L’objet de cette thèse est de présenter les spécificités épidémiologiques, étiologiques et thérapeutiques de la pathologie neurovasculaire dans la population noire spécifique que constitue la population martiniquaise. En 1998, l’étude ERMANCIA I a permis de mettre en évidence une surincidence des accidents vasculaires cérébraux (AVC) en Martinique d’environ 40% par rapport à la métropole avec une haute prévalence de l’hypertension artérielle et du diabète. Ces résultats ont participé à la création en 2003 de la 1ère unité neurovasculaire aux Antilles. Le suivi à 5 ans des patients ERMANCIA I a révélé que la moitié était décédée et que 50% des survivants présentaient une démence vasculaire (soit le double des cohortes métropolitaines), probablement favorisé par une microangiopathie cérébrale sous-jacente souvent sévère amplifiant l’impact cognitif de l’AVC. Ce suivi a également permis d’identifier les faiblesses de la prévention secondaire en Martinique avec près de 80% des hypertendus qui restent mal équilibrés justifiant la création en 2006 d’un réseau de prévention. L’efficacité de ce réseau a été évaluée montrant un taux élevé de bon contrôle tensionnel (74% vs 39%, p=0,01) et une morbi-mortalité vasculaire moindre à 2,5 ans (8,3% vs 24%, p<0,001) que chez les patients contrôles. En 2012, ERMANCIA II a permis de révéler une diminution majeure (en moyenne 30%) de l’incidence des AVC dans la population martiniquaise et de la mortalité à 1 mois pour les patients ≤55 ans (20% vs 8%, p=0,03) probablement en raison d’une meilleure implémentation des mesures de prévention primaire et de la prise en charge en UNV respectivement. Nos données ont également permis de décrire certaines spécificités étiologiques des AVC chez les Martiniquais : grande fréquence de l’athérome intracrânien (pour lequel nous apportons des arguments en faveur d’une nouvelle classification), infarctus choroïdiens antérieurs dont nous décrivons le profil évolutif particulier, infarctus lacunaires multiples sévères. Deux étiologies plus « classiques » comme la drépanocytose et les IC sur morsure de serpent sont devenues anecdotiques. En revanche, une dysplasie carotidienne focale, étiologie déjà décrite mais supposée rare , pourrait être responsable d’un tiers des infarctus carotidiens d’origine indéterminée chez les Afro-Caribéens ≤55 ans exposant à un risque élevé de récidive sous traitement antiagrégant (28% à 14 mois), contre aucun pour les patients traités par endartériectomie. Sur le plan thérapeutique, nos résultats sont en faveur d’un surrisque hémorragique de la thrombolyse standard chez les patients martiniquais les plus âgés, probablement en rapport avec un cumul de lésions microangiopathiques plus important. En l’absence de neuroradiologie interventionnelle en Martinique, nos travaux montrent que certains patients avec occlusion artérielle proximale résistante à la thrombolyse IV standard peuvent bénéficier d’un complément de thrombolytique (0,1mg/Kg de tenecteplase). Une étude randomisée est prévue afin de mieux mesurer le potentiel thérapeutique de cette stratégie. Pour conclure, l’intérêt de ces données est que la population martiniquaise partage très probablement beaucoup de ses « particularités » avec d’autres populations noires encore peu décrites et pour lesquelles l’occidentalisation progressive du mode de vie risque d’accentuer le fardeau représenté par les AVC. / Our work presented herein aimed to describe the epidemiological, etiological and therapeutic features of the stroke pathology in the Martinican Afro-Caribbean population. In 1998, the first population-based epidemiological study, ERMANCIA I, showed a 40% greater firstever stroke incidence in Martinique compared to those observed in continental France, with a high prevalence of hypertension and diabetes. These results contributed to the creation, in 2003, of the first stroke unit in the Caribbean area. In the 5_year follow-up study, we found that half of the patients had died and that 50% of survivors were affected from vascular dementia (twice compared with continental French cohorts): this figure was probably favored by severe underlying cerebral microangiopathy that amplified the cognitive impact of stroke. We also identified a failure in the secondary prevention in Martinique, certified by nearly 80% of hypertensive patients still insufficiently controlled. As a result, in 2006, we developed a well-structured stroke prevention network. The efficiency of this network was attested by the high rate of good blood pressure control (74% vs. 39%, p=0.01) and the reduced vascular morbidity and mortality rate (8.3% vs. 24%, p <0.001) after a 30-month period of activity, in comparison with control “historic” patients. In 2012, ERMANCIA II study revealed a 30% reduction of first-ever stroke incidence and a reduced mortality rate at 1 month for patients ≤55 years (8% vs. 20%, p = 0.03), compared to these observed in ERMANCIA I, likely due to improvement of primary stroke prevention and the best stroke unit management at the acute phase, respectively. Based on our etiological data, we underline: 1) the relatively high frequency of symptomatic intracranial atherosclerosis, for which we propose a new definition; 2) the clinic-radiological features of stroke in the anterior choroidal artery; 3) the atypical picture of “malignant” multilacunar syndrome. On the other hand, stroke due to sickle cell disease or “trigonocephale” snakebite were only anecdotal. However, we found that carotid-bulb atypical fibromuscular dysplasia (CAFD), a very unusual previously described cause of stroke, could be responsible for up to the third of carotidterritory stroke of so-called undetermined etiology among patients ≤55 years. In addition, the relatively high rate of recurrence under antiplatelet (28% at 14 months), was dramatically reduced by endarterectomy in patients with CAFD. From a therapeutic point of view, our results showed an excess rate of post-thrombolysis symptomatic intracerebral hemorrhages in older patients, a figure probably linked to the severe underlying hypertension-triggered cerebral microangiopathy. Owing to the lack of neurointerventionnal option in Martinique, we tested a new therapeutic strategy in patients with a proximal arterial occlusion not responsive to standard IV thrombolysis, consisting in an additional administration of IV tenecteplase, 0.1mg/kg. Our preliminary results were promising, leading us to plan a randomized study. Finally, most of the characteristics of stroke in this Afro-Caribbean population are probably shared by the majority of black people. Thus, our results could have a universal impact in the understanding of stroke burden in blacks.

