Le système urinaire inférieur (SUI) réalise le stockage et l'évacuation de l'urine. C'est un système dont le contrôle est complexe et le fonctionnement global insuffisamment décrit. Chez les blessés médulaires deux déficiences du contrôle de la vessie sont communes : l'hyper-réflexie (HR) et la dyssyenergie detrusorsphincter. La stimulation électrofonctionnelle peut être utilisée pour contrer l'HR et rétablir artificiellement un contrôle synergique à condition de pouvoir activer indépendamment le sphincter strié et le detrusor. Globalement, cela nécessite aussi une meilleur connaissance du système à stimuler. La contribution apportée par cette thèse se scinde en trois parties : la modélisation du SUI et notamment du détrusor, la validation expérimentale de ce modèle et enfin l'étude du recrutement sélectif en stimulation électrique multi-polaire. Le modèle du SUI proposé ici s'attache à rendre compte des spécificités des muscles lisses en faisant partie. C'est un modèle multi-échelle, partant des réactions biochimiques dictant l'activation des muscles jusqu'à la physique macroscopique à l'échelle globale du système, en passant par l'intégration à l'échelle de la cellule. Nous avons réalisé une étude numérique sur l'implémentation de ce modèle et en avons tiré les paramètres les plus sensibles. Nous avons enfin validé expérimentalement notre modèle sur l'animal et nous avons identifié les paramètres principaux utilisés pour simuler la contraction isovolumique . Enfin, nous avons mis en place une chaine logicielle pour simuler la stimulation électrique sélective multipolaire, ainsi que des techniques de recrutement inverse. Nous proposons un protocole expérimental pour évaluer fonctionnellement ces méthodes sur l'animal.

Introduction: les progrès thérapeutiques pour la prise en charge du carcinome urothélial de la vessie, ou tumeur de vessie infiltrant le muscle (TVIM), sont faibles depuis deux décennies, notamment sur le plan de la chimiothérapie, tant dans les formes localisées que métastatiques. L'identification de nouveaux biomarqueurs pouvant améliorer la prise en charge et le pronostic des patients apparait indispensable, notamment pour prédire la réponse aux traitements systémiques. Notre travail a cherché : (i) à identifier des facteurs biologiques prédictifs de rechute après les chimiothérapies adjuvantes (CA) utilisées actuellement, (ii) à déterminer si les altérations moléculaires, cibles de nouvelles thérapies, identifiées dans la tumeur vésicale sont conservées dans les métastases.Objectifs:(i) Rechercher une association entre la rechute après CA et l'expression de six biomarqueurs, ERCC1, Emmprin, Survivin, MDR1, p53 et topoisomérase IIα, dans la tumeur vésicale et/ou une métastase ganglionnaire(ii) Etudier l'hétérogénéité des mutations de FGFR3 dans les TVIM localement avancéesMatériels et Méthodes: Une cohorte rétrospective de 226 patients traités par cystectomie et CA, et une collection tumorale d'échantillons représentatifs de la tumeur primitive et d'une métastase ganglionnaire ont été constituées. L'expression des six biomarqueurs a été déterminée en immunohistochimie sur ces échantillons. Le statut mutationnel de FGFR3 a été déterminé en SNaPshot sur 84 paires tumeur primitive/métastase ganglionnaire.Résultats: Les survies observées dans la cohorte étaient proches de celles rapportées dans la littérature pour des patients de mêmes stades. La collection tumorale étudiée semble donc représentative des TVIM traitées en France. Aucun des six biomarqueurs n'était retrouvé comme prédictif de rechute après traitement. Une mutation de FGFR3 était retrouvée dans 4 (4,7%) des 84 échantillons appariés sans aucune discordance entre tumeur primitive et métastase ganglionnaire.Conclusions: L'expression de ces six biomarqueurs étudiés en immunohistochimie n'est pas associée à un risque de rechute après CA. Le statut mutationnel de FGFR3 est conservé au cours de la dissémination métastatique, et ses mutations activatrices sont présentes dans près de 5% des TVIM localement avancées. Leur conservation dans le processus métastatique renforce l'intérêt de l'évaluation de nouvelles thérapies ciblant le récepteur FGFR3 muté. Enfin, il est possible de rechercher cette mutation sur la tumeur vésicale ou une métastase avec la même pertinence. / Introduction: In muscle invasive urothelial carcinoma of the bladder (MI UCB), few progresses have been made in the last two decades, particularly in chemotherapy, both in localized and metastatic setting. The identification of new biomarkers that can improve the management and prognosis of patients appears essential. Such biomarkers will be clinically relevant if they can predict the response to systemic treatments. In this thesis, we studied biomarkers in two ways: (i) to identify predictive factors of relapse after cisplatin-based adjuvant chemotherapy (AC), (ii) to confirm that the molecular alterations targeted by new therapies and identified in bladder tumor are present in metastases.Objectives:(i) To examine the relationship between relapse after AC and expression of six biomarkers, ERCC1, Emmprin, Survivin, MDR1 p53 and topoisomerase IIα, in bladder tumor and / or lymph node metastases.(ii) To study the heterogeneity of FGFR3 mutations in locally advanced MI UCBMaterials and Methods: A retrospective cohort of 226 patients treated with cystectomy and AC, and tumor collection of representative samples of the primary tumor and lymph node metastases were constituted. The expression of six biomarkers was determined by immunohistochemistry on these samples and determined by morphometry. FGFR3 mutation status was determined by SNaPshot in 84 paired primary tumors and positive lymph nodes.Results: Survivals observed in the cohort were similar to those reported in the literature for patients of same stages, with tumor collection being representative of the MI UCB treated in France. None of the six biomarkers was found as an independent predictive factor of relapse after AC. FGFR3 mutation was found in 4 (4.7%) of the 84 paired samples with complete concordance between primary tumor and lymph node metastases.Conclusions: The expression of the six studied biomarkers by immunohistochemistry is not associated with risk of relapse following AC. FGFR3 mutation status is maintained during metastases process, and FGFR3 activating mutations are present in about 5% of locally advanced MI UCB. FGFR3 mutation remains a promising therapeutic target in a low subset of patients, and the evaluation of new therapies targeting the mutated FGFR3 receptor are needed. Finally, search for these mutations either in bladder tumor or in metastasis is relevant.

