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Le glioblastome multiforme (GBM) est la tumeur cérébrale la plus commune et létale chez l’adulte. Malgré les avancés fulgurantes dans la dernière décennie au niveau des thérapies contre le cancer, le pronostique reste inchangé. Le manque de spécificité des traitements est la cause première de la récurrence de cette tumeur. Une meilleure compréhension au niveau des mécanismes moléculaires et biologiques de cette tumeur est impérative. La découverte des cellules souches cancéreuses (CD133+) au niveau du GBM offre une nouvelle opportunité thérapeutique contre cette tumeur. Effectivement, les cellules CD133+ seraient responsables de l’établissement, le maintien et la progression du GBM. De plus, elles sont également la cause de la résistance du GBM faces aux traitements de radiothérapies. Ces cellules représentent une cible de choix dans le but d’éradiquer le GBM. L’oncogène BMI1 a été associé à plusieurs types de tumeurs et est également essentielle au maintien de différentes populations de cellules souches normales et cancéreuses. Une forte expression de BMI1 est observée au niveau du GBM et plus précisément, un enrichissement préférentiel de cette protéine est noté au niveau des cellules CD133+. L’objectif principal de cette thèse est d’évaluer le rôle potentiel de BMI1 dans le maintien et la radiorésistance des cellules souches cancéreuses (CSC), CD133+ du GBM. La fonction principale de BMI1 est la régulation négative du locus INK4A/ARF. Ce locus est impliqué dans l’activation de deux voies majeurs anti-tumorales : P53 et RB. Or, la perte de BMI1 induit in vitro une diminution des capacités prolifératives, une augmentation de la différentiation et de l’apoptose, ainsi qu’une augmentation de la radiosensibilité des CSC du GBM indépendamment de la présence du locus INK4A/ARF. Effectivement, deux tumeurs sur trois possèdent une délétion de ce locus, ce qui suggère que BMI1 possède d’autre(s) cible(s) transcriptionnelle(s). Parmi ces nouvelles cibles ont retrouve la protéine P21, un régulateur négatif du cycle cellulaire. De plus, la perte de BMI1 inhibe l’établissement d’une tumeur cérébrale lors d’études de xénogreffe chez la souris NOD/SCID. Également, une nouvelle fonction de BMI1 indépendante de son activité transcriptionnel a été démontrée. Effectivement, suite à l’induction d’un bris double brin (BDB) de l’ADN, BMI1 est rapidement recruté au niveau de la lésion et influence le recrutement des protéines de reconnaissance du dommage à l’ADN. La perte de BMI1 mène à un défaut au niveau de la reconnaissance et la réparation de l’ADN, alors que sa surexpression induit plutôt une augmentation de ces mécanismes et procure une radiorésistance. Ces résultats décrivent pour la première fois l’importance de BMI1 au niveau du maintien, de l’auto-renouvellement et la radiorésistance des CSC du GBM. Ainsi, ces travaux démontrent que la protéine BMI1 représente une cible thérapeutique de choix dans le but d’éradiquer le GBM, une tumeur cérébrale létale. / Glioblastoma multiform (GBM) is the most common and lethal primary brain tumor found in adults. Despite the advances made in the field of cancer therapy in the last decade, the median survival rate remains less than a year. Therefore, a better understanding of the molecular biology of GBM will reveal the mechanisms responsible for the initiation and progression of the tumor, and allow the development of new therapeutic strategies. GBM contains a minority cell population, characterized by tumor initiating cells expressing the stem cell marker, CD133. The CD133+ GBM cells are responsible for tumor initiation, maintenance, progression and resistance to chemo/radiotherapy. The CD133+ cells represent a valuable and specific therapeutic target against GBM. The Polycomb (PcG) group family of transcriptional repressors have been involved in a vast range of cancers. The PcG protein and oncogene BMI1 is the best-characterized PcG protein. The implication of BMI1 in normal and cancer stem cell survival, self-renewal and maintenance has been thoroughly investigated. BMI1 is highly expressed in GBM and more precisely; it is enriched specifically in CD133+ cell populations. The main goal of this thesis was to elucidate the potential role of BMI1 in GBM CD133 + cancer stem cell (CSC) maintenance and radioresistance. The main function of BMI1 is to repress the expression of the genes encoded by the INK4A/ARF locus, which is implicated in the activation of two major tumor suppressor pathways, P53 and RB. However, BMI1 depletion in vitro induces a reduction in proliferation potential, as well as an increase in differentiation, apoptosis, and radiosensitivity regardless of INK4A/ARF status. Indeed, two-thirds of all tumors posses a deletion of this locus, suggesting that BMI1 regulates other targets. P21, a cell cycle regulator, was identified as a new BMI1 target. Moreover, we have observed that the loss of BMI1 inhibits the establishment of a cerebral tumor in a xenograft mouse model. In addition to transcription related activity, we identified a new transcription independent function of BMI1. After the induction of a DNA double-strand-break, BMI1 is rapidly recruited to the damage site and influences the recruitment of DNA damage response proteins. Furthermore, defects in DNA damage recognition and repair are observed after BMI1 knockdown. Consistent with these results, BMI1 overexpression induces DNA damage response and increases radioresistance potential. These results emphasize for the first time the requirement of BMI1 for the maintenance, self-renewal, and radioresistance in GBM CSC, thus providing a potential target for future therapeutic strategies against GBM.

