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Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

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Submitted by Angevaldo Filho (angevaldomaia@gmail.com) on 2018-06-12T20:27:29Z No. of bitstreams: 1 Angevaldo Maia Filho_DissertaçãoFinal.pdf: 1032229 bytes, checksum: 20f2efcbc00b7e243ef113a7054260b6 (MD5) / Approved for entry into archive by NUBIA OLIVEIRA (nubia.marilia@ufba.br) on 2018-06-18T18:39:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Angevaldo Maia Filho_DissertaçãoFinal.pdf: 1032229 bytes, checksum: 20f2efcbc00b7e243ef113a7054260b6 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-18T18:39:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Angevaldo Maia Filho_DissertaçãoFinal.pdf: 1032229 bytes, checksum: 20f2efcbc00b7e243ef113a7054260b6 (MD5) / Neste trabalho, discute-se o papel de um experimento de 1950, realizado pela física sino estadunidense Chien Shiung Wu, em colaboração com seu assistente de pesquisa, Irving Shaknov, nas discussões sobre os fundamentos da teoria quântica. A experiência realizada é comumente apontada como sendo o primeiro experimento capaz de representar o fenômeno que hoje é conhecido como entrelaçamento quântico, tornando-se a chave para o desenvolvimento de novas tecnologias, tais como, a criptografia, a teleportação e a computação quântica. Esse experimento garante a Wu um papel fundamental no que diz respeito à corroboração da mecânica quântica. A trajetória de vida e intelectual dessa cientista é também um rico episódio tanto para se discutir a questão de gênero quanto para dar visibilidade às mulheres das ciências. / In this paper, we discuss the role of a 1950 experiment carried out by physics Chien Shiung Wu, in collaboration with his research assistant, Irving Shaknov, in the discussions on the foundations of quantum theory. The experiment performed is commonly referred to as the first experiment capable of representing the phenomenon that is now known as quantum entanglement, becoming the key to the development of new technologies, such as cryptography, teleportation and quantum computing. This experiment guarantees Wu a fundamental role in the corroboration of quantum mechanics. The life and intellectual trajectory of this scientist is also a rich episode both to discuss the gender issue and to give visibility to the women of the sciences.

En recherche et développement pharmaceutiques un candidat thérapeutique doit passer plusieurs barrières précliniques afin de déterminer certains paramètres pharmacocinétiques et pharmacodynamiques avant toute administration à l’homme. Malgré les efforts investis en R&D ces dernières années, l’industrie du médicament a souffert d’un ralentissement dans le développement de nouvelles molécules innovantes. Car avant sa mise sur le marché, tout candidat doit justifier de la sécurité liée à son utilisation mais aussi de sa balance bénéfice/ risque. Les modèles standards utilisés en développement en oncologie ne sont pas assez prédictifs et bien souvent non-adaptés, avec une niche tumorale inexistante. C’est pourquoi il est aujourd’hui essentiel de travailler sur des systèmes plus sensibles et mimant plus fidèlement la pathologie humaine afin d’obtenir des médicaments plus efficaces et moins toxiques pour une meilleure prise en charge. L’utilisation du modèle spontané de cancers comme approche prédictive en oncologie comparée a été rapportée par plusieurs équipes à travers le monde. En effet, les fortes similitudes au niveau histologique, moléculaire et clinique rapportées entre les tumeurs humaines et canines, font de ce modèle un allié essentiel pour l’optimisation du développement pharmaceutique chez l’homme ayant un bénéfice réciproque à la fois à la médecine humaine et vétérinaire.Chez l’homme, les mélanomes constituent l’une des formes les plus agressives des cancers cutanés. Ils représentent 4 à 11% des néoplasies cutanées et seulement 2% des cancers de l’épiderme. Ce sont des tumeurs très immunogènes et de très mauvais pronostic au stade métastatique contribuant au développement d’une réponse immunitaire anti-tumorale bien souvent responsable d’échappements et de résistances au traitement. Et malgré l’amélioration de 50 à 80% de la survie globale à 5 ans ces vingt dernières années, son incidence ne cesse d’augmenter et environ 7000 cas sont rapportés chaque année en France avec plus de 75% de décès liés à ces tumeurs.Bien que rares, ces tumeurs représentent 7% des cancers diagnostiqués chez le chien et environ 160000 cas sont recensés chaque année au niveau mondial. Sa localisation est buccale dans plus de 50% des cas. C’est aussi l’un des cancers les plus agressifs chez le chien, avec une survie globale post-opératoire de 173 jours associé à des métastases ganglionnaires et pulmonaires le plus souvent.Le but de ce travail a été la validation préclinique et clinique du modèle tumoral spontané canin dans la compréhension des mécanismes de cancérogenèse, de