Le potentiel invasif et métastatique d'une tumeur est contrôlé par l'angiogenèse via le VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor) et les altérations des systèmes impliqués dans l'adhérence cellulaire via les cadhérines. Dans ce travail, nous montrons que le L-165041, agoniste du récepteur nucléaire PPARβ (Peroxisome Proliferator-Activated Receptor) régule l'expression du VEGF dans des cellules dérivées de cancer du col de l'utérus dont le facteur étiologique est un papillomavirus (HPV). Cependant, cet effet est observé uniquement dans des cellules HPV18 indépendamment de l'oncoprotéïne virale E6 et de sa cible p53. De façon intéressante, à la diflérence de ce que nous observons dans des cellules de cancer vésical, le L- 165041 ne contrôle pas la transcription mais stabilise les messagers des isoformes du VEGF (VEGF121, VEGF165, VEGF189) indépendamment du récepteur PPARβ. La stabilisation des ARNm VEGF nécessite la phosphorylation de la p38 MAPK qui conduit, seule ou suite à une cascade de phosphorylations, au déplacement de la protéine HuR du noyau vers le cytoplasme et in fine à la stabilisation des ARNm VEGF. D'autre part, l'agoniste du PPARβ interviendrait dans la« transition épithélio-mésenchymateuse » de cellules urothéliales malignes, puisqu'une augmentation de l'expression de la cadhérine E (marqueur épithélial) et une diminution de l'expression de la cadhérine N (marqueur mésenchymateux) sont observées selon le phénotype cellulaire. Elucider le mécanisme moléculaire d'action des agonistes de PPARβ est d'un intérêt crucial puisque certains ligands sont en cours d'évaluation clinique pour le traitement de maladies métaboliques (dyslipidémies diabète de tvpe II). / Tumor invasive and metastatic potential is controlled by angiogenesis through VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor) up-regulation and altered cadherin-mediated cellular adhesion as well. In this work, we show that the L-165041 nuclear receptor PPARβ (Peroxisome Proliferator-Activated Receptor) agonist regulates VEGF expression in cervical cancer derived cells harboring a Human Papilloma Virus (HPV). However, this effect is only observed in HPVl8 positive cells through E6 viral oncoprotein and p53 independent mechanisms. Interestingly, unlike our data obtained in bladder cancer cells, L-165041 does not control VEGF transcription but stabilizes VEGF isoforms mRNA (VEGF121, VEGFl65, VEGFl89) and acts through PPARβ-independent mechanisms. This mRNA stabilization requires p38 MAPK phosphorylation leading to the nuclear/cytoplasmic shuttling ofHuR protein and consequently to the VEGF mRNA stabilization. Furthennore, the PPARβ agonist would be involved in epithelial to mesenchymal transition since it increases E-cadherin expression and decreases N-cadherin one according to the cellular phenotype. To elucidate the molecular mechanism of PPARβ agonists action is crucial because some of ligands are currently in clinical trials for the treatment of metabolic diseases (dyslipidemia, type II diabetes).

L’infection des voies urinaires est l'une des infections bactériennes les plus courantes avec des coûts de soins de santé très élevés. On estime que 50% des femmes connaîtront une infection urinaire au cours de leur vie, ceci de manière récurrente chez la moitié d’entre elles. Le développement de thérapies efficaces a été limité par le manque de connaissance concernant la mise en place de la réponse immune adaptative lors de cette infection. Dans cette étude, nous avons démontré qu'une réponse adaptative est générée lors de l'infection urinaire, cependant celle-ci n’a pas d’action protectrice. Afin de comprendre les mécanismes aboutissant à ce phénomène, nous avons cherché à caractériser les cellules immunitaires présentes dans la vessie. Des tests d’absorption bactérienne ont montré que ces macrophages phagocytent la majorité des bactéries au début de l'infection. Pour évaluer l’influence de ces cellules sur la mise en place de la réponse immune adaptative, nous avons déplété les macrophages et évalué la clairance bactérienne lors d’une deuxième infection. En comparaison avec les animaux non traités, les souris déplétées présentaient une réduction de la charge bactérienne conséquente lors de la seconde infection, cette clairance dépendant de la réponse immune adaptative. Pour comprendre ce mécanisme d'inhibition par les macrophages, nous avons évalué le microenvironnement vésical et la phagocytose au début de l'infection chez les souris déplétées, et chez les souris non traitées. Bien que nous n’ayons pas observé de différences dans la production de cytokines, l'absorption bactérienne par les cellules dendritiques s’avère deux fois plus importante chez les animaux déplétés. Ces données suggèrent que l'absorption bactérienne par les macrophages tissulaires est néfaste pour la mise en place de la réponse adaptative, ouvrant de nouvelles options thérapeutiques. Nous avons également évalué le rôle des lymphocytes T dans ce processus en déplétant ces cellules au cours de l'infection primaire ou avant la deuxième infection. Ainsi, nous avons observé que les lymphocytes T sont nécessaires dans la réponse adaptative, mais ne sont cependant pas indispensables à la clairance bactérienne lors d'une réinfection. De plus, l'infection des souris Batf3-/-, déplétées en cellules dendritiques spécialisées dans la présentation croisée, a montré que ces souris contrôlent une seconde infection aussi bien que les souris contrôle. Ces résultats suggérent que la présence lymphocytes T CD8+ n’est pas nécessaire pour lutter contre l’infection urinaire. Notre étude révèle un mécanisme par lequel le système immunitaire est compromis lors de l'infection urinaire, offrant un point de départ intéressant pour une recherche plus approfondie sur le rôle du système immunitaire adaptatif dans ce contexte, élément fondamental dans le développement de nouvelles thérapies. / Urinary tract infection (UTI) is one of the most common bacterial infections with exorbitant health care costs. It is estimated that 50% of women will experience a UTI during their lifetime and approximately half will suffer recurrent infections. Infected women are treated with antibiotics, however, antibiotic resistance is increasing, raising the need for new therapeutic options. Development of efficient therapies has been impeded by the lack of knowledge of events leading to adaptive immunity. In this study, we demonstrated that an adaptive immune response is generated during UTI, however this response does not confer protective immunity. To begin to understand why the response induced during UTI was not effective, we delineated the immune cell compartment of the bladder and identified macrophages as the most populous immune cell. We evaluated bacterial acquisition in the bladder observing that macrophages phagocytize the majority of the bacteria early in infection. To evaluate the impact of macrophages on the generation of adaptive immunity, we depleted bladder resident macrophages and evaluated bacterial clearance during a challenge infection. Interestingly, mice depleted of resident macrophages, prior to primary infection, exhibited a nearly 2-log reduction in bacterial burden following secondary challenge compared to untreated animals. This improvement in clearance was dependent on the adaptive immune system. To shed light on the mechanism of macrophage inhibition, we evaluated the bladder microenvironment and bacterial acquisition early in infection in macrophage-depleted and control-treated mice. While we did not observe differences in the cytokine microenvironment, bacterial uptake by dendritic cells was increased nearly 2-fold in macrophage-depleted animals. These data suggest that bacterial uptake by tissue macrophages negatively impacts the development of adaptive immunity, revealing a novel target for enhancing host responses to bacterial infection of the bladder. We also evaluated the role of T cells during UTI by depleting these cells during the course of the infection or just prior to challenge infection. We observed that T cells were necessary to mount an adaptive immune response to UTI, however, they were dispensable for bacterial killing during challenge infection. Additionally, infection of Batf3-/- mice, lacking cross-presenting dendritic cells, suggested that CD8+ T cells are dispensable for the response against UTI as these mice cleared a challenge infection as well as wildtype mice. Our study has revealed a mechanism by which the immune system is compromised during UTI, providing an interesting start point for further investigation of the role of the adaptive immune system during UTI, which will be fundamental for the development of new therapies to efficiently treat infection.

