The understanding of the mesorectal spread in rectal cancer has lead to wide acceptance of total mesorectal excision (TME) as the surgical technique of choice for carcinoma in the lower and mid rectum. While oncological results and survival have improved with TME-surgery, morbidity and mortality remain important issues. The most feared complication is symptomatic anastomotic leakage. The aim of this thesis was to focus on the role of the defunctioning stoma, risk factors, and postoperative monitoring in regard to anastomotic leakage in sphincter saving resection of the rectum. Intraoperative adverse events were analysed in a retrospective population based case-control study in which all patients who underwent elective anterior resection in Sweden between 1987 and 1995, and who died within 30 days or during the initial hospital stay (n=140), were compared with patients chosen at random (n=423) who underwent the same operation during the same period, but survived the operation. Intraoperative adverse events were more frequent in those who died, and reconstruction of an anastomosis judged unsatisfactory by the surgeon improved the outcome. In a population based retrospective case-control study, risk factors for symptomatic anastomotic leakage were investigated in randomly chosen sample of patients who underwent anterior resection in Sweden between 1987 and 1995 (n=432). Twelve per cent of the patients developed symptomatic leakage, and 25% of the patients with leakage ended up with a permanent stoma. In multivariate regression analysis, low anastomosis, preoperative radiotherapy, male gender and intraoperative adverse events were independent riskfactors for anastomotic leakage. In a randomised multicentre trial patients operated with sphincter saving TME¨surgery for rectal cancer were randomised to a defunctioning stoma (n=116) or not (n=118). The overall rate symptomatic leakage was 19%. Patienst without a defunctioning stoma leaked in 28% and patients with a defunctioing stoma in 10%, a statistically significant difference (p<0.001) not previously demonstrated in any randomised trial of adequate size. Postoperative monitoring with computed tomography scan (CT-scan) on postoperative day 2 and 7, and C-reactive protein (CRP) daily in 33 patients operated on with anterior resection of the rectum, demonstrated larger pelvic fluid collections in patients with leakage before the leakage was clinically diagnosed. CRP was increased from postoperative day 2 and onwards in patients in whom clinical leakage was diagnosed on median postoperative day 8. In 23 patients who underwent anterior resection of the rectum, intraperitoneal metabolism was investigated using microdialysis technique measuring the carbohydrate metabolites lactate, pyruvate and glucose. Intraperitoneal cytokines IL-6, IL-10 and TNF-α were collected through a pelvic drain and analysed. In patients who developed leakage, the latate/pyruvate ratio was increased near the anastomosis on postoperative day 5 and 6, as well as IL-6 and IL-10 which were increased postoperatively day 1 and 2, while TNF-α was higher on day 1.

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Le but de ce travail a été de réaliser des études téphrostratigraphiques sur des environnements sédimentaires variés dans le but de définir, dans un premier temps, le degré d'efficacité des techniques de détection des téphras classiquement utilisées. Le travail d'analyse des cendres volcaniques a tout d'abord été ciblé sur des téphras clés et anciennement étudiés sur des sites reconnus, en Belgique et dans le Massif du Jura, dans le but d'actualiser des données avec les techniques d'analyses performantes actuelles. Le travail a ensuite été étendu à des sites de l'Est du Massif Central, dont le potentiel téphrostratigraphique n'avait jamais été exploité, offrant ainsi la possibilité de s'assurer sans ambiguïté de la source de cryptotéphras repérés dans le Jura et en Suisse, dont l'origine était incertaine. Ce travail d'échantillonnage a été réalisé dans des milieux lœssiques, carbonatés et tourbeux permettant également de discuter des conditions de conservation des dépôts volcaniques et de leurs constituants. Les études téphro-chrono-stratigraphiques s'inscrivent fréquemment dans une réflexion sur l'impact écologique et environnemental des éruptions volcaniques. Un nombre croissant d'études tendent à montrer un impact écologique des téphras, en étant la cause de bloom de diatomées. Ce travail de thèse a permis de discuter de cet aspect environnemental qui a été mené dans le Jura, dans un environnement défavorable à la préservation des diatomées. / The challenge of this work was to carry out several tephrostratigraphic studies in various sedimentary environments in order to test the efficiency of classical detection methods of tephra layers. First, analysis has been focused on tephra keys, previously studied in known sites, in Belgium and in the Jura Mountains, in order to update data with current analytical techniques. This work was later expanded to sites from eastern French Massif Central, an area with unexploited tephrostratigraphic potential, which offers the possibility to precise the source of cryptotephras identified in the Jura and Switzerland whose origin was uncertain. This work has been carried out in tephras sampled in loess, carbonate maris and peat allowing to discuss conservation conditions of volcanic deposits. Sorne tephro-chrono-stratigraphic studies show ecological and environmental impacts of volcanic deposits in lakes and peatlands, such as diatom blooms. This thesis allows to discuss this environmental aspect in carbonate maris, i.e. an unfavorable environment for preservation of diatoms.

