L'hydrocéphalie est un trouble de l'hydrodynamique du liquide cérébro-spinal (LCS) responsable d'une augmentation de volume du compartiment imparti à ce liquide. Nous présentons l'état actuel des connaissances concernant le LCS et sa dynamique (sécrétion, circulation, réabsorption), l'hydrocéphalie et son traitement. Nous abordons également la pression intracrânienne (PIC), indissociable des éléments précédents. Ce travail se compose d'une recherche bibliographique, d'une recherche clinique et d'une recherche fondamentale en laboratoire. Le but de l'étude clinique est de mesurer le débit externalisé de LCS (Q'extcsf) et la PIC chez le patient hydrocéphale porteur d'une dérivation ventriculaire externe (DVE). Douze patients sont inclus. Les moyennes (+/- DS) de Q'extcsf et de la PIC sont respectivement 7.5 +/- 3.4 ml/h et 12.4 +/- 2.7 mmHg. Deux profils de Q'extcsf sont identifiés : un profil de sécrétion continu et un profil de sécrétion discontinu. Les variations à court terme de Q'extcsf et de la PIC ne sont généralement pas reliées, probablement en raison des relations pression/volume à l'intérieur du compartiment intracrânien. Q'extcsf est plus faible que le débit de sécrétion de LCS (21 ml/h), laissant supposer une absorption persistante ou une sécrétion diminuée. Le but de la recherche en laboratoire est de comparer les relations pression/résistance en fonction du débit de deux systèmes de DVE. L'un des systèmes commercialisé présente, pour les bas débits, une résistance très importante, qui décroît quand le débit augmente, pour se stabiliser à 0.05 hPa/ml/h à partir de 20 ml/h. L'autre système présente une résistance pratiquement nulle quel que soit le débit. / Hydrocephalus is a hydrodynamic disorder of cerebrospinal fluid (CSF) responsible for an increasing volume of its dedicated compartment. We present the current knowledge regarding CSF and its dynamic (secretion, circulation and absorption), hydrocephalus and its treatment. In addition, we study intracranial pressure (ICP), a variable indissociable from the previous ones. In addition to this bibliographic research, this work is composed of a clinical research and a fundamental research. The aim of the clinical study is to monitor externalized CSF outflow (Q'extcsf) and ICP in hydrocephalic patients with external ventricular drainage. Twelve patients are included. The mean + SD Q'extcsf and ICP are respectively 7.5 + 3.4 ml/h and 12.4 + 2.7 mmHg. Two patterns of Q'extcsf are identified: a continuous profile and a discontinuous one. The short term variations of Q'extcsf and ICP are usually unrelated, presumably because of the pressure/volume relationships within the intracranial compartment. Q'extcsf is lower than the reference production rate (21 ml/h), raising the question of persistent CSF absorption and/or depressed secretion. The aim of the fundamental research is to compare the pressure/resistance relationships to flow of two external ventricular drainage sets. One of the two existing systems present, for lower outflow, a very important resistance, decreasing with flow increase, and stabilizing at 0.05 hPa/ml/h when flow reaches 20 ml/h. the other system shows an almost nil resistance whatever the flow.

Cette thèse contribue au manque d'outils informatiques pour l'analyse d'images médicales et le diagnostic, en particulier en ce qui concerne l'étude des volumes du liquide cérébrospinal. La première partie concerne la mesure du volume des compartiments du liquide à partir d'images corps entier, pour une population composée d'adultes sains et de patients atteints d'hydrocéphalie. Les images sont obtenues à partir d'une séquence IRM développée récemment et mettant en évidence le liquide par rapport aux structures voisines, de manière à faciliter sa segmentation. Nous proposons une méthode automatique de segmentation et de séparation des volumes permettant une quantification efficace et reproductible. Le ratio des volumes des compartiments sous-arachnoïdien et ventriculaire est constant chez l'adulte sain, ce qui permet de conserver une pression intracrânienne stable. En revanche, il diminue et varie fortement chez les patients atteints d'hydrocéphalie. Ce ratio fournit un index physiologique fiable pour l'aide au diagnostic de la maladie. La seconde partie de la thèse est consacrée à l'analyse de la distribution du liquide dans le compartiment sous-arachnoïdien intracrânial supérieur. Il convient de souligner que ce compartiment, particulièrement complexe d'un point de vue anatomique, demeure peu étudié. Nous proposons deux techniques de visualisation de la distribution du volume liquidien contenu dans ce compartiment, qui produisent des images bidimensionnelles à partir des images d'origine. Ces images permettent de caractériser la distribution du volume liquidien et de son réseau, tout en distinguant les adultes sains des patients souffrant d'hydrocéphalie / This work aims to contribute to the lack of computational methods for medical image analysis and diagnosis about the study of cerebrospinal fluid volumes. In the first part, we focus on the volume assessment of the fluid spaces, from whole body images, in a population consisting of healthy adults and hydrocephalus patients. To help segmentation, these images, obtained from a recent "tissue-specific" magnetic resonance imaging sequence, highlight cerebrospinal fluid unlike its neigh borhood structures. We propose automatic segmentation and separation methods of the different spaces, which allow efficient and reproducible quantification. We show that the ratio of the total subarachnoid space volume to the ventricular one is a proportionality constant for healthy adults, to support a stable intracranial pressure. However, this ratio decreases and varies significantly among patients suffering from hydrocephalus. This ratio provides a reliable physiological index to help in the diagnosis of hydrocephalus. The second part of this work is dedicated to the fluid volume distribution analysis within the superior cortical subarachnoid space. Anatomical complexity of this space induces that it remains poorly studied. We propose two complementary methods to visualize the fluid volume distribution, and which both produce two-dimensional images from the original ones. These images, called relief maps, are used to characterize respectively, the fluid volume distribution and the fluid network, to classify healthy adults and patients with hydrocephalus, and to perform patient monitoring before and after surgery

La détection des stimuli sensoriels est assurée par des cellules réceptrices spécialisées souvent grâce à des protrusions membranaires apicales telles que les microvillosités. La forme finale des extensions apicales microvilliées conditionne de nombreuses propriétés de la transduction sensorielle mais leur formation reste méconnue. Quels sont les facteurs moléculaires responsables de l’initiation et de l’élongation des filaments d’actine chez les cellules sensorielles microvilliées (CSMs) ? Peut-on décrire des éléments clés de la morphogenèse en commun ? Quel est le rôle structurel des microvillosités dans la fonction sensorielle ?J’ai étudié deux types sensoriels microvilliés : les neurones contactant le liquide cérébrospinal (NcLCS) et les cellules sensorielles des neuromastes (CSn). Mon projet visait à investiguer les mécanismes moléculaires sous-jacents à la morphogenèse des CSMs par l’étude des NcLCS. J’ai décrit les étapes critiques menant à la formation de l’extension apicale des NcLCS auxquelles j’ai pu associer des candidats potentiels grâce l’analyse transcriptomique des NcLCS. J’ai démontré le rôle critique de l’interaction entre Espin et Myo3b dans l’élongation de l’extension apicale des NcLCS et j’ai établi un lien direct entre structure et fonction en montrant que le raccourcissement de l’extension apicale aboutissait à la réduction de la réponse sensorielle.Mon travail a permis d’apporter des éléments de réponse quant à la formation de l’organe sensoriel des NcLCS. L’analyse transcriptomique des CSn a par ailleurs révélé des facteurs de morphogenèse communs avec les NcLCS, suggérant que toutes les CSMs partagent des propriétés de différenciation conservées. / Sensory systems use specialized receptor cells, many of which detect sensory cues through specialized apical membrane protrusions, such as microvilli. The final shape of the microvilliated apical extension requires specific molecular machinery and determines many of the properties of sensory transduction. The establishment of this structure remains however elusive. What molecular factors orchestrate the initiation and elongation of actin filaments in microvilliated sensory cells (MSCs)? Can we find key elements of morphogenesis common to MSCs? What is the precise role of microvilli structure in sensory function? I investigated two sensory cell types harboring microvilli: spinal cerebrospinal fluid-contacting neurons (CSF-cNs) and neuromast hair cells (nHCs). The primary goal was to unravel the molecular mechanisms underlying morphogenesis of MSCs by focusing on CSF-cNs. I was able to describe critical steps leading to the development of CSF-cN apical extension. My participation to the transcriptome analysis of CSF-cNs revealed candidate molecular factors associated with each of these steps. I demonstrated the importance of the interaction between Espin and Myo3b to ensure the proper lengthening of CSF-cN apical extension. In this system, I established a direct link between morphology and function by showing that shorter apical extensions lead to reduced sensory response. Altogether, my work shed light on the formation of CSF-cN sensory organelle and its functional role. In parallel, the establishment of the nHC transcriptome dataset revealed similar morphogenetic factors with CSF-cNs, supporting the idea that all MSCs share conserved features for their differentiation.