Les tumeurs de la vessie sont le quatrième cancer en terme de fréquence chez l’homme dans les pays industrialisés. Elles peuvent schématiquement être séparées en deux sous-groupes principaux : les tumeurs basales, peu différenciées, et les tumeurs luminales, différenciées. PPARγ est un récepteur nucléaire fortement exprimé dans ce second groupe, qui agit en hétérodimère avec un co-récepteur partenaire, RXRα, et possède un rôle essentiel dans la différenciation des cellules de l’urothélium normal. Récemment, un rôle protumorigénique de PPARγ a été mis en évidence dans les tumeurs luminales de vessie, où son activité est augmentée par le biais d’amplifications de PPARγ, ainsi que des mutations activatrices de son partenaire, RXRα. Le premier axe de mon projet a consisté à mieux caractériser ce rôle protumorigénique de PPARγ. J’ai d’abord participé à la mise en évidence de mutations récurrentes activatrices de PPARγ dans les tumeurs luminales de la vessie renforçant le rôle protumorigénique du récepteur dans ces tumeurs. J’ai ensuite cherché à identifier les gènes cibles de l’hétérodimère PPARγ/RXRα pouvant médier cet effet protumorigénique. Grâce à des analyses transcriptomiques après extinction de l’expression PPARγ ou de RXRα et des expériences de ChIP-sequencing de PPARγ et RXRα, j’ai pu identifier 30 gènes candidats. L’étude de l’implication de ces gènes dans la progression tumorale des tumeurs luminales présentant des altérations de la voie PPARγ/RXRα est actuellement en cours. Parallèlement à ce rôle protumorigénique dans les tumeurs luminales, des résultats suggéraient que ce gène pourrait posséder un rôle suppresseur de tumeurs dans le sous-groupe basal. La deuxième partie de mon projet a consisté à explorer cette hypothèse. J’ai pu montrer que des délétions hétérozygotes de PPARγ sont associées à ce sous-groupe de tumeurs basales, qui présente également une diminution globale de l’expression de PPARγ. De plus, parmi les mutations non-récurrentes de PPARγ identifiées dans ces tumeurs, certaines sont des mutations inactivatrices, capables d’inhiber l’activité transcriptomique de l’hétérodimère PPARγ/RXRα en favorisant la fixation de co-répresseurs de l’hétérodimère. J’ai également pu montrer un rôle anti-tumoral de PPARG dans les tumeurs basales puisque l’expression de PPARγ dans des lignées cellulaires basales à la suite de leur transfection avec un plasmide codant pour PPARγ est capable d’inhiber leur viabilité. Ce projet a ainsi permis de mettre en évidence un rôle dual de PPARγ dans les tumeurs de vessie, avec un rôle protumorigénique dans les tumeurs luminales, où il est suractivé par des amplifications et des mutations activatrices, et un rôle suppresseur de tumeurs dans les tumeurs basales, où il est réprimé par des délétions et de mutations inactivatrices. / Bladder tumors are the fourth cancer in terms of frequency in men, in industrialized countries. Bladder cancers can be divided into two main subgroups: undifferentiated basal tumors and differentiated luminal tumors. The nuclear receptor PPARγ, which is highly expressed in the second subgroup, forms a heterodimer with its partner, the nuclear receptor RXRα, and plays a key role in normal urothelial differentiation. A protumorigenic role of PPARγ has been established in luminal bladder cancer, with an increased activity through PPARγ genomic amplification or activating mutations of its partner, RXRα. The first part of my project aimed to better characterize this protumorigenic effect. I first participated in the identification of recurrent activating mutations of PPARγ in the luminal subgroup, enhancing its protumorigenic role in those tumors. Then, I tried to identify the PPARγ/RXRα heterodimer target genes that drive its protumorigenic role. By analyzing transcriptomic data following down regulation of PPARγ and RXRα, as well as ChIP-sequencing data for each of them, I identified 30 candidate target genes. The implication of the candidate genes in tumor progression of luminal cancer carrying PPARγ/RXRα pathway alteration is in progress. As opposed to its protumorigenic role in luminal tumors, some results suggested that PPARγ could play a tumor suppressor role in the basal subgroup. The second part of my project explored this hypothesis. I characterized PPARγ deletions associated with the basal subgroup, which presents a global PPARγ downregulation. Moreover, some of the non-recurrent mutations identified in this subgroup are inactivating mutations, able to inhibit the transcriptomic activity of the PPARγ/RXRα heterodimer, by an enhanced affinity of the heterodimer for co-repressors. I also showed an antitumor effect of PPARγ in basal tumors: its expression in basal bladder cell lines after transfection with a plasmid coding for PPARγ was able to inhibit cell viability. This project highlighted the dual role of PPARγ in bladder tumors, with a protumorigenic effect in luminal tumors through amplifications and activating mutations, and a tumor suppressor effect in basal tumors through deletions and inactivating mutations.

Objectifs: Les données provenant des centres de soins tertiaires suggèrent que le taux de mortalité péri-opératoire (MPO) après cystectomie notés pour les patients âgés (septuagénaires et octogénaires) n’excède pas celle des patients plus jeunes. Toutefois, les données provenant de la communauté démontrent un phénomène inverse. Spécifiquement, la MPO est plus élevés chez les ainés. Dans cette thèse nous allons présenter une réévaluation contemporaine du taux de MPO après cystectomie. Méthodes: Entre 1988 et 2006, 12722 cystectomies radicales pour le carcinome urothéliale de la vessie ont été enregistrées dans la banque de données SEER. Le taux de MPO a été évalué dans les analyses de régression logistique univariées et multivariées à 90 jours après cystectomie radicale. Les covariables incluaient: le sexe, l’ethnie, l’année de chirurgie, la région d’origine du patient ainsi que le grade et le stade de la tumeur. Résultats: Parmi tous les patients, 4480 étaient des septuagénaires (35.2%) et 1439 étaient des octogénaires (11.3%). Le taux de MPO à 90 jours était de 4% pour la cohorte entière vs. 2% pour les patients moins de 69 ans vs. 5.4% pour les septuagénaires vs. 9.2% pour les octogénaires. Dans les analyses de régression logistiques multivariées, les septuagénaires (OR=2.80; <0.001) et les octogénaires (OR=5.02; <0.001) avaient reçu un taux de MPO plus augmenté que les patients moins de 70 ans après une cystectomie radicale. Conclusion: Cette analyse épidémiologique basée sur les donnés le plus contemporaines démontre que l’âge avancée représente un facteur de risque pour un taux de MPO plus élevé. / Objective Data from tertiary care centers suggest that the perioperative mortality (POM) after radical cystectomy (RC) is not different in septuagenarian or octogenarian patients, compared to younger individuals. Conversely, population-based data state otherwise. We revisited this topic in a large contemporary population-based cohort. Methods Between 1988 and 2006, 12722 radical cystectomies were performed for urothelial carcinoma of the urinary bladder (UCUB) in 17 Surveillance, Epidemiology and End Results (SEER) registries. Of those 4480 were aged 70-79 and 1439 were 80 years and older. Univariable and multivariable logistic regression models tested 90-day mortality (90dM) after radical cystectomy. Covariates consisted of gender, race, year of surgery, SEER registry, histological grade and stage. Results Of all 12722 patients, 4480 (35.2%) were septuagenarian and 1439 (11.3%) were octogenarian. The overall 90dM rate was 4% for the entire population, 2% for patients aged 69 years or younger, 5.4% for septuagenarian patients and 9.2% for octogenarian patients. In multivariable logistic regression analyses, septuagenarian (OR= 2.80; <0.001) and octogenarian (OR= 5.02; <0.001) age increased the risk of 90dM after RC. Conclusions In this population-based analysis, POM was between 3 and 5-fold higher respectively in septuagenarian and octogenarian patients which is higher in tertiary care centers. This information needs to be included in informed consent considerations, specifically if RC will not be performed at a tertiary care center.

L'objectif de cette thèse est d'évaluer les performances d'une méthode d'imagerie optique non-invasive pour la détection de précancers et cancers précoces de la vessie, à l'aide d'une analyse de lumière laser rétro-diffusée. L'analyse de la distribution spatiale de la lumière à la surface de fantômes multi-couches imitant l'épithelium de vessie avec différentes propriétés d'absorption et de diffusion nous a permis de montrer les modifications de ces propriétés optiques entraînent des changements de la taille de la surface du spot de lumière rétro-diffusée, mesurables par une caméra vidéo. La méthode développée est également sensible à l'accumulation d'un photosensibilisateur et est applicable aussi bien pour des études en réflectance diffuse qu'en fluorescence induite. Les paramètres optiques des fantômes synthétiques tri-couches imitant différents états des épithéliums de vessie ont été calculés à partir de la théorie des ondes électromagnétiques appliquée aux diffuseurs sphériques sans et avec une couche. Ces paramètres ont servi comme entrées aux simulations de Monte Carlo qui ont permis d'obtenir les matrices des distributions d'intensité de réflectance diffuse. Notre étude démontre que les mesures en imagerie de réflectance diffuse non-polarisée permettent de fournir des informations utiles au diagnostic tissulaire / The present thesis aimed to evaluate the performance of non-invasive optical method for bladder pre- and early- cancer detection by means of diffuse-reflected laser light analysis. The analysis of light distribution at the surface of multi-layered bladder phantoms with different scattering and absorption properties showed that the changes in the optical properties lead to increase or decrease of the diffuse-reflected light spot area, detectable by a video camera. It was also determined, that the presented method is capable of detection of the photosensitizer accumulation, and can be applied for both (diffuse-reflected laser and fluorescence) studies simultaneously. The calculations for spherical and ?coated?-spherical tissue scatterers, based on the electromagnetic wave theory, allowed for obtaining optical parameters of three-layered biological phantoms and of bladder tissues at different states. These parameters served as inputs for Monte Carlo simulations, which provided us with matrices of diffuse-reflected light distributions. The study showed that the measurements of non-polarized back-scattered laser light can provide useful information on the tissue state

