SHIP2 is a phosphatase that belongs to the family of the phosphoinositide 5-phosphatases. It is known to dephosphorylate PI(3,4,5)P3 to PI(3,4)P2 imparting a tight control of the PI 3-kinase pathway. Over the last decade, SHIP2 has been described as a tumor promotor or tumor suppressor in several cancer types such as glioblastoma, colorectal cancer or breast cancer cells. Several studies have proposed a role of SHIP2 in breast cancer cells, but its tumor promoting function was unclear at the beginning of this thesis especially in terms of its mode of regulation. In 2013, the INPPL1 gene that encodes SHIP2 has been found to be mutated in opsismodysplasia (OPS), a rare autosomal recessive disease characterized by delayed bone maturation but no molecular mechanism was provided to explain the mechanism. In this thesis, we first contributed to establish a negative regulation of SHIP2 on cell migration in 1321 N1 glioblastoma (GBM) cells. Our studies revealed a dephosphorylation activity of SHIP2 on PI(4,5)P2 at the plasma membrane to control cell migration. This study was done in collaboration with Dr. Elong Edimo in the lab. We have also shown that the regulation of cell motility cannot be generalized to all the GBM cells. In LN229 and U-251 GBM cells we observed a positive regulation of cell migration by SHIP2. We next took advantage of a unique model comparing fibroblasts derived from non-affected and OPS patients (in collaboration with Dr. Valérie Cormier-Daire). We have shown that the fibroblasts from the OPS patients are SHIP2 deficient and migrate slower as compared to fibroblasts from non-affected individuals. Finally, the major part of the thesis was the study of breast cancer cells: in the model MDA-MB-231 cells, we established a positive regulation of SHIP2 on cell migration. We extended this regulation on cell migration to different breast cancer cell models using a SHIP2 inhibitor AS1949490. We confirmed that this inhibitor blocks the phosphatase activity of SHIP2 and showed its selectivity towards SHIP2 in cell migration assay. In MDA-MB-231 cells we deciphered a second messenger role of PI(3,4)P2 to control cell migration. Our data in this model rely on the use of SHIP2 depleted cells obtained by lentiviral infection and shRNA. We confirmed the positive role of SHIP2 on cell migration in the model of rat chondrosarcoma SHIP2CRISPR cells (in collaboration with Dr. Pavel Krejci).A major goal of this thesis was achieved thanks to in-vivo studies: using MDA-MB-231 cells injected in SCID mice, we found a tumor promoting role of SHIP2 by determining the tumor weight. We also observed less lung metastasis of SHIP2 depleted injected cells as compared to control cells suggesting SHIP2 to be important for invasiveness of triple negative breast cancers. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Suite à des observations cliniques minutieuses réalisées, en particulier, dans le service de Néphrologie de l’hôpital Érasme à Bruxelles, la néphrotoxicité et l’oncogénicité des acides aristolochiques contenus dans les plantes médicinales utilisées en médecine traditionnelle chinoise ont été démontrées. La néphrotoxicité se traduisait par une néphrite interstitielle fibrosante chronique conduisant à l’insuffisance rénale terminale. Ces constatations ont amené à développer, au laboratoire de Néphrologie Expérimentale de la Faculté de la Médecine de l’ULB, un modèle expérimental de la fibrose rénale interstitielle chez le rat, par l’injection sous-cutanée des acides aristolochiques. L’objet du présent travail est d’utiliser ce modèle pour caractériser l’atteinte tubulo-interstitielle et identifier les mécanismes qui vont de l’intoxication de la cellule tubulaire à la fibrose interstitielle chronique. Nous avons ainsi particulièrement étudié :la nécrose et l’apoptose des cellules épithéliales tubulaires, la transition épithélio-mésenchymale des cellules épithéliales tubulaires proximales, l’atrophie tubulaire, le rôle de l’infiltrat inflammatoire interstitiel et des cytokines pro-inflammatoires et pro-fibrosantes. L’introduction inscrira d’abord notre travail dans le cadre général de l’insuffisance rénale chronique et soulignera, dans ce domaine, l’importance du secteur tubulo-interstitiel, pour ensuite retracer l’histoire de la néphropathie aux acides aristolochiques. Nos matériels, méthodes et résultats sont