Le but de la thèse était d’avancer les connaissances sur les procédures diagnostiques ayant pour objectif  la latéralisation des déficits de la mémoire visuelle, ainsi que d’étudier la perception dans l´épilepsie du lobe temporal (ELT). La première étude a examiné l’aptitude de quatre tests de mémoire visuo-spatiale, comme méthode d´identification des dysfonctions du lobe temporal médial droit. Des méthodes statistiques variées, illustrent la capacité limitée de ces tests à latéraliser la zone dysfonctionnelle, même lorsque les facteurs cliniques liées à l’épilepsie ainsi que d’autres facteurs cognitives étaient contrôlés. La deuxième étude est fondé sur la première, et à pour but de valider un nouveau paradigme. Ainsi, nous avons examiné des patients avec ELT en préopératoire avec le Delayed Matching to Sample (DMS-48) test et en postopératoire avec deux versions parallèles que nous avions développées et standardisées auprès des sujets contrôles sains. Nos analyses démontrent que le DMS-48 et ces versions parallèles ont pu latéraliser la zone épileptogène avant et après l´intervention chirurgicale. La troisième partie comprime une expansion de la mémoire visuelle à la perception visuelle. Une étude de cas unique suggère que la reconnaissance de l´objet et l´imagerie mentale sont soutenues par des régions corticales proches, situées en contiguïté de la voie temporo-occipitale. De plus, la perception et l´imagerie de l´espace sont rendues possibles par des mécanismes en dehors de la voie ventrale. En outre, ces résultats semblent indiquer que des dysfonctions chroniques du système visuel peuvent être réversibles avec un contrôle des crises effectif. / The aim of the present thesis was to advance the knowledge of diagnostic procedures for lateralizing visual memory deficits and to study the characteristics of perception in temporal lobe epilepsy (TLE). The first study examined the appropriateness of four routinely used learning and reproduction visuo-spatial memory tests as an identification method for right mesial temporal lobe dysfunctions. Various statistical methods illustrate the tests poor capacity to lateralize the functional deficit zone, even when epilepsy-related clinical and other cognitive factors were controlled. The second study is built upon the results of the first, aiming to validate a new test paradigm for lateralizing right hippocampal dysfunctions. Thus we assessed mesial TLE patients preoperatively with the Delayed Matching to Sample (DMS-48) task and postoperatively with two parallel versions that we had developed and standardized in healthy controls. Our analysis suggests that the DMS-48 and its parallel versions were able to lateralize the epileptic onset zone pre- and postsurgically. The third part consists of an expansion from visual memory to visual perception. A study of single case suggests that visual object recognition and visual imagery are sustained by cortical areas located in proximity to the temporo-occipital ventral pathway and that perception and imagery for space is subserved by mechanisms, which are close anatomically, and outside the ventral path. Furthermore, the results seem to indicate that nonlesional paroxysmal activity in the posterior temporal lobe can cause chronic dysfunctions of the visual system, which may be reversible with effective seizure control.

