Les mangroves sont de plus en plus mentionnées comme outil de bioremédiation potentiel dans le traitement des eaux usées (EU). Actuellement, les effets des rejets d’EU sur la macrofaune, et plus particulièrement sur les crabes de mangrove, ne sont pas clairs. Ces espèces sont dites ingénieurs de cet écosystème, notamment grâce à leur activité de bioturbation qui permet, entre autres, l’infiltration des EU dans le sédiment via leurs terriers. L’objectif ont donc été d’étudier l’impact du rejet d’EU domestiques sur la physiologie (osmorégulation, métabolisme et balance oxydative) de 3 espèces de crabe (2 Sesarmidae et 1 Ocypodidae) par une approche combinant expérimentations en laboratoire et sur le terrain en utilisant un site pilote expérimental sur l’île de Mayotte. Ces crabes qui vivent dans la zone intertidale ont un mode de vie bimodal et font fréquemment face à des salinités variables. Ils sont de bons hyper-hypo-osmorégulateurs et sont adaptés à cette vie à l’interface entre terre et eau aussi bien au niveau de la régulation ionique que de la respiration. Les résultats indiquent que la densité des terriers diminue dans les zones d’écoulement des EU et que la communauté des espèces est modifiée avec la dominance de Parasesarma guttatum (PG) qui n’est pas une espèce bioturbatrice. Les EU induisent donc une modification potentielle du fonctionnement de l’écosystème. PG diminue son métabolisme alors que les deux autres espèces étudiées l’augmentent significativement. Immergées dans les EU, les trois espèces étudiées présentent des atteintes de la fonction osmorégulatrice (activité de la Na+/K+-ATPase et épaisseur d’épithélium branchiale) et de la balance oxydative (formation d’espèces réactives de l’oxygène dans l’hémolymphe et enzymes antioxydantes des branchies) en laboratoire mais des effets moins marqués sont observés chez les crabes maintenus in situ dans des terriers artificiels. Les biomarqueurs étudiés peuvent ainsi être utilisés pour mesurer l’état physiologique des crabes soumis à des rejets d’EU domestiques. Ces atteintes qui entraînent des coûts métaboliques supplémentaires peuvent mener à la réduction de leur fitness, contribuant à expliquer les observations écologiques. De plus, les résultats montrent que les crabes violonistes sont les plus sensibles, suivis des deux Sesarmidae alors que PG semble mieux adapté pour éviter les EU. Si aucun dysfonctionnement majeur n’a été observé à l’échelle de l’écosystème jusqu’à présent, il convient de maintenir un suivi régulier de ces espèces, en tenant compte de leur spécificité en termes d’activité bioturbatrice et de santé physiologique. / Mangroves are increasingly proposed as a bioremediation tool for wastewater (WW) treatment. However, this practice can impact mangrove crabs which are key engineer species of the ecosystem through their bioturbation activities. Their burrows are directly involved in the bioremediation process allowing WW infiltration in the sediment. This study aimed to determine the effects of WW on the physiology (osmoregulation, bioenergetics, oxidative balance) of 3 species of crabs (2 Sesarmidae and 1 Ocypodidae) with laboratory and in situ experiments (burrow density and caging experiment in an experimental area with controlled WW releases on a mangrove located on the island of Mayotte). These crabs inhabit the intertidal area of variable salinity with a bimodal life (aquatic and terrestrial). They are good hyper-hypo-osmoregulators and well adapted to terrestrial life both in terms of osmotic and aerial breathing capacities. Burrow density decreases in flat areas where WW flows and crab community is altered with a marked dominance of Parasesarma guttatum (PG) (a species with no bioturbation activity). This change may induce drastic alterations of the ecosystem functioning. The bioenergetic response of PG is totally different from the other studied species. PG decreases its metabolic rate in WW but the other species have increased metabolic activity. Moreover, after laboratory exposure the 3 species show impairments in their osmoregulatory capacity (Na+/K+-ATPase activity and epithelium gill thickness) and oxidative balance (reactive oxygen species formation in haemolymph and antioxidant enzyme activity in gills) due to WW exposure in laboratory conditions. In situ, encaged crabs showed a similar but reduced pattern. These effects could decrease their fitness and may also explain the observed ecological changes. The biomarkers used in this study may be a useful tool to monitor crab populations. Moreover, our results show that fiddler crabs are the most sensitive to WW followed by other Sesarmidae. PG seems better adapted to avoid WW exposure. Even if no major dysfunction is observed at the ecosystem level yet, WW release should be carefully monitored nevertheless with an emphasis on crab bioturbation activity and their physiological health according to species sensitivity.