fournis par des copies de trois publications. Ces résultats sont ensuite transversalement discutés, mécanisme par mécanisme. La discussion met l’accent sur l’apport spécifique de nos travaux concernant chacun des mécanismes étudiés. Nous terminerons par l’évocation de quelques perspectives que ce travail est susceptible d’ouvrir. RESUMÉLa néphropathie aux acides aristolochiques (NAA), initialement appelée néphropathie aux herbes chinoises, se caractérise par une progression rapide de l’insuffisance rénale chronique vers le stade terminal. Cette évolution a été attribuée aux lésions tubulo-interstitielles caractéristiques :fibrose interstitielle pauci-cellulaire et atrophie tubulaire sévères. Cependant, les mécanismes impliqués dans l’évolution péjorative de la NAA n’ont pas été élucidés. Divers paramètres biologiques et histologiques ont donc été explorés au cours de la NAA dans le modèle expérimental développé chez le rat Wistar mâle. Le protocole expérimental a consisté à administrer à deux groupes de rats Wistar mâles âgés de 4 semaines des injections sous-cutanées quotidiennes de 10 mg/kg d'AA (rats AA) ou d’un volume correspondant du solvant (témoins) pendant 35 jours. A l’opposé des témoins (structure et fonction rénales normales), une phase d’insuffisance rénale aiguë et transitoire, secondaire à une nécrose tubulaire a été démontrée chez les rats intoxiqués par les AA aux jours 4 et 5. Un infiltrat de cellules mononucléées a été observé dès le 3ème jour jusqu’au jour 35. A partir du jour 10, une atrophie tubulaire et une fibrose interstitielle progressive ont été objectivées. Chez les rats exposés aux AA, la perte du phénotype épithélial par les cellules épithéliales tubulaires proximales (CETP) (disparition de l’expression baso-latérale de la N-cadhérine) a été observée dès le jour 2, en parallèle à l’acquisition du phénotype mésenchymateux (expression de la vimentine). Aucune migration de CETP « dédifférenciées » vers l’interstitium n’a été objectivée malgré la rupture de la membrane basale tubulaire. L’accumulation de myofibroblastes, exprimant l’« alpha smooth muscle actin» était évidente au sein de l’épithélium tubulaire en dégénérescence et dans l’interstitium riche en collagène de type I et III autour des tubes atrophiques. L’apoptose de CETP (expression de la forme active de la caspase-3) était présente dès le jour 5. Au-delà du 10e jour, un défaut de la régénération de CETP a été démontré. Une augmentation significative de l’excrétion urinaire du « Monocyte Chemoattractant Protein-1 » et du « Transforming Growth Factor-β» (TGF-β) a été mesurée durant la phase chronique. Les amas de monocytes/macrophages (Mn/Mφ) et de lymphocytes T CD45RC+, CD3+, CD4+ et CD8+ étaient présents dans l’interstitium des stries médullaires et la partie externe de la médullaire externe (segment S3 des tubes proximaux). L’activation et la prolifération des Mn/Mφ ont été confirmées respectivement par double immunomarquage ED1/complexe majeur d’histocompatibilité de classe II et ED1/Ki-67. La cytotoxicité des cellules CD8+ a été d émontrée par des lésions de tubulite. Une sous-population de lymphocytes T CD8+CD103+a été retrouvée. L’expression du TGF-β et de la protéine nucléaire phosphorylée smad 2/3 était augmentée dans les cellules inflammatoires et les CETP. Ce travail démontre :1) la présence d’une insuffisance rénale aiguë transitoire suite une nécrose tubulaire aiguë méconnue; 2) une induction précoce de la transition épithélio-mésenchymale, un échec de la régénération et une apoptose des CETP étant à l’origine de l’atrophie tubulaire; 3) une inflammation interstitielle précoce et persistante (Mn/Mφ activés, lymphocytes T cytotoxiques CD8+ et sous-population de lymphocytes T CD8+C103+); 4) l’implication du TGF-β dans la fibrogenèse par la voie de signalisation intracellulaire de smad 2/3.En conclusion, au cours de la NAA expérimentale, une intense réaction inflammatoire associée à une sécrétion de TGF-β et à une activation des fibroblastes résidents représentent les mécanismes-clés conduisant à une atrophie tubulaire définitive et à une fibrose interstitielle chronique à partir d’une intoxication tubulaire majeure. Ces observations offrent des perspectives thérapeutiques prometteuses pour la prévention de la fibrose rénale interstitielle et, par voie de conséquence, de la progression des maladies rénales