OBJECTIFS: Chez les patients atteints d’une déficience motrice cérébrale (DMC), le contrôle de la poussée plantaire est affecté, limitant la marche. Des travaux récents ont démontré que la marche sur tapis roulant avec une résistance appliquée à la cheville au cours de l'oscillation entraîne une modification transitoire du patron de marche (« aftereffects »). Cependant, cette adaptation n’a pu être reproduite pendant la poussée plantaire, un moment clé du cycle de marche pour la réadaptation. L'objectif principal du mémoire était donc de répéter le protocole d’adaptation au sol, pour rendre l’entraînement plus fonctionnel. L'objectif secondaire était de documenter l'effet de cette perturbation unilatérale sur le contrôle locomoteur bilatéral. MÉTHODES: 30 sujets sains ont marché au sol avant, pendant et après l'application d'une résistance élastique à la cheville. Des tubes élastiques (Thera-band Silver) attachés à l'avant d'une orthèse tibiale modifiée ont produit la résistance (1-8 Nm). L'angulation de la cheville, ainsi que l'activité musculaire (EMG) du soléaire ont été enregistrées bilatéralement tout au long du test. RÉSULTATS: Sur le côté entraîné, 27 sujets se sont adaptés à la perturbation et 25 ont présenté des aftereffects (augmentation de l’angle maximal en flexion plantaire 13.4±4.3 à 21.2±6.2°, p&lt; 0.0001). 18 participants ont également présenté une augmentation significative (19.5±17.5%, p&lt; 0.002) de l’activité EMG du soléaire. Du côté controlatéral, on retrouve uniquement des changements transitoires de petite amplitude, sans aftereffects. CONCLUSION: L’approche utilisée dans ce mémoire offre une méthode simple d‘entraîner de manière spécifique le contrôle de la poussée plantaire et démontre que le patron de marche peut être modifié lors de la poussée plantaire, si testé dans les bonnes conditions. Cet effet est limité à la jambe entraînée, et présente un potentiel de réadaptation important pour la population DMC, qui pourrait bénéficier d’un tel entraînement. / OBJECTIVE: People with cerebral palsy have a modified push-off control, limiting their ability to walk. Recent work has demonstrated that treadmill walking with a resistance applied to the ankle during swing can lead to modifications in ankle dorsiflexor control that persist after resistance removal (“aftereffects”). Initial attempt to replicate this finding during push-off was unsuccessful, maybe because of the different sensorimotor control of the targeted muscle groups and/or the mechanical constraints of walking on a treadmill for push-off adaptation. The primary objective of the present memoir was therefore to see if walking overground would provide a better environment for push-off adaptation. The secondary objective was to document the effect of this unilateral resistance exposure on bilateral locomotor control. METHODS: 30 healthy participants walked overground before, during, and after the application of an elastic resistance at the ankle. Elastic tubing (Thera-band Silver) attached to the front of a modified ankle-foot orthosis delivered the resistance during push-off (1-8 Nm). Ankle angle and Soleus EMG were collected bilaterally throughout the test using wireless recordings. RESULTS: On the resisted side, 27 participants adapted to the force field and 25/30 participants presented aftereffects (increased peak plantarflexion angle from 13.4±4.3 to 21.2±6.2°, p&lt; 0.0001). SOL showed significant aftereffects in 18/30 participants (mean EMG increase of 19.5±17.5%, p&lt; 0.002). On the non-resisted side, changes were only seen in SOL EMG at the beginning of resistance exposure in some participants while kinematic showed changes at the end of resistance exposure. No significant changes persisted after resistance removal. CONCLUSION: This memoir shows the feasibility of modifying push-off kinematics and EMG activation using an elastic resistance applied at the ankle while walking overground. This effect is limited to the trained leg and represents an interesting venue for gait rehabilitation in people with cerebral palsy.