dormance tumorale et de développement thérapeutique. Validation préclinique, dans un premier temps via le développement et la caractérisation de modèles cellulaires et murins de mélanomes canins. Puis, dans un second temps, la validation clinique par le biais d’essais thérapeutiques chez le patient chien.A partir de prélèvements issus de deux profils cliniques distincts, deux lignées cellulaires de mélanome canin ont été développées et caractérisées sur le plan pharmacologique, génomique et fonctionnel. Une liste d’altérations génétiques a été établie sur ces deux profils en accord avec la littérature et présentant des points communs avec la pathologie humaine. De plus, il est bien établi que l’hétérogénéité tumorale est responsable de résistances au traitements conduisant aux rechutes, c’est pourquoi nous nous sommes par la suite intéressés à l’étude des populations souches tumorales au sein de notre modèle et à l’identification de marqueur permettant le ciblage de ces cellules pouvant contribuer ainsi à l’avancement de l’enrichissement de l’arsenal thérapeutique oncologique.En conclusion, le patient chien est doté d’un système immunitaire intact et d’une niche tumorale complète, constituant ainsi un système in-vivo très intéressant pour l’homme, pouvant contribuer à avancer la recherche et améliorer grandement nos connaissances sur cette pathologie. / Pharmaceutical development is a long and fastidious process. In fact, each drug candidate has to meet with a certain safety criteria list, pharmacokinetic and pharmacodynamics profiles need to be determined prior to first use in humans and market approval.For years, the pharmaceutical industry has been suffering from a lack of innovative molecules and thus despite the efforts and cost increases in R&D programs. And most novel drug candidates entering clinical trials fail to reach approval, largely because preclinical models used in development do not provide adequate information about their efficacy or toxicity. That’s why; more predictive models of efficiency in oncology, shaping more precisely the human pathology are needed.The study of novel drug candidates in dogs with naturally occurring tumors allows drug assessment in neoplasms sharing many fundamental features with its human counterparts, and thus provides an opportunity to answer questions guiding the cancer drug development path in ways not possible in more conventional models. Moreover, the strong homologies in clinical presentation, morphology, and overall biology between dogs and their human counterparts make companion animals a good model to investigate tumor process from ætiology to tailored treatments.The aim of this project was to validate the canine spontaneous tumor model, by combining preclinical and clinical approaches, in the comprehension of the underlying mechanisms of cancer from carcinogenesis to drug resistance and tumor dormancy and also the discovery of new tools essential for the prediction, diagnosis clinical follow-up and treatment.Metastatic melanoma is one of the most aggressive forms of cutaneous tumors in humans. It constitutes 4 to 11% of skin malignancies and only 2% of the cancers of the epidermis. These highly immunogenic tumors hold a severe prognosis when metastasized and contribute to an immune anti-tumor reaction which could potentially lead to immune escape and resistance to most standard treatment protocols. And even if the 5-year survival has been improved to 50 – 80% over the past decades, its incidence is still in the rise with 7000 cases and 75% related deaths reported every year in France.In dogs, melanomas are one of the most frequently diagnosed malignancies of the oral cavity. These cancers account for 7% of all malignant tumors in dogs and 160000 reported every year worldwide. It also constitutes one of the most aggressive metastasizing tumors with a median post-surgery survival rate of 173 days.We developed and characterized immunucytochemically, pharmacologically and genomically two canine melanoma cell lines from naturally occurring dog tumors with distinct clinical profiles. A list of genetic alterations of these two profiles has also been established and is in accordance with the published literature, presenting same features as human tumors. And because tumor heterogeneity is responsible of resistance to treatment and relapse, we isolated and investigated cancer stem cell populations in our cell line models in order to identify the linked biomarkers which may constitute future potential targets for the expansion of the oncological therapeutic panel.In conclusion, due to its intact immune system, tumor niche and also because it shares the same environment as we do, the canine patient represent a promising opportunity in the advancement of cancer research, the acceleration of translation process and the setting up of more effective and less toxic molecules with dual benefits for the human and veterinary medicine toward better patient care.