Ce travail de thèse porte sur la modélisation dynamique 3D du rein et le suivi d’une tumeur de cet organe. Il s’inscrit dans le projet KiTT (Kidney Tumor Tracking) qui regroupe des chercheurs issus de plusieurs domaines : la modélisation géométrique, la radiologie et l’urologie. Le cadre de cette thèse suit une tendance de mini-invasivité des gestes chirurgicaux observée ces dernières années (HIFU, coelioscopie). Sa finalité est d’aboutir à un nouveau protocole de destruction de tumeurs rénales totalement non-invasif, par la diffusion d’agents physiques (ondes d’ultrasons) à travers la peau et focalisés sur la tumeur. Devant le mouvement et la déformation que le rein présente au cours du cycle respiratoire, la problématique de ces travaux de recherche est de connaître en permanence la position de la tumeur afin d’ajuster à moyen terme la diffusion des ondes en conséquence. / This Ph.D. thesis deals with the 3D dynamic modeling of the kidney and tracking a tumor of this organ. It is in line with the KiTT project (Kidney Tumor Tracking) which gathers researchers from different fileds: geometric modeling, radiology and urology. This work arised from the tendency of nowadays surgical gestures to be less and less invasive (HIFU, coelioscopy). Its goal is to result in a totally non-invasive protocol of kidney tumors eradication by transmitting ultrasound waves through the skin without breaking in it. As the kidney presents motions and deformations during the breathing phase, the main issue is to know the kidney and tumor positions at any time in order to adjust the waves accordingly.

Les technologies d’imagerie médicale permettent de visualiser pathologies et traumatismes. Cependant, même si cette imagerie permet des vues perspectives dynamiques, elle reste du domaine du 3D virtuel puisque sur un écran 2D. Une réplique présente dès lors un avantage certain : elle rend palpable la notion d'échelle et de volume et apparents des détails cachés ou ambigus et ainsi améliore ou facilite le diagnostic et la solution chirurgicale.Le prototypage rapide permet la fabrication d'une réplique à partir d'un fichier CAO issu des données d'imagerie, mais ce procédé n'est pour l'instant appliqué qu'à des cas très spécifiques. Nos travaux montrent qu'il peut l'être avec profit en orthopédie et traumatologie à des cas chirurgicaux certes complexes mais courants, et passer du laboratoire de recherche à l'établissement hospitalier.Une méthodologie est définie visant à passer des données DICOM3 à une réplique en ABS par prototypage rapide par dépôt de fil fondu via une reconstruction 3D numérique à l'aide de logiciels dédiés. Une étude de capabilité, transposable à tout procédé, quantifie la réponse et la fidélité de la machine et les paramètres optimaux. Trois applications (à partir de la tomographie RX) sont présentées à travers trois cas cliniques (ostéotomie, arthroplastie, trochléoplastie).Les exemples montrent que le procédé s'avère pertinent (et économiquement raisonnable) dès qu’il est question de géométrie complexe, de matérialisation du relief et d’appréciation d’un volume osseux. La représentation objective de l’échelle des volumes en constitue le point fort et l'intérêt est indéniable dans nombre de domaines de la chirurgie orthopédique et traumatologique. / The medical imaging technologies allow the visualization of diseases and injuries. However, even if dynamic perspective ones, these views remain a virtual 3D visualization because on a 2D screen. Real replicas have therefore a definite advantage: they can make palpable the notion of scale and volume and apparent hidden or ambiguous details and thus enhance or facilitate the diagnosis and the surgical solution.The rapid prototyping allows to achieve a replica from a CAD file issued from imaging data but this process is now only applied to specific cases. Our work shows that it can be applied with profit for complex but usual orthopaedic and trauma surgery cases. It can be so transfered from the research laboratory to the hospital.A methodology is defined to manufacture an ABS replica through rapid prototyping by fused deposition modelling from DICOM3 data and digital 3D reconstructions using dedicated software. The study of the capability, transferable to any process, quantifies the response and the accuracy of the machine and the optimal parameters. Three applications (from CT-scan) are presented through three clinical cases (osteotomy, arthroplasty and trochleoplasty) . The examples show that the method is appropriate (and economically reasonable) when it comes to complex geometry or assessment of bone volume. The objective representation of the volumes is the strength of the method and the interest is undeniable in many areas of orthopaedic surgery and traumatology.

La morphologie des os longs est affectée par les charges mécaniques qu'ils subissent, telles celles générées par les comportements locomoteurs. Dans ce mémoire, des images de coupes transversales de fémurs, tibias et humérus obtenues par CT-scan ont été analysées pour déterminer la locomotion de l'enfant de Dikika, un Au. afarensis juvénile, en se basant sur des comparaisons d'humains et de grands singes africains. Les résultats indiquent que le fémur de l'enfant de Dikika montre des signes de bipédie, mais ce n'est pas le cas du tibia. Malgré le fait que la forme de l'humérus est très similaire aux grands singes africains, la résistance de celui-ci aux tensions et torsions laissent supposer que l'enfant de Dikika ne pratiquait pas les locomotions typiques des grands singes comme l'arboricolisme ou encore la quadrupédie terrestre. Malgré tout, certains résultats montrent que la morphologie osseuse dépend aussi des processus ontogéniques et de la génétique de chaque taxon. / The morphology of long bones is affected by the mechanical loads they incur, such as those generated by locomotor behaviors. In this thesis, the images of cross sections of femora, tibiae and humeri obtained by CT-scan were analyzed to determine the locomotion of the Dikika child, a juvenile Au. afarensis, based on comparisons of humans and African apes. The results indicate that the Dikika child's femur shows signs of bipedalism, although the tibia does not. Despite the fact that the shape of the humerus is very similar to that of great African apes, its bending and torsional strength suggest that the Dikika's child did not practice locomotion typical of great apes such as arboricolism or terrestrial quadrupedism. Nevertheless, some results show that bone morphology also depends on the ontogenetic processes and the genetics of each taxon.

Ce mémoire a pour objectif de mieux comprendre la tomodensitométrie par rayons-x appliquée à la géocryologie. La majorité des études ayant pour but d’analyser le pergélisol en utilisant la tomodensitométrie sont qualitative. De ce fait, il est principalement question de décrire les cryostructures et la disposition géométrique de la glace dans le pergélisol. Il existe peu d’études quantitatives où le volume de glace est estimé avec la tomodensitométrie. De ce fait les méthodologies quantitatives sont peu développées et leur degré de confiance est mal connu. Des échantillons de pergélisol ont été scannés puis analysés avec le logiciel de visualisation Dragonfly©. Une méthode d’analyse quantitative a été développée et combinée à des mesures en laboratoire afin de déterminer l’erreur entre la proportion en glace estimée sur les Ct-Scans et celle mesurée sur l’échantillon physique. Ensuite, une équation pour essayer de corriger cette erreur a été appliquée. Celle-ci a été déterminée à partir de comparaisons des estimations des volumes de glace sur les Ct-Scans et leurs valeurs mesurées en laboratoire. Ces comparaisons ont également permis d’estimer la quantité de matière organique présente dans un échantillon. Les cryostructures du pergélisol ont été modélisées en 3D. Cela a permis de bonifier la classification Nord-Américaine établie par Murton et French en 1994 et de quantifier les volumes respectifs de glace et de sédiments. / This thesis aims to better understand x-ray computed tomography in geosciences and more particularly its use with frozen ground science. Most studies in permafrost science using x-ray computed tomography were qualitative. Therefore, they mainly describe the permafrost cryostructures and the geometric arrangement of the ice in permafrost. There were few quantitative studies where the volumetric ice content of permafrost was estimated with Ct-Scans. As a result, quantitative methodologies are poorly developed, and their degree of confidence is also poorly assessed. Samples from different locations in the Canadian Arctic were scanned and analyzed using Dragonfly©, a visualization software. A quantitative analysis method has been developed and combined with laboratory measurements to calculate the error between the proportion of ice estimated on the Ct-Scans and the one measured on the physical sample. A correction method was developed and applied to the Ct-scans dataset to reduce the error in volumetric ice content estimations. This equation also allows to give an estimation of the organic matter proportion inside a sample. The permafrost cryostructures were modeled in 3D. This improved the visualization of the cryostructures of the North American classification established by Murton and French in 1994, and it allowed to quantify their volumetric ice and sediment contents.

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Résumé Les entéropneustes, avec les Pterobranchia et les Planktospaeroidea, constituent le petit phylum deutérostomien d’Hemichordata, qui est généralement considéré comme une première ramification de la lignée en direction des Chordata. On s’attend à ce que le groupe détienne des indices sur l'évolution de la notocorde des chordés, du tube neural, des arcs branchiaux et de la glande thyroïde (Sato et al., 2008 ; Cameron et al., 2000). Je présente ici une étude taxonomique détaillée de nouvelles espèces de certaines familles et des études détaillées de leurs embryons et de leur structure musculaire. Dans le premier chapitre, j'ai fourni un contexte général sur les Enteropneusta (habitudes de vie, évolution, biogéographie et fossiles) et un diagnostic des familles d'Enteropneusta. Dans le chapitre deux, j'ai décrit une nouvelle espèce de la famille des entéropneustes Ptychoderidae d'Amérique du Nord en utilisant des méthodes histologiques traditionnelles, Balanoglossus sonorensis nov. sp., originaire du golfe de Californie, cette espèce se distingue de toutes les autres espèces du genre par la présence d'un long sillon médidorsal très profond sur la proboscis, du tissu conjonctif massif au centre du coelome et de la formation rapide et complète de les plaques radiales de la trompe. Le mésentère ventral du collier et l'emplacement des pores gonadiques du tronc sont uniques à cette espèce. Le chapitre trois a fourni une description formelle de Balanoglossus occidentalis, de Puget Sound, Washington, basée sur un manuscrit de W. E. Ritter. Les caractéristiques uniques de cette espèce comprennent. Le péricarde ne s'est pas formé en deux cornes et un glomérule qui s'étendaient largement sur la surface du péricarde et s'étendaient largement sur les parties latérales et ventrales de la stomocordé. Le cordon nerveux du collier a une seule cavité et la partie digestive du tronc était plus petite que la partie branchiale. Dans le chapitre quatre, j’ai quantifié l'efficacité de la micro-tomodensitométrie (CT-scan) dans 4 la taxonomie des entéropneustes. J’ai trouvé que le CT-scan est une alternative potentielle à l'histologie pour des spécimens uniques ou rares, mais il constitue plutôt un complément à l'histologie qui rend la taxonomie plus accessible et compréhensible pour les non-spécialistes. Au chapitre cinq, j'ai décrit l'espèce Schizocardium karankawa sp. nov (famille des Spengelidae) de la Laguna Madre, Texas, comprenant une phylogénie moléculaire, des détails sur sa fécondation et son développement avec un accent particulier sur son développement musculaire à travers la larve de tornaria et jusqu'au stade juvénile du ver. Au chapitre six, j'ai créé une collection virtuelle des entéropneustes d'Amérique du Nord basée sur des spécimens holotypes collectés par Cameron et empruntés au Musée national d'histoire naturelle (Smithsonian). Ces données comprennent des numérisations numériques haute résolution de chaque lame histologique comprenant les holotypes, les détails de la collection, notamment le nom du collectionneur, l'emplacement, les dates et la coloration fixatrice et histologique. La collection virtuelle est disponible sur Canadensys https://www.canadensys.net/, un membre actif du Global Biodiversity Information Facility (GBIF). Ce chapitre est important, car la numérisation de la collection d’entéropneustes apportera de nombreux avantages, notamment la création d'une documentation constante des collections, le suivi des changements dans la répartition des espèces au fil du temps et l’accès à une grande diversité de morphologies pour comprendre les variations intraspécifiques et interspécifiques. Dans le chapitre sept, j'ai fourni une conclusion générale, la motivation de mon travail, un résumé du travail de taxonomie effectué dans le laboratoire Cameron et la stratégie de tomodensitométrie. Enfin, j'ai fourni un bref aperçu de mes perspectives d'avenir concernant mon désir d’étendre ce travail par l'étude de la taxonomie des entéropneustes nord-africains. / Abstract The Enteropneusta (acorn worms), with the Pterobranchia, and the Planktospaeroidea constitute the small deuterostome phyla Hemichordata, which is generally regarded as an early offshoot of the line to the Chordata. The group is expected to hold clues about the evolution of the chordate notochord, neural tube, gill bars, and thyroid gland (Sato et al., 2008; Cameron et al., 2000). Here, I present a detailed taxonomic study of new species of some families and some detailed studies of their embryos and muscular structure. In the first chapter, I provided a general background of Enteropneusta (life habits, evolution, biogeography, and fossils) and a diagnosis of Enteropneusta families. In chapter two, I described one new species of the family Ptychoderidae acorn worm from North America using traditional histological methods, Balanoglossus sonorensis nov. sp., from the Gulf of California. This species is different from all the other Balanoglossus species by the presence of a deep, long middorsal groove on the proboscis, the massive connective tissue in the center of the coelom in conjunction with the formation of the proboscis radial muscle plates. The collar ventral mesentery and the location of the trunk gonadal pores are unique to this species. Chapter three provided a formal description of Balanoglossus occidentalis from Puget Sound, Washington, based on a manuscript by W.E. Ritter. Unique characteristics of this species include the following: The glomerulus spreads widely across the pericardium's surface and extends down over the stomochord's lateral and ventral portions. The collar nerve cord has a single cavity, and the digestive portion of the trunk is smaller than the branchial portion. In chapter four, we quantified the efficacy of micro-computed tomography (CT scans) in acorn worm taxonomy. We found that CT scans are a potential alternative to histology for 7 unique or rare specimens, but they are more of a complement to histology that makes taxonomy more accessible and understandable for non-specialists. In chapter five, I described the species Schizocardium karankawa sp. nov (family Spengelidae) from Laguna Madre, Texas, including a molecular phylogeny, details of its fertilization and development with particular emphasis on its muscle development through the tornaria larva and into juvenile worm stage. In chapter six, I created a virtual collection of acorn worms from North America based on holotype specimens collected by Cameron and borrowed from the National Museum of Natural History (Smithsonian). These data include high-resolution digital scans of every histological slide that comprises the holotypes and the collection details, including the collector’s name, location, dates, and fixative and histological stain. The virtual collection is available on Canadensys https://www.canadensys.net/ an active member of the Global Biodiversity Information Facility (GBIF). This chapter is significant because digitizing the acorn worm collection will bring many benefits, including the creation of a constant document of collections, tracking changes in species distributions over time, and providing a wide diversity of morphologies to understand intraspecific and interspecific variation. In chapter seven, I provided a general conclusion, the motivation of this thesis research, a summary of the taxonomic work from the Cameron lab, and the CT scan strategy. Finally, I provided a brief overview of my desire to continue this work by expanding on the knowledge of North African acorn worms.

