser plusieurs fonctions d’assistance. Un mode libre permettant à l’urologue de manipuler la sonde échographique sans influence aucune du robot est d’abord présenté. Un mode verrouillé assurant un maintien en position de la sonde à la fois souple et précis est évalué in vitro et in cadavero. Des essais cliniques portant sur ces deux modes ont été autorisés. Lors de biopsies prostatiques la sonde passe par l'anus du patient, sur lequel il faut exercer le moins d'effort possible. Nous montrons qu'Apollo permet, en utilisant une commande "bras de levier", d'assister le geste via un retour d'effort tout en respectant cette contrainte anatomique. Une telle fonction d'assistance, l'augmentation de raideur apparente de la prostate basée image, est développée sur un prototype à un degré de liberté. Enfin, une assistance automatique à l'ajustement fin de la ligne de visée de l'aiguille par bouclage sur l’image échographique 3D est implémentée et testée. Plusieurs perspectives de recherche sont présentées en conclusion. / Prostate cancer, which is frequent but not much morbid, is diagnosed thanks to prostate biopsies. This gesture, which is performed under 2D ultrasound endorectal imaging, is complex and gives little quantitative information about the samples. That's why robotizing biopsies is seen as an interesting way to improve the quality of the prostate cancer diagnosis. The medical gesture and its impact on the diagnosis are first studied, as well as the existing robotic devices. From this Apollo is designed, a cobot exhibiting an hybrid actuation. Many assistance functions can be realized with this device. A free mode allowing the urologist to manipulate the ultrasonic probe without any influence from the robot is first presented. A locked mode, able to maintain the probe at a given position precisely yet with flexibility is evaluated in vitro and in cadavero. Clinical trials concerning these two modes have been authorized. During prostate biopsies the probe passes through the patient anus, on which as little efforts as possible must be exerted. We show that Apollo, with a "lever" command, can assist the gesture with a force feedback while respecting this anatomical constraint. Such an assistance function, the image based increase in the prostate apparent stiffness, is developed on a one degree of freedom prototype. Finally, an automatic assistance to the precise positionning of the biopy needle target line based on 3D image looping is implemented and tested. Some future research interests are presented as a conclusion.

L'hyperplasie de la prostate (HBP) est l'une des affections les plus fréquentes de l'homme âgé. Les cliniciens utilisent le terme d'HBP pour décrire un syndrome clinique à trois composantes : l'hypertrophie prostatique bénigne, les symptômes du bas appareil urinaire, et l'obstruction sous vésicale. L'HBP peut être asymptomatique ou responsable d'une gêne urinaire, d'une rétention urinaire voire d'une insuffisance rénale obstructive. Histologiquement l'HBP est définie par une hyperplasie épithéliale et stromale de la zone de transition et de la zone périurétrale de la prostate. Le rôle des androgènes et de l'âge est connu dans le développement de l'HBP, mais les mécanismes moléculaires et cellulaires sous-sous-jacents restent largement méconnus. L'objectif de ce travail était de comprendre ces mécanismes pouvant conduire à la survenue de l'HBP, dans le but de développer éventuellement de nouvelles thérapeutiques. La première partie de ce travail a consisté à rechercher des modifications sur l'ADN extrait du tissu d'HBP en utilisant des SNP (Single Nucleotide Polymorphism) arrays. Cette étude a conclu à l'absence de larges zones de perte d'hétérozygoties, d'amplification ou de délétion sur l'ADN de l'HBP. La seconde partie de ce travail a consisté à analyser les profils d'expression génique de l'HBP sur des micropuces à ARN et à les comparer aux caractéristiques clinico-pathologiques des patients. Il a ainsi été observé un profil d'expression génique différent entre les prostates de volume inférieur à 60ml et celle supérieures à 60ml. Des voies de signalisation spécifiques telles que l'apoptose, les facteurs de croissance, les gène du cycle cellulaire et de l'inflammation, étaient significativement modifiées entre les deux groupes. Un des gènes identifiés, TGFBR2, était significativement sur-exprimé dans les grosses prostates. Une validation de ce résultat a été réalisée au niveau protéique sur tissu microarrays. Le niveau d'expression