chroniques. / Doctorat en Sciences médicales (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Thèse réalisée dans le cadre d'une collaboration avec UCB Pharma et la région Wallonne s'inscrivant dans le cadre du projet SAS. Le but de ce projet était de développer des implants sous-cutanés imprimés en trois dimensions pour permettre une libération d’anticorps thérapeutique de manière prolongée au cours du temps. En effet, les thérapies disponibles sont souvent administrées par voie intraveineuse, ce qui peut réduire la compliance des patients dû à l’inconfort et à la fréquence de ces administrations. Les systèmes de délivrance, tels que des implants, peuvent limiter les fréquences d’administration grâce à l’insertion d’un dispositif qui libèrera le principe actif au cours du temps durant une période donnée. Les implants s’inscrivent comme une alternative aux microsphères qui sont également des dispositifs développés et investigués en vue de favoriser l’adhésion et la compliance des patients. L’avènement du 3D dans le milieu pharmaceutique a montré une certaine frénésie liée au développement de la médecine personnalisée et à l’innovation du procédé dans ce secteur. La sélection d’un matériau biocompatible et biorésorbable tel que le PLGA représente une véritable plus-value dans le développement d’implant. Etant donné que ces implants sont biodégradables, le retrait n’est pas à envisager, ce qui limite les désagréments du patient à un seul acte chirurgical lors de l’implantation. Au cours de ce travail, une approche pragmatique a d’abord été abordée sur les procédés d’extrusion à chaud et de l’impression 3D en utilisant un polymère couramment employé dans l’impression grand public, le PLA. L’investigation des paramètres d’impressions (température d’impression, epaisseur de couche et vitesse d’impression) et l’usage de divers plastifiants (la triacétine (TA), le polyethylène glycol 400 (PEG 400), le citrate de triéthyle (TEC) et l’acétyle citrate de triéthyle (ATEC)) pour faciliter les procédés à chaud et dans l’idée de réduire les températures d’extrusion et d’impression du matériau ont été évalués. Ces essais ont démontré l’effet de la température d’impression sur la qualité de l’impression et principalement sur les propriétés du matériau comme la force de traction et la ductilité. De plus, l’ajout de plastifiant à la matrice du PLA a permis de diminuer sa température de transition vitreuse. Par exemple, la température de transition vitreuse du PLA a été diminuée de 53 °C à 34 °C par l’ajout de PEG 400. Cette approche avait pour but d’évaluer la possibilité de diminuer les températures d’impression dans l’optique d’encapsuler à chaud un anticorps sensible à la chaleur pour la suite de ce travail.Ensuite, le développement de filaments imprimables contenant des anticorps a été abordé et mis en place à l’aide d’un modèle d’anticorps polyclonal disponible en grandes quantités et à des coûts relativement faibles. Un anticorps à l’état solide a été favorisé dans le procédé car il est largement accepté que les protéines sous forme solide sont plus stables au cours du temps en comparaison aux solutions d’anticorps. De plus, cet état solide facilite les manipulations précédant l’extrusion comme l’étape de mélange. Pour la réalisation des filaments, différents types de PLGA ont été investigués afin d’atteindre les propriétés nécessaires à l’impression en termes de diamètre mais également de comportement physique. Ces dérivés étaient caractérisés par des masses moléculaires différentes comme pour le PDLG5004 (44 kDa), le RG502 (7-17 kDa) et parmis eux, un copolymère PEG-PLGA (2 kDa-20 kDa). Un PLGA de faible masse moléculaire a été sélectionné pour développer ce filament. En effet, les extrusions étaient réalisables à une température maximum de 90 °C et les impressions à 113 °C minimum. L’un des enjeux cruciaux du développement de filament imprimable contenant un anticorps à haute concentration, au minimum 15% (w/w), était d’en assurer l’homogénéité. Cependant, l’usage de températures aussi élevées lors de l’impression a induit la dégradation de l’anticorps par la formation d’agrégats et principalement de fragments. Ces derniers sont généralement produits lors de procédé à haute température ou par l’usage de conditions drastiques telles que l’acidification du milieu. Cette plateforme a été adaptée à l’encapsulation d’anticorps