Thèse de doctorat : Sciences odontologiques : Strasbourg 1 : 2008. / Thèse soutenue sur un ensemble de travaux. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 16 p.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Die bronchopulmonale Dysplasie (BPD) ist immer noch die häufigste schwere Komplikation von Frühgeburtlichkeit. Fortschritte in der Therapie, speziell die Einführung von Surfactant in den 1990er Jahren zur Behandlung eines Atemnotsyndroms (RDS), das einen der Hauptrisikofaktoren für die Entstehung einer BPD darstellt, haben Veränderungen der BPD mit sich gebracht. Diese „neue“ BPD unterscheidet sich vor allem hinsichtlich Pathophysiologie und Therapie enorm von der BPD der „Vor-Surfactant-Ära“. Die Datenlage zu langfristigen Einschränkungen der Lungenfunktion und Belastbarkeit von ehemaligen Frühgeborenen, die an der „neuen“ Form der BPD erkrankt sind, ist noch spärlich und uneinheitlich. Ziel dieser Studie war, die Bedeutung der „neuen“ BPD für die langfristige pulmonale Morbidität und die körperliche Leistungsfähigkeit von ehemaligen Extrem-Frühgeborenen zu beleuchten. Mögliche Konsequenzen für die Kinder mit „neuer“ BPD könnten frühe Interventionsmaßnahmen (Trainingsprogramme, medikamentöse Kontrolle einer subklinischen Inflammation) zur Verbesserung der pulmonalen Funktion und der körperlichen Aktivität und Belastbarkeit sein. Der Einschluss der eNO-Messung sollte gleichzeitig der Bewertung dieser nicht-invasiven Untersuchungsmethode zur Einschätzung der pulmonalen Morbidität von ehemaligen Frühgeborenen dienen. Es nahmen insgesamt 40 Kinder zwischen sieben und zwölf Jahren an dieser Studie teil, die in drei Gruppen – Frühgeborene mit BPD, Frühgeborene ohne BPD und Reifgeborene – aufgeteilt wurden. Die Probanden absolvierten Lungen-funktionsuntersuchungen, eine eNO-Messung, kardiale Untersuchungen, einen Belastungstest auf einem Spiroergometer sowie eine Aktivitätsmessung mittels Akzelerometrie. Anschließend wurden die Ergebnisse der Untersuchungen ausgewertet und unter den drei Gruppen verglichen. Frühgeborene mit neuer BPD zeigten auch im Schulalter bleibende Defizite. Diese betrafen neben der psychomotorischen Entwicklung vor allem die pulmonale Funktion, die Aktivität und die Leistungsfähigkeit dieser Kinder. Bei der Lungenfunktionsuntersuchung konnte festgestellt werden, dass frühgeborene Kinder im Schulalter unter anhaltender Atemwegsobstruktion sowie Kinder mit BPD zusätzlich unter einem gestörten Gastransfer leiden. In der Spiroergometrie ergab sich zudem eine für das Geschlecht und die Körpergröße korrigierte verminderte Sauerstoffaufnahme (VO2max) bei maximaler Belastung für Kinder mit BPD. Mit Hilfe einer Regressionsanalyse konnte die gestörte Diffusionskapazität als entscheidendes Kriterium für die Leistungseinschränkung der Kinder mit BPD identifiziert werden. Die Vermutung liegt nahe, dass all diese Einschränkungen auf die in frühester Kindheit entstandenen histologischen Veränderungen im Rahmen der „neuen“ BPD zurückgehen. Außerdem stellte sich heraus, dass frühgeborene Kinder, unabhängig ob mit oder ohne BPD, eine geringere Aktivität aufwiesen. Ob diese funktionalen Einschränkungen auch noch im Heranwachsenden- und Erwachsenenalter bestehen, muss durch weitere Studien bewiesen werden. Die eNO-Messung erbrachte in diesem Zusammenhang keine konsistenten Ergebnisse. Zusammenfassend konnte unsere Studie Anhaltspunkte für langfristige funktionale Konsequenzen der „neuen“ BPD für Lungenfunktion und körperliche Belastbarkeit im Schulalter abbilden. Die verminderte Sauerstoffaufnahme (VO2max) bei maximaler Belastung bei Kindern mit BPD spiegelt die Beeinträchtigung der alveolokapillären Einheit wider. / Question: To assess the relevance of bronchopulmonary dysplasia (BPD) for peak exercise oxygen consumption (VO2peak) of school-aged children and to identify mechanisms explaining the effect of BPD on VO2peak. Material and methods: Fourty children aged 7.9 to 12.9 years participated. Ten were born prematurely and had BPD (PREM+BPD), 15 born prematurely without BPD (PREM) and 15 born at term (CON). They wore an accelerometer to assess physical activity, and performed lung function tests and a peak exercise test. A regression model based on allometric scaling served to identify factors that explained inter-group difference in VO2peak. Results: ln(VO2peak) adjusted for ln(height) and gender was significantly lower in PREM+BPD than in the two other groups. PREM+BPD and PREM spent less time in moderate and vigorous activity than CON. Lung function of PREM+BPD was significantly impaired compared to CON and, to a lesser extent, to PREM. However, only an impaired diffusing capacity for carbon monoxide in PREM+BPD could fully explain the difference in ln(VO2peak). Conclusion: At school age, VO2peak is significantly reduced in BPD, probably reflecting an impairment of the alveolar-capillary unit. Our findings underline the functional relevance of early histological changes in BPD for peak exercise capacity at school age.