stromale de TGFBR2 était significativement supérieur dans les prostates de plus de 60ml que de moins de 60ml. En outre, le marquage épithélial de TGFBR2 était significativement associé à l'inflammation histologique de la prostate. Le rôle de l'inflammation dans l'HBP a été étudié également sur tissu microarrays par analyse cytologique de l'inflammation et marquage immunohistochimique. L'infiltrat inflammatoire tissulaire a été ainsi caractérisé avec précision. Il a été observé que les prostates ayant un score immunohistochimique d'inflammation élevé provenaient de patients ayant des prostates plus volumineuses et un score symptomatique plus élevé. Des travaux de recherche clinique ont aussi été effectués par le candidat. Ils ont apporté des éléments nouveaux concernant le rôle de l'HBP dans la prise en charge du cancer de prostate. Il a aussi été montré l'enjeu que constitue la prise en charge chirurgicale de l'HBP chez les patients toujours plus nombreux sous anti-thrombiques. Ce travail a conduit à une meilleure connaissance des mécanismes moléculaires et tissulaires de l'HBP : il a été clairement identifié que les profils d'expression génique de l'HBP variaient avec le volume prostatique, le rôle de TGFBR2 a été précisé et l'inflammation tissulaire a été caractérisée. L'HBP en pratique clinique a aussi été explorée dans ce travail notamment en ce qui concerne la prise en charge des patients sous antithrombiques. De nouvelles questions ont été soulevées appelant une poursuite des recherches : quel serait l'effet sur la croissance prostatique d'un blocage de TGFBR2 ? Quels sont les liens exacts entre TGFBR2 et l'inflammation ? Quels sont les niveaux d'expression protéique des nombreux autres gènes identifiés sur les puces à ARN ? / Benign prostate hyperplasia (BPH) is one of the most common proliferate disease affecting aging male. Clinicians use the term BPH to describe three components: benign prostatic enlargement, lower urinary tract symptoms, and bladder outlet obstruction. BPH can cause urinary bothersome, urinary retention, and even renal failure. BPH is histologicaly defined by hyperplesia of both epithelial and stromal component of the transition zone and the periurethral area of the prostate. Androgens and age are known to play a role in the development of BPH, but underlying molecular and cellular mechanisms are mostly unknown. The objective of this work was to understand mechanisms leading to BPH, with the aim of finding new therapeutic targets. The first part of thiswork aimed to find DNA changes on BPH using single nucleotide polymorphism arrays. We did not observe large loss of heterozygosity areas, neither amplification nor deletion on BPH DNA. The second part consisted in analyzing BPH gene expression profiles using RNA microaarays, and to compare them to patients' phenotypes. A different gene expression profile was observed between prostate larger than 60 ml and smaller ones. Several specific pathways including growth factors genes, cell cycle genes, apoptose genes, and inflammation genes, displayed major differences between small and large prostate glands. One of the genes we analized, TGFBR2, was significantly overexpressed in large prostate glands. A validation of what we analyzed at the RNA level was performed at the protein level using tissue microarrays. TGFBR2 stromal strainig was foung significantly associated with prostate volume. TGFBR2 epithelial staining was found significantly associated with inflammation. The role of inflammation was also analyzed using tissue microarrays. Inflammation in BPH was characterized. Patients whom BPH displayed high inflammation score tented to have higher prostate volume and higher symptom score. Clinical research works were also performed by the candidate. New elements were found concerning the role of BPH in the management of prostate cancer; some works focused on the surgical management of BPH patients on oral anticoagulation. This work allowed a better understanding of clinical management of BPH, as well as molecular and cellular mechanisms of BPH: it was clearly observed that BPH gene expression profile was related to prostate volume, the role of TGFBR2 was detailed, and inflammation infiltrate within BPH was characterized. More research is needed to find answers to other questions: what would be the effect of TGFBR2 blockage on prostate development? What are the connections between TGFBR2 and inflammation? What are protein expression levels of other genes we identified on RNA microarrays?