thérapeutique fournit par UCB Pharma. L’usage d’un anticorps monoclonal possédant une stabilité supérieure à celle du modèle initialement utilisé permettrait d’identifier l’impact du procédé sur l’intégrité de l’anticorps. La formulation de l’anticorps a été réalisée en utilisant différents stabilisants conventionnels (sucrose (Suc), trehalose (Tre), 2-Hydroxypropyl-beta-cyclodextrine (HP-β-CD), inuline (Inu) et sorbitol (Sor)) et reconnus pour la stabilisation des protéines. A côté des excipients ajoutés, différentes quantités d’excipients ont été investigués. Ces manipulations ont montré que la stabilité de l’anticorps était privilégiée à l’aide du sucrose et du tréhalose à un ratio anticorps monoclonal:excipient de 2.0:1. En gardant ce ratio, l’ajout d’un acide aminé (leucine) aux deux disaccharides précédemment cités, a amélioré la stabilité de l’anticorps vis-à-vis des procédés à chaud (extrusion et impression 3D). L’homogénéité au sein des filaments imprimables et des pièces 3D a été confirmée tout au long du procédé. En effet, les charges en anticorps étaient similaires à la charge théorique de 15% (w/w). Aucune fragmentation de l’anticorps n’a été observée à l’issue des procédés à chaud. Cependant, une augmentation des agrégats de 2.6% en solution à 3.6% après impression 3D a été constatée à la fin du processus. Après avoir stabilisé l’anticorps, le but premier étant d’en promouvoir une libération prolongée au cours du temps. Les profils ont révélé une libération en trois phases au cours du temps mais avec un relargage après 24h relativement faible (< 5%) dû à la densité des matrices polymériques. Ensuite, la dégradation du polymère représente l’élément limitant la libération de l’anticorps au cours du temps. En effet, l’érosion du polymère joue un rôle clé dans la libération de l’anticorps encapsulé. La libération au cours du temps a été démontrée sur une période allant jusqu’à 15 semaines. La stabilité de l’anticorps dans le milieu de dissolution a été évaluée et une dégradation de celui-ci au cours du temps a été observée. Cette dégradation est principalement liée à l’érosion du polymère et à l’acidification du milieu au cours du test de dissolution. Après avoir optimisé la formulation de l’anticorps et avoir démontré la libération prolongée de celui-ci, son affinité restait à être étudiée. La capacité de l’anticorps à se lier à sa cible a pu être démontrée après 24h de dissolution mais cette affinité s’est réduite au cours de la durée de la dissolution avec une augmentation de l’agrégation et de la fragmentation de l’anticorps. Une étude de stabilité a également démontré que les implants imprimés en 3D sont stables à une température 5 °C sur une durée de 6 mois. Aucun élément de dégradation n’a été observé au cours du temps et l’affinité de l’anticorps a été préservée au cours de l’étude. Finalement, cette plateforme a également été évaluée pour l’encapsulation d’une troisième molécule biologique, un fragment d’anticorps monoclonal, pour d’une part en estimer la stabilité et l’applicabilité et d’autre part envisager une prochaine étude pré-clinique sur rongeurs. Le fragment d’anticorps a montré une stabilité supérieure à celle de l’anticorps monoclonal avec une faible agrégation après l’extrusion et l’impression. La libération prolongée du fragment a été évaluée sur 8 semaines et une libération du fragment de 79% a été observée avec une formulation contenant du tréhalose et de la leucine. En effet, les fragments d’anticorps ont une demi-vie plasmatique relativement faible, de l’ordre de 28 minutes, ce qui donne tout son sens à des systèmes à libération prolongée. Pour finir, la réalisation d’une étude pré-clinique permettrait de valider le modèle. En conclusion, ce travail a démontré la faisabilité de l’usage de l’impression 3D en vue de développer des systèmes à libération prolongée contenant des anticorps et en utilisant des procédés à hautes températures. Ces implants ont été caractérisés par une stabilité favorable et une libération intéressante qui feront l’objet d’investigation lors d’études pharmacocinétiques. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Pharmacie) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Background: The control of malaria in pregnancy remains a large challenge in Burkina Faso, despite the adoption of control measures known to be effective. Known effective programs include individual measures, such as intermittent preventive treatment during pregnancy, and the use of long lasting insecticide nets and daily supplementation of ferrous sulphate (200 mg) along with folic acid. Besides these measures, health programs that aim at enhancing the well-being of the population and improve maternal and child health have emerged, including results-based financing (in 2014), a project promoting health in 130 communities (implemented in 2015), and free health care (implemented in 2016). This thesis attempts to assess the effects of health programs on the space–time patterns of malaria (morbidity and mortality) through routinely collected data in pregnancy and explore the various prediction approaches to address challenges in routine health data reporting. Methods: We utilized a substantial range of data and applied advanced quantitative approaches while considering the specific distribution of the data. Our thesis is based on the valorization (analyses) of malaria surveillance data (aggregated by space and time units) recorded in the health information system of Burkina Faso between 2011 and 2019. These analyses also integrate environmental remote sensing data, data from periodic surveys, and data from other sources. These data were coupled into a database. After performing appropriate descriptive analyses considering the complexity of the data design, we performed spatio-temporal Bayesian modeling to determine areas with high risk and assess the effect of health programs on the space–time patterns of malaria incidence among pregnant women at the community-level; to explore an approach to estimate health facility readiness from survey data designed to be regionally representative (and then quantify the effect of this readiness on severe-malaria cases and case fatality); and to explore the prediction approaches used to address challenges in routine health data reporting, thereby supporting a malaria early warning system. Results: Our results show spatial and temporal heterogeneity and indicate that the annual incidence of malaria increased between 2013 and 2018, while the mortality rate decreased significantly. Some communities with a high malaria burden experienced a reduction in their risk through the deployment of the health programs mentioned above. The risk of a pregnant woman dying from severe malaria was 2.5 times higher in districts with low operational capacity. Finally, our thesis proposed an approach to respond to crisis situations that would affect data collection and could be used to set the target or provide early warnings for epidemics or other notifications. Conclusion: Our thesis provides useful tools for disease surveillance in developing countries to help optimize the scarce resources in malaria high burden areas. The results of our thesis could be used by the Ministry of Health to strengthen the capacity of existing surveillance tools and to develop rational strategies and/or new tools for monitoring malaria cases and associated deaths in communities. / Contexte :La lutte contre le paludisme pendant la grossesse reste un grand défi au Burkina Faso, malgré l'adoption de mesures de contrôle dont l'efficacité est reconnue. Les programmes dont l'efficacité est reconnue comprennent des mesures individuelles, telles que le traitement préventif intermittent pendant la grossesse, l'utilisation de moustiquaires imprégnées d'insecticide de longue durée et la supplémentation quotidienne en sulfate ferreux (200 mg) ainsi qu'en acide folique. Outre ces mesures, des programmes de santé visant à accroître le bien-être de la population et à améliorer la santé maternelle et infantile ont vu le jour, notamment le financement basé sur les résultats (en 2014), le projet de promotion de la santé dans 130 communes (mis en œuvre en 2015) et la gratuité des soins de santé (mise en œuvre en 2016). Cette thèse tente d'évaluer les effets des programmes de santé sur les caractéristiques spatio-temporelles du paludisme (morbidité et mortalité) par le biais de données de routine collectées pendant la grossesse et d'explorer les différentes approches de prévision pour relever les défis de la rapportage systématique des données de santé. Méthodes :Nous avons utilisé un large éventail de données et appliqué des approches quantitatives avancées tout en tenant compte de la distribution spécifique des données. Notre thèse est basée sur la valorisation (analyses) des données de surveillance du paludisme (agrégées par unités spatiales et temporelles) enregistrées dans le système d'information sanitaire du Burkina Faso entre 2011 et 2019. Ces analyses intègrent également des données de télédétection environnementale, des données issues d'enquêtes périodiques et des données provenant d'autres sources. Ces données ont été couplées pour constituer une base de données. Après avoir effectué des analyses descriptives appropriées en tenant compte de la complexité de la conception des données, nous avons procédé à une modélisation bayésienne spatio-temporelle pour déterminer les zones à haut risque et évaluer l'effet des programmes de santé sur les tendances spatio-temporelles de l'incidence du paludisme chez les femmes enceintes au niveau communautaire ;pour explorer une approche permettant d'estimer la capacité opérationnelle des établissements de santé à partir de données d'enquête conçues pour être représentatives au niveau régional (et ensuite quantifier l'effet de cette capacité opérationnelle sur les cas de paludisme grave et la mortalité) ;et pour explorer les approches de prévision utilisées pour relever les défis relatifs au rapportaga systématique des données de santé, pouvant aussi servir à un système d'alerte précoce du paludisme. Résultats :Nos résultats montrent une hétérogénéité spatiale et temporelle et indiquent que l'incidence annuelle du paludisme a augmenté entre 2013 et 2018, tandis que le taux de mortalité a diminué de manière significative. Certaines communes où la charge du paludisme est élevée ont connu une réduction de leur risque grâce au déploiement des programmes de santé mentionnés ci-dessus. Le risque qu'une femme enceinte meure d'un paludisme grave était 2,5 fois plus élevé dans les districts ayant une faible capacité opérationnelle. Enfin, notre thèse a proposé une approche pour répondre aux situations de crise qui affecterait la collecte de données et pourrait être utilisée pour fixer l'objectif ou fournir des alertes précoces pour les épidémies ou autres notifications. Conclusion :Notre thèse fournit des outils utiles pour la surveillance des maladies dans les pays en développement afin de contribuer à optimiser les ressources limitées dans les zones à forte incidence de paludisme. Les résultats de notre thèse pourraient être utilisés par le ministère de la santé pour renforcer la capacité des outils de surveillance existants et pour développer des stratégies rationnelles et/ou de nouveaux outils de surveillance des cas de paludisme et des décès associés dans les communautés. / Doctorat en Sciences de la santé Publique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le sepsis constitue une pathologie fréquente, grevée d’une morbi-mortalité encore élevée. Sa physiopathologie fait notamment intervenir des dysrégulations du système immunitaire inné et adaptatif et des voies de l’apoptose. Ce travail aborde l’expression leucocytaire de deux familles de protéines potentiellement impliquées dans sa physiopathologie :les phosphodiestérases (PDE) et les apolipoprotéines L (apoL). L’étude de l’expression des PDE sous-tend le fait que ces enzymes, qui dégradent les nucléotides cycliques (AMPc et GMPc), sont impliquées dans la modulation de nombreux processus inflammatoires, tant d’origine infectieuse que non-infectieuse. L’expression des PDE après administration de LPS chez l’Homme est cependant mal caractérisée, de même qu’au cours du sepsis. Le présent travail teste l’hypothèse selon laquelle le sepsis, caractérisé par un état de dysrégulation immune complexe, s’accompagne d’une répression de l’expression des PDE au sein des leucocytes circulants, contrairement à ce qui est observé dans des modèles standardisés d’inflammation aiguë (LPS) ;il met également en perspective, dans une démarche observationnelle, l’expression des PDE avec l’expression du complexe HLA-DR, un ensemble protéique permettant la présentation de l’antigène et dont l’expression est partiellement dépendante de l’AMPc. Trois études ont ainsi été menées :étude de l’expression des PDE au cours d’une endotoxinémie chez le volontaire sain (1), et au cours du sepsis au sein de leucocytes totaux circulants (2) ou de sous-populations leucocytaires de l’immunité innée (monocytes CD14+ou granulocytes CD15+) (3). Alors que