Le tapis de pression est utilisé depuis 2000 pour analyser la marche chez l’homme mais seulement depuis 2004 chez le chien. Objectif : la codifier l’utilisation du système GAITRite® pour analyser la marche chez les chiens sains et pathologiques ; l’obtenir des bases de données concernant les paramètres spatio-temporels ainsi que cinétique lors de la marche de chiens sains de taille différente ; déterminer des modifications de ces paramètres selon les affections spontanées ou induites ; aider au diagnostic lors de consultation des animaux boiteux et évaluer le suivi de traitements médicaux ou chirurgicaux. Les résultats obtenus montrent que ce système est capable de fournir efficacement les paramètres spatio-temporels, ainsi que la qualification de l’appui des quatre membres en un même cycle, sur plusieurs foulées consécutives. Les conditions expérimentales de l’utilisation du tapis de pression sont les mêmes pour les appuis des quatre membres lors d’un même test, ainsi des comparaisons entre membres peuvent être raisonnablement réalisées alors que les systèmes à un plateau de force ne le permettent pas. Les calculs de ratio antérieur/postérieur et de symétrie gauche/droite facilitent l’interprétation des valeurs des différents paramètres de la marche du chien et permettent de faire rapidement une distinction entre un chien sain et un chien boiteux. Nous avons montré qu’il était possible d’effectuer le suivi de traitements chirurgicaux et d'évaluer l’efficacité de biomatériaux implantables pour la réparation du nerf péronier chez le chien. De ce travail, une approche particulière et unique de l’analyse de la marche chez les quadrupèdes est proposée. Elle offre la possibilité d’obtenir efficacement les paramètres spatio-temporels de l’appui des 4 membres de la marche aussi bien chez le chien sain que chez ceux présentant des affections locomotrices précoces, discrètes ou provoquées / Pressure walkway was used for gait analysis in human since 2000 but only for a few years in dog. This thesis was proposed with the intension: to codify its utilization for walking analysis in healthy and pathological dogs; to obtain databases concerning spatial and temporal parameters as well as pressure parameter for 4 feet during walking in healthy dog of size difference; to define the variations according to the affections; to verify the assistance with the diagnosis during consultation orthopedic and to determine the performances of this material were also used to evaluate the follow-up of medical or surgical treatment.The advantages of this system were to be able to obtain the spatio-temporal parameters as well as qualification the support of 4 feet in the same cycle, on several consecutive strides. Contrary to a force platform, the experimental conditions during the use of the pressure walkway was the same for the supports of 4 feet during the same test, moreover the comparisons between foots can be reasonably realized. Calculations of the ratio fore/hind and the symmetry left/right helped more easily to walking analysis in dog and make it possible to quickly discriminate a healthy or a lame dog. This particular approach of walking analysis in the quadrupeds is unique, it was validated during this work by showing its power for the spatial, temporal characterization of the support of the 4 feet during walking in the large and small healthy dog as well as the dog presenting of the locomotors affections spontaneous or models induced for experimental

L’identification des mutations génétiques impliquées dans les maladies rares est un prérequis pour mieux les comprendre, les traiter et accompagner les patients. Pour se faire, des modèles animaux présentant des maladies spontanées homologues aux maladies humaines sont très prometteurs. Le chien développe spontanément des maladies génétiques, rares chez l’Homme, mais fréquentes dans certaines races de chiens, ce qui simplifie les analyses génétiques. Ma thèse a porté sur deux maladies neurologiques : l’épilepsie et la neuropathie. Pour l’épilepsie, l’objectif était d’identifier des variants génétiques à partir de données de génotypage et de séquençage de génomes complets de deux races canines prédisposées. Un locus lié à la maladie a été identifié dans une race et des variants ponctuels et structuraux candidats ont été identifiés dans les deux races et sont en cours de validation par séquençage ciblé. Pour la neuropathie, l’équipe avait identifié une mutation en amont du gène GDNF, responsable d’une neuropathie sensitive chez des chiens de chasse. J’ai participé à la validation fonctionnelle de cette mutation. De plus, GDNF étant un excellent gène candidat pour les neuropathies humaines, j’ai séquencé ce gène chez 111 patients et extrait les variants de GDNF d’une base de données d’exomes et de génomes de plus de 600 patients. J’ai ainsi identifié 21 variants rares ou inconnus et les ai priorisé selon leurs impacts prédits in silico. Ces deux projets, alliant analyses génétiques, génomiques et