Le cancer de vessie représente la sixième cause de mortalité par cancer en France. Son incidence a augmenté ces 20 dernières années, mais les taux de survie restent inchangés. La carcinogénèse vésicale fait intervenir différents mécanismes moléculaires qui agissent en réseau comme c’est le cas dans de nombreux cancers. Le développement récent de nouveaux traitements prenant spécifiquement pour cible certaines voies de signalisation apportent de nouveaux espoirs thérapeutiques. Nous nous sommes intéressés dans ce travail à trois axes de recherche pour tenter d’identifier, dans les carcinomes urothéliaux, de nouveaux marqueurs pronostiques moléculaires et de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles: l’angiogénèse, la voie de signalisation Hedgehog et les microARNs. Nous avons choisi la RT-PCR quantitative en temps réel à grande échelle permettant d’évaluer le niveau d’expression de nombreux gènes, avec une quantification précise et reproductible des transcrits. L’expression de ces gènes a été corrélée aux données de suivi clinique afin d’identifier de nouveaux biomarqueurs moléculaires prédictifs de l’évolution des tumeurs de vessie.Nous avons ainsi pu démontrer que les niveaux d’expression de certains de ces gènes variaient de façon significative dans les tumeurs de vessie, confirmant le rôle de l’angiogénèse dans la carcinogénèse urothéliale, et plus particulièrement de la voie du VEGF, et suggérant une implication majeure de la voie de signalisation Hedgehog et des microARNs. Par ailleurs, nous avons également pu identifier plusieurs biomarqueurs ayant une valeur pronostique en terme de survie globale dans les tumeurs infiltrantes. C’est le cas du VEGF, qui semble être un biomarqueur moléculaire particulièrement intéressant puisqu’il existe des thérapies ciblées spécifiquement dirigées contre ce ligand ou ses récepteurs avec plusieurs essais cliniques actuellement en cours dans le cancer de vessie. C’est également le cas d’une signature moléculaire associant 3 miARNs (miR-9, miR-182 et miR-200b) ayant une valeur péjorative dans les tumeurs infiltrantes, ouvrant la voie vers de nouvelles stratégies thérapeutiques.L’ensemble de ces études confirment l’intérêt majeur d’une meilleure compréhension des bases moléculaires de la carcinogénèse urothéliale vésicale débouchant sur l’utilisation rationnelle de nouvelles thérapies ciblées dans le cancer de vessie, avec l’espoir d’en améliorer la prise en charge et l’évolution. / Bladder cancer is the sixth cause of cancer mortality in France and its incidence is increasing since the last 20 years, with no improvement in survival outcomes. Bladder carcinogenesis involves different molecular mechanisms such as in many cancers. The recent development of new targeted therapies targeting signaling pathways provides new therapeutic hopes.In this work, we choose to study three molecular pathways in order to identify new prognostic markers and new therapeutic targets in urothelial carcinoma: angiogenesis, Hedgehog signaling pathway, and microRNAs. Real-time quantitative RT-PCR was performed to measure simultaneously expression levels of several genes with precise and reproductible RNA quantification. Our results were correlated with clinical outcomes to identify new molecular markers associated with bladder cancer evolution and to guide the potential use of targeted therapies.We were able to demonstrate that expression levels of several transcripts differ significantly in bladder tumors as compared to normal bladder and that some of them may have a prognostic implication. This is the case of VEGF, which appears to be an interesting molecular marker since there are targeted therapies specifically targeting the pathway and several ongoing trials in bladder cancer. The Hedgehog pathway also appears to be altered in bladder tumors, with a ligand-dependent activation. Then, we were able to identify several deregulated microRNAs and describe a molecular 3 miRNA-signature (miR-9, miR-182 and miR-200b) having a prognostic value in muscle-invasive bladder tumors. All these studies confirm the major interest of molecular biology and new targeted therapies in the treatment of bladder cancer, with the hope of improving management and evolution.

Les rapides progrès technologiques en matière de techniques de biologie à grande échelle, comprenant notamment les microarrays, conduisent en 2006 au développement d’une nouvelle génération de puces à très haute résolution, capables de cibler à la fois tous les gènes du transcriptome humain, mais également tous les exons de ces gènes pris individuellement. L’avènement de cette puce, communément appelée puce exon, permit d’obtenir une mesure précise des changements transcriptomiques affectant les cellules cancéreuses, en offrant la possibilité de prendre en compte l’expression relative de différents exons d’un même gène.L’épissage alternatif et la transcription alternative sont les deux principaux mécanismes biologiques à l’origine de l’existence de plusieurs transcrits pour un même gène. Ces processus biologiques ont été mis en évidence depuis longtemps mais leur régulation dans les cellules normales ainsi que leurs dérégulations dans les cancers sont encore mal caractérisées de par la complexité des mécanismes impliqués. Par leur design, les puces exons permettent de mettre en évidence la présence de variations d’expression entre plusieurs transcrits potentiels d’un même gène, ouvrant ainsi la voie à une meilleure compréhension de ces processus biologiques.A partir d’un important jeu de données d’échantillons de cancers de la vessie dont le profil transcriptomique fut obtenu par puces exons, nous nous sommes intéressés à l’étude des changements d’épissage alternatif et à l’utilisation de promoteurs alternatifs dans les tumeurs de vessie. L’utilisation d’outils statistiques et mathématiques dédiés à l’analyse de ces puces nous a permis dans un premier temps d’identifier de nombreux gènes dont l’expression relative des différents transcrits est spécifiquement dérégulée dans les tumeurs de vessie. Ces transcrits constituent une nouvelle source pour l’identification de cibles thérapeutiques spécifiques des