Les procédures gastro-intestinales de l’oesophage impliquent un contrôle ou une surveillance périodique de l'anatomie interne (réalisation de multiples biopsies le long de l’oesophage). Le suivi et la relocalisation inter-opératoires de ces sites de biopsies (pour un même patient opéré plusieurs fois) est un challenge bien connu. L'objectif de cette thèse est de proposer une solution informatisée afin de guider le gastroentérologue pendant de telles procédures. Nous proposons un cadre novateur utilisant un système de suivi électromagnétique pour réaliser des enregistrements d'intervention de l’oesophage, couplant la vidéo à la profondeur de l'endoscope inséré. Ces enregistrements sont ensuite utilisés afin de repositionner l'endoscope de façon précise sur des sites de biopsie préalablement ciblés. Cette navigation consiste en une synchronisation vidéo entre la vue endoscopique courante et celles des surveillances endoscopiques précédentes enregistrées. Une première version de notre système est évaluée de manière incrémentale sur des données d'abord synthétiques puis réelles recueillies sur des cochons. Les résultats montrent que la relocalisation est obtenue avec une précision de l'ordre de 10mm, considérée comme largement acceptable par les experts. En outre, une expérience qualitative simulant une tâche réelle de relocalisation de site de biopsie, évaluée par 10 gastroentérologues, démontre les avantages du système de guidage assisté. Ce cadre est finalement étendu afin d'améliorer encore la précision de la relocalisation à partir d'une sélection optimale de l'image vidéo pré-enregistrée dont le point de vue est le plus proche de celui de l'image endoscopique courante / Gastrointestinal (GI) procedures, specifically, oesophageal interventions involve periodic monitoring or surveillance of the internal anatomy, which involve obtaining biopsies at different regions along the oesophagus. The tracking and relocalization of these biopsy sites ``inter-operatively'' poses a significant challenge for providing targeted treatments. This thesis, clarifies the concept of relocalization, and analyses the need for a platform to aide GI endoscopy. Based on the understanding of the clinical context in oesophageal procedures; a novel framework to use electromagnetic tracking system is proposed, which is used to perform a ``recording'' of an intervention. This framework and the recording is then used to provide a guided navigation to the GI expert, during a follow-up surveillance endoscopy; for accurate re-positioning of the endoscope at previously targeted sites. This is achieved using inter-operative video synchronization, and the various steps involved in achieving this are described in this thesis. A careful analysis of noise affecting the system is performed, to propose quantitative analysis using synthetic and realdata collected on pigs. A set of qualitative experiments were also proposed using 10 experts to indicate benefit to the GI community. The quantitative experiment indicated that the relocalization was achieved with an accuracy of 10mm, and the qualitative experiments showed that the biopsy site relocalization rate improved from 47.5% to 94%. The thesis then proceeds to provide two additional improvements using additional information collected during the GI intervention for a complete solution

Cette thèse présente une approche multicompartimentée en métabolomique appliquée au diagnostic des tumeurs indéterminées de la thyroïde et à la caractérisation de l’effet du fructo-oligosaccharide sous condition de régime hyperlipidique chez la souris. L’objectif était de montrer qu’une telle approche permettrait de visualiser de façon plus globale des modulations du métabolisme induites, et par conséquent, d’améliorer la pertinence des marqueurs discriminants identifiés. Dans le cas de l'analyse nutritionnelle, l’analyse mono-compartimentée des différentes organes/segments intestinaux des souris ont permis de mettre en évidence les voies métaboliques affectées par le régime hyperlipidique mais pas d’observer un effet significatif du prébiotique FOS. Dans le cas du cancer de la thyroïde, l’étude multicompartimentée n’a pas pu être mise en place dans de bonnes conditions (problème de prélèvement d’échantillons). Cependant, l’analyse métabolomique monocompartimentée basée sur l’analyse HR-MAS des ponctions prélevées à l’aiguille fine a mené à une discrimination significative entre les lésions bénignes et malignes avec une prédictivité similaire aux tests moléculaires actuellement disponibles. En parallèle, nous avons exploré la technique HR-MAS à rotation lente dans le but de préserver l’intégrité des tissus au cours des expériences. L’utilisation de cette technique s’accompagne d’un certain nombre d’inconvénients que nous avons contournés en utilisant des séquences RMN particulières, et en mettant en place un protocole robuste de préparation d’échantillons. Enfin, nous avons évalué le filtre T1ρ et son application en métabolomique comme alternative au filtre T2. / This thesis presents a multicompartmental metabolomics approach applied to the diagnosis of indeterminate thyroid tumours and to the characterization of the effect of fructo-oligosaccharide (FOS), a prebiotic, under high fat diet condition in a mouse model. The aim of this project is to show that such approach could lead to a more global visualization of the induced metabolic modulations, and therefore, improve the identified discriminant markers relevance. Regarding the diet study, the mono-compartmental analysis of the different mouse organs/intestine segments enabled us to identify metabolic pathways affected by the high fat diet whereas the effect of FOS could only be characterized for the feces samples collected at day 28. Regarding the thyroid cancer study, the multi-compartmental approach could not have been continued due to sample handling issues. However, the classical metabolomics analysis of the fine-needle aspiration biopsies (FNAB) from patients with benign or malignant tumours led to a clear discrimination between both groups with a predictivity similar to that of commercial diagnosis tests. In the meantime, we explored the slow-spinning NMR HR-MAS technique in order to preserve the integrity of the tissues during the experiments. The use of this technique is accompanied by a number of drawbacks that we have avoided using special NMR sequences, and putting in place a robust protocol for sample preparation. Finally, we evaluated the T1ρ filter and its applications to metabolomics as an alternative to T2 filter.

