Titre de l'écran-titre (visionné le 17 avril 2023) / Le traumatisme craniocérébral grave (TCCg) est une condition pouvant engendrer des déficits neurologiques à long terme et la phase aiguë de soins est une période charnière pour le devenir des patients atteints de TCCg. L'anémie et l'administration de transfusions de globules rouges sont fréquentes chez ces patients durant la phase aiguë de soins, mais l'impact de l'anémie et des transfusions sur le pronostic fonctionnel à long terme est incertain, de même que le seuil transfusionnel optimal à privilégier. Notre étude utilise une vaste cohorte multicentrique de patients recrutés prospectivement. Nous avons évalué l'association entre l'anémie, les transfusions de globules rouges ou le seuil transfusionnel, et les capacités fonctionnelles à long terme chez les patients suivant un TCCg. Nous n'avons pas observé d'effet de l'anémie et des transfusions sur le pronostic fonctionnel à long terme. Toutefois, nos résultats suggèrent que la présence d'une anémie grave (hémoglobine ≤75g/L) pourrait avoir des effets délétères sur la qualité de vie à long terme, la mortalité ainsi que la durée de séjour hospitalier. Ces résultats fournissent un nouvel éclairage sur l'importance de l'anémie chez ces patients, compte tenu de leur fragilité lors de la phase aiguë de soins. / Severe traumatic brain injury (severe TBI) is a condition that can lead to long-term neurological deficits and the acute phase of care is a crucial period for the future of these patients. Anemia and red blood cell transfusions are common in patients with severe TBI during their acute phase of care, but the impact of anemia and transfusion on long-term functional prognosis is uncertain, as is the optimal transfusion threshold to be recommended. We present a planned substudy of a prospective multicenter cohort study evaluating the association of anemia, red blood cell transfusions or transfusion threshold on long-term functional capacities following severe TBI. We did not observe an effect of anemia and transfusion on the long-term functional prognosis. However, our results suggest that the presence of a severe anemia (hemoglobin ≤75 g/L) could have deleterious effects on long-term quality of life, mortality and length of hospital stay. These results provide new insights into the burden of anemia in these patients during the acute phase of care.

Les érythrocytes sont un modèle pour l'étude du transport des ions, des nutriments et de divers solutés au travers de la membrane cellulaire. L'identité moléculaire, la régulation et rôle physiologique des canaux ioniques sont pas clairement établis malgré leur implication évidente dans des processus physiologiques comme la sénescence ou pathologiques comme la drépanocytose ou le paludisme. Le présent travail de thèse a fait appel à la technique du 'patch-clamp' et à diverses méthodes biochimiques pour démontrer que: 1/ La diversité des courants anioniques enregistrés au travers de la membrane de l'érythrocyte humain sain, ou infecté par P. falciparum, correspond à différents états d'activité d'un type unique de canal 'maxi-anionique' comportant des niveaux de conductance, des modes d'activation et des propriétés pharmacologiques variables selon les conditions physico-chimiques. 2/ L'identité moléculaire de ce canal anionique est de type 'voltage dependent anion channel (VDAC)'. Il est l'une des trois composantes d'un récepteur 'peripheral-type benzodiazepine receptor (PBR)' présent dans la membrane érythrocytaire. 3/ Le canal VDAC, généralement peu actif correspond, lorsqu'il est activé, à la nouvelle voie de perméation 'new permeability pathway' décrite dans la membrane de l'érythrocyte infecté par P. falciparum. L'activation résulte alors en partie de l'insertion dans la membrane érythrocytaire de protéines plasmodiales de type 'Ring-infected Erythrocyte Surface Antigen (RESA). Ce travail contribue à l'élucidation de la nature exacte des canaux ioniques présents dans la membrane érythrocytaire et avance une hypothèse unificatrice quant au rôle joué par ces canaux.

Cette étude a pour objectifs 1) d'évaluer l'activité érythrocytaire de l'inosine triphosphate pyrophosphatase (ITPA) et de l'inosine monophosphate deshydrogénase (IMPDH) en lien avec le suivi des métabolites thiopuriques et le phénotypage de la thiopurine S-méthyltransférase (TPMT), 2) d'étudier le lien entre l'activité de l'ITPA et la survenue d'effets indésirables observés sous azathioprine (AZA).L'étude rétrospective réalisée sur une large population de sujets adultes et enfants, sains et atteints de maladies auto-immunes, a permis d'identifier une distribution quadrimodale de l'activité de l'ITPA à l'aide d'un modèle de mélange gaussien ainsi qu'une faible variabilité intra-individuelle de cette activité. Dans la population pédiatrique, une activité de l'ITPA basse est corrélée à une augmentation des dérivés méthylés suggérant un risque d'hépatotoxicité. Le lien observé entre l'activité ITPasique, le volume globulaire moyen et les gammaglobulines chez les enfants atteints de maladie inflammatoire chronique de l'intestin sous AZA suggère que la mesure de l'activité de l'ITPA permettrait d'anticiper la persistance d'un syndrome inflammatoire chez les sujets à activité élevée.L'étude phénotypique de l'IMPDH montre une importante variabilité inter-individuelle de l'activité de cette enzyme et l'absence d'influence de l'âge, du sexe et du traitement par AZA sur cette activité. Une distribution bimodale de l'activité de l'IMPDH érythrocytaire a été observée ainsi qu'un lien entre cette activité et les dérivés méthylés.En perspective, l'étude combinée des activités de l'ITPA, l'IMPDH et de la TPMT sur la variabilité de la réponse aux traitements thiopuriques sera envisagée / The aims of this study are 1) to evaluate inosine triphosphate pyrophosphatase (ITPA) and inosine monophoshate dehydrogenase (IMPDH) activities in red blood cells (RBCs) in relation to the monitoring of thiopurine metabolites and the phenotyping of thiopurine S-methyltransferase (TPMT), 2) to investigate a possible link between ITPA activity and the occurence of adverse effects observed under azathioprine (AZA) treatment.The retrospective study was carried out on a large population of healthy adults and children as well as those suffering from immunological diseases. A quadrimodal distribution of ITPA was identified among the population using a gaussian mixture model. A weak intraindividual variability of ITPA activity was found. In the paediatric population, a low ITPA activity is correlated with increased levels of methyl nucleotides, suggesting a risk of hepatotoxicity. The relationship observed between ITPA activity and both mean corpuscular volume and gammaglobulin levels in IBD children on AZA therapy suggests that the determination of ITPA activity may allow the prediction of a persistent inflammatory process in subjects with elevated ITPA activity.The phenotypic study of IMPDH shows no influence of age, sex and AZA therapy on the activity of IMPDH. Moreover a large interindividual variability in the activity of IMPDH was found. A bimodal distribution of IMPDH activity in RBCs was observed as well as a relation between this activity and the methyl nucleotides.Further study on the combined effect of the three enzymes ITPA, IMPDH and TPMT on the variability of response to thiopurine therapy will be considered

La déformation en trois dimensions est calculée pour des globules rouges prisonniers à l'aide de trappes optiques dans le cadre de théories analytique et numérique d'élasticité membranaire. Comme la distribution de stress radiale à la membrane est couplée à la déformation de celle-ci, nous calculons cette distribution de stress sur le globule déformé et obtenons les déformations subséquentes itérativement en utilisant une méthode d'élément fini numérique. Ce principe doit s'appliquer jusqu'à ce que l'équilibre final soit atteint entre la distribution de stress et la déformation de la membrane. L'expérience est produite avec des globules rouges soumis à une pression osmotique pour qu'ils prennent une forme sphérique et en suspension dans le médium. L'élasticité de la membrane est obtenue en comparant les résultats expérimentaux avec les prédictions théoriques. Cette approche a la particularité de pouvoir être appliquée à de larges déformations et étendue à d'autres particules soumises à des trappes optiques.

Le niveau d’hémoglobine (Hb) d’un nouveau-né diminue dans les premiers mois de vie. Cette anémie dite physiologique est plus sévère chez les nourrissons admis aux soins intensifs néonataux (SIN), et ceux-ci nécessitent souvent une transfusion sanguine. En néonatalogie, les indications de transfuser sont controversées et les pratiques transfusionnelles sont très variables. Pour mieux comprendre ces pratiques, nous avons mené l’étude prospective «Epidemiology and determinants of red blood cells transfusion in a neonatal intensive care unit: a cohort study». 13.4% des patients consécutifs admis aux SIN pendant l’étude ont reçu au moins une transfusion sanguine. Les prématurés nés à moins de 28 semaines d’âge gestationnel ont reçu la majorité des transfusions (62.2%) mais les nourrissons à terme admis aux SIN sont aussi fréquemment transfusés (4.9% des transfusions). Les principales justifications évoquées par les cliniciens prescrivant des transfusions sont un niveau bas d’Hb, la maladie de base et le désir d’améliorer l’oxygénation des organes. Notre étude a confirmé une grande variabilité du seuil d’Hb justifiant une transfusion, s’étendant de 62 à 137 g/L. Le syndrome de défaillance multiviscérale (SDMV), défini par l’observation simultanée d’au moins deux dysfonctions d’organes, est un facteur important de mortalité-morbidité chez les enfants traités en soins intensifs pédiatriques. L’association entre SDMV et transfusions est bien décrite dans cette population. Deux listes de critères diagnostiques du SDMV pédiatrique sont utilisées dans la littérature médicale : celles de Proulx et de Goldstein. Nous avons entrepris l’étude de cohorte prospective «Multiple organ dysfunction syndrome in critically ill children : clinical value of two lists of diagnostic criteria» dans le but de valider et de comparer leur valeur diagnostique respective. Nos résultats ont démontré que l’épidémiologie du SDMV varie selon la définition utilisée : l’incidence était de 21.4% vs. 37.3% selon les critères de Proulx et de Goldstein respectivement. Les deux listes de critères diagnostiques ont une bonne reproductibilité inter- et intra-observateur; celle de Proulx est cependant associée à une plus haute mortalité à 90 jours (17.8% vs. 11.5%, p = 0.038). Le SDMV a été décrit chez les nouveau-nés en SIN en utilisant le NEOMOD, un score adapté à cette population. Avec une meilleure caractérisation, le SDMV deviendrait un critère de jugement intéressant pour les essais cliniques randomisés en médecine transfusionnelle en néonatologie. / In the first few months of life, the level of hemoglobin (Hb) in the newborn normally decreases. This physiological anemia is more severe in neonates admitted to a neonatal intensive care unit (NICU), who frequently require a red blood cells (RBC) transfusion. In neonatal medicine, the indications for transfusion are controversial and practices are highly variable. To better understand those practices, we conducted the prospective study: «Epidemiology and determinants of red blood cells transfusion in a neonatal intensive care unit: a cohort study». Among the patients consecutively admitted to NICU during the study period, 13.4% received at least one RBC transfusion. Although premature babies born at less than 28 weeks gestation received the majority of transfusions (62.2%), term neonates admitted to NICU were also frequently transfused (4.9% of transfusions). The main justifications for giving a RBC transfusion were: low Hb level, underlying illness and to improve oxygen delivery. We also observed a wide range of Hb thresholds that triggered a decision to transfuse (from 62 to 137 g/L). The multiple organ dysfunction syndrome (MODS), which is defined as the simultaneous dysfunction of at least two organs or systems, is highly associated with mortality and morbidity in critically ill children. The association between MODS and transfusions is also well described in this population. Two sets of criteria of pediatric MODS are currently used in the medical literature: one by Proulx, and another by Goldstein. We did the prospective cohort study «Multiple organ dysfunction syndrome in critically ill children : clinical value of two lists of diagnostic criteria» to validate and compare the diagnostic value of those two definitions of MODS. We observed that the epidemiology of MODS varies according to which list of criteria is used: the incidence was 21.4% vs. 37.3% with Proulx and Goldstein criteria, respectively. Both sets of criteria have a good inter- and intra-rater reproducibility. The diagnostic of MODS according to Proulx criteria is associated with higher 90-days mortality (17.8% vs. 11.5%, p = 0.038). MODS is also described in neonates, using a score adapted to this population, the NEOMOD. Neonatal MODS represents an interesting outcome measure in clinical trials in neonatal transfusion medicine. However, prior to that, it needs to be better characterized.

Ce mémoire concerne la modélisation mathématique de l’érythropoïèse, à savoir le processus de production des érythrocytes (ou globules rouges) et sa régulation par l’érythropoïétine, une hormone de contrôle. Nous proposons une extension d’un modèle d’érythropoïèse tenant compte du vieillissement des cellules matures. D’abord, nous considérons un modèle structuré en maturité avec condition limite mouvante, dont la dynamique est capturée par des équations d’advection. Biologiquement, la condition limite mouvante signifie que la durée de vie maximale varie afin qu’il y ait toujours un flux constant de cellules éliminées. Par la suite, des hypothèses sur la biologie sont introduites pour simplifier ce modèle et le ramener à un système de trois équations différentielles à retard pour la population totale, la concentration d’hormones ainsi que la durée de vie maximale. Un système alternatif composé de deux équations avec deux retards constants est obtenu en supposant que la durée de vie maximale soit fixe. Enfin, un nouveau modèle est introduit, lequel comporte un taux de mortalité augmentant exponentiellement en fonction du niveau de maturité des érythrocytes. Une analyse de stabilité linéaire permet de détecter des bifurcations de Hopf simple et double émergeant des variations du gain dans la boucle de feedback et de paramètres associés à la fonction de survie. Des simulations numériques suggèrent aussi une perte de stabilité causée par des interactions entre deux modes linéaires et l’existence d’un tore de dimension deux dans l’espace de phase autour de la solution stationnaire. / This thesis addresses erythropoiesis mathematical modeling, which is the process of erythrocytes production and its regulation by erythropeitin. We propose an erythropoiesis model extension which includes aging of mature cells. First, we consider an age-structured model with moving boundary condition, whose dynamics are represented by advection equations. Biologically, the moving boundary condition means that the maximal lifespan varies to account for a constant degraded cells flux. Then, hypotheses are introduced to simplify and transform the model into a system of three delay differential equations for the total population, the hormone concentration and the maximal lifespan. An alternative model composed of two equations with two constant delays is obtained by supposing that the maximal lifespan is constant. Finally, a new model is introduced, which includes an exponential death rate depending on erythrocytes maturity level. A linear stability analysis allows to detect simple and double Hopf bifurcations emerging from variations of the gain in the feedback loop and from parameters associated to the survival function. Numerical simulations also suggest a loss of stability caused by interactions between two linear modes and the existence of a two dimensional torus in the phase space close to the stationary solution.