Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L’altération constitutionnelle des gènes BRCA1 et BRCA2 est détectée dans 20 à 30% des formes familiales de cancer du sein. La fréquence de mise en évidence d’une mutation BRCA2 selon des critères généalogiques reste modeste. La définition de caractéristiques tumorales communes aux tumeurs du sein survenant dans un contexte de prédisposition lié à BRCA2 a pour objectif l’identification de caractéristiques propres aux tumeurs BRCA2 permettant de mieux définir les indications de recherche de mutation de ce gène, et l’identification de facteurs impliqués dans la tumorigénèse des cancers du sein liés à BRCA2. L’étude des profils génomiques des tumeurs BRCA2 a caractérisé la délétion récurrente des bras longs des chromosomes 13 et 14. L’analyse supervisée des données d’expression entre les tumeurs BRCA2 et les tumeurs familiales BRCAX a identifié une signature spécifique des tumeurs BRCA2. Les exomes des chromosomes 13 & 14 pour 5 tumeurs informatives et leur ADN constitutionnel ont été séquencés afin d’identifier la ou les cibles des régions délétées. Cette analyse a permis la caractérisation de variants somatiques qui seront à étudier dans une large série de cas BRCA2 et contrôles pour conclure sur leur rôle dans la tumorigénèse liée à BRCA2.La caractérisation de pertes de matériel chromosomique spécifiques aux tumeurs BRCA2, rapportée dans plusieurs études, offre une perspective diagnostique avec le développement d’un test FISH utilisable en pratique clinique pour préciser les indications d’une recherche de mutation du gène BRCA2, mais suggère également la présence de gènes cibles candidats dont l’inactivation est requise lors de la cancérisation mammaire liée à BRCA2. / Germline BRCA1 and BRCA2 mutations account for 20-30% of familial breast cancer. The main indication for BRCA2 screening is a family history, but the mutation detection rate in patients selected this way is low. The identification of characteristics common to BRCA2-associated tumors would improve the criteria used to select patients for BRCA2 screening and could identify factors implicated in BRCA2-mutant breast cancer tumorigenesis. The analysis of BRCA2-mutant breast tumor genomic profiles identified deletions of chromosomes 13q and 14q as a common feature of BRCA2-tumors. Supervised gene expression analysis of BRCA2-mutant breast tumors and familial breast tumors without germline BRCA1 or BRCA2 mutations identified a specific BRCA2 gene signature. Exome sequencing of chromosomes 13q and 14q for 5 BRCA2-mutant tumors, and their associated germline DNA was performed in order to identify the target(s) of the specific genomic deletions in the BRCA2 tumors. This analysis characterized somatic variants that will be screened for in a larger cohort of BRCA2 and control tumors cases to explore their role in BRCA2-mutant breast cancer. Our study identified deletions of chromosomes 13q and 14q as a common feature of tumors with germline BRCA2 mutations, as has been observed in several previous studies. We suggest that FISH analysis for the deletion of these chromosomes would be a rapid and technically feasible first step to select tumors worth screening for germline BRCA2 mutations and we hypothesize that the inactivation of candidate genes located in these deleted regions allows the cell to resume division and progress thus contributing to tumorigenesis in BRCA2-mutant tumors.

