<p>Detta arbete har sin utgångspunkt i Tekniska Verkens och Östkrafts integrerade operationella system. Dessa är utvecklade för att stödja beslutsprocesser för bl.a. fysisk och finansiell elhandel. Integreringen har gjorts genom annamandet av en IRM-baserad lösning, av verksamheterna benämnt "datavaruhus". </p><p>Avregleringen av elmarknaden medförde större krav på elleverantörerna med avseende på flexibilitet och funktionalitet när kunderna fick välja elbolag själva. Det som främst bidrar till komplexiteten gällande elhandel är de många olika sorters elavtal som kan tecknas och det ständigt varierande inköpspriset på nordiska kraftbörsen. </p><p>För fallstudiens företag gäller att deras datavaruhuslösning lider av osedvanligt dåliga prestanda. Syftet med uppsatsen är att utifrån en kvalitativ studie försöka identifiera primära faktorer för dessa prestandaproblem. Vidare vill vi belysa hur man bör integrera befintliga operationella system för att uppnå goda prestanda. </p><p>Arbetets slutsats är att prestandaproblemen kan härledas både till det arkitekturella och det strukturella planet såväl som till valet att egenutveckla den logik som bearbetar data genom att hämta, transformera och uppdatera datavaruhuset. Ytterligare en faktor utgörs av den höga detaljeringsgrad som kännetecknar data i datavaruhuset.</p>

Le processus d’évapotranspiration (ETR) reste actuellement difficile à évaluer. L’objectif poursuivi par cette recherche est de proposer une méthode suffisamment robuste pour pouvoir être appliquée à l’échelle pluriannuelle tout en permettant un suivi à pas de temps fin au cours de la journée. En s’appuyant sur l’état de l’art, l’étude s’intéresse successivement au cas idéalisé des surfaces homogènes puis à celui des surfaces hétérogènes. Depuis quelques années, l’IRM a entrepris d’automatiser son réseau de stations synoptiques. Un sous-ensemble de stations a été choisi afin d’être doté d’un équipement plus complet comprenant un mât météorologique destiné à effectuer des mesures de la température et de la vitesse du vent à plusieurs niveaux. Ces nouvelles données sont exploitées dans la méthode préconisée. Celle-ci combine la théorie de Monin-Obukhov et l’évaluation du bilan énergétique de surface pour calculer les flux turbulents de chaleur sensible et de chaleur latente ainsi que le flux d’ETR. La télédétection offre quant à elle la possibilité d’observer de vastes territoires. Un modèle diagnostique est proposé pour estimer les flux turbulents de surface et l’ETR sur l’ensemble de la Belgique. Il s’agit d’une variante simplifiée du schéma « Isba » de transfert sol-végétation-atmosphère. Des flux radiatifs déduits d’images du satellite Meteosat sont exploités en entrée. La résolution spatiale est celle du capteur infra-rouge utilisé jusque Meteosat-7 (5*9 km). L’application est réalisée sur la période 1994-2003 avec un pas de temps horaire ce qui représente une première dans le domaine. Des comparaisons sont effectuées avec les résultats obtenus aux stations automatiques de l’IRM et avec des données récentes des stations belges du réseau Fluxnet. Les résultats sont très satisfaisants. Le travail s’achève sur des perspectives de développements futurs, la recherche en la matière étant encore en pleine évolution.

Magnetic resonance imaging has developed into a powerful diagnostic technique characterized by a very high spatial resolution and an inherently relatively low sensitivity. In order to improve the contrast of MRI images, contrast agents are commonly injected into the patients before an examination. These substances are paramagnetic, superparamagnetic, or ferromagnetic compounds that shorten the relaxations times of the water hydrogen atoms. At present, most of the contrast enhanced clinical exams are performed with gadolinium complexes. They are particularly useful as their ability to change the relaxation rate (or relaxivity) can be very high. Several factors have a strong influence on the relaxivity of MRI contrast agents but the water exchange time τm and the rotational correlation time τr are particularly important for obtaining an increased relaxivity. These parameters can be adjusted by suitable chemical modifications of the Gd(III) complexes. For instance, decreasing the tumbling rate by linking a Gd(III) complex to a macromolecule leads to an increased relaxivity. This goal can be achieved through a covalent or a noncovalent linkage with synthetic polymers, particles or biomacromolecules. However, the covalent bonding has a detrimental effect on the clearance of the metal complexes thus exposing the patient to the toxicity of released Gd(III) ions and metabolites. This problem could be circumvented by using covalent links that are cleaved by endogenous biomolecules or after administration of exogenous compounds following the exam. In this context, our approach was to bind Gd(III) chelates to macromolecules through disulfide links as the latter are known to be reduced in vivo by thiols present in the body. Towards this aim, we have developed two bifunctional chelator agents bearing a methanethiosulfonate group (MTS) which reacts specifically with thiols, thus spontaneously establishing a disulfide bond between the Gd(III) chelate and the thiolated macromolecule. The first ligand that we have prepared (MTS-ADO3A) is a monoamide derivative of DOTA with an ethyl-MTS substituent. This compound is relatively easily synthesized but amide arms such as