Dans les élevages laitiers d’aujourd’hui, les déplacements de la caillette sont parmi les conditions chirurgicales les plus souvent rencontrées. Le pronostic pour ces pathologies est cependant très différent que l’on soit en présence d’une dilatation de la caillette à droite (DCD) ou d’un volvulus de la caillette (VC). En pratique, la distinction en période préopératoire entre ces deux conditions est difficile. Afin de limiter les pertes économiques associées aux DCD/VC, l’identification et la réforme précoce des animaux ayant le plus grand risque d’avoir une mauvaise évolution postopératoire deviennent des enjeux de premier plan. Les objectifs de cette étude étaient de déterminer la valeur pronostique de la L-lactatémie (LAC) mesurée à la ferme en préopératoire à l’aide d’un appareil portatif chez des vaches souffrant de DCD ou VC et de suggérer des seuils de LAC cliniquement significatifs. Nos résultats indiquent que la LAC est un bon indicateur pronostique lors de DCD/VC. Une LAC ≤ 2 mmol/L est un bon indicateur de succès chirurgical et s’avère très utile pour appuyer la décision d’opérer l’animal (sensibilité, spécificité, valeurs prédictives positive et négative de respectivement 76.2, 82.7, 53.3 et 93.1%). Par ailleurs, il n’y a aucun avantage économique à effectuer une chirurgie chez des vaches commerciales souffrant de DCD/VC qui ont une LAC ≥ 6 mmol/L (sensibilité, spécificité, valeurs prédictives positive et négative de respectivement 28.6, 97.5, 75 et 84%). Par conséquent, ces animaux devraient, dans la plupart des cas, être réformés en raison de la probabilité élevée qu’ils aient une mauvaise évolution postopératoire. / Abomasal displacement is among the most commonly encountered surgical disorder in modern dairy herds. Prognosis, however, varies widely among type of abomasal displacement, and preoperative diagnostic may be difficult to assess. To control the economic loss associated with abomasal disorders, especially right displaced abomasum (RDA) and abomasal volvulus (AV), early identification and culling of animals at higher risk of developing a surgical failure (SF) would be of interest. The objectives of this study were to determine the prognostic value of preoperative L-lactate concentration (LAC) measured on farm with a portable clinical analyzer for cows with RDA or AV, and to suggest LAC clinical relevant decision thresholds. Our results showed that LAC was correlated with the prognosis of RDA/AV. A LAC ≤ 2 mmol/L seemed to be good indicator of surgical success and would be useful to support a surgical decision (sensitivity, specificity, positive and negative predictive values of 76.2, 82.7, 53.3 and 93.1%; respectively). On the other hand, there is no economic advantage to perform a surgery on commercial cows with RDA/AV that have LAC ≥ 6 mmol/L and these animals should potentially be culled according to their high probability of SF (sensitivity, specificity, positive and negative predictive values of 28.6, 97.5, 75 and 84%; respectively).

Le foie est un organe vital ayant une capacité de régénération exceptionnelle et un rôle crucial dans le fonctionnement de l’organisme. L’évaluation du volume du foie est un outil important pouvant être utilisé comme marqueur biologique de sévérité de maladies hépatiques. La volumétrie du foie est indiquée avant les hépatectomies majeures, l’embolisation de la veine porte et la transplantation. La méthode la plus répandue sur la base d'examens de tomodensitométrie (TDM) et d'imagerie par résonance magnétique (IRM) consiste à délimiter le contour du foie sur plusieurs coupes consécutives, un processus appelé la «segmentation». Nous présentons la conception et la stratégie de validation pour une méthode de segmentation semi-automatisée développée à notre institution. Notre méthode représente une approche basée sur un modèle utilisant l’interpolation variationnelle de forme ainsi que l’optimisation de maillages de Laplace. La méthode a été conçue afin d’être compatible avec la TDM ainsi que l' IRM. Nous avons évalué la répétabilité, la fiabilité ainsi que l’efficacité de notre méthode semi-automatisée de segmentation avec deux études transversales conçues rétrospectivement. Les résultats de nos études de validation suggèrent que la méthode de segmentation confère une fiabilité et répétabilité comparables à la segmentation manuelle. De plus, cette méthode diminue de façon significative le temps d’interaction, la rendant ainsi adaptée à la pratique clinique courante. D’autres études pourraient incorporer la volumétrie afin de déterminer des marqueurs biologiques de maladie hépatique basés sur le volume tels que la présence de stéatose, de fer, ou encore la mesure de fibrose par unité de volume. / The liver is a vital abdominal organ known for its remarkable regenerative capacity and fundamental role in organism viability. Assessment of liver volume is an important tool which physicians use as a biomarker of disease severity. Liver volumetry is clinically indicated prior to major hepatectomy, portal vein embolization and transplantation. The most popular method to determine liver volume from computed tomography (CT) and magnetic resonance imaging (MRI) examinations involves contouring the liver on consecutive imaging slices, a process called “segmentation”. Segmentation can be performed either manually or in an automated fashion. We present the design concept and validation strategy for an innovative semiautomated liver segmentation method developed at our institution. Our method represents a model-based approach using variational shape interpolation and Laplacian mesh optimization techniques. It is independent of training data, requires limited user interactions and is robust to a variety of pathological cases. Further, it was designed for compatibility with both CT and MRI examinations. We evaluated the repeatability, agreement and efficiency of our semiautomated method in two retrospective cross-sectional studies. The results of our validation studies suggest that semiautomated liver segmentation can provide strong agreement and repeatability when compared to manual segmentation. Further, segmentation automation significantly shortens interaction time, thus making it suitable for daily clinical practice. Future studies may incorporate liver volumetry to determine volume-averaged biomarkers of liver disease, such as such as fat, iron or fibrosis measurements per unit volume. Segmental volumetry could also be assessed based on subsegmentation of vascular anatomy.

Dans les élevages laitiers d’aujourd’hui, les déplacements de la caillette sont parmi les conditions chirurgicales les plus souvent rencontrées. Le pronostic pour ces pathologies est cependant très différent que l’on soit en présence d’une dilatation de la caillette à droite (DCD) ou d’un volvulus de la caillette (VC). En pratique, la distinction en période préopératoire entre ces deux conditions est difficile. Afin de limiter les pertes économiques associées aux DCD/VC, l’identification et la réforme précoce des animaux ayant le plus grand risque d’avoir une mauvaise évolution postopératoire deviennent des enjeux de premier plan. Les objectifs de cette étude étaient de déterminer la valeur pronostique de la L-lactatémie (LAC) mesurée à la ferme en préopératoire à l’aide d’un appareil portatif chez des vaches souffrant de DCD ou VC et de suggérer des seuils de LAC cliniquement significatifs. Nos résultats indiquent que la LAC est un bon indicateur pronostique lors de DCD/VC. Une LAC ≤ 2 mmol/L est un bon indicateur de succès chirurgical et s’avère très utile pour appuyer la décision d’opérer l’animal (sensibilité, spécificité, valeurs prédictives positive et négative de respectivement 76.2, 82.7, 53.3 et 93.1%). Par ailleurs, il n’y a aucun avantage économique à effectuer une chirurgie chez des vaches commerciales