Abstract Coronary artery bypass grafting (CABG) is the treatment of choice for patients with three-vessel disease or left main stenosis. However, it is associated with considerable risk of perioperative complications such as myocardial infarction, stroke, infections, and mortality to which excessive bleeding is a contributing factor. This thesis aims to determine the factors involved in and clinical implications of bleeding after CABG. The 1st study evaluated the effects of preoperative ASA discontinuation on the patient’s outcome after CABG. The results showed that late or no discontinuation of low-dose ASA before CABG may decrease the risk of postoperative stroke without increasing the risk of postoperative bleeding. In the 2nd study the use of warfarin was found to be a safe during CABG with no excess bleeding nor other major complications. The 3rd study estimated the impact of surgeons´ performances on blood loss and need for re-exploration after CABG. With 2001 study patients, this study clearly demonstrated that an individual surgeon is a powerful determinant of postoperative bleeding and need for re-exploration after CABG. Using systematic review and meta-analysis, we estimated the risk of complications related to re-exploration for bleeding after CABG. In literature search in 2011, 8 articles with 557 923 patients fulfilled the inclusion criteria. Re-exploration for bleeding after cardiac surgery carries a significantly increased risk of postoperative mortality and morbidity, and thus has a major impact on the patient’s immediate postoperative outcome. We also studied the impact of blood transfusion on the development of post-operative stroke after CABG. Of the study population of 2 226 CABG patients, stroke occurred postoperatively in 53 patients (2.4%). The statistical analysis showed that transfusion of blood products after CABG has a strong, dose-dependent association with the risk of stroke. The use of Octaplas® and platelet transfusions seem to have an even larger impact on the development of stroke than red blood cell transfusions. The 6th study investigated the impact of transfusion of blood products on intermediate outcome after CABG in 2001 patients. The findings indicated that transfusion of any blood product is associated with a significant risk of all-cause and cardiac mortality after CABG. / Tiivistelmä Sepelvaltimotauti on yleisin kuolinsyy ja sepelvaltimoiden ohitusleikkaus hyvine pitkäaikaistuloksineen on todettu parhaaksi hoidoksi potilailla, joilla on monen suonen tai vasemman päärungon tauti. Ohitusleikkaukseen liittyy kuitenkin verenvuodon sekä näihin kytkeytyvien komplikaatioiden riski. Tämän väitöskirjan tavoitteena oli määrittää verenvuodon riskitekijöitä sekä verituotteiden siirtojen vaikutusta ohitusleikkauspotilaiden ennusteeseen. Verenhyytymistä estävien lääkkeiden tiedetään lisäävän verenvuotoja. Ensimmäinen tutkimus osoitti, että ASA:n jatkaminen keskeytyksettä ohitusleikkauksissa vähentää aivoinfarktien riskiä lisäämättä silti verenvuodon riskiä. Toisessa tutkimuksessa pitkäaikainen warfariinihoito osoittautui turvalliseksi ohitusleikkauksen aikana eikä sen käyttö lisännyt verenvuotoja eikä muita komplikaatioita. Kolmas tutkimus osoitti kirurgin taidon merkityksen verenvuotojen ja uusintaleikkausten määrään 2001 potilaalla. Verenvuotojen vuoksi tehtävien uusintaleikkausten negatiivinen vaikutus postoperatiiviseen mortaliteettiin sekä morbiditeettiin on todettu yksiselitteisesti useissa tutkimuksissa. Vuonna 2011 tehdyllä systemaattisella kirjallisuuskatsauksella ja meta-analyysillä selvitimme yhteensä 557 923 ohitusleikkauspotilaan aineistosta, että verenvuodon jälkeisiin uusintaleikkauksiin liittyy huomattava kuoleman ja komplikaatioiden riski. Verenvuotoja hoidetaan yleisesti verensiirroilla, vaikkakin useat tutkimukset ovat osoittaneet verituotteiden annon lisäävän mortaliteettia sekä komplikaatioriskiä. Viides tutkimus selvitteli sepelvaltimoleikkauksissa potilaalle annettujen verituotteiden ja leikkauksen yhteydessä sairastettujen aivoinfarktien välistä yhteyttä. Osoittautui, että verituotteiden käyttöön liittyy annosriippuvaisesti lisääntynyt riski saada aivoinfarkti leikkauksen yhteydessä. Varsinkin verihiutale- ja jääplasmasiirtoihin on todettu liittyvän vielä suurempi aivoinfarktin riski kuin punasolusiirtoihin. Kuudes tutkimus selvitteli sepelvaltimoleikkauksien yhteydessä annettujen verituotteiden vaikutusta 2001 potilaan keskipitkään ennusteeseen. Tutkimus osoitti, että minkä tahansa verituotteen antoon sepelvaltimoleikkauksissa liittyy lisääntynyt kuoleman ja sydänkuoleman riski.