fonctionnelles, chez l’homme et le chien, montrent le potentiel du chien pour l’identification de gènes candidats dans des maladies rares et/ou complexes chez l’Homme. / The identification of genetic mutations involved in rare diseases is a prerequisite for a better understanding, therapies and care to patients. To this aim, animal models declaring spontaneous diseases, homologous to human diseases are very promising. Dogs spontaneously develop genetic diseases, rare in humans, but frequent in some dog breeds, which simplifies the genetic analyzes. My thesis focused on two neurological diseases: epilepsy and neuropathy. For epilepsy, the goal was to identify genetic variants from genotyping data and sequencing of whole genome of dogs from two predisposed breeds. A disease-related locus has been identified in one breed and candidate point mutations and structural variants were identified in the two breeds and are being validated by targeted sequencing. For neuropathy, the team previously identified a mutation upstream of the GDNF gene, responsible for sensory neuropathy in hunting dogs. I participated to the functional validation of this mutation. In addition, GDNF being an excellent candidate gene for human neuropathies, I sequenced this gene in 111 patients and extracted GDNF variants from a database of exomes and genomes from more than 600 patients. I identified 21 rare or unknown variants and prioritized them according to their in silico predicted impacts. These two projects, combining genetics, genomics and functional analyses, in humans and dogs, show the dog's potential for identifying candidate genes in rare and / or complex diseases in humans.

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Malgré le manque d’études sur ce sujet, le cancer est considéré comme une des principales causes d’hyperlactatémie de type B chez le chien. Les cellules malignes ont une production accrue de lactates secondaire à une glycolyse aérobie accrue, via l’effet Warburg. Les mécanismes ne sont pas encore clairement établis mais certains auteurs suggèrent que le cancer pourrait causer une hyperlactatémie via l’effet Warburg. Cette étude a pour objectif de déterminer si les tumeurs malignes peuvent être associées à une hyperlactatémie cliniquement significative (≥2,5 mmol/L) chez le chien. Trente-sept chiens atteints de tumeurs malignes ont été recrutés (22 atteints de tumeurs hématopoïétiques et 15 de tumeurs non hématopoïétiques). Le diagnostic était confirmé par analyse histologique, ou cytologique en cas de lymphome. Les autres causes possibles d’hyperlactatémie étaient écartées puis la mesure des lactates sanguins était réalisée sur sang veineux jugulaire immédiatement analysé avec le LactatePro®. Aucun chien n’était hyperlactatémique. La concentration moyenne en lactates sanguins était de 1,09 mmol/L. La concentration moyenne en lactates sanguins pour les chiens atteints de tumeurs non hématopoïétiques et hématopoïétiques était respectivement de 0,95 mmol/L et de 1,19 mmol/L. Les chiens atteints de lymphome (n=18) avaient une concentration moyenne en lactates sanguins de 1,15 mmol/L. Les tumeurs malignes ne sont pas associées à une hyperlactatémie de type B cliniquement significative chez le chien. L’hyperlactatémie tumorale est donc une complication rare chez le chien. Son diagnostic devrait conduire à une investigation minutieuse des autres causes d’hyperlactatémie. / Cancer is considered a cause of type B hyperlactatemia in dogs. However, studies evaluating cancer as a cause of clinically relevant type B hyperlactatemia (≥2.5 mmol/L) are lacking. It is well accepted that cancer cells have a higher lactate production due to increased aerobic glycolysis, known as the Warburg effect. The mechanisms through which aerobic glycolysis occurs are not well elucidated but it has been suggested that neoplasia may cause type B hyperlactatemia via this process. The aim of this study is to determine if canine malignant tumors could be associated with a clinically relevant type B hyperlactatemia (≥ 2.5 mmol/L). Thirty-seven dogs with malignant tumors were included: 22 with hematopoietic and 15 with solid tumors. Histology was used to confirm the diagnosis (cytology was considered appropriate for lymphoma). Confounding factors associated with hyperlactatemia were excluded. Lactate measurements were obtained from a free flow jugular whole blood sample and immediately analyzed using the LactatePro®. All dogs had lactate values less than 2.5 mmol/L. The mean blood lactate concentration was 1.09 mmol/L. The mean blood lactate concentration for solid and hematopoietic tumor was 0.95 mmol/L and 1.19 mmol/L respectively. Dogs with lymphoma (n = 18) had a mean blood lactate concentration of 1.15 mmol/L. Malignant tumors were not considered a cause of clinically relevant type B hyperlactatemia. Therefore, cancer related type B hyperlactatemia in dogs with cancer is uncommon and its diagnosis should prompt careful investigation for causes other than cancer.