Le carcinome rénal à cellules claires (cRCC) est le principal type histologique de carcinome rénal et l'une des tumeurs les plus résistantes à la chimio et à la radiothérapie. L'absence de biomarqueurs pour la détection précoce et pour le suivi des patients est responsable d'un mauvais pronostic. Il est nécessaire d'identifier de nouveaux biomarqueurs et des cibles thérapeutiques pour améliorer la prise en charge des patients. Les microARNs, des petits ARN non codants de 22 nucléotides, qui ont été précédemment montrés comme favorisant l'initiation et la progression tumoral, semblent être de bons candidats. Nous avons focalisé notre étude sur (i) miR-21 qui est le principal oncomiR surexprimé dans le cRCC et (ii) le récepteur nucléaire PPARα (Peroxisome Proliferator Activated Receptor), l'une des cibles de miR-21.D'une part, sur une cohorte de 99 échantillons de cRCC primaires, nous avons montré que l'expression de miR-21 était plus élevée dans les tissus cancéreux que dans les tissus non tumoraux adjacents. In vitro, miR-21 est également surexprimé dans les lignées cellulaires de carcinomes rénaux comparées à la lignée cellulaire épithéliale HK-2 provenant de tubes proximaux humains. De plus, nous avons également montré que la surexpression de miR-21 augmente les propriétés de migration et d'invasion des cellules cancéreuses rénales ainsi que les voies de signalisation prolifératives et anti-apoptotiques, alors que des résultats opposés ont été observés en utilisant une stratégie d'inhibition anti-miR-21. Enfin, nous avons évalué le rôle du miR-21 dans la chimiorésistance du cRCC et montré, en outre, que l'inhibition de miR-21 augmentait significativement la chimiosensibilité au paclitaxel, au 5-fluorouracile, à l'oxaliplatine et au dovitinib, diminuait l'expression des transporteurs à efflux MRP1-6/ABCC1-6 et augmentait l'expression des transporteurs à influx SLC22A1/OCT1, SLC22A2/OCT2 et SLC31A1/CTR1. Ces résultats ont permis la publication d'un article dans Tumor Biology se trouvant en annexe.D'autre part, dans les tissus de patients atteints de cRCC, nous avons montré pour la première fois que la surexpression de miR-21 est en corrélation avec une perte d'expression de PPARα. In vitro, nous avons montré que miR-21 cible le 3'-UTR de PPARα et diminue son expression protéique et que la surexpression de miR-21 diminue l'activité transcriptionnelle de PPARα. En outre, la surexpression et l'activation de PPARα diminuent l'expression de miR-21. En effet, PPARα interagit avec les facteurs de transcription AP-1 et NF-κB et empêche ainsi leur liaison au promoteur de miR-21 diminuant ainsi sa transcription.En conclusion, nous avons montré que (i) miR-21 est un acteur clé de la progression du cancer du rein et joue un rôle important dans la résistance aux chimiothérapies et (ii) qu'il existe une boucle de régulation négative entre miR-21 et PPARα dans le cRCC. / Renal clear cell carcinoma (cRCC) is the major histological type of renal carcinoma and one of the most chemo- and radio-resistant tumors. The absence of biomarkers for early detection and for monitoring patients is responsible of a poor prognosis. It is necessary to identify new biomarkers and therapeutic targets to improve patient care. MicroRNAs, small noncoding RNAs of 22 nucleotides, which have been previously shown to promote malignant initiation and progression, appear to be good candidates.We focused our study on (i) miR-21 which is the main overexpressed oncomirs in cRCC and (ii) the nuclear receptor PPARα (Peroxisome Proliferator Activated Receptor), one of miR-21 targets.In one hand, by using a cohort of 99 primary cRCC samples, we showed that miR-21 expression in cancer tissues was higher than in adjacent non-tumor tissues. In vitro, miR-21 was also overexpressed in renal carcinoma cell lines compared to HK-2 human proximal tubule epithelial cell line. Moreover, we also showed that miR-21 overexpression increased migratory, invasive, proliferative, and anti-apoptotic signaling pathways whereas opposite results were observed using an anti-miR-21-based silencing strategy. Finally, we assessed the role of miR-21 in mediating cRCC chemoresistance and further showed that miR-21 silencing significantly increased chemosensitivity of paclitaxel, 5-fluorouracil, oxaliplatin and dovitinib, decreased expression of multi-drug resistance genes and increased SLC22A1/OCT1, SLC22A2/OCT2 and SLC31A1/CTR1 platinum influx transporter expression. These results led to the publication of an article in Tumor Biology in annex.In other hand, in cRCC tissue patients, we showed for the first time that miR-21 overexpression correlates with a loss of expression of PPARα. In vitro, we showed that miR-21 targets PPARα 3'-UTR and decreases its protein expression and miR-21 overexpression decreases the transcriptional activity of PPARα. Furthermore, PPARα overexpression and activation decrease miR-21 expression. In fact, PPARα interacts with AP-1 and NF-kappaB transcription factors and thus prevents their binding to the miR-21 promoter thus decreasing its transcription.In conclusion, we have shown that (i) miR-21 is a key actor of renal cancer progression and plays an important role in the resistance to chemotherapeutic drugs and (ii) there is a negative regulatory loop between miR-21 and PPARα in cRCC.