En médecine personnalisée, les mesures et les descriptions radiologiques jouent un rôle important. En particulier, elles facilitent aux cliniciens l’établissement du diagnostic, la prise de décision thérapeutique ainsi que le suivi de la réponse au traitement. On peut citer à titre d’exemple, les critères d’évaluation RECIST (en anglais Response Evaluation Criteria in Solid Tumors). De nombreuses études de corrélation en radiologie-pathologie montrent que les caractéristiques d'imagerie quantitative et qualitative sont associées aux altérations génétiques et à l'expression des gènes. Par conséquent, une gestion appropriée des phénotypes d'imagerie est nécessaire pour faciliter leur utilisation et leur réutilisation dans de multiples études concernant les mesures radiologiques. En littérature, les mesures radiologiques qui caractérisent les processus biologiques des sujets imagés sont appelées biomarqueurs d'imagerie. L'objectif principal de cette thèse est de proposer une conceptualisation ontologique des biomarqueurs d'imagerie pour rendre leur sens explicite et formel, améliorer le reporting structuré des images. La première partie de la thèse présente une ontologie générique qui définit les aspects fondamentaux du concept de biomarqueur d'imagerie, à savoir : les caractéristiques biologiques mesurées, les protocoles de mesure et les rôles des biomarqueurs imagerie dans la prise de décision. La deuxième partie de la thèse traite des problèmes de modélisation sémantique liés à la description des données d’observation en neuro-imagerie en utilisant les connaissances biomédicales existantes. Ainsi, elle propose des solutions ''pertinentes'' aux situations les plus typiques qui doivent être modélisées dans le glioblastome. / In personalized medicine, radiological measurements and observations play an important role; in particular they help clinicians in making their diagnosis, selecting the appropriate treatment and monitoring the therapeutic response to an intervention as for example the Response Evaluation Criteria in Solid Tumors (RECIST). Many radiology-pathology correlation studies show that quantitative and qualitative imaging features are associated to genetic alterations and gene expression. Therefore, suitable management of imaging phenotypes is needed to facilitate their use and reuse in multiple studies regarding radiological measurements. In litterature, radiological measurements that characterize biological processes of imaged subjects are called imaging biomarkers. The main objective of this thesis is to propose an ontological conceptualisation of imaging biomarkers to make their meaning explicit and formal, improve structured reporting of images. The first part of the thesis presents a generic ontology that defines basic aspects of the imaging biomarker concept, namely; measured biological characteristic, measurement protocols and role in decision making application. The second part of the thesis adresses important semantic modeling challenges related to the description of neuro-imaging data using existing biomedical knowledge, as well as it proposes some “relevant” solutions to the most typical situations that need to be modeled in glioblastoma.

Deux grandes classes de cellules composent le pool de lymphocytes T (LT) CD8 mémoires. D'une part, les LT CD8 mémoires conventionnels sont générés via la reconnaissance spécifique d'antigènes dérivés de pathogènes ou de tumeurs. D'autre part, les LT CD8 mémoires innés sont générés via différents mécanismes impliquant de fortes stimulations par des cytokines γc indépendamment de la reconnaissance d'antigènes du non soi. Le phénotype extrêmement similaire de ces deux populations cellulaires ne permet pas de les distinguer in vivo. En conséquence, la population de LT CD8 mémoires innés est relativement peu caractérisée. Mon travail de thèse comportait donc deux objectifs majeurs : 1 / Identifier des marqueurs permettant de distinguer in vivo ces deux classes de LT CD8 mémoires. 2/ Caractériser la population de LT CD8 mémoires innés. Dans cette étude, nous démontrons qu'au sein du pool de LT CD8 mémoires, seules les cellules conventionnelles expriment la chimiokine CCL5 et le récepteur NKG2D. Ces deux biomarqueurs permettent ainsi pour la première fois de distinguer les LT CD8 mémoires innés et conventionnels in vivo, à la fois chez la souris et chez l'homme. Grâce à l'expression de NKG2D, nous démontrons que ces LT CD8 mémoires innés possèdent des caractéristiques typiques de cellules mémoires, notamment une réactivité augmentée ainsi qu'un programme génétique comparable à celui des LT CD8 mémoires conventionnels. Néanmoins, cette population cellulaire conserve certaines caractéristiques de cellules naïves. Ainsi, le répertoire TCR diversifié de cette population cellulaire permet à ces cellules de participer à des réponses immunitaires primaires contre différents pathogènes. Enfin, dans un contexte inflammatoire, les LT CD8 mémoires innés présentent un défaut d'accès au tissu pulmonaire comparé aux LT CD8 mémoires conventionnels. Ceci corrèle avec un déficit d'expression de certaines intégrines par les LT CD8 mémoires innés. L'ensemble de nos résultats démontre que les LT CD8 mémoires innés, caractérisés par l'absence d'expression de CCL5 et NKG2D, constituent une population cellulaire hybride, à la frontière entre cellules naïves et cellules mémoires conventionnelles / The pool of memory CD8 T cells is composed of two major cell classes. On one hand, conventional memory CD8 T cells are generated consequently to the specific recognition of pathogen or tumor derived antigens. On the other hand, innate memory CD8 T cells are generated through several mechanisms involving strong yc cytokine stimulation in the absence of cognate antigen recognition. However, these cell classes harbor a very similar phenotype. As a consequence, innate memory CD8 T cell population remains poorly characterized. This PhD has two main objectives : 1 / Identify new biomarkers that enable the discrimination between memory CD8 T cell classes 2/ Characterize the population of innate memory CD8 T cells in physiological condition Our results show that among the pool of memory CD8 T cells, only the conventional ones express the chemokine CCL5 and the NK receptor NKG2D. These two biomarkers enable for the first time the discrimination of memory CD8 T cell classes in physiological settings, in both mouse and human. Thanks to these new tools, we show that innate memory CD8 T cells hold typical memory features, such as an increased reactivity compared to naïve cells and a genetic program similar to the one of conventional memory cells. Nevertheless, this cell population also retains some features typical of naïve cells. The diversified TCR repertoire of this cell population allows it to participate to primary immune responses against various intracellular pathogens. Moreover, like naïve cells, innate memory CD8 T cells fail to access peripheral tissues upon local inflammation, which correlate with an absence of expression of some integrins. Altogether, these results demonstrate that innate memory CD8 T cells, characterized by the absence of expression of CCL5 and NKG2D, represent a hybrid cell population, at the boundary between naïve cells and conventional memory cells

Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sont des polluants ubiquitaires cancérogènes émis dans l’atmosphère sous forme gazeuse ou particulaire et constituent des mélanges complexes issues de sources multiples. Les biomarqueurs d’exposition urinaires sont le plus couramment utilisés pour effectuer la surveillance biologique de l’exposition (SBE) aux HAP, notamment le 1-hydroxypyrène (1-OHP). Sa seule utilisation pour estimer l’exposition aux mélanges de HAP est aujourd’hui controversée. Le 3-hydroxybenzo(a)pyrène (3-OHBaP) est récemment utilisé car il est issu du benzo(a)pyrène (BaP), le seul HAP classé cancérogène certain pour l’homme. Les métabolites monohydroxylés des HAP gazeux les plus abondants sont utilisés pour la SBE. Ce travail a pour objectif de développer et sélectionner un ensemble de biomarqueurs permettant une SBE pertinente et efficace de l’exposition aux HAP tant au niveau professionnel qu’environnemental. Dans un premier temps, les biomarqueurs d’exposition aux HAP cancérogènes (essentiellement contenus dans la phase particulaire) qui sont le 1-OHP et le 3-OHBaP ont été étudiés. La variabilité des mélanges atmosphérique émis, notamment l’abondance relative de la phase gazeuse par rapport à la phase particulaire font que le 1-OHP n’est pas spécifique de l’exposition aux HAP cancérogènes qui sont contenu dans la phase particulaire. En effet, les concentrations urinaires de 1-OHP dépendent des niveaux atmosphériques de pyrène, un HAP non cancérogène émis sous forme gazeuse et particulaire. L’étude de la cinétique d’élimination urinaire du 3-OHBaP a permis de confirmer que le prélèvement d’urine dans le cadre de la SBE en milieu professionnel soit réalisé en fin de poste plus 16h de par la cinétique d’élimination urinaire atypique. Ainsi, il est recommandé de l’effectué en début de poste du dernier jour travaillé. L’étude des modes de correction de la diurèse a confirmé la nécessité de prendre en compte le degré de dilution des urines pour le 1-OHP et le 3-OHBaP et que la correction par la créatinine urinaire est un moyen adapté. La faible abondance urinaire du 3-OHBaP ne permet pas d’effectuer de la SBE dans des milieux professionnels avec de faibles niveaux d’expositions. Dans un deuxième temps, nous avons sélectionné des biomarqueurs pour les faibles expositions professionnelles parmi les différents métabolites monohydroxylés des HAP gazeux. Parmi les métabolites comparés, le 2-hydroxyfluorène et le 2-hydroxyphenanthrène sont ceux qui reflètent au mieux l’exposition professionnelle mais ne sont pas spécifiques de l’exposition aux HAP cancérogènes contenus dans la phase particulaire. Enfin, nous avons développé une méthode de dosage urinaire du (±)trans-anti-BaP-tétraol (Tetraol-BaP) applicable en routine avec un limite de quantification de 0,02 ng/L. Le Tetraol-BaP urinaire est au moins aussi abondant que le 3-OHBaP. Les premières analyses indiquent que le Tetraol-BaP pourrait être un biomarqueur d’exposition intéressant pour estimer le risque cancérogène. En effet, il est plus proche de l’effet toxique que le 3-OHBaP car il est issu des voies de métabolisation toxique du BaP. Ce travail de thèse souligne que l’évaluation de l’exposition aux mélanges de HAP à partir d’un seul métabolite est difficilement interprétable à cause de la variabilité des mélanges émis et propose différents biomarqueurs qui permettraient de caractériser l’exposition à l’échelle du mélange de HAP. / Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) are ubiquitous carcinogenic pollutants emitted into the atmosphere in complex mixtures constituted of gaseous PAHs and particulate PAHs. Urinary exposure biomarkers are most commonly used in order to perform human biomonitoring (HB) to PAHs, especially the 1-hydroxypyrene (1-OHP) that is considered as the golden standard. However, its use to characterized mixture exposure is controversial. The 3-hydroxybenzo(a)pyrene (3-OHBaP) is recently used because it is a metabolite of the benzo(a)pyrene (BaP), the only PAH classified as carcinogenic to humans. Monohydroxylated metabolites of the most abundant gaseous PAHs are also used to perform HB. The aim of this thesis was to develop and select a set of exposure biomarkers that enables a relevant and effective HB for both environmental and occupational exposures. Firstly, the 1-OHP and the 3-OHBaP which are used as exposure biomarkers of carcinogenic PAHs (mainly contained in the particulate phase) were studied. The variability of the emitted atmospheric mixtures, especially the relative abundance between the gaseous and the particulate phases complicates the use of the 1-OHP to assess specific carcinogenic PAH exposure. Indeed, 1-OHP urinary concentrations depend on atmospheric pyrene concentrations (a non-carcinogenic PAH) which is present in both phases. The study of urinary elimination kinetic of the 3-OHBaP revealed atypical elimination kinetics (as in rats) and confirmed that sampling time should be done 16 hours after the end of the shift. Thus, sampling is recommended at pre-shift of the last day worked. The study of diuresis adjustment confirmed the need to take into account the urine’s degree of dilution and that urinary creatinine adjustment is suitable to correct concentrations of the 1-OHP and the 3-OHBaP. HB in occupational sectors with low exposure can’t be performed with 3-OHBaP due to its low urinary abundance. Secondly, monohydroxylated metabolites of gaseous PAHs were compared to select relevant biomarkers for low occupational exposure. Among the compared metabolites, the 2-hydroxyfluorene and the 2-hydroxyphenanthrene were proposed because they are those that best reflect occupational exposure. However, these two metabolites were not specific of carcinogenic PAH exposure in the particulate phase. Finally, an analytical method of the (±)trans-anti-BaP-tetraol (Tetraol-BaP) was developed for routine application (the limit of quantification was 0,02ng/L). The first urinary analysis indicated that the Tetraol-BaP is at least as abundant as the 3-OHBaP and that it could be a relevant biomarker to assess carcinogenic risk. Indeed, the Tetraol-BaP is a product of toxic metabolism pathways of the BaP, which allows it to be closer to the toxic effect than the 3-OHBaP. This thesis highlights the difficulty to use a single biomarker to assess PAH mixture exposure due to their important variability and suggests different biomarkers that would characterize mixture PAH exposure.

Les lymphomes anaplasiques à grandes cellules (ou ALCL) appartiennent au groupe des lymphomes T périphériques et peuvent être porteurs d'une translocation impliquant le gène ALK (ALK+). Ce sont des lymphomes rares, de haut grade de malignité qui touchent souvent les sujets jeunes. Les traitements actuels permettent d'obtenir une rémission complète pour plus de 80% des patients. Cependant près de 30% des patients dont le traitement est aujourd'hui stratifié selon des facteurs pronostiques cliniques, vont rechuter dans l'année qui suit l'arrêt du traitement. Il est donc essentiel de disposer de critères prédictifs de la rechute au moment du diagnostic afin d'adapter la prise en charge thérapeutique des patients. L'objectif de mon projet était d'une part, d'identifier des facteurs moléculaires dépendants de la tumeur ou de son microenvironnement, associés à la rechute ou à l'absence de rechute et d'autre part, d'établir une signature d'expression génique pronostique au moment du diagnostic utilisable en routine clinique. Nous avons effectué une analyse du profil d'expression génique d'échantillons obtenus au diagnostic d'une cohorte de 48 patients présentant un ALCL ALK+ avec un suivi suffisant (26 provenant de patients ayant rechuté précocement, 22 patients n'ayant pas rechuté). Nous avons mis en évidence une signature de 47 gènes différentiellement exprimés entre les deux groupes de patients. Cette signature montre notamment, dans le groupe des patients n'ayant pas rechuté, un enrichissement en gènes codant pour des protéines impliquées dans la régulation de la matrice extracellulaire. Cette signature a été ensuite validée par PCR quantitative (qPCR) à haut débit (Fluidigm). Les algorithmes de classification tels que les forêts aléatoires et la PLS-DA ont permis de sélectionner les huit gènes les plus discriminants en termes de pouvoir prédictif. Sur la base de leur niveau d'expression, trois gènes ayant le plus fort pouvoir prédictif ont été identifiés par régression logistique. Afin de rendre cette signature applicable en routine clinique, ces trois gènes ont été validés par une technique de qPCR classique. L'expression de ces trois gènes a permis d'établir un score et un seuil permettant de distinguer les patients qui ont un fort risque de rechute des patients qui n'ont qu'un faible risque de rechuter. Cette classification dichotomique donne un taux d'échec de prédiction de seulement 16% sur cette première cohorte de patients. Ce score de prédiction a été validé sur une cohorte indépendante de 18 patients, avec un taux d'échec de 22%. Ainsi cette étude démontre l'intérêt des signatures prédictives issues de données à haut débit afin de guider le clinicien dans le choix de la stratégie thérapeutique. / Anaplastic large cell lymphomas (ALCL) peripheral belong to T cell lymphomas and may be associated with translocations involving the ALK gene (ALK+). These lymphoma are rare, of high grade and often affect young subjects. Current treatments allow obtaining a complete remission for over 80% of patients. However nearly 30% of patients whose treatment is stratified according to current clinical prognostic factors, will relapse in the year following the end of treatment. It is therefore essential to decipher predictive factors of relapse at diagnosis in order to improve therapeutic management. The aim of my project was on one hand, to identify molecular factors of the tumor or its microenvironment, associated with relapse or lack of relapse and secondly, to establish a predictive gene expression signature at diagnosis that could be used in clinical routine. We performed transcriptome analysis of samples obtained at diagnosis in a cohort of 48 patients with ALK+ ALCL and sufficient follow up (26 from patients who early relapsed, 22 patients who did not relapse). We have identified 47 differentially expressed genes between the two groups. This signature shows in particular, from the group of patients who did not relapse, an enrichment of genes encoding proteins involved in the regulation of the extracellular matrix. This signature has been then validated by high-throughput quantitative PCR (Fluidigm). Classification algorithms such as Random Forests and PLS-DA helped select the eight most discriminating genes in terms of predictive power. Based on their expression level, three genes with the strongest predictive power were identified by logistic regression. For diagnostic testing in routine practice, these three genes were validated by standard qPCR. A score and a threshold for distinguishing patients who will relapse from patients who will not were established from the expression of these three genes. This dichotomous classification gives a prediction failure rate of only 16% on this first cohort. This prediction score was then validated in an independent cohort of 18 patients, with a failure rate of 22%. This study demonstrates the value of predictive signatures derived from high-throughput data to guide treatment strategy.

