In this work, we propose an approach that allows to explore the potential pathophysiological mechanisms (at neuronal population level) of ictogenesis by combining clinical intracranial electroencephalographic (iEEG) recordings with a neural mass model. IEEG recordings from temporal lobe epilepsy (TLE) patients around seizure onset were investigated. Physiologically meaningful parameters (average synaptic gains of the excitatory, slow and fast inhibitory population, Ae, B and G) were identified during interictal to ictal transition. We analyzed the temporal evolution of four ratios, i.e. Ae/G, Ae/B, Ae/(B + G), and B/G. The excitation/inhibition ratio increased around seizure onset and decreased before seizure offset, suggesting the disturbance and restoration of balance between excitation and inhibition around seizure onset and before seizure offset, respectively. Moreover, the slow inhibition may have an earlier effect on the breakdown of excitation/inhibition balance. Results confirm the decrease in excitation/inhibition ratio upon seizure termination in human temporal lobe epilepsy, as revealed by optogenetic approaches both in vivo in animal models and in vitro. We further explored the distribution of the average synaptic gains in parameter space and their temporal evolution, i.e. the path through the model parameter space, in TLE patients. Results showed that the synaptic gain values located roughly on a plane before seizure onset, dispersed during ictal and returned when the seizure terminated. Cluster analysis was performed on seizure paths and demonstrated consistency in synaptic gain evolution across different seizures from individual patients. Furthermore, two patient groups were identified, each one corresponding to a specific synaptic gain evolution in the parameter space during a seizure. Results were validated by a bootstrapping approach based on comparison with random paths. The differences in the path revealed variations in EEG dynamics for patients despite showing an identical seizure onset pattern. Our approach may have the potential to classify the epileptic patients into subgroups based on different mechanisms revealed by subtle changes in synaptic gains and further enable more robust decisions regarding treatment strategy. The increase of excitation/inhibition ratios, i.e. Ae/G, Ae/B and Ae/(B+G), around seizure onset makes them potential cues for seizure detection. We explored the feasibility of a model based seizure detection algorithm. A simple thresholding method was employed. We evaluated the algorithm against the manual scoring of a human expert on iEEG samples from patients suffering from different types of epilepsy. Results suggest that Ae/(B+G), i.e. excitation/(slow + fast inhibition) ratio, allowed the best performance and that the algorithm best suited TLE patients. Leave-one-out cross-validation showed that the algorithm achieved 94.74% sensitivity for TLE patients. The median false positive rate was 0.16 per hour, and median detection delay was -1.0 s. Of interest, the values of the threshold determined by leave-one-out cross-validation for TLE patients were quite constant, suggesting a general excitation/inhibition balance baseline in background iEEG among TLE patients. Such a model-based seizure detection approach is of clinical interest and could also achieve good performance for other types of epilepsy provided that more appropriate model, i.e. better describe epileptic EEG waveforms for other types of epilepsy, is implemented. Altogether, this thesis contributes to the field of epilepsy research from two perspectives. Scientifically, it gives new insights into the mechanisms underlying interictal to ictal transition, and facilitates better understanding of epileptic seizures. Clinically, it provides a tool for reviewing EEG data in a more efficient and objective manner and offers an opportunity for on-demand therapeutic devices. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur et technologie / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L’objectif de ma thèse a été de développer de nouvelles sondes utilisables en imagerie biomédicale, basées sur l’utilisation d’aptamères, pour la détection de deux types de tumeurs : les glioblastomes et les mélanomes. Les traceurs développés ont pour objectif de cibler la protéine matricielle hMMP-9. Lors d’une thèse précédente, un aptamère anti hMMP-9 noté F3B a été obtenu. Afin de transformer cet aptamère en une sonde pour l’imagerie biomédicale, différents conjugués F3B ont été préparés: Cy5, DOTA ou MAG3. L’affinité des nouveaux conjugués pour l’hMMP-9 a été évaluée par SPR et sur coupes de tumeurs. Des études de biodistribution des conjugués F3B-DOTA et F3B-MAG3 ont été réalisées sur des souris portant le mélanome, les résultats ont montré que les deux aptamères marqués détectent spécifiquement l’hMMP-9. De plus, la détection de la protéine hMMP-9 par le conjugué F3B-CY5 a été confirmée par imagerie de fluorescence. Afin d’améliorer la sensibilité de détection des tumeurs, deux types de modifications ont été envisagées, développer des structures multimériques de F3B et élaborer d’un système bi-fonctionnel. Pour ces deux approches, nous avons synthétisé un dendrimère à point focal, pouvant donner accès à une imagerie multi-modale. Ce dendrimère porte deux ou trois bras espaceur porteurs d’un groupement azoture utilisé pour le couplage avec les aptamères par la chimie «click». Le dendrimère porte au point focal une fonction amine NH2 utilisée pour fixer une biotine, afin de déterminer l'affinité Kd de cette nouvelle sonde par SPR. Par la suite un ligand DOTA sera fixé afin de pouvoir visualiser ce traceur en TEMP. / The aim of my thesis was to develop new probes that can be used in biomedical imaging, based on the use of aptamers for the detection of two types of tumors: glioblastomas and melanomas. Tracers have been developed with the aim to target the matrix protein hMMP-9. In a thesis, an aptamer anti-hMMP-9 noted F3B was obtained. Based on this compound, different derivatives were prepared for using in biomedical imaging: F3B-Cy5, F3B-DOTA or F3B-MAG3. The affinity of the new conjugates for hMMP-9 was evaluated by SPR and on sections of human melanomas. Biodistribution studies of F3B-DOTA conjugates and F3B-MAG3 were performed at on melanoma bearing mice, the results showed that both radiolabeled aptamers specifically detected the hMMP-9. In addition, optical fluorescence imaging confirmed the binding to hMMP-9 by F3B-CY5. In order to improve tumor detection sensitivity, two types of modifications were investigated: developing of F3B multimeric structures and a bi-functional system. For both these approaches, we synthesized a dendrimer with a focal point, which could give access to a multi-modal imaging. This dendrimer has two or three spacers bearing an azide group used for coupling with aptamers by "click" chemistry. The dendrimer carrying at the focal point an amine function NH2 used for fixing biotin in order to determine the affinity Kd of this new probe by using SPR. A DOTA ligand will be fixed later in order to view this tracer in SPECT.

Les travaux réalisés aux cours de cette thèse ont portés sur la création de nouveaux complexes borates fluorescents. Des voies de synthèse relativement simples et efficaces ont permis d’accéder à deux nouvelles familles de fluorophores : les Boranils et les Boricos. Les Boranils présentent des coefficients d’absorption molaire élevés, des rendements quantiques pouvant atteindre 90% et la capacité à agir comme antenne efficace pour du transfert d’énergie photoinduit. De nombreuses modifications post-synthétiques ont été mises au point permettant l’accès à des fonctions de greffage utile pour des applications dans le domaine des cristaux liquides ou l’imagerie biomédicale. Enfin, l’extension de la conjugaison des Boranils a permis de déplacer les émissions vers le proche infrarouge. Les Boricos présentent des coefficients d’absorption élevés, des rendements quantiques allant jusqu'à 81% et la capacité à agir comme antenne ou accepteur dans des systèmes de transfert d’énergie photoinduit. / This work is dealing with new fluorescent boron complexes. Simple and efficient synthetic pathways have been described to access to two new families of fluorophores: Boranils and Boricos. Boranils present good molar absorption coefficients, high quantum yields up to 90% and the ability to act as efficient antennae for photoinduced energy transfer. Several post-synthetic modifications have been carried out leading to linking functions useful in the liquid crystal and biomedical imaging fields. Then the electronic delocalization has been extended on Boranils resulting in near-infrared emitting dyes. Boricos present good molar absorption coefficients, high quantum yield up to 81%, and the ability to act as an antenna or acceptor in photoinduced energy transfer systems.

Le but de ce travail a été d’étudier le couplage entre la cinématique du mouvement et l’activité neuromagnétique du cerveau humain, de comprendre les mécanismes neuronaux à la base de ce couplage, et d’essayer de répondre, notamment grâce à l’utilisation de la cohérence cortico-cinématique, à un certain nombre de questions posées par le traitement de la cinématique d’un mouvement des doigts (exécuté ou observé) par le cerveau.Ce travail de thèse de doctorat démontre en 5 études originales que(i) la fréquence de mouvement n’a pas d’impact sur le niveau de couplage ni sur la localisation de la source principale de ce couplage pendant des mouvements volontaires des doigts (étude I), (ii) la cinématique de mouvements (dirigés vers un but) observés de la main d’autrui est couplée à l’activité du cerveau de l’observateur dans la partie postérieure du gyrus temporal supérieur droit, les lobules supra temporaux et cortex SM1 bilatéraux de la même manière que durant l’exécution d’un mouvement similaire (étude II),(iii) l’amplitude de la bande β des cortex SM1 bilatéraux est modulée par la cinématique de mouvements répétitifs de la main dirigés vers un but, et ce, de la même manière lors de l’exécution où de l’observation de cette action. Cette modulation ne semble pas être liée au phénomène de CKC (étude III), (iv) Ce couplage est réduit de manière significative chez les patients souffrant d’ataxie de Friedreich et ce, tant pour des mouvements actifs que passifs, ce qui apporte de nouvelles évidences en faveur du rôle prépondérant des afférences proprioceptives dans le phénomène CKC. De plus, la CKC corrèle de manière significative avec l’expansion de triplet GAA1 et pas avec les scores cliniques SARA plaidant ainsi pour une altération génétiquement déterminée et stable des afférences proprioceptives dans la maladie de Friedreich (étude IV),(v) l’activité magnétique du lobe postérieur du cervelet ipsilatéral au mouvement est couplée avec la cinématique de ce mouvement sans influence de la fréquence du mouvement (étude V). / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les membranes nanofibreuses obtenues par électro-filage sont couramment utilisées pour diverses applications biomédicales telles que les pansements ou la régénération tissulaire, en raison de leur grande porosité et de leur morphologie mimant la structure des tissus humains. Au cours de cette thèse, nous avons étudié deux stratégies différentes, toutes deux basées sur l'utilisation de la cyclodextrine, pour fonctionnaliser ces membranes avec des molécules d'intérêt biologique. Dans un premier temps, des membranes nanofibreuses à base de complexe de polyélectrolyte ont été élaborées à partir de carboxyméthylcellulose et de chitosane pour des applications de type pansements. Du bleu de méthylène, connu pour son activité antibactérienne, a été incorporé dans les fibres, seul ou en tant que complexe d'inclusion avec la cyclodextrine. Les tests préliminaires sont très prometteurs quant à l’efficacité bactéricide de ces matériaux. Une seconde approche visant à élaborer des nanofibres fonctionnelles à base de poly(ε-caprolactone) (PCL) a également été étudiée. Le PCL étant très peu fonctionnalisable, des complexes d’inclusion entre ce polyester et les cyclodextrines, appelés pseudo-polyrotaxanes (pPR), ont été préparés. Des fibres cœur:peau ont ensuite été produites en ajoutant les pPR en surface des fibres. Afin de vérifier la réactivité et l’accessibilité des fonctions hydroxyles des cyclodextrines, un fluorophore a été greffé sur les fibres. Ce type de réaction ouvre de nouvelles voies de fonctionnalisation des fibres de PCL jusqu’alors inexplorées. / Electrospun nanofibrous membranes have proven to be ideal scaffolds for biomedical applications such as wound dressing and tissue engineering, mostly due to their high porosity and their morphology that mimics the structure of human tissues. In this work, we investigated two different strategies based on the use of cyclodextrins to functionalize these scaffolds with molecules of interest. Scaffolds made of polyelectrolyte complexes of carboxymethylcellulose and chitosan were first prepared by blend or coaxial electrospinning for wound dressing applications. Methylene blue, a molecule known to present antibiotic activity, was added, alone or as an inclusion complex with cyclodextrin, in the polymer solution before electrospinning. The preliminary biological assessment suggested that the fibrous membranes exhibited good antibacterial activity. In a second part, electrospun poly(ε-caprolactone) (PCL) scaffolds were prepared for tissue engineering applications. As this polyester can not easily be functionalized, PCL and cyclodextrins were combined to form pseudo-polyrotaxanes (pPRs) with various architectures. Core:shell PCL:pPR fibres were prepared by coaxial electrospinning. Fluorescein isothiocyanate was then grafted onto the fibre surface to prove the presence of available and reactive cyclodextrin hydoxyl groups at the surface of the PCL fibres. This reaction opens the way for innovative and versatile biofunctionalization of PCL.

L’OCT plein champ est une technique d’imagerie permettant de faire de la microscopie des milieux diffusants à une profondeur donné à l’aide d’un système interférométrique. L’un des principaux objectifs qui ont motivé le développement de l’OCT plein champ ces dernières années a été de pouvoir fournir au chirurgien, durant les opérations des images similaires aux coupes histologiques mais en temps réel. Actuellement, les diagnostiques effectué à partir des images d’OCT plein champs donne de bon résultats, notamment dans le cas de certaine pathologie mammaire. Cependant, la différence majeure entre les coupes histologiques et les images d’OCT plein champs est qu’en OCT plein champ le contraste est uniquement un contraste morphologique et que dans certain cas, ce contraste seul ne suffit pas pour faire le diagnostic. Au cours des travaux de recherche décrits dans cette thèse nous nous sommes attachés à développer de nouvelles approches tomographiques, conduisant à de nouvelles formes de contraste susceptible d’enrichir les images d’OCT plein champ pour une meilleure qualité du diagnostic. Plus précisément, nous avons travaillé sur la détection optique et photo-thermique de nanoparticules d’or par OCT plein champ et la cartographie des propriétés mécaniques par trois méthodes dans le but de développer de nouveaux types de contrastes qui pourront permettre d’améliorer le diagnostic. / Full Field OCT (FF-OCT) is an imaging technic use to do microscopy inside scattering media at a given depth using an interferometric setup. One of the main objectives that motivated the development of FF-OCT was to provide during surgery to the surgeon images similar to histological slices but in real time. Currently, diagnostic made from FF-OCT images gives good results, especially in the case of some breast disease. However, the major difference between the histological and FF-OCT is that FF-OCT has only a morphological contrast and in some cases, this contrast is not enough to make the diagnosis. In the research described in this thesis we are committed to developing new tomographic approaches, leading to new forms of contrast may enhance images of FF- OCT for a better quality of diagnosis. Specifically, we worked on the optical and photothermal detection of gold nanoparticles by FF-OCT and the mechanical properties mapping by three methods in order to develop new types of contrasts that will help improve the diagnosis.

Dans le domaine biomédical, comme dans d’autres, la phraséologie et la terminologie sont des éléments indispensables à une communication optimale. Cependant, dans un domaine qui est caractérisé par la précision et l’objectivité, on observe une apparente contradiction : l’utilisation habituelle de la métaphore. Il ne s’agit pas, cependant, de la figure de rhétorique sous laquelle la métaphore est généralement envisagée. Il s’agit ici de la métaphore concep-tuelle, qui permet d’exprimer les modes de conceptualisation propres au domaine, tout par-ticulièrement grâce à la phraséologie. La métaphorisation conceptuelle étant liée étroite-ment aux langues-cultures, on peut se poser la question de savoir si des ouvrages traduits et des ouvrages rédigés directement dans une langue expriment des modes de conceptualisa-tion métaphorique distincts ou non. Notre étude se penche sur les modes de conceptualisation métaphorique (MCM) exprimés en espagnol dans le domaine de l’anatomie topographique. Elle s’inscrit dans un axe de re-cherche en traductologie qui s’intéresse aux modes de conceptualisation métaphorique dans le domaine biomédical. L’anatomie est un terrain d’exploration de la métaphore concep-tuelle particulièrement riche. Nous avons repéré et caractérisé les indices de conceptualisa-tion métaphorique (ICM) dans des textes extraits d’ ouvrages de référence ou d’enseignement en anatomie topographique, en nous concentrant sur les structures vascu-laires (artères et veines), les nerfs et certains muscles, avec pour objectif de comparer deux sous-corpus : l’un est composé de textes rédigés directement en espagnol et l’autre, de textes traduits dans cette langue. Nous avons caractérisé les MCM véhiculées par ces ICM et nous avons comparé les résultats obtenus dans les deux sous-corpus. Tout en tenant compte des limites de notre étude, nous montrons que le corpus rédigé en espagnol présente une plus grande variabilité de l’expression des métaphores conceptuelles que le corpus traduit. Nous espérons ainsi contribuer à une meilleure compréhension des processus de la rédaction et de la traduction spécialisées. / In biomedicine, as in other fields, phraseology and terminology are essential elements for optimal communication. Yet, in a field where precision and objectivity are highly important, there is an apparent contradiction: the usual use of metaphor. However, we are not dealing here with the rhetorical device under which metaphor is usually envisioned. What we are dealing with is the conceptual metaphor, which makes it possible to express the modes of conceptualization specific to the field, particularly through phraseology. Since conceptual metaphorisation is closely related to languages-cultures, the question arises whether trans-lated works and works written directly in a language express different modes of metaphori-cal conceptualisation or not. Our study examines the modes of metaphorical conceptualization (MMC) expressed in Span-ish in the field of topographical anatomy. It is part of a larger translation study research pro-gram, which focuses on MMCs in the biomedical field. Anatomy is a particularly rich area for the exploration of conceptual metaphor. We have identified and characterized metaphorical conceptualization indices (MCI) in in texts selected from reference books or teaching manu-als in the field of topographic anatomy, focusing on vascular structures (arteries and veins), nerves and some muscles, with the aim of comparing two sub-corpuses : one is composed of texts written directly in Spanish and the other, of texts translated into this language. We characterized the MCMs conveyed by these MCIs and compared the results obtained in the two sub-corpuses. Taking into account the limitations of our study, we show that the corpus written in Spanish presents a greater variability in the expression of conceptual metaphors than the translated corpus. We thus hope to contribute to a better understanding of the pro-cesses of specialized writing and translation.

No description available.

No description available.

Gastrointestinal (GI) septa are pathological entities whereby a wall of tissue is present in the GItract, resulting in symptoms such as dysphagia and regurgitation. They can be associated withconditions such as esophageal diverticula or upper gastrointestinal duplication, or post-surgicalcomplications such as candy cane syndrome. Current treatments involve interventions by eitherhighly skilled endoscopists or invasive surgery. We suggest the use of compression anastomosis toachieve endoscopic septotomy, relieving the patients of their symptoms. Compression anastomosisusing rings, clips, magnets, and wires or rubber bands (though not named as such for these last two)has previously been described in the literature. We propose the use of a combination of MagneticCompression Anastomosis (MCA) and what we have defined as Wire Compression Cutting (WCC),both involving progressive pressure application to induce ischemia, necrosis, inflammation, andfibrosis with regeneration. This PhD thesis describes the development of a novel medical devicedesigned to achieve the aforementioned process, from initial conception to detailed constructionby a specialized company, based on clinical and technical requirements defined in collaborationwith physicians and from latest regulations. This device, the MAgnetic Gastrointestinal UniversalSeptotome (MAGUS), consists of two magnetic boxes linked by a self-retractable wire. The wire isactivated by a spring coil system located inside the two magnetic boxes. This MAGUS MagneticDevice (MMD) is designed to be used with the MAGUS Delivery System (MDS), a catheter to whichit is attached, enabling the physician to mobilize each magnet independently during the procedure.To assess that the MAGUS meets the technical requirements of the procedure, and to mitigateagainst all possible risks that were identified through Failure Mode and Effects Analysis, verificationtests were performed in combination with animal testing. Clinical trials started in February 2020at Erasme Hospital with good preliminary results. Finally, to make the procedure more accessiblefor less experienced physicians, future improvements on the delivery catheter and procedure areproposed. / En gastroentérologie, un septum est défini comme une paroi de tissu séparant deux cavités. Ce typede structure peut être la cause de symptômes tels que de la dysphasie ou des vomissements. Il estcausé soit par des pathologies, comme les diverticules ou duplications de l’oesophage, soit par descomplications chirurgicales, comme le syndrome dit du "candy cane". Le traitement classique estla chirurgie mais celle-ci est liée à un haut taux de mortalité et morbidité. Ces dernières années,de nouvelles techniques endoscopiques ont été proposées, mais la plupart de celles-ci nécessitentl’intervention de médecins très expérimentés. Le travail développé dans cette thèse propose d’utiliserle concept d’anastomose par compression pour réaliser une découpe de ce septum. L’anastomosepar compression a été abondamment traitée dans la littérature. Cette compression est réalisée pardes anneaux, des clips, des aimants, des élastiques, ou du fil. Afin de réaliser cette septotomie,nous proposons donc de combiner l’anastomose par compression magnétique et ce que nous avonsappelé la découpe par compression par fil (Wire Compression Cutting), qui consiste à appliquer unepression, pour induire de l’ischémie, de la nécrose, de l’inflammation, et enfin de la régénérationcombinée à de la fibrose. Deux cahiers des charges, l’un clinique et l’autre technique, ont été réalisés;ceux-ci se basent sur la littérature sur le sujet, des échanges avec des médecins, et les normeset régulation actuellement d’application. Dans la suite du travail, le développement techniquedu MAGUS (MAgnetic Gastrointestinal Universal Septotome) est décrit, de l’idée à la premièreutilisation sur patients. Ce dispositif permet de réaliser cette compression, à l’aide de deux aimantsreliés par un fil rétractable. Cette solution épurée permet ainsi de découper différentes tailles deseptum, en une seule endoscopie, et sans incisions, réduisant le risque de perforation. Le "MAGUSMagnetic Device" a été conçu avec son outil dédié, le "MAGUS Delivery System", permettant defaciliter la mise en place du dispositif par endoscopie. Afin de vérifier que les caractéristiquestechniques définies au préalable sont bien remplies, et de réduire les dangers identifiés par uneanalyse de risque, des tests de vérifications ont été réalisés, en parallèle d’essais de faisabilité sur descochons. Les premières études cliniques ont commencé en février 2020 à l’Hôpital Erasme, donnantdes résultats préliminaires très encourageants. Ces premiers traitements ont notamment permisde prouver la faisabilité de la découpe par compression par fil. Ce travail est conclu en proposantdes améliorations pour le dispositif de pose, afin de faciliter sa prise en main, ainsi que de futuresnouvelles applications cliniques. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur et technologie / info:eu-repo/semantics/nonPublished