Différentes techniques d'imagerie par contraste de phase des rayons X ont été récemment développées. Contrairement aux méthodes conventionnelles, qui mesurent les propriétés d'absorption des tissus, ces techniques donnent aussi le contraste du déphasage introduit par l'échantillon. Puisque le changement dans la phase peut être important même quand les différences en atténuation sont faibles ou absentes, le contraste d'image obtenable peut être considérablement augmenté, notamment pour les tissus mous biologiques. Ces méthodes sont donc très prometteuses pour une application dans le domaine médical. Cette Thèse a le but de contribuer à une compréhension plus profonde de ces techniques, en particulier la propagation-based imaging (PBI), la analyzer-based imaging (ABI) et la grating interferometry (GIFM), et d'étudier leur potentiel et la meilleure implémentation pratique pour les applications médicales. Une partie importante de cette Thèse est dédiée à l'utilisation d'algorithmes mathématiques pour l'extraction, à partir des images acquises, d'informations quantitatives (absorption, réfraction et diffusion) concernant l'échantillon. En particulier, cinq parmi les algorithmes les plus connus pour la technique ABI sont analysés théoriquement et comparés expérimentalement, dans les modalités planaire et tomographique, en utilisant des fantômes et des échantillons de tissu mammaire et d'os-cartilage. Une méthode semi-quantitative pour l'acquisition et la reconstruction d'images tomographiques dans les techniques ABI et GIFM est aussi proposée. Les conditions de validité sont analysées en détail et la méthode, permettant une simplification considérable de l'implémentation pratique, est vérifiée expérimentalement sur des fantômes et des échantillons humains. Enfin, une comparaison théorique et expérimentale des techniques PBI, ABI et GIFM est présentée. Les avantages et les désavantages de chacune des techniques sont mis en évidence. Les résultats obtenus par cette analyse peuvent être très utiles pour déterminer quelle technique est la plus adaptée à une application donnée. / Several X-ray phase-contrast techniques have recently been developed. Unlike conventional X-ray methods, which measure the absorption properties of the tissues, these techniques derive contrast also from the modulation of the phase produced by the sample. Since the phase shift can be significant even for small details characterized by weak or absent absorption, the achievable image contrast can be greatly increased, notably for the soft biological tissues. These methods are therefore very promising for applications in the medical domain. The aim of this Thesis is to contribute to a deeper understanding of these techniques, in particular propagation-based imaging (PBI), analyzer-based imaging (ABI) and grating interferometry (GIFM), and to study their potential and the best practical implementation for medical imaging applications. An important part of this Thesis is dedicated to the use of mathematical algorithms for the extraction, from the acquired images, of quantitative sample information (the absorption, refraction and scattering sample properties). In particular, five among the most known algorithms based on the geometrical optics approximation have been theoretically analysed and experimentally compared, in planar and tomographic modalities, by using geometrical phantoms and human bone-cartilage and breast samples. A semi-quantitative method for the acquisition and reconstruction of tomographic images in the ABI and GIFM techniques has also been proposed. The validity conditions are analyzed in detail and the method, enabling a considerable simplification of the imaging procedure, is experimentally verified on phantoms and human samples. Finally, a theoretical and experimental comparison of the PBI, ABI and GIFM techniques is presented. The advantages and drawbacks of each of these techniques are discussed. The results obtained from this analysis can be very useful for determining the most adapted technique for a given application.