Problématique : Considérant le rôle de l’activité physique dans la récupération fonctionnelle et le maintien de l’autonomie après un accident vasculaire cérébral (AVC), plusieurs études ont souligné la nécessité de développer des approches favorisant la pratique de celle-ci chez les personnes ayant subi un AVC. Il apparait toutefois que l’évolution du niveau d’activité physique pendant la trajectoire de réadaptation post-AVC n’est pas optimale. Plusieurs études récentes rapportent que les personnes ayant subi un AVC présentent un faible niveau d’activité physique. Objectif : Caractériser l’évolution du niveau d’activité physique basée sur la marche chez les patients victimes d’un AVC et explorer les variables qui influencent sa pratique. Méthodologie : Il s’agit d’une étude descriptive corrélationnelle comportant deux temps de mesure, soit lorsque les participants sont éligibles à l’étude (temps 1) et lors de leur congé de réadaptation fonctionnelle intensive en institution (temps 2). Les données ont été recueillies auprès d’un échantillon de 8 participants ayant subi un AVC et étant admis à l’IRDPQ. Dans le cadre de l’objectif 1, des tests de Wilcoxon ont été réalisés afin de déterminer l’évolution du niveau d’activité physique basée sur la marche lors de la réadaptation intensive en institution. Pour répondre à l’objectif 2, des corrélations de Spearman ont été utilisées pour déterminer la relation entre les différentes variables (endurance à la marche, vitesse de marche confortable, équilibre, endurance cardiorespiratoire, indépendance fonctionnelle et auto-efficacité) et le niveau d’activité physique basée sur la marche après un AVC (nombre de pas/jour et temps actif). Résultats/conclusion : À l’exception du nombre de pas et du temps actif, toutes les variables ont démontré une amélioration significative lors de la réadaptation intensive en établissement. Bien qu’aucune corrélation ne se soit avérée significative, c’est l’âge qui semble le plus lié au temps actif (r=0,57 ; p=0,14) et au nombre de pas (r=0,43 ; p=0,29) au temps 1. Au temps 2, c’est l’équilibre qui semble le plus lié au nombre de pas (r=0,66 ; p=0,08) et au temps actif (r=0,51 p=0,20). Beaucoup d’éducation et de sensibilisation restent à faire afin que les gens soient plus actifs au quotidien et cumulent un plus grand nombre de pas. / Background: Given the role of physical activity (PA) in recovering and maintaining functional autonomy after a stroke, many studies have highlighted the need to develop approaches that encourage stroke patients to physical activity. Despite these recommendations, studies have shown limited increase in PA during stroke rehabilitation, leading to lower level of PA in stroke survivors compared to age-matched healthy subjects. PA in the post-stroke rehabilitation phase is far from optimal, with many recent studies reporting that stroke patients do not get enough physical activity. Objective: Characterize the evolution of walking activity in stroke patients and explore factors that influence regular walking. Methodology: A descriptive correlation study was conducted with two assessment times: first at admission in the study (time 1) and second at discharge functional rehabilitation in center (time 2). Data were collected from a sample of eight stroke patients admitted to Institut de réadaptation en déficience physique de Québec (IRDPQ). To meet the study’s first objective, Wilcoxon tests were carried out to determine how walking activity progressed during the intensive rehabilitation phase at the institute. To meet the second objective, Spearman correlations were used to determine the relationship between different variables (walking endurance, comfortable walking speed, balanced, cardiorespiratory endurance, functionnal independence, self-efficcacy) and the level of walking activity after a stroke (number of step/day and active time). Results/conclusion: Except for the number of steps and minutes of walking, all variables significantly improved during the intensive rehabilitation phase at the institute. Although no correlation was significant, age seems to be the factor most closely linked to minutes of walking (r=0.57 p=0.14) and number of steps (r=0.43 p=0.29) at time 1. At time 2, balance was most closely linked to the number of steps (r=0.66 p=0.08) and walking time (r=0.51 p=0.20). Considerable education and awareness-raising are still needed to encourage stroke survivors to be more active on a daily basis.

L’accident vasculaire cérébral (AVC) peut provoquer d’importants déficits cognitifs, moteurs et une diminution de la capacité aérobie des survivants. Bien que l’évaluation clinique de cette fonction soit importante, les résultats obtenus pourraient être influencés par un phénomène de familiarisation chez les gens ayant subi un AVC sans déficiences cognitives. Cet effet n’est cependant pas connu chez les survivants d’un AVC ayant des déficits cognitifs malgré le fait qu’ils soient fréquents. Les objectifs de cette étude sont de documenter pour les survivants d’un AVC en phase chronique avec déficits cognitifs, 1) la fidélité test-retest des résultats d’une évaluation de la capacité aérobie maximale, 2) l’effet de pratique sur les résultats d’un test à l’effort maximal, et 3) la relation entre l’effet de pratique et la capacité cognitive générale. MÉTHODOLOGIE : 21 participants (12 hommes, 64,3 ± 8,0 ans) ayant des dysfonctions cognitives vasculaires issues d’un AVC plus de six mois avant la première évaluation (44,9 ± 36,2 mois) ont réalisé deux évaluations de la capacité aérobie maximale limitées par les symptômes. Ces tests ont été effectués dans les mêmes conditions à une semaine d’intervalle (9,0 ± 6,8 jours). La présence de déficiences cognitives a été documentée par la batterie de test proposée par le National Institute of Neurological Disorders and Stroke - Canadian Stroke Network (NINDS-CSN) Vascular Cognitive Impairment Harmonization Standards et le Mini-Mental Status Examination (MMSE) a été administré pour évaluer la capacité cognitive générale des participants. RÉSULTATS : La fidélité test-retest de la consommation d’oxygène pic (VO2pic) était excellente (ICC2,1 = 0,94, CI95% = 0,86 – 0,98). Bien qu’aucune différence systématique n’a été observée pour la VO2pic entre les deux évaluations de la capacité aérobie maximale, les différences individuelles semblaient cependant être reliées à la fonction cognitive générale mesurée par le MMSE (rho = 0,485; P < 0,026). La fréquence cardiaque pic (FCpic) du deuxième test aérobie maximal est inférieure au premier (120,0 ± 19,1bpm vs 128,3 ± 20,8bpm; P = 0,001). CONCLUSION : La VO2pic peut être évaluée de façon fidèle et sécuritaire chez les survivants d’un AVC en phase chronique avec déficits cognitifs. De plus, il semble que les survivants dont les capacités cognitives sont moins affectées répondent différemment que les individus cognitivement moins déficients. Cependant, une étude approfondie est nécessaire afin de déterminer si cette différence est due aux déficiences cognitives en soi ou au protocole d’évaluation de la condition cardiopulmonaire.

