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AbstractAbstract
[en] Grade II or higher gliomas are currently incurable tumors because tumor cells migrate into the surrounding healthy tissue, causing recurrence. Modeling tumor evolution is an original approach, which objective is ultimately to provide assistance to the clinician in tumor management, by making it possible to better understand the tumor as a complex system, and by obtaining predictive information on its evolution, with and without treatment. In this work, we performed theoretical work on low-grade gliomas at two scales. The first part of our work consisted in the development of a cellular automaton reproducing migration and aggregation of glioma cells in vitro. With simple rules (proliferation, movement, adhesion, contraction) we were able to reproduce the experimental results of the number and area of aggregates as a function of time, on two substrates of different adhesion and with two cell lines. The second part focused on the design and validation of a patient-scale tumor growth model and the effect of radiotherapy on this tumor. This model is based on partial differential equations, describing the processes of proliferation, diffusion, radiation damage and cell death. We have developed a genetic automatic adjustment algorithm, and used the CMA-ES stochastic automatic adjustment method, in order to reproduce the evolution of the radius of diffuse low-grade gliomas as a function of time, before and after radiotherapy. Our model reproduced successfully the spatiotemporal dynamics of the glioma of each of the 49 patient's follow-ups. We also tested the predictive power of our model. (author)
[fr]
Les gliomes de grade II ou superieur sont des tumeurs actuellement incurables car des cellules tumorales migrent dans le tissu sain environnant, provoquant des recidives. La modelisation de l'evolution tumorale est une approche originale dont l'objectif est a terme de constituer une aide au medecin dans la prise en charge tumorale, en permettant de mieux comprendre ce systeme complexe qu'est une tumeur, et en obtenant des elements de prediction de son evolution, avec et sans traitement. Dans ce travail, nous avons realise des travaux theoriques sur les gliomes de bas-grade a deux echelles. La premiere partie de nos travaux a consiste en l'elaboration d'un automate cellulaire reproduisant la migration puis l'agregation de cellules de gliomes in vitro. Avec des regles simples (proliferation, mouvement, adhesion, contraction) nous avons pu reproduire les resultats experimentaux du suivi du nombre et de l'aire des agregats en fonction du temps, sur deux substrats d'adhesion differente et avec deux lignees cellulaires. La deuxieme partie a porte sur la conception et la validation d'un modele de croissance tumeur a l'echelle d'un patient et de l'effet de la radiotherapie sur cette tumeur. Ce modele est base sur des equations aux derivees partielles, decrivant les processus de proliferation, diffusion, endommagement par la radiotherapie et mort cellulaire. Nous avons developpe un algorithme genetique d'ajustement automatique, et utilise la methode stochastique d'ajustement automatique CMA-ES, afin de reproduire l'evolution du rayon de gliomes de bas-grade diffus en fonction du temps, avant et apres radiotherapie. Notre modele a permis de reproduire la dynamique spatio-temporelle du gliome de chacun des 49 suivis de patient. Nous avons egalement teste les capacites predictives de notre modele. (auteur)Original Title
Modelisation de deux aspects des gliomes de bas-grade: in vitro, l'agregation de cellules et chez des patients, l'effet de la radiotherapie
Primary Subject
Secondary Subject
Source
30 Oct 2020; 176 p; 117 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses; These de doctorat de Physique
Record Type
Miscellaneous
Literature Type
Thesis/Dissertation
Report Number
Country of publication
AGE DEPENDENCE, AGGLOMERATION, BIOLOGICAL RADIATION EFFECTS, CELL CULTURES, CELL KILLING, CELL PROLIFERATION, COMPUTERIZED SIMULATION, DETERMINISTIC ESTIMATION, GENETIC ALGORITHMS, GLIOMAS, GROWTH, IMAGE PROCESSING, MARKOV PROCESS, MONTE CARLO METHOD, PATIENTS, PHASE SPACE, PREGNANCY, RADIOTHERAPY, TUMOR CELLS
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