tumeurs. Nous avons pu montrer qu’avec une approche ciblée sur les changements d’expression relative de transcrits alternatifs d’un même gène, il était possible de constituer un panel de potentiels marqueurs tumoraux permettant le développement de nouveaux tests urinaires utiles à la détection des cancers de vessie et à la surveillance des patients.Par une analyse non supervisée des profils d’exons potentiellement dérégulés, nous avons pu observer une stratification des tumeurs similaire à celle observée par l’étude des profils géniques issus de puces classiques, confirmant alors l’existence d’un sous groupe de tumeurs de vessie présentant des caractéristiques transcriptomiques propres. Nous avons pu associer à ce sous-groupe de mauvais pronostic, une signature d’inclusion différentielle de certains exons. Cette signature impliquant 19 gènes permet d’identifier précisément ces tumeurs de manière très spécifique et constitue par conséquent un outil puissant utilisable en clinique.L’étude ciblée d’une voie de signalisation fréquemment dérégulée dans les cancers nous a permis de mettre en évidence une dérégulation globale de l’expression relative des transcrits alternatifs de gènes impliqués dans la prolifération cellulaire, et d’en identifier de probables régulateurs. Enfin, L’analyse des données de puces exons à la lumière des données de méthylation de l’ADN nous a permis d’identifier un mécanisme épigénétique régulant l’utilisation de promoteurs alternatifs dans un sous-groupe de tumeurs de vessie.L’ensemble des résultats obtenus par l’analyse de ces puces exons a par conséquent permis de caractériser à l’échelle du transcrit les dérégulations spécifiques des tumeurs de vessie, et d’en identifier certains mécanismes. Ces dérégulations permettent non seulement d’identifier spécifiquement plusieurs sous-groupe de tumeurs dont un de mauvais pronostic, mais offrent également de nouvelles possibilités quant-à la recherche de marqueurs urinaires pour la surveillance des patients. / The development of microarray technology in the late 1990’s served as an essential tool to comprehend the scope of transcriptomic deregulations occurring in cancer cells. Signals generated from the first generation of transcriptomic microarrays gave simultaneous measures of expression from a large number of genes, therefore enabling to identify candidate genes involved in cancer progression and putative therapeutic targets. In 2006, through a fast de- velopment of high-throughput technologies, the available large scale analysis tools became enriched with a new generation of high resolution microarrays measuring expression signals both at the gene-level and at the exon-level of each gene. The advent of this high-resolution microarray, commonly called exon array, provided the opportunity to get a more accurate meas- ure of transcriptomic changes affecting cancer cells by enabling to consider relative expression changes of the exons from a same gene.Alternative splicing and alternative transcription are the two main biological mechanisms accounting for the production of several transcripts from a same gene. Although these bio- logical processes have been known for a long time, their regulation in normal cells and their deregulation in cancer still remain challenging to well-characterize, mainly due to the complex- ity of the involved mechanisms. Through their design, exon arrays enable to identify variable expression patterns within several potential transcripts of a same gene, therefore bringing new insight into these biological processes.Based on a large dataset of bladder cancer samples that were profiled on exon arrays, we focused on the study of alternative splicing changes and alternative promoter usage in bladder tumours. Analysis of these exon arrays through the use of adapted statistical and mathemat- ical tools initially resulted in the identification of numerous genes showing differential relative expression patterns of their transcripts between cancer and normal samples. These transcripts represent a new opportunity to define tumour-specific therapeutic targets. We demonstrated that using an approach targeted on relative expression changes of transcripts from a same gene, it was possible to build up a panel of potential tumour-specific markers enabling the development of new urinary test to detect bladder cancer and monitor its evolution.Through an unsupervised analysis of putatively deregulated exon profiles, we observed that the partitioning of bladder tumours was similar to the classification resulting from the study of classical gene microarray expression profiles, consequently confirming the existence of a bladder subgroup with peculiar transcriptomic properties. For this subgroup of bad prognosis, we established a signature based on the differential alternative inclusion of several exons. This signature relates to 19 genes and enables to accurately identify tumours from this subgroup, therefore providing a powerful tool to be used in clinical practice.By studying a specific pathway often deregulated in cancer, we highlighted an overall dereg- ulation of the relative expression of alternative transcripts from genes involved in cell prolifer- ation, and identified potential actors involved in the underlying regulatory process. Eventually, the analysis of exon arrays in the light of DNA methylation array data enabled us to identify an epigenetic mechanism regulating the use of alternative promoters in a subgroup of bladder tumours.Together, the results obtained from exon array analysis consequently provided a character- ization at the transcript level of bladder tumour specific deregulations and brought insight into the underlying mechanisms. The highlighted deregulations not only allow to accurately identify two subgroups of tumours, of which one has a bad prognosis, but also offer new possibilities regarding the definition of urinary markers for patient monitoring.

Contexte. La chloration est le traitement le plus utilisé pour désinfecter l’eau distribuée à la population. Lors du traitement, des sous-produits de chloration (SPCs) se forment par réaction de la matière organique naturelle présente dans l’eau avec le chlore. Les produits les plus présents sont les trihalométhanes (THMs), les acides haloacétiques (HAAs). Des études toxicologiques (animales et in vitro) ont montré la génotoxicité et/ou carcinogénicité et la reprotoxicité de certains SPCs. Nous avons mené deux études évaluant les effets sur la santé humaine de l’exposition aux SPCs, dans le domaine du cancer et de la reproduction. Association entre exposition aux THMs et risque de cancer de la vessie : une analyse poolée de 3 études cas-témoins européennes. Cette analyse a inclus 2381 cas et 3086 témoins issus de 3 études cas-témoins (France, Espagne, Finlande). L’exposition environnementale aux SPCs a été mesurée par la concentration en THMs estimée rétrospectivement dans les réseaux de distribution d’eau au cours des 40 années de la fenêtre d’exposition. Les usages de l’eau connus sont l’ingestion, les douches et les bains, la fréquentation de piscine (étude espagnole seulement). Une relation croissante a été observée entre le niveau environnemental de THMs, la durée d’exposition à une eau de surface chlorée et le risque de cancer de la vessie, chez les hommes uniquement. Aucune association n’a été observée avec l’exposition via l’ingestion d’eau du robinet. L’exposition via les douches, les bains et la piscine est apparue liée au risque de cancer de la vessie. Trois études cas-témoins nord-américaines ont été intégrées dans une méta-régression. Aucune spécificité européenne de la relation dose-réponse n’a été mise en évidence. Une relation dose-réponse globale incluant 4351 cas et 7055 témoins a été estimée. Association entre exposition aux SPCs et risque de prématurité et de retard de croissance intra-utérin (RCIU). Cette étude est issue de la cohorte bretonne Pélagie (3400 femmes enceintes recrutées en début de grossesse entre 2002 et 2006). L’exposition pendant la grossesse a été mesurée à l’aide de 2 indicateurs : la concentration en THMs de l’eau distribuée dans les réseaux et le dosage d’un biomarqueur urinaire (acide trichloroacétique) pour un sous-échantillon de femmes (étude cas-témoins nichée). Les niveaux dans les réseaux proviennent de la base de données réglementaire SISE-Eaux. Les usages de l’eau du robinet par les femmes pendant la grossesse ont été collectés par questionnaire (quantité d’eau du robinet bue, fréquentation de la piscine, fréquence et durée des douches et des bains). Notre étude suggère une association entre l’exposition prénatale aux SPCs et le risque de RCIU. Aucune association n’est observée avec le risque de prématurité. / Background. Chlorine is the most widely used disinfectant for drinking water treatment. During treatment process, the natural organic matter present in water reacts with chlorine to form disinfection by-products (DBPs), such as trihalomethanes (THMs) and haloacetic acids (HAAs), the most occurring ones. Several identified DBPs were recognized carcinogens or fetotoxic in animals. We conducted two epidemiological studies to assess the health effects of human exposure to DBPs regarding cancer and reproduction. Association between THM exposure and the risk of bladder cancer: a pooled analysis of 3 European case-control studies. The study included 2381 cases and 3086 controls from 3 case-control studies (France, Finland, Spain). Environmental exposure to SPCs was measured by THM concentrations in water distribution systems, retrospectively estimated through the 40-year exposure window. Information about water uses (tap water ingestion, showers and baths, swimming-pool attendance) was available. An increased risk of bladder cancer was observed, in men only, with increasing THM concentrations in water systems and duration of exposure to chlorinated surface water. No association was observed with exposure through tap water ingestion. Exposure through showers, baths and swimming in pools (available in Spanish study only) was associated with an increased risk of bladder cancer. Three North-American case-control studies were joined to the three European ones into a meta-regression. No specific dose-response relationship was identified for European studies. A global dose-response relationship was consequently estimated, including 4351 cases and 7055 controls. Association between DBP exposure and the risk of preterm birth and Intra-Uterine Growth Retardation (IUGR). This study was conducted within the PELAGIE cohort (3400 pregnant women included in early pregnancy, in Brittany, France, between 2002 and 2006). Exposure during pregnancy was measured by 2 indicators: THM concentrations in water distribution systems and a biomarker of HAA ingestion, the level of trichloroacetic acid in maternal urine at inclusion (in a nested case-control study). The regulatory database SISE-Eaux was used to estimate THMs concentrations in the water distribution systems. Water uses during pregnancy (ingested tap water, swimming-pool attendance, showers and bath frequencies and duration) were collected with questionnaires. Our results suggest an association between prenatal exposure to DBPs (THMs and HAAs) and the risk of IUGR. No association was found with the risk of preterm birth.