STG decomposition is a promising approach to tackle the complexity problems arising in logic synthesis of speed independent circuits, a robust asynchronous (i.e. clockless) circuit type. Unfortunately, STG decomposition can result in components that in isolation have irreducible CSC conflicts. Generalising earlier work, it is shown how to resolve such conflicts by introducing internal communication between the components via structural techniques only. / STG-Dekomposition ist ein bewährter Ansatz zur Bewältigung der Komplexitätsprobleme bei der Logiksynthese von SI (speed independent) Schaltungen – ein robuster asynchroner (d.h. ohne Taktsignal arbeitender digitaler) Schaltungstyp. Allerdings können dabei Komponenten mit irreduziblen CSC-Konflikten entstehen. Durch Verallgemeinerung früherer Arbeiten wird gezeigt, wie solche Konflikte durch Einführung interner Kommunikation zwischen den Komponenten gelöst werden können, und zwar ausschließlich durch Verwendung an der Graphenstruktur ansetzender Verfahren.

Le glioblastome multiforme (GBM) est la tumeur cérébrale la plus commune et létale chez l’adulte. Malgré les avancés fulgurantes dans la dernière décennie au niveau des thérapies contre le cancer, le pronostique reste inchangé. Le manque de spécificité des traitements est la cause première de la récurrence de cette tumeur. Une meilleure compréhension au niveau des mécanismes moléculaires et biologiques de cette tumeur est impérative. La découverte des cellules souches cancéreuses (CD133+) au niveau du GBM offre une nouvelle opportunité thérapeutique contre cette tumeur. Effectivement, les cellules CD133+ seraient responsables de l’établissement, le maintien et la progression du GBM. De plus, elles sont également la cause de la résistance du GBM faces aux traitements de radiothérapies. Ces cellules représentent une cible de choix dans le but d’éradiquer le GBM. L’oncogène BMI1 a été associé à plusieurs types de tumeurs et est également essentielle au maintien de différentes populations de cellules souches normales et cancéreuses. Une forte expression de BMI1 est observée au niveau du GBM et plus précisément, un enrichissement préférentiel de cette protéine est noté au niveau des cellules CD133+. L’objectif principal de cette thèse est d’évaluer le rôle potentiel de BMI1 dans le maintien et la radiorésistance des cellules souches cancéreuses (CSC), CD133+ du GBM. La fonction principale de BMI1 est la régulation négative du locus INK4A/ARF. Ce locus est impliqué dans l’activation de deux voies majeurs anti-tumorales : P53 et RB. Or, la perte de BMI1 induit in vitro une diminution des capacités prolifératives, une augmentation de la différentiation et de l’apoptose, ainsi qu’une augmentation de la radiosensibilité des CSC du GBM indépendamment de la présence du locus INK4A/ARF. Effectivement, deux tumeurs sur trois possèdent une délétion de ce locus, ce qui suggère que BMI1 possède d’autre(s) cible(s) transcriptionnelle(s). Parmi ces nouvelles cibles ont retrouve la protéine P21, un régulateur négatif du cycle cellulaire. De plus, la perte de BMI1 inhibe l’établissement d’une tumeur cérébrale lors d’études de xénogreffe chez la souris NOD/SCID. Également, une nouvelle fonction de BMI1 indépendante de son activité transcriptionnel a été démontrée. Effectivement, suite à l’induction d’un bris double brin (BDB) de l’ADN, BMI1 est rapidement recruté au niveau de la lésion et influence le recrutement des protéines de reconnaissance du dommage à l’ADN. La perte de BMI1 mène à un défaut au niveau de la reconnaissance et la réparation de l’ADN, alors que sa surexpression induit plutôt une augmentation de ces mécanismes et procure une radiorésistance. Ces résultats décrivent pour la première fois l’importance de BMI1 au niveau du maintien, de l’auto-renouvellement et la radiorésistance des CSC du GBM. Ainsi, ces travaux démontrent que la protéine BMI1 représente une cible thérapeutique de choix dans le but d’éradiquer le GBM, une tumeur cérébrale létale. / Glioblastoma multiform (GBM) is the most common and lethal primary brain tumor found in adults. Despite the advances made in the field of cancer therapy in the last decade, the median survival rate remains less than a year. Therefore, a better understanding of the molecular biology of GBM will reveal the mechanisms responsible for the initiation and progression of the tumor, and allow the development of new therapeutic strategies. GBM contains a minority cell population, characterized by tumor initiating cells expressing the stem cell marker, CD133. The CD133+ GBM cells are responsible for tumor initiation, maintenance, progression and resistance to chemo/radiotherapy. The CD133+ cells represent a valuable and specific therapeutic target against GBM. The Polycomb (PcG) group family of transcriptional repressors have been involved in a vast range of cancers. The PcG protein and oncogene BMI1 is the best-characterized PcG protein. The implication of BMI1 in normal and cancer stem cell survival, self-renewal and maintenance has been thoroughly investigated. BMI1 is highly expressed in GBM and more precisely; it is enriched specifically in CD133+ cell populations. The main goal of this thesis was to elucidate the potential role of BMI1 in GBM CD133 + cancer stem cell (CSC) maintenance and radioresistance. The main function of BMI1 is to repress the expression of the genes encoded by the INK4A/ARF locus, which is implicated in the activation of two major tumor suppressor pathways, P53 and RB. However, BMI1 depletion in vitro induces a reduction in proliferation potential, as well as an increase in differentiation, apoptosis, and radiosensitivity regardless of INK4A/ARF status. Indeed, two-thirds of all tumors posses a deletion of this locus, suggesting that BMI1 regulates other targets. P21, a cell cycle regulator, was identified as a new BMI1 target. Moreover, we have observed that the loss of BMI1 inhibits the establishment of a cerebral tumor in a xenograft mouse model. In addition to transcription related activity, we identified a new transcription independent function of BMI1. After the induction of a DNA double-strand-break, BMI1 is rapidly recruited to the damage site and influences the recruitment of DNA damage response proteins. Furthermore, defects in DNA damage recognition and repair are observed after BMI1 knockdown. Consistent with these results, BMI1 overexpression induces DNA damage response and increases radioresistance potential. These results emphasize for the first time the requirement of BMI1 for the maintenance, self-renewal, and radioresistance in GBM CSC, thus providing a potential target for future therapeutic strategies against GBM.