WISP3 is a member of the CCN family which comprises six members found in the 1990’s: Cysteine-rich,angiogenic inducer 61 (CYR61, CCN1), Connective tissue growth factor (CTGF, CCN2), Nephroblastoma overexpressed (NOV, CNN3) and the Wnt1 inducible signalling pathway protein 1-3 (WISP1-3, CCN4-6).They are involved in the adhesion, migration, mitogenesis, chemotaxis, proliferation, cell survival, angiogenesis, tumorigenesis, and wound healing by the interaction with different integrins and heparan sulfate proteoglycans. Until now the only member correlated to the musculoskeletal autosomal disease Progressive Pseudorheumatoid Dysplasia (PPD) is WISP3. PPD is characterised by normal embryonic development followed by cartilage degradation over time starting around the age of three to eight years. Animal studies in mice exhibited no differences between knock out or overexpression compared to wild type litter mates, thus were not able to reproduce the symptoms observed in PPD patients. Studies in vitro and in vivo revealed a role for WISP3 in antagonising BMP, IGF and Wnt signalling pathways. Since most of the knowledge of WISP3 was gained in epithelial cells, cancer cells or chondrocyte cell lines, we investigated the roll of WISP3 in primary human mesenchymal stem cells (hMSCs) as well as primary chondrocytes. WISP3 knock down was efficiently established with three short hairpin RNAs in both cell types, displaying a change of morphology followed by a reduction in cell number. Simultaneous treatment with recombinant WISP3 was not enough to rescue the observed phenotype nor increase the endogenous expression of WISP3. We concluded that WISP3 acts as an essential survival factor, where the loss resulted in the passing of cell cycle control points followed by apoptosis. Nevertheless, Annexin V-Cy3 staining and detection of active caspases by Western blot and immunofluorescence staining detected no clear evidence for apoptosis. Furthermore, the gene expression of the death receptors TRAILR1 and TRAILR2,important for the extrinsic activation of apoptosis, remained unchanged during WISP3 mRNA reduction. Autophagy as cause of cell death was also excluded, given that the autophagy marker LC3 A/B demonstrated to be uncleaved in WISP3-deficient hMSCs. To reveal correlated signalling pathways to WISP3 a whole genome expression analyses of WISP3-deficient hMSCs compared to a control (scramble) was performed. Microarray analyses exhibited differentially regulated genes involved in cell cycle control, adhesion, cytoskeleton and cell death. Cell death observed by WISP3 knock down in hMSCs and chondrocytes might be explained by the induction of necroptosis through the BMP/TAK1/RIPK1 signalling axis. Loss of WISP3 allows BMP to bind its receptor activating the Smad 2/3/4 complex which in turn can activate TAK1 as previously demonstrated in epithelial cells. TAK1 is able to block caspase-dependent apoptosis thereby triggering the assembly of the necrosome resulting in cell death by necroptosis. Together with its role in cell cycle control and extracellular matrix adhesion, as demonstrated in human mammary epithelial cells, the data supports the role of WISP3 as tumor suppressor and survival factor in cells of the musculoskeletal system as well as epithelial cells. / WISP3 ist ein Mitglied der CCN-Familie, die aus sechs Familienmitgliedern besteht und in den 1990er Jahren endeckt wurde: Cysteine-rich, angiogenic inducer 61 (CYR61, CCN1), Connective tissue growth factor (CTGF, CCN2), Nephroblastoma overexpressed (NOV, CNN3) und den Wnt1 inducible signalling pathway protein 1-3 (WISP1-3, CCN4-6). Die CCN-Proteine sind durch ihre Interaktion mit verschiede- nen Integrinen und Heparansulfaten involviert in die Regulation der Adhäsion, der Migration, der Mi- togenese, der Chemotaxis, der Proliferation, des Zellüberlebens, der Angiogenese, der Tumorgenese und der Wundheilung. WISP3 ist momentan das einzige Mitglied, das direkt mit einer muskuloskelettalen Erkrankung, der Progressiven Pseudorheumatoiden Dysplasie (PPD), assoziiert wird. PPD ist charakter- isiert durch eine normale embryonale Entwicklung mit fortschreitender Knorpeldegeneration beginnend im Alter von drei bis acht Jahren. Tierversuche mit knock out oder Überexpression von WISP3 in Mäusen waren nicht in der Lage die Symptome der Erkrankung nachzustellen, da keine Unterschiede im Vergleich zu den Wurfgeschwistern beobachtbar waren. In vitro und in vivo Studien offenbarten eine antagonisierende Rolle für WISP3 im BMP, IGF und Wnt Signalweg. Da die meisten Informationen über WISP3 jedoch in Epithel- und Krebszellen sowie immortalisierten Chondrozytenzelllinien generiert wurden, untersuchten wir die Rolle von WISP3 in primären humanen mesenchymalen Stammzellen (hMSZs) und primären Chondrozyten. Der WISP3 knock down wurde mit drei short hairpin RNAs in beiden Zelltypen etabliert und wies eine veränderte Zellmorphologie sowie eine reduzierte Zellzahl auf. Knock down mit gleichzeitiger rekombi- nanter WISP3-Behandlung konnte den beobachteten Phänotyp sowie den Zellverlust nicht retten und auch eine Änderung der endogenen Genexpression von WISP3 war nicht zu detektieren. Schlussfolgernd muss WISP3 ein wichtiger Überlebensfaktor sein, dessen Verlust zur Überschreitung von Zellzyklus- Kontrollpunkten führt, was in Apoptose mündet. Apoptosenachweise wie Annexin V-Cy3 Färbung, Immunfluoreszenzfärbung und Western blot für aktive Caspasen lieferten keine positiven Beweise für diese Form des Zelltodes. Auch die Genexpression der Todesrezeptoren TRAILR1 und TRAILR2, wichtig für die extrinsische Aktivierung der Apoptose, zeigte kein verändertes Expressionsmuster in WISP3-defizienten hMSZs. Autophagie als Zelltod wurde ebenfalls ausgeschlossen, nachdem im West- ern Blot kein gespaltene Form des Autophagiemarkers LC3 A/B zu detektieren war. Um die Rolle von WISP3 beim Zelltod weiter zu entschlüsseln, wurden Genom-Expressionsanalysen von WISP3-defizienten hMSZs im Vergleich zu Kontroll-hMSZs angefertigt. Die Analysen ergaben unterschiedlich regulierte Gene vor allem in den Bereichen Zellzyklus-Regulation, Adhäsion, Zytoskelett und Zelltod. Der durch WISP3-Verlust ausgelöste Zelltod kann möglicherweise durch die Aktivierung der Nektroptose über den BMP/TAK1/RIPK1 Signalweg erklärt werden. Es ist bekannt, dass WISP3 BMP4 bindet und so dessen Bindung an den Rezeptor verhindert. Bei WISP3 Verlust bindet BMP4 an seinen Rezeptor und aktiviert den Smad 2/3/4 Komplex der wiederum TAK1 phosphoryliert, wie zuvor in Epithelzellen demonstriert. TAK1 ist in der Lage die Caspase-induzierte Apoptose zu blockieren und auf diese Weise die Bildung des Nekrosomes auszulösen, welches zum Zelluntergang durch Nekroptose führt. Zusammen mit seiner Rolle in der Zellzyklus-Kontrolle und der extrazellulären Matrixadhäsion, die in humanen Brustepithelialzellen nachgewiesen wurden, unterstützen diese Daten eine Rolle für WISP3 als Tumorsuppressor und Überlebensfaktor in Zellen des Epithel und des muskuloskelettalen Systems.

Ulm, Univ. Diss., 2006.

La dysplasie bronchopulmonaire (BPD) est une maladie pulmonaire chronique qui touche la moitié des enfants nés avant 29 semaines de gestation, entraînant des déficiences respiratoires et neurodéveloppementales à long terme chez les survivants (1,2). Une nutrition optimale est cruciale pour prévenir la BPD (3). Afin d'améliorer la qualité nutritionnelle et les sources d'énergie, certaines unités de soins intensifs néonataux (NICU) au Canada ont substitué les émulsions lipidiques (LE) traditionnelles à base d'huile de soja, comme les Intralipides, par des émulsions riches en acide docosahexaénoïque (DHA) comme le SMOF (Soy oil, Medium triglyceride, Olive oil, Fish oil). Puisqu'à ce jour, les résultats des études actuelles portant sur l'effet du SMOF sur la BPD demeurent peu concluants, notre étude vise à évaluer si l'administration parentérale du SMOF est associée à un changement dans la survie sans BPD à 36 semaines d'âge postmenstruel chez les grands prématurés et ainsi explorer l'effet combiné du SMOF et du DHA sur la survie sans BPD. Le modèle de régression de Poisson modifié avec les équations d'estimation généralisées (GEE), prenant en compte les sites et les naissances multiples a été utilisé. Les modèles ont été ajustés pour la supplémentation orale en DHA, le poids de naissance, le sexe et l'âge gestationnel. Dans cette étude de cohorte nichée dans l'essai clinique MOBYDIck menée dans 16 centres au Canada entre 2015 et 2018, 272/528 enfants ont reçu du SMOF et la moyenne d'âge gestationnel était de 26,5 semaines. Nous avons observé que 56,7 % des enfants du groupe SMOF et 59,7 % des enfants du groupe Non-SMOF ont survécu sans BPD (RR ajusté 0,94 [IC 95 %, 0,77 à 1,14], P = 0,51). Nos résultats suggèrent que chez les grands prématurés, l'administration du SMOF en mode intraveineux pendant la période néonatale n'est pas associée à la survie sans BPD. / Bronchopulmonary dysplasia (BPD) is a chronic lung disease that affects half of all infants born before 29 weeks' gestation, resulting in long-term respiratory and neurodevelopmental impairments in survivors (1,2). Optimal nutrition is crucial to prevent BPD (3). To improve the quality of nutrition and sources of energy, some neonatal intensive care units (NICU) in Canada have substituted traditional soybean oil-based lipid emulsions (LE), such as Intralipids, with docosahexaenoic acid (DHA)-rich lipid emulsions such as SMOF (Soy oil, Medium triglyceride, Olive oil, Fish oil). To date, since results of current studies on the effect of SMOF on BPD remain inconclusive, our study aims to evaluate whether parenteral administration of SMOF is associated with a change in BPD-free survival at 36 weeks postmenstrual age in very preterm infants and subsequently explore the combined effect of SMOF and DHA on BPD-free survival. The modified Poisson regression model with General Estimating Equations (GEE) taking into account multiple sites and births was used. Models were adjusted for maternal DHA supplementation, birth weight, sex, and gestational age. In this cohort study, nested with in the MOBYDIck clinical trial conducted in 16 centers in Canada between 2015 and 2018, 272/528 infants received SMOF and the mean gestational age was 26.5 weeks. We observed that 56.7% of infants in the SMOF group and 59.7% of infants in the non-SMOF group survived without BPD (adjusted RR 0.94 [95% CI, 0.77 to 1.14], P = 0.51). Our results suggest that in very preterm infants, intravenous administration of SMOF during the neonatal period is not associated with BPD-free survival.

München, Techn. Univ., Diss., 2004.

La dysplasie acétabulaire est une pathologie causant de l'instabilité articulaire et une réduction de la superficie de chargement au niveau de la hanche. Celle-ci augmente le risque de développement précoce d'ostéoarthrose, causant de la douleur et menant à la perte de la fonction articulaire. La dysplasie est conventionnellement traitée par ostéotomie péri-acétabulaire, mais les effets précis de cette correction sur la biomécanique intra-articulaire restent à être élucidées. À l'aide de la méthode de simulation par éléments discrets, la distribution de pression articulaire a été évaluée de manière pré et post opératoire chez 9 patients dysplasiques. Différentes mesures orthopédiques évaluant le degré de correction acétabulaire ont été acquises et plusieurs scores numériques évaluant la surcharge articulaire ont été calculés. Des corrélations entre ces mesures et ces scores ont ensuite été effectués. Il a été noté que les mesures d'angle centre-externe latéral, d'index acétabulaire et d'index d'extrusion de la tête fémorale sont corrélés avec l'augmentation de l'aire de contact moyen durant la marche (p < 0.05, R² de 0.22 à 0.50). L'influence significative de la méthode de reconstruction cartilagineuse (distributions d'épaisseurs moyennes saine vs. dysplasique) et du profil de marche utilisé (phase d'appui moyen sain vs. dysplasique) a été remarqué auprès de la majorité des métriques évaluées. Ces résultats, ainsi que les facteurs qui les influencent, peuvent servir à assister la planification chirurgicale, effectuer des validations in-vitro d'optimisation d'ostéotomie péri-acétabulaire et, par la suite, guider la conception de nouveaux traitements. / Acetabular dysplasia causes articular instability and the reduction of the loading area in the hip. This causes the early onset of osteoarthritis which leads to pain and the eventual loss of articular function. Acetabular dysplasia is commonly treated by periacetabular osteotomy, but the precise effects of this correction on intra-articular biomechanics is not yet well known. Using discrete element analysis, pressure distribution has been calculated in the dysplastic hips of 9 patients before and after periacetabular osteotomy. A variety of radiographic measurements and numerical metrics have been evaluated in order to quantify the degree of acetabular correction and excessive loading. Correlations between these measures and metrics have been established in order to reveal any causal effects. In particular, the corrections of the lateral center-edge angle, acetabular index and femoral head extrusion index are correlated to the rise of average contact area during gait (p-value < 0.05, R² = 0.22 to 0.50). Additionally, the influence of cartilage layer reconstruction method (population-based healthy vs. dysplastic thicknesses) and loading parameters (healthy vs. dysplastic gait profiles) was significant for a majority of evaluated metrics. These results and influencing factors can help to assist with surgical planning, provide a basis for in-vitro validation of surgical optimization and act as a standard for designing new orthopedic treatments for acetabular dysplasia.

La dysplasie acétabulaire est une pathologie causant de l'instabilité articulaire et une réduction de la superficie de chargement au niveau de la hanche. Elle est généralement traitée par ostéotomie péri-acétabulaire, mais cette technique demeure très invasive et limitée. Ce travail avait comme objectif de développer une méthodologie de conception de prothèse supra-articulaire personnalisée en remplacement à cette technique. La méthodologie de conception proposée s'est basée sur des corrélations entre les mesures radiologiques des patients dysplasiques et plusieurs métriques numériques de dégradation cartilagineuse, la procédure chirurgicale de butée acétabulaire et la validation par éléments finis de la distribution de pression dans l'articulation. De plus, la revue des méthodes chirurgicales de butée acétabulaire a soulevé les effets significatifs de stabilisation de la hanche engendrés par un tel greffon. Ceci se traduit par la modification des propriétés mécaniques induites par la compression de la capsule au niveau de la couverture manquante de la tête fémorale. L'analyse de la procédure par butée acétabulaire a pu aider à définir la zone de fixation de la prothèse, ainsi que ses dimensions globales. Finalement, un modèle de simulation par éléments finis a été développé pour les calculs de distribution de pression articulaire. L'instant milieu de la phase unipodale du cycle de marche d'Harris a été utilisé pour les simulations. Une tendance préliminaire d'augmentation d'aire de contact et de diminution de pression moyenne a pu être observée pour les patients faiblement dysplasiques. Ces résultats démontrent la possibilité de quantifier l'amélioration engendrée par l'ajout d'une prothèse supra-articulaire. / Acetabular dysplasia is a pathology causing joint instability and a reduction in the surface area of the hip. It is generally treated by peri-acetabular osteotomy, but this technique remains very invasive and limited. The objective of this work was to develop a design methodology for a personalized supra-articular prosthesis as a replacement for this technique. The proposed design methodology was based on the correlations between the radiological measurements of dysplastic patients and the metrics of cartilage degradation, the surgical procedure of acetabular shelf and a finite element validation of the pressure distribution. In addition, the review of surgical methods of acetabular shelf raised the significant effects of stabilization of the hip by the graft. This results in the modification of the mechanical properties induced by the compression of the capsule at the level of the incomplete coverage of the femoral head. The analysis of the procedure by acetabular shelf helped to define the fixation zone of the prosthesis, as well as its overall dimensions. Finally, a finite element simulation model was developed for joint pressure distribution calculations. The middle instant of the unipodal phase of the Harris gait cycle was simulated. A preliminary trend of increased contact area and decreased mean pressure was observed for low dysplasia patients. These results demonstrate the possibility of quantifying the improvement caused by the addition of a supra-articular prosthesis.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.