L’hypoxo-ischémie (HI) cérébrale néonatale représente une des principales causes de mortalité et de morbidité chez les nouveau-nés. Sa physiopathologie implique différents processus délétères menant vers la perte neuronale et responsables de séquelles neuro-cognitives. L'hypothermie thérapeutique est le seul traitement actuel mais est insuffisant. Cette étude a caractérisé et comparé l’effet de deux types de cellules issues du sang de cordon humain, les cellules mononuclées (HUCBCs) et les progéniteurs endothéliaux tardifs (ECFCs) sur l’amélioration des scores neuro-comportementaux mais aussi à l’échelle moléculaire et fonctionnelle dans le modèle d’hypoxo-ischémie néonatale à court (7 jours après l’épisode ischémique) et long terme (12 semaines après l’épisode ischémique).L’injection intrapéritonéale d'ECFCs ou de HUCBCs, 2 jours après HI, améliore les capacités de motricité et de mémorisation précoce et tardive des animaux à l’âge adulte, et diminue les comportements anxieux. Ces résultats sont associés à une augmentation de la densité capillaire en temps précoce et tardif. L’imagerie de perfusion cérébrale SPECT/CT a objectivé une restauration complète de la perfusion cérébrale de l’hémisphère lésé à l’âge adulte par les deux types cellulaires. Ces observations tardives sont associées à un effet protecteur précoce de ces cellules sur l’augmentation de la survie neuronale et la diminution de l’astrogliose réactionnelle ou encore sur la composante inflammatoire par diminution de l’activation microgliale pro-inflammatoire au niveau striatal. Les résultats de cette étude ouvrent ainsi de nouvelles perspectives pour l’usage des ECFCs dans le traitement de l’HI néonatale. / Neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy (NHIE) is a dramatic perinatal complication, associated with poor neurological prognosis despite neuroprotection by therapeutic hypothermia, in the absence of an available curative therapy. We evaluated and compared ready-to-use human umbilical cord blood cells (HUCBCs) and bankable but allogeneic endothelial progenitors (ECFCs) as cell therapy candidate for NHIE. We compared benefits of HUCBC and ECFC transplantation 48 hours after injury in male rat NHIE model, based on the Rice-Vannucci approach. Based on behavioral tests, immune-histological assessment and metabolic imaging of brain perfusion using SPECT, HUCBC or ECFC administration provided equally early and sustained functional benefits, up to 8 weeks after injury. These results were associated with total normalization of injured hemisphere cerebral blood flow assessed by SPECT/CT imaging. In conclusion, even if ECFCs represent an efficient candidate, HUCBCs’ autologous criteria and easier availability make them the ideal candidate for hypoxic-ischemic cell therapy.

