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Monika Hegi a obtenu son doctorat en sciences naturelles à l'EPFZ en 1989. Après un stage postdoctoral au sujet de la cancérogenèse moléculaire au National Institute of Environmental Health Sciences (NIEHS) en Caroline du Nord, de 1989 à 1993, elle a été engagée comme associée de recherche à l'Institut de neuropathologie du Département de pathologie de l'Hôpital universitaire de Zurich où elle a axé ses projets de recherche sur les tumeurs cérébrales.
Depuis 1998, elle dirige le Laboratoire de Biologie et Génétique des Tumeurs cérébrales (LBGT) du Service de neurochirurgie. Elle a été nommée professeure associée à la Faculté de biologie et de médecine de l'UNIL en 2009.
Ses projets de recherche visent à rapprocher la recherche expérimentale et celle translationnelle portant sur les tumeurs céréabrales, en découvrant de nouvelles cibles thérapeutiques et de nouveaux marqueurs pouvant servir d'indicateurs de la réponse des tumeurs au traitement.
Ses travaux sont menés en étroite collaboration avec des scientifiques du CHUV, du Swiss Institute of Bioinformatics, du Centre d’Imagerie BioMédicale - EPFL ainsi qu’avec des groupes coopératifs d’essais cliniques comme l'Organisation européenne pour la recherche et le traitement du cancer (EORTC) au sein de laquelle Monika Hegi est en charge de la coordination de la recherche translationnelle pour le groupe des tumeurs cérébrales.
L’analyse de profils moléculaires établis sur la base de tumeurs de patients participant à des essais cliniques lui a par ailleurs permis d’identifier une série de facteurs de résistance au traitement (Murat et al JCO, 2008, PloS One 2009), et en particulier le gène réparateur de l’ADN, MGMT, qui permet de prédire une réponse favorable des gliomes à l'adjonction de Temozolomide, un agent alkylant, à la radiothérapie (Hegi et al Clin Cancer Res 2004; Hegi et al NEJM, 2005; Malmström et al Lancet Oncol, 2012). L'état d'activité de ce gène MGMT est ainsi devenu le premier facteur prédictif à être appliqué en neuro-oncologie clinique.
La qualité scientifique des travaux conduits par Monika Hegi lui a permis de gagner des prix scientifiques prestigieux comme le Prix Jacqueline Seroussi du Memorial Foundation for Cancer Research (Israël) en 2002, le Prix Wenner en 2006 pour la recherche sur le cancer et le Victor Levin Award en 2013 de la Société de Neuro-Oncologie (USA).