L’embolisation thérapeutique est devenu le traitement de choix pour l’hémorragie, les malformations artériovéneuses ou certains types de cancer. Parmi différents agents d’embolisation,les microsphères non dégradables (Embozene®, Bead BlockTM,…) sont les plus utilisées. Leur forme bien sphérique et leur taille calibrée permettent un meilleur ciblage dans les vaisseaux et une bonne qualité de l’occlusion. Dans certains cas cliniques, l’embolisation temporaire, envisageable avec l’utilisation des microsphères résorbables peut être bénéfique pour les patients. Le but du travail réalisé au cours de cette thèse a été le développement de microsphères résorbables satisfaisant les différents critères pour être employées comme matériaux d’embolisation (taille calibrée,biocompatibles, élastique pour être injectée au travers des cathéters mais suffisamment rigide pour résister à la pression sanguine). Dans cet objectif, nous avons développé une méthode de synthèse de microsphères constituées d’hydrogels hydrolysables par polymérisation en suspension. Une large gamme de microsphères ont été synthétisées en modulant la nature du réticulant et/ou la composition des milieux de polymérisation. Les expériences in vitro ont démontré que les microsphères obtenues sont satisfaisantes pour permettre leur injection au travers des cathéters. La dégradation rapide des ponts de réticulation a été confirmée à travers la diminution du module élastique G’ et du pH du surnageant, accompagnée d’une augmentation du taux de gonflement.Malgré une dégradation partielle des microsphères (due à une réaction secondaire formant des liaisons de réticulation non dégradables), le temps de l’hydrolyse a répondu parfaitement au cahier de charges (entre 7 et 49 jours). Des études complémentaires pour optimiser la réaction de polymérisation vont permettre le développement de microsphères totalement dégradables. / Therapeutic embolization is nowadays a first line treatment for haemorrhage, arteriovenous malformation or tumors. Among different embolization agents, non degradable microspheres(Embozene®, Bead BlockTM,…) are the most employed thanks to their well calibrated spherical shape which allows good occlusion. In some cases including treatment of uterine fibroids or chemo-sensitive tumors, it may be interesting to achieve a temporary embolization to avoid definitive destruction of the tissue. Temporary embolization would be possible using biodegradable microspheres. The aim of our work was to develop degradable microspheres having all requiredcharacteristics to be used as embolization material (well calibrated in size, biocompatible, rigide enough to resist blood pressure but elastic enough to remain intact during injection through catheter). To this purpose, we have developed hydrolysable hydrogel based microspheres by suspension polymerization. A wide range of microspheres was synthesized by varying the type of crosslinker and composition of the polymerization medium. In vitro test showed that the microspheres have suitable characteristics to pass through catheter. Degradation studies revealed a rapid diminution of G’ modulus and the pH of the supernatants, accompanied by an increase of swelling ratio due to the hydrolysis of the crosslinkings. Although microspheres were not totally degradable as expected (since a side reaction had created non degradable crosslinking during the polymerisation), characterisations showed promising results that the degradation did occur within a suitable time scale requirements for temporal embolization.

Objectives: Pelvic vein incompetence (PVI) has been suggested as a cause for chronic pelvic pain. The overall objective of this thesis is to determine how PVI affects women, identify suitable methods of diagnosis and provide evidence regarding its association with chronic pelvic pain. This thesis will also evaluate the evidence behind its treatment. Methods: Four observation studies were completed during this thesis. A characterisation study encompassing 120 participants was performed to determine symptoms commonly experienced by women with PVI. Two observation studies analysed the ability of trans-vaginal ultrasound to detect PVI and compared its accuracy with reflux venography; considered the reference standard. A further 70 participants were recruited in a case-control study to determine the prevalence of PVI in women with and without chronic pelvic pain. A randomised control trial treating women with PVI and pelvic pain was also designed. Results: Women with PVI had an increased frequency of CPP when compared with healthy controls or women with varicose veins. This pain was associated with the menstrual cycle and intercourse. It was also found to frequently radiate into the upper thighs. Trans-vaginal ultrasound was shown to have a sensitivity and positive predictive value of 100% and 95% respectively when compared with reflux venography. The frequency of PVI in women with chronic pelvic pain was found to be 47% compared with 25% in women with no history of CPP (p < 0.001). Conclusion: The results of this thesis suggest PVI to be a possible cause of CPP in women and likely to be under-diagnosed. It can be identified by trans-vaginal ultrasound although the degree of accuracy is still yet to be determined. PVI merits further research and attention from clinicians and researchers. The proposed randomised control trial is needed both to further understanding of the role of PVI in CPP and to assess the efficacy of an under-researched treatment approach currently used in practice.