Les variables associées à la marche sont typiquement évaluées chez les enfants ayant une déficience motrice cérébrale (DMC) lorsqu’ils sont reposés ou n’ont pas préalablement fait d’exercice. Cela ne reflète pas nécessairement leur réalité quotidienne où la fatigue peut être un enjeu. Deux études ont été menées dans l’objectif d’évaluer les changements locomoteurs immédiats pré- versus post-exercice (modéré ou intense) chez des enfants ayant une DMC légère. L’Étude I (évaluation du membre inférieur plus atteint) rapporte que la fréquence médiane (FM) du tibial antérieur (TA) diminue significativement (>4%) suivant un exercice locomoteur intense, suggérant une fatigue musculaire. Il y a également une augmentation significative de la FM du semi-tendineux (ST) suivant un exercice intense et du triceps sural (TS) suivant un exercice modéré. De plus, une diminution significative de l’amplitude moyenne de l’activation musculaire du ST suivant un exercice modéré et intense, et du TS suivant un exercice intense sont observés. Une association positive entre les changements de coactivation musculaire de la jambe et de la FM du TA post-exercice est également présente. La capacité à maintenir ou augmenter cette coactivation pourrait être un facteur protecteur contre la fatigue musculaire. L’Étude II démontre que la stabilité du patron de la cinématique de marche (SPCM) des membres inférieurs se dégrade significativement suivant un exercice intense. Cette dégradation est particulièrement marquée aux chevilles, suggérant une perte de contrôle optimal du mouvement, possiblement reliée à la fatigue musculaire. Les enfants plus jeunes, moins sédentaires et faisant davantage d’activités physiques vigoureuses démontrent une plus grande SPCM post-exercice à la cheville moins atteinte. Aucun changement de dépense d’énergie métabolique n’a été observé dans les études. En conclusion, les résultats obtenus supportent la pertinence d’évaluer les variables liées à la marche suivant un exercice chez cette population, puisque l’exercice mène à certains changements à la marche. / Walking-related variables are typically evaluated in children with cerebral palsy (CP) when they are rested or when they have not previously exercised. This may not necessarily reflect their walking in daily life where fatigue could be an issue. Two studies were carried out to assess immediate locomotor changes pre- versus post-exercise bout (moderate or intense) in children with mild CP. Study I (assessment of the more affected lower limb) found that the tibialis anterior (TA) median frequency (MF) significantly decreased (> 4%) following intense locomotor exercise, suggesting possible muscle fatigue. There was also a significant increase in MF in semitendinosus (ST) following intense exercise and in triceps surae (TS) following moderate exercise. Furthermore, there was a significant decrease in mean amplitude of muscle activation in the ST following moderate and intense exercise and in the TS following intense exercise. A positive association between post-exercise changes in lower leg coactivation and TA MF was also present. The ability to maintain or increase this coactivation may protect against muscle fatigue. Study II showed that lower limbs kinematic pattern stability (KPS) decreased significantly following intense exercise. This decrease was especially marked at the ankles suggesting a loss of optimal ankle movement control, possibly related to muscle fatigue. Younger children, those who are less sedentary and who do more vigorous physical activities demonstrated greater post-exercise KPS at the less affected ankle. No change was found in metabolic energy expenditure in either study. In conclusion, results found support the relevance of assessing walking-related variables during walking following exercise in this population, since exercise leads to certain changes during walking.

Introduction/problématique : En post-AVC, il est fréquent d'observer l'hyperactivité involontaire du muscle droit antérieur du quadriceps (DAQ) attribué, à tort ou à raison, au phénomène de spasticité, puisque les outils d'évaluation utilisés en clinique pour mesurer ce phénomène ont démontré certaines lacunes métrologiques. Des études récentes montrent que le seuil du réflexe d'étirement tonique (SRET) serait plus fiable pour quantifier la spasticité. Par contre, le SRET est développé pour évaluer la spasticité durant des mouvements passifs. Or, la spasticité fluctue avec les différentes vitesses de marche. Préalablement à la mesure du SRET du DAQ lors de la marche, il est nécessaire de mieux comprendre le taux d'utilisation musculaire (TUM) du muscle en activité fonctionnelle. L'engagement cible du présent projet est de déterminer le TUM du muscle DAQ du membre inférieur atteint/non-atteint d'hyperactivité musculaire à différentes vitesses de marche. Méthodologie : La population cible concernait des participants post-AVC (n=5) déambulant et présentant de la spasticité au muscle DAQ. Le TUM (%) a été calculé via des données recueillies sur le muscle DAQ (bilatéralement), à l'aide de l'électromyographie de surface (EMGs), au cours de trois vitesses de marche (lente, normale, rapide). Résultats : Le TUM (%) du DAQ atteint de spasticité diminue de manière plus marquée avec l'augmentation de la vitesse de marche (32.11 % d'augmentation à vitesse lente versus 17.64 % d'augmentation à vitesse rapide). Il a été remarqué une différence clinique de 51 % du TUM entre le membre atteint/non-atteint de spasticité à vitesse de marche lente, 18% à vitesse normale et > 1 % à vitesse rapide. Finalement, il a été observé une taille d'effet moyenne (d : 0.67) entre les TUM du DAQ atteint/non-atteint à vitesse de marche lente et faible à vitesse normale et rapide (d : 0.39 et 0.001 respectivement). Conclusion : Cette étude tend à supporter les observations des praticiens en réadaptation selon laquelle une augmentation de la vitesse de marche améliorerait la fonction des membres inférieurs en contexte d'hyperactivité musculaire attribuée à la spasticité. Cependant, ces résultats vont à l'encontre du concept de vélodépendance attribuable à la spasticité qui devrait se traduire sur le plan clinique par une augmentation de l'hyperactivité musculaire lors de vitesse de marche rapide. Les qualités métrologiques des tests cliniques demeurent problématiques ; en effet, la nécessité d'identifier la spasticité par une approche plus rigoureuse reste pertinente. La vitesse de marche lente serait-elle la plus appropriée pour identifier la spasticité avec la méthode du SRET au niveau du DAQ durant la marche, en post-AVC? / Introduction/problem: It is common, post-stroke, to observe involuntary hyperactivity of the rectus femoris (RF) muscle, limiting gait patterns and generally attributed, rightly or wrongly, to spasticity because the assessment tools used in the clinic to measure this phenomenon have shown certain metrological shortcomings. Recent studies show that the Tonic Stretch Reflex Threshold (TSRT) would be more reliable to quantify spasticity, despite the fact that it was developed to assess this during passive movements. However, spasticity is likely to fluctuate with different walking speeds. Prior to measuring the TSRT of the RF while walking, it is necessary to better understand the functional significance of its muscular utilization rate (MUR). The target commitment of this project is to determine the MUR of the RF muscle of the lower limb with/without muscle hyperactivity at different walking speeds. Methodology: The target population concerns post-stroke ambulatory participants (n=5) presenting spasticity in the DAQ muscle of the lower limb. The MUR (%) was calculated from data collected on the RF muscle (bilaterally), using surface electromyography (EMGs), at three different walking speeds (slow, normal, fast). Results: The MUR (%) of the RF decreases more markedly for the limb with spasticity at increased walking speed (32.11% at slow speed compared to 17.64% at fast speed). A clinical difference of 51% of the MUR between the affected/unaffected limb is noted at slow walking speed, compared to > 1% at fast walking speed. Finally, a medium effect size (d: 0.67) is observed between the TUM of the DAQ, with and without spasticity, at slow walking speed. Conclusion: This study tends to support the observations of rehabilitation practitioners to the effect that an increase in walking speed would improve the function of the lower limbs in the context of muscular hyperactivity attributed to spasticity. On the other hand, these results go against the concept of velocity-dependence attributable to spasticity, which should translate clinically into an increase in muscle hyperactivity during fast walking. The metrological qualities of clinical tests are problematic; in fact, the need to identify spasticity by a more qualified approach remains relevant. Would slow walking speed be the most appropriate to identify spasticity with the SRET method at the DAQ level during gait, post-stroke?

Le dogme relatif à la radiorésistance du Système Nerveux Central (SNC) a vécu. Les progrès en neurosciences permettent aujourd'hui de reconsidérer les dysfonctionnements cognitifs radio-induits observés au décours des radiothérapies ou après un accident d'irradiation, et d'envisager des moyens diagnostiques et thérapeutiques adaptés. Nous avons développé un modèle Rat afin d'étudier les effets d'une irradiation gamma corps entier à dose sublétale (4,5 Gy). Celle-ci induit des troubles de l'apprentissage et de la mémorisation d'une tâche en cours d'acquisition durant le premier mois – lesquels sont prévenus par l'administration d'une molécule radioprotectrice de référence (amifostine) – tandis qu'elle ne semble pas perturber la mémoire rétrograde. Précocement, une vague apoptotique survient 5 à 9 heures après exposition dans la zone sous-ventriculaire avec, en parallèle, une neurogenèse anéantie. Deux jours après irradiation, l'étude métabolique ex vivo réalisée par RMN HRMAS (High Resolution Magic Angle Spinning) suggère la présence d'un œdème cérébral tandis que l'étude des lipides cérébraux en RMN liquide confirme l'atteinte membranaire (élévation du cholestérol et des phospholipides). Le profil lipidique se normalise ensuite tandis qu'une réaction gliale apparait. Enfin, 1 mois post-irradiation, l'élévation du GABA, neurotransmetteur inhibiteur du SNC, dans 2 structures cérébrales distinctes, s'accompagne d'une diminution de la taurine dans l'hippocampe qui persiste 6 mois. Notre modèle intégré permet ainsi de valider des biomarqueurs quantifiables en spectroscopie RMN in vivo – prochaine étape expérimentale – et de tester de nouvelles thérapeutiques radioprotectrices.

Le gène RNF213 a été identifié comme un facteur de risque associé au développement de maladies cérébrovasculaires (MCV) notamment, la maladie de Moyamoya (MMM) et les anévrismes intracrâniens (AIC). Malgré une incompréhension des fonctions biologiques exactes, la ring finger protein 213 (RNF213) serait impliquée dans la régulation de la prolifération cellulaire, de l’angiogenèse et de l’inflammation. Les travaux présentés dans cette thèse se concentrent sur le développement de modèles vasculaires in vitro afin de mieux caractériser le rôle de RNF213 dans MCV. L’hypothèse est que l’invalidation de la protéine RNF213 dans des cellules endothéliales (CE) cerébrales pourrait recréer certains phénotypes associés au développement de la MMM et à la formation d’AIC. Des cellules endothéliales microvasculaires humaines de cerveau (hCMEC/D3) invalide en RNF213 (RNF213-/- ) ont été initialement générées par la méthode Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats et la protéine associée Cas9 (CRISPR-Cas9) double nickase. La première partie des travaux porte sur le rôle que jouerait RNF213 dans l’homéostasie de la barrière hémato-encéphalique (BHE) et dans les étapes précoces de la pathogenèse associée à la MMM. Plus précisément, la perte des jonctions adhérentes provoquée par l’invalidation de RNF213 dans les hCMEC/D3 a été évaluée in vitro sur plusieurs paramètres, tels que la morphologie endothéliale, l’expression génique des protéines de jonctions, la localisation cellulaire, la perméabilité, l’infiltration immunitaire et le sécrétome des cytokines inflammatoires. Les résultats ont démontré que la déficience en RNF213 provoque une diminution de l’expression de la platelet endothelial cell adhesion molecule-1 (PECAM-1) qui affecte conséquemment la formation adéquate du complexe jonctionnel. De plus, une diminution de l’expression des gènes de la claudine-5, de la b-caténine et de la plakoglobine a été mesurée. La perte de RNF213 est également accompagnée d’un relargage de plusieurs cytokines proinflammatoires. En deuxième lieu, les travaux de cette thèse ont également démontré que RNF213 joue un rôle prépondérant dans le processus angiogénique des hCMEC/D3. Ceci a été étudié sous plusieurs angles d’approches, tels que la prolifération et la migration cellulaire, la formation de micro-capillaires sur un support Matrigel® et dans un modèle tridimensionnel (3D) reconstruit par génie tissulaire, l’expression génique et le sécrétome angiogénique. Les résultats ont démontré une diminution du taux de division cellulaire et une augmentation de la migration. Les études in vitro ont démontré également, pour la première fois, une augmentation significative de la formation de micro-capillaires et de la sécrétion abondante de facteurs pro-angiogénique, tels que le vascular endothelial growth factor (VEGF). Plus précisément, les hCMEC/D3 déficientes en RNF213 forment un réseau plus vaste, dense et étendu de micro-capillaires sur un support de Matrigel®. iii Lorsqu’ensemencées dans un modèle 3D plus complexe structurellement, les hCMEC/D3 forment un réseau pouvant s’apparenter au réseau de capillaires compensatoire retrouvé chez les patients MMM. Dans l’ensemble, l’invalidation du gène RNF213 dans un modèle in vitro 3D de cellules endothéliales cérébrales permet de reproduire certains phénotypes pathologiques de la MMM et devient donc ainsi le 1er modèle in vitro pour l’étude de cette maladie et des autres maladies associées à RNF213. Finalement, nous avons mis au point un nouveau modèle de vaisseaux sanguins de petit calibre reconstruit par génie tissulaire (TEBV) pour son utilisation dans l’étude in vitro de maladies vasculaires et de MCV complexes. L’ensemencement de fibroblastes ou de cellules musculaires lisses (CML) directement sur un mandrin de polyéthylène téréphtalate glycol (PETG) prétraité aux rayons ultraviolets C (UV-C) a permis de former des feuillets circulaires, manipulables et superposables. Avec cette technique, nous avons généré des TEBV complets avec les trois principales couches, soit l’adventitia, la media et l’intima tunica, qui possèdent des propriétés histologiques et mécaniques similaires aux artères humaines natives. Ce modèle optimisé et uniformisé de TEBV permettra de modéliser des pathologies vasculaires complexes, telles que la MMM et les AIC. En effet, la génération de vaisseaux complets à partir de cellules pathologiques ou de cellules éditées génétiquement pourrait faciliter la caractérisation de la pathogenèse et aider au développement de médicaments. / RNF213 has been associated as a susceptibility gene for the development cerebrovascular diseases (CVDs), in particular, moyamoya disease (MMD) and intracranial aneurysms (ICA). While the exact biological functions of RNF213 remain to be demonstrated, it is known to be involved in the regulation of cell proliferation, angiogenesis and inflammation. The work presented in this thesis focuses on the development of vascular models in vitro to better characterize the role of RNF213 in CVDs. The hypothesis is that the complete invalidation of the RNF213 protein in brain endothelial cells (EC) could recreate evident phenotypes associated with the development of MMD and the formation of ICA. We have initially generated human brain microvascular endothelial cells (hCMEC/D3) deficient in RNF213 (RNF213-/- ) using the robust CRISPR-Cas9 double nickase method. At first, our work described the role that RNF213 would play in the homeostasis of the blood-brain barrier (BBB) maintenance and in the early stages of MMD pathogenesis. More specifically, the loss of adherent junctions caused by the invalidation of RNF213 in hCMEC/D3 was evaluated in vitro on several parameters, such as endothelial morphology, gene expression of junctional proteins, cellular localization, permeability, immune infiltration and the secretome of inflammatory cytokines. Our data demonstrated that RNF213 deficiency provokes a significant decrease in the platelet endothelial cell adhesion molecule-1 (PECAM-1) expression, which consequently affects the proper formation of the junctional complex. A decrease in the expression of the claudin-5, b-catenin and plakoglobin genes was also measured. In addition, RNF213 loss is accompanied with a release of several pro-inflammatory cytokines. Thereafter, the present work also demonstrated that RNF213 plays a preponderant role in the angiogenic process of hCMEC/D3. Angiogenesis has also been characterized on several aspects, such as proliferation, migration, formation of micro-capillaries on a Matrigel®-based support and in a 3D model reconstructed by tissue engineering, gene expression and secretion of angiogenic factors. Our data demonstrates a decrease in cell division rate and an increase in cell migration. In vitro studies have also shown, for the first time, a significant increase in micro-capillary formation and abundant secretion of pro-angiogenic factors, such as the vascular endothelial growth factor (VEGF). More precisely, the hCMEC/D3 deficient in RNF213 forms a wider, denser and more extensive network of micro-capillaries on a Matrigel®-based support. When seeded in a more structurally complex 3D model, hCMEC/D3 form a network that can resemble to the compensatory capillary network found in MMM patients. Overall, the invalidation of the RNF213 gene in a 3D in vitro model of cerebral endothelial cells makes it possible to reproduce certain pathological phenotypes of MMM and v therefore becomes the 1st in vitro model for the study of this disease and other diseases associated with RNF213. Finally, we developed a new model of small-caliber blood vessels reconstructed by tissue engineering (TEBV) to be used to study vascular diseases and complex CVD in vitro. The direct seeding of fibroblasts or smooth muscle cells (CML) onto a polyethylene terephthalate glycol (PETG) mandrel that was pretreated with ultraviolet C (UV-C) radiation facilitate the formation of circular cell sheets, which could be manipulated and stacked in top of each other. Using this novel technique, we were able to successfully generate complete TEBVs with the three main arterial layers: the adventitia, the media and the intima tunica. Taken together, our TEBV model has histological and mechanical properties similar to native human arteries. Furthermore, this optimized and standardized 3D vascular construct will accelerate the scientific progress to modelized complex vascular pathologies, such as MMD and AIC. Indeed, the generation of complete vessels derived from pathological cells or genetically edited cells could facilitate the characterization of pathogenesis and help in the development of drugs.

Titre de l'écran-titre (visionné le 11 janvier 2024) / Les accidents vasculaires cérébraux (AVC) constituent une cause majeure de décès et d'handicap des adultes au Canada. Les AVC ischémiques sont causés par l'interruption du débit sanguin cérébral par une thrombose ou embolie, et représentent 87 % des AVC. Les études épidémiologiques récentes ont souligné un rôle important, mais sous-estimé, des facteurs de risque environnemental dans les AVC ischémiques, notamment la pollution de l'air. L'exposition aux polluants atmosphériques, et en particulier aux particules fines (particulate matter; PM), corrèle avec une incidence élevée des AVC. Les données actuelles suggèrent que les PM induisent un stress oxydatif et conduisent au dysfonctionnement du système vasculaire et subséquemment à la progression des dommages cérébraux. Cependant, les mécanismes associés aux effets des PM sur la pathobiologie des AVC, restent peu étudiés. Après AVC ischémique, les fonctions de l'unité neurovasculaire qui intègre les interactions entre les cellules neuronales, gliales et vasculaires pour maintenir l'homéostasie cérébrale, sont dérégulées. Les études récentes suggèrent que les PM sont capables de traverser la barrière hémato-encéphalique (BHE) pour s'accumuler dans l'espace périvasculaire. Les péricytes sont des cellules périvasculaires multifonctionnelles qui jouent un rôle central dans la régulation des fonctions neurovasculaires. L'AVC induit le dysfonctionnement des péricytes, contribuant à la dérégulation de l'unité neurovasculaire. Les péricytes sont localisés dans l'espace périvasculaire ce qui les rend particulièrement exposés aux PM. Malgré cela, l'impact des PM sur les péricytes reste méconnu. Dans ce projet, nous avons étudié l'impact de l'exposition des péricytes aux PM in vitro, et avons évalué la réponse inflammatoire, la viabilité, le stress oxydatif et la mobilité des cellules. Nos résultats ont révélé que les PM activent la voie de signalisation stress-activated protein kinase (SAPK), impliquée dans la réponse des cellules exposées au stress. Nous avons démontré également que la viabilité des péricytes était fortement atténuée par les PM, surtout en conditions ischémiques. Ensuite, nous avons observé une altération de la voie endocytaire-lysosomale dans les péricytes exposés aux PM, ainsi qu'une dérégulation de leur capacité migratoire. Ces observations ont été associées à l'internalisation des PM par les péricytes. Nous avons établi que les cellules endothéliales cérébrales sont plus résistantes comparativement aux péricytes suite à l'exposition aux PM, et donc, l'impact des PM sur les fonctions vasculaires est médié essentiellement par le dysfonctionnement des péricytes. L'ensemble de nos résultats suggère que les PM induisent le dysfonctionnement des péricytes, entraînant ainsi la dérégulation des fonctions neurovasculaires et potentiellement la progression des dommages après AVC ischémique. / Stroke constitutes a major cause of death and handicap in adults in Canada. Ischemic stroke is caused by the interruption of the cerebral blood flow (CBF) by a thrombus or embolus, and represents 87% of all stroke cases. Epidemiological studies have highlighted an important, yet underestimated, role of environmental risk factors in ischemic stroke, notably air pollution. The exposure to atmospheric pollutants, and more particularly to particulate matter (PM), correlates with a high incidence of stroke. Recent findings suggest that PM induces oxidative stress and leads to the dysfunction of the vascular system, and subsequently to the progression of cerebral damage. However, the mechanisms associated with the effects of PM on the pathobiology of stroke, remain not fully studied. Following ischemic stroke, the functions of the neurovascular unit (NVU), which integrates the interactions among neuronal, glial, and vascular cells to maintain brain's homeostasis, are deregulated. Recent studies suggest that PM can cross the blood-brain barrier (BBB) to accumulate within the perivascular space. Pericytes are multifunctional perivascular cells that play an essential role in regulating neurovascular functions. Stroke induces the dysfunction of pericytes, leading to the deregulation of the NVU. Pericytes are localised in the perivascular space, which makes them particularly exposed to PM. Nevertheless, the impact of PM on pericytes remains elusive. In this project, we have studied the impact of the exposure of pericytes to PM in vitro, and have evaluated the inflammatory response, the viability, oxidative stress, and the mobility of cells. Our results have revealed that PM activates the stressactivated protein kinase (SAPK) signaling pathway, which is implicated in the responses of cells tostress stimuli. We have also demonstrated that the viability of pericytes was severely attenuated by PM, mainly under ischemic conditions. Next, we have observed alterations of the endocytic-lysosomal pathway in pericytes exposed to PM, as well as a deregulation of their migratory capacity. These observations were associated with the internalisation of PM in pericytes. We have as well established that brain endothelial cells are more resistant to PM exposure compared to pericytes, hence, the impact of PM on the vascular functions is mainly mediated by the dysfunction of pericytes. Our overall results suggest that PM induces the dysfunction of pericytes, leading to the deregulation of neurovascular functions, and potentially to the progression of damage following ischemic stroke.

La pratique de l’activité physique réduit considérablement le risque de survenue des accidents vasculaires cérébraux (AVC). Elle est aussi utilisée en tant que stratégie thérapeutique pour maximiser la récupération fonctionnelle pendant la réadaptation des survivants d’un AVC. Dès lors, il est important de suivre le niveau d’activité physique des personnes saines et des survivants d’un AVC. Le suivi du niveau d’activité physique dépend de la disponibilité d’outils valides et fiables pour la mesure et l’évaluation de l’activité physique. Malheureusement, le manque de pareils outils est observé au Bénin, un pays francophone de l’Afrique. Aussi dans les circonstances de pays à ressources financières limitées comme le Bénin, les questionnaires, méthodes subjectives de mesure de l’activité physique, sont les méthodes les plus utilisées en raison de leur faible coût et de leur facilité de mise en place. Le Questionnaire International de l’Activité Physique (IPAQ) est un outil fréquemment utilisé pour mesurer le niveau d’activité physique des sujets sains et de différents groupes de patients. Toutefois, ce questionnaire, à notre connaissance n’est pas validé dans le contexte de pays francophone d’Afrique comme le Bénin. Le but de ce mémoire de maîtrise était d’adapter et de valider IPAQ chez les personnes saines et les survivants d’un AVC au Bénin. En conséquence, nous avons procédé à l’adaptation du questionnaire IPAQ selon la culture et le français parlé au Bénin, en nous basant sur les méthodes reconnues. Ensuite, la validité convergente et la fidélité test-retest de la version expérimentale béninoise du questionnaire ont été examinées à partir d’un échantillon de 60 sujets sains et de 60 sujets post AVC recrutés au Bénin. Les résultats de l’étude démontrent une excellente validité convergente et une excellente fidélité test-retest de la version béninoise de IPAQ pour la mesure de l’activité physique des personnes saines et des survivants d’un AVC. / The practice of physical activity significantly reduces the risk of stroke. It is also used as a therapeutic strategy to maximize functional recovery during the rehabilitation of stroke survivors. Therefore, it is important to monitor the level of physical activity of healthy people and stroke survivors. Tracking the level of physical activity depends on the availability of valid and reliable tools for measuring and assessing physical activity. Unfortunately, the lack of such tools is observed in Benin, a French-speaking country in Africa. Also, in the circumstances of countries with limited financial resources such as Benin, questionnaires, subjective methods of measuring physical activity, are the most used methods because of their low cost and ease of implementation. The International Physical Activity Questionnaire (IPAQ) is a frequently tool used for measuring the level of physical activity of healthy subjects and different groups of patients. However, this questionnaire, to our knowledge, is not validated in the context of French-speaking African countries as in the context of Benin. The goal of this Master thesis was to adapt and validate IPAQ in healthy people and stroke survivors in Benin. Consequently, following well-established methods, we adapted the IPAQ according to the culture and specific linguistic aspects of French as spoken in Benin. Then, the convergent validity and test-retest reliability of the Beninese experimental version of the questionnaire were examined from a sample of 60 healthy subjects and 60 post-stroke subjects recruited in Benin. The results of the study show excellent convergent validity and excellent test-retest reliability of the Benin version of IPAQ for measuring the physical activity of healthy people and stroke survivors.