In unseren Studien haben wir uns unter Verwendung von in vitro und in vivo Modellen des neuronalen Zelltodes mit verschiedenen neuroprotektiven Mechanismen beschäftigt. Uns interessierten Faktoren aus drei verschiedenen Komplexen, die an zellulärer Vitalität teilhaben. Im Mittelpunkt unserer Untersuchung stand ein antioxidatives Enzym und dessen Rolle bezüglich des neuronalen Zelltodes - die NAD(P)H-Quinonoxidoreduktase1. In den Sudien haben wir die Aktivität, Expression und die Lokalisation dieses Enzyms nach neuronalem Schaden untersucht. Wir konnten zeigen, dass die Quinonoxidoreduktase den neuronalen Schaden exazerbieren kann. Ein anderer Schwerpunkt unserer Arbeit bildete das Steroidhormon 17-beta-Estradiol und sein neuroprotektiver Einfluss auf neurodegenerative Prozesse. Wir deckten verschiedene Expressionen der beiden Estradiolrezeptoren alpha und beta in kortikalen, septalen und hippokampalen Nervenzellen auf und das daraus folgende unterschiedliche neuroprotektive Potenzial des Hormons. Im dritten Teil der Studien konnten wir den Einfluss des zytoskelettmodulierenden Proteins Gelsolin auf die Progression des neuronalen Zelltodes nach zellulärem Schaden charakterisieren. / In our studies we characterized different neuroprotective mechanism by in vitro and in vivo models of neuronal cell death. We were interested in factors of three different complexes wich play a role in cellulare vitality. In the centre of our studies there was an antioxidative enzyme and his role in the neuronal cell death-the NAD(P)H:quinone oxidoreductase1. We have investigated in the activity, expression and localisation of this enzyme after neuronal damage. We could show that this enzyme can exacerbate neuronal cell death. Another point of our work were the steroid hormon 17-beta-Estradiol and the neuroprotective character in neurodegeneration. We discovered different expression of the two estradiol- receptors alpha and beta in brain caused in different protective potential to cortical, septal and hippocampal structures by the hormon. The cytoskeletal structures modulate by the protein gelsolin was the third part of the studies. We could show that the modulation of the cytoskeleton were involved in the progression of neuronal cell death after cellulare damage.

As técnicas de processamento digital de imagens têm sido vastamente aplicadas às imagens médicas. Um dos benefícios ocasionado por estas ferramentas é o de prover medidas de parâmetros que são difíceis de estimar e suscetíveis a viés do médico. O presente trabalho teve por objetivo desenvolver um software semi-automático de segmentação das áreas isquêmicas, core e penumbra, no acidente vascular cerebral, utilizando técnicas de segmentação por limiarização e baseada em regiões. Os dois algoritmos de segmentação (estatística local e limiarização) foram aplicados aos mapas de perfusão, calculados em um software separado, o stroketool-ct (Wittsack, University of Duesseldorf, Alemanha). Este software dispõe de três métodos de cálculo dos mapas, a partir das imagens de tomografia computadorizada de perfusão, que diferem no modelo matemático utilizado. O software aqui desenvolvido funciona como um módulo do stroketool-ct, não tendo acesso ao código fonte, apenas às estruturas de dados. O algoritmo de estatística local funciona através da expansão de uma amostra selecionada pelo usuário, na região isquêmica de interesse. Os resultados obtidos pelo algoritmo de estatística local foram comparados, através de um algoritmo de quantificação, com o padrão ouro, que consistiu na segmentação manual das regiões isquêmicas realizada pelo médico especialista. Respeitando as limitações pertinentes à técnica aplicada, os resultados obtidos pelo software de segmentação se mostraram satisfatórios. O algoritmo de limiarização utiliza os limiares fisiológicos de perfusão sangüínea estabelecidos na literatura para distinguir as áreas isquêmicas. A confiabilidade da segmentação reside no método específico de cálculo dos mapas de perfusão adotado. Além disso, os algoritmos fizeram o display dos resultados da segmentação em menos de 5 minutos em um computador pessoal, um tempo de espera razoável para o especialista que pode utilizar o resultado da segmentação do algoritmo para a tomada de decisão sobre a aplicação de terapia trombolítica / The techniques of digital image processing have been widely applied to medical imaging. One of the benefits brought about by these