l’administration intraveineuse de LPS chez le volontaire sain mène à l’induction précoce et transitoire de certaines PDE, de façon similaire aux observations in vitro, les patients septiques présentent au contraire dès leur admission, et jusqu’au 5ème jour, une réduction de l’expression de plusieurs PDE en comparaison aux volontaires sains, tant dans les leucocytes totaux que dans les populations CD14+ et CD15+. L’expression de plusieurs de ces PDE est corrélée aux ratios TNF-α/IL-10 qui sont suggestifs d’un état d’immunodépression, attesté par une réduction significative de l’expression du complexe HLA-DR. L’étude des apoL au cours du sepsis sous-tend quant à elle le fait que cette famille de protéines, qui partage des homologies avec des membres du groupe Bcl-2 impliqué dans l’apoptose, a été associée notamment à l’induction de phénomènes pro-apoptotiques ;or, le sepsis est associé à une apoptose retardée des polynucléaires neutrophiles, un phénomène potentiellement délétère au niveau tissulaire. L’hypothèse d’une répression de l’expression des apoL leucocytaires au cours du sepsis est ainsi posée. Dans le présent travail, une diminution de l’expression des apoL-1, 2, 3 et -6 est observée chez les patients de soins intensifs présentant ou non un sepsis en comparaison à des volontaires sains ;cette réduction, corrélée aux taux de protéine C-réactive, concerne tant les populations leucocytaires totales que les granulocytes CD15+, et intéresse tant les ARNm que l’expression protéique (apoL-6 excepté). Le pourcentage de cellules CD15+ apoptotiques est par ailleurs fortement corrélé aux taux d’ARNm des apoL-1 et -2. Ces observations sont reproduites in vitro en incubant des granulocytes CD15+ de volontaire sain avec du sérum de patients septiques ou non septiques. Ces résultats préliminaires suggèrent ainsi une implication des apoL dans la régulation de l’apoptose des neutrophiles au cours du sepsis. / Doctorat en Sciences médicales (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

This doctoral thesis was conducted in the framework of a co-supervised PhD between the Department of Agriculture, Forestry and Food Sciences of the University of Turin and the Unit of Pharmacognosy, Bioanalysis and Drug Discovery of the Faculty of Pharmacy at the Université libre de Bruxelles. The present manuscript was conceived as a thesis of articles and is composed of 9 different scientific publications. The general introduction of the work was issued from a published narrative review, while the result and discussion part is composed by eight chapters based on different scientific articles issued from the PhD project. The cocoa bean shell (CBS) is the external tegument that covers the cocoa bean, and is one of the major by-products in cocoa industry. It is normally discarded or underutilized, which could result in economical and environmental issues. However, CBS represents a notable source of polyphenols and methylxanthines (theobromine and caffeine) which can give it different biofunctionalities such as antioxidant and antidiabetic properties, among others. It also contains high amounts of dietary fiber (about 50% w/w), minerals, vitamins, and proteins. CBS has low-fat content, and interesting cocoa-aroma compounds. All this could make CBS useful as a food ingredient, and source of biofunctional compounds. The first part of the experimental work of this thesis is devoted to the chemical characterization of CBS and the establishment of its polyphenolic and volatile organic compound (aroma) profiles. The utilization of such profiles, determined by both complete characterization methods and screening methods, was also proposed for authentication purposes of CBS depending on its geographical origin and variety. In a second step, the utilization of CBS as a low-cost food ingredient for functional food production was envisaged. CBS-based beverages and biscuits were proposed as model foods. The influence of the CBS addition to the model foods was evaluated from both technological and nutritional points of view. Changes on the physicochemical characteristics of the model foods were assessed as well as their content in compounds of interest and potential biofunctionalities. Moreover, these studies served also to evaluate the effect of the different food matrices on the bioaccessibility and intestinal permeability of the bioactive compounds contained in CBS. In the third and last part of this work, a different utility was given to the study of the cocoa by-product. The antimicrobial potential of CBS was assessed against different bacterial and fungal strains and a metabolomic strategy was applied in order to individualize the putative active compounds against the Streptococcus mutans proliferation. This work was a contribution for the valorization of a high add-value product such as the CBS, and a step towards a zero-waste cocoa industry within the frame of sustainable circular economy. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Pharmacie) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Despite the possible common histopathological features at diagnosis, cancer cells present within breast carcinomas are highly heterogeneous in their molecular signatures. This heterogeneity is responsible for disparate clinical behaviors, treatment responses and long-term outcomes in breast cancer patients. Although the few histopathological markers can partially describe the diversity of cells found in tumor tissue sections, the full molecular characterization of individual cancer cells is currently impossible in routine clinical practice. In this respect, Fourier transform infrared (FTIR) microspectroscopic imaging of histological sections allows obtaining, for each pixel of tissue images, hundreds of independent potential markers, which makes this technique a particularly powerful tool to distinguish cell types and subtypes. As a complement to the conventional clinicopathological evaluation, this spectroscopic approach has the potential to directly reveal molecular descriptors that should allow identifying different clonal lineages found within a single tumor and therefore provide knowledge relevant to diagnosis, prognosis and treatment personalization. Yet, interpretation of infrared (IR) spectra acquired on tissue sections requires a well-established calibration, which is currently missing. Conventionally, mammary epithelial cells are studied in vitro as adherent two-dimensional (2D) monolayers, which lead to the alteration of cell-microenvironmental interplay and consequently to the loss of tissue structure and function. A number of key in vivo-like interactions may be re-established with the use of three-dimensional (3D) laminin-rich extracellular matrix (lrECM)-based culture systems. The aim of this thesis is to investigate by FTIR imaging the influence of the in vitro growth environment (2D culture versus 3D lrECM culture and 3D monoculture versus 3D co-culture with fibroblasts) on a series of thirteen well-characterized human breast cancer cell lines and to determine culture conditions generating spectral phenotypes that are closer to the ones observed in malignant breast tissues. The reference cell lines cultured in a physiologically relevant basement membrane model and having undergone formalin fixation, paraffin embedding (FFPE), a routine treatment used to preserve clinical tissue specimens, could contribute to the construction of a spectral database. The latter could be ultimately employed as a valuable tool to interpret IR spectra of cells present in tumor tissue sections, particularly through the recognition of unique spectral markers.To achieve the goal, we developed and optimized, in a first step, the preparation of samples derived from traditional 2D and 3D lrECM cell cultures in order to preserve their morphological and molecular relevance for FTIR microspectroscopic analysis. We then highlighted the importance of the influence of the growth environment on the cellular phenotype by comparing spectra of 2D- and 3D-cultured breast cancer cell lines between them. A particular focus was placed to establish a correlation between FTIR spectral data and publicly available microarray-based gene expression patterns of the whole series of breast cancer cell lines grown in 2D and 3D lrECM cultures. Our results revealed that, although based on completely different principles, gene expression profiling and FTIR spectroscopy are similarly sensitive to both the cell line identity and the phenotypes induced by cell culture conditions. We also identified by FTIR imaging changes in the chemical content occurring in the microenvironment surrounding cell spheroids grown in 3D lrECM culture model. Finally, we illustrated the impact of the in vