Les encéphalites à anticorps (Ac) anti-récepteur NMDA (NMDAR) sont des pathologies auto-immunes nouvellement décrites ciblant un récepteur majeur du système nerveux central, le NMDAR. Les synapses glutamatergiques assurent la majeure partie de la transmission excitatrice du cerveau et les récepteurs ionotropiques au glutamate de type NMDA ont un rôle clé dans la plasticité synaptique, c'est-à-dire les modifications de la force de transmission synaptique constituant le corrélat cellulaire des processus d'apprentissage et de mémoire. Les études in vitro et in vivo de l'effet des Ac anti-NMDAR tendent à montrer une altération de la dynamique des NDMAR et une internalisation. Les Ac auraient un effet pathogénique pouvant expliquer des symptômes. Au cours de ma thèse, j'ai souhaité approfondir la compréhension de cette pathologie sur le plan clinique et mécanistique. Pour cela j'ai étudié les caractéristiques cliniques et histologiques des patients présentant une tumeur maligne associée, me permettant d'établir des recommandations de prise en charge au vu du taux de mortalité plus élevé chez ces patients et d'une fréquence plus importante de tératomes ovariens immatures que dans la population générale. En parallèle j'ai étudié l'effet des Ac anti-NMDAR sur la transmission et la plasticité synaptique dans un modèle murin d'administration chronique des anticorps. Ces études menées en électrophysiologie sur tranches aigües m'ont permis de mettre en évidence un effet des anticorps du LCR sur la plasticité synaptique significatif mais d'amplitude moindre que les études in vitro l'avaient suggéré. Nous avons également montré l'importance de la durée d'exposition aux anticorps / Anti-NMDAR autoimmune encephalitis is a newly described pathology, characterized by the presence of IgG antibodies (Abs) directed against NMDA receptor (NMDAR). Glutamatergic synapses are the main component of excitatory transmission in the adult brain and the ionotropic glutamate receptor NMDAR has a key role in synaptic plasticity. Synaptic plasticity is defined by the synapses property to modify their transmission strength and seems to be the cellular correlate of learning and memory. In vitro and in vivo studies on anti-NMDAR Abs effects showed an altered dynamic at the membrane followed by an internalization of NMDAR. Thus, Abs seem to have a pathogenic effect, able to explain clinical symptoms. During my thesis, I wanted to deepen the understanding of this pathology on the clinical and mechanistic level. To this end, I studied the clinical and histological features of patients with an associated tumor. Results obtained allow me to establish management recommendations considering the high mortality rate in these patients and a higher frequency of immature ovarian teratomas than in the general population. Simultaneously, I studied the effect of anti-NMDAR Abs on synaptic transmission and plasticity in a murine model allowing chronic Abs infusion. These results obtained by electrophysiology on acute slices allowed me to demonstrate an effect of CSF Abs on synaptic plasticity but of less amplitude that the in vitro studies had suggested. Results also highlighted the importance of the duration to antibodies exposure

«Machine Learning» est un champ d'étude de l'intelligence artificielle qui se concentre sur des algorithmes capables d'adapter leur paramètres en se basant sur les données observées par l'optimisation d'une fonction objective ou d'une fonction de cout. Cette discipline a soulevé l'intérêt de la communauté de la recherche biomédicale puisqu'elle permet d'améliorer la sensibilité et la spécificité de la détection et du diagnostic de nombreuses pathologies tout en augmentant l'objectivité dans le processus de prise de décision thérapeutique. L'imagerie biomédicale est devenue indispensable en médecine, puisque plusieurs modalités comme l'imagerie par résonance magnétique (IRM), la tomodensitométrie et la tomographie par émission de positron sont de plus en plus utilisées en recherche et en clinique. L'IRM est la technique d'imagerie non-invasive de référence pour l'étude du cerveau humain puisqu'elle permet dans un temps d'acquisition raisonnable d'obtenir à la fois des cartographies structurelles et fonctionnelles avec une résolution spatiale élevée. Cependant, avec l'augmentation du volume et de la complexité des données IRM, il devient de plus en plus long et difficile pour le clinicien d'intégrer toutes les données afin de prendre des décisions précises. Le but de cette thèse est de développer des méthodes de « machine learning » automatisées pour la détection de tissu cérébral anormal, en particulier dans le cas de suivi de glioblastome multiforme (GBM) et de sclérose en plaques (SEP). Les techniques d'IRM conventionnelles (IRMc) actuelles sont très utiles pour détecter les principales caractéristiques des tumeurs cérébrales et les lésions de SEP, telles que leur localisation et leur taille, mais ne sont pas suffisantes pour spécifier le grade ou prédire l'évolution de la maladie. Ainsi, les techniques d'IRM avancées, telles que l'imagerie de perfusion (PWI), de diffusion (DKI) et la spectroscopie par résonance magnétique (SRM), sont nécessaires pour apporter des informations complémentaires sur les variations du flux sanguin, de l'organisation tissulaire et du métabolisme induits par la maladie. Dans une première étude de suivi de patients GBM, seuls les paramètres d'IRM avancés ont été explorés dans un relativement petit sous-groupe de patients. Les paramètres de PWI moyens, mesurés dans les régions d'intérêts (ROI) délimités manuellement, se sont avérés être d'excellents marqueurs, puisqu'ils permettent de prédire l'évolution du GBM en moyenne un mois plus tôt que le clinicien. Dans une seconde étude, réalisée sur un échantillon plus important que la précédente, la SRM a été remplacée par l'IRMc et la quantification de la PWI et du kurtosis de diffusion (DKI) a été réalisée de manière automatique. L'extraction des paramètres d'imagerie a été effectuée sur des segmentations semi-automatiques des tumeurs, réduisant ainsi le temps nécessaire au clinicien pour la délimitation du ROI de la partie de la lésion rehaussée au produit de contraste (CE-ROI). L'application d'un algorithme modifié de «boosting» sur les paramètres extraits des ROIs a montré une grande précision pour le diagnostic du GBM. Dans une troisième, une version modifiée des cartes paramétriques de réponse (PRM) est proposée pour prendre en compte la région d'infiltration de la tumeur, réduisant toujours plus le temps nécessaire pour la délimitation de la tumeur par le clinicien, puisque toutes les images IRM sont recalées sur la première. Deux façons de générer les RPM ont été comparées, l'une basée sur l'IRMc et l'autre basée sur la PWI, ces deux paramètres étant les meilleurs pour la discrimination de l'évolution du GBM, comme le montrent les deux études précédentes. Les résultats de cette étude montrent que l'emploi de PRM basés sur l'IRMc permet d'obtenir des résultats supérieurs à ceux obtenus avec les PRM basés sur la PWI [etc…] / Machine learning is a subdiscipline in the field of artificial intelligence, which focuses on algorithms capable of adapting their parameters based on a set of observed data, by optimizing an objective or cost function. Machine learning has been the subject of large interest in the biomedical community because it can improve sensitivity and/or specificity of detection and diagnosis of any disease, while increasing the objectivity of the decision-making process. With the late increase in volume and complexity of medical data being collected, there is a clear need for applying machine learning algorithms in multi-parametric analysis for new detection and diagnostic modalities. Biomedical imaging is becoming indispensable for healthcare, as multiple modalities, such as Magnetic Resonance Imaging (MRI), Computed Tomography, and Positron Emission Tomography, are being increasingly used in both research and clinical settings. The non-invasive standard for brain imaging is MRI, as it can provide structural and functional brain maps with high resolution, all within acceptable scanning times. However, with the increase of MRI data volume and complexity, it is becoming more time consuming and difficult for clinicians to integrate all data and make accurate decisions. The aim of this thesis is to develop machine learning methods for automated preprocessing and diagnosis of abnormal brain tissues, in particular for the followup of glioblastoma multiforme (GBM) and multiple sclerosis (MS). Current conventional MRI (cMRI) techniques are very useful in detecting the main features of brain tumours and MS lesions, such as size and location, but are insufficient in specifying the grade or evolution of the disease. Therefore, the acquisition of advanced MRI, such as perfusion weighted imaging (PWI), diffusion kurtosis imaging (DKI), and magnetic resonance spectroscopic imaging (MRSI), is necessary to provide complementary information such as blood flow, tissue organisation, and metabolism, induced by pathological changes. In the GBM experiments our aim is to discriminate and predict the evolution of patients treated with standard radiochemotherapy and immunotherapy based on conventional and advanced MRI data. In the MS experiments our aim is to discriminate between healthy subjects and MS patients, as well as between different MS forms, based only on clinical and MRSI data. As a first experiment in GBM follow-up, only advanced MRI parameters were explored on a relatively small subset of patients. Average PWI parameters computed on manually delineated regions of interest (ROI) were found to be perfect biomarkers for predicting GBM evolution one month prior to the clinicians. In a second experiment in GBM follow-up of a larger subset of patients, MRSI was replaced by cMRI, while PWI and DKI parameter quantification was automated. Feature extraction was done on semi-manual tumour delineations, thereby reducing the time put by the clinician for manual delineating the contrast enhancing (CE) ROI. Learning a modified boosting algorithm on features extracted from semi-manual ROIs was shown to provide very high accuracy results for GBM diagnosis. In a third experiment in GBM follow-up of an extended subset of patients, a modified version of parametric response maps (PRM) was proposed to take into account the most likely infiltration area of the tumour, reducing even further the time a clinician would have to put for manual delineating the tumour, because all subsequent MRI scans were registered to the first one. Two types of computing PRM were compared, one based on cMRI and one based on PWI, as features extracted with these two modalities were the best in discriminating the GBM evolution, according to results from the previous two experiments. Results obtained within this last GBM analysis showed that using PRM based on cMRI is clearly superior to using PRM based on PWI [etc…]

Le rôle des lymphocytes T CD4+ dans la progression des tumeurs et dans l'immunité anti-tumorale est de plus en plus reconnu chez l'homme et chez la souris. Les mécanismes effecteurs de l’immunité T CD4+ contre le cancer ont été étudiés principalement dans des systèmes de tumeurs transplantées. Dans ces modèles, de nombreuses cellules tumorales meurent au moment de l'implantation, ce qui conduit à la libération de l'antigène tumoral (Ag) dans un contexte inflammatoire. Ceci contraste avec la croissance lente et non-destructrice des tumeurs humaines aux stades précoces. Nous avons montré que la présentation de l’Ag retreint par le CMH-II DBY, libéré par des cellules tumorales mortes injectées en sous-cutané, peut persister durant plusieurs semaines dans le ganglion drainant. L’activation précoce d’une réponse immune dirigée contre l’Ag lors de l’injection de lignées tumorales peut gêner l’étude des relations entre les tumeurs et le système immunitaire. Par conséquent, nous avons généré une lignée tumorale dans laquelle l’expression de DBY peut être induite in vivo à distance de l’implantation. Nous avons également utilisé un modèle de tumeurs pulmonaires endogènes se développant dans des souris transgéniques KrasG12D, p53flox et exprimant DBY de manière spécifique. Notre objectif était d'étudier dans ces deux modèles l'histoire naturelle de la réponse des lymphocytes T CD4+ spécifiques de la tumeur. Dans le système de tumeur transplantée «Ag inductible », nous avons montré que DBY est présenté de manière efficace à des cellules naïves T CD4+ spécifiques dans les ganglions drainant la tumeur. Les réponses prolifératives et effectrices sont similaires dans les systèmes où DBY est exprimé de façon inductible in vivo ou constitutive. Le récepteur de co-stimulation ICOS, ainsi que les récepteurs co-inhibiteurs PD-1 et BTLA sont régulés positivement sur les lymphocytes T CD4+ spécifiques en réponse à l’Ag. La production de cytokines en réponse à une restimulation in vitro révèle un profil effecteur mixte TH1 /TH17. Notamment, un petit pourcentage de lymphocytes T co-expriment les marqueurs de cytotoxicité LAMP-1 et granzyme B. Ainsi, lorsqu’un Ag apparaît à distance de l'implantation de la tumeur, il n’est pas ignoré et n’induit pas de tolérance immune. D'autres mécanismes doivent être considérés pour expliquer l'absence de rejet de tumeur efficace malgré l’activation et la migration des cellules effectrices T CD4+ dans les tumeurs. Les travaux réalisés sur le modèle de tumeurs pulmonaires endogènes sont en cours. A ce stade, nous avons observé que, comme dans les tumeurs transplantées, l’Ag est présenté aux LT CD4+ naïfs qui prolifèrent dans le ganglion drainant et ne se différencient pas en cellules T régulatrices, même aux stades très avancés de la maladie. La capacité des tumeurs à induire une réponse T effectrice semble liée à leur stade de développement. Durant la phase tumorale précoce, les LT spécifiques de DBY produisent de l’IFN-γ et du granzyme B. En revanche, des LT spécifiques produisant de l'IL-17 sont retrouvés dans les poumons de souris ayant des tumeurs invasives de stade terminal. Bien que l'IL-17 puisse favoriser la progression des tumeurs, y compris dans les modèles induits par l’oncogène KrasG12D, de nouvelles données suggèrent que les cellules effectrices TH17 possèdent un haut degré de plasticité et peuvent présenter une activité anti-tumorale. Notre modèle pourrait être utile pour tester de nouvelles stratégies de ciblage de l’IL-17 dans l'immunothérapie du cancer. / The role of CD4+ T cells in both tumor progression and immunity is being increasingly acknowledged in humans and mice. CD4+ T cell immunity against cancer has been mostly studied using murine transplanted tumor systems. In these models, many tumor cells die at the time of surgical implantation, leading to the release of tumor antigen (Ag) in an inflammatory context. This contrasts with the slow and non-destructive growth of early stage human tumors. Here, we show that the presentation of a MHC class II-restricted model (male, DBY) Ag released by dying fibroblastic tumor cells may last more than 3 weeks in the tumor draining lymph node (dLN). This artificial, early and long lasting priming precludes the study of the interactions between the immune system and tumors at the steady state. We therefore generated a cell line that could be induced to efficiently express DBY as a neoAg after implantation. We also took advantage of a previously described mouse model of genetically engineered, KrasG12D p53flox lung adenocarcinoma to generate a “spontaneous” tumor model expressing DBY. Our aim was to study in these two models the natural history of the tumor-specific CD4+ T cell response. In the transplanted tumor system, we show that the Ag reaches the dLNs and is efficiently presented to naïve specific CD4+ T cells. The proliferative and effector responses were similar in the inducible and constitutively expressed Ag tumor systems. The ICOS co-stimulatory receptor, and the PD-1 and BTLA co-inhibitory receptors were upregulated on the Ag specific CD4+ T cells in the dLN. We did not observe de novo induction of tumor-specific regulatory T cells. Finally, the pattern of secreted lymphokines in the dLN, spleen and tumor after in vitro Ag restimulation was similar, with a mixed TH1/TH17 response. Notably, a small percentage of DBY-specific effector T cells also displayed a cytolytic phenotype marked by the co-expression of granzyme B and LAMP-1. Thus, when the neo-Ag appears at distance of tumor implantation, the tumor was not ignored and did not induce tolerance of naïve CD4+ T cells. Other mechanisms have to be thought to explain the absence of tumor rejection despite efficient priming and migration of effector CD4+ T cells into tumors. Similarly to the strong proliferative response mentioned above, the DBY tumor Ag was efficiently presented in LNs draining “spontaneous” lung tumors, and induced activation and proliferation of adoptively transferred naive T cells. After priming they did not convert into Tregs, even in end-stage disease. This work is still ongoing, but preliminary results show that activated DBY-specific T cells from the dLN and the lungs produced IFN-γ and granzyme B during early stages of the disease. In contrast, IL-17 secreting cells were found exclusively in the lungs from mice with late-stages invasive tumors. Although IL-17 may enhance tumor progression, including in models driven by the Kras oncogen, emerging data strongly suggest that TH17 effector cells demonstrate a high grade of plasticity and can display anti tumor activity. Little is known about the antigen specificity of IL-17 production in lung cancer patients, and our model could be useful to test new strategies targeting either positively or negatively tumor Ag-specific TH17 cells in cancer immunotherapy.

La protéine Promyelocytic Leukemia (PML) est impliquée dans de nombreux processus cellulaires, et identifiée comme un suppresseur de tumeur. Cette protéine est le composant structural des Corps Nucléaires PML (CNs-PML) dont l'intégrité, compromise dans certaines leucémies, dépend strictement de sa SUMOylation. Ce projet de thèse visait à identifier de nouveaux régulateurs des CNs-PML, et par extension de la voie SUMO, en utilisant comme 'read-out' l'anatomie des CNs-PML, laquelle est extrêmement sensible au niveau de SUMOylation cellulaire globale. Ces travaux sont basés sur un criblage siARNs à grande échelle qui a conduit à l'identification de deux candidats SKP1et RBX1, tous deux faisant partie intégrante d'un complexe d'ubiquitine E3 ligase appelé " SKP1-CUL1-F-Box containing complex " (SCF). Nous avons pu démontrer l'implication de SKP1 et RBX1 dans la stabilité de la protéine PML avec des expériences de gain et perte de fonction. Nous avons également identifié FBXO9 comme la protéine F-Box capable de reconnaitre spécifiquement PML, causant son ubiquitination par le complexe SCFFBXO9, suivie de sa dégradation par le protéasome. En revanche, le site d'interaction de FBXO9 sur PML -tout comme la kinase impliquée dans ce processus de reconnaissance- restent encore à identifier. PML étant dégradé dans de nombreux cancers, il apparait essentiel d'avoir une meilleure compréhension des mécanismes post-traductionnels menant à sa dégradation. Ces travaux devraient à long terme permettre de révéler de nouveaux régulateurs des CNs-PML, et potentiellement permettre le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques, visant à moduler les CNs-PML dans la cellule tumorale. / ProMyelocytic Leukemia (PML) protein is implicated in a number of key cellular processes, and was identified as a tumor suppressor. This protein is one of the main structural components forming the PML Nuclear Bodies (PML-NBs) whose integrity -compromised in some leukemias- is strictly dependent on PML SUMOylation. The goal of this thesis project was to identify new regulators of PML Nuclear Bodies, and by extension of the SUMO pathway, using PML-NBs, which are extremely sensitive to global cellular SUMOylation level, as a read out. This work is based on a high throughput siRNA screen, which led to the identification of two proteins, SKP1a and RBX1, which are both part of an Ubiquitin E3 ligase complex called SKP-Cullin-F-Box containing complex (SCF). We were able to show the involvement of SKP1 and RBX1 in PML protein stability through gain and loss of function experiments. We also identified FBXO9 as the F-Box capable of specifically recognizing PML, causing its ubiquitination by SCFFBXO9 complex and subsequent degradation by the proteasome. However, FBXO9 site of interaction on PML and the identity of the kinase implicated in this recognition processes are yet to be discovered. PML being degraded in numerous cancers, it is essential to acquire a better understanding of post-translational mechanism leading to the degradation of this tumour suppressor. In the long term, this work should, allow the discovery of new PML Nuclear Body regulators and potentially allow the development of new strategies aiming to modulate PML Nuclear Bodies in tumoral cells.

Les tumeurs endocrines sont habituellement diagnostiquées grâce à l'emploi d'une technique d'imagerie utilisant un peptide radio-marqué (somatostatine ou Osteoscan) dont le récepteur est présent dans 80% des tumeurs. Le récepteur à sept domaines transmembranaires RCCK2 est également sur-exprimé avec une forte incidence dans les tumeurs endocrines. De plus, notre équipe a montré que la gastrine et la CCK, les deux ligands agonistes naturels du RCCK2, induit une internalisation massive du RCCK2 ; le récepteur est ensuite orienté majoritairement avec ses ligands vers les lysosomes pour y être dégradé. Notre équipe a alors formulé l'hypothèse que la surexpression de RCCK2 dans les tumeurs endocrines comparativement aux tissus sains et sa capacité d'internalisation massive pouvaient être avantageusement utilisées pour développer une nouvelle approche diagnostique et thérapeutique. Mon projet de thèse présentaient plusieurs objectifs : 1°) optimiser une nanoplateforme magnétique permettant le ciblage efficace de cellules tumorales surexprimant le RCCK2 ; 2°) valider la stratégie de nanothérapie ciblée par hyperthermie magnétique afin d'éradiquer spécifiquement des cellules tumorales surexprimant le RCCK2, puis étudier les mécanismes cellulaires impliqués dans la signalisation de mort ; 3°) élaborer des stratégies permettant d'augmenter l'efficacité thérapeutique anti-tumorale. Dans un premier temps, j'ai développé une nano-plateforme constituée d'une nanoparticule magnétique (NPM) d'oxyde de fer de type SPION (superparamagnetic iron oxide nanoparticles). J'ai élaboré différents lots de NPM présentant différentes densités en ligand à leur surface et analysé leur capacité de liaison, d'internalisation et d'accumulation dans les lysosomes. Les nanoparticules vectorisées s'accumulent dans les cellules de façon dépendante du récepteur (2.2pg de fer/cellule). J'ai ensuite cherché à valider la stratégie de nanothérapie ciblée par hyperthermie magnétique. Pour cela, j'ai appliqué un champ magnétique alternatif à haute fréquence (275 kHz, 40 mT) sur des cellules ayant ou non internalisé des NPM. L'application du champ magnétique, induit la mort de 30% des cellules tumorales ayant internalisé des NPM, sans élévation détectable de température du milieu extracellulaire, suggérant que l'hyperthermie magnétique serait probablement induite très localement à l'échelle du lysosome. Nous avons appelé ce phénomène : hyperthermie magnétique intra-lysosomale. Ensuite, j'ai cherché à préciser les mécanismes cellulaires pouvant être impliqué dans l'induction de la mort des cellules. Mes résultats montrent que l'application du champ magnétique sur des cellules ayant accumulé des NPM dans leur lysosome induit une production de radicaux libres oxygénés (ROS) responsables de la perméabilisation de la membrane lysosomale et conduisant à la fuite des cystéines protéases lysosomales dans le cytosol, impliqués ainsi dans le mécanisme de mort par hyperthermie magnétique intra-lysosomale. Enfin, dans le but d'augmenter l'efficacité thérapeutique, j'ai combiné ce traitement d'hyperthermie magnétique intra-lysosomale à un traitement chimiothérapeutique, la doxorubicine. Les résultats montrent un effet additif des traitements hyperthermique et chimiothérapeutique. Une telle stratégie de combinaison d'approches thérapeutiques présente l'avantage d'utiliser des doses faibles d'agent chimiothérapeutique, afin de limiter les effets secondaires vis-à-vis des cellules saines. / Endocrine tumors are usually diagnosed through the use of an imaging technique using a radiolabeled peptide (somatostatin or Osteoscan) whose receptor is present in 80% of tumors. The CCK2R which belongs to the seven transmembrane domains receptor family is also overexpressed with a high incidence in endocrine tumors. In addition, our team has shown that gastrin and cholecystokinin (CCK), both natural agonists of the CCK2R, induce a massive CCK2R internalization; then the receptor is directed with the ligand to lysosomes to be degraded. Our team hypothesized that CCK2R overexpression in endocrine tumors compared to healthy tissue and its ability to internalize could advantageously be used to develop a new diagnostic and therapeutic approach. My thesis project had several objectives: 1) To optimize a magnetic nano-platform for an effective targeting of tumor cells overexpressing the CCK2R; 2) To validate the targeted nanotherapy strategy by magnetic hyperthermia to specifically eradicate tumor cells overexpressing the CCK2R, and study the mechanisms involved in cell death; 3) To develop strategies in order to increase the anti-tumor therapeutic efficiency. Firstly, I have developed a nano-platform composed of a SPION (superparamagnetic iron oxide nanoparticles) type magnetic nanoparticle (MNP). I developed different batches of MNP with different ligand densities at their surface and analyzed their binding capacity, internalization and lysosomal accumulation. Targeted nanoparticles uptake is receptor dependent, reaching a rate of 2.2 pg iron/cell, after 24 hours of incubation. Thus, I validated the strategy of targeted nanotherapy by magnetic hyperthermia. For this, I applied a high frequency alternating magnetic field (275 kHz, 40 mT) on cells with or without internalized MNPs. The application of the magnetic field induces the death of 30% of tumoral cells having internalized MNPs, without any perceptible temperature rise in the incubation medium, suggesting that the magnetic hyperthermia would probably be induces very locally at the scale of the nanoparticules or the lysosome. We called this phenomenon intra-lysosomal magnetic hyperthermia. Then, I studied the cellular mechanisms involved in the induction of cell death by intra-lysosomal magnetic hyperthermia. My results showed that the application of a magnetic field increased the production of reactive oxygen species (ROS), leading to lysosomal membrane permeabilization and to the leakage of lysosomal enzymes in the cytosol of cells having internalized MNPs, indicating that ROS production and lysosomal cysteine proteases are involved in the mechanisms of cell death. Finally, in order to increase the therapeutic efficacy, I combined this intra-lysosomal magnetic hyperthermia treatment to a chemotherapeutic treatment, the doxorubicin. The results showed an additive effect of hyperthermia and chemotherapy treatments. This combining therapeutic strategy presents the advantage of using low doses of chemotherapeutic agent, in order to decrease the side effects towards healthy cells.

Les GEPNETs (tumeurs neuroendocrines gastroentéropancréatiques), représentent le deuxième cancer digestif. L’octréotide (agoniste Sst2) contrôle efficacement leurs sécrétions et plus modérément la croissance cellulaire. Au cours de ma première partie de thèse, j’ai développé la culture primaire de GEPNETs humaines. Ceci m’a permis d’étudier l’effet antiprolifératif et antisécretoire du pasireotide (pan agoniste Sst) et de l’évérolimus (inhibiteur de la voie pi3 kinase Akt) en comparaison avec l’octréotide. J’ai mis en évidence un effet inhibiteur significatif et similaire de l’octréotide et du pasiréotide sur la viabilité cellulaire et la sécrétion de chromogranine A. Cependant, le trafic intracellulaire du Sst2 est diffèrent en présence de pasireotide. L’évérolimus inhibe la viabilité et la secretion cellulaire des GEPNETs de manière similaire aux SSA. Nous n’avons pas retrouvé d’additivité entre l’évérolimus et les SSA. Dans la deuxième partie de mon travail j'ai étudié l’effet de la surexpression du Sst2 dans les cellules de prolactinomes et NFPA humains. Apres surexpression de Sst2, l’octréotide est capable d’inhiber la sécrétion de PRL et la prolifération cellulaire des NFPAs. Cette surexpression n’améliore pas la sensibilité aux dopastatines (agonistes chimériques Sst2-D2DR) des prolactinomes alors qu’une amélioration est bien observée dans les NFPAs. En conclusion, la culture primaire des GEPNETs représente un bon modèle d’étude pharmacologique. La coopération Sst2–D2DR dans les NFPA est effective dans ce modèle et permettra l’étude des mécanismes mises en jeu par les dopastatines. / GEPNETs represent, in terms of prevalence, the second digestive cancer. Octreotide (Sst2 agonists) effectively control their secretion and partially cell growth. we developed a primary cell culture of human GEPNETs. Cell culture allowed the study of antisecretory and antiproliferative effect of pasireotide and everolimus, alone or in combination, as compared to octreotide, in 20 tumors. We highlighted a significant and similar maximal inhibitory effect of octreotide and Pasireotide either on cell viability or on chromogranin A secretion in all analyzed tumors. However, the intracellular trafficking of Sst2 was strikely different in the presence of pasireotide and octreotide. In all analyzed tumors, everolimus inhibits cell viability and secretion of GEPNETs similarly to SSA. We couldn’t reveal any additivity between everolimus and SSA in cell viability suppression.My second goal was to study the effect of overexpression of Sst2 by adenoviral transfer in cells of human prolactinomas and NFPA. In both cell types. Nevertheless, octreotide efficiently suppressed PRL secretion and cell proliferation (NFPA). Overexpression of Sst2 did not improve the efficcacy of dopastatines (chimeric Sst2 - D2DR agonists) on prolactin secretion in prolactinomas, but clealy improved suppression of cell proliferation in NFPA. These results suggest that dopostatin promotes a Sst2 D2DR cooperation in NFPA, but not in prolactinomas, where DRDR activation remains dominant. In conclusion, GEPNETs primary cell culture represents a good model for pharmacological In pituitary adenomas, Sst2 overexpression opens an interesting perspective for gene therapy in recurrent NFPA after surgery.

Apparue à la fin des années 1990, la tractographie utilise le signal diffusion de l’imagerie par résonance magnétique (IRM) pour détecter l’orientation préférentielle des molécules d’eau et reconstruire l’architecture des tissus biologiques, notamment celle des fibres blanches intra cérébrales. Cette technique a suscité l’engouement de la communauté scientifique en permettant, pour la première fois, l’étude in vivo non invasive des structures anatomiques, et en particulier celle du cerveau. Néanmoins, la description de la trajectoire des fibres blanches reste imprécise dans les zones de croisement de fibres et pour les faisceaux de petite taille comme les nerfs crâniens. De multiples méthodes sont développées aux différents étapes d’acquisition et de post-traitement afin d’améliorer la résolution spatiale et angulaire et augmenter la précision de la reconstruction des fibres. En pratique clinique, la détection de la trajectoire des nerfs crâniens déplacés au contact des tumeurs de la base du crâne pourrait apporter une aide significative dans la stratégie chirurgicale et améliorer le résultat fonctionnel pour les patients.Après avoir rappelé les notions fondamentales nécessaires à la compréhension de chaque étape de la tractographie, nous en présentons l’ « état de l’art » dans le cas particulier des nerfs crâniens. A partir de 21 études de la littérature scientifique, nous détaillons tous les paramètres d’acquisition et de tracking, les algorithmes de reconstruction, le design des régions d’intérêt et le filtrage. Puis, nous développons notre propre pipeline de tractographie et montrons son impact sur la prise en charge chirurgicale à travers une série de 62 cas de tumeurs variées de la base du crâne et 2 vignettes cliniques illustratives. Enfin, nous proposons une nouvelle approche, la full-tractography, avec une utilisation potentielle en routine clinique, notamment lors du planning pré-chirurgical / Tractography is a recent imaging tool that used the diffusion signal from the magnetic resonance imaging (MRI) to detect the preferential orientation of water molecules within the tissues and particularly along white fibers of the brain. This technique has caught the attention of the scientific community describing non-invasively the in vivo white matter architecture. Nonetheless, its application to fiber crossing areas or to small-scale structures, such as cranial nerves, remains inaccurate. New methods are being developed for both the acquisition and post-processing steps to provide a higher angular and spatial resolution imaging, and improve the reconstruction of fibers. In the clinical setting, the detection of the trajectory of the cranial nerves displaced by skull base tumors could be a relevant asset for the surgical strategy and the functional outcome. After reminding the basics to understand each step involved in tractography, we present the current state-of-the-art for application to cranial nerves. From 21 selected studies, we report all parameters of acquisition and tracking, algorithms of reconstruction, the design of the regions of interest, and filtering. We then develop our tractography pipeline and show its value for the surgical management through a 62 case series of various skull base tumors and two clinical images. Finally, we propose a new full-tractography approach that could be implemented in routine, notably for presurgical planning

<p align="justify">Les glioblastomes sont les tumeurs cérébrales malignes les plus répandues chez l’adulte et l’enfant, et les plus agressives avec une médiane de survie inférieure à quinze mois. Deux caractéristiques biologiques rendent leur traitement particulièrement difficile. Tout d’abord, la capacité d’invasion du parenchyme cérébral par les cellules gliales tumorales rend la résection chirurgicale totale impossible. De plus, ces cellules développent une résistance aux stimuli pro-apoptotiques rendant la plupart des agents chimiothérapeutiques peu efficaces contre ce type de tumeur. Actuellement, le seul agent chimiothérapeutique efficace dans le traitement des glioblastomes est le témozolomide. Malheureusement des mécanismes de résistance acquise peuvent apparaître chez des patients traités avec cette molécule. Nous avons donc étudié ces mécanismes moléculaires de résistance acquise au témozolomide et dans un deuxième temps nous avons tenté de trouver de potentielles molécules susceptibles de lutter contre les gliomes. </p align="justify"><p><p align="justify">Nous avons rendu résistants deux modèles de cellules gliales tumorales au témozolomide par un traitement incrémental durant plusieurs mois. Grâce à une analyse de type Affymétrix, nous avons comparé l’expression de l’ensemble des gènes entre les lignées normales et les lignées rendues résistantes. Deux familles de gènes sont ressorties comme impliquées dans ce processus de résistance :les transporteurs glucose et les aldo-kéto réductase 1C (akr1c). Pour les transporteurs glucose, il se pourrait que leur implication se fasse au niveau du métabolisme des cellules résistantes en permettant d’apporter plus de substrat énergétique et ainsi contourner les effets pro-autophagiques du témozolomide. Dans le cas des akr1c, il semblerait que leur surexpression ait pour but d’augmenter la prolifération des cellules tumorales résistantes. </p align="justify"><p><p align="justify">Nous avons, par la suite, étudié les propriétés anticancéreuses de métabolites fongiques, les phyllostictines, extraites du champignon Phyllosticta cirsii. Quatre métabolites naturels et deux dérivés hémisynthétiques ont été testés démontrant des activités plus ou moins importantes sans toutefois montrer in vitro de biosélectivité entre cellules tumorales et cellules normales. Les phyllostictines semblent se lier au groupement thiol libre comme nous l’avons déterminé sur le glutathion ou la cystéine. Il reste à déterminer la cible des phyllostictines dans les cellules tumorales et à améliorer la sélectivité de ces molécules.</p align="justify"> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Grâce à l’implémentation d’algorithmes de reconstruction 3D dans les systèmes d’imagerie TEM/TDM, une étude quantitative à partir des images reconstruites est possible. La quantification d’images TEM/TDM est nécessaire afin de permettre une étude dosimétrique 3D des patients atteints de tumeurs neuroendocrines traités au 177Lu-octréotate. Cependant, afin de permettre une quantification précise des images obtenues, plusieurs paramètres du système doivent être déterminés afin d’appliquer les corrections nécessaires. Dans le cadre de cette étude, l’appareil TEM/TDM utilisé est tout d’abord calibré. Pour ce faire, la stabilité temporelle, la sensibilité, le temps mort et l’effet de volume partiel de l’appareil sont déterminés pour différents radioisotopes. Par la suite, une étude comparative de deux plateformes de reconstruction est effectuée afin de trouver la technique offrant la plus haute précision quantitative d’images TEM/TDM. La calibration et l’étude des reconstructions de l’appareil TEM/TDM a permis de déterminer la procédure optimale pour l’imagerie quantitative du 177Lu et de 99mTc avec une erreur maximale de 3%. Ces résultats pourraient être validés à l’aide de données cliniques.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.