Les tumeurs gliales du cerveau et en particulier les glioblastomes sont des tumeurs de très mauvais pronostic. Les paramètres qui contrôlent des phénotypes comme l'agressivité, la migration, ou la chimio-résistance de ces tumeurs sont mal connus. Dans ce contexte tumoral, il est envisagé que les microARN (ARN non-codants d'une vingtaine de bases) soient des acteurs essentiels des phénomènes de modification phénotypique parce qu'ils sont capables d'orchestrer l'expression de nombreux gènes. Nous avons montré que les microARN sont des marqueurs tissulaires précieux pour le diagnostic permettant de différencier les deux types principaux de gliomes à partir de prélèvements tumoraux. Nous avons aussi observé que plusieurs microARN sont, en outre, sécrétés par les cellules gliales saines ou cancéreuses au sein de microvésicules appelées exosomes. Le contenu en ARN de ces exosomes a été caractérisé par analyse moléculaire transcriptomique (ARN messagers et microARN) par techniques d'hybridation sur puces à ADN Affymetrix. Les profils ARN exosomaux sains et cancéreux sont distincts, mais ils ne reflètent pas intégralement le profil ARN des cellules dont ils sont issus. Des conditions de stress hypoxique ou l'utilisation de composés pharmacologiques (GW4869 et 5-aza-2'-désoxycitidine) n'affectent pas la quantité d'exosomes produite par la lignée de glioblastome (U87) en culture. Les profils ARN sont cependant modifiés, et le contenu des exosomes produits semble donc être un mécanisme actif et régulé. Enfin, des exosomes cancéreux incubés avec des cellules saines ont très peu d'effet sur le phénotype de celles-ci. Les microARN tissulaires et exosomaux seraient donc des acteurs importants de la physiopathologie du gliome et de sa progression, dont les rôles restent encore à préciser. / Brain glial tumors, and particularly glioblastomas, are tumors with a very bad prognosis. Nowadays, parameters that control aggressiveness, migration or chemo-resistance are poorly known. In this tumor context microRNAs (20 base-long non-coding RNAs) are thought to be essential actors of phenotypic-modification phenomenons as they are able to control the expression of numerous genes. We showed that microRNAs are precious diagnosis tissular markers helping in differentiating two principal tumor types from tissular samples. We also observed that several microRNAs are secreted by glial cells in microvesicles called exosomes. The exosomes RNA content was characterized by molecular transcriptomic analysis (messenger RNAs and microRNAs) using Affymetrix hybridization techniques. The healthy and cancerous exosomal RNA profiles are distinct but do not reflect the RNA profile of the cells they are derived from. Oxygen stress conditions, or use of chemical drugs (GW4869 or 5-Aza-2'-deoxycitidine), do not affect the quantity of exosomes produced by the culture cell line of glioblastoma U87. Nevertheless, the RNA profiles are modified and contents of exosomes produced seem to be controled by an active and regulated mechanism. Finally, cancerous exosomes incubated with healthy cells have a very restrain effect on their phenotypes. Thus tissular and exosomal microRNAs might be important actors of the glioma physiopathology and progression, which roles remain to be defined in detail.

La couleur de la peau chez un individu, appelée teint ou complexion, évolue au cours du temps et dépend de facteurs extrinsèques et intrinsèques. Une perte de son homogénéité est liée à l'apparition de lésions cutanées hyperpigmentées. Elles sont notamment provoquées par une exposition chronique au soleil et apparaissent avec l'âge, comme dans le cas du lentigo actinique. Si cette lésion hyperpigmentée bénigne est bien caractérisée à l'échelle macroscopique, peu d'études explorent ses fonctions cutanées grâce à des outils non invasifs. À l'échelle cellulaire et moléculaire, cette lésion hyperpigmentée bénigne résulte d'une altération du processus de pigmentation lors de la régulation du phénomène de photo-protection cutané. Si le modèle actuel d'une perte de cette régulation prend en compte l'altération du dialogue fonctionnel entre les couches épidermique et dermique, aucune étude ne décrit les caractéristiques fonctionnelles des cellules primaires extraites du lentigo actinique. Le premier objectif de mon projet a consisté en une exploration fonctionnelle du lentigo actinique par l'utilisation de divers paramètres biométrologiques. L'étude a été réalisée sur une cohorte de 80 femmes dont certaines présentent peu (grade 1) et, d'autres plusieurs, lentigosactiniques (grade 2) sur le visage. Après illustration du grade par une mesure photographique, différentes approches biométrologiques ont quantifié les taux de sébum, de mélanine, d'hémoglobine, d'hydratation, de réflexion de la lumière et de couleur (L *, a*, b* et lT A). Les résultats des analyses statistiques montrent que 1) la quantité de sébum discrimine les territoires cutanés de la joue et du front, 2) les taux de mélanine, d'hémoglobine, de réflexion de la lumière et de couleur sont différentiels entre les zones lésées (lentigo actinique) et non lésées, adjacentes au sein du territoire de la joue chez un volontaire, 3)que la diminution des taux de réflexion de la lumière et d'hémoglobine, ainsi que l'augmentation du taux d'hydratation, est observée au sein de la zone lésée entre les grades I et 2. L'ensemble de ces données ont mis en évidence certains paramètres biométrologiques comme indicateurs du territoire cutané, de la zone lésée vs non lésée et de l'évolution (grade 2 vs I) du lentigo actinique.Le second objectif a porté sur une analyse morphologique et fonctionnelle des fibroblastes primaires du lentigo actinique. L'étude a été réalisée sur une cohorte de 10 volontaires sur lesquels deux biopsies contenant les zones lésées et non lésées, adjacentes ont été prélevées. À partir de ces biopsies, les fibroblastes primaires humains ont été mis en culture. Une approche d'immunotluorescence révèle que les fibroblastes de lentigo actinique (FL) et ceux de la zone saine adjacente (FS) n'ont pas les mêmes caractéristiques morphologiques avec une organisation différentielle de leur cytosquelette d'actine. Une approche fonctionnelle montre que les FL ont une diminution de leur activité métabolique, de leur taux de prolifération et de leur capacité migratoire. À l'inverse, les FL sont dotés d'une augmentation de leur capacité sécrétoire en terme de facteurs solubles. Notre modèle in vitro de fibroblastes primaires (couples FL/FS), qui présentent des similitudes avec les caractéristiques décrites in vivo, représenterait un modèle cellulaire adéquat pour tester des principes actifs dont l'efficacité permettrait de réduire l'hétérogénéité du teint chez les femmes à peaux matures. Ces deux objectifs, qui ont été réalisés par des approches en recherche clinique et translationnelle, ont permis de mettre en évidence des indicateurs et des biomarqueurs du lentigoactinique qui permettront de mieux comprendre l'impact des facteurs intrinsèques et extrinsèques dans la perte d'homogénéité du teint liée au lentigo actinique. / Based on extrinsic and intrinsic factors, skin complexion of an individual evolves in time. The Joss of its homogeneity is linked to the appearance of hyperpigmented les ions. The latters are induced by chronic sun exposure and appear with the age, as in the solar lentigo disorder. Despite its well-known characterization at the macroscopic levels, only few studies explore the skin fonctions of the solar lentigo with non-invasive tools. At the cellular and molecular levels, this lesion results from an altered process of pigmentation that is involved in the regulation of the cutaneous photo-protection. Despite the changes of the functional dialogue between the epiderrnic and derrnic layers, no study describes the functional characteristics of primary ce lis isolated from the solar lentigo. The first aim of my project consisted on a functional exploration of the solar lentigo by the use of diverse biometrological parameters. The study was carried out on a cohort of 80 women, some of them had few (grade l) and others many solar lentiges (grade 2) on their faces. Thanks to photographie measurements to determine the grade, various biometrological approaches had quantified the rates of sebum, melanin, hemoglobin, moisturizing, light reflection and the colour (L *, a*, b* and 1T A). Results of the statistical analyses revealed that the quantity of sebumdiscriminates the skin territories of the cheek and forehead, 2) the rates of melanin, hemoglobin, light reflection and the colour were differential between affected (solar lentigo) and not affected zones, within the volunteers' cheek territory, and 3) decreased rates of light reflection and hemoglobin, as well as, increased rate moisturizing, were observed within the lesional zone between both grades. Altogether, our data highlighted some of the biometrological parameters, as indicators of the skin territory, the lesional vs non lesional areas and the progression (grade 2 vs 1) of solar lentigo The second aim covered morphological and functional analyses of the solar lentigo's primary fibroblasts. This study was carried out on a cohort of 10 volunteers and two biopsies, containing the peri-lesional and lesional areas, were taken from each person. From these biopsies, human primary fibroblasts were isolated and grown. An immunofluorescence approach revealed that the fibroblasts of solar lentigo (FL) and those from adjacent healthy areas (FS) did not depict similar morphological characteristics with a differential organization of their actin cytoskeleton. Functional approaches demonstrated that FL displayed decrease of their metabolic activity, theirproliferation rates and their migration capacity, compared to FS. On the contrary, FL showed increased secretion capacity in terms of soluble factors. Our in vitro mode! of primary fibroblasts(FL/FS), which showed similarities with in vivo fibroblast's characteristics, might be considered as an appropriate cellular mode! to test active principles targeting skin complexion heterogeneity in women with mature skin. Using clinicat and translational research approaches, both objectives highlighted indicators and biomarkers of the solar lentigo. This work contributed to better understand the impact of the intrinsic and extrinsic factors in the Joss of complexion homogeneitv.

De récentes études ont démontré la pertinence de la quantification par IRM (Imagerie par Résonance Magnétique) de la fraction de graisse, des temps de relaxation T1 et T2* de l’eau et des lipides, de la diffusion et de la perfusion dans la moelle osseuse, ces paramètres pouvant être utilisés en tant que biomarqueurs dans le cadre de pathologies affectant la moelle osseuse, telles que le myélome ou l'ostéoporose. La quantification de ces paramètres requiert cependant l'application de séquences IRM présentant des artéfacts spécifiques et dont les temps d'acquisition provoquent une immobilisation prolongée des patients. Ce travail de thèse porte sur la quantification de biomarqueurs dans le cadre de l’exploration de la moelle osseuse par IRM. L'objectif de ce travail de thèse était d'optimiser la quantification de ces biomarqueurs (fraction de graisse, T1, T2*, diffusion et perfusion) via l'optimisation de protocoles d'imagerie compatibles avec la pratique clinique, spécifiquement pour l'imagerie eau-graisse et l'imagerie de diffusion. Cette optimisation a consisté à prendre en compte les artéfacts inhérents aux techniques de quantification, les imperfections de l'instrument et à améliorer le rapport signal-sur-bruit par unité de temps des séquences IRM pour une application sur la moelle osseuse. La première partie de ce travail de thèse a porté sur le développement d’un protocole d’imagerie rapide, permettant la quantification simultanée de la fraction de graisse et des temps de relaxation T1 et T2* de l'eau et des lipides à partir de séquences eau-graisse. Dans un premier temps, cette méthode de quantification a été validée cliniquement par application à une population de volontaires, dans le cadre d'une étude réalisée au CHU de Rennes. Au cours d’une seconde étude sur volontaires, cette méthode de quantification a été appliquée à différents sites de moelle osseuse (humérus, sternum, vertèbres lombaires ilium et fémur), ce qui a permis de mettre en évidence des variations régionales de ces paramètres ainsi que la présence d'une corrélation négative entre le T1 de l'eau et la fraction de graisse. L’équation du signal utilisée dans cette méthode de quantification fait intervenir l'angle de basculement appliqué dans la séquence eau-graisse. Dans le but d’estimer l’influence de la variation de l’angle de basculement sur la mesure des paramètres, une méthode de quantification de l'angle de basculement spécialement adaptée à l'imagerie du rachis a également été développée au cours de ce travail.La seconde partie de ce travail de thèse a porté sur la quantification de la diffusion et de la perfusion dans la moelle osseuse, avec notamment l’imagerie des mouvements intra-voxels incohérents (IVIM). Ce travail a tout d’abord consisté à optimiser le protocole d’imagerie de diffusion pour une application au rachis lombaire, puis à étudier l'influence de la présence de graisse sur la quantification des paramètres de diffusion et de perfusion grâce à une étude sur volontaires. La perspective de ce travail est l'application des séquences eau-graisse et des séquences de diffusion optimisées à des populations atteintes de pathologies de la moelle osseuse, ces séquences permettant de réduire la durée d'immobilisation des patients et de détecter les modifications spécifiques à ces pathologies. / Recently published studies have shown the relevance of quantifying the bone marrow fat fraction, T1 and T2* relaxation times of water and lipid components, diffusion and perfusion with MRI (Magnetic Resonance Imaging). These parameters have indeed been used as biomarkers for bone marrow related pathologies, such as the myeloma and osteoporosis. The quantification of these parameters however requires the application of MR sequences which show specific artefacts and have long acquisition times that can be tiresome for older patients. The aim of this thesis was to optimise the quantification of the fat fraction, T1 and T2* relaxation times, diffusion and perfusion in the bone marrow. The quantification of these biomarkers was optimised by improving the imaging protocols of water-fat sequences and diffusion sequences for clinical applications. These sequences were optimised by taking into account the imperfections of the MR system and the specific artefacts of these techniques and by improving the signal-to-noise ratio per unit time of the sequences for an application on bone marrow. The first part of this work consisted in developing a fast quantification method that allows for the simultaneous quantification of the fat fraction and of the T1 and T2* relaxation times of water and lipids with water-fat sequences. This method was first clinically validated by applying these sequences in a population of healthy volunteers. In a second study, this method was applied in a population of healthy volunteers to different sites of bone marrow (humerus, sternum, vertebrae, ilium and femur). The results of this study showed local variations of these parameters and a strong negative correlation between the T1 of water and the fat fraction. The signal equation of this quantification method uses the flip angle applied in the water-fat sequence. In order to assess the influence of flip angle variations on the parameters measurement, a flip angle quantification method specially dedicated to spine imaging was also developed during this work. The second part of this work consisted in quantifying diffusion and perfusion in bone marrow, especially with the intra-voxel incoherent motion imaging (IVIM). The imaging protocol of the diffusion sequence was first optimised for a spine application; then the influence of fat on the quantification of diffusion and perfusion parameters was assessed in a study on healthy volunteers. In the future, the optimised water-fat sequences and diffusion sequences will be applied to patients suffering from bone marrow pathologies. These sequences allow a decreased total acquisition time and the detection of pathology-specific modifications.

Le long de la frontière entre la Thaïlande et le Myanmar (TMB), le paludisme se caractérise par une forte hétérogénéité de la transmission, une forte prévalence en porteurs sub-microscopiques et par l’émergence de la résistance à l’artémisinine chez Plasmodium falciparum. L'identification précoce des « foyers » infectieux et leurs éliminations sont nécessaires pour contenir la résistance à l'artémisinine. L'objectif de cette thèse était de démontrer l’intérêt d’utiliser des biomarqueurs sérologiques de l'exposition humaine aux piqûres d'anophèles (gSG6-P1) et au Plasmodium (CSP & MSP1-19) pour quantifier le contact homme-vecteur et identifier les foyers résiduels de transmission. Des papiers filtres contenant du sang ont été prélevés sur une cohorte de 2600 personnes suivie tous les 3 mois jusqu'à 18 mois et analysés par dosage immuno-enzymatique (ELISA). Nos résultats ont montré que les niveaux de réponse IgG à l'antigène gSG6-P1 variaient selon le village, la saison et l'âge et étaient positivement corrélés à l'abondance des espèces anophèles et des vecteurs primaires de paludisme. Une association significative et positive a été observée entre la réponse de l'anticorps au gSG6-P1 et le taux d'inoculation entomologique (EIR), démontrant ainsi que l'hétérogénéité de la transmission du paludisme était directement associée à un comportement de piqûre hétérogène. Des études complémentaires ont montré que le biomarqueur salivaire était pertinent pour détecter des variations micro géographiques dans la transmission à P. falciparum. Cela s’est traduit par des chevauchements significatifs entre les foyers infectieux à P. falciparum et ceux à forts répondeurs en anticorps anti-salive d’anopheles (gSG6-P1). Dans l'ensemble, ces résultats indiquent que le biomarqueur salivaire d'Anopheles est prometteur pour les études épidémiologiques et pourrait guider la mise en œuvre d’interventions de lutte antivectorielle « ciblées » afin d'éliminer les foyers résiduels de paludisme. / Malaria along the Thailand-Myanmar border (TMB) displays geographical heterogeneity and is characterized by high prevalence of submicroscopic carriage and the emergence artemisinin resistance in P. falciparum. Timely identification and elimination of remaining P. falciparum transmission “hotspots” is essential to contain artemisinine resistance. The aim of this study was to address the relevance of using serological biomarkers of human exposure to anopheles bites (gSG6-P1) and Plasmodium antigens to identify remaining sources of transmission and to measure spatial and temporal changes in human vector contact along the TMB. Blood spots were collected in filter papers among a cohort of 2600 people followed every 3 months up to 18 months, and used for analysis by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Our findings showed that the levels of IgG responses to gSG6-P1 antigen varied according to village, season, and age and were positively associated with the abundance of total Anopheles species and primary malaria vectors. A significant and positive association was noted between the Antibody response to gSG6-P1 and the entomological inoculation rate (EIR) hence demonstrating that heterogeneity in malaria transmission was directly associated with heterogeneous biting behavior. Further investigations showed that salivary biomarker was relevant to detect small scale variations in P. falciparum malaria. This was supported by scan statistics showing that P. falciparum clusters partially overlap the gSG6-P1 clusters. Altogether, these findings indicates Anopheles salivary biomarker as great potential for epidemiological studies and could be useful to guide the implementation of hotspot–targeted vector control interventions with the aim to achieve malaria elimination.

La spectrométrie de masse est un outil performant pour identifier des biomarqueurs protéines dans des fluides biologiques. Plusieurs modes sont accessibles dont le mode « Data Independent Acquisition » (DIA), qui permet une sélection et une fragmentation exhaustive de tous les peptides détectables par l'appareillage. Cependant, ce mode génère des spectres de (co)-fragmentation très complexes rendant l'étape d'identification délicate. Pour surmonter cette limitation, nous nous sommes tournés vers une méthode d'activation des ions spécifique. La photodissociation laser (LID) à 473 nm, longueur d'onde à laquelle les peptides n'absorbent pas naturellement, a été implémentée dans un appareil Qexactive. La spécificité de fragmentation est induite après dérivation spécifique des peptides à cystéine (acide aminé rare présent globalement à 2 % mais présent dans 89 % des protéines) à l'aide d'un chromophore absorbant à 473 nm. Dans un premier temps, une bibliothèque de 354 spectres LID de peptides à cystéine dérivés a été créée pour le développement de la méthode DIA-LID. Cette méthodologie DIA-LID a ensuite été utilisée pour identifier et quantifier des biomarqueurs protéines kinases humaines putatifs endogènes au sein d'un extrait cellulaire mammaire cancéreux humain. Les comportements de fragmentation de 401 peptides à cystéine dérivés en LID à 473 nm ont également été étudiés permettant l'optimisation des méthodes d'identification et de quantification. Pour finir, une nouvelle méthodologie, intitulée C-trap-LID, a été appliquée pour repérer et extraire rapidement tous les m/z des ions précurseurs détectables par l'appareillage ayant photo-fragmentés dans une matrice complexe / Mass spectrometry is a powerful tool to detect putative proteins biomarkers in biological samples. Several methods are accessible, including Data Independent Acquisition (DIA) which allows the fragmentation of all detectable peptides in high resolution mass spectrometer. However, DIA methods are not able to exhaustively identify compounds due to the excessive complexity of fragmentation spectra of multiple precursor ions. Thus, we developed an alternative technique that adds specificity during fragmentation step to detect only a subset of peptides. We replaced the classical gas-collision fragmentation by a highly specific laser-induced photodissociation (LID) at 473 nm, for which peptides do not naturally absorb, in a Q-exactive. The specific absorption and photofragmentation is induced by grafting an adequate quenching chromophore to the thiol group of cysteine-containing peptides (a rare amino acid with a frequency of 2 % but present in 89 % of all human proteins) through a chemically controlled route. First, to develop the DIA-LID method, a spectral library including LID spectra of 354 cysteine-containing peptides was built. Then, this methodology was used to identify and quantify putative human protein kinases biomarkers in human cancerous mammalian cells. Simultaneously the fragmentation behavior of 401 derivatized cysteine-containing peptides was studied to rationalize the choice of peptides to provide the maximum of information to identify them in LID for discovery approaches. In closing, a new methodology named C-trap-LID, was introduced and applied to spot and extract quickly m/z related to all detectable derivatized cysteine-containing compounds in complex medium