Ces travaux de thèse portent sur le développement d’outils et de méthodologies innovantes permettant la caractérisation de la paroi artérielle coronarienne. Ce développement est nécessaire pour aider au diagnostic des maladies cardiovasculaires. L’approche mécanique a été utilisée pour mettre en place des méthodes de résolution inverse restituant des informations clés sur les propriétés mécaniques des tissus. La résolution du problème inverse en mécanique utilise entre autres des champs de déformation dont l’estimation est réalisée à l’aide d’algorithmes d’élastographie de déformation. Deux outils de caractérisation ont été étudiés : l’un visant à faciliter la détection par une palpation virtuelle et l’autre l’identification par la reconstruction de cartographies locales du module de Young. Ces outils de palpographie et de modulographie peuvent faciliter la caractérisation in vivo des plaques d’athérosclérose. Les contributions apportées portent successivement sur l’élastographie, la palpographie et la modulographie.Nous avons tout d’abord amélioré l’outil de modulographie iMOD (application existante de reconstruction du module de Young) en l’adaptant aux nouvelles contraintes liées aux modalités IVUS dites de haute définition (HD-IVUS). Les performances de ce nouvel outil perfectionné nommé E-iMOD (Extended iMOD) ont été évaluées en l’appliquant sur des données d’élastographie simulées.Ensuite, nous avons développé une nouvelle version de l’algorithme d’élastographie de déformation. En effet, l’estimation des déformations est un point critique conditionnant la bonne résolution du problème inverse en mécanique. Il a été montré que les améliorations introduites permettent l’amélioration des estimations sur des données simulées et sur des données expérimentales de fantôme.Dans un troisième temps, une analyse de l’apport de la technologie HD-IVUS vis-à-vis de l’imagerie IVUS actuelle a été menée sur données simulées et expérimentales. Elle a montré que les résultats peuvent être prometteurs mais que des efforts de développement sur l’élastographie sont encore nécessaires afin d’exploiter pleinement les avancées techniques de la HD.Une dernière partie traite de l’outil de palpographie relatif à la détection des lésions. Tout d’abord, ce volet est l’occasion de mettre en œuvre une phase expérimentale sur des acquisitions d’artères animales. Le traitement de ces données participe à une phase de validation d’une technique de palpographie développée dans l’équipe. Dans un second volet, une revue de littérature de différentes techniques de palpographie nous permet de mettre en avant les points forts et les faiblesses de ces techniques sur des données simulées. Nous introduisons également un nouvel indice de palpation adapté aux milieux anisotropes. Enfin, une méthode théorique originale repensant les résultats de la palpographie a été proposée. Cette approche permet le calcul d’un premier modulogramme pouvant améliorer le pré-conditionnement des processus d’optimisation de type E-iMOD / This work focuses on the development of innovative tools and methodologies for coronary artery wall characterization. These tools are required to support the diagnosis of cardiovascular disease. A mechanical approach was used to implement inverse resolution methods that provide key data about the mechanical properties of tissues. Resolution of inverse problems in mechanics uses strain fields, which are computed thanks to elastography algorithms. Two main characterization tools were used: one aimed to allow lesions detection by applying a virtual palpation technique and the other aimed to identify a reconstructed distribution of the Young's modulus. Palpography and Modulography tools can facilitate in vivo atherosclerotic plaques characterization. The current dissertation brings contribution in the elastography, palpography and modulography fields.We started by improving the iMOD Modulography tool (previously developed application to compute the Young's modulus map). We adapted iMOD to the new constraints related to high definition IVUS modality (HD-IVUS). This new advanced tool was named E-iMOD (Extended iMOD) and its performances were was evaluated with simulated elastography data.In next step, we developed a new version of the strain elastography algorithm. Indeed, strains estimations are critical to solve of the inverse problem in mechanics. It was shown that the introduced enhancements improved estimation for both vessel simulations and phantom experimental data.In a third stage, an analysis was lead to access the contribution of HD-IVUS technology to current IVUS imaging on simulated and experimental data. Even though hopeful results were showed, further efforts in the elastography algorithm are required in order to fully exploit the HD improvements.The last part of this work deals with the palpography tool that allows the detection of lesions. First, experimental ultrasound acquisitions from animal arteries were processed. These data were involved in a validation prototcol of palpography technique developed in our team. In a second part, a review of several palpography techniques allowed us to highlight their strengths and weaknesses on simulated data. A new palpation index adapted to anisotropic material was also introduced. Finally, an original theoretical method rethinking the results of palpography was proposed. This approach computes a first modulogram to improve the prior preconditioning of optimization processes, such as the optimization process of E-iMOD

L'analyse musculo-squelettique est un outil de plus en plus utilisé dans les domaines d'application tels que l'ergonomie, la rééducation ou le sport. Cette analyse permet une estimation des efforts articulaires et des tensions musculaires mises en jeu au cours du mouvement. Les modèles et méthodes que cette analyse exploite conduisent à des résultats de plus en plus réalistes. Cela a pour conséquence de limiter les performances de ces logiciels : le temps de calcul augmente et il est nécessaire de mettre en place des protocoles ainsi que qu’un post-traitement des données long et complexe pour adapter les modèles au sujet. Enfin, de tels logiciels nécessitent une expertise importante des utilisateurs pour être pleinement opérationnels. Ces différents points limitent dans la plupart des cas l'utilisation de ces logiciels au domaine de la recherche.Dans l'objectif de démocratiser l'utilisation des analyses musculo-squelettiques, cette thèse propose des contributions permettant d’améliorer les performances de telles analyses en conservant un bon niveau de précision, ainsi que des contributions permettant une calibration spécifique au sujet des modèles facile à mettre en œuvre. Tout d'abord, dans un souci de maîtrise complète des outils de l’analyse du mouvement, cette thèse développe une approche globale sur l'ensemble des étapes qui la constitue : les étapes de cinématique, de dynamique et d'estimation des efforts musculaires. Pour chacune de ces étapes, des méthodes de résolution en temps rapide ont été proposées. Une méthode de résolution de la question de la répartition des efforts musculaires utilisant une base de données pré-calculée est notamment largement développée. De plus, un processus complet de calibration utilisant uniquement le matériel disponible dans une salle d'analyse de mouvement classique a été développé, où les données utilisées sont issues de capture de mouvement ainsi que de plateformes de force. / Musculoskeletal analysis becomes popular in applications fields such as ergonomics, rehabilitation or sports. This analysis enables an estimation of joint reaction forces and muscles tensions generated during motion. Models and methods used in such an analysis give more and more accurate results. As a consequence, performances of software are limited: computation time increases, and experimental protocols and associated post-process are long and tedious to define subject-specific models. Finally, such software need a high expertise level to be driven properly.In order to democratize the use of musculoskeletal analysis for a wide range of users, this thesis proposes contributions enabling better performances of such analyses and preserving accuracy, as well as contributions enabling an easy subject-specific model calibration. Firstly, in order to control the whole analysis process, the thesis is developed in a global approach of all the analysis steps: kinematics, dynamics and muscle forces estimation. For all of these steps, quick analysis methods have been proposed. Particularly, a quick muscle force sharing problem resolution method has been proposed, based on interpolated data. Moreover, a complete calibration process, based on classical motion analysis tools available in a biomechanical lab has been developed, based on motion capture and force platform data.

Le développement et la médiatisation du sport de haut niveau, notamment en fauteuil roulant, ont changé l 'image du handicap et favorisé le développement d'infrastructures permettant la pratique handisport, reconnue comme bénéfique pour la santé physique et psychique des personnes handicapées...Dans ce contexte, en partenariat avec un joueur de tennis fauteuil de haut niveau, l'objet de ces travaux a été d'étudier l'influence des réglages du fauteuil roulant sur son comportement en match, afin de l'optimiser pour le sport concerné. Ces travaux se concentrent d'abord sur les résistances au mouvement, en particulier dans les paliers des roues, lors du roulement en ligne droite et en rotation. La méthode consiste à créer d'abord un modèle mécanique représentatif du mouvement pour ensuite le valider avec une série d'expérimentations et l'exploiter. L'étude du sportif en mouvement sur son fauteuil a nécessité l'adaptation d'un modèle volumique à une personne assise, avec estimation des paramètres inertiels par mesures rapides. Ce modèle a été appliqué à l'étude de la propulsion à vitesse maximale, pour vérifier l'influence de la position du siège sur ce mouvement. Enfin une étude expérimentale des paramètres influant sur la rotation du fauteuil a mis en avant la forte influence de la position du centre de gravité du sujet sur la rotation, corroborée par un modèle mécanique.Les résultats issus de ces travaux ont permis de mieux comprendre les influences des réglages sur le comportement du fauteuil, de modifier certains réglages pour le sportif et d'orienter la conception d'un nouveau fauteuil. Ces études ont par ailleurs eu des retombées sur les fauteuils conventionnels et entre temps, notre sportif est devenu N°1 mondial... / The development of Paralympics has done a lot for a more positive image of handicap and has opened up new opportunities for the practice of disability sport, known to be highly beneficial for the physical and psychological health of disabled people. Conducted in close partnership with a high level tennis player, this study focuses on the influence of the wheelchair settings on its behavior in order to adapt this behavior to wheelchair tennis playing. The study first highlighted the forces of resistance to straight line or rotating wheelchair movements, thanks to mechanical models validated by experiments. Then, the inertial parameters of the seated player's body segments were assessed by adapting a volumic model to the sitting position, and his propulsion at maximal velocity was studied, in order to understand the effect of the seat fore-and-aft position on this movement. Then, an experimental study proved the major influence of the center of gravity position on free rotation, which was modelized too.In a nutshell, this research work has led to a better understanding of the effects of the wheelchair settings on its behavior, its results have allowed to modify various settings on our partner's wheelchair and can be used as a basis for future wheelchair conception/design. They have also proved useful for conventional wheelchairs and in the meantime, our tennis player partner has become wheelchair tennis world champion…

Les douleurs lombaires représentent l'une des premières causes d'intervention chirurgicale dans le monde, et requièrent le recours à une instrumentation du rachis complémentaire pour environ 1% des patients. La technique instrumentée standard est l'arthrodèse ; elle consiste en l'immobilisation des vertèbres adjacentes par un système composé de vis pédiculaires et de tiges. Les résultats cliniques sont généralement satisfaisants. Cependant, des cas de complications subsistent, en particulier la dégénérescence du segment adjacent pouvant entraîner une reprise chirurgicale. Pour répondre à ce problème, les implants dits « stabilisation dynamique » ont été conçus avec pour objectif de maintenir une mobilité au niveau instrumenté afin de ne pas sur-contraindre les structures environnantes. Cette étude consiste en l'évaluation clinique et biomécanique d'un de ces implants. Tout d'abord, nous avons mené une campagne d'essais de caractérisation mécanique de l'implant isolé afin de connaître précisément ses propriétés et de pouvoir le modéliser de façon fidèle et validée. Un travail clinique rétrospectif a ensuite été réalisé pour quantifier les résultats obtenus et proposer un protocole d'étude prospective qui réponde aux contraintes cliniques et aux exigences scientifiques actuelles. Une campagne d'essais in-vitro sur segment lombaire a ensuite été menée pour compléter notre connaissance du comportement biomécanique du rachis instrumenté. Ceci nous a permis de valider une modélisation en éléments finis du rachis instrumenté utilisé notamment pour étudier l'influence du design de l'implant ainsi que des gestes réalisés lors de la chirurgie. / Back pain is one of the first causes of surgical intervention in the world and instrumentation is needed for about 1 patient out of 100 . Fusion is the gold standard for instrumented surgery and consists in fixation of two adjacent vertebra together with pedicular screws and rigid rods. Clinical outcomes of fusion are satisfactory but some cases of adverse events remain such as adjacent segment degeneration sometimes leading to revision surgery. Dynamic stabilization devices have been proposed to tackle this issue with the objective of maintaining motion at the instrumented level and thus limiting the surrounding structure overloading. This work aims at assessing one dynamic stabilization device. We first performed mechanical testing on the device to better understand its functioning and come up with a detailed and validated model. Then a retrospective clinical work has been conducted to lay out the clinical performances of the device and propose a prospective study design to answer clinical and scientific requirements. A biomechanical in-vitro testing campaign has been set up to increase our knowledge about the behaviour of the instrumented spine. This enabled us to validate a finite elements model then used for the study of the influence of several design parameters but also of several choices made during the surgery.

Le vieillissement de la population mondiale amène à se poser la question : comment bien vieillir ? La chute de personnes âgées est connue pour être le point de départ d’un cercle vicieux conduisant trop souvent à la perte d’autonomie avec un réel coût de prise en charge pour la société et le patient. La chute est la conséquence de la perte d’un équilibre efficace et économe en énergie, résultant d’une synergie entre le squelette, les muscles et les capacités cognitives. L’objectif de cette thèse est de rechercher les premiers signes d’un vieillissement pathologique afin de repérer, en amont, les personnes à risque. La première partie présente la caractérisation de l’alignement postural d’adultes jeunes et vieillissants, par l’analyse de reconstructions 3D du squelette obtenues à partir de radiographies bi-planaires. Elle permet d’identifier un invariant et des stratégies de compensation chez les sujets vieillissants. La deuxième partie s’intéresse au système musculaire via la reconstruction 3D de muscles à partir d’images IRM, pour des adultes jeunes et vieillissants avec déformations rachidiennes. Elle permet de mettre en évidence des changements musculaires en lien avec l’altération de la posture. La dernière partie de cette thèse aborde l’adaptation et la personnalisation d’un modèle biomécanique musculo-squelettique calculant les efforts résultants au niveau inter-vertébral. Une boucle de contrôle vise à limiter ces efforts en activant les muscles requis. L’utilisation de la géométrie 3D personnalisée dans ce modèle, ouvre à la voie à une compréhension fine des mécanismes de compensation se produisant au cours du vieillissement, normal ou pathologique. Cette partie révèle l’influence de l’altération de la posture sur le pattern de recrutement musculaire. Cette thèse met en évidence des altérations au cours du vieillissement, ce qui pourrait ouvrir la voie à l’identification de biomarqueurs permettant une meilleure prise en charge en amont des personnes vieillissantes à risque. / Aging of the global population challenges scientific community in finding ways to live longer, but also in better condition. Falling of the elderly is known to be the start of a vicious cycle leading to loss of autonomy, involving great costs for the society as well as for the patient. Falling is the consequence of the loss of an efficient balance involving skeleton, muscles and cognitive capacities. The objective of this PhD was to search for early changes leading to pathological aging, in order to detect people at risk. The first part reports the characterization of the postural alignment, of both young and older asymptomatic adults, from 3D reconstruction of their skeleton based on bi-planar X-rays. An invariant was found and compensatory strategies have been identified for aging adults. The second part focuses on the 3D reconstructions of the muscles, based on MRI images, both for young adults and older adults with spinal deformities. This part identifies muscular changes in relation with postural alterations. The last part of this PhD tackles the adjustment and personalization of a biomechanical musculo-skeletal model computing the resulting load in the inter-vertebral joint. The control loop approach of the model aims to limit these loads by activating appropriate muscles. The use of 3D personalized geometry as input of the model allows a better understanding of specific compensatory mechanisms occurring during aging or pathological evolution. This part reveals the influence of the postural alteration on the muscular recruitment pattern. This PhD brings to light aging alterations of the skeleton and muscles; this could lead to biomarkers’ identification allowing a better identification of aging people at risk.

La connaissance des effets biomécaniques induits par les orthèses plantaires représente un enjeu important afin de faire reconnaitre le rôle du podologue dans le traitement des pathologies ostéo-articulaires et musculo-tendineuses de l'appareil locomoteur. Ainsi, ce travail de thèse consiste à modéliser, par la biomécanique, l'appareil locomoteur afin d'évaluer les effets du port des orthèses plantaires durant la marche. Avant toute chose, une étude méthodologique a été menée afin de vérifier la reproductibilité des données biomécaniques de la marche. Les principaux résultats montrent que ces données biomécaniques peuvent présenter une variabilité importante, principalement causée par des erreurs de positionnement des capteurs sur le sujet, rendant parfois difficile l'interprétation clinique. Toutefois, la deuxième partie de cette étude a montré que l'utilisation d'une méthodologie de correction segmentaire à partir d'une position statique imposée permettait de réduire cette variabilité. Une étude clinique a donc été menée sur les répercussions de l'utilisation d'une orthèse plantaire de supination sur la correction instantanée du pied valgus. Les principales conclusions montrent que les données cinématiques et dynamiques, notamment du pied et de la cheville, sont impactées. Enfin, afin de démontrer l'intérêt d'utiliser la méthodologie de correction segmentaire pour l'interprétation des effets biomécaniques du traitement par orthèses plantaires à plus ou moins long terme, deux cas cliniques ont été analysés, l'un concernait un patient atteint d'un syndrome de loge de la jambe et l'autre d'une gonarthrose. Les principales conclusions indiquent que les orthèses plantaires ont une action sur des pathologies de la cheville et du genou mais que l'interprétation de cette action peut être erronée si la variabilité des données biomécaniques de la marche n'est pas prise en considération / The knowledge of the biomechanical effects induced by foot orthotics is an important issue in order to recognize the role of the podiatrist in the treatment of osteoarticular and musculotendinous disorders of the musculoskeletal system. So, this work consists in modeling, by the biomechanics, the musculoskeletal system to assess the effects of wearing foot orthotics during walking. A first study was conducted to check the reproducibility of gait biomechanical data through two different sessions. The results show that these biomechanical data may show significant variability, mainly caused by errors in the positioning of sensors on the subject, making it difficult clinical interpretation. However, the second part of this study showed that the use of a methodology for segmental correction, from a static position imposed, allowed reducing this variability. Thus, a study was conducted on the impact of the use of supinated foot orthotics on immediate correction of valgus foot. The main findings show that the kinematic and dynamic data, notably the foot and ankle, are impacted. Before being able to estimate if this correction lasts over time, a second study was conducted. Thus, to demonstrate the benefits of using this methodology for the interpretation of the biomechanical effects of treatment with foot orthotic in the longer term, two clinical cases were analyzed, one involved a patient with compartment syndrome of the leg and the other with knee osteoarthritis. The main findings indicate that the insoles have an impact on diseases of the ankle and knee but that the interpretation of these actions may be wrong if the variability of gait biomechanical data is not considered

L'objectif du travail de thèse, dans le cadre du projet Européen DEMU2NECK, a été de contribuer à développer un modèle volumique déformable et personnalisable du cou, incluant la prise en compte de la capacité d'activation musculaire. Ce modèle vise à contribuer à une meilleure compréhension des liens entre pathologie, posture et activation musculaire pour aider les cliniciens et les fabricants de dispositifs médicaux dans leurs prises de décision. Pour atteindre cet objectif la thèse a été structurée en quatre grandes tâches : après une i) synthèse bibliographique, ii) un modèle générique a été développé et validé. La troisième étape a été iii) le développement d'un modèle de muscle actif et son intégration au modèle générique. L'implémentation de la fonction contractile des muscles lors de simulations musculo-squelettiques isométriques et dynamiques de tâches fonctionnelles simples du cou, a permis de mettre en avant des efforts transverses transmis par les muscles au rachis, allant dans le sens de l'hypothèse d'une contribution à sa stabilisation. La dernière tâche a été iv) la réalisation des premières applications de personnalisation, qui ont porté sur la déformation du modèle générique sur la base de données d'imagerie obtenues sur volontaires. Des comparaisons des réponses des modèles personnalisés et du modèle générique ont mis en avant l'intérêt scientifique de l'approche de personnalisation à travers l'obtention de différences significatives de résultats / The objective of this thesis, as part of the DEMU2NECK European project, was to contribute to develop a 3D, deformable model of the neck, with contractile muscles and including the possibility of patient-specific geometric personalisation. The aim of this model is to contribute to a better understanding of the links that exist between pathologies, cervical spine posture and muscular activation in order to help clinicians and medical devices manufacturers in their decision making process. To achieve this goal, the thesis work was divided into four main tasks: after a i) bibliographic synthesis, ii) a passive generic finite element model was developed and validated. The third step consisted in iii) the development of a finite element muscle model and its integration to the generic passive model. The contractile function of the muscles was implemented during isometric and dynamic simulations of simple functional tasks of the neck. The transverse forces that were transmitted from the muscles to the cervical spine are in good agreement with the hypothesis of a contribution of these forces to the cervical spine stability. The last task covered iv) the personalisation process of the generic model. The responses of subject-specific models based on volunteers were compared with the ones obtained from the generic model. They showed significant differences and, therefore, the scientific relevance of the personalization approach

L'objectif de cette thèse était d'analyser les interactions entre le dos du cheval et la selle dans les conditions de l'exercice sportif et de développer, à partir de ces connaissances nouvelles, une gamme de selles adaptées au cheval en mouvement et à son cavalier. L'originalité de cette thèse était entre autre de mesurer les mouvements de la colonne vertébrale dans la région thoracique située sous la selle. Un protocole original de mesure biomécanique des interactions entre le dos et la selle a été mis en place et validé. Ce protocole couplait différents matériels (tapis capteur de pression, cinématique 2D, capteur de force d'étrier et centrales de mesure inertielle) synchronisés et miniaturisés. Grâce à ce protocole, il a été possible de quantifier le mouvement de la colonne vertébrale du cheval, les pressions au cours de l'effort et l'effet du cavalier en comparant des selles dites « standard » avec de nouveaux prototypes de « panneaux » permettant de modifier la portance de la selle sur le dos du cheval. Les résultats de ces études ont permis de mettre en évidence l'impact du cavalier sur l'amplitude des mouvements du dos du cheval et sur sa locomotion au cours du trot et de démontrer qu'une selle dont la portance est modifiée provoque des modifications significatives de la locomotion du cheval au trot. Ces travaux ont permis d'apporter des informations quantifiées sur l'effet de la selle et du cavalier sur la biomécanique dorsale du cheval dans la condition montée lors de l'effort. Ces connaissances nouvelles seront utilisées (1) pour la conception de nouvelles selles mieux adaptées au cheval en mouvement et (2) pour mieux comprendre, prévenir et traiter les dorsalgies chez le cheval / The aim of this thesis was to analyze the interactions between the horse’s back and the saddle during exercise and develop, thanks to these new knowledges, a new range of saddle adapted to horse’s movements and to the rider. The originality of this thesis was to measure the movements of the spine in the thoracic region located under the saddle. An innovative protocol was developed to measure the interactions between the back and the saddle using different materials (pressure mat, 2D kinematics, stirrup force sensors, and inertial measurement units) synchronized and miniaturized. With this protocol, it was possible to quantify the movement of the horse’s spine, the pressure under the saddle and the effect of the rider by comparing a “standard” saddle with new prototype “panels” modifying the contact area of the saddle on the horse’s back. The results of these studies have helped to highlight the impact of the rider on the range of motion of the horse’s back and locomotion during the trot and to demonstrate that a saddle, which the contact area is modified, causes significant changes in the locomotion of the horse. This work helped to provide quantified information on the effect of the saddle and the rider on the horse’s back biomechanics in the ridden condition. These new knowledges will be used (1) to design new adapted saddles to the horse in motion and (2) to better understand, prevent and treat back pain in horses

Le système nerveux entérique (SNE) provient des cellules de crête neurale entériques (CCNEs) qui migrent au sein de l'intestin embryonnaire, prolifèrent et se différencient en cellules gliales et neurones formant des ganglions interconnectés. Mon projet de thèse vise à comprendre comment les propriétés biochimiques et mécaniques de l'intestin embryonnaire influencent la colonisation et la différenciation des ccnes. L'absence d'endothéline-3 (EDN3), un facteur biochimique exprimé dans la paroi intestinale, est une des causes de la maladie de hirschsprung, caracterisée par une aganglionose du côlon distal. Nous montrons pour la première fois que l'EDN3 stimule l'adhésivité des CCNEs en augmentant leurs adhérences focales dépendantes des intégrines beta1 ainsi que la dynamique de leurs protrusions membranaires. De plus, nous avons mis en évidence l'existence d'une interaction génétique entre Edn3 et Itgb1 gouvernant le développement du SNE. Par ailleurs, les propriétés mécaniques du microenvironnement influençant la migration et la différenciation cellulaire , nous avons analysé par des approches biophysiques les propriétés élastiques de l'intestin embryonnaire et leurs impacts sur les comportements des ccnes. Nous avons montré que l'intestin embryonnaire se rigidifie au cours de son developpement et que la migration en 3D des CCNEs est inhibée lorsque la rigidité de l'environnement dépasse un certain seuil. Enfin, nous avons démarré l'analyse de l'effet de l'élasticité sur la différenciation des progéniteurs entériques. L'ensemble de nos résultats permettent de mieux comprendre les mécanismes contrôlant le développement du SNE. / The enteric nervous system (ENS) is derived from enteric neural crest cells (ENCC) that migrate along the length of the intestine through the gut mesenchyme. During this process, ENCC proliferate and differentiate into glial cells and neurons, which aggregate into ganglia. The aim of my thesis is to study how biochemical and mechanical properties of the gut tissue influence ENCC colonization and fate during embryogenesis. The absence of endothelin-3 (EDN3), a small peptide trapped in the embryonic gut mesenchyme, is one of the causes leading to hirschsprung disease, characterized by an aganglionosis of the distal colon. We highlighted for the first time that EDN3 increases ENCC adhesion properties throught 1-integrins focal adhesions and modulates their protrusion dynamics. Moreover, we evidenced a genetic interaction between Edn3 and Itgb1 during ENS development. Also, it is now well established that mechanical properties of the microenvironment influence fundamental mechanisms such as cell migration and cell fate determination. Thus, we analysed whether the mechanical properties of the ENCC’s environment influence their behaviours. Using biophysical approaches, we evidenced a physiological stiffening of the embryonic gut during its development and showed that ENCC migration in 3D is inhibited above a certain rigidity threshold. Finally, we begun to analyse the influence of the elastic properties of the environment onto enteric progenitor cells differenciation, taking advantage of the neurosphere culture system. All together, our results contribute to the understanding of the molecular and cellular mechanisms driving physiological and pathological ENS ontogenesis.

La procédure de Ross: Propriétés biomécaniques de l'artère pulmonaire en fonction du phénotype valvulaire aortique Pierre Olivier Dionne, Evan Wener, Alexander Emmott, Raymond Cartier, Rosaire Mongrain, Richard Leask et Ismail El-Hamamsy OBJECTIFS: Le but de cette étude est de déterminer si les propriétés des artères pulmonaires des patients bénéficiant d'une procédure de Ross ayant une valve aortique bicuspide sont différentes que celles des patients ayant une valve aortique tricuspide. MÉTHODOLOGIE: Trente-deux artères pulmonaires et 20 aortes ont été prélevées chez des patients subissant une procédure de Ross au moment de la chirurgie, dans une cohorte de 32 patients. L'analyse histologique et l'étude tensile equi-biaxiale ex-vivo complétées dans les 8 heures suivant le prélèvement furent utilisées afin d'évaluer les différences entre les groupes de patients et entre les artères pulmonaires et les aortes ascendantes. RÉSULTATS: Il n'y avait aucune différence d'épaisseur au niveau des artères pulmonaires lorsque comparées en fonction du phénotype valvulaire aortique (P = 0.94). Il n'y avait aucune différence au niveau des propriétés tensiles parmi les aortes et les artères pulmonaires lorsque comparées en fonction du phénotype valvulaire. Lorsque comparées en fonction de leur indication chirurgicale, les artères pulmonaires de patients ayant une régurgitation aortique pure étaient moins rigides que leur contre-partie (P = 0.002). Il n'y avait aucune différence au niveau du nombre de lamelles élastiques entre les spécimens d'artère pulmonaire en fonction du phénotype valvulaire aortique (Tricuspide, bicuspide ou unicuspide), ni entre les spécimens aortiques. CONCLUSION: Aucune différence significative ne fut observée au niveau des propriétés biomécaniques des artères pulmonaires lorsque comparées selon leur phénotype valvulaire aortique associé. / The Ross procedure: biomechanical properties of the pulmonary artery according to aortic valve phenotype Pierre Olivier Dionne, Evan Wener, Alexander Emmott, Raymond Cartier, Rosaire Mongrain, Richard Leask and Ismail El-Hamamsy OBJECTIVES: The aim of this study is to determine whether patients undergoing the Ross procedure with bicuspid aortic valves have different pulmonary artery biomechanical properties from those with tricuspid valves. METHODS: Thirty-two pulmonary arteries and 20 aortas were obtained from patients undergoing the Ross procedure at the time of surgery, from a cohort of 32 patients. Histological analysis and ex vivo equi-biaxial tensile testing completed within 8 hours of surgery were used to evaluate differences in patient groups and between the pulmonary artery and the ascending aorta. RESULTS: There was no difference in thickness among pulmonary arteries when compared according to aortic valve phenotype (P = 0.94). There was no difference in the tensile tissue properties among aortas and pulmonary arteries when compared according to aortic valve phenotype, in either the circumferential or longitudinal axis. When compared according to the main surgical indication, pulmonary artery walls from patients with pure aortic regurgitation were less stiff than their counterparts (P = 0.002). There was no difference in the number of elastic lamellae in pulmonary artery specimens from the three different aortic valve phenotypes (Tricuspid, bicuspid or unicuspid), as well as in the aortic specimens. CONCLUSION: No significant differences were observed in the biomechanical properties of pulmonary arteries when compared according to aortic valve phenotype.