The cancer stem cell (CSC) concept is still very controversial; therefore identification and isolation of this specific population remain challenging. A variety of putative markers have been described and measurement of high aldehyde dehydrogenase (ALDH) activity has been defined as a characteristic of stem cells (SCs). In this study, a library of novel small molecules (1,4-disubstituted acetalanthraquinones, AAQs), containing an acetal group as protected aldehyde functionality, was designed with the aim of probing affinity for ALDH metabolism and demonstrating their potential as molecular fluorescent probes to identify CSCs. The AAQs were shown to be subjective to acidic hydrolysis using 2M HCl at 37ºC; however compounds containing secondary or tertiary amine functionalities in their sidechain were only partly hydrolysed at 70 ºC. Metabolism studies were conducted using cytosolic fractions from rat liver enriched in ALDHs, yeast ALDH and human recombinant ALDH1A1. Some evidence was demonstrated which linked ALDH metabolism with aldehyde functionalities of hydrolysed AAQs (HAAQs). The AAQs were shown to emit far-red fluorescence (600-750 nm). A close relationship between structure modifications and alteration of cellular localisation, with gained specificity for selected sub-cellular compartments were achieved when assessed in A549 and U-2 OS cell lines. Thermal DNA denaturation and chemosensitivity assays were used to obtain information about DNA binding properties and cytotoxicity of AAQs and HAAQ congeners. All compounds were shown to be weak-to-moderately binding to DNA, and symmetrical 1,4-disubstituted compounds were shown to be non-toxic (IC50 = 100 :M) with nonsymmetrical analogues generating IC50 values in the 1-100 :M range. No fundamental variation in the biological activity was observed when comparing AAQs with HAAQs in the A549 (+ALDH) and MCF7 (-ALDH) cell lines. A pilot investigation revealed that aberrant gene methylation was cell-type dependent for three ALDH isoforms (1A1, 2, 3A1). Decitabine treatment led to enhanced protein expression for ALDH1A1 (A549), ALDH2 (MCF7) and ALDH3A1 (A549). In contrast, the protein level was reduced for ALDH1A1 in HT29 cells after decitabine treatment. ALDH1A1, ALDH2 and ALDH3A1 were highly expressed in prostate cell lines, with expression linked to promoter methylation. In contrast, low levels of DNA methylation were found in primary prostate cancer cells and benign prostatic hyperplasia. Interestingly, ALDH1A1, considered a SC marker, was found to be expressed at low levels in CD133⁺/ α₂β₁ hi stem cell fraction and upregulated in CD133⁻/ α₂β₁ lo differentiated prostate cancer cells. In summary, the results in this thesis demonstrate the complexity and tumour type specificity of ALDH expression. This creates challenges for the development of selective probes for CSC isolation, such as the AAQs discussed in this thesis. Although inconclusive results were obtained in regard to AAQs and their potential in targeting ALDHs, selected AAQs were shown to reveal interesting biological features highlighting them as potential non-invasive cytometric probes for tracking molecular interactions in live cells.

The main aim of this thesis was to evaluate the performance of the contrast sensitivity clock (CSC), a new screening device for measuring contrast sensitivity (CS) and glare. This device allows CS without glare, with glare and disability glare scores to be recorded. After initial data collection the design of the CSC was slightly amended improving the performance of the device. The amended design of the CSC was shown to be a valid, discriminative and repeatable measure for purpose. The CSC is also a quick test to perform and is relatively cheap to produce. If all these factors are considered it shows potential to become the test of choice for the assessment of visual glare. A head-mounted display system was also evaluated in terms of the glare effects it may cause. The monocular display screen of the device significantly reduced the CS of the eye directly exposed but also had an effect on binocular performance, reducing amounts of binocular summation. Electronic devices, including head-mounted displays and satellite navigation systems can seriously affect CS at low luminance levels, similar to those found when driving at night.

Glycosaminoglycans (GAGs) are linear polysaccharides whose disaccharide building blocks consist of an amino sugar and either uronic acid or galactose. They are expressed on virtually all mammalian cells, usually covalently attached to proteins, forming proteoglycans. GAGs are highly negatively charged due to an abundance of sulfate and carboxylic acid groups, and are structurally very diverse, with differences arising from chain length, the type of monomeric units, the linkages between each monomeric unit, the position of sulfate groups, and the degree of sulfation. GAGs are known to interact with a multitude of proteins, impacting diverse physiological and pathological processes. In addition, most of the biological interactions mediated by proteoglycans are believed to be primarily because of the GAG chains present on their surface. Considering the involvement of GAGs in multiple diseases, their use in the development of drugs has been of significant interest in the pharmaceutical field. Heparin, the first GAG-based drug developed in 1935, is still the most widely used anticoagulant in the world. The therapeutic potential of GAGs for the treatment of many other disease states, including cancer, inflammation, infection, wound healing, lung diseases, and Alzheimer’s disease, is being actively studied with many GAGs currently in clinical trials. However, challenges associated with the heterogeneous and complex structure of GAGs, limit their successful development. To combat such issues, our lab has focused on developing Non- Saccharide GAG Mimetics (NSGMs) as structural mimics of GAGs. NSGMs, being synthetic molecules, offer multiple advantages over GAGs. The studies mentioned here describe our efforts in the development of NSGMs as potential therapeutics for cancer, and cystic fibrosis.

