Le traitement conventionnel pour les brûlures sévères est l'autogreffe. Il s'agit toutefois d'une méthode comportant des limites, notamment dans le cas des patients ayant souffert de brûlures profondes sur une grande superficie de leur corps. Pour pallier le manque de sites donneurs, il est possible de faire appel au génie tissulaire afin de produire des peaux reconstruites bilamellaires (PRB) qui peuvent remplacer les autogreffes. Le système de culture présentement utilisé pour la production des PRB utilise une couche nourricière humaine (CNH) lors de la culture des kératinocytes. Les milieux de culture actuellement utilisés pour la culture des cellules destinées à la production des PRB, soit les kératinocytes et les fibroblastes, contiennent du sérum bovin. Dans un but d'offrir des traitements de très haute qualité et le plus sécuritaire possible, il serait avantageux de remplacer ou de cesser l'utilisation de la CNH et du sérum puisque ceux-ci peuvent présenter des risques potentiels de transmission de pathogènes et de réactions immunitaires à cause de leur nature allogénique ou xénogénique. L'objectif de ce projet de maîtrise est donc de développer un système de culture complètement défini, en plus d'être sans éléments allogéniques ni xénogéniques, et qui permettrait la conservation des cellules souches épithéliales et la production de substituts cutanés de qualité. Il a été possible de produire une protéine, soit la protéine Sp1, qui pourra être utilisée comme additif dans le milieu de culture afin d'éventuellement remplacer la CNH lors de la culture des kératinocytes. Par ailleurs, il a été possible, à l'aide d'un milieu sans sérum pour les kératinocytes développé par notre équipe et d'un milieu sans sérum pour les fibroblastes disponible commercialement, de produire des PRB sans sérum. Celles-ci ont été soumises à des analyses *in vitro* et *in vivo* et présentent des résultats prometteurs quant à la conservation des cellules souches épithéliales et à la qualité des PRB produites. / The conventional method to treat severe burn injuries is autografts. However, it is a method with limitations, especially in the case of patients who have suffered deep burns over a large proportion of their body. To overcome the lack of donor sites, it is possible to use tissue engineering to produce tissue-engineered skin substitutes (TES) that can replace autografts. The culture system currently used for the production of TES uses a human feeder layer (HFL) for the culture of keratinocytes. The culture media currently used for the culture of cells intended for the production of TES, namely keratinocytes and fibroblasts, contain bovine serum. In order to offer treatments of a very high quality and as safe as possible, it would be advantageous to replace or discontinue the use of HFL and serum since these can present potential risks of transmission of pathogens and immune reactions because of their allogenic or xenogeneic nature. The objective of this master's project is therefore to develop a completely defined culture system, in addition to being free of allogenic and xenogeneic elements, and which would allow the conservation of epithelial stem cells and the production of skin substitutes of great quality. It was possible to produce a protein, the Sp1 protein, which could be used as an additive in the culture medium in order to eventually replace the HFL during the culture of keratinocytes. Furthermore, it was possible, using a serum-free medium for keratinocytes developed by our team and a serum-free medium for fibroblasts commercially available, to produce serum-free TESs. These have been subjected to *in vitro* and *in vivo* analyzes and show promising results pertaining the preservation of epithelial stem cells and the quality of the TESs produced.