tools is to provide measurements of parameters that are difficult to estimate and likely to bias the physician. This study aimed to develop semi-automatic software of segmentation of the ischemic areas, core and penumbra in stroke, using techniques of thresholding and segmentation based on regions. The two segmentation algorithms (thresholding and local statistics) were applied to the perfusion maps that are calculated in a separate software, the stroketool-ct (Wittsack, University of Duesseldorf, Germany). This package provides three methods of calculation of maps, from images of perfusion computer tomography, which differ in the mathematical model used. The software developed here serves as a module stroketool-ct, not having access to source code, only the data structures. The statistical algorithm expands from a sample selected by the user, in the ischemic region of interest. The results obtained by the local statistical algorithm were compared by an algorithm of quantification with the gold standard, which is the manual segmentation of ischemic regions performed by the specialist. In spite of the limitations inherent to the technique applied, the results obtained by the local statistic algorithm were satisfactory. The thresholding algorithm uses the physiological perfusion thresholds established in the literature to distinguish the ischemic areas. The reliability of the segmentation obtained by thresholding algorithm resides on the specific method for the calculation of the perfusion maps that were adopted. Moreover, the algorithms provided the display of the segmentation results in less than 5 minutes in a standard computer, a reasonable waiting time for the specialist who can use the feedback to make the decision of whether applying the thrombolytic therapy

Méthodes et principaux résultats. Dans une revue systématique des études sur les facteurs déclenchants des infarctus cérébraux, nous n’avons identifié qu’une seule étude, négative, consacrée aux événements de vie. Nous avons montré, dans une étude prospective portant sur 247 patients admis pour un infarctus cérébral, qu’une exposition à au moins 1 évènement de vie était plus fréquente dans le mois précédant l’infarctus cérébral que dans les 5 périodes témoins (OR=2,96 ; IC à 95% 2,19-4,00). L’exposition à des évènements de vie était aussi un facteur prédictif des dépressions survenant dans les 6 mois suivant un infarctus cérébral. Les autres facteurs prédictifs de dépression post-AVC étaient un score de Rankin > 2, un antécédent de dépression, une lésion caudée et/ou lenticulaire gauche, le sexe féminin et des pleurs pathologiques. Conclusion et perspectives. Ce travail de thèse apporte des arguments en faveur d’un rôle des évènements de vie d’une part, dans la survenue à court terme d’un infarctus cérébral, d’autre part dans la survenue d’une dépression dans les 6 mois suivant un AVC. Il souligne aussi les difficultés spécifiques de l’étude des événements de vie concernant leur définition, l’évaluation de leur sévérité, les biais de rappel et la définition de la période à risque. Nos résultats doivent être confirmés et précisés avant d’évaluer le bénéfice d’une stratégie préventive. / Methods and main results. In our systematic review of potential triggers of ischemic stroke, the only study that examined stressful life events didn’t show any association with stroke onset. In a prospective study of 247 consecutive patients admitted for ischemic stroke, exposure to at least one stressful life event was significantly more common during the first month preceding stroke onset than during the five control periods (OR=2.96 ; 95% CI 2.19-4.00). Stressful life events exposure also predicted depression occurring within six months after ischemic stroke onset. The other predictors of post-stroke depression were a modified Rankin score > 2, a prior history of depression, a left caudate and/or lenticular lesion, the female sex and pathologic crying.Conclusion and perspectives. Our results support the role of stressful life events as triggers of ischemic stroke and predictors of post-stroke depression. Our research also highlights the difficulty of studying stressful life events, due to potential influence of memory biases and lack of precise definitions of stressful life events, severe vs. minor events and hazard period durations. These preliminary results should be confirmed in order to assess benefits of preventive strategies.

