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.

Les tumeurs endocrines digestives sont des tumeurs hypervasculaires, ce qui suggère l'existence d'un processus d'angiogenèse tumorale actif. Les mécanismes de l'angiogenèse tumorale associée aux tumeurs endocrines digestives sont complexes. Deux processus semblent coexister : les tumeurs les mieux différenciées sont capables de récapituler les propriétés pro-angiogéniques des cellules endocrines normales alors que les tumeurs moins différenciées et plus agressives sont associées à un processus d angiogenèse non spécifique, développé en réponse à l'hypoxie. Dans ces deux processus, le VEGF joue vraisemblablement un rôle important, dans la mesure où il fait partie intégrante du programme de différenciation endocrine. L'objectif de notre travail a été de mieux comprendre les mécanismes de sa régulation dans les cellules endocrines digestives tumorales et d'analyser son rôle dans la croissance tumorale, à travers une double approche expérimentale, in vitro et in vivo ; Nos résultats nous ont permis de : (a) montrer la complexité de la régulation de la synthèse et de la sécrétion du VEGF par les cellules endocrines néoplasiques, qui implique plusieurs voies de signalisation (PI3K/Akt/mTOR et p38/MAPK), dont les rôles respectifs varient selon le type de cellule étudiée ; (b) confirmer expérimentalement la dissociation entre expression du VEGF et capacités angiogéniques d'une part, propriétés invasives et métastatiques d'autre part ; (c) montrer expérimentalement que l'inhibition de l'angiogenèse peut contribuer à l'effet antitumoral de substances d'intérêt thérapeutique dans les tumeurs endocrines digestives / Digestive endocrine tumors are hypervascular tumors, likely to be associated with an active angiogenic process. The mechanisms of tumor angiogenesis in digestive endocrine tumors are complex. Two processes seem to coexist: well differentiated tumors are able to recapitulate the pro-angiogenic capacities of normal endocrine cells whereas less differentiated and more aggressive tumors are associated with a non specific angiogenic process, in response to hypoxia. In both processes, VEGF is likely to play an important role, since it is constitutively expressed by normal peptide-secreting endocrine cells, as part of their specific differentiation program. Our aim was to evaluate the mechanisms of regulation of VEGF synthesis and secretion by neoplastic digestive endocrine tumors and to analyze its role in tumor progression, through an in vitro and in vivo experimental approach. We were able to demonstrate that: (a) the regulation of VEGF synthesis and secretion is complex and involves several pathways (PI3K/Akt/mTOR and p38/MAPK), with different roles according to the cell studied; (b) there is a dissociation between VEGF expression and angiogenic capacities, on one hand, and invasive and metastatic properties, on the other hand; (c) the inhibition of angiogenesis may contribute to the anti-tumoral effect of several drugs of therapeutic interest in digestive endocrine tumors

Les gènes de la famille ING : « INhibitor of Growth » (ING1-5) jouent un rôle crucial dans l'inhibition de la prolifération cellulaire, en régulant notamment le cycle cellulaire, l'apoptose et la sénescence. De plus, plusieurs études (portant majoritairement sur ING1) montrent que ces gènes sont fréquemment perdus dans de nombreux cancers. Ils pourraient donc être impliqués dans l'émergence et le développement de tumeurs. Ainsi, l'objectif de mon projet de thèse était d'étudier le gène ING2, afin d'évaluer son intérêt en cancérogénèse. Nous avons tout d'abord montré que l'expression d'ING2 (ARN et protéique) est perdue dans plus de la moitié des cancers bronchiques non à petites cellules, confortant ainsi un rôle d'ING2 comme gène suppresseur de tumeurs. Par ailleurs, nous avons montré que l'inhibition de l'expression d'ING2 conduit à des défauts de réplication et à une forte augmentation de l'instabilité génomique, mettant ainsi en évidence pour la première fois qu'ING2 est un gène suppresseur de tumeurs de type « caretaker ». Ceci permet aussi pour la première fois d'expliquer comment l'inactivation des ING, observée dans les tumeurs, pourrait contribuer à la cancérogénèse. Enfin, nous avons mis en évidence le premier mécanisme de régulation post-traductionnelle d'ING2. En effet, ING2 peut être sumoylée, et cette sumoylation est nécessaire pour son association avec le complexe de régulation Sin3A/HDAC afin de cibler ce dernier au niveau des promoteurs de gènes pour réguler leur expression. Ces travaux ont donc contribué à démontrer l'intérêt d'ING2 en cancérogénèse et à mieux comprendre ses fonctions suppressives de tumeurs. De plus, ils ont permis d'ouvrir plusieurs voies d'investigation sur les fonctions et les mécanismes de régulation des protéines ING.

HIC1 (Hypermethylated in Cancer 1) est un répresseur transcriptionnel codé par un gène suppresseur de tumeurs localisé en 17p13.3. Cette région est perdue ou inactivée par hyperméthylation dans de nombreux cancers humains ; et les souris hétérozygotes Hic+/- développent des tumeurs spontanées avec une incidence beaucoup plus élevée que les souris contrôle.<br />Cette protéine est impliquée dans des boucles de régulation complexes impliquant p53, la désacétylase de classe III SIRT1 ainsi qu'une des protéines de contrôle du cycle cellulaire, E2F1.<br />En réponse aux dommages à l'ADN, HIC1 réprime SIRT1, ce qui a pour conséquence l'augmentation du taux de p53 acétylée active. Ceci conduit à l'apoptose et à l'arrêt du cycle cellulaire. HIC1 étant lui-même activé par p53, cette boucle peut s'auto entretenir. Cette voie est également régulée par le métabolisme puisque la répression de SIRT1 par HIC1 est due, notamment, au corépresseur CtBP, lui-même régulé par la balance NADH/NAD+.<br />D'autre part, et de manière intrinsèquement liée, cette même réponse aux dommages à l'ADN induit l'expression de HIC1 par E2F1. Ceci mène à une seconde boucle de régulation puisque HIC1 réprime E2F1, notamment lors de la phase de quiescence G0.<br />Cette présente étude porte sur les différents mécanismes de répression transcriptionnelle mis en place par HIC1, sur ses gènes cibles déjà connus et nouvellement identifiés.<br />Nous avons pu identifier un nouveau corépresseur de HIC1, MTA1, un membre du complexe NuRD, dont le recrutement est contrôlé par la compétition SUMOylation/Acétylation de la Lysine 314 de HIC1. De manière cohérente avec le rôle de HIC1 dans le contrôle de la croissance, le complexe HIC1-MTA1 est lié au promoteur de nouveaux gènes cibles, p57KIP2 et Cycline D1, dans des cellules quiescentes, ainsi qu'à un site nouvellement identifié au sein du promoteur de SIRT1.<br />Tandis que le complexe NuRD apparaît réguler une majorité des gènes cibles de HIC1 connus à ce jour, ce n'est pas le cas pour CtBP, qui régulerait SIRT1 et un gène identifié récemment, CXCR7.<br />De plus, HIC1 interagit avec le complexe SWI/SNF composé de l'ATPase BRG1 et de la sous-unité appartenant aux complexes répresseurs ARID1A, et ce pour réprimer E2F1, mais pas SIRT1, au sein de cellules primaires quiescentes.<br />Ces résultats suggèrent la mise en place par HIC1 de mécanismes de répression transcriptionnelle complexes et finement régulés en fonction du type de gènes cibles et de l'état de la cellule.

La Thérapie par MicroFaisceaux (MRT) et la Thérapie Stéréotaxique par Rayonnement Synchrotron (SSRT) sont des techniques innovantes de radiothérapie expérimentale développées actuellement à l'ESRF. L'utilisation de modèles tumoraux différents pour chaque technique limite leur comparaison. <br />En MRT, sur rats porteurs de tumeur 9L, la médiane de survie des rats contrôle est doublée (de 20 jours à 40 jours) lors d'irradiation avec un espacement de 200 µm entre les microfaisceaux voire triplée (67 jours) à 100 µm d'espacement (mais provoquant alors d'importantes lésions du tissu sain). L'influence importante du collimateur multifentes, a également été démontrée. La combinaison de diverses drogues avec la technique de MRT a été testée. Des résultats prometteurs (médiane de survie de 40 jours et 30% de survivants à long terme) sont obtenus en injectant du gadolinium en intracérébral avant une irradiation MRT en faisceaux croisés à 460 Gy. De plus, l'irradiation MRT de tumeurs à stade plus précoce permet de quadrupler la médiane de survie (79 jours) et d'obtenir 30% de survivants à long terme. La mise en place d'un ciblage de la tumeur par imagerie avant l'irradiation et l'utilisation d'un collimateur adapté permettront d'améliorer encore ces résultats. Les différences entre les deux modèles tumoraux utilisés en MRT (modèle 9L) et en SSRT (modèle F98) étant importantes des expériences comparatives MRT/SSRT ont été réalisées sur ces deux modèles. Les résultats obtenus montrent une efficacité proche des 2 techniques sur le modèle F98 et une meilleure efficacité de la MRT sur le modèle 9L. Ces résultats pourront permettre d'orienter le type tumoral adapté à chaque technique.

Les espaces rétro et latéro-pharyngés sont le siège de tumeurs de nature histologique très variée. Leur richesse en éléments lymphatiques les rend particulièrement exposés aux disséminations lymphatiques des carcinomes épidermoïdes mais aussi aux localisations primitives et secondaires des lymphomes malins de la tête et du cou. Leur abord à visée diagnostique ou thérapeutique reste délicat. La première partie de ce travail a permis de préciser la technique, les limites et les indications de trois voies d'abord peu usitées. La voie trans-orale permet l'exérèse de lésions de volume modéré et bien encapsulées de ces espaces avec une très faible morbidité. Les progrès de la chirurgie robotisée devraient permettre d'étendre ses indications. La voie cervico-transmandibulaire procure une parfaite exposition de la base du crâne et un excellent contrôle des éléments vasculo-nerveux qui en sortent. Elle apparaît indiquée pour l'exérèse des volumineuses tumeurs des espaces péripharyngés enchâssées contre la base du crâne, ou qui englobent la carotide interne. La voie infralabyrinthique s'adresse aux lésions du foramen jugulaire à développement essentiellement extra-crânien. Elle permet d'éviter un déroutement du nerf facial et peut, en cas de nécessité, être aisément convertie en une voie d'abord plus large. La deuxième partie de ce travail est consacrée à l'étude des lymphomes malins non hodgkiniens de la tête et du cou. Elle a permis, d'une part, de confirmer la faisabilité et les bons résultats d'un traitement combiné associant chimiothérapie et radiothérapie et, d'autre part, d'affiner les facteurs pronostiques déjà décrits dans le cadre des lymphomes non hodgkiniens quelle que soit leur localisation. Ainsi un âge supérieur à 45ans, une masse tumorale de plus de 5cm, une maladie localisée aux glandes salivaires et l'atteinte de plusieurs sites extra-ganglionnaires se sont révélés être de pronostic défavorable.

L'objectif de notre thèse est de contribuer à une meilleure délimitation de la forme et de l'extension de tumeurs intracrâniennes afin de pouvoir mieux les traiter par radiothérapie conformationnelle. Plusieurs approches ont été utilisées. Par une étude anatomo-pathologique autopsique, nous avons pu démontrer que les métastases cérébrales de plusieurs types de tumeurs s'étendent au moins 1 mm au-delà de leur bord macroscopiquement visible. Les métastases de tumeurs pulmonaires à petites cellules sont celles pour lesquelles nous observons la plus grande extension. En utilisant des techniques de spectroscopie et de l'imagerie par RMN, nous avons observé que des discordances existent dans 47% des voxels examinés. Le plus souvent, l'image apparaît pathologique en RMN et normale en spectroscopie, peut-être en raison d'un oedème périlésionnel important. Une troisième approche a été l'analyse comparative de l'extension de méningiomes intracrâniens par la RMN et par une nouvelle méthode d'imagerie métabolique (PET scan à un acide aminé marqué au fluor 18). Tous les méningiomes sont bien visualisés par le PET scan. Une concordance complète entre image de RMN et de PET scan est observée dans 54% des cas, l'image est plus étendue en PET scan dans 38 % des cas et la situation inverse est observée dans 8% des cas. Enfin, nous avons validé toute la chaîne de traitement en radiochirurgie sur des neurinomes de l'acoustique. Nous obtenons des résultats cliniques comparables à ceux de grandes séries publiées. En conclusion, nos travaux montrent que l'image anatomique seule (la RMN) est insuffisante pour délimiter la plupart des tumeurs intracrâniennes et que des méthodes complémentaires (spectroscopie, imagerie dite métabolique) sont nécessaires pour la préparation au traitement par radiothérapie de précision.

La progression du cancer colorectal procède selon une série de transitions, de la crypte épithéliale normale vers l'adénome conduisant au carcinome primaire in situ et aux métastases généralement localisées au niveau du foie. Ces événements séquentiels sont orchestrés par un ensemble d'altérations géniques et moléculaires (syndromes familiaux HNPCC, FAP et cancers sporadiques CIN-LOH et MSI) qui se traduisent de manière générale par l'activation constitutive de (proto)oncogènes ou par la perte de gènes suppresseurs de tumeurs ou de métastases. Si les récepteurs du TGF-β et leurs réseaux de signalisation associés ont été tout particulièrement incriminés quant à leur rôle péjoratif pendant les phases tardives de la progression des tumeurs solides et des cancers du côlon chez l'homme, les informations concernant le rôle des cytokines BMP apparentées au TGF-β dans ce domaine ne sont que très fragmentaires. Quand ce projet a été initié, une étude attribuait à BMP-7 un rôle anti-inflammatoire dans l'intestin chez le rat, suggérant ainsi que cette cytokine pouvait exercer un rôle direct et bénéfique sur la muqueuse digestive et les cellules épithéliales intestinales en particulier. Les BMP agissent par l'intermédiaire de leurs récepteurs de type II (BMPRII, ActRII, ActRIIB) , de type I (ALK-2, ALK-3, ALK-6), et des protéines SMADs (SMAD1, SMAD4, SMAD5, SMAD8). Cependant, 50% des cancers du côlon métastatiques présentent une forme mutée de SMAD4. Des mutations germinales dans le gène codant le récepteur ALK-3 sont observées chez 38% des patients atteints de polypose juvénile (JPS). Enfin, 83% des cancers colorectaux présentant une instabilité des séquences microsatellites (MSI) montrent une mutation dans le gène codant le récepteur de l'activine ActR-II. Dans ce contexte, mon projet de thèse a été centré sur l'expression et le rôle de BMP-7 sur la progression des cellules cancéreuses colorectales humaines et dans les tumeurs associées. Nous avons démontré par RT-PCR, immunohistochimie, et en ELISA que BMP-7 et ses récepteurs sont présents dans des cryptes coliques histologiquement normales, les foci de cryptes aberrantes dans la sigmoïdite, les tumeurs colorectales humaines et plusieurs lignées de cellules cancéreuses coliques. Nous avons aussi démontré que BMP-7 est un facteur de dissémination inducteur du " scattering " et de l'invasion cellulaire dans le collagène de type I. Le pouvoir invasif de BMP-7 est indépendant de SMAD4 et de l'oncogène src, mais associé à l'activation différentielle et cyclique des GTPases (Rac1 et RhoA), de la tyrosine kinase FAK (phosphorylation de la tyr925 impliquée dans la signalisation invasive et l'angiogenèse), et des MAPK /SAPK (JNK et ERK1/2). L'ensemble de ces travaux suggère que BMP-7 se comporte comme un facteur de dissémination proinvasif, agissant par un mécanisme autocrine et paracrine au niveau des cellules cancéreuses du côlon et du stroma tumoral. Cette cytokine exerce donc des actions divergentes sur la progression des tumeurs coliques humaines, en s'opposant aux processus inflammatoires transitoires (rôle bénéfique), mais en favorisant la néoplasie lors des étapes plus tardives associées à l'acquisition du pouvoir invasif à la transition adénome- carcinome pendant la cancérogenèse (rôle péjoratif). Parallèlement, dans cette thèse, nous avons démontré que l'intégrine α1 fait partie de l'échafaudage moléculaire impliqué dans l'invasion cellulaire dépendant de l'oncogène src. D'une autre part, nous démontrons que le VEGF est un inducteur autocrine de l'invasion cellulaire par les cellules cancéreuses du côlon. Selon ce modèle, le VEGF sécrété par les cellules tumorales au sein de la tumeur primaire agit à la fois sur les cellules cancéreuses et les cellules endothéliales en induisant des signaux de survie, de prolifération et d'invasion nécessaires à la croissance des tumeurs primaires et à la génération des métastases.

Thèse d'exercice : Médecine. Médecine générale : Paris 12 : 2005. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. f. 73-80.