Chez les patients atteints d’un cancer du sein ou de la prostate, le tissu osseux est souvent le siège de métastases qui présentent un phénotype essentiellement lytique dans le cas des métastases dérivant du cancer du sein, ou mixte (combinaison de lyse et de formation osseuse) dans le cas d’un cancer de la prostate. Le récepteur ERRalpha est impliqué dans la physiologie osseuse et il est considéré comme un facteur de mauvais pronostic dans ces deux types de cancers. Nous avons donc émis l’hypothèse qu'il pourrait être impliqué dans la formation des métastases osseuses associées à ces deux cancers. Nous avons observé que, dans les deux cas, ERRalpha stimule la progression tumorale au site primaire via la stimulation de l'angiogenèse et de l'expression du VEGF. Concernant les métastases osseuses dérivant du cancer du sein, ERRalpha inhibe les lésions ostéolytiques via la modulation de l'ostéoclastogenèse et de l'expression de son inhibiteur, l’OPG. A l'inverse, l'expression de ERRalpha stimule la formation de lésions lytiques induites par les cellules de cancer de la prostate en induisant l'expression du TGF-beta, de MCP-1 et de la cathépsine K, tout en induisant des zones de formation osseuse via la régulation de l'expression de l'OPG, de l’endothéline-1 et de membres de la famille Wnt. Ces résultats confirment la valeur de facteur de mauvais pronostic de ERRalpha dans la tumeur primaire. De plus, ils révèlent, pour la première fois, son implication dans le développement des métastases osseuses et suggèrent une dualité fonctionnelle de ERRalpha, comme inhibiteur et stimulateur du développement des métastases osseuses du cancer du sein et de la prostate, respectivement. Ces résultats suggèrent des mécanismes d'action différents pouvant dépendre des cellules tumorales mais aussi du microenvironnement et du statut hormonal / Breast cancer and prostate cancer patients, often developed bone metastases. As ERRalpha, an orphan nuclear receptor, is involved in bone physiology and is considered as a bad prognosis factor in breast and prostate cancer, we hypothesize that it can be implicated in bone metastasis development that derived from breast and prostate cancers. While we found that, in both cases, ERRalpha stimulates the development of the primary tumor through regulation of angiogenesis and VEGF expression, we show that ERRalpha inhibits osteolytic lesions from breast cancer cells via the regulation of osteoclastogenesis and OPG expression. On the other side ERRalpha stimulates osteolytic lesions from prostate cancer through regulation of TGFbeta, MCP-1 and cathepsin K expression while inducing new bone formation combine with OPG, endothelin-1, and Wnts regulation. All together, our results confirmed ERRalpha as a bad prognosis factor in breast and prostate primary tumors. They also show a dual function of ERRalpha in bone metastasis development as an inhibitor and a stimulator of bone metastasis derived from breast and prostate cancer respectively which suggest different ERRalpha mechanisms that may depend of cancer cells but also of the microenvironment and hormonal status

Prostate cancer is the most common cancer in men and the third leading cause of cancer-related deaths in Canadian men. Despite hormone and radiation therapies, most patients progress to late-stage metastatic castrate-resistant prostate cancer (mCRPC). 177Lu-PSMA617 radioligand therapy (rLT) is a radioactive biochemical substance that targets the human prostate-specific membrane antigen (hPSMA). This rLT has been used in compassionate trials in mCRPC patients and has been demonstrated significant clinical efficacy. However, recent findings suggest that this efficacy is short-lived, and most patients exhibit tumor recurrence [96]. Here we establish a murine model to study the anti-tumor effects and the corresponding immune response of 177Lu-PSMA617 rLT on prostate cancer. We generated a doxycycline-inducible hPSMA-expressing murine prostate cancer (hPSMA TRAMP-C2) cell line with high binding responses to PSMA617. Using this system, we evaluated the in vitro and in vivo binding of 177Lu-PSMA617 to the hPSMA TRAMP-C2 cell line. Here, we show that the hPSMA TRAMP-C2 cell line expresses hPSMA upon doxycycline induction and that 177Lu-PSMA617 can bind to its target in vitro and in vivo. Together, these results show that the developed hPSMA TRAMP-C2 cell line can be used to investigate therapeutic and immunological responses targeted against PSMA in prostate cancer. / Graduate

Les maladies chroniques de l’adulte (maladies cardiovasculaires, cancers, maladies respiratoires et diabète) tuent chaque année dans le monde 38 millions de personnes dont 16 millions avant l’âge de 70 ans. Jusqu’aux années 1990, l’origine de ces pathologies étaient associée au style de vie de l’individu : consommation de tabac, d’alcool, l’inactivité physique et un régime alimentaire déséquilibré. Depuis l’élaboration du concept de DOHaD, identifiant les origines développementales de la santé et des maladies, de nombreuses données montrent que les maladies chroniques de l’adulte ont, en partie, une origine très précoce pendant la période péri conceptionnelle (in utero, premières années de la vie). L’exposition, à cette période, à des déséquilibres alimentaires, des toxiques, des produits chimiques synthétiques perturbant les hormones endogènes (perturbateurs endocriniens, PEs) pourra impacter l’organisme en développement via des modifications épigénétiques qui retiennent la mémoire des facteurs environnementaux auxquels sont soumis les individus. Toutefois, les phénotypes et les mécanismes impliqués sont encore loin d’être décryptés. Au cours de ce travail de thèse, nous nous sommes intéressée aux effets développementaux sur la prostate. En effet, le cancer de la prostate (CaP) est la deuxième cause de cancer et la 5° cause de mort par cancer dans le monde. Les données de la littérature montrent que les déséquilibres alimentaires (régime riche en graisse, HFD) et les PEs œstrogèno-mimétiques sont des facteurs de risque pour ce cancer. Nous avons développé un modèle expérimental de rats (jeunes adultes, 90 jours post-natal) exposés pendant la gestation jusqu’au sevrage à un HFD (60% de graisses), ou à un estrogène (estradiol benzoate, EB) pendant la période néonatale, ou bien à la combinaison des deux, pour explorer les effets sur la prostate (lobe ventral). L’exposition péri natale à l’EB ou à la combinaison EB+HFD diminue le poids de la prostate adulte. Cette anomalie est associée à une inflammation de la prostate modérée (HFD), importante (EB) ou massive (EB+HFD). L’infiltrat est composé essentiellement de macrophages et de lymphocytes T. Cette inflammation est associée à une augmentation dans la prostate du taux de cytokines pro-inflammatoires TNFa, CCL2/MCP1 (EB) mais aussi IL-6 (EB+HFD) ainsi qu’à une dérégulation de l’inflammasome NLRP3. NLRP3 est activé de façon chronique puisque l’on observe une sur expression de ses substrats IL-1b et IL-18. En conclusion, nous montrons que l’exposition péri conception à un estrogène ou à la combinaison RRG+EB programme des lésions prostatiques chez l’animal adulte. Chez l’homme, il est suggéré que des lésions inflammatoires chroniques (atrophie proliférative inflammatoire) seraient, comme pour d’autres organes, une première étape vers le début de la carcinogenèse. Ainsi, notre modèle expérimental permettrait l’étude des étapes précoces de la tumorigenèse prostatique. / Non-communicable diseases (NCDs) including cardiovascular diseases, cancers, respiratory diseases and diabetes kill 38 million people worldwide every year, 16 million of them before the age of 70. Until the 1990s, the origin of these pathologies was associated with the lifestyle of the individual: consumption of tobacco, alcohol, physical inactivity and an unbalanced diet. Since the development of the concept of DOHaD, identifying the developmental origins of health and disease, number of evidence showed that NCDs have, in part, an early origin during the peri-conception period (in utero, first years of life). Exposure during this period to food imbalances, toxic chemicals, synthetic chemicals disrupting endogenous hormones (endocrine disruptors, EDCs) may impact the developing body through epigenetic changes imprinted by the environmental factors to which individuals are exposed. However, the phenotypes and mechanisms involved are still far from being decrypted. During this thesis, we focused on developmental effects on the prostate. In fact, prostate cancer (PCa) is the second leading cause of cancer and the fifth leading cause of death by cancer in the world. Data from the literature shows that dietary imbalances (High Fat Diet, HFD) and estrogen-like EDCs are risk factors for this cancer. We developed an experimental model of rats (young adults, 90 days postnatal) exposed during pregnancy until weaning to HFD (60% fat), or estrogen (estradiol benzoate, EB) during the neonatal period, or a combination of both, to explore the effects on the prostate (ventral lobe). Peri-natal exposure to EB or EB + HFD reduces the weight of the adult prostate. This abnormality is associated with low (HFD), moderate (EB) or massive (EB + HFD) prostate inflammation. The infiltrate is composed mainly of macrophages and T lymphocytes. This inflammation is associated with an increase in the prostate of pro-inflammatory cytokine TNFa, CCL2 / MCP1 (EB) but also IL-6 (EB + HFD) as well as a deregulation of the NLRP3 inflammasome. NLRP3 is chronically activated since its substrates IL1b and IL-18 were over expressed. In conclusion, we show that peri-conception exposure to an estrogen or HFD + EB combination programs prostatic lesions in adult animals. In men, it is suggested that chronic inflammatory lesions (proliferative inflammatory atrophy) would, as for other organs, be a first step towards the onset of carcinogenesis. Thus, our experimental model is relevant for the study of the early stages of prostatic tumorigenesis.