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The cardiovascular system of bilaterians developed from a common ancestor. However, no endothelial cells exist in invertebrates demonstrating that primitive cardiovascular tubes do not require this vertebrate-specific cell type in order to form. This raises the question of how cardiovascular tubes form in invertebrates? Here we discovered that in the invertebrate cephalochordate amphioxus, the basement membranes of endoderm and mesoderm line the lumen of the major vessels, namely aorta and heart. During amphioxus development a laminin-containing extracellular matrix (ECM) was found to fill the space between the basal cell surfaces of endoderm and mesoderm along their anterior-posterior (A-P) axes. Blood cells appear in this ECM-filled tubular space, coincident with the development of a vascular lumen. To get insight into the underlying cellular mechanism, we induced vessels in vitro with a cell polarity similar to the vessels of amphioxus. We show that basal cell surfaces can form a vascular lumen filled with ECM, and that phagocytotic blood cells can clear this luminal ECM to generate a patent vascular lumen. Therefore, our experiments suggest a mechanism of blood vessel formation via basal cell surfaces in amphioxus and possibly in other invertebrates that do not have any endothelial cells. In addition, a comparison between amphioxus and mouse shows that endothelial cells physically separate the basement membranes from the vascular lumen, suggesting that endothelial cells create cardiovascular tubes with a cell polarity of epithelial tubes in vertebrates and mammals.

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Les plaquettes sont essentielles au développement lymphatique dès l’embryogenèse et maintiennent la séparation lympho-sanguine au cours de la vie. Elles participent directement à la lymphangiogenèse et à la réparation des vaisseaux en plus d’améliorer l’intégrité lymphatique in vitro. En présence d’apolipoprotéine A-I (apoA-I), les plaquettes consolident les connexions intercellulaires en adhérant à l’endothélium lymphatique. Toutefois, les plaquettes sont absentes de la lymphe, contrairement à leurs vésicules extracellulaires (pEVs) exprimant un protéome similaire. De plus, leur concentration dans la lymphe s’accentue en condition d’inflammation chronique, par exemple lors de l’athérosclérose. En ayant caractérisé les effets de ces vésicules sur l’intégrité lymphatique durant ma maîtrise, nous montrons que les pEVs sont rapidement internalisées par les LECs et aident à préserver l’intégrité lymphatique des effets délétères des constituants de la lymphe tels que les EVs dérivées des globules rouges (rbEVs). In vitro, des concentrations physiologiques de pEVs limitent la production d’espèces réactives d’oxygène (ROS) et diminuent la nécrose des cellules. Comme les pEVs injectées dans le derme de la peau sont prises en charge par les cellules endothéliales des vaisseaux lymphatiques collecteurs et qu’elles voyagent jusqu’aux ganglions afférents, nous croyons qu’une partie des pEVs circulantes dans la lymphe serait cruciale pour le maintien d’une fonction lymphatique adéquate lors de maladies chroniques inflammatoires telles que l’athérosclérose. / Platelets have a protective role in lymphatic function both at the embryogenic stage and throughout life by maintaining blood-lymphatic separation. In addition, platelets enhance the integrity of lymphatic endothelial cells (LECs) in vitro and appear to exert a shielding effect on the lymphatic endothelium by consolidating the connexion between lymphatic endothelial cells when incubated with apolipoprotein A-I (apoA-I). Whereas platelets are absent from lymph, platelet extracellular vesicles (pEVs) are abundantly circulating within lymphatic vessels, and their level increases during chronic inflammation such as atherosclerosis. Having characterized their effect on lymphatic integrity during my Master internship, we show that pEVs are rapidly internalized by LECs, which in turn help preserve the integrity of the lymphatic endothelium when harmful blood constituent such as red blood cell EVs (rbEVs) are infiltrating lymph. In vitro, physiological concentrations of pEVs are limiting the production of reactive oxygen species (ROS) by lymphatic endothelial cells and decreasing their necrosis rate. Furthermore, pEVs injected in the skin interstitium travel through the collecting lymphatics and are rapidly internalized by LECs, which in turn might help preserve the integrity of the lymphatic endothelium. Lymph pEVs might be critical for the maintenance of a proper lymphatic function during chronic inflammatory settings such as atherosclerosis.