Le cancer du sein est le cancer est le plus fréquent chez la femme. Les patientes traitées par chirurgie, radiothérapie et/ou chimiothérapie peuvent souffrir de rechute et de métastases à plus ou moins long terme. Il est à présent admis qu’une sous-population de cellules particulières dénommées cellules souches cancéreuses (CSC) jouent un rôle important dans ces événements. Il est donc crucial d’isoler et de caractériser ces cellules pour comprendre leurs propriétés particulières d’autorenouvellement et de résistance aux traitements, ce qui permettra de les cibler pour obtenir des traitements plus efficaces. C’est dans ce contexte que s’inscrit ma thèse. Au laboratoire, j’ai mis en place un modèle de souris bi-transgéniques (bi-Tg) en croisant les souris C3(1)-Tag qui est un modèle de tumorigenèse mammaire (et prostatique) bien établi, avec les souris Tg s-SHIP-GFP qui ont déjà permis l’isolement de CS normales mammaires (et prostatiques). Dans ces souris, le promoteur de s-SHIP contrôle l’expression de la protéine fluorescente GFP ce qui permet de marquer et d’isoler les cellules. Dans les tumeurs mammaires développées par ces souris biTg, j’ai isolé une population rare de cellules s-SHIP/GFP+ possédant des propriétés de CSC, surtout une capacité à former des sphères en culture non adhérente et à générer des tumeurs par transplantation en série très supérieure à celle des autres cellules de la tumeur. Une analyse transcriptomique globale qui compare les gènes dérégulés dans les cellules GFP+ et GFP- a mise en évidence le rôle d’un composant de la voie Notch dans le maintien de la pluripotence.Nous avons également dérivé plusieurs lignées cellulaires dénommées MAM (pour mammary) à partir des tumeurs mammaires. L’une d’entre, MAM326 est une lignée de cellules épithéliales cancéreuses avec environ 10 % de cellules GFP+ et j’ai démontré que les cellules GFP+ sont plus résistantes à différentes drogues anti-cancéreuses ainsi qu’à l’irradiation. Une analyse transcriptomique a été réalisée pour déterminer la signature moléculaire de cette résistance. Cette analyse a mis en évidence une vingtaine de gènes significativement surexprimés dans les cellules GFP+, et dont la nature et/ou la fonction est pertinente dans le contexte d’une résistance aux traitements antitumoraux. L'un de ces gènes est la synucléine-gamma dont le rôle dans la radiorésistance du cancer du sein a été suggéré mais non démontré expérimentalement. Par la surexpression ectopique et l’inhibition par siRNA, nous avons démontré que la synucléine gamma peut induire la radiorésistance dans plusieurs lignées cellulaires de cancer du sein. En conclusion, ces résultats démontrent que l’expression de s-SHIP est un marqueur de CSC mammaires chez la souris et son intérêt dans l’étude du cancer du sein. / Breast cancer is the most common cancer in women worldwide. The isolation and characterization of breast cancer stem cells (CSC) are crucial for understanding cancer biology and revealing potential therapeutic targets. One of the major issues in the study of CSC is the lack of reliable markers. A transgenic mouse model (Tg 11.5kb–GFP) was generated using the 11.5kb s-SHIP (stem-SH2-containing 5’-Inositol Phosphatase) promoter that specifically expressed enhanced green fluorescent protein (GFP) in embryonic and various tissue stem cells. In the mammary gland, previous experiments showed that GFP labels puberty cap cells and pregnancy basal alveolar bud cells, and it has been demonstrated that these mammary GFP+ cells are activated tissue stem cells. In order to determine if s-SHIP promoter expression could also mark mammary cancer stem cells, we generated a bi-transgenic mouse model by crossing Tg 11.5kb-GFP mice with Tg C3(1)/Tag mice. Tg C3(1)/Tag mice express SV40 T antigen under the regulatory control of the rat prostatic steroid binding protein C3(1) gene. In female mice, the transgene is expressed primarily in the mammary gland. Mice develop mammary hyperplasia by 3 months of age with subsequent development of mammary adenocarcinoma by 6 months of age.Here we show the presence of a rare population of GFP+ cells, which are also CD24+/CD49f+/CD29+ in mammary tumors of female bi-transgenic mice. As compared to GFP- cells, GFP+ cells exhibit both a higher tumor sphere-forming potential, and a higher tumorigenicity when transplanted into SCID and FVB recipient mice. Moreover, upon subsequent transplantation, the GFP+ cells generated heterogeneous tumors that displayed properties similar to the primary tumor. Transcriptomic analysis of these GFP+ vs GFP- cells revealed several differentially expressed genes including one protein implicated in the Notch pathway. In addition, from the murine mammary tumor, I have derived a cell line containing a s-SHIP/GFP+ subpopulation that shows resistance to chemotherapy and radiation. I have further studied this subpopulation and found that synuclein gamma could confer radiation resistance to breast cancer cells. Altogether, these results demonstrate that s-SHIP promoter expression is a marker of mammary CSC that enables their identification and isolation via a single consistent parameter.

Depuis les années 80, Les matériaux composites stratifié verre résine (SVR) ont été utilisés pour la construction des tuyaux et des réservoirs dans l'industrie chimique, y compris pour le stockage d’acides. Ce matériau composite présente une résistance supérieure à la corrosion. Cependant, des auteurs ont observé des ruptures accidentelles de réservoirs (horizontaux et verticaux) contenant des acides (chlorhydrique et sulfurique). Ces ruptures sont attribuées au mécanisme de corrosion sous contrainte (CSC). La corrosion des fibres de verre dans une solution acide est moins connue mais reste très importante. Ce mécanisme de corrosion, appelée désalcalinisation de la fibre peut provoquer la fissuration de la fibre de verre.Des essais de corrosion avec de l’acide chlorhydrique (37%) ont été effectués sur éprouvette SVR. Ces essais de corrosion ont été suivis par émission acoustique. Les observations au microscope électroniques à balayage (MEB) et les analyses physico-chimiques confirment la corrosion de fibres de verre dans une solution de HCl. L’utilisation de la micro-tomographie nous montre que cette technique permet d’avoir une information sur la profondeur d’attaque du matériau.Une approche statistique est utilisée pour caractériser les paramètres de la salve d’émission acoustique afin de les séparer. Le Clustering est fait en utilisant la méthode des k-moyennes. Trois classes d’émission acoustique distinctes ont ainsi été identifiées. L’analyse croisée de l’émission acoustique et des observations ont permis de relier les classes observées aux conséquences de la corrosion du SVR. / Since the 1980, Glass Reinforced Plastic (GRP) has been used for construction of pipes and tanks in the chemical industry, including the storage of mineral acids. This composite material offers superior and cost effective corrosion resistance. However, authors found accidental breakage of tanks (horizontal and vertical) containing mineral acids (hydrochloric and sulphuric). These failures are attributed to environmental stress-corrosion cracking (ESCC) mechanism. The corrosion of glass fibers in mineral acid solution is less known but very important. The mechanism of the corrosion, called leaching, is thought to induce tensile stresses in the surface of the glass. These stresses could be large enough to cause cracking of the fiber glass.Corrosion tests have been performed on GRP specimen. Aggressive environments used are hydrochloric acid (37%) This environment is known to react with E-glass. Corrosion tests have been monitored by acoustic emission.SEM observations and physicochemical analysis confirm the corrosion of glass fibers in HCl solution. The use of micro - tomography allows to have information on the depth of degradation of the material.Statistical approaches are used to characterize hit’s parameters. Clustering is made by using k-mean’s method. Three distinct acoustic emission classes are identified. Thanks to SEM observations and acoustic emission results, clusters can be assigned to the appearance of minor defects in the material.

This dissertation presents the study of freeze-thaw resistance of carbonated, low-lime calcium silicate cement based paste, mortar, and concrete and the pore system of these materials characterized by MIP, SEM, and image J analysis.