Des interventions cliniques sont souvent nécessaires pour initier ou accélérer la réparation et régénération tissulaire, visant à restaurer l'étendue complète de la structure et des fonctionnalités du tissu affecté. À cette fin, les efforts en génie biomédical sont axés sur le développement de matrices fonctionnelles pouvant servir d'espace physique pour l'attachement, la croissance et la prolifération cellulaire. Notamment, les matériaux obtenus par des techniques de décellularisation suscitent un grand intérêt, car ils préservent largement les constituants de l'environnement cellulaire naturel, ayant ainsi une excellente bio-activité. Leur utilisation dans le domaine médical a gagné en popularité au cours des 25 dernières années, mais ils comportent toujours des problèmes liés à une faible résistance et stabilité et à une repopulation cellulaire entravée. Ces limitations peuvent souvent être surmontées ou atténuées en modifiant les propriétés de surface et de la matière. Notamment, la modification assistée par plasma a été largement utilisée sur différents biomatériaux pour améliorer leurs performances biologiques. Cependant, les études sur la faisabilité d'utiliser cette technique sur des matériaux dérivés de tissus décellularisés ne sont pas nombreux et ne sont pas assez complets. Dans le présent travail, des matrices extracellulaires décellularisées (dECM) obtenues par deux procédés différents ont été traités par plasma réactif de N$_2$/H$_2$, sous différentes conditions de pression. Afin d'interpréter l'impact du plasma sur le matériau, la stabilité, la résistance mécanique et les propriétés physicochimiques de chaque dECM ont été caractérisées en détail. Tout d'abord, la composition des échantillons non traités a été évaluée par analyse thermogravimétrique (TGA) et spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR). Une analyse plus précise des propriétés de surface a été réalisée par spectroscopie photo-électronique à rayons-X (XPS) et angle de contact (WCA) avant et après le traitement au plasma, révélant des changements induits par le plasma sur le caractère hydrophile et la fonctionnalisation de l'un des deux matériaux dECM avec de l'oxygène. Le taux de dégradation et la résistance à la traction de ces matériaux ont également été évalués, ne montrant aucun signe de détérioration du dECM causée par l'exposition au plasma. L'effet du plasma sur les propriétés biologiques a été évalué *in vitro* par des tests de cytocompatibilité et d'hémocompatibilité. Des résultats encourageants ont été obtenus pour les échantillons dECM fonctionnalisées par plasma, montrant une légère amélioration de l'hémocompatibilité et une augmentation significative de l'attachement et viabilité cellulaire. / Clinical interventions are often needed to initiate or accelerate the process of tissue repair and regeneration, aiming to recover the full extent of the original structure and functionalities of affected tissue. To this end, biomedical engineering efforts are focused on the development of functional constructs that may serve as a physical space for cell attachment, growth and proliferation. Of special interest are materials obtained throught issue decellularization techniques, as they greatly preserve multiple constituents of the natural cellular environment and thus show excellent bioactive properties. Their use in medical applications has gained popularity through the last 25 years, yet issues related to feeble strength and stability and impaired cell repopulation prevail. Such limitations can often be overcome or mitigated by modifying surface and bulk properties. Notably, plasma-assisted modification has been extensively used on different biomaterials to enhance its biological performance. However, there are only few and incomplete studies on the feasibility to use this technique on materials derived from decellularized tissues. In the present work, decellularized extracellular matrix (dECM) construct obtained through two different processing methods were exposed to plasma in a reactive atmosphere of N$_2$/H$_2$ gases, under two different pressure conditions. In order to understand the changes that plasma might impart to the material, the stability, mechanical resistance and physicochemical properties of each dECM material were thoroughly characterized. First, the composition of untreated samples were analyzed via thermogravimetric analysis (TGA) and Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy. A more precise analysis of surface properties was performed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and water contact angle (WCA) before and after plasma treatment, revealing plasma-induced changes in wettability and the successful functionalization of one of the two dECM constructs with oxygen-containing moieties. The degradation rate and tensile strength of dECM constructs were also evaluated on treated and control samples, showing no signs of deterioration caused by plasma exposure. The effect of plasma on the biological properties of dECM was evaluated *in vitro* through cytocompatibility of human dermal fibroblasts and hemocompatibility tests. Exciting results were obtained for the functionalized dECM constructs, which showed slightly better hemocompatibility and a significant improvement on cell attachment and viability.

Les propriétés de la matrice extracellulaire (MEC) incluant la rigidité et la composition sont modifiées avec la progression tumorale dans le cancer de la prostate (PCa). De plus, ces propriétés affectent le risque de métastase des tumeurs. Toutefois, l'évolution de la composition dans la MEC tumorale n'est toujours pas caractérisée. Ce manquement dans la théorie impacte l'efficacité des thérapies actuelles. Ainsi, ce projet a pour but de caractériser l'évolution de la composition de la matrice extracellulaire (MEC) tumorale et d'évaluer l'impact conjoint de la rigidité et la composition sur la réponse des cellules en fonction de leur potentiel invasif. La composition en collagène (COL) et en fibronectine (FN) de tissus prostatiques murins cancéreux a été analysée. De plus, la réponse cellulaire à des matrices de différentes rigidités et compositions en COL et FN a été quantifiée en utilisant des lignées cellulaires à potentiel invasif variable. L'expression protéique des intégrines de surface de ces lignées a aussi été étudiée. Nos résultats démontrent une augmentation de l'expression de COL dans les tissus possédant des microinvasions et un maintien du ratio COL/FN tissulaire à bas potentiel invasif. De plus, les cellules invasives et non-invasives ont des réponses cellulaires plus importantes en présence d'une matrice de COL ou de FN respectivement. Les cellules localement invasives ont un phénotype intermédiaire répondant aux deux types de matrice. Les cellules ont une amplification de leur réponse à la rigidité lorsqu'en présence de leur matrice de prédilection. De ce fait, ces résultats démontrent un impact conjoint des propriétés de la MEC sur la réponse cellulaire selon leur potentiel invasif. Toutefois, l'expression des intégrines de surface ne semble pas être la cause de cette réponse différentielle. Ainsi, il serait possible d'utiliser l'évolution des propriétés de la MEC caractérisées pour développer de nouvelles techniques de pronostic.