the one it features are known to have a detrimental effect on relaxivity through the lengthening of water exchange times. The conjugate obtained by binding Gd(III) chelates of this ligand to albumin or to polythiolated silica nanoparticles has been studied by nuclear magnetic relaxation dispersion (NMRD),17O NMR and luminescence analyses. These measurements confirm that the method is suitable to increase the relaxivity (20 mM-1s 1, 20 MHz, 25°C) but that this relaxivity increase (of 300%) is limited by a slow water exchange (660 ns). To overcome this limitation, a second ligand called MTS-CyDOTA has been synthesized. This ligand is a DOTA ligand grafted with a cyclohexyl ring featuring a MTS function. The synthesis is more demanding but faster water exchange times are expected because of a more sterically crowded coordination sphere. Moreover, this second ligand has a more rigid structure that could limit the independent rotation of the chelate from the macromolecule. As expected, the water exchange time of the Gd(III) chelate of this ligand (120 ns) is clearly lower than the one determined for Gd MTS-ADO3A. After binding to albumin or to silica nanoparticles a notable relaxivity increase was expected. Unfortunately, if the obtained relaxivity is higher (30 mM-1s 1, 20 MHz, 25°C), its not as high as it could have been expected in view of the size of the conjugate and of the water exchange time of the free chelate. Results obtained in this work suggest that fixation on silica nanoparticles or on albumin drastically decreases the water exchange rate which remains the limiting parameter. This effect has already been reported for Gd(III) chelates linked to albumin by non-covalent bonds and has been assigned to stable layers of water molecules on the macromolecule surface. Thanks to the high loading of the silica nanoparticles (10000 Gd(III) per particle), we have reached very high molecular relaxivities (>200000 mM-1s-1). Stability tests carried out on the disulfide links formed suggest that the small amount of free thiols in the circulation is not sufficient to cause a significant degradation of the disulfide bond in the conjugate within a reasonable length of time. An injection of glutathione would be necessary to achieve a complete degradation. To avoid the problem of water exchange lenghtening, we propose to increase the distance between Gd(III) chelates and macromolecules without loss of rigidity by developing double anchor chelates with substituents grafted on the side of the ring. Considerable synthetic efforts have devoted to the synthesis of such a system and are discussed in chapter VI. At present, this work is still in progress in the laboratory and recent results suggest that it should be possible to evaluate this double arms system in a near future. On the fringe of this synthesis, we present a relaxometric study on the interaction between HSA and a hydrophobic Gd(III) chelate obtained during the preparation of our double anchor chelate. Finally, a chapter of this work is devoted to the study of two compounds, phenEDTA and phenDTPA, which are ditopic chelates featuring a dihydro-1,10-phenanthroline unit that spontaneously self-assemble in the presence of a transition metal ion. The tris-complex generated by this process rotates more slowly in solution and thus presents an increased relaxivity (+130%). As part of this work, we have determined by potentiometric titration the acidity constants of phenEDTA and its stability constant with Gd(III). Moreover, the protonation scheme of this ligand has been studied by NMR titration. The particular behavior of Gd phenDTPA and Fe(Gd phenDTPA)3 in the presence of Zn(II) has also been studied by relaxometry, luminescence and EXAFS.

Description du sujet de recherche abordé: Le pied du cheval est composé de nombreuses structures anatomiques renfermées dans une boîte cornée rendant linvestigation de celles-ci plus compliquée (Dyson, 2003). Les méthodes dimagerie classiquement utilisées en médecine équine telle la radiographie et léchographie montrent de nombreuses limites dans linvestigation de cette région. Cest pourquoi, limagerie par résonance magnétique (IRM) est de plus en plus souvent utilisée pour linvestigation des boiteries du pied chez le cheval, permettant à la fois une investigation des structures osseuses et des tissus mous (Dyson et Murray, 2007c; b ; Werpy, 2009). De nombreuses études IRM ont été réalisées sur membres isolés afin de permettre un examen différé dans le temps et dans lespace voire dutiliser différentes techniques dinvestigation (Denoix, et al., 1993 ; Whitton, et al., 1998 ; Widmer, et al., 1999 ; Widmer, et al., 2000 ; Busoni, et al., 2005 ; Murray, et al., 2006 ; Spriet, et al., 2007). Le protocole de conservation varie dune étude à lautre, utilisant en général des membres congelés puis décongelés. Une étude décrit un protocole de conservation basé sur la congélation et la décongélation du membre (Widmer, et al., 1999). Cependant, ce protocole est fastidieux. De plus, plusieurs limites sont présentes dans cette étude. Dans une étude précédente sur des membres isolés, certains membres avaient été évalués ante-mortem (Murray, et al., 2006). Ceux-ci ont permis une comparaison qualitative des images ante-mortem et post-mortem dun même pied sans mise en évidence de changement de signal. Cependant, aucune étude quantitative na été réalisée et il nest pas précisé comment la comparaison a été