L’utilisation de stratégies transfusionnelles restrictives (pas de transfusion de globules rouges si hémoglobine > 70 g/L) a été démontrée comme étant sécuritaire en aiguë et celles-ci sont maintenant largement utilisées aux soins intensifs pédiatriques (SIP). En conséquence, plus de patients quittent les SIP en étant anémiques. L’anémie chronique, plus spécifiquement l’anémie ferriprive, est associée à des issues neurodéveloppementales défavorables. Peu d’études sont disponibles pour caractériser la prévalence de l’anémie au congé des SIP. Les études présentées dans ce mémoire s’intéressent à cette question en examinant d’abord le problème de l’anémie aux SIP et son traitement (revue narrative), puis sa prévalence au congé chez tous les patients ayant survécu aux SIP sur une période de 5 ans et pour finir, la prévalence de ce problème chez les nourrissons admis pour une chirurgie cardiaque (via 2 études de cohorte rétrospectives). Nous avons démontré que 50,9% des patients survivant à un séjour aux SIP sont anémiques au congé. Cette proportion varie en fonction du type d’admission (44,8% médicale, 70,3% chirurgicale non-cardiaque et 53,3% chirurgicale cardiaque). Le fait d’être anémique à l’admission aux SIP est le facteur de risque le plus souvent associé à l’anémie au congé des SIP (rapport des cotes, RC : 14,41). Chez les nourrissons ayant subi une chirurgie cardiaque, la prévalence d’anémie au congé est de 27,7%. La proportion de patients quittant les SIP anémiques est alarmante : il est primordial de déterminer la trajectoire et l’impact de ce problème chez les patients survivant à une maladie critique. / It is now clear that restrictive transfusion strategies (no red blood cell transfusion if the hemoglobin level is > 70 g/L) are safe in acute settings. Therefore, these strategies are widely being used in Pediatric Intensive Care Unit (PICU) and as a consequence, numerous children leave the PICU anemic. Prolonged anemia, especially iron-deficiency anemia, is associated with worst neurocognitive outcomes. Data regarding the true prevalence of anemia at PICU discharge is lacking. This thesis addresses this question. Etiology and management of anemia in the PICU is explored through a narrative review. Prevalence of anemia at PICU discharge is examined through two retrospective cohort studies: the first describes the prevalence of this complication in PICU survivors over a five-year period and the second one, the prevalence of anemia in infants admitted to the PICU after cardiac surgery. Through our studies, we established that the prevalence of anemia at PICU discharge was 50.9% in PICU survivors. This proportion varied depending on the type of admission (44.8%, 70.3%, and 53.3% for medical, non-cardiac surgery, and cardiac surgery respectively). Anemia at PICU admission was the most important risk factor associated with anemia at PICU discharge (odds ratio, OR 14.41). In newborns less than 6 weeks old who underwent cardiac surgery, the prevalence of anemia at PICU discharge was 27.7%. Given the alarming proportion of PICU survivors that are anemic at discharge, it is paramount that we determined the trajectory and impact of this problem in critically ill survivors.

Les cellules sanguines jouent un rôle fondamental dans le bon fonctionnement du corps et sont régulées de manière à répondre à ses besoins immédiats. Malgré leurs fonctions distinctes, plusieurs études suggèrent que les processus de régulations des globules rouges et des plaquettes sanguines interagissent entre eux, notamment par l'intervention d'hormones. On s'intéresse ici aux interactions conceptuelles entre ces deux familles de cellules sanguines à l'aide d'un modèle de deux équations différentielles à délais couplées. L'analyse de la distribution des valeurs propres de l'équation caractéristique du modèle linéarisé permet de dresser un portrait de stabilité de l'équilibre du système dans un plan de paramètre approprié. On s'intéresse notamment aux possibilités de déstabilisation et de restabilisation par le couplage des deux équations. L'analyse des diagrammes de stabilité pour ces différents cas de figure permet de mettre en évidence des dynamiques intéressantes comme des alternances de stabilité par l'action des délais et différents types de bifurcations déstabilisatrices de l'équilibre. / Blood cells play a fundamental role in the proper functioning of the body and are regulated to respond to its immediate needs. Despite their distinct functions, several studies suggest that the regulatory processes of red blood cells and blood platelets interact with each other, notably through the intervention of hormones. We aim to study the conceptual interactions between these two families of blood cells using a coupled two-delay differential equation model. The analysis of the distribution of eigenvalues of the characteristic equation of the linearized model allows us to outline a stability portrait of the system in a suitable parameter plane. We are particularly interested in exploring the possibilities of destabilization and restabilization through the coupling of the two equations. The analysis of stability diagrams for these different scenarios highlights interesting dynamics such as stability switches due to the influence of delays and various types of destabilizing bifurcations of the equilibrium.