L'imagerie médicale joue un rôle majeur dans l'identification, la caractérisation et le bilan d'extension des lésions tumorales du système ostéo-articulaire. La grande majorité de ces néoplasies est bénigne et il est important de savoir les reconnaître et les distinguer des lésions malignes. Ces dernières ont un pronostic beaucoup plus sombre et sont l'objet d'une prise en charge nettement plus agressive. L'IRM est actuellement la technique de choix pour l'évaluation des tumeurs ostéo-articulaires. Malgré une très haute sensibilité pour la détection des tumeurs osseuses et des parties molles, un grand nombre de lésions identifiées ne sont pas caractérisables. Récemment des nouvelles techniques d'imagerie fonctionnelle sont apparues permettant une évaluation tumorale au niveau biochimique et cellulaire. Ces techniques, initialement conçues pour l'évaluation des tumeurs cérébrales comme la perfusion, la diffusion et la spectroscopie ont commencé à être utilisées pour l'évaluation des néoplasies ostéo-articulaires avec des résultats préliminaires prometteurs. Parallèlement, avec le développement en scanner de systèmes de détection à large surface et l'échographie de contraste, l'étude de la perfusion tumorale basée sur ces méthodes est plus accessible en pratique courante. L'imagerie fonctionnelle reste, néanmoins peu accessible en dehors de la recherche. Des difficultés techniques inhérentes à l'application clinique de ces nouvelles méthodes et l'hétérogénéité histologique des tumeurs ostéo-articulaires constituent encore un obstacle important. Dans ce travail la performance diagnostique de plusieurs méthodes d'imagerie fonctionnelle en pratique courante a été évaluée. En autre, des améliorations permettant une augmentation de la qualité d'image et une réduction des artéfacts des méthodes fonctionnelles ont été testées. Secondairement, les performances diagnostiques de différentes méthodes de perfusion tumorale (échographie, tomodensitométrie et imagerie par résonance magnétique) ont été comparées / Medical imaging plays a major role in the identification, characterization and staging of tumor lesions of the musculoskeletal system. The vast majority of these neoplasms are benign and it is important to recognize and distinguish them from malignant lesions. Malignant lesions carry a worse prognosis and are usually treated aggressively. MRI is currently the method of choice for evaluating musculoskeletal tumors. Despite a high sensitivity for the detection of bone and soft tissue tumors, a large number of identified lesions remain indeterminate in origin after imaging work-up. In recent years, new functional imaging techniques, which allow tumor evaluation in a biochemical and cellular level, have emerged. These techniques such as perfusion, diffusion weighted imaging and MR spectroscopy, originally designed for the evaluation of brain tumors, began to be used for the evaluation of musculoskeletal neoplasms with promising preliminary results. Meanwhile, with the development of wide area-detector CT systems and contrast enhanced ultrasound (CEUS) new ways of assessing tumor perfusion became available in clinical practice. Functional imaging nevertheless remains largely inaccessible outside research oriented imaging centers. The clinical application of these new methods is hindered by various factors, which include the great histological heterogeneity of musculoskeletal tumors and patient related technical difficulties. In this project, the diagnostic performance of several functional imaging methods in clinical practice was assessed. Additionally tools for image quality improvement and artifact reduction were tested. Finally, the diagnostic performance of different perfusion methods (ultrasound, computed tomography and magnetic resonance imaging) was compared

Les cellules immunitaires provenant des deux vagues hématopoïétiques jouent des rôles distincts dans la réponse immunitaire, ce qui pose la question d’une potentielle communication entre les deux vagues d’hématopoïèse. De plus, la réponse immunitaire joue un rôle primordial dans la progression des tumeurs. Les cascades inflammatoires telles que la voie JAK/STAT et la voie Toll régulent l’hématopoïèse et les mutations affectant ces voies sont associées à des défauts hématopoïétiques et au développement de cancer du sang chez l’humain. Les deux voies de signalisation sont conservées au cours de l’évolution. La voie Toll a notamment été découverte chez la drosophile. Comme chez les mammifères, les mutations dans ces cascades produisent chez la larve des tumeurs des cellules du « sang » appelées tumeurs mélanotiques qui sont dues à la prolifération et à la présence d’hémocytes à l’état inflammatoire qui s’agrègent et forment des masses noires mélanisées. Au cours de mon doctorat, j’ai caractérisé l’impact de Gcm, le seul facteur de transcription spécifique de l’hématopoïèse primitive, sur la réponse immunitaire innée et l’activation de l’inflammation. Je me suis concentré sur les voies Toll et JAK/STAT en utilisant le modèle de la drosophile. J’ai pu montrer que Gcm inhibe la formation des tumeurs mélanotiques provoquées par l’activation constitutive de l’une ou l’autre voie. Gcm agit en activant l’expression d’inhibiteurs de chacune des deux voies. De plus, mes données montrent pour la première fois l’interaction entre les vagues d’hématopoïèses primitive et définitive, une interaction qui est nécessaire pour monter une réponse inflammatoire efficace. Dans ce système, Gcm inhibe la sécrétion de cytokines pro-inflammatoire Upd2 et Upd3 des hémocytes embryonnaires. Mes résultats indiquent également que Gcm a un impact sur l’expression de gènes mitochondriaux dans un fond génétique qui conduit au développement de tumeurs mélanotiques et à un état inflammatoire. Enfin, j’ai transposé mes résultats à un système mammifère en montrant que chez la souris, Gcm induit l’expression d’inhibiteur de la voie JAK/STAT dans une lignée cellulaire leucémique humaine. Pour conclure, mes données mettent en évidence l’importance de la communication entre les deux vagues d’hématopoïèse dans le système immunitaire et montrent qu’une voie de régulation développementale régule la capacité du système à répondre à l’inflammation. / Immune cells originating from different hematopoietic waves play role in mounting an efficient immune response, which raises the aspect of communication between distinct waves. In addition, immune responses have pivotal roles in modulating tumor progression. Inflammatory cascades, such as the JAK/STAT and Toll pathways are also known to regulate hematopoiesis and mutations in either of them are associated with hematopoietic defects and blood cancers in humans. Both pathways are highly conserved in evolution and interestingly, the Toll cascade was initially discovered in Drosophila. Like in mammals, mutations within these cascades produce the so called “melanotic tumors” in Drosophila larvae, which are due to blood cell proliferation and to the presence of hemocytes in an inflammatory state that aggregate and form black melanized masses. During my PhD, I proposed to decipher the impact of Gcm, the only known transcription factor specific to embryonic hematopoiesis on innate immune response and inflammation, by focusing on the JAK/STAT and Toll signaling cascades in vivo using the simple Drosophila model. I was able to show that Gcm inhibits melanotic tumors formation induced by the over-activation of both the JAK/STAT and Toll cascades. This is mediated by inducing the expression of JAK/STAT and Toll cascades inhibitors. In addition, my data describes for the first time the interaction occurring between the primitive and definitive hematopoietic waves and necessary to trigger an appropriate inflammatory response, where Gcm inhibits the secretion of the proinflammatory cytokines Upd2 and Upd3 from embryonic hemocytes. Moreover, I show that Gcm impacts the molecular landscape of mitochondrial genes in genetic backgrounds that lead to melanotic tumors and to an inflammatory state. Interestingly, I transpose my findings to vertebrates by showing that a GCM murine gene induces the expression of JAK/STAT inhibitors in a human leukemia cell line. In conclusion, my data highlights the importance of hematopoietic wave communication in the immune response and show that a developmental pathway regulates the competence to respond to inflammation.

Les cellules Natural Killer (NK) sont des effecteurs cytotoxiques impliqués dans la réponse immune contre les infections et les tumeurs. Pendant ma thèse j’ai étudié la fonctionnalité des cellules NK humaines en réponse à des lignées cellulaires de carcinome rénal à cellules claires (RCC) et de mélanome métastatique, deux tumeurs immunogènes. Nos résultats montrent que certaines mutations de VHL augmentent la susceptibilité des lignées RCC à la lyse NK. La perte de fonction de VHL corrèle avec une expression membranaire diminuée des molécules HLA-I par les lignées RCC mutées pour VHL. Chez les patients atteints de mélanome métastatique de stade IV, nous avons décrit un phénotype particulier des NK sanguines (NKp46dim/NKG2Adim) qui leur confère une forte activité antitumorale. Après traitement des patients par chimiothérapie, la fonctionnalité NK était réduite et le phénotype modifié. Pour étudier les cellules NK infiltrant les mélanomes, nous avons mis au point des conditions expérimentales pour caractériser les cellules NK de ganglions métastatiques de patients de stade III. Nos résultats préliminaires montrent que, par rapport aux ganglions sains, les NK des ganglions métastatiques présentent un phénotype altéré et un potentiel fonctionnel diminué. Nos résultats suggèrent que d’une part l’immunogénicité dépendante des oncogènes et d’autre part les altérations NK induites par la tumeur et/ou par la chimiothérapie sont des facteurs importants à considérer dans le choix des protocoles d’immunothérapie basés sur les cellules NK. / Natural Killer cells are cytotoxic lymphocytes involved in the immune response against tumours and infections. We investigated the NK-mediated functions in response to clear-cell renal cell carcinoma (RCC) and metastatic melanoma, two human immunogenic tumours. We showed that certain VHL mutations increased RCC cell susceptibility to NK lysis. VHL loss of function correlated with lower expression levels of membrane HLA-I molecules on VHL-mutated RCC and a decreased triggering of inhibitory NK receptors compared to RCC with a functional VHL. In stage IV melanoma patients, we showed that blood NK cells displayed a unique NKp46dim/NKG2Adim phenotype and high lytic potential towards melanoma cells. Following chemotherapy, NK cell function was reduced and the phenotype modulated. To study melanoma-infiltrating NK cells, we have set up experimental conditions to characterise NK cells in metastatic LNs from stage III melanoma patients. Our preliminary data show that, compared to normal LNs, NK cells from metastatic LNs are altered. Our findings suggest that oncogenic-dependent immunogenicity, tumour-associated NK alterations and chemotherapy are important factors that must be taken into account in the choice of immunotherapeutic protocols based on NK cells.

Le développement de traitements thérapeutiques du cancer du sein reste limité par le niveau de connaissance des mécanismes moléculaires et cellulaires impliqués lors du développement normal et tumoral de la glande mammaire. L’épithélium mammaire est entouré d’une matrice extracellulaire (MEC) organisée, la membrane basale, dont le constituant principal est la laminine. Des études ont montré que les interactions entre les cellules mammaires et la MEC, dépendantes des intégrines, jouent un rôle majeur dans le développement et la tumorigenèse mammaires. Ces études n’ont cependant pas permis de déterminer les hétérodimères d’intégrine spécifiquement impliqués. Dans ce contexte, mon projet de thèse a visé à définir le rôle joué par les intégrines liant la laminine (dimères contenant les sous-unités 3 et/ou 6) dans le développement mammaire, dans le maintien de cellules souches mammaires fonctionnelles dans la glande adulte et dans le développement tumoral. Les résultats de mon travail suggèrent que :(i) l’intégrine 31 présente une fonction unique au cours de la lactation. Les mécanismes moléculaires impliqués en aval de 31 font intervenir la voie FAK/Rac1/PAK1 menant à l’inhibition de la MLCK, nécessaire à la relaxation des cellules myoépithéliales mammaires et permettant de nouveaux cycles de contraction. (ii) les interactions régulées par les intégrines entre les cellules basales mammaires et la laminine sont essentielles pour régénérer l’épithélium mammaire. Cependant, les intégrines 3 et 6 présentent des fonctions redondantes dans les cellules souches mammaires. (iii) l’intégrine 31 joue un rôle clef dans le développement tumoral mammaire. L’intégrine 31 active des voies de signalisation intracellulaires FAK/Rac1/PAK1, MAPK et JNK qui favorisent la survie et la prolifération des cellules tumorales. Ensembles, ces données permettent une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires impliqués dans le développement mammaire, la fonction de la glande adulte et la tumorigenèse. / The improvement of breast cancer therapy requires thorough analysis of the pathways leading to tumorigenesis and clear understanding of the molecular and cellular mechanisms involved in normal mammary gland development. Mammary epithelium is surrounded by a specifically organized extracellular matrix (ECM), basement membrane, and secreted glycoproteins, laminins, are among its major constituents. Integrin-mediated interactions between mammary epithelial cells and ECM have been shown to play an essential role in the control of mammary development and tumorigenesis. However, specific roles played by distinct integrin heterodimers are yet poorly understood. My thesis project aimed to define the functions of laminin-binding integrins, i.e., heterodimers, containing 3 or 6 subunits, in normal mammary gland development, in control of mammary stem and progenitor cell functions in adult gland, and in mammary tumorigenesis. The results of my work suggest that: (i31 integrin has a unique function in the control of the myoepithelial cell contractile activity during lactation; it contributes to the activation of the FAK/Rac1/PAK1 pathway leading to MLCK inhibition required for myoepithelial cell relaxation, thereby, permitting further contractile cycles. (ii) integrin-mediated interactions of mammary basal cells with laminins are essential for the regeneration of the mammary epithelium. However, 31 and 6-contaning integrins have redundant functions in mammary stem cells.(iii) 31 integrin plays a major role in mammary tumorigenesis, it promotes survival and proliferation of tumor cells activating intracellular signaling pathways involving FAK/Rac1/PAK1, MAPK and JNK pathways. Altogether, these data provide new insights into the molecular mechanisms of mammary development, adult gland function and tumorigenesis.

Le cancer du sein, l'une des principales causes de mortalité féminine dans le monde, peut être traité avec plus d’efficacité s'il est détecté à un stade précoce. L'imagerie micro-ondes (MWI), technique émergente, apparait comme prometteuse pour compléter les méthodes de diagnostics actuelles. Elle est non-ionisante et potentiellement peu coûteuse, possédant ainsi des caractéristiques clés pour être un bon candidat pour la détection de masse et pour un dépistage fréquent. Cette thèse résume les résultats d'une recherche novatrice menée sur un système micro-onde visant au dépistage dans les tissus mammaires. Une première technique de détection fréquentielle directe est proposée en utilisant une antenne compacte HFA mise en cavité spécifiquement conçue pour une utilisation en contact direct avec le sein. Les résultats de simulations sont analysés et comparés à des mesures faites au CHRU à Brest, ce qui a permis de valider un modèle fantôme dispersif du sein mais aussi de mettre en évidence les limites de cette 1ère technique. Une 2ème approche ULB est proposée dans laquelle une étude de la distribution du champ électrique à l’intérieur du modèle est menée pour deux types d’antennes ULB dédiée à une utilisation en contact direct de la peau, un monopole et une Vivaldi directive, toutes deux insérées dans une cavité. Cette étude comparative a mis en évidence l'intérêt d’utiliser une antenne directive pour cette application. Finalement, une étude élaborée dans le domaine temporel est menée en utilisant deux configurations d’antennes, une configuration mono-statique et une autre bi-statique afin d’étudier la possibilité de la détection tumorale et de la reconstruction d’image. Cette étude permet de justifier la mise au point d’un système antennaire dont l’objectif est de focaliser le maximum d’énergie dans le sein, notamment en concevant les antennes pour une utilisation en contact direct avec la peau pour augmenter la probabilité de la détection des tumeurs cancéreuses. / Breast cancer, one of the primary causes of women mortality worldwide, can be effectively treated if detected at its early stage. Microwave Imaging (MWI), an emerging technique, promises to complement the currently used diagnostic modalities.It is safe, non-ionizing and potentially inexpensive, thus possessing key features to make it a good candidate for frequent and mass screenings.This thesis summarizes the results of an innovative research conducted on a microwave system for breast tissue screening.A first direct frequency detection technique is proposed using a compact HFA antenna inside cavity specifically designed for use in direct contact with the breast. The simulations results are analyzed and compared to measurements made at CHRU of Brest, which validated a dispersive breast phantom model and demonstrated the limits of this first technique.A second UWB approach is proposed in which a study of the electric field distribution inside the model is conducted for two types of UWB antennas dedicated to use in direct skin contact, a monopole and a directive Vivaldi, all two inserted into a cavity.This comparative study has highlighted the interest of using a directional antenna for this application.Finally, the thesis focuses on time domain study using two configurations of antennas, a single-static configuration and another bi-static to study the possibility of tumor detection and image reconstruction and justifying the development of an antenna system whose objective is to focus the maximum energy in the breast to increase the probability of detection.

Les cellules dendritiques (DC), principales cellules présentatrices d’antigène, jouent un rôle crucial dans la régulation de la réponse immunitaire. Leur état d’activation et de maturation conditionne notamment la réponse immunitaire anti-tumorale. Ainsi à un stade immature, les DC sont incapables d’activer la réponse immunitaire. Notre équipe a montré qu’en plus d’être inefficaces, les DC intra-tumorales acquièrent des propriétés immunosuppressives et inhibent l’activation lymphocytaire. A l’inverse, activées et matures, les DC peuvent être utilisées en immunothérapie des cancers. Notre équipe a montré que les DC peuvent dans certaines conditions devenir tumoricides et que ces DC tumoricides combinent une activité cytotoxique contre les cellules tumorales et la capacité d’activation des lymphocytes T spécifiques de la tumeur. Avant d’utiliser ces DC tumoricides en phase clinique, nous avons voulu étudier les interactions de ces cellules avec des cellules immunosuppressives générées par les tumeurs, les lymphocytes T régulateurs (Treg). Notre étude montre que les DC cytotoxiques (KDC), générées à partir du sang de patients atteints de tumeurs, sont capables d’inhiber la génération des lymphocytes T régulateurs, impliqués dans l’immunosuppression induite par les tumeurs. Elles sont également à l’origine de la polarisation des lymphocytes T naïfs en des lymphocytes T helper 1, principaux acteurs de la réponse immunitaire anti-tumorale. Sans parvenir à identifier les molécules impliquées, nous avons établi que l’inhibition de la génération des Treg par les KDC n’implique ni l’IL-6, ni le NO, mais est partiellement dépendante d’un contact cellulaire. La rate joue un rôle central dans les mécanismes de tolérance immunitaire, lors des cancers, mais également lors des maladies auto-immunes (MAI). Une meilleure compréhension de la réponse immunitaire au cours de ces 2 types de pathologies au niveau d’un organe lymphoïde majeur tel que la rate est indispensable pour adapter au mieux les thérapeutiques. Cependant, il n’existe que très peu d’études portant sur les DC spléniques humaines. Nos travaux sur les DC au sein de rates provenant de patients atteints de divers cancers et MAI mettent en évidence une répartition des sous populations de DC qui diffère selon les pathologies. Bien que limité par le nombre d’échantillons humains, nous avons également déterminé le profil d’activation de ces sous populations de DC après stimulation par différents TLR. Etant donné le rôle clé des DC dans l’initiation de la réponse immunitaire spécifique, ces nouvelles connaissances pourraient permettre de cibler certains sous-types de DC afin de les activer ou de les inhiber lors de ces différentes pathologies. Ces observations offrent d’importantes perspectives pour la future utilisation des DC dans les stratégies d'immunothérapie. / Known for years as professional antigen presenting cells (APC), dendritic cells (DC) play a crucial role in immune response regulation. Their state of activation and maturation conditions the antitumor immune response. Thus, at an immature stage, the DC are unable to activate the immune response. Our team demonstrated that besides being ineffective, intra-tumoral DC acquire immunosuppressive properties and inhibit T cell activation. Conversely, activated and mature DC can be used in cancer immunotherapy. Previous reports from our research team deciphered that under certain conditions DC can become tumoricidal. These DC combine a cytotoxic activity against tumor cells and the capacity to activate tumor specific T cells. Prior launching the possibility of the application of such cytotoxic DC (referred as KDC for Killer DC) in clinic, we explored the interactions of these cells with regulatory T cells (Treg), -major immunosuppressive cells promoted by tumor microenvironment. Our study revealed that KDC, generated from the blood of cancer patients, can inhibit Treg generation and deviate naive T cell polarization into T helper 1 cells, key players in the anti-tumor immune response. We have further established that the inhibition of Treg generation by the KDC requires cell to cell contact, though implies neither IL-6 nor NO, but the mechanism still to be deciphered. Spleen, a major lymphoid organ, drives foremost mechanisms in immune tolerance during cancer and autoimmune diseases (AID). A better understanding of the immune response specifications during these 2 types of diseases in the spleen is therefore essential goal for therapeutic developments. Nevertheless, there is negligible volume of studies on human splenic immune cells, in particular DC. Our research on splenic DC, derived from patients with various cancers and AID, display distinct DC subset distribution respective to the disease. Although limited by the availability of human splenic samples, we also determined the activation profile of DC subsets after stimulation by different TLR ligands. Given the key role of DC in initiating specific immune response, this novel findings could be implemented to target certain DC subset activation or inhibition in these pathologies. These investigations provide important knowledge for more refine exploitation of DC in immunotherapeutic strategies as treatment tools or as targets.