réalisée et sur bases de quels critères. Différents systèmes sont maintenant disponibles pour lIRM du pied équin dont notamment une machine permettant lexamen des membres sur chevaux debout, uniquement sous sédation (Mair, et al., 2005) contrairement aux systèmes adaptés de la médecine humaine où lanesthésie générale est toujours nécessaire. Cependant, aucune étude sur des chevaux, na comparé la qualité des images obtenues sur des machines avec une intensité de champ magnétique différente si ce nest une étude sur le cartilage et los sous-chondral (Tapprest, et al., 2003). Cette étude a comparé un système de bas champ (low field - LF) pour chevaux couchés à un système de haut champ (high field HF). Elle a démontré une différence entre les 2 machines uniquement pour la détection de lésion cartilagineuse de bas grade. La comparaison dun système pour chevaux debout à un système de haut champ na jamais été réalisée si ce nest par le biais de la littérature humaine. Aucune unanimité sur les séquences et plans de coupe à utiliser lors dexamen IRM du pied équin na été établie dans la littérature. La majorité des études utilisent 3 séquences différentes (T1, T2, séquence avec suppression de la graisse) dans les 3 plans de coupe (Whitton, et al., 1998 ; Dyson, et al., 2003 ; Murray, et al., 2003 ; Dyson, et al., 2004 ; Zubrod, et al., 2004). Les objectifs suivants ont donc été établis : 1. évaluer le changement dans le temps du signal IRM du pied équin sain réfrigéré à 4°C (étude I : effets sur limage de la conservation des membres isolés), 2. évaluer leffet sur la qualité de limage IRM du pied équin sain du cycle de congélation/décongélation et du type de procédé de décongélation (étude II : effets sur limage de la conservation des membres isolés), 3. comparer qualitativement les images IRM de mêmes pieds sains isolés obtenues sur 3 systèmes avec une intensité de champ différente (0.27 Tesla (T), 1.5T et 3T) (étude III : effets sur limage du champ magnétique), 4. établir un ou plusieurs protocoles courts dexamen IRM du pied équin en choisissant les séquences les plus appropriées dans un nombre limité de plans de coupes, permettant de visualiser les différentes structures anatomiques les plus souvent atteintes lors de pathologie du pied équin (étude IV : effets sur limage des séquences et plans de coupe). Résultats: Les Etudes I et II ont permis de démontrer leffet de la conservation des pieds isolés sur la qualité de limage. Aucun changement de la qualité de limage na été mis en évidence lors de la réfrigération (Etude I). Une légère diminution de la taille des récessus synoviaux a été observée subjectivement. Aucun changement de signal na été noté subjectivement si ce nest pour la moelle osseuse, qui apparait légèrement plus hyperintense en séquence Short Tau Inversion Recovery (STIR) et légèrement plus hypointense en Turbo Spin Echo (TSE) pondérée en T2 après réfrigération comparé à T0. Lanalyse quantitative a démontré un changement significatif du rapport signal sur bruit (SNR) dans la moelle osseuse des membres réfrigérés lorsquils sont comparés à T0 en séquences STIR et en TSE pondérée en T2. Le réchauffement à température ambiante produit leffet inverse sur le SNR avec une augmentation significative du SNR en TSE pondérée en T2. Après 14 jours de réfrigération, une diminution du SNR a été observée dans la moelle osseuse avec les séquences TSE pondérée en T2 et Double Echo in Steady State (DESS). Le signal du tendon fléchisseur profond du doigt na pas montré de changement significatif avec la réfrigération. Aucun changement de netteté dimages na été observé dans létude II, si ce nest pour la partie dorsale et distale du sabot après congélation-décongélation. En effet, celle-ci apparaît hyperintense après congélation-décongélation dans toutes les séquences utilisées dans létude II mais de manière plus marquée en séquences TSE T2/PD et STIR. La liaison kéraphylle-podophylle est moins visible en séquences Gradient Echo (GE) T2* et TSE T2/PD après congélation-décongélation. A lexception du tendon, de petits changements de signaux ont été observés subjectivement dans toutes les structures investiguées mais pas dans toutes les séquences après un cycle congélation/décongélation. Lanalyse quantitative a démontré un changement de signal significatif dans la moelle osseuse en Spin Echo (SE) pondérée en T1 uniquement pour P3 lorsque les pieds sont décongelés à température ambiante avant lexamen. En ce qui concerne les pieds décongelés à 4°C, les changements de SNR de la moelle osseuse ont été observés dans toutes les structures osseuses et avec différentes séquences. Des changements de signal ont été significatifs dans le récessus synovial lorsque les extrémités digitées sont conservées à 4°C avant lexamen et ne sont pas retrouvés lorsque les pieds sont laissés à température ambiante pendant 24h. Les structures tissulaires telles le coussinet digital, la peau et le tissu sous-cutané, le DDFT ont montrés la plupart du temps une augmentation significative du SNR due à la congélation-décongélation et ceci avec les 2 types de décongélation (température ambiante vs. à 4°C). Ces changements étaient plus souvent présents avec les séquences GE qui semblent donc plus sensibles aux variations de signal induites par les conditions de conservation. En ce qui concerne leffet de lintensité du champ magnétique sur la qualité de limage (Etude III), les images obtenues dans chaque examen avec chaque machine étaient de valeur diagnostique à lexception des images de la boite cornée où des artéfacts considérables ont été observés avec le système de bas champ pour chevaux debout créant une distorsion et une perte de signal dorsalement et/ou distalement. Ces artéfacts étaient plus important en GE pondérée en T2*. Les valeurs de scores qualitatifs obtenues pour les différentes structures anatomiques à 3T et 1.5T (systèmes HF) étaient significativement plus grandes que les scores obtenus à 0.27T (système LF pour chevaux debout). Les scores des images obtenues à 3T étaient significativement plus grands que les scores obtenus à 1.5T. La moyenne des scores de chaque structure anatomique évaluée était statistiquement inférieure pour les images acquises avec le système LF pour chevaux debout par rapport aux images obtenues avec les 2 systèmes HF. La différence de moyenne des scores entre les 2 systèmes HF était inférieure à la différence de moyenne des scores entre les systèmes HF et le système LF pour chevaux debout. Cependant, la différence de moyenne des scores entre les systèmes HF était significative. La phalange distale, les cartilages unguéaux, los sésamoïde distal, le tendon fléchisseur profond du doigt, le ligament annulaire digital distal, le ligament sésamoïdien distal impair, le coussinet digital, le sabot et la couronne ont obtenus la plus grande différence en moyenne de scores (>1 point de score) entre le système LF et les systèmes HF. Le cartilage et los sous-chondral de larticulation interphalangienne distale (AIPD) sont les structures avec la moindre différence de moyenne de scores entre le système LF et les systèmes de HF (< 0.6 point de score entre le système de bas champ et 1 ou 2 des systèmes de haut champ). La différence de moyenne de scores entre les images obtenues à 1.5T et les images obtenues à 3T a été plus importante pour le cartilage de lAIPD et les cartilages unguéaux (> 0.2 point de score). Trois protocoles courts ont été proposés par lEtude IV. Le premier utilise principalement les séquences de SE, une séquence avec atténuation de la graisse et une séquence plus spécifique pour lévaluation du cartilage. Ces séquences sont: SE pondérée en T1 dans le plan transversal 2 (perpendiculaire au cortex palmaire de los sésamoïde distal), TSE dual echo pondérée en T2 et en PD dans le plan sagittal, STIR dans le plan sagittal, DESS 3D sans excitation selective de leau (sans WE) dans le plan dorsal 1 (parallèle à laxe de lextrémité digitée). Le deuxième protocole utilise en plus les séquences GE intéressantes pour mettre en évidence les sites dhémorragie et le cartilage articulaire. Les séquences utilisées sont : GE pondérée en T1 en 3D dans le plan dorsal 1, SE pondérée en T1 dans le plan transversal 2, GE 2D pondérée en T2* dans le plan transversal 2, TSE dual echo pondérée en T2 et en PD dans le plan sagittal, STIR dans le plan sagittal, DESS 3D sans WE dans le plan sagittal. Le troisième ajoute des plans de coupe particuliers : un perpendiculaire à linsertion distale du tendon fléchisseur profond du doigt (dorsal 3) et lautre perpendiculaire aux ligaments collatéraux de larticulation interphalangienne distale (transversal 3) ainsi quune séquence supplémentaire alliant visualisation du cartilage et suppression de la graisse. Les séquences utilisées sont : GE pondérée en T1 en 3D dans le plan dorsal 1, SE pondérée en T1 dans le plan transversal 2, GE pondérée en T2* en 2D dans le plan transversal 2, TSE dual echo pondérée en T2 et en PD dans le plan sagittal, STIR dans le plan transversal 2, TSE dual echo dans le plan dorsal 3, TSE dual echo dans le plan transversal 3, DESS 3D avec WE dans le plan sagittal. Conclusions et Perspectives: Les Etudes I et II ont permis de démontrer leffet de la conservation des pieds isolés sur la qualité de limage. Les changements de SNR significatifs rencontrés dans les études I et II démontrent que la conservation influence limage IRM et que lors des études ex vivo, les facteurs liés à la conservation et à la température du membre doivent être pris en considération pour interpréter tout résultat. Aussi bien sur les membres réfrigérés que sur ceux congelés, aucun changement de netteté dimages na été observé dans ce travail, si ce nest pour la partie dorsale et distale du sabot après congélation-décongélation. Etant donné ces changements, il sera conseillé dans le futur de réaliser les études concernant le sabot sur pieds frais ou réfrigérés. La réfrigération est une méthode simple de conservation ne nécessitant aucune planification de lexamen. Ceci est particulièrement attrayant car de nombreux examens à des fins expérimentales doivent être insérés entre les patients cliniques, voire reportés en fin de journée. De plus, si le flux de patients de la journée est plus élevé que prévu, lexamen de ces extrémités digitées peut être reporté au lendemain. La congélation du membre quant à elle nécessite une planification car une décongélation préalable est indispensable. En effet, les protons des structures gelées ne sont pas mobiles et nengendrent donc pas ou peu de signal (Widmer, et al., 1999). Une légère diminution de la taille des récessus synoviaux a été observée subjectivement après réfrigération mais pas après congélation-décongélation. Ceci peut être dû à lutilisation de gants pour recouvrir les pieds dans la seconde étude, or ceci navait pas été utilisé lors de la première étude. En effet, il a été démontré que la perte de poids de la viande par déshydratation à température basse lors du stockage est inférieur lorsque la viande est emballée (Bustabad, 1999). Aucun changement de signal na été noté subjectivement lors de réfrigération et ceci jusquà 14 jours, si ce nest pour la moelle osseuse. Lanalyse quantitative a démontré un changement significatif du SNR dans la moelle osseuse des membres réfrigérés lorsquils sont comparés à T0 en séquences STIR et TSE pondérée en T2 et le réchauffement à température ambiante a produit leffet inverse sur le SNR comparé à la réfrigération. Il faudra donc tenir compte des changements dus à la température du membre et si nécessaire ramener le spécimen à température ambiante si une étude ex vivo est entreprise sur des pieds réfrigérés. Le changement de signal en STIR avec la température démontré dans létude I ne semble pas avoir été décrit précédemment. Le TI optimal peut varier entre individus et entre différentes parties du corps (Shuman, et al., 1989 ; Shuman, et al., 1991). Comme le T1 de la moelle osseuse diminue légèrement à modérément avec une diminution de la température (Petrén-Mallmin, et al., 1993), une suppression incomplète de la graisse en STIR sur des membres réfrigérés a eu lieu suite au changement de température. De ce fait, une suppression incomplète du signal de la graisse doit être attendue dans les examens post-mortem sur pieds réfrigérés. Une technique a été décrite pour obtenir le TI optimal (Shuman, et al., 1991). Il peut donc être intéressant de faire varier le TI sur des membres réfrigérés afin dobtenir une suppression complète du signal de la graisse et ainsi améliorer la détection de lésion discrète. Après 14 jours de réfrigération, une diminution du SNR à été observée dans la moelle osseuse avec les séquences TSE pondérée en T2 et DESS. Il est donc préférable de garder des pieds isolés dans un frigo au maximum pendant 7 jours afin déviter cette chute du SNR due à la dégradation des tissus, même si la qualité de limage ne semble pas changé après 14 jours de réfrigération. Une congélation-décongélation sera préférée si une conservation des membres supérieure à 7 jours est nécessaire. Une décongélation à température ambiante semble aussi préférable car elle crée moins de changement de signal. Les résultats obtenus dans ce travail, en ce qui concerne le changement de signal en fonction de la conservation, sont très intéressants et il y a très peu de travaux publiés à ce sujet. Cependant, ces résultats entrainent de nombreuses autres questions. Ainsi, létablissement dune courbe en fonction de la température interne des tissus semble intéressant afin de mieux cerner à partir de quelle température les changements sopèrent. De plus, les résultats de cette étude pourraient également servir à lévaluation dexamen in vivo notamment pour les examens réalisés lors de température extérieure ou corporelle anormalement élevée ou basse qui pourrait avoir une influence sur le signal obtenu pour les différentes structures tel le phénomène de « cold-limb syndrome » retrouvé en scintigraphie (Dyson, 2007). Une évaluation du changement de signal du liquide synovial en fonction de la température et en fonction du temps semble également intéressante car celui-ci montre un comportement différent par rapport aux autres tissus. Comme les pieds examinés dans cette étude ne lont été que dans les 12h après la mort des animaux, une étude comparant le signal des différentes structures in vivo à ces mêmes structures ex vivo juste après la mort permettrait une évaluation des changements précoces obtenus après la mort. De même, il semble intéressant dévaluer ces méthodes de conservation sur des pieds pathologiques afin de voir si ce type de conservation ninfluence pas la qualité du diagnostic. En médecine humaine et vétérinaire, la préservation du sperme des ovocytes et dautres tissus reporte différents résultats en fonction de la température de congélation ainsi que de la vitesse de celle-ci et de la température de décongélation (Cui, et al., 2007 ; Luciano, et al., 2009). Une étude faisant varier ces paramètres permettrait lobtention de protocoles idéaux pour la préservation des pieds entre les examens. De même, une étude histologique lors de ces différents protocoles permettrait létablissement de protocole plus adapté à un examen histopathologique permettant une meilleure compréhension de la physiopathologie des lésions affectant le pied. LEtude III a démontré leffet de lintensité du champ magnétique (0.27T, 1.5T, 3T) sur la qualité des images de pieds normaux. Les images obtenues dans chaque système étaient de valeur diagnostique à lexception des images de la boite cornée où des artéfacts considérables ont été observés avec le système LF. Ces artéfacts sont dus aux inhomogénéités de champ et à des artéfacts métalliques. Ces artéfacts étaient plus important en GE pondérée en T2* car cette séquence est plus sensible aux inhomogénéités de champ (Kastler, 2003). Si une lésion est suspectée dans une région périphérique du pied, il est donc conseillé de placer cette région au centre de laimant dans le système LF pour chevaux debout. Ceci permettra davoir la région à investiguer dans la zone la plus homogène du champ magnétique et de réduire les artéfacts. Létude III confirme que dans les séquences SE, moins dartéfacts sont visibles dans le sabot. Une séquence SE est donc conseillée dans le système LF pour chevaux debout si une lésion périphérique du pied est suspectée. Avec les paramètres que nous avons utilisés pour lEtude III, la qualité subjective de limage et la visualisation des structures anatomiques du pied sain étaient meilleures sur les images obtenues avec les systèmes HF. Le système 3T offre la meilleure visualisation des structures anatomiques communément impliquées dans les boiteries du pied chez le cheval lorsque celle-ci est comparée aux systèmes 1.5T et 0.27T pour chevaux debout. Ce système 3T pourrait donc se révéler supérieur pour la détection de lésions plus discrètes telles des lésions cartilagineuses de bas grade, les lésions plus précoces ou la détection de lésion atteignant des structures anatomiques de petite taille telle le ligament annulaire digital distal, le ligament sésamoïdien distal impair. Les résultats obtenus lors de létude III sont en faveur des systèmes HF. Toutefois, en médecine humaine, même si les images avec les systèmes HF sont de meilleures qualités, plusieurs études montrent une efficacité diagnostique semblable avec un système LF (Barnett, 1993 ; Taouli, et al., 2004). Or, en médecine vétérinaire, le système LF pour chevaux debout prend une place de plus en plus importante aussi bien dans le diagnostic, le pronostic, le choix du traitement et le suivi des boiteries chez le cheval (Mair, et al., 2005). Ceci est dû au fait que de plus en plus de propriétaires acceptent de réaliser lexamen car aucune anesthésie du cheval nest nécessaire. De plus, en présence dun cheval de haute valeur, le choix dun traitement optimal est important pour le retour à une carrière équivalente. Cest pourquoi, il est particulièrement important dévaluer la qualité diagnostique de ce système LF, notamment en le comparant au système HF et ceci avec les mêmes pieds pathologiques. La plupart des pieds pathologiques ont souvent une combinaison de lésions atteignant plusieurs structures anatomiques sur un même pied (Busoni, et al., 2005 ; Murray, et al., 2006 ; Dyson et Murray, 2007a). Cest pourquoi le choix dun protocole permettant la visualisation de la plupart des structures anatomiques du pied est important. Loptimisation de quelques protocoles réalisée dans létude IV répond à un besoin de standardisation et à une recherche de données objectives sur lesquelles baser le choix de plans et séquences. Trois protocoles courts dexamen IRM ont été établis lors de lEtude IV. Les 2 premiers protocoles ont donné une priorité aux structures les plus souvent atteintes lors de douleurs du pied tel los sésamoïde distal et le tendon fléchisseur profond du doigt (Murray, et al., 2006 ; Dyson et Murray, 2007a), tout en permettant une évaluation des autres structures. Lutilisation dun plan de coupe transversal perpendiculaire au cortex palmaire de los sésamoïde distal sera préférée à un plan perpendiculaire à laxe digité. En effet, en utilisant ce plan, une plus grande partie du cartilage entre los sésamoïde distal et la phalange moyenne est visualisée. De même, lutilisation dun plan dorsal parallèle à laxe digité sera préférée à un axe parallèle au cortex palmaire de los sésamoïde distal permettant la visualisation dune plus grande partie du cartilage articulaire de AIPD et ceci dans sa partie la plus centrale. Lutilisation de séquence en 3D permet le reformatage des images et ainsi dobtenir des images dans un meilleur axe par rapport aux différentes structures telles les ligaments collatéraux de lAIPD (Dyson, et al., 2008 ; Gutierrez-Nibeyro, et al., 2009). Le troisième protocole permet une meilleure visualisation de structures impliquées moins fréquemment dans les boiteries du pied tel les ligaments collatéraux de lAIPD, le ligament sésamoïdien distal impair et les marges distales de la phalange distale (Murray, et al., 2006 ; Dyson, et al., 2008). Une séquence 3D réalisées dans le plan sagittal sest révélée meilleure pour le reformatage du cartilage entre los sésamoïde distal et la phalange moyenne. Les trois protocoles utilisent des séquences en différentes pondérations et une séquence avec saturation de graisse comme recommander précédemment (Tucker et Sampson, 2007). Le choix des séquences et des plans de coupes semble allier temps dexamen réduit et visualisation correcte de toutes les structures. Dun point de vue pratique, le choix des bonnes séquences et des bons plans permet de réduire le temps danesthésie sur les animaux anesthésié et permet de réduire le risque de mouvement sur chevaux sédatés lors dexamens réalisés sur chevaux debout. Cependant, la comparaison de lefficacité diagnostique entre un protocole court et un protocole long sur des pieds ou des chevaux pathologiques (contenant tous les plans pour chaque séquence) est nécessaire afin de confirmer lefficacité de ceux-ci. Ce travail a permis de démontrer le rôle essentiel joué par la conservation des membres lors des études ex vivo (études I et II) et de part lévaluation des différents systèmes, séquences et plans (études III et IV) permet une analyse critique de la littérature précédente et jette les bases nécessaires à une future standardisation des protocoles dIRM du pied équin. Références: BARNETT M.J. MR diagnosis of internal derangements of the knee: effect of field strength on efficacy. 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Le projet Iseult-Inumac mené au sein d'un consortium franco-allemand vise à développer les techniques associées à l'imagerie par résonance magnétique à ultra haut champ, notamment à travers la construction d'un imageur à 11,7 teslas. La résolution accrue du nouvel imageur devrait apporter une meilleure compréhension du système nerveux et de ses dysfonctionnements pour aboutir à un dépistage plus précoce des pathologies telles que la maladie d'Alzheimer, les accidents vasculaires cérébraux ou les tumeurs.La principale difficulté technique du projet, en dehors de la construction de l'aimant statique, réside dans la capacité d'émettre une onde électromagnétique d'amplitude uniforme dans tout le cerveau du patient : problème de l'inhomogénéité de B1 (ou radiofréquence). Une solution proposée consiste à utiliser une antenne réseau à transmission parallèle et des séquences d'excitation IRM spécifiques dites de compensation.Cette thèse se concentre sur la conception des antennes réseaux à transmission parallèle pour l'IRM à 7 et 11,7 T. Un prototype à 8 canaux indépendants utilisant une technologie innovante de résonateurs linéaires est présentée pour l'IRM 7 T. Il a été conçu par la simulation numérique. Un protocole de validation a été développé pour la caractérisation et l'analyse des performances des antennes réseaux. Le succès de cette validation a permis de développer par la simulation une nouvelle antenne à 12 canaux et une stratégie de pilotage innovante permettant de n'utiliser que 8 chaînes de pilotage au lieu de 12. Enfin, la même méthodologie a été appliquée pour concevoir et prédire les performances d'une antenne réseau à 11,7 T.

La mémoire de travail (MT) est un ensemble de processus cognitifs permettant la mise en représentation mentale d'informations et leur utilisation pour agir. Elle permet l'émergence de fonctions élaborées telles que le raisonnement ou la planification. La MT repose, entre autres, sur les propriétés du cortex préfrontal latéral (CPFL). Les théories actuelles proposent une division de cette structure en différentes régions fonctionnelles, spécifiques soit des informations à traiter (domaine visuel ou verbal) soit du traitement à effectuer (maintien en mémoire, manipulation, action). Ainsi notre objectif est de préciser dans quels processus de MT le CPFL est spécifiquement impliqué et quel est le principe d'organisation fonctionnelle de cette région. Les travaux de cette thèse s'appuient sur une approche multimodale combinant études lésionnelles modernes et IRM fonctionnelle. Les résultats montrent que le CPFL est impliqué dans la manipulation des informations et leur utilisation pour l'action, et que pour cela il est organisé en régions spécialisées pour un domaine d'information et d'autres qui ne le sont pas.Ces résultats posent la question de la connectivité entre ces régions et de son lien avec les fonctions cognitives élaborées.

Dans ce travail de recherche doctorale, l'IRM des poumons à temps d'écho courts dite UTE (Ultra-short EchoTime) a été utilisée pour détecter le signal RMN du tissu pulmonaire afin de caractériser et étudier des modèlesexpérimentaux de maladies pulmonaires chez les rongeurs (rats et souris). En particulier, la technique radialeUTE a été appliquée pour détecter des biomarqueurs dans des modèles de broncho-pneumopathie chroniqueobstructive (BPCO) induite expérimentalement chez les rongeurs. La détection du signal RMN en provenancedu parenchyme pulmonaire a fourni de précieux indicateurs de la maladie associés à l'élargissement des alvéolespulmonaires et aux processus inflammatoires. De plus, la simplicité de mise en oeuvre de cette technique(absence de synchronisation cardiaque et pulmonaire) permet de réduire les temps d'acquisition et apparait bienadaptée aux études longitudinales. La mesure répétée du centre de l'espace-k à chaque temps de répétition de laséquence a été utilisée pour développer une méthode de post-synchronisation reposant sur la détection desmouvements cardio-respiratoires, et permettant de produire des images sans artefacts de mouvement.

La rigidité artérielle est un critère clé dans l'analyse de plusieurs maladies cardiovasculaires comme l'athérosclérose. Cette maladie est l'une des causes principales de mortalité dans les pays de l'OCDE. L'analyse des propriétés mécaniques des artères in vivo permettrait d'améliorer le diagnostic de ce type de pathologie. L'originalité de ce travail de recherche est de s'intéresser à la problématique de l'identification non invasive des propriétés mécaniques des artères in vivo en utilisant l'IRM. Une nouvelle méthode d'identification adaptée à la résolution spatiale de l'IRM a été développée. Celle-ci se base sur la minimisation d'une fonction coût caractérisant l'écart entre une image expérimentale déformée et une image recalée numériquement. Cette dernière consiste à utiliser une image expérimentale au repos et à recaler celle-ci à l'aide d'un champ de déplacements issu d'un calcul éléments finis.Cette méthodologie a été appliquée pour identifier les propriétés élastiques d'artères carotides communes de plusieurs sujets sains et de patients atteints d'athérosclérose. Ces travaux ont permis de mettre en évidence la rigidification des artères carotides avec l'âge et l'évolution de la rigidité des artères lors de l'évolution du cycle cardiaque, ainsi que les effets de la mesure de la pression sanguine et des propriétés mécaniques du milieu extérieur à l'artère sur les résultats de l'identification.Cette étude offre de grandes promesses quant à la possibilité d'identifier les propriétés non linéaires hétérogènes d'artères sclérosées en utilisant l'IRM.