L'embolisation artérielle a récemment émergé sur le plan interventionnel comme un traitement sûr et efficace pour arrêter une hémorragie ou induire la dévascularisation d'un tissu cible. La visualisation directe des agents d'occlusions vasculaires n'est pas toujours possible. L'estimation de leur position dans la branche vasculaire en se basant sur la distribution de produit opaque aux rayons X est partiellement incorrecte. Un marquage des agents d'occlusion vasculaire est souhaitable pour leur suivi par IRM pendant l'intervention ou a posteriori, ce, notamment en raison de la diffusion de l'IRM comme modalité d'imagerie anatomique et interventionnelle. Dans ce travail, plusieurs protocoles ont été établis pour repérer des agents d'occlusion vasculaire marqués avec le SPIO, in situ, in vitro et dans des « conditions » in vivo, sous IRM 1,5T et 3T. Les agents d'occlusion étudiés sont des microsphères de trisacryl (Embosphère®), et des microparticules ou microcapsules utilisées éventuellement comme vecteurs de principes actifs : parmi celles-ci, des microsphères gonflables (Hépasphère™) non dégradables ont été marquées, et des microbilles d'alginate et des systèmes d'émulsions dégradables réalisés par nos soins. L'établissement de protocoles de détectabilité sous IRM a impliqué le choix de séquences et l'optimisation des paramètres de ces séquences, le choix de l'antenne, ainsi que la mise au point d'une quantité suffisante de marqueur dans les agents d'occlusion afin qu'ils soient visibles à l'IRM. Une méthodologie de mesure de faible variation de l'intensité du signal des images IRM a été développée. Un modèle expérimental in vitro a été conçu avec la présence des microparticules marquées dans un environnement simulant grossièrement une vascularisation tumorale et son drainage veineux. La fixation des immunoglobulines (IgG1), équivalentes aux anti-VEGF, sur des microsphères (Hépasphères™) a été étudiée. Enfin, les propriétés mécaniques et électriques des systèmes de microémulsions ont été explorées par ultrasons et par impédancemétrie.

L’embolisation vasculaire est un traitement peu invasif utilisé pour éliminer ou interrompre de façon sélective les apports vasculaires à des régions spécifiques du corps. Une technique consiste en l’introduction d’un microcathéter dans le vaisseau sanguin cible et à administrer un agent embolique qui réagit au contact du sang. Les colles emboliques à base de cyanoacrylate sont les principaux agents liquides utilisés pour l’embolisation à cause de leur faible viscosité, leur bonne capacité de pénétration et leur faible toxicité tissulaire. Pour permettre sa détection après injection, la colle est mélangée à un agent de contraste radio-opaque telle que l’huile iodée Lipiodol®. Bien que la technique soit couramment utilisée, il existe peu de données sur la dynamique du processus d’injection au sein de flux sanguins complexes ou sur la cinétique de polymérisation du mélange colle-Lipiodol. Par conséquent, une occlusion sans danger est difficile à réaliser, même entre les mains de radiologues expérimentés. Le principal objectif de la thèse est d’étudier de façon quantitative les propriétés physiques et la cinétique de polymérisation des colles cyanoacrylates mélangées au Lipiodol dans différentes proportions. Nous avons conçu un nouveau dispositif expérimental pour caractériser le processus de polymérisation d’un mélange colle/Lipiodol en contact avec une solution ionique ou protéinée. Les résultats montrent un processus de polymérisation rapide à l’interface entre la colle et le substrat, suivi par la proagation d’un front de polymérisation dans le volume de préparation de colle. Les constantes de temps des processus dépendent des compositions de la solution et du mélange de colle. Un autre objectif est d’analyser le processus d’embolisation dynamique. Un modèle in vitro du processus d’injection est utilisé pour étudier en premier lieu la formation de goutte entre deux flux immiscibles et qui ne réagissent pas entre eux. L’injection d’une préparation de colle dans une solution ionique en écoulement est ensuite réalisée pour montrer l’influence conjointe de la polymérisation et de l’hydrodynamique. C’est la première fois qu’une telle caractérisation exhaustive de colles emboliques à base de cyanoacrylate est obtenue. Les résultats peuvent apporter des informations cruciales aux radiologues interventionnels, ce qui les aidera à comprendre et contrôler le comportement de la colle après injection afin d’accomplir une oblitération permanente des vaisseaux en toute sécurité. / Vascular embolization is a minimally invasive treatment used to selectively eliminate or stop the vascular supply to specific body areas. One technique consists of navigating a microcatheter into the targeted blood vessel and injecting an embolic agent which reacts in contact with blood. Cyanoacrylate-based embolic glues are the main liquid adhesives used for vascular embolization owing to their low viscosity, good penetration ability and low tissue toxicity. To enable its detection once injected, the glue is mixed with a radio-opaque contrast agent such as the Lipiodol iodized oil. Although the technique is commonly used, there is very little information on the dynamics of the injection process in complex blood flows or on the polymerization kinetics of the glue-Lipiodol mixture. Consequently, safe occlusion is difficult to achieve, even in the hands of experienced radiologists. The main objective of the thesis is to quantitatively investigate the physical properties and polymerization kinetics of cyanoacrylate glues mixed with Lipiodol in different proportions. We have designed a new experimental setup to characterize the polymerization process of a glue/Lipiodol mixture on contact with an ionic or proteinaceous solution. We find that there is a fast polymerization process at the interface between the glue and the substrate, followed by the propagation of a polymerization front in the glue mixture volume. The time constants of the processes depend on the solution and glue mixture compositions. Another objective is to analyze the dynamic embolization process. An in vitro model of the injection process is used to first investigate the drop formation between two non-reacting immiscible flows. The injection of a glue mixture into a flowing ionic solution is then performed to show the joint influence of polymerization and hydrodynamics. It is the first time that such comprehensive characterization of cyanoacrylate-based embolic glues is acquired. The results can provide crucial information to interventional radiologists, that will help them understand and control the glue behavior after injection to achieve a safe and permanent obliteration of the vessels.

Les agents d'embolisation liquides utilisés dans le traitement endovasculaire ont de nombreuses limitations. Des polymères, tels que l’Onyx et les cyanoacrylates sont disponibles. L’alcool est un agent puissant, mais non radio-opaque. Les cyanoacrylates entrainent une réaction inflammatoire significative. Leur polymérisation rapide est responsable d’un comportement mal prévisible.Il existe une possibilité de traitement incomplet.L’Onyx est efficace pour le traitement des MAV.Une pénétration plus distale est obtenue avec l’alcool, mais associée à un risque de migration systémique. Nous avons évalué les propriétés d'un nouvel agent embolique (Alconyx) composé d'un mélange d'alcool et d'Onyx. Cet agent devrait cumuler les avantages respectifs de l'alcool et de l'onyx avec une visualisation adéquate sous fluoroscopie, une meilleure pénétration distale que l'Onyx seul et moins de toxicité systémique liée à la réduction de quantité d’alcool injecté. Divers mélanges ont été testés avec différentes concentrations d'Onyx 18 et d’alcool absolu. Alconyx 25 (75% Onyx 18; 25% d'éthanol) est la formulation la plus prometteuse. Nous avons démontré sa facilité d'injection in vivo, sa nature cohésive sans fragmentation ainsi que sa bonne visualisation sous fluoroscopie. En raison de sa moindre viscosité démontrée in vitro, Alconyx a été capable de pénétrer profondément dans le lit artériel.. L'occlusion proximale par Alconyx 25 devrait permettre d'améliorer le contact entre l'éthanol et la paroi vasculaire et donc augmenter son pouvoir sclérosant et limiter son passage systémique. Les propriétés occlusives d’Alconyx 25 sont similaires à celle de l’Onyx 18 sous haute pression in vitro. / Commercially available liquid embolization agents used in endovascular treatment have many limitations. Polymeric agents as Onyx and cyanoacrylate are available. Ethanol also is a potent sclero-embolic agent. Cyanoacrylates are effective liquid embolic agents, however, their rapid polymerization makes their behaviour unpredictable with possibility of incomplete treatment. These properties render their use challenging.Onyx is easy to use. However, in very small arterial niduses, Onyx, is unable to penetrate deeply. Deep penetration is obtained with ethanol, associated with risk of systemic migration.Poor visualization of ethanol under fluoroscopy is major drawback. Mixing Onyx with ethanol had never been described in the literature till now. In this work, various mixtures have been tested with different concentrations of Onyx 18 and absolute ethanol. Alconyx 25 (75% Onyx 18; 25% ethanol) seems to be a promising product. We proved its ease of injection in vivo and in vitro, its cohesive nature showing no fragmentation or interruption of the injected column as well as its good visualization under fluoroscopy. It was able to penetrate deeply in the arterial bed. The occlusive properties of Alconyx 25 were rated as good as Onyx 18 under high pressure in vitro. Further investigation is needed to better understand the behavior of ethanol in the suspension and its effect on tissues compared to Onyx diluted simply with an equivalent amount of DMSO. Studies on other commercially available concentrations of Onyx would certainly be interesting.

Le foie possède une capacité de régénération importante qui lui permet de reconstituer son volume suite à une agression. L’induction d’une régénération hépatique est réalisée en pratique courante en chirurgie hépatique afin de préparer le foie à une hépatectomie majeure. Elle est également utilisée dans de nombreux modèles animaux afin de favoriser la prise de greffe hépatocytaire au cours de la transplantation d’hépatocytes pour le traitement de maladies métaboliques héréditaires hépatiques. Les principaux objectifs de ce travail ont été d’étudier une méthode peu invasive pour induire une importante régénération hépatique : d’une part pour élargir les possibilités de prise en charge des patients nécessitant une hépatectomie, et d’autre part pour favoriser la prise de greffe des hépatocytes transplantés pour le traitement des maladies métaboliques héréditaires hépatiques.Dans un premier temps, nous avons mis au point chez le rat une technique d’embolisation portale partielle résorbable répétée (EPPRR) visant à entrainer un stimulus additionnel de régénération hépatique. Ces travaux ont validé le concept de la méthode d’EPPRR en montrant une augmentation de la prolifération hépatocytaire et une hypertrophie dans la partie du foie non embolisée.Ce protocole d’EPPRR a ensuite été appliqué dans un modèle préclinique de gros animal. Nous avons étudié chez le porc les conséquences de l’EPPRR et montré que cette technique était reproductible, bien tolérée, et qu’elle permettait une hypertrophie de la partie du foie non embolisée.Parallèlement, nous avons appliqué l’EPPRR avant transplantation d’hépatocytes chez le rat. A partir du foie de rats transgéniques exprimant la GFP (green fluorescent protein), nous avons pu isoler des hépatocytes GFP+. Ces cellules ont été transplantées dans le foie de rats receveurs GFP- en association avec une EPPRR. Nous avons montré que le stimulus de régénération répété provoqué par l’EPPRR permettait une augmentation de la prise de greffe.En conclusion, l’EPPRR est une technique peu invasive capable d’induire une régénérative hépatique efficace. Cette approche pourrait jouer un rôle dans la prise en charge des tumeurs hépatique et l’optimisation de la transplantation d’hépatocytes pour le traitement des maladies métaboliques héréditaires hépatiques. / The liver has an important regenerative capacity allowing reconstitution of the hepatic volume after an aggression. The induction of liver regeneration is used in routine clinical practice before liver surgery in order to prepare the liver for major hepatectomy. It is also used in numerous animal models in order to increase hepatocyte engraftment during hepatocyte transplantation for the treatment of inherited metabolic liver diseases. The main objective of this work was to evaluate a minimally invasive approach to induce substantial liver regeneration: firstly, to expand the therapeutic options for patients requiring an hepatectomy, and secondly to increase the engraftment of transplanted hepatocytes for the treatment of inherited metabolic liver diseases.In a first study, we developed in the rat model a technique of repeated reversible portal vein embolization (RRPVE) to induce an additional stimulus of liver regeneration. This study established the proof of concept of the RRPVE method, showing an increase in hepatocyte proliferation and hypertrophy in the non-embolized liver.This RRPVE protocol was then used in a preclinical model of large animal. We studied in swine the consequences of the RRPVE and showed that the procedure was reproducible, well tolerated, and allowed hypertrophy of the non-embolized liver.In parallel, we applied RRPVE before hepatocyte transplantation in the rat model. From the liver of transgenic rats expressing GFP (green fluorescent protein), we were able to isolate GFP+ hepatocytes. These cells were transplanted in the liver of recipient GFP- rats in association with RRPVE. We demonstrated that the repetition of the regeneration stimulus induced by RRPVE allowed increased hepatocyte engraftment.In conclusion, RRPVE is a minimally invasive technique able to induce efficient liver regeneration. This approach could play a part in the management of hepatic malignancies and the optimization of hepatocyte transplantation in the treatment of inherited metabolic liver diseases.

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

Die durale Fistel des Sinus cavernosus (DSCF) ist eine seltene Erkrankung, die durch kleine abnorme arteriovenöse Verbindungen zwischen A. carotis interna bzw. externa und dem Sinus cavernosus gekennzeichnet ist. Bei nicht entsprechender Diagnostik kann es zu Verschleppung der Diagnose und erheblicher Beeinträchtigung der Patienten bis zum vollständigen Visusverlust kommen. Aus diesem Grund ist die rechzeitige Erkennung der Erkrankung wichtig und für eine effektive therapeutische Maßnahme von Bedeutung. MRT und CT können Anhaltspunkte für eine Verdachtsdiagnose liefern und spielen eine wesentliche Rolle bei der Suche nach intrakraniellen Blutungen oder Infarzierungen. Zum sicheren Ausschluß von insbesondere kleineren Fisteln und mehr noch zur genaueren Therapieplanung ist jedoch die intraarterielle DSA nach wie vor unerlässlich, vor allem um Verwechslungen mit anderen Erkrankungen, wie z. B. endokrine Orbitopathie oder Myositis, zu vermeiden. Die Behandlung der DSCF besteht heute vor allem in der Anwendung endovaskulärer Techniken. In der vorliegenden Studie wurden 26 von insgesamt 29 Patienten durch diese Technik behandelt und bei allen ein vollständiger Verschluß erzielt (100%; angiographische Verlaufskontrolle bei 22 Patienten). Die Rate der klinischen Heilung insgesamt betrug 96%, bei einer Komplikationsrate von 3% für ein transientes neurologisches Defizit (Abduzensparese bei einer Patientin). Die endovaskuläre Behandlung von DSCF durch transvenöse Embolisation durch einen erfahrenen Spezialisten stellt heute aufgrund ihrer hohen Effektivität und niedrigen Komplikationsrate die Methode der Wahl dar. Hierbei sind gesteuert ablösbare Platincoils das zu bevorzugende Embolisat. Der Einsatz aggressiver Behandlungsmethoden, insbesondere mikrochirurgischer Techniken bei sogenannten "nicht embolisierbaren Fisteln", hat damit seine Berechtigung weitgehend verloren. / The dural fistula of the cavernous sinus (DCSF) is a rare disease, characterized by abnormal arteriovenous communication between the internal or external carotid artery and the cavernous sinus. Inadequate diagnostic procedures may delay the correct diagnosis as well as the appropriate therapeutic management with deterioration of the patient's symptoms and possible visual loss. Therefore, early recognition of the disease is important for effective therapeutic management. MRI and CT may be helpful in leading to the diagnosis and play an important role in excluding intracranial hemorrhage or infarction. For definite diagnosis, in particular of small low-flow fistulas and to avoid misdiagnosis such as endocrine orbitopathy or myositis as well as for therapeutic planning, intraarterial DSA is still mandatory. Therapeutic management of DCSFs today consists mainly in performing endovascular techniques. In the here presented study, 26 of 29 patients were treated using transvenous embolization. Complete occlusion was achieved in 100% (angiographic follow-up available in 22 patients). Clinical cure was achieved in 96%. The complication rate was 3% for transient neurological deficit (6th nerve palsy in one patient). Because of its high success rate and the low complication rate, endovascular treatment of DCSF using transvenous embolization by an experienced operator represents today the method of choice. Detachable platinum coils is the preferable embolic agent. More aggressive methods, in particular microsurgical techniques in cases of so-called "intractable fistulas" should no longer be used.

Dans ce travail, nous passons en revue les efforts de formulation et de préformulation pharmaceutiques pertinentes pour les nouvelles modalités d'hyperthermie magnétiquement induite dans le traitement des lésions cancéreuses pour lesquelles une thermothérapie est indiquée, ou pour des indications de novo dans certaines situations cliniques. Nous introduirons d'abord les principes biologiques généraux sous-jacents à l'utilisation de l'hyperthermie, compte tenu des moyens techniques pour générer l'hyperthermie actuellement accessibles, nous détaillerons plus précisément différentes modalités magnétiques de chauffage. Nous présenterons alors une synthèse des formulations décrites dans la littérature, en comparant leurs spécificités, avantages et inconvénients. Premièrement, nous considérerons les biomatériaux basés sur les céramiques, les verres et les ciments, pour hyperthermie à médiation magnétique dans le traitement des tumeurs solides de l'os, tenant compte de ses spécificités biologiques. Dans un deuxième temps seront considérées les formulations destinées à l'induction magnétique d'une hyperthermie localisée pour le traitement de tumeurs solides des tissus mous, en insistant sur les modulations biochimiques et pharmacologiques. Dans la dernière partie, nous considérerons les formulations de liposomes magnétiques qui peuvent être également administrées dans divers types de tumeurs. Nous n'avons pas détaillé ici les formulations magnétiques pour l'hyperthermie magnétique fluide qui sont basées sur l'administration de suspensions de nanoparticules magnétiques stabilisées par un revêtement de surface permettant des applications biologiques. Les importantes considérations biologiques et immunologiques qui sont associés à ces formulations seront décrites. En tout point, cette revue se concentrera sur l'importance de la formulation pharmaceutique et sur les interactions extrêmement complexes en lien avec l' hyperthermie qui devraient être pris en compte dans diverses applications médicales.

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