L’IRM à 1,5T ou 3T de la prostate est l’imagerie la plus performante pour la détection du cancer de prostate. Nous avons travaillé à des modèles expérimentaux ex vivo d’IRM haute résolution à 7T permettant d’améliorer la résolution spatiale et la détection tumorale.La première partie de ce travail a porté sur la mise au point de protocoles d’analyse IRM de tissus prostatiques ex vivo à 7T. Des coupes de tissus de pièces opératoires et cadavériques avec et sans cancer ont été étudiées. Les données obtenues ont permis de définir des paramètres de séquence en turbo spin-echo pour obtenir des images avec résolution spatiale de 60 X 60 X 90 μm3. Cette résolution permettait d’identifier à l’imagerie IRM 7T des caractéristiques tissulaires comparables à celles obtenues par analyse histo-pathologique (X2).La seconde partie de ce travail a porté sur l’étude par IRM 7T de glandes prostatiques entières chez 18 patients opérés pour cancer de prostate. En utilisant les protocoles d’acquisition mis au point dans la première étude, l’imagerie a comporté des séquences T2, à la plus haute résolution de 130 X130 X195 μm3 et de diffusion avec cartographie ADC. Les résultats étaient interprétés par deux relecteurs en aveugle pour évaluer la qualité et la détection tumorale. La haute résolution spatiale des images, comparée à celle obtenue par analyse histo-pathologique, était jugée comme bonne avec une concordance inter-relecteur élevée. Une étude de corrélationanatomo-imagerie pour la détection du cancer avec analyse par secteur a montré une sensibilité de 70%, une spécificité de 80%, une valeur prédictive positive de 79% et une valeur prédictive négative de 72%.Ces résultats ont permis de mesurer la résolution de l’imagerie IRM à 7T ex vivo et son intérêt pour la détection du cancer. Une sémiologie IRM 7T du tissu prostatique doit être décrite. Ces résultats serviront de base à la translation future de l’imagerie actuelle vers l’IRM 7T in vivo chez l’homme. / Prostate MRI at 1.5T or 3T is the best imaging modality for tumor detection. Weinvestigated high resolution MRI at 7T on prostate specimen tissue to improve spatialresolution and prostate cancer detection.First part of experiments consisted of setting up new imaging protocol with 7T MRI onex vivo prostatic tissue. Imaging was carried out on all or part of specimen from radicalprostatectomy of patients or prostate harvested from deceased organ donors.Collected data resulted in new protocol parameters for fast spin echo needed to yielda spatial resolution of 60 X 60 X 90 μm3. High spatial resolution imaging was used toidentify relevant morphological structures for characterization of the prostate gland andtumor as compared to histology.Second part of work was done with whole gland imaging at 7T of radical prostatectomyspecimens of patients. Imaging protocol was based on the outcomes from the first partof experiments and consisted in T2W with high resolution of 130 X130 X195 μm3,diffusion and ADC map. Two independent and blinded reviewers were in charge ofimaging quality assessment and tumor detection. Overall quality was great with goodagreement between the two reviewers. Correlation study for prostate cancer detectionwith the corresponding H&E was of 70%, 80%, 79% and 72% for sensitivity, specificity,positive predictive value and negative predictive value, respectively.We measured the resolution of 7T MRI of ex vivo prostatic tissue, and it’s benefits intumor detection. New semiology should be designed at 7T to improve theunderstanding of prostatic tissue in further experiments. In future, these findings canbe extrapolated to carry out in 7T MRI of in vivo prostate gland.