La vitamine E (VE) est parfois préconisée pour le traitement de l’arthrose chez le chien, par contre aucune étude n’a documenté cette efficacité. L’objectif de cette étude était de déterminer l’effet d’une forte dose de VE alimentaire sur l’inflammation et la douleur arthrosique chez le chien. Deux groupes de chiens avec arthrose provoquée par section du ligament croisé crânial du membre postérieur droit ; un groupe contrôle (n=8) et un groupe supplémenté avec la VE (n=7), ont été suivis selon un design parallèle, randomisé et en aveugle. La supplémentation a été commencée 1 jour après la chirurgie avec une dose de 400 UI/animal/jour par voie orale pendant 56 jours. Les évaluations objectives (activité électrodermique, EDA) et subjectives (VAS, NRS) de la douleur ont été faites avant la chirurgie J0, à J28 et à J55 après chirurgie. La détermination de la concentration synoviale des marqueurs de l’inflammation (IL-1β, PGE2 et NOx) et l’étude lésionnelle ont été faites après l’euthanasie à J56. Une comparaison unilatérale avec un seuil alpha de 10% a été réalisée. Les concentrations synoviales de PGE2 et de NOx étaient faibles chez le groupe supplémenté en VE par rapport au contrôle (P=0,03 et P<0,0001 respectivement). Les valeurs de VAS, NRS et EDA ont montré une tendance constante à l’amélioration de la douleur dans le groupe traité, avec des résultats significatifs obtenus pour VAS à J55 et pour EDA à J28 (P ajusté = 0,07 dans les deux cas). L’analyse histologique du cartilage articulaire a montré une réduction significative des scores lésionnels dans le groupe traité. C’est la première fois qu’une étude menée chez le chien avec arthrose, a montré qu’une forte dose en VE alimentaire permet de réduire les marqueurs de l’inflammation articulaire, les lésions histologiques cartilagineuses et permet aussi d’améliorer les signes de la douleur associe à l’arthrose. / Because of the evidence of some anti-inflammatory and analgesic activities of vitamin E (VE) in human osteoarthritis (OA), this double blind and randomized pilot study used a broad spectrum of clinical and laboratory parameters to investigate whether such beneficial effects could be detected in a canine experimental OA model. Dogs were divided into 2 groups: control group (n = 8) receiving a placebo, and test group (n = 7) receiving orally 400 IU/ animal/ day of VE during 55 days, starting the day after transection surgery of the cranial cruciate ligament. At d56, dogs were euthanized and concentrations of prostaglandin E2 (PGE2), nitric oxide (NO) and interleukin-1β (IL-1β) were measured in synovial fluid samples. Severity of lameness and pain was assessed using a visual analogue scale (VAS), a numerical rating scale (NRS) and electrodermal activity (EDA) at d0, d28 and d55. The size and grade of cartilage macroscopic lesions on femoral condyles and tibial plateaus were evaluated, and the histological severity of cartilage lesions and synovial inflammation was determined. One-side comparison was conducted at an alpha-threshold of 10%. Synovial amounts of NOx and PGE2 were lower in the test group (P < 0.0001 and P = 0.03, respectively). Values of VAS, NRS and EDA showed a consistent trend to be lower in the test group compared to the control, while statistical significance was reached for VAS at d55 and EDA at d28 (adjusted P = 0.07 in both cases). Histological analyses of articular cartilage showed a significant reduction in lesions’ scores in the tested group. For the first time, a study in dog with OA using high dose of VE showed that this supplementation reduces inflammation joint markers and histological expression, as well as tends to improve signs of pain.