Cette thèse expérimentale s’inscrit dans le domaine des sciences séparatives et se base sur la technique de SPLITT (SPLIT-flow Thin fractionation). Son objectif consiste en l’étude des mécanismes qui sont à l’origine de la séparation, en continu et sans membrane, d’objets de taille micrométrique dans des mini-séparateurs fluidiques (Step-SPLITT). Les expériences menées, en laboratoire et lors de vols paraboliques, ont révélé le couplage complexe comme l’influence des effets hydrodynamiques et du champ gravitationnel sur la migration transverse des espèces en écoulement. Des visualisations tridimensionnelles par holographie digitale ont corroboré nos résultats et dévoilé des comportements inattendus. Les capacités séparatives des Step-SPLITT ont rendu possible l’analyse et la séparation d’objets biologiques et biomimétiques. Enfin, cette étude complétée par une modélisation tridimensionnelle de l’écoulement nous a permis de mettre au point un nouveau prototype de séparateur. This experimental thesis belongs to the field of separative sciences and is based on the SPLITT technique (SPLIT-flow Thin fractionation). The objective is to study the mechanisms that are at the origin of continuous and membraneless separation of micron-size species in mini fluidic separators (Step-SPLITT). Experiments undertaken in laboratory and during parabolic flights revealed the complex coupling of the hydrodynamic effects and the gravitational field influencing the transverse migration of the flowing species. Three-dimensional visualizations performed by digital holography confirmed our results and disclosed unexpected behaviours. The separation capacities of Step-SPLITT made the analysis and the separation of biological and biomimetic species possible. In addition this study in conjunction with a three-dimensional flow modelling enabled us to develop a new prototype of separator.

Cette thèse expérimentale s’inscrit dans le domaine des sciences séparatives et se base sur la technique de SPLITT (SPLIT-flow Thin fractionation). Son objectif consiste en l’étude des mécanismes qui sont à l’origine de la séparation, en continu et sans membrane, d’objets de taille micrométrique dans des mini-séparateurs fluidiques (Step-SPLITT). Les expériences menées, en laboratoire et lors de vols paraboliques, ont révélé le couplage complexe comme l’influence des effets hydrodynamiques et du champ gravitationnel sur la migration transverse des espèces en écoulement. Des visualisations tridimensionnelles par holographie digitale ont corroboré nos résultats et dévoilé des comportements inattendus. Les capacités séparatives des Step-SPLITT ont rendu possible l’analyse et la séparation d’objets biologiques et biomimétiques. Enfin, cette étude complétée par une modélisation tridimensionnelle de l’écoulement nous a permis de mettre au point un nouveau prototype de séparateur.<p><p>This experimental thesis belongs to the field of separative sciences and is based on the SPLITT technique (SPLIT-flow Thin fractionation). The objective is to study the mechanisms that are at the origin of continuous and membraneless separation of micron-size species in mini fluidic separators (Step-SPLITT). Experiments undertaken in laboratory and during parabolic flights revealed the complex coupling of the hydrodynamic effects and the gravitational field influencing the transverse migration of the flowing species. Three-dimensional visualizations performed by digital holography confirmed our results and disclosed unexpected behaviours. The separation capacities of Step-SPLITT made the analysis and the separation of biological and biomimetic species possible. In addition this study in conjunction with a three-dimensional flow modelling enabled us to develop a new prototype of separator. / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished