L'imagerie par résonance magnétique (IRM) est une technique d'imagerie médicale très riche et en plein essor. Elle permet d'obtenir de hautes résolutions temporelle et spatiale, et une très bonne caractérisation tissulaire. Malheureusement, les activités physiologiques de la circulation et de la respiration induisent des mouvements qui interfèrent avec le processus d'acquisition, assez lent, générant des artéfacts. D'un côté, l'exploration par IRM des organes thoraco-abdominaux en est perturbée, mais d'un autre côté c'est un outil non-invasif et précis d'analyse. Ainsi, nous avons montré que la course du diaphragme était de l'ordre de 1 à 2 cm dans une population de patients atteints de mucoviscidose, comme chez les sujets normaux, et légèrement plus importante en postérieur qu'en antérieur. Au cours d'une autre étude, nous avons observé que les déplacements crânio-caudaux du rein étaient aussi importants chez le nourrisson que chez l'adulte, avec des conséquences en imagerie fonctionnelle. Les méthodes gestion de ces mouvements, comme l'apnée ou la synchronisation sur des capteurs externes ou internes, restent cependant imparfaites. Nous montrons comment améliorer la qualité des images pulmonaires chez les patients atteints de mucoviscidose par une technique de double synchronisation cardiaque et respiratoire développée au laboratoire, et comment nous avons pu réaliser des séquences de ciné-cardiaque de haute qualité en respiration libre par utilisation de l'algorithme GRICS. Enfin, nous présentons plusieurs études portant sur l'analyse cinétique des traceurs, illustrant les contraintes particulières à cette situation, et posons les conditions d'un recalage efficient. / Magnetic Resonance Imaging (MRI) has become a major medical Imaging technique thanks to high temporal and spatial resolution, as well as to its abilities to distinguish between tissues. On one hand, MRI examinations of thoracic and abdomino-pelvic organs are compromised by the motions induced by circulation and respiration, but on the other hand, MRI is a non-invasive and precise tool to study these displacements. We have shown, in a group of patients with cystic fibrosis (CF), that the diaphragmatic course was around 1 to 2cm, as it is in normal subjects. In another study, we have found that motions of the kidney was in the same range in infants and in adults, despite the difference in the size of this organ; this is a major cause of error when performing functional analysis. Managing these motions is based upon breath holding and synchronization, both remaining imperfect. Thus, we showed how an in-lab dual synchronization, both cardiac and respiratory, improved quality of lung images in the patients with CF, and how we managed realizing high quality cardiac cine-MRI using the GRICS algorithm. At last, we discuss the specific difficulties of kinetic imaging of contrast agents through a few studies, and explain the bases of an efficient registration method.

La plasticité phénotypique est la capacité d’un génotype donné à produire différents phénotypes en réponse à différents environnements tels que la température, la nutrition ou encore la présence de prédateurs. Ce phénomène permet aux individus de s’adapter à des environnements fluctuants. Il peut également faciliter l’évolution en élargissant la gamme de phénotypes produits par un génotype. Comme modèle de plasticité phénotypique, nous étudions la pigmentation abdominale chez les femelles Drosophila melanogaster. En effet, ce caractère est sensible à la température : les femelles drosophiles sont plus pigmentées lorsqu’elles se développent à basse température, particulièrement dans les segments abdominaux postérieurs. Les études précédentes du laboratoire ont montré que le gène tan (t), codant une enzyme de pigmentation, est beaucoup plus fortement exprimé à 18°C qu'à 29°C. Par ailleurs, ce gène joue un rôle essentiel dans la plasticité phénotypique de la pigmentation abdominale des femelles Drosophila melanogaster. Au cours de ma thèse, je me suis intéressée à la caractérisation du réseau de gènes impliqué dans la régulation de l’expression de t dans l’épiderme abdominal des femelles Drosophila melanogaster. J'ai également cherché à identifier, dans ce réseau, les acteurs pouvant médier l'effet de la température sur l'expression de t. A l'aide d'une approche gène candidat, j'ai montré que les facteurs de transcription Bric-à-Brac (Bab) et Abdominal-B (Abd-B) intervenaient dans la plasticité phénotypique de la pigmentation abdominale en régulant notamment t. De plus, j'ai réalisé un crible génétique ciblant 573 gènes codant des facteurs de transcription et des régulateurs de la chromatine afin d'identifier de nouveaux régulateurs de t. A l'issue de ce crible, j'ai obtenu une liste de 27 gènes impliqués dans cette régulation. J'ai ensuite commencé la caractérisation fonctionnelle de deux de ces candidats : forkhead box subgroup O (foxo) codant un facteur de transcription impliqué dans la voie de réponse à l'insuline et little imaginal discs (lid) codant une histone déméthylase. / Phenotypic plasticity is the ability of a given genotype to produce different phenotypes in response to different environmental factors such as temperature, nutrition or presence of predators. This phenomenon allows the adaptation of individuals to their fluctuating environments. It can also facilitate evolution, as it broadens the range of phenotypes produced by a given genotype. As a model of phenotypic plasticity, we study the abdominal pigmentation in Drosophila melanogaster females. Indeed, this trait is temperature-sensitive: drosophila females are darker when they develop at lower temperatures particularly in the posterior segments. In the laboratory, it has been previously shown, that tan (t), a gene encoding a pigmentation enzyme, is more expressed at 18°C than at 29°C. Moreover, this gene plays an essential role in the phenotypic plasticity of abdominal pigmentation in Drosophila melanogaster females. During my thesis, I aimed to characterize the gene regulatory network involved in t regulation in the abdominal epidermis of Drosophila melanogaster females. I also tried to identify, in this network, the actors mediating the effect of temperature on t expression. Using a candidate gene approach, I showed that the transcription factors Bric-à-brac (Bab) and Abdominal-B (Abd-B) are involved in the phenotypic plasticity of abdominal pigmentation by regulating t. Furthermore, I performed a genetic screen targeting 573 genes encoding transcription factors and chromatin regulators to identify new regulators of t. At the end of this screen, I obtained a list of 27 genes involved in this regulation. I then started the functional characterization of two of these candidates: forkhead box subgroup O (foxo) encoding a transcription factor involved in the insulin response pathway and little imaginal discs (lid) encoding a histone demethylase.

La physiopathologie de l’anévrysme de l’aorte abdominale (AAA) est complexe. Elle implique notamment des facteurs hémodynamiques, une protéolyse matricielle, un stress oxydatif et une réaction immune. Des modèles expérimentaux ont été mis au point pour explorer les mécanismes impliqués dans la genèse et la croissance des AAAs. Dans ce travail, nous explorons le rôle de ces modèles dans la compréhension du remodelage vasculaire des AAAs. Dans une première partie, une revue de la littérature sur les modèles expérimentaux d’AAA est menée. Dans une seconde partie, nous explorons l’origine et le rôle des calcifications des AAAs expérimentaux. Dans une troisième partie, le modèle de xénogreffe aortique décellularisée est utilisé pour étudier le rôle de l’immunité adaptative dans la rupture. Notre revue identifie les principaux modèles d’AAA. Leur limite majeure est la survenue d’une cicatrisation empêchant l’évolution vers la rupture. Notre exploration des calcifications anévrysmales retrouve une co-localisation des calcifications avec de l’ADN libre et un modèle expérimental démontre la capacité de l’ADN libre à induire des calcifications. La croissance anévrysmale est toutefois ralentie par les calcifications. Notre étude sur le modèle de xénogreffe décellularisée retrouve la possibilité d’induire une rupture lorsqu’une pré-sensibilisation contre la matrice extracellulaire est réalisée. Les glycoprotéines de structure et les protéoglycanes semblent être les composants matriciels en cause dans ces ruptures. Les modèles expérimentaux constituent des outils majeurs pour l’étude des mécanismes impliqués dans le remodelage vasculaire des AAAs. / Pathophysiology of abdominal aortic aneurysms (AAA) is complex. It mainly involves hemodynamics, matrix proteolysis, oxidative stress and an immune reaction. Several experimental models have been described to explore mechanisms involved in this disease. In the present work, we explore the role of experimental models in AAA vascular remodeling. First, a literature review regarding experimental models of AAA is performed. Second, we explore the origin and the role of calcifications observed in experimental models. Third, the decellularized xenograft model is used to study the role of adaptive immunity in triggering rupture. Our review identifies main AAA models. Their major limit is aortic healing, preventing evolution toward rupture. We find that AAA calcifications co-localized with free DNA and that free DNA could induce calcifications experimentally. However, AAA growth is decreased by calcifications. The decellularized xenograft model can evolve toward rupture when pre-sensitization against the extracellular matrix is performed. Structural glycoproteins and proteoglycans seems to be the main matrix component involved in these ruptures. Experimental AAA models are major tools to study mechanisms involved in vascular remodeling.

Ce travail de thèse porte sur la simulation du déploiement des prothèses vasculaires de type stent-graft (SG) lors de la réparation endovasculaire (EVAR) des anévrismes de l’aorte abdominale (AAA). Cette étude se présente en trois parties: (i) tests mécaniques en flexion et compression de SG couramment utilisés (corps et jambage de marque Cook) ainsi que la simulation numérique desdits tests, (ii) développement d’un modèle numérique d’anévrisme, (iii) stratégie de simulation du déploiement des SG. La méthode numérique employée est celle des éléments finis. Dans un premier temps, une vérification du modèle éléments finis (MEF) des SG est realisée par comparaison des différents cas de charge avec leur pendant expérimental. Ensuite, le MEF vasculaire (AAA) est lui aussi vérifié lors d’une comparaison des niveaux de contraintes maximales principales dans la paroi avec des valeurs de la littérature. Enfin, le déploiement est abordé tout en intégrant les cathéters. Les tests mécaniques menés sur les SG ont été simulés avec une différence maximale de 5,93%, tout en tenant compte de la pré-charge des stents. Le MEF de la structure vasculaire a montré des contraintes maximales principales éloignées de 4,41% par rapport à un modèle similaire précédemment publié. Quant à la simulation du déploiement, un jeu complet de SG a pu être déployé avec un bon contrôle de la position relative et globale, dans un AAA spécifique pré-déformé, sans toutefois inclure de thrombus intra-luminal (TIL). La paroi du AAA a été modélisée avec une loi de comportement isotropique hyperélastique. Étant donné que la différence maximale tolérée en milieu clinique entre réalité et simulation est de 5%, notre approche semble acceptable et pourrait donner suite à de futurs développements. Cela dit, le petit nombre de SG testés justifie pleinement une vaste campagne de tests mécaniques et simulations supplémentaires à des fins de validation. / This thesis work is concerned with the simulation of the deployment of stent-graft (SG) vascular prostheses in abdominal aortic aneurysms (AAA) during endovascular repair (EVAR). This study is composed of three main parts: (i) mechanical tests in bending and compression of frequently used SG (body and leg from Cook) as well as the numerical simulation of these tests, (ii) development of a numerical AAA model, (iii) strategy of simulation of SG deployment. The finite element method is used. In a first step, a verification of the finite element model (FEM) of SG is performed by comparison of the different load cases with their experimental counterparts. Subsequently, the vascular FEM is also verified in terms of maximal principal constraints in the wall against values available in the literature. Finally, the deployment is investigated while taking the catheters into account. The mechanical tests performed on the SG were simulated with a maximal difference of 5.93%, while accounting for the pre-load in stents. The FEM of the vascular structure showed maximal principal stresses that were 4.41% far from the ones found in the literature for a similar model. Regarding the simulation of SG deployment, a complete set of SG could be deployed with a good control of the relative and global position into a specific and pre-deformed AAA, however, no intra-luminal thrombus (ILT) was included. The AAA wall was modeled with an isotropic hyperelastic constitutive law. In the clinical setting, the maximum tolerated difference between reality and simulation is 5%, therefore, our approach seems acceptable, and could give rise to further developments. However, the small amount of tested SG justifies a wide campaign of additional mechanical tests and simulations for the sake of validation.

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

Die nicht-invasive Analyse der fetalen Herzratenvariabilität mittels abdominaler Elektrokardiographie stellt eine neue Methode zur Beurteilung des fetalen Zustandes dar. Die Herzratenvariabilität gilt hier als ein sensitives Maß der autonomen Regulation. Bereits mit Beginn der zweiten Schwangerschaftshälfte ist es möglich, über das mütterliche Abdomen ein fetales Elektrokardiogramm abzuleiten und einer Herzratenvariabilitätsanalyse zuzuführen. Das Untersuchungskollektiv dieser Arbeit umfasste Frauen mit frühem vorzeitigem Blasensprung als Modell einer pathologischen Alteration des fetalen Zustandes sowie Frauen mit normalen Schwangerschaften zwischen der 20. und 28. Schwangerschaftswoche. Die technische Umsetzung und Analyse der fetalen Herzratenvariabilität erfolgte in Kooperation mit dem Institut für Biomedizinische Technik der TU Dresden. Insgesamt wurden 25 Datensätze der Auswertung zugeführt. Eine Reifung des autonomen Nervensystems des Feten mit ansteigendem Gestationsalter konnte mittels der Herzratenvariabilitätsanalyse gezeigt werden. Zur Risikostratifizierung der Feten bei frühem vorzeitigem Blasensprung konnten bei der Betrachtung der Herzratenvariabilitätsparameter keine signifikanten Unterschiede zum Normalkollektiv erhoben werden. Die Analyse der Parameter erfolgte hierbei unabhängig von den fetalen Verhaltenszuständen. Es konnte gezeigt werden, dass die nicht-invasive Analyse der Herzratenvariabilitätsanalyse methodisch und technisch in der Lage ist, den Fetalzustand und dessen Alterationen zu erfassen.

L'athérosclérose et la pathologie anévrysmale sont principalement caractérisées par un remodelage de laparoi artérielle au cours de leur évolution. Ce travail a examiné un aspect de la destruction de la paroiartérielle à travers l'étude de la métalloprotéase MMP-14 au cours de l'athérome et un aspect dereconstruction artérielle à travers l'étude d'une thérapie cellulaire d'un modèle d'Anévrysme de l'AorteAbdominale (AAA) par Cellules Souches Mésenchymateuses (CSMs).En utilisant un modèle de greffe de Moëlle Osseuse (MO) dans des souris Ldlr-/-, nous avons montré que ladélétion d'expression de MMP-14 dans les cellules issues de la MO provoquait une accumulation decollagène interstitiel dans la plaque athéromateuse sans modification de la composition cellulaire nivariation de taille. Une mesure de l'activité collagénolytique par substrat fluorescent a confirmé que ladélétion en MMP-14 chez les macrophages provoquait une baisse de l'activité collagénolytique. Cetteactivité est indépendante de l'activité MMP-2 et MMP-8 et pourrait être médiée partiellement parl'activation de MMP-13. Nous avons mis en évidence la présence de CSMs à la surface luminale de thrombus de AAA et nous avonsmontré une diminution significative des CSMs circulantes chez des patients porteurs de AAA. Nous avonspu stabiliser la croissance de AAA expérimentaux chez le rat à partir de xénogreffe artérielle par perfusionendoluminale de CSMs. La perfusion de CSMs provoquait une diminution de l'inflammation à court termeet favorisait la reconstruction artérielle par accumulation de collagène et d'élastine à moyen terme.En conclusion, l'activité collagénolytique de MMP-14 est un des mécanismes moléculaires possibles del'évolution de la plaque athéromateuse par rupture de plaque. Elle ouvre la perspective d'une nouvelleapproche thérapeutique et pourrait être une cible comme substrat pour une imagerie fonctionnelle de laplaque athéromateuse. L'évolution de la maladie anévrysmale pourrait être secondaire à une altération dessystèmes de réparation tissulaire dont les CSMs seraient des acteurs clé. La perfusion endoluminale desCSMs dans un modèle expérimental a permis la restauration de ces systèmes de réparation tissulaire etouvre la perspective d'un nouvel outil thérapeutique contre les AAA

Studies in both children and adults indicate that waist circumference (WC), a measure of abdominal obesity is closely related to cardiovascular risk factors. The accurate identification of abdominally obese children in health screening programmes for early intervention is of importance. There are, however, concerns about using international definitions for screening purposes because in most instances these have been derived from Western populations and, therefore, may have limited usefulness to children in other parts of the world. When these cut–off points are used in developing countries, they ignore the fact that the growth patterns of children and burdens of disease vary between countries. Due to lack of population specific cut–off points for children in the developing world it may be tempting and convenient to use the same cut–off points as for children in developed countries, but such a practice runs the risk of exporting failure. Ideally, a screening tool should have both high sensitivity and specificity, and these are important considerations in choosing the definition for the detection of childhood abdominal obesity. High sensitivity is necessary to avoid failure of identifying obese children and high specificity of the screening tool ensures that non–obese children are not misclassified as obese, which may otherwise lead to unnecessary treatment and psychosocial implications of stigmatisation. Failure to identify the abdominally obese child may have more serious consequences than misclassification, since it results in an increase in adult morbidity and mortality. Therefore, the main aim of this thesis was to examine fat distribution patterns of black South African (SA) children in relation to health risk. The specific objectives were to: compare the body composition of black stunted and non–stunted children from two rural communities in South Africa; to describe and compare the age and sex specific WC percentile distribution for black SA children from different study populations and compare the WC percentile distribution with those for African–American (A–A) children and to assess the diagnostic accuracy of waist–to–height ratio (WHtR) as a marker for high blood pressure, a cardiovascular risk factor in SA children. Findings of this study demonstrated increased total adiposity in non–stunted children, but trends of increased central adiposity, measured as WHtR in stunted children. This warrants further investigation on this relationship among children older than 13 years in the African context where many children are stunted. The differences observed between the different data sets and between SA and A–A children suggest that nationally representative data should be used to develop age, sex and ethnic specific WC percentiles for this population. The results indicate clearly that the median WC of children from SA studies is smaller than those of A–A children, with a medium to large effect size for the difference. Results also suggest concern with respect to high WC values (> 80 cm) among some children. The recommended universal WHtR cut–off value of 0.5 for assessment of cardiovascular risk is not suitable for black SA children because it had low sensitivity in predicting high blood pressure. The absence of locally developed cut–off values for WC and WHtR for children warrants research due to the associations between being overweight and obese and disease outcomes. It is fundamental to detect risk at an early stage so that appropriate intervention can be initiated timeously. / Thesis (Ph.D. (Nutrition))--North-West University, Potchefstroom Campus, 2011.

Studies in both children and adults indicate that waist circumference (WC), a measure of abdominal obesity is closely related to cardiovascular risk factors. The accurate identification of abdominally obese children in health screening programmes for early intervention is of importance. There are, however, concerns about using international definitions for screening purposes because in most instances these have been derived from Western populations and, therefore, may have limited usefulness to children in other parts of the world. When these cut–off points are used in developing countries, they ignore the fact that the growth patterns of children and burdens of disease vary between countries. Due to lack of population specific cut–off points for children in the developing world it may be tempting and convenient to use the same cut–off points as for children in developed countries, but such a practice runs the risk of exporting failure. Ideally, a screening tool should have both high sensitivity and specificity, and these are important considerations in choosing the definition for the detection of childhood abdominal obesity. High sensitivity is necessary to avoid failure of identifying obese children and high specificity of the screening tool ensures that non–obese children are not misclassified as obese, which may otherwise lead to unnecessary treatment and psychosocial implications of stigmatisation. Failure to identify the abdominally obese child may have more serious consequences than misclassification, since it results in an increase in adult morbidity and mortality. Therefore, the main aim of this thesis was to examine fat distribution patterns of black South African (SA) children in relation to health risk. The specific objectives were to: compare the body composition of black stunted and non–stunted children from two rural communities in South Africa; to describe and compare the age and sex specific WC percentile distribution for black SA children from different study populations and compare the WC percentile distribution with those for African–American (A–A) children and to assess the diagnostic accuracy of waist–to–height ratio (WHtR) as a marker for high blood pressure, a cardiovascular risk factor in SA children. Findings of this study demonstrated increased total adiposity in non–stunted children, but trends of increased central adiposity, measured as WHtR in stunted children. This warrants further investigation on this relationship among children older than 13 years in the African context where many children are stunted. The differences observed between the different data sets and between SA and A–A children suggest that nationally representative data should be used to develop age, sex and ethnic specific WC percentiles for this population. The results indicate clearly that the median WC of children from SA studies is smaller than those of A–A children, with a medium to large effect size for the difference. Results also suggest concern with respect to high WC values (> 80 cm) among some children. The recommended universal WHtR cut–off value of 0.5 for assessment of cardiovascular risk is not suitable for black SA children because it had low sensitivity in predicting high blood pressure. The absence of locally developed cut–off values for WC and WHtR for children warrants research due to the associations between being overweight and obese and disease outcomes. It is fundamental to detect risk at an early stage so that appropriate intervention can be initiated timeously. / Thesis (Ph.D. (Nutrition))--North-West University, Potchefstroom Campus, 2011.

La cavité abdominale présente des organes nobles richement vascularisés qui possèdent une mobilité et une inertie importantes. Au cours des AVP, le niveau élevé d'accélération peut conduire à des arrachements de leurs systèmes d'attaches (dont les vaisseaux sanguins). L'objectif de ce projet est de comprendre comment prendre en compte les interactions et la mobilité des organes abdominaux pour évaluer leur influence sur les mécanismes lésionnels. Pour cela, nous avons tout d'abord caractérisé le comportement du ligament gastro-colique en traction jusqu'à la rupture. Son comportement hyperélastique a été relevé ainsi que sa sensibilité à la vitesse de déformation. Ensuite, nous avons étudié l'avulsion de la rate avec une approche couplant expérimentation et simulation numérique. Cela a permis d'identifier le comportement hyperélastique faiblement non linéaire du ligament pancréatico-splénique. Au travers de l'approche numérique, nous avons pu conclure que la modélisation de la jonction pancréatico-splénique doit s'appuyer sur la modélisation des structures vasculaires, mais doit également intégrer les tissus connectifs et leurs interactions avec les organes adjacents. Enfin nous avons amélioré la modélisation des interactions et de la mobilité des organes dans le modèle préexistant MELBA sur les résultats obtenus précédemment. La cinématique des organes a été évaluée par une étude comparative de la mobilité avec la première version du modèle. Ce modèle ainsi amélioré permet une meilleure représentativité des mécanismes lésionnels de la cavité abdominale en soulignant le rôle prépondérant de leurs systèmes d'attaches lors d'un traumatisme. / The abdominal cavity presents noble and richly vascular organs which have an important mobility and inertia. During road accidents, the high level of acceleration may lead up to tearing of their attachments systems (including blood vessels) and therefore to serious haemorrhages. The target of this project is to understand how to take into account the interactions and the mobility of the abdominal organs in order to be able to assess their influence on the mechanisms of injury. Therefore, we have first of all characterized the performance of the gastro-colic ligament in uniaxial tension until the failure. We noted down its hyper-elastic performance as well as its sensitivity to strain rate. Afterwards, we studied the splenic avulsion with an approach combining experiments and numerical simulation. This has made it possible to identify the slightly nonlinear hyper-elastic performance of the pancreatico-splenic ligament. Through the numerical approach, we could conclude that the modelling of the pancreatico-splenic junction should rely on the modelling of the vascular structures, but should also integrate the connective tissues and their interactions with the adjacent organs. At last we improved the modelling of the interactions and of the organs' mobility in the pre-existing model MELBA upon the results obtained previously. The organs' kinematics was assessed through a comparative study of the mobility with the first version of the model. This model thereby improved allows a better representativeness of the mechanisms of injury of the abdominal cavity by highlighting the important role of their attachments systems during trauma.