En IRM haute résolution du petit animal, un rapport signal sur bruit (RSB) convenable demande habituellement l'utilisation d'un champ magnétique statique beaucoup plus élevé, (jusqu'à 20 T) que pour les applications cliniques quotidiennes (1,5 et 3 T). Une alternative est offerte avec le développement récent d'antennes miniatures en matériau supraconducteur à haute température critique (HTS). Cependant de nombreux problèmes liés à ce type d'antennes subsistent et limitent leur diffusion à grande échelle. Le présent manuscrit présente le développement théorique et expérimental d'une antenne de surface HTS de très petite dimension destinée à l'imagerie du cerveau de souris in vivo à 4,7 T.La première partie traite de la modélisation électromagnétique 3D, à l'aide d'un logiciel commercial (CST-Microwave Studio), de structures monolithiques auto-résonantes adaptées à l'obtention de facteurs de qualité extrêmement élevés (105). Le modèle numérique permet, par rapport à un modèle analytique approché, une meilleure prise en compte de la complexité géométrique de l'antenne et de son environnement cryogénique proche, dont les effets sur les caractéristiques radiofréquences de l'antenne sont considérables.Une deuxième partie présente l'étude des effets du champ statique (de 0 à 4,7 T) et de la température (de 65 à 83 K) sur les caractéristiques électriques d'une antenne HTS, dans le domaine de fréquences de l'IRM pour lequel les propriétés des supraconducteurs ont été peu étudiées jusqu'ici. L'étude montre que les effets délétères du champ sur la sensibilité de l'antenne sont partiellement compensés par une diminution modérée de sa température de fonctionnement. Cette diminution est accessible avec un dispositif original de contrôle de température qui évite de faire appel à un système cryogénique complexe limitant le domaine d'application des antennes HTS.La troisième partie présente les résultats obtenus en imagerie à 4,7 T avec une antenne de surface en matériau HTS dont la taille (diamètre de 6 mm) a été optimisée pour obtenir les meilleures performances en RSB, en vue d'une intégration dans un réseau de 4 antennes. Un RSB 4,5 fois supérieur à celui obtenu avec une antenne en cuivre de même géométrie a été démontré sur fantôme. Ce travail aboutit à la réalisation de la première image de cerveau de souris in-vivo à une valeur de champ supérieure à 3 T avec une antenne HTS. La mise en réseau d'antennes de ce type devrait permettre de couvrir le cerveau de souris complet en imagerie très haute résolution à 4,7 T, avec un RSB comparable à celui qui est accessible aujourd'hui à la limite supérieure de champ magnétique.

L' Imagerie médicale par Résonance Magnétique (IRM) constitue un outil puissant pour le diagnostic et le suivi de pathologies dans le cadre des modèles développés sur petit animal en neurosciences. Cette application requiert une haute résolution spatiale et un Rapport Signal à Bruit(RSB) élevé, rendus possibles par l'utilisation d'un haut champ magnétique (7 T) et d'une antenne miniature à forte sensibilité, implantée à proximité de la zone d'intérêt. Le design monolithique de l'antenne, appelé Résonateur Multi-tours à Lignes de Transmission (RMLT), permet la miniaturisation en dessous du centimètre et sa réalisation par les technologies de microfabrication en salle blanche.Afin de réduire l'aspect invasif de l'implantation, l'antenne a été réalisée sur support souple :FEP Téflon® ou PDMS. Pour résoudre les problèmes d'adhérence liés à ces matériaux polymères, des traitements plasmas spécifiques ont été mis en œuvre pour le FEP Téflon® tandis qu'un procédé de transfert de motifs dédié au PDMS a été élaboré. Outre la fiabilité mécanique, l'épaisseur du revêtement PDMS assurant la bio compatibilité de l'antenne a été optimisée pour limiter le couplage diélectrique avec les tissus et ainsi conserver des caractéristiques électromagnétiques appropriées à l'IRM à 7 T lorsque l'antenne est implantée. L'ensemble de ces travaux a permis la réalisation des premières images du cerveau du rat acquises in vivo avec une micro-antenne souple implantée. Ces images ont démontré un RSB amélioré d'un facteur 5, comparées à celles acquises avec une antenne commerciale quadrature. D'autres applications et perspectives dans le domaine biomédical sont ouvertes par ces travaux comme des capteurs pour la détermination des propriétés diélectriques des tissus, et des microbobines et des capteurs de pression intégrés dans les canaux microfluidiques.