L'ulcère du pied diabétique (UPD), pathologie courante chez les patients diabétiques, est une plaie chronique qui peine à cicatriser et peut nécessiter l'amputation des membres inférieurs. Ainsi les patients diabétiques sont sujets à un nombre d'amputations 20 fois supérieur comparativement à des sujets sains. Notre hypothèse est qu'il est possible de modéliser différents aspects de cette pathologie en utilisant soit des cellules cutanées saines traitées avec du glyoxal, soit des cellules extraites de peaux de patients diabétiques. À ces fins, nous avons utilisé un biomatériau de collagène-chitosan pour produire deux modèles de cicatrisation et un tissu dermique endothélialisé. Le modèle de peau glyqué a été produit à partir de populations de fibroblastes et de kératinocytes isolées de prépuce. Les kératinocytes et les fibroblastes ont été ensemencés sur une éponge de collagène-chitosan. Après maturation de l'épiderme, les éponges ont été traitées avec du glyoxal pour simuler le diabète, de l'aminoguanidine qui est un inhibiteur de la glycation, ou les deux. Une plaie a ensuite été réalisée puis la réépithélialisation a été suivie pendant 8 jours. Nous avons alors observé une accumulation d'Advanced Glycation Endproducts (AGE), une perturbation de l'épiderme et une diminution des capacités de réépithélialisation dans les modèles glyqués. Ces effets ont été neutralisés par l'ajout d'aminoguanidine dans le milieu de culture. Le modèle de cicatrisation produit à partir de cellules de patients diabétiques de type 2 a été produit selon des méthodes similaires. Cependant, en parallèle ont été cultivés des feuillets de fibroblastes sains et diabétiques obtenus par autoassemblage pour permettre l'étude de l'état transcriptomique des cellules. Nous avons ainsi observé une désorganisation de l'épiderme et une diminution de la réépithélialisation. De plus, les données RNAseq indiquent une conservation d'un état transcriptomique correspondant au diabète en 3D, ce qui se traduit par la modulation de voies correspondant à l'inflammation, au métabolisme et à la régulation épigénétique. Enfin, nous avons développé un modèle de derme endothélialisé diabétique afin de reproduire le défaut d'angiogenèse des UPD. Les modèles ont été obtenus à partir de fibroblastes sains ou diabétiques et de cellules endothéliales microvasculaires saines transfectées pour produire de la GFP (Green Fluorescent Protein) et de la luciférase, ensemencés sur le biomatériau de collagène-chitosane. Nous avons alors quantifié le nombre de cellules endothéliales et le volume occupé par le réseau capillaire et ainsi observé une diminution des capacités du support angiogénique des fibroblastes diabétiques. Ceci était accompagné par une altération du profil sécrétoire de cytokines pro-angiogéniques dans les modèles. Pour conclure, nous avons réussi à produire deux modèles de cicatrisation et un tissu dermique capables de reproduire certaines caractéristiques d'un ulcère du pied diabétique afin de permettre le développement de nouveaux traitements pour l'UPD. / Diabetic foot ulcers (DFU), a common pathology in diabetic patients, are chronic wounds that fail to heal and may lead to the amputation of the lower limbs. Diabetic patients are 20 times more likely to undergo amputations than healthy subjects. Our main hypothesis is that it is possible to model different aspects of this pathology using either healthy skin cells treated with glyoxal or cells extracted from the skin of diabetic patients. To this end, we used a collagen-chitosan biomaterial to produce two wound healing models and an endothelialised dermal tissue. The glycated skin model was produced from populations of fibroblasts and keratinocytes isolated from foreskin. Keratinocytes and fibroblasts were seeded onto a collagen-chitosan sponge. Once the epidermis had matured, the sponges were treated with glyoxal to simulate diabetes, aminoguanidine, a glycation inhibitor, or both. A wound was then