Sachant que plusieurs maladies entrainent des lésions qui ne sont pas toujours observables à l’oeil, cette étude préliminaire en paléopathologie humaine utilise une approche complémentaire issue de l’imagerie médicale, le ct-scan, afin de fournir des diagnostics plus précis. L’objectif est donc de tester ici l’efficacité et les limites de l’analyse scanographique durant l’analyse de spécimens archéologiques. Un échantillon de 55 individus a été sélectionné à partir de la collection ostéologique provenant du cimetière protestant St. Matthew (ville de Québec, 1771 – 1860). Une analyse macroscopique et scanographique complète a alors été effectuée sur chaque squelette. Les observations macroscopiques ont consisté à enregistrer une dizaine de critères standardisés par la littérature de référence en lien avec des manifestations anormales à la surface du squelette. Les ct-scans ont été réalisés à l’Institut National de la Recherche Scientifique de la Ville de Québec avec un tomodensitomètre Somatom de Siemens (définition AS+ 128). Les données scanographiques ont permis d’enregistrer une série de critères complémentaires sur la structure interne de l’os (amincissement/épaississement de la corticale, variation de densité, etc.) Selon la méthode du diagnostic différentiel, des hypothèses ou diagnostics ont été proposés. Ils sont principalement basés sur les critères diagnostiques mentionnés dans les manuels de référence en paléopathologie, mais aussi à l’aide de la littérature clinique et l’expertise de médecins. Les résultats présentés ici supportent que: 1) Dans 43% des cas, les données scanographiques ont apporté des informations essentielles dans la diagnose pathologique. Cette tendance se confirme en fonction de certaines maladies, mais pas d’autres, car certains diagnostics ne peuvent se faire sans la présence de tissus mous. 2) La distribution spatiale de la plupart des lésions varie selon les régions anatomiques, aussi bien en macroscopie qu’en scanographie. 3) Certains types de maladie semblent associés à l’âge et au sexe, ce qui est conforté par la littérature. 4) Cette recherche démontre aussi que le processus de diagnose nécessite, dans 38% des cas, une analyse complémentaire (ex. histologie, scintigraphie, radiographie) pour préciser le diagnostic final. / Because some diseases produce lesions that cannot be seen macroscopically, this preliminary paleopathological study will use the ct-scan, as a complementary approach in order to improve diagnosis. This project will attempt to evaluate the efficiency of the ct-scan approach for the analysis of archaeological specimens in paleopathological study. Fifty-five individuals from St. Matthew’s protestant cemetery (Quebec City, 1771- 1861) were selected for the present study. Both macroscopic and scanographic analyses were performed on each skeleton. Macroscopic observations were recorded according to at least ten standard criteria based on the reference literature that reports abnormal phenomena on skeletal surfaces. Ct-scans were obtained at the Institut National de la Recherche Scientifique of Quebec City with a SOMATOM CT-scanner (Siemens model, Definition AS+ 128). Scanographic data provided a series of complementary criteria on internal bone structures (thinning/thickening of the cortical layer, density variation, etc.). According to the method of the differential diagnosis, diagnoses were proposed. Most of them were based on diagnostic criteria reported in the paleopathological literature as well as in clinical studies. The results presented support that: 1) For 43% of our sample (N=55), ct-scan data provided key information for the paleopathological diagnosis. The ct-scan provided additional information for some diseases only, partly because some diagnoses cannot be done without the presence of soft tissues. 2) The distribution of most lesions, both macroscopic and scanographic, did vary according to the anatomical regions. 3) Some types of diseases seem to vary according to age and sex, as supported by the literature. 4) Our research also shows that the diagnosis could be improved and refined in 38% of the cases with complementary analyses (histology, scintigraphy, radiography, etc.).