souffrant de DCD/VC qui ont une LAC ≥ 6 mmol/L (sensibilité, spécificité, valeurs prédictives positive et négative de respectivement 28.6, 97.5, 75 et 84%). Par conséquent, ces animaux devraient, dans la plupart des cas, être réformés en raison de la probabilité élevée qu’ils aient une mauvaise évolution postopératoire. / Abomasal displacement is among the most commonly encountered surgical disorder in modern dairy herds. Prognosis, however, varies widely among type of abomasal displacement, and preoperative diagnostic may be difficult to assess. To control the economic loss associated with abomasal disorders, especially right displaced abomasum (RDA) and abomasal volvulus (AV), early identification and culling of animals at higher risk of developing a surgical failure (SF) would be of interest. The objectives of this study were to determine the prognostic value of preoperative L-lactate concentration (LAC) measured on farm with a portable clinical analyzer for cows with RDA or AV, and to suggest LAC clinical relevant decision thresholds. Our results showed that LAC was correlated with the prognosis of RDA/AV. A LAC ≤ 2 mmol/L seemed to be good indicator of surgical success and would be useful to support a surgical decision (sensitivity, specificity, positive and negative predictive values of 76.2, 82.7, 53.3 and 93.1%; respectively). On the other hand, there is no economic advantage to perform a surgery on commercial cows with RDA/AV that have LAC ≥ 6 mmol/L and these animals should potentially be culled according to their high probability of SF (sensitivity, specificity, positive and negative predictive values of 28.6, 97.5, 75 and 84%; respectively).

L’Ostéotomie Tibiale de Valgisation (OTV) par ouverture médiale est un traitement conservatif efficace dans le traitement de la gonarthrose médiale chez le patient jeune et actif présentant un défaut d’alignement du membre inférieur. Ce défaut entraine un déséquilibre dans la répartition des charges transitant dans le genou et est un facteur de risque la gonarthrose. L’objectif est de corriger l’alignement en corrigeant une déformation osseuse du tibia proximal. Une coupe osseuse médiolatérale incomplète partant du bord médial de la métaphyse tibiale et orientée vers l’articulation tibio-fibulaire permet de créer une ouverture sur le bord médial par rotation autour de la charnière latérale, épaisseur d’os non-coupée sur le bord latéral. L’importance de l’ouverture dépend de la déformation osseuse et du stade d’arthrose. La réussite de l’OTV par ouverture médiale est conditionnée par une correction précise, un montage d’ostéosynthèse stable et une charnière latérale préservée pendant l’ouverture. L’objectif de cette thèse était de proposer une méthodologie de planification préopératoire à associer à une instrumentation patient-spécifique réalisée en impression 3D. Cette instrumentation devait permettre d’appliquer la correction souhaitée dans les plans frontal et sagittal mais aussi de préserver la charnière latérale pendant la chirurgie. Nos résultats ont montré, grâce aux études in-vitro et in-vivo réalisées au cours de la thèse, que le guide de coupe patient-spécifique développé permet de reproduire avec précision la planification préopératoire en apportant de la sécurité au geste opératoire tant au niveau de la précision que de la préservation de la charnière latérale. / Medial Opening Wedge High Tibial Osteotomy (MOWHTO) is an efficient conservative surgical treatment for young and active patients with moderate medial gonarthrosis and varus lower limb malalignment. Varus malalignment unbalances load distribution in the knee, which is a gonarthrosis risk factor. MOWHTO aims to correct the lower limb alignment by correcting the proximal tibia bony deformity. Incomplete mediolateral cut is performed in the proximal tibia from the medial side of the tibial metaphysis towards the tibiofibular joint, and then opened by rotation around the lateral hinge which is the remaining uncut bone thickness on the lateral side. Amount of the opening depends on the importance of the proximal tibial deformity and on the medial gonarthrosis stage. MOWHTO success remains on precise correction, stable osteosynthesis system and lateral hinge preservation during the opening. Objective of this thesis was to propose a preoperative planning methodology to be associated with 3D printed patientspecific instrumentation. This instrumentation was intended to apply the correction chosen by the surgeon in the frontal and sagittal planes, but also to preserve the lateral hinge during the surgery. Our in-vitro and in-vivo results have shown that the developed patient-specific cutting guide make it possible to accurately reproduce the preoperative planning with security to the surgical gesture by bringing accuracy and lateral hinge preservation.

La préadaptation vise à optimiser la santé d’un individu entre le diagnostic de cancer et la chirurgie. L’approche multimodale, qui cible deux composantes ou plus comme l’activité physique, la nutrition et le soutien psychosocial, est recommandée. Ce type d’intervention est généralement proposé en clinique et en suivi individuel, ce qui peut limiter l’accessibilité et les bénéfices tirés d’une pratique d’activité physique en groupe. Pour mieux répondre aux besoins des individus ayant reçu un diagnostic de cancer, nous avons développé et testé un programme de télé-préadaptation multimodale en groupe en évaluant l’implantabilité (acceptabilité, fidélité, faisabilité) et les effets préliminaires (capacité physique, santé mentale, soutien social, activité physique). Les participants (n=25) étaient évalués virtuellement par un kinésiologue et complétaient un questionnaire au départ (T1), pré-chirurgie (T2) et 12 semaines post-chirurgie (T3). Trois séances en groupe de 90 minutes par semaine, avec une composante exercice et éducative, étaient supervisées virtuellement par un kinésiologue. Des analyses descriptives et statistiques (test-T pairé et Wilcoxon) ont été réalisées. L’évaluation de l’implantabilité suggère un niveau élevé d’acceptabilité (satisfaction, utilité, sécurité, intentions futures en activité physique et recommandation à un proche (88%-100%)); de fidélité (dispensé comme prévu, mais quelques adaptations effectuées); et de faisabilité (rétention (98%), adhérence (70%)). La principale barrière est le faible taux de référencement de patients éligibles (31%). Les effets préliminaires suggèrent une amélioration au 2-minute Step Test (+18,86 pas), au 30-second Sit-to-Stand (+1,10 répétition) et pour le volume hebdomadaire d'activité physique modérée (+104,80 minutes) entre T1 et T2, ainsi qu’une diminution du niveau de stress (-0,53) et de la qualité de vie (-8,68) entre T1 et T3. L’évaluation de la mise à l’échelle et de la viabilité de ce programme est envisageable pour réduire les barrières à l’activité physique et les inégalités d’accès aux soins en contexte de cancer. / Prehabilitation aims to optimize an individual's health between cancer diagnosis and surgery. A multimodal approach, which targets two or more components such as physical activity, nutrition and psychosocial support, is recommended. This type of intervention is usually offered in-clinic and with one-on-one follow-ups, which may limit the accessibility and benefits of a group-based physical activity program. To better meet the needs of individuals diagnosed with cancer, we developed and tested a virtual multimodal group prehabilitation program assessing the implementability (acceptability, fidelity, feasibility) and preliminary effects (physical capacity, mental health, social support, physical activity). Participants (n=25) were assessed virtually by a kinesiologist and completed a questionnaire at baseline (T1), pre-surgery (T2) and 12 weeks post-surgery (T3). Three 90-minute group sessions per week were virtually supervised by a kinesiologist and comprised an exercise and educational component. Descriptive and statistical analyses (paired t-test and Wilcoxon) were performed. The evaluation of implementability suggests a high level of acceptability (satisfaction, usefulness, safety, future physical activity intentions and recommendation to a relative (88%-100%)); fidelity (delivered as planned, but some adaptations were made); and feasibility (retention (98%), adherence (70%)). The main barrier is the low rate of eligible referrals (31%). Preliminary effects suggest an improvement in the 2-minute Step Test (+18.86 steps), the 30-second Sit-to-Stand (+1.10 repetitions), and the moderate physical activity weekly volume (+104.80 minutes) between T1 and T2, as well as a decrease in stress level (-0.53) and quality of life (-8.68) between T1 and T3. Scalability and viability can be assessed and show promise to reduce barriers to physical activity and inequities in access to care in the cancer setting.