Deep Brain Stimulation (DBS) is a developing therapeutic technique with a high potential to control and treat central nervous system diseases through neuromodulation. DBS utilizes through implanted electrodes that are inserted in the targeted brain structure. Being an emerging technology; neuromodulation introduces many challenges that are not yet comprehensively identified, characterized and resolved. The advancement of this technique requires qualitative and quantitative perception of the brain response to electrical stimulation which is controlled by the electric field distribution within the brain tissue. This can be realized by formulating the tissue-field interaction such that we will have a better understanding of the spatial extent and the direct effects of deep brain stimulation (DBS) on neurons activity. The focus of this research is to develop a model for encoding and decoding the neuron activity in the DBS region and to address all the parameters that affect this activity in order to have a complete understanding of the DBS problem and to develop a brain model that can be readily used in DBS analysis. Our goal is to study the immediate direct effects of the stimulating field and examine where the beneficial effects of DBS originate since the mechanism of DBS is not yet fully understand and hence an inclusive comprehensive performance study will be done for the DBS problem.

Deep Brain Stimulation (DBS) is a developing therapeutic technique with a high potential to control and treat central nervous system diseases through neuromodulation. DBS utilizes through implanted electrodes that are inserted in the targeted brain structure. Being an emerging technology; neuromodulation introduces many challenges that are not yet comprehensively identified, characterized and resolved. The advancement of this technique requires qualitative and quantitative perception of the brain response to electrical stimulation which is controlled by the electric field distribution within the brain tissue. This can be realized by formulating the tissue-field interaction such that we will have a better understanding of the spatial extent and the direct effects of deep brain stimulation (DBS) on neurons activity. The focus of this research is to develop a model for encoding and decoding the neuron activity in the DBS region and to address all the parameters that affect this activity in order to have a complete understanding of the DBS problem and to develop a brain model that can be readily used in DBS analysis. Our goal is to study the immediate direct effects of the stimulating field and examine where the beneficial effects of DBS originate since the mechanism of DBS is not yet fully understand and hence an inclusive comprehensive performance study will be done for the DBS problem.

Alzheimer's disease (AD) is the neurodegenerative disease responsible for the majority of dementia cases across the United States. Its pathology involves the accumulation of protein plaques in areas of the brain directly involved with learning and memory formation, causing cognitive impairments and loss of independence in everyday life. Deep brain stimulation (DBS) is a relatively young field in medicine that has gained a great deal of traction with its efficacious clinical outcomes in neurological diseases including Parkinson's disease, epilepsy, depression and obsessive-compulsive disorder. More recently, researchers have sought to discover the proper application of DBS to improve the formation of episodic memory to provide a comparable or superior therapy for AD. Many experiments have been performed using different electrical parameters, hardware, or locations stimulated in the brain, which produced mixed results for benefits in memory reinforcement. Of the various brain structures available to target, the Entorhinal Cortex (EC) has been shown to lead to numerous positive outcomes. Additionally, one study used a novel approach, applying DBS in response to the neural activity of the individual brain during memory encoding tasks, which produced improvements in memory performance. This proposal aims to use these modalities in concert - a closed-loop stimulation approach that monitors neural activity and targeting the EC - in AD dementia patients to act as an adjuvant therapy to current acetylcholinesterase inhibitor medications that provide weak efficacy when used alone. This will be conducted in a 2 year, multicenter, double-blind, randomized controlled clinical trial comparing treatment with dual therapy consisting of DBS and an acetylcholinesterase inhibitor, to those with acetylcholinesterase inhibitor monotherapy. Participants will have mild or moderate AD at baseline, evaluated using the Mini-Mental State Examination and their progress in both experimental arms will be recorded using the 13 item Alzheimer's Disease Assessment Subscale-Cognitive over a 2-year period. Investigators will study the primary outcome of delaying cognitive decline, with secondary effects involving the differences between age groups, stages of AD and how frequently stimulation was received in those within the DBS and standard therapy group. The results from this study have the potential to further improve future approaches involving DBS in the treatment of AD dementia, as the projected number of those affected by the disease continues to grow with advances in modern medicine.

No contexto analítico forense, questões relacionadas à estabilidade química dos compostos a serem avaliados podem acarretar desvios analíticos consideráveis, o que pode gerar conclusões equivocadas a respeito da composição da amostra. Dessa forma, diante das estratégias para conservação da composição química em amostras biológicas atualmente disponíveis, buscou-se, com o presente trabalho, avaliar a aplicabilidade da técnica de DBS (Dried Blood Spot) para o contexto forense, uma vez que vem sendo sugerido que esta técnica promove maior estabilidade química e, ainda, não interfere na composição da amostra, dentre outras vantagens. Assim, no presente estudo foi avaliada a estabilidade da cocaína, éster metilecgonina, benzoilecgonina, clonazepam, diazepam e alprazolam em amostras de sangue total post mortem aplicadas ou não em DBS, para que se pudesse comparar os resultados obtidos, e, então, verificar a viabilidade do acondicionamento das amostras em cada uma dessas matrizes. Concomitantemente, foi avaliado o impacto da temperatura sobre a estabilidade química dessas substâncias nas diferentes matrizes. Para alcançar o objetivo final, foram desenvolvidas e validadas metodologias analíticas por LC/MS-MS, segundo parâmetros sugeridos em guias de validação internacionais. Posteriormente, foram incubadas amostras contendo concentrações conhecidas das substâncias de interesse em DBS e em sangue total, as quais foram acondicionadas em diversas temperaturas e analisadas em diferentes intervalos de tempo. Os dados obtidos para estudo de estabilidade da cocaína e metabólitos sugerem que, apesar das amostras de sangue total acondicionadas em freezer não apresentarem redução na concentração acima de 20%, de maneira geral, amostras de DBS promoveram maior estabilidade química aos compostos monitorados. O estudo sugere, ainda, que a temperatura apresenta grande impacto sobre a estabilidade desses compostos, em consonância com outros estudos publicados na literatura. Já os dados de estudo de estabilidade obtidos para os benzodiazepínicos selecionados apresentaram maior uniformidade que os dados obtidos para cocaína e metabólitos. Assim, para todas as condições avaliadas, ou seja, para as duas diferentes matrizes e para as diferentes temperaturas, foi observado que os compostos, de maneira geral, não apresentaram queda na concentração acima de 20% durante o período de estudo. A análise estatística indica não haver, em termos gerais, diferença significativa entre as diferentes formas de acondicionamento. Por fim, o estudo realizado mostra a compatibilidade da técnica de DBS com aplicações forenses, e, em alguns casos, sugere qualidade técnica superior em relação àanálise em sangue total, já que é capaz de manter a estabilidade de compostos considerados instáveis em meio aquoso. / In the forensic context, instability of chemical compounds may result in considerable analytical errors that could lead to inaccurate conclusions regarding the composition of the sample. Thus, given the available chemical composition conservation strategies for biological samples, this work aims to assess the applicability of the DBS (Dried Blood Spot) technique to the forensic context, considering that this approach improves the chemical stability, and does not interfere with the composition of the sample. Therefore, this study investigated the chemical stability of cocaine, methylecgonine ester, benzoylecgonine, diazepam and alprazolam in post mortem whole blood samples. The DBS method was used for the processing of part of the samples, in order to compare results, and then evaluate the storage conditions on the viability of each blood matrix (whole blood in relation to DBS). Concurrently, the effects of temperature on the stability of those chemical substances were also evaluated. Analytical methodologies based on LC/MS-MS were developed and validated, according to parameters suggested by international guidelines. Afterward, samples containing known concentrations of the analytes were incubated in two distinct matrices (DBS and whole blood) at several temperatures, and were analyzed at different time intervals. Although whole blood samples stored in freezer do not present concentration decay above 20 per cent, results suggest that DBS samples promoted greater chemical stability of the compounds of interest. Furthermore, temperature appears to affect greatly the stability of those analytes, consonant with previous studies. Regarding the stability study data obtained for the selected benzodiazepines, they presented greater uniformity than the data obtained for cocaine and metabolites. Therefore, considering all the described conditions, i.e., the two distinct matrices and the different temperatures, the compounds of interest did not present a decrease in concentration above 20 per cent during the study period. The statistical analysis indicate that there is no significant differences between the deployed storage methods. Thus, further studies, with a greater number of samples, are recommended in order to corroborate the statistical findings for the benzodiazepine compounds presented in this study. This study shows the compatibility of the DBS technique with forensic applications, and, in some cases, suggests its superior technical quality in relation to the whole blood analysis, since it preserves the chemical stability of compounds.

A l’ère de l’objectif cible « 90-90-90 » de l’ONUSIDA de réduction de la pandémie liée à HIV, il est important d’évaluer régulièrement la cascade de prise en charge des personnes vivant avec le virus HIV afin d’en vérifier l’avancement et d’identifier d’éventuels obstacles à sa réalisation. Pour cela nous avons étudié tout d’abord efficacité du traitement antirétroviral (TAR) dans le sang de personnes nouvellement dépistées séropositives à Bamako (Mali). Dans un deuxième travail nous avons évalué la faisabilité des tests de charge virale et de résistance génotypique aux antirétroviraux à partir de sang total séché sur un support de type buvard (DBS). La troisième partie de nos travaux était consacrée à des aspects plus physiopathologiques avec l’évaluation du traitement sur les réservoirs salivaires et génitaux (patients de Bamako) et sur le microbiote vaginal, ainsi que l’étude du profil de résistance des souches archivées dans l’ADN cellulaire de biopsies rectales. Nous avons tout d’abord observé un taux important de perdus de vue à un an dans la cohorte de Bamako (environ 45%). Nous avons également constaté un taux élevé de résistance primaire aux ARV à Bamako et au Tchad (>15%). De manière rassurante, le succès virologique au bout de 1 an chez les personnes traitées était d’environ 90% ce qui correspond à l’objectif de l’ONUSIDA (3ème 90) et un faible niveau de mutations acquises a été observé chez ces personnes adhérentes au traitement. Nous avons démontré l’efficacité du TAR sur le compartiment salivaire et constaté une compartimentation du virus au niveau cervico-vaginal chez certaines femmes traitées (27%) présentant une excrétion virale au niveau vaginal avec une charge virale plasmatique indétectable et/ou des séquences génétiques différentes sur le gène pol entre le virus isolé dans la muqueuse et celui provenant du sang. De plus, une dysbiose était observée avant la mise sous traitement, avec normalisation de la flore sous TAR efficace. En ce qui concerne le travail sur les biopsies rectales, des profils similaires ont été observés entre la souche plasmatique majoritaire au moment de la mise sous TAR et celle archivée dans le rectum 1 à 5 ans après traitement. En conclusion, nos travaux apportent des informations nouvelles sur le déroulement des différentes étapes de la prise en charge de l’infection par HIV dans les pays en développement : tout d’abord une faible adhésion au traitement ce qui peut constituer un obstacle majeur à la réalisation du plan 90/90/90 ; une forte prévalence de la résistance primaire qui plaident en faveur de l’accessibilité aux différentes classes d’antirétroviraux et de leur utilisation rationnelle, de l’utilisation généralisée en routine des tests de charge virale et du développement d’un réseau de surveillance de la résistance aux ARV dans les pays à ressources limitées ; des données d’efficacité de traitement sur les réservoirs muqueux mettant en évidence l’existence d’une dysbiose et d’une compartimentation du virus au niveau génital ce qui pose le problème du risque résiduel de transmission chez certaines personnes, même sous ARV. / Regularly assess to UNAIDS cascade 90-90-90 is important to check the progress and identify any obstacles to its implementation. For this we first studied efficacy of antiretroviral treatment (ART) in the blood of newly diagnosed HIV-positive in Bamako (Mali).In a second work we evaluated the feasibility of viral load and genotypic resistance tests from dried blood spot (DBS). The third part of our work is dedicated to pathophysiological aspects with evaluation of treatment on salivary and genital reservoirs (Bamako patients) and on the vaginal microbiota, as well as the study of the resistance profile of the strains archived in cellular DNA of rectal biopsies. We observed a high rate of lost to follow-up at one year in the Bamako cohort (45%). We also found a high rate of ART primary resistance in Bamako and Chad (> 15%). Reassuringly, the virological success after 1 year of treated follow was about 90% in these adherents. We also demonstrated the efficacy of ART in the salivary compartment and found a compartmentalization of the virus at the cervico-vaginal level in some women under ART. In addition, a dysbiosis was observed before ART, and a normal flora under effective ART. Similar profiles were observed on the main strain isolated in blood at the time of diagnosis and on the archived strain in the rectum after 1 to 5 years of ART.In conclusion, our work provides new information on the progress of the treatment stages of HIV infection in developing countries: low adherence to treatment which can constitute a major obstacle to achieve the plan 90/90/90; a high prevalence of primary resistance advocating accessibility and rational use of different classes of antiretrovirals drugs, widespread routine use of viral load tests and the development of ARVs resistance surveillance network in resource-limited countries; treatment efficacy data on mucosal reservoirs revealing the existence of genital dysbiosis and viral compartmentalization, which raises the problem of the residual risk of transmission in some people, even under ARVs.

Sammanfattning Bakgrund: Deep brain stimulation (DBS) i nucleus ventralis intermedius i thalamus (VIM) eller caudala zona incerta (cZi) ger goda effekter på tremorsymptomen för patienter med essentiell tremor. Patienterna som behandlats med DBS kan få bieffekter som i vissa fall leder till talpåverkan, så kallad stimuleringsinducerad dysartri. Huruvida det finns risk för bieffekter som drabbar röstens funktion hos patienter med essentiell tremor saknas studier kring men man vet att grundsjukdomen kan påverka rösten akustiskt samt att vissa patienter utvecklar rösttremor. Att drabbas av en bieffekt efter DBS kan ha en inverkan på hur patienten subjektivt upplever resultatet av behandlingen.     Mål: Att undersöka om patienter med essentiell tremor som genomgått DBS subjektivt upplever någon form av röst- eller talbesvär jämfört med en frisk, ålders- och könsmatchad kontrollgrupp.   Metod: I studien deltog sammanlagt 42 deltagare varav 21 tillhörde en patientgrupp med essentiell tremor som genomgått DBS i cZi och de övriga 21 tillhörde en frisk, ålders- och könsmatchad kontrollgrupp. Deltagarna i de båda grupperna fick fylla i två formulär, RHI som berör röstens funktion och SOFT som berör talets funktion. Deltagarna som tillhörde patientgruppen fick också svara på fem fördjupande frågor om deras subjektiva upplevelse. Den statistiska signifikanstestningen genomfördes med avseende på om det fanns en skillnad i självskattningen mellan de båda grupperna.   Resultat: Resultaten i denna studie visade att patienterna med essentiell tremor s0m är behandlade med DBS skattar en signifikant större del subjektiva svårigheter av sin egen röst- och talfunktion jämfört med den friska kontrollgruppen.   Slutsats: Resultaten visade att det på gruppnivå finns signifikant större andel upplevda svårigheter relaterade till tal- och röstfunktionen hos patienter med essentiell tremor behandlade med DBS jämfört med en frisk kontrollgrupp. Resultaten visar även en stor individuell variation av den subjektiva upplevelsen av tal och röstpåverkan vilket är viktig information att delge patienter som ska genomgå DBS. Ett preoperativt samtal med logoped för information om möjliga bieffekter vid DBS och hur detta kan påverka patienten subjektivt är nödvändigt. De patienter som subjektivt upplever besvär med talet eller rösten bör erbjudas kontakt med logoped. / Abstract Background: Deep brain stimulation (DBS) of ventralis intermedius nucleus of thalamus (VIM) or caudala zona incerta (cZi) have been shown to be efficient in supressing tremor symptoms in patients with essential tremor. Patients who has been treated with DBS may acquire certain side effects of which in some cases results in an impact on the patients speech, known as stimulation- induced dysarthria. There is a lack of studies that investigate if there is a risk of side effects that is affecting voice functioning in patients with essential tremor. Previous studies have claimed that the disease itself may have an effect on the voice acoustics and that some patients develop voice tremor. The occurrence of a side effect caused by DBS may have an impact on the patients subjective experience of the treatment result.   Aim: To investigate whether patients with essential tremor treated with DBS are subjectively experiencing any form of voice or speech disability compared to a healthy, age and sex matched control group.   Method: The study included 42 participants all together whereof 21 was part of a patient group with essential tremor treated with DBS in cZi and the other 21 participants was part of a healthy, age and sex matched control group. The participants of both groups filled out two different forms, VHI (RHI) which affects voice function and SOFT which affects speech function. The participants in the patient group also answered five profound questions about their subjective experience. The test of statistical significance was performed with regard of if a difference was to be found in the self-ratings between the two groups.   Results: The results of the study show that patients with essential tremor whom have been treated with DBS rates a significantly greater amount of subjective difficulties related to the voice and speech functioning compared to the healthy control group.   Conclusion: The results show that the DBS-treated patients with essential tremor experience a significantly greater amount of subjective difficulties related to voice and speech functioning compared to a healthy control group. The results also show a great individual variety in the subjective experience of speech and voice function which is important information to notify patients who are due to undergo DBS-treatment. A preoperative meeting with a speech and language pathologist to be informed of possible side effects caused by the DBS and in what ways this can effect the patient subjectively is required. Patients who postoperatively experience a negative effect on speech or voice functioning should be offered contact with a speech and language pathologist. / Tal- och rösteffekter av djup hjärnstimulering hos patienter med ärftlig tremor

Ziel: Diese retrospektive Analyse sollte die Besserung nach tiefer Hirnstimulation in Abhängigkeit der verwendeten Medikamente zur Sedierung während der Elektrodenplatzierung vergleichen. Einführung: Deep brain stimulation (DBS) stellt eine effektive Therapieoption für Patienten mit fortgeschrittenem Morbus Parkinson dar. Sowohl die intraoperative Aktivität der subcortikalen Neurone als auch die intraoperative klinische Testung ist wichtig, um die exakte Elektrodenplatzierung zu kontrollieren. Beides könnte durch die Gabe von Sedativa, die intraoperativ zur Gewährleistung des Patientenkomforts und zur Optimierung der Operationsbedingungen verabreicht werden, beeinflußt werden. Material und Methoden: Wir analysierten retrospektiv die Daten von 47 Patienten, die Elektroden zur DBS implantiert bekamen. 7 Patienten erhielten während des Eingriffes keinerlei sedierende Medikation, 40 Patienten wurden Sedativa und/oder Analgetika verabreicht.( Propofol allein: n=13, Propofol und Remifentanyl: n=9, Propofol und Alfentanil: n=1, Remifentanil allein: n=13, Alfentanil und Midazolam: n=4) Ergebnisse: Es ergaben sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den 5 Patientengruppen bezüglich der Besserung der Parkinson Symptome, gemessen an Hand der Unified Parkinson`s Disease Rating Scale Part III (UPDRS III) oder der Reduktion der Parkinson Medikamentendosis, analysiert als Levodopa Äquivalent Units (LEU). Untersuchten wir die Daten der Patienten, die Propofol während der Platzierung erhielten, zeigte sich ein signifikant schlechteres Ergebnis sowohl determiniert in der UPDRS III als auch in der LEU, verglichen mit den Patienten, die kein Propofol erhielten. Bei Einteilung der Patienten in Gruppen, die ein Opioid während der Platzierung erhielten, und Patienten die kein Opioid erhielten fielen keine signifikanten Unterschiede auf. Ergebnisse: Diese Daten könnten ein erster Hinweis sein, Propofol vorsichtig bei der Platzierung der Elektroden zur tiefen Hirnstimulation einzusetzen. Ein möglicher negativer Effekt des Propofols auf den klinischen Effekt der tiefen Hirnstimulation des Nucleus subthalamicus sollte aber in prospektiven Studien analysiert werden.

Sur le plan mondial, le nombre de patients infectés par le VIH (PVVIH) sous traitement antirétroviral (TARV) est en constante augmentation. Les pays aux ressources limitées (PRL) sont les plus touchés par l’épidémie et de fortes inégalités existent ce malgré des objectifs ambitieux fixés par les Nations Unies en 2015 (90-90-90). Le suivi biologique nécessaire des patients sous TARV est connu et les avantages de la mesure de la charge virale (CV) sont bien établis en termes de détection précoce de l'échec thérapeutique, de détection de la non-observance au TARV et de prévention de l’accumulation de résistances. Cependant, dans les PRL et notamment en zone décentralisée, l’accès à la mesure de la CV reste très restreint. Les obstacles sont divers : difficulté d’accès pour les patients à un laboratoire en capacité d’effectuer cette mesure, manque en ressources humaines et matérielles. L’utilisation des Dried Blood Spot (DBS) comme support de prélèvement permet de surmonter ces barrières notamment du fait de sa simplicité, de l’absence de nécessité de chaine de froid et de l’utilisation des machines existantes.L’objectif de ce travail de thèse est de proposer et d’évaluer une stratégie afin d’améliorer le suivi virologique des PVVIH sous TARV issus de zones décentralisées de PRL en montrant la faisabilité et la validité d’un système de collecte de DBS afin de donner accès à la mesure de la CV aux patients suivis dans des centres non dotés des machines couteuses et de la logistique nécessaire à la réalisation de celle-ci. Une méta-analyse sur le contrôle virologique en Afrique Sub-saharienne a mis en évidence un taux de succès virologique en « intention de traiter » de 65.4% [61.8_69.1] et de 56.8% [51.3-62.4] à respectivement 12 et 24 mois de TARV ainsi qu’une proportion de succès significativement plus élevée rapportées dans les essais cliniques comparativement à ceux issus des cohortes. Ensuite, plusieurs projets ont été menés afin d’obtenir des résultats dans des conditions de vie réelle dans deux zones géographiques différentes: le Cameroun et le Vietnam. Au Cameroun, une étude menée dans 12 sites décentralisés a permis d’évaluer 2215 patients dont 937 ont été évalués virologiquement. Cette étude a montré un faible taux de rétention avec 63.3%, 53.5% et 39.9% à respectivement 12, 24 et 36 mois de l’initiation du TARV. Le taux de suppression virologique était très bas avec 66.6%, 62.7% et 59.8% à respectivement 12, 24 et 36 mois de TARV. Le profil des résistances virales analysé chez les patients ayant une CV>5000 cp/mL a montré une accumulation importante des résistances virales, s’aggravant au cours du temps et hypothéquant les options. Au Vietnam, deux études incluant 198 et 203 patients, ont été menées afin d’évaluer les performances de la mesure de la CV sur DBS comparativement au plasma. Trois techniques de mesure de la CV issues de deux industriels ont été évaluées. Une sensibilité de 93.3% [81.7–98.6], 90.1% [80.7-95.9] et 54.9% [40.3–68.9] a été trouvé avec respectivement l’ancien et le nouveau protocole fournis par Abbott et le nouveau protocole fourni par Roche (FVE). La spécificité retrouvé a été respectivement de 94.8% [90.0–97.7], 96.2% [91.4-98.8] et 100% [97.5–100]. Ainsi, à travers ces travaux nous avons montré que l’utilisation des DBS est faisable, immédiatement disponible et d’un niveau de performance acceptable. Elle permet d’apporter des données précieuses tant au niveau individuel, collectif que programmatique. L’utilisation des DBS devrait être intégrée à la stratégie d’expansion de l’accès à la CV. Le suivi virologique des patients est un enjeu de Santé Publique majeur dans un contexte d’utilisation en 1ère ligne de TARV de molécules à barrière génétique faible à la résistance, d’augmentation des résistances transmises et acquises et d’un taux d’incidence encore élevé de l’infection. / Worldwide, the number of HIV-infected patients (PLWHA) on antiretroviral therapy (ART) is growing steadily. Low- and Middle-Incomes Countries (LMICs) are the most affected and strong inequalities still exist despite ambitious goals set by the United Nations in 2015 (90-90-90). The required biological monitoring of patients on ART is well known and the benefits of viral load (VL) measurement are well established, in terms of early detection of treatment failure, detection of non-adherence to ART and prevention of resistance accumulation. However, in LMICs and especially in decentralized areas, access to VL measurement remains scarce or unavailable. Barriers are various: difficulty for patients to reach a laboratory able to perform this measurement, lack of human and material resources. The use of Dried Blood Spot (DBS) as a sampling carrier allows to overcome these barriers, in particular because of its simplicity, the lack of the necessity of a cold chain and the use of existing machines. This PhD work aims at proposing and improving virological monitoring of PLWHA on ART living in decentralized areas of LMICs by demonstrating the feasibility and validity of a DBS collection system to provide access to VL measurement for patients followed in centres not equipped with costly machines and the logistics for its realization.A meta-analysis on virological success in Sub-Saharan Africa was conducted. This work showed a virological success rate in "intention to treat" analysis of 65.4%[61.8-69.1] and 56.8%[51.3-62.4] at 12 and 24 months of ART respectively, and a significantly higher proportion of success reported in clinical trials compared to cohorts. Then, several projects were conducted to obtain results in real life conditions in two different settings: Cameroon and Vietnam. In Cameroon, a study conducted in 12 decentralized sites evaluated 2215 PLWHA on ART, 937 of whom were virologically evaluated. This study showed a low retention rate with 63.3%, 53.5% and 39.9% at 12, 24 and 36 months after ART initiation, respectively. Virological suppression rate was also low with 66.6%, 62.7% and 59.8% at 12, 24 and 36 months of ART, respectively. Profiles of HIV Drug Resistance (HIVDR) in patients with VL>5000 cp/mL showed a significant accumulation of viral resistance, worsening over time and hypothecating therapeutic options. In Vietnam, two studies, involving 198 and 203 patients, were conducted to evaluate performance of VL measurement on DBS compared to plasma. Three VL techniques from two manufacturers were evaluated. Sensitivities of 93.3% [81.7-98.6], 90.1% [80.7-95.9] and 54.9% [40.3-68.9] were found with the old and optimized protocol provided by Abbott company and the new protocol provided by Roche company (FVE), respectively. Specificities were 94.8% [90.0-97.7], 96.2% [91.4-98.8] and 100% [97.5-100], respectively. Through this work, we showed that the use of DBS is feasible, immediately available and with an acceptable level of performance. It provides valuable data at the individual, collective and programmatic levels. The use of DBS should be integrated into the strategy of expanding access to VL. Virological monitoring of patients is a major public health challenge in a context of use in first line ART of molecules with a low genetic barrier to HIVDR, an increase of transmitted and acquired HIVDR and a persistently high incidence of infection.

Le diagnostic et le suivi des infections par le VIH, VHB et VHC restent un défi dans les pays à faibles ressources qui sont par ailleurs les plus touchés. Il est urgent de pouvoir disposer d'outils de biologie simples, fiables et peu chers pour le contrôle de ces infections virales. Le défi est immense d'un point de vue clinique et politique de santé. L'objectif de ce travail de recherche effectué dans le cadre de la présente thèse est de développer et valider des stratégies et de nouveaux outils de biologie adaptés au diagnostic et au suivi des hépatites virales et de l'infection VIH dans les pays à ressources limitées. Dans un premier temps, nous avons investigué sur les résultats de sérologie VIH discordants, car en biologie et en pratique clinique, il est important d'établir le statut sérologique réel des personnes dépistées avec des résultats clairs pour une prise de décision adéquate à l'échelle individuelle. Dans ce travail, nous avons trouvé que les résultats discordants par l'algorithme de dépistage des femmes enceintes au Burkina Faso, étaient dans 94% des cas de faux positifs dus au test Determine™ HIV-1/2 et 4% de faux négatifs liés au test Genie II™ HIV-1/HIV-2. En matière de santé publique, les femmes présentant ce type de résultat peuvent être considérées comme séronégatives dans les centres où des investigations supplémentaires ne sont pas possibles, surtout dans les pays comme le Burkina Faso où la prévalence de l'infection est basse avec une faible diversité génétique. Dans un second temps, nous avons focalisé nos travaux sur la faisabilité d'une stratégie de dépistage qui combine la détection des trois infections (VIH, VHB et VHC) sur une seule carte DBS. Dans cette étude pilote, nous avons démontré que le DBS collecté en parallèle au test rapide VIH dans un centre de dépistage volontaire permet d'une part de faire la confirmation du VIH par immunoblot, et d'autre part de compléter par le diagnostic des hépatites B et C par ELISA suivi de western blot et PCR pour la confirmation pour le VHC. Cette stratégie peut servir de modèle pour promouvoir et vulgariser le dépistage des hépatites virales B et C dans les pays à ressources limitées. Le DBS peut servir de contrôle et de confirmation du diagnostic du VIH, VHB et VHC. Par la suite, nous avons évalué la performance de deux tests de 4ème génération immunoluminométriques (Elecsys® HIV Combi PT assay, Roche Diagnostics et Liaison® XL Murex HIV Ab/Ag test, DiaSorin) sur des échantillons séchés sur papier filtre en comparaison au test de diagnostic rapide et aux échantillons de sérum frais prélevés chez les patients en primo-infection VIH. Ces travaux ont clairement montré que les deux tests de 4ème génération réalisés sur papier filtre offrent de bonnes performances dans le diagnostic de la primo-infection par rapport aux tests de diagnostic rapide sur sérum frais. Cette méthode peut être utilisée pour détecter précocement le VIH chez les personnes difficiles à atteindre et les populations vivant dans des zones périphériques des pays à ressources limitées. Enfin, nous avons mis au point une technique de PCR en temps réel de détection et de quantification de l'ADN du VHB. A cet effet, nous sommes partis de deux PCR « maison » ciblant deux régions génomiques différentes (gène X pour la qPCR 1 et gène S pour la qPCR 2) en comparaison à un test commercial de charge virale (Cobas AmpliPrep/Cobas TaqMan HBV Test, version 2.0, Roche Diagnostics). La qPCR 2 avec un seuil de détection à 91 UI/ml (vs 104 UI/ml pour la qPCR 1) a montré une meilleure performance dans la quantification de l'ADN du VHB. Cette qPCR 2 peu chère est aujourd'hui produite sous forme de kit par une start-up appelée OMUNIS. Ce kit en développement fera l'objet d'une évaluation multicentrique en France, en Afrique et en Asie du Sud-Est à travers un réseau de laboratoires sous la promotion de l'ANRS. / Diagnosis and management of hepatitis B, hepatitis C and HIV infections are a real challenge in middle and low-income countries. There is an urgent need for simple, reliable and inexpensive tools to control these infections in high prevalence sittings like Africa and Asia. The challenge is immense in clinical and public health policy hands. The main goal of this research work performed for our PhD is the development and validation of strategies and tools to diagnose and monitor HIV, HBV and HCV infections in resource-constrained countries. At a first step, we investigated the results of HIV discordant results, since it is important to establish the real HIV status of people tested with clear results for appropriate decision-making in biological and clinical practice. This work show that discordant results obtained in the algorithm of HIV screening among pregnant women in Burkina Faso, are false positive results in 94% of cases due to the Determine™ HIV-1/2 immunochromatographic test and false negative results in 4% of cases due to the Genie II ™ HIV-1 / HIV-2 test. In public health practice, women with this type of result can be considered as negative for HIV testing in centers where additional investigations are not possible, especially in countries like Burkina Faso with a low incidence and a low genetic diversity of HIV.In a second step, we focused our work on the feasibility of a screening strategy that detects HIV, HBV and HCV infections into a single card of DBS. In this pilot study, we demonstrated that DBS collected in parallel to HIV rapid testing in a voluntary counseling and testing center allows HIV confirmation using immunoblotting, and an additional testing by diagnosing HBV and HCV using ELISA followed by immunoblotting and PCR for HCV confirmation. This strategy can serve as a model to promote and scale-up the screening of HBV and HCV in resource-limited countries. DBS can be served as control and confirmation of HIV, HBV and HCV diagnosis. Furthermore, we evaluated the performance of two 4th generation chemiluminescent immunoassays (Elecsys HIV Combi PT assay, Roche Diagnostics and Liaison XL Murex HIV Ab/Ag test, DiaSorin) tested on filter paper samples in comparison to rapid diagnostic test and fresh serum samples from patients with acute HIV infection. These studies have clearly shown that the two 4th generation tests performed on filter paper offer good performance in terms of sensitivity for the diagnosis of HIV infection in its early phases compared with rapid diagnostic tests. This approach may be used in combination with HIV rapid tests in hard-to-reach individuals and populations living in remote areas of when an early HIV infection is suspected since rapid tests do not offer appropriate performance in this case.Finally, we developed a real-time PCR for HBV DNA detection and quantification. In this study, we evaluated two in-house PCR targeting two different regions of HBV genome (X gene for qPCR 1 and S gene for qPCR 2) in comparison with a commercial Roche HBV DNA test (Cobas AmpliPrep / Cobas TaqMan HBV Test, version 2.0, Roche Diagnostics) as a gold standard. The qPCR 2 with a low detection limit of 91 IU/ml (vs 104 IU/ml for 1 qPCR) showed a better performance in HBV DNA quantification. This inexpensive qPCR with best performance characteristics is producing by a start-up called OMUNIS. This kit will be evaluated in France, in Africa and in South and East Asia in a research study funded by ANRS (France REcherche Nord & sud Sida-hiv Hépatites).

Les tests de laboratoire basés sur des techniques de biologie moléculaire sont des outils inestimables pour le suivi des patients, en particulier dans le cadre de l’infectiologie. Dans ce contexte clinique, ils peuvent permettre d’établir un diagnostic, un pronostic ainsi que de déterminer la stratégie thérapeutique antivirale la plus adaptée. Les virus hautement variables tel que le virus de l’immunodéficience humaine (VIH), de l’hépatite B (VHB) et de l’hépatite C (VHC) sont présents sous forme de quasi-espèces au sein de leur environnement réplicatif. Lorsque des pressions de sélection s’exercent telle que l’administration d’un antiviral, une redistribution des variants majoritaires est fréquemment observée en variants mutés pour mieux s’adapter à cet environnement. Nos travaux ont permis, dans ce contexte, de valider l’impact clinique des mutations majoritaires mais aussi minoritaires grâce à la mise en œuvre de plusieurs techniques de séquençage (pyroséquençage, séquençage à haut débit et PCR en allèle spécifique). Nous avons également validé l’utilisation d’un logiciel simple, fiable et utilisable en routine par le clinicien pour l’interprétation clinique de la masse de données générées par le séquençage à haut débit. Enfin dans le contexte du test diagnostique, nous avons cliniquement validé sur une cohorte de patients infectés par le VHB, l’utilisation du papier buvard (Dried Blood Spot) comme support de prélèvement alternatif non invasif de diagnostic, en particulier pour les populations n’ayant pas accès aux structures classiques de soins et pour les pays en voie de développement. / Molecular biology based assays are invaluable tools for the patients follow-up. They can help to establish the prognosis, guide for the treatment decisions and assess the virological response to therapy. Highly variable viruses like Human Immunodeficiency Virus (HIV), Hepatitis B Virus (HBV) and Hepatitis C virus (HCV) which have a quasispecies distribution. Selection pressure on viral replicative environment such as an antiviral drug treatment, generally lead to a redistribution of the viral quasispecies with an increasing of the best adapted viral mutant. Our work allowed in this context to validate the clinical impact of majority but also minority mutations through the implementation of several sequencing techniques (pyrosequencing, high-throughput sequencing and allele-specific PCR). We also validated the use of a simple, reliable and routinely software solution by clinician for clinical interpretation of the mass of data generated by high-throughput sequencing. Finally, in the context of the diagnostic testing, we clinically validated in a cohort of patients infected with HBV, use the Dried Blood Spot technique as a supporting noninvasive diagnostic alternative sampling, especially for populations that have no access to conventional health structures and developing countries.