formed, and the re-epithelialization was monitored for 8 days. An accumulation of Advanced Glycation Endproducts (AGEs), a disruption of the epidermis and a reduction in the ability of glycated models to re-epithelialize were observed. These effects were neutralized by adding aminoguanidine to the culture medium. The wound healing model obtained from cells from type 2 diabetic patients was produced using similar methods. However, in parallel, sheets of healthy and diabetic fibroblasts obtained by the self-assembly approach were cultured in order to study the transcriptomic state of the cells. A disorganization of the epidermis and a reduction in re-epithelialization was then observed. In addition, RNAseq data indicated the conservation of a transcriptomic state corresponding to diabetes in 3D, resulting in the modulation of pathways corresponding to inflammation, metabolism and epigenetic regulation. Finally, we developed a model of diabetic endothelialized dermis in order to reproduce the angiogenesis defect of DFU. The models were obtained from healthy or diabetic fibroblasts and healthy microvascular endothelial cells transfected to produce GFP (Green Fluorescent Protein) and luciferase, seeded onto the collagen-chitosan biomaterial. The number of endothelial cells and the volume occupied by the capillary network was quantified and a reduction in the angiogenic support from diabetic fibroblasts was observed. This was accompanied by an alteration in the secretory profile of pro-angiogenic cytokines in the models. In conclusion, we have succeeded in producing two wound healing models and a dermal tissue capable of reproducing certain characteristics of a diabetic foot ulcer, with the aim of developing new treatments for DFU.

En raison des problèmes inhérents aux biomatériaux et à la transplantation d’organes, tels que la durée de vie, le rejet et la disponibilité, l'ingénierie tissulaire est désormais envisagée à plus long terme comme solution de remplacement des organes défaillants. Cette approche vise à induire et structurer la croissance tissulaire afin d’organiser les cellules en tissus et ces tissus en organes. Pour ce faire, un bioréacteur reproduisant les conditions intracorporelles est indispensable. Au cours de ce projet de maîtrise, un bioréacteur à perfusion spécifique à la régénération des artères a été conçu pour favoriser la croissance de ce tissu et étudier l’effet des diverses contraintes mécaniques (tension axiale, élongation axiale, pression interne, débit, cisaillement) sur ses propriétés mécaniques finales. La conception du bioréacteur a été effectuée suivant une méthodologie rigoureuse comprenant l’identification des besoins, la rédaction du cahier des charges, la modélisation assistée par ordinateur, la réalisation du prototype et la validation. Ce bioréacteur sera par la suite utilisé par le laboratoire pour le développement d’un substitut artériel ayant les propriétés et la structures d’une artère native. / Tissue engineering provides a new approach for overcoming the current problem of organ shortage and biomaterial failure. Three-dimensional tissues, such as arteries, are much more difficult to regenerate than bi-dimensional ones. In this context, a specific bioreactor is required in order to reproduce and maintain the appropriate environment required for 3-D tissue regeneration. During this project, a perfusion bioreactor specific for arterial tissue was designed to stimulate growth and study the effects of mechanical factors such as axial stress, axial strain, internal pressure, flow and shear stress, on final construct properties. The design was realized following a step-by-step methodology: identification of the needs, listing of the specifications, computer assisted modeling and design, and prototype realisation and validation. This bioreactor will be used by the laboratory for the development of an arterial substitute with similar properties and structure of a native artery.

Le vieillissement est un concept complexe. De nombreuses théories ont été proposées dans le but d’expliquer le processus du vieillissement. La théorie mitochondriale du vieillissement est devenue l’une des théories les plus testées et les plus connues dans la recherche sur le vieillissement. Sa principale conclusion est que le vieillissement résulte de l’accumulation de dommages oxydatifs qui sont étroitement liés à la libération d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) des mitochondries. Le vieillissement musculaire est habituellement associé à une diminution de la masse, de la force et de la vitesse de contraction. L’un des effets les plus marquants du vieillissement sur les muscles est la sarcopénie (sarco = chair et pénie = perte). Il a été suggéré que la sarcopénie peut être déclenchée par les ROS qui se sont accumulées tout au long de la vie. Le mode de vie sédentaire et la malnutrition représentent des facteurs de risques majeurs pour ce syndrome. Bien qu’il n’existait pas de définition opérationnelle universellement acceptable, les chercheurs conviennent que l’incidence de la sarcopénie augmente avec l’âge adulte avancé. Ainsi, comprendre la sarcopénie et développer des interventions thérapeutiques et de réadaptation pour ralentir ses progrès ou inverser partiellement ses effets est un enjeu scientifique très important. Dans ce contexte, notre équipe a identifié les gènes modulés dans le muscle squelettique après un exercice d’endurance chez les personnes âgées et a mis en évidence l’importance du remodelage de la matrice extracellulaire (MEC) et de la fonction mitochondriale dans l’adaptation du muscle squelettique en utilisant une technique de génomique fonctionnelle. L’un des gènes induit par l’exercice d’endurance code pour une protéine sécrétée acide et riche en cystéine (SPARC), qui contrôle le remodelage de la MEC et joue un rôle clé dans la différenciation des myoblastes. Le travail présenté dans cette thèse consiste à analyser les données bibliographiques indiquant l’importance de la génomique fonctionnelle dans la compréhension de la sarcopénie et à démontrer les rôles de SPARC dans le lien possible entre le remodelage de la MEC et la fonction mitochondriale. Le premier objectif de cette thèse était de décrire les stratégies de génomique fonctionnelle, principalement les techniques de l’expression différentielle : puces à ADN, analyse en série de l’expression des gènes (SAGE), L'ordonnancement parallèle massif de signature (MPSS), séquençage de l’ARN (RNAseq), l’analyse différentielle représentationnelle (RDA) et l’hybridation suppressive soustractive (SSH). De plus, nous avons démontré l’importance de ces techniques pour découvrir de nouvelles cibles thérapeutiques pour certaines maladies complexes ainsi que l’application de ces outils pour étudier la modulation du transcriptome du muscle squelettique. Notre deuxième objectif était de démontrer l’implication de différentes techniques de génomique fonctionnelle telles que l’interférence ARN, protéomique, souris transgéniques, métabolomique, génomique et épigénomique dans la compréhension de la sarcopénie. De plus, nous avons signalé la progression des nouvelles découvertes et des nouvelles applications de ces méthodes dans le domaine de la sarcopénie. Notre troisième objectif était de montrer l’implication de SPARC dans la modulation de la MEC et de la fonction mitochondriale des cellules musculaires murines C2C12. Nous avons étudié l’effet exogène de l’inhibition ou l’induction de SPARC sur la différenciation des cellules C2C12, l’expression des protéines structurelles de la MEC et les protéines mitochondriales durant la prolifération, la différenciation et après la formation des myotubes. Nos résultats indiquent que SPARC joue un rôle crucial dans la différenciation des cellules musculaires, dans le remodelage de la MEC, et pourrait être impliquée dans le lien possible entre la MEC et la fonction mitochondriale. Finalement, nous avons étudié le mécanisme par lequel SPARC pourrait moduler la MEC et la fonction mitochondriale dans les cellules musculaires et nous avons utilisé la technique de la stimulation électrique, in vitro, qui a révélé une induction remarquable de l’expression génique de Sparc. Les résultats de cette étude nous ont permis de démontrer que SPARC joue un rôle important dans le remodelage du MEC ainsi que dans la modulation de la fonction mitochondriale des cellules musculaires. Le lien possible entre la MEC et la mitochondrie pourrait constituer une cible thérapeutique prometteuse pour le traitement des maladies ou les syndromes liés à un dysfonctionnement de la MEC/mitochondrie. Enfin, on croit aussi que cette voie ouvrira les portes à de nouvelles découvertes dans le domaine de la sarcopénie. / The definition of aging is complicated by the appearance of various diseases that alter body functions and tissue structures. Many theories have been proposed to explain the process of aging. The mitochondrial theory of aging has become one of the most tested and well-known theories in aging research. Its main conclusion is that aging results from the accumulation of oxidative damage which is closely related to the release of reactive oxygen species (ROS). On the other hand, aging in the muscle is usually associated with a decrease in mass, strength, and rate of contraction. One of the most striking effects of aging on muscles is sarcopenia, (sarco = flesh and penia = loss). It has been suggested that sarcopenia can be triggered by ROS which are accumulated over a lifetime. Sedentary lifestyle and malnutrition represent major risk factors for this syndrome. Although there is no operational definition which is universally acceptable, researchers agree that the incidence of sarcopenia increases with advancing adulthood. Thus, understanding sarcopenia and developing therapeutic and rehabilitative interventions to slow its progress or partially reverse its effects is a very important scientific issue In this context, our team identified modulated genes in skeletal muscle after endurance exercise in the elderly and highlighted the importance of extracellular matrix remodeling (ECM) and mitochondrial function using a functional genomic technique. One of the genes induced by endurance exercise codes for a secreted acid-rich cysteine protein (SPARC), which controls the remodeling of the ECM and plays a key role in the differentiation of myoblasts. The work presented in this thesis consists of analyzing bibliographic data indicating the importance of functional genomics in understanding sarcopenia and to demonstrate the roles of SPARC in the possible link between ECM remodeling and mitochondrial function. The first objective of this thesis was to describe functional genomic strategies, mainly the techniques of differential expression: DNA chips, serial analysis of gene expression (SAGE), massively parallel signature sequencing (MPSS), RNA sequencing (RNAseq), representational differential analysis (RDA), and subtractive suppression hybridization (SSH). In addition, we have demonstrated the importance of these techniques to discover new therapeutic targets for certain complex diseases as well as the application of these tools to study the modulation of the skeletal muscle transcriptome. Our second objective was to demonstrate the involvement of different functional genomic techniques such as RNA interference, proteomics, transgenic mice, metabolomics, genomics and epigenomics in the understanding of sarcopenia. In addition, we have reported the progress of new discoveries and applications of these methods in the field of sarcopenia Our third objective was to show the involvement of SPARC in the modulation of ECM and the mitochondrial function of C2C12 murine muscle cells. We investigated the exogenous effect of SPARC (inhibition and or induction) on C2C12 cell differentiation, expression of ECM structural proteins, and mitochondrial proteins during proliferation, differentiation, and after the formation of myotubes. Our results indicate that SPARC plays a crucial role in muscle cell differentiation, remodeling of ECM and may be involved in the possible link between ECM and mitochondrial function. Finally, we investigated the mechanism by which SPARC could modulate ECM and mitochondrial in muscle cells and we used the technique of electrical stimulation, in vitro, which revealed a remarkable induction of Sparc gene expression. The results of this study allowed us to demonstrate that SPARC plays an important role in the remodeling of ECM as well as in modulating the mitochondrial function of muscle cells. The possible link between ECM and mitochondria may be a promising therapeutic target for the treatment of ECM/mitochondria dysfunction-related diseases. It is also believed that this pathway will open the doors to new discoveries in the field of sarcopenia.

L'objectif de cette thèse est de déterminer et d'analyser les gènes les plus exprimés, les gènes domestiques ainsi que les gènes spécifiques dans 15 tissus différents à l'aide de la méthode SAGE. La méthode d'analyse sérielle d'expression génique (SAGE) est une nouvelle technique qui permet de caractériser globalement tous les transcrits qui s'expriment dans une cellule ou dans un organe, et ce, de manière quantitative.

L'analyse par réseau de co-expression de gènes est un outil entré il y a 15 ans dans l'ensemble des outils disponibles pour l'analyse transcriptomique. En étudiant la variation de synchronisation de l'expression des gènes, cet outil permet de révéler de nouveaux gènes impliqués dans des maladies ou phénotypes dont l'expression seule n'est pas significativement différente. Il est également capable de détecter des groupes de gènes, ou modules, interagissant préférentiellement et sur lesquels il est possible d'effectuer une exploration étendue. Il est ainsi possible d'utiliser des méthodes avec injection de connaissance préalable comme l'enrichissement de gènes ou l'association phénotypique, ou des méthodes guidées par les données comme l'analyse topologique ou la co-expression différentielle. Pourtant, ce type d'analyse reste sous exploitée actuellement par rapport à son potentiel, et notamment dans certaines maladies ou phénotypes où l'altération est une désorganisation du système comme le vieillissement. Afin de faciliter à tout chercheur l'emploi de cette méthode, un progiciel R disponible sur Bioconductor et nommé GWENA a été développé. Organisé comme un pipeline d'analyse simplifié et allant de la construction du réseau jusqu'à l'aide à l'interprétation des modules entre différentes conditions, c'est également le seul pipeline actuel à intégrer la co-expression différentielle. Pour assister l'utilisateur, il comprend de nombreux avertissements sur l'intégrité des données rentrées et sur la plausibilité des résultats. Afin d'éviter de devoir recourir à d'autres logiciels, il contient également un système de visualisation des réseaux. Enfin, GWENA est un outil dont l'architecture modulaire lui permettra d'évoluer avec le temps. L'efficacité de GWENA a été démontrée dans une première étude du vieillissement du muscle squelettique humain où un sous ensemble de gènes a été priorisé pour l'étude de la sarcopénie. Il a également permis de préciser une topologie du réseau spécifique du vieillissement et observée auparavant : la perte de connectivité du réseau, ou déconnexion. En effet, parallèlement à la déconnexion, il a été constaté grâce à GWENA une reconnexion locale située au niveau des gènes pivots. Pour étudier cette topologie à large échelle, l'analyse a été répétée sur un ensemble élargi de tissus humains. Par un recoupement des modules différentiellement exprimés, des phénomènes communs du vieillissement entre tissus sont apparus ainsi que des phénomènes spécifiques à certains tissus. L'analyse topologique, notamment de la déconnexion, des gènes inclus dans ces recoupements pour deux exemples, un phénomène commun et un phénomène spécifique, a à son tour permis la priorisation de gènes encore mal étudiés ou inconnus dans ces phénomènes. En finalité, les travaux présentés au cours de cette thèse auront amené à la création d'un outil utile à la communauté de biologistes comme bio-informaticiens pour faciliter l'accès à une analyse à a haut potentiel dans l'analyse du vieillissement et toute autre condition, notamment celles axées sur la dérégulation de l'expression systémique. / Gene co-expression network analysis is a tool that entered the transcriptomics analysis toolbox 15 years ago. By studying the variation in the synchronization of gene expression, this tool can reveal new genes involved in diseases or phenotypes whose expression alone is not significantly different. It is also able to detect groups of genes, or modules, that interact preferentially and on which it is possible to carry out an extended exploration. It is therefore possible to use knowledge-driven methods such as gene enrichment or phenotypic association, or data-driven methods such as topological analysis or differential co-expression. Nevertheless, this type of analysis is currently under-exploited compared to its potential, especially in certain diseases or phenotypes where the alteration is a disorganization of the system such as aging. In order to facilitate the use of this method by any researcher, an R software package available on Bioconductor and named GWENA has been developed. Organized as a simplified analysis pipeline from the construction of the network to the interpretation of the modules between different conditions, it is also the only current pipeline to integrate the differential co-expression. To assist the user, it includes numerous warnings about the integrity of the data entered and the plausibility of the results. In order to avoid having to use other software, it also contains a network visualization system. Finally, GWENA is a tool whose modular architecture allows it to evolve overtime. The effectiveness of GWENA has been demonstrated in a first study of human skeletal muscle aging, where a subset of genes was prioritized for the study of sarcopenia. It also allowed to clarify a network topology specific to aging and previously observed: the loss of network connectivity, or disconnection. Indeed, in parallel to the disconnection, a local reconnection located at the level of hub genes was observed thanks to GWENA. To study this topology on a large scale, the analysis was repeated on an extended set of human tissues. By cross-referencing differentially expressed modules, common aging phenomena between tissues were identified as well as tissue-specific phenomena. Topological analysis, including disconnection, of the genes included in these overlaps for two examples, a common and a specific phenomenon, in turn allowed the prioritization of genes still poorly studied or unknown in these phenomena. Overall, the work presented in this thesis will have led to the creation of a useful tool for the community of biologists as bioinformaticians to facilitate access to a high-potential analysis in the analysis of aging and any other condition, especially those focused on the deregulation of systemic expression.

Le périmysium a été analysé à l'aide de deux modalités d'imagerie, l'histologie et l'imagerie par résonance magnétique (IRM). L'histologie a permis l'observation des faisceaux primaires et l'IRM des faisceaux d'ordre supérieur. Dans les deux cas, une méthode de seuillage du périmysium a été mise au point et validée avec la construction d'une banque de cartes de référence probabilistes, résultat de la segmentation manuelle du réseau par un jury d'experts. Le périmysium segmenté a été caractérisé à l'aide de variable morpho-anatomiques et granulométriques. Celles-ci ont été ensuite reliées à la résistance mécanique et à la tendreté sensorielle de la viande cuite. Ce sont les structures macroscopiques, visualisées en IRM, qui jouent un rôle majeur sur le déterminisme de la tendreté de la viande bovine cuite. Ces résultats ouvrent des perspectives pour le développement de méthodes d'imagerie simples adaptées à la prédiction et au contrôle de la tendreté de la viande bovine.

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