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Nous avons montré : a) qu’il existe un lien entre la consommation de cannabis et la présence de sténoses artérielles intracrâniennes multifocales chez le jeune adulte victime d’infarctus cérébral, b) que la prévalence des sténoses artérielles intracrâniennes atteint un tiers des cas dans une cohorte de 159 infarctus cérébraux du jeune adulte, c) que 13% des infarctus cérébraux dans cette série répondent aux critères angiographiques du syndrome de vasoconstriction cérébrale réversible déclenché majoritairement par la consommation de cannabis, d) que le tétrahydrocannabinol (THC, le principal produit actif du cannabis) inhibe in vitro la chaîne respiratoire mitochondriale de cerveau de rat, et induit une génération significative de peroxyde d’hydrogène. La génération de radicaux libres pourrait être un des mécanismes possibles de toxicité cérébrale du THC en jeu lors d’un infarctus cérébral. / We showed that: a) there was a link between cannabis use and intracranial arterial multifocal stenosis in a series of ischemic stroke in the young, b) the prevalence of intracranial arterial stenosis was up to 31% in a series of 159 ischemic strokes in the young, c) 13% of the patients in this series sustained the angiographic criteria of reversible cerebral vasoconstriction syndrome, and that the precipitating factor was the use of cannabis in 67% of cases, d) tetrahydrocannabinol (THC, the main active component in cannabis) inhibits the respiratory mitochondrial chain of the brain in rats and induces a significant production of hydrogen peroxide. These results suggest that one of the mechanisms of brain toxicity induced by cannabis in ischemic stroke patients, may be the high rate of generation of free radicals induced by THC

L'atteinte vasculaire cérébrale est une complication grave et fréquente chez les enfants drépanocytaires, car elle impacte leur pronostic, en termes de morbidité (handicap) et de mortalité. L’accélération des vitesses mesurées par le doppler transcrânien (DTC) est prédictive du risque d'infarctus cérébral et implique une modification de la prise en charge thérapeutique. Chez l’enfant drépanocytaire, l'infarctus cérébral est d'origine multifactorielle, lié à la vasculopathie cérébrale sténotique ainsi qu'à une hypercoagulabilité et une activation cellulaire. Nous avons étudié de manière prospective l'association de marqueurs biologiques au DTC chez 108 enfants porteurs de syndrome drépanocytaire majeur et recherché des éléments prédictifs d'événement vasculaire périphérique ou cérébral. Nous avons ainsi réalisé une analyse approfondie de la fonction endothéliale, de l’activation de l’hémostase primaire et de la coagulation, de l'activation cellulaire et de la mécanique artérielle. L’atteinte vasculaire cérébrale a été estimée en considérant les données du DTC comme une variable continue plutôt que catégorielle. Le principal résultat est le rôle prédictif du nombre des cellules souches hématopoïétiques CD34+ pour la survenue d'événements cliniques vasculaires. Nous avons également mis en évidence un profil particulier de coagulation chez les enfants drépanocytaires présentant des céphalées récurrentes ou des accès migraineux. Ceci supporte l'hypothèse que les céphalées chez l'enfant drépanocytaire, et notamment celles répondant aux critères de la migraine, peuvent être le reflet d'événements ischémiques cérébraux ultra-transitoires. Elles représentent donc peut-être un indicateur indirect de risque ischémique cérébral. Nous avons par ailleurs montré que le risque hémorragique cérébral chez les enfants drépanocytaires restait proportionnellement stable par rapport au risque ischémique, malgré l'utilisation en routine de stratégies de prévention du risque ischémique. L'observation de lésions sténotiques et d'anévrismes permet de supposer que ces atteintes vasculaires cérébrales procèdent de mécanismes physiopathologiques communs. L'amélioration de la compréhension des mécanismes physiopathologiques des complications neurovasculaires et la mise en évidence de facteurs prédictifs d'événements cliniques est un pas supplémentaire vers l'amélioration de la sensibilité diagnostique de la vasculopathie cérébrale drépanocytaire, de la compréhension des mécanismes des accidents vasculaires cérébraux de ces enfants et probablement de leur pronostic neurologique en permettant une prise en charge thérapeutique adaptée plus précoce. / Cerbrovascular involvement is frequent in children with sickle-cell disease (SCD). It is severe in terms of morbidity (handicap) and mortality. Accelerated intracranial arterial blood flow velocity measured by transcranial doppler (TCD) is predictive for stroke occurrence and leads to therapeutic modifications. In SCD children, ischemic stroke results from stenotic cerebral vasculopathy associated with hypercoagulability, and cell activation. We prospectively addressed associations between biological markers and TCD velocity in 108 children with sickle-cell anemia (HbSS or HbSβ°) and looked for predictive factors for vascular peripheral or cerebral events. We performed extensive work-up of endothelial function, coagulation activation, cell activation, and arterial wall mechanics. Cerebral vasculopathy was defined using TCD velocity (continuous data) rather than the classical category classification. The main result is the demonstration of the role of hematopoietic stem cell CD34+ for the prediction of clinical vascular event occurrence. We also demonstrated an imbalanced coagulation profile in SCD children with recurrent cephalalgia or migraine. This finding supports the hypothesis that recurrent cephalalgia, especially migraine, could be a symptom of ultra-transient ischemic cerebrovascular events in SCD children. Therefore, this symptom may also indicate increased cerebrovascular ischemic risk. We demonstrated that the ratio cerebral hemorrhagic risk / cerebral ischemic risk in SCD children remains stable, despite the routine use of strategies aiming at reducing ischemic stroke risk. The concurrent observation of intracranial arterial stenotic lesions and aneurysm suggests common pathophyiological mechanisms. Improving pathophysiological understanding of cerebrovascular complications and demonstrating predictive risk factors for clinical events may help clinicians to improve early diagnosis of SCD-associated cerebral vasculopathy, to better understand stroke mechanism in this population, and probably to improve neurological outcome with earlier and more adapted management

Le but de ce travail est d’étudier le lien suspecté entre l’inflammation buccale et la survenue des AVC ischémiques. Dans les pays occidentaux, l’incidence des infarctus cérébraux est en augmentation malgré les campagnes de prévention visant à limiter l’exposition aux facteurs de risque classiques des pathologies ischémiques. Près de 9% des accidents vasculaires cérébraux sont sans étiologie connue. Le facteur déclenchant de l’AVC ischémique ou le « key trigger » reste inconnu. Des études récentes montrent qu’un AVC ischémique est plus susceptible de se déclencher dans la semaine qui suit un événement infectieux. De ce fait, l’inflammation buccale entraînant une élévation de différents biomarqueurs inflammatoires est susceptible de favoriser la survenue des AVC. Dans un premier temps, une méta-analyse a été effectuée afin de faire la synthèse des données étudiant la relation entre l’inflammation buccale et la survenue des AVC. Elle a montré que le risque d’avoir un AVC ischémique fatal augmente de 38% chez les sujets atteints de parodontite sévère. Dans un deuxième temps, deux études cliniques observationnelles ont été mises en place afin de renforcer la validité des liens épidémiologiques supposés et d’apporter de nouveaux éléments dans la compréhension des mécanismes physiopathologiques liant l’inflammation buccale et la survenue des AVCI. Les résultats montrent une relation entre le degré d’inflammation buccale et les marqueurs biologiques athéromateux et inflammatoires. En effet, nos résultats montrent une augmentation des taux de CRP, de VLDL, de triglycérides et une diminution des taux de HDL lors d’une atteinte parodontale sévère. C’est la perte osseuse parmi les marqueurs cliniques de l’inflammation buccale aisément évaluable sur un panoramique dentaire, qui est la plus significativement liée au risque de la survenue des AVC ischémiques. Les résultats de cette thèse suggèrent que la présence d’un contexte buccal inflammatoire favoriserait la survenue le développement d’un AVCI. En outre, nos résultats confirment la nécessité d’une coopération entre l’odontologue et le neurologue afin d’améliorer la prise en charge du risque vasculaire chez un patient ayant un AVCI avec une inflammation buccale. / The aim of this work is to investigate the suspected link between oral inflammation and the occurrence of ischemic stroke. In Western countries, the incidence of ischemic stroke is rising despite prevention campaigns aiming at limiting the exposure to common risk factors for ischemic diseases. Nearly 9% of strokes are of unknown etiology. The triggering factor for ischemic stroke or "trigger key" remains unknown. Recent studies have shown that ischemic stroke is more likely to occur in the week following an infectious event. Therefore, oral inflammation, that causes a rise in various inflammatory biomarkers is studied as potentially increasing the risk of stroke. Firstly, a meta-analysis was performed to synthesize data about the relationship between oral inflammation and the occurrence of stroke. It has shown that the risk of fatal ischemic stroke increases by 38% in patients with severe periodontitis. Secondly, two observational clinical studies have been implemented to strengthen the validity of the supposed epidemiological links and bring new elements in our understanding about the pathophysiological mechanisms linking oral inflammation and the occurrence of ischemic stroke. The results show a proportional relationship between the degree of oral-inflammation and biological assessments that demonstrate pro-atherosclerotic and pro-inflammatory state. Indeed, we observe an increase in CRP levels, VLDL triglycerides and a decrease in HDL in patients with severe periodontal disease. Bone loss, that is easily measurable on a dental panoramic radiograph, appears to be the main risk factor of the occurrence of ischemic stroke.The results of this thesis show that the presence of an inflammatory oral environment is an additional marker for the discovery of a cardiovascular risk in patients combining other conventional risk factors of ischemic stroke. In addition, our results suggest the need for cooperation between the neurologists and odontologists to improve the management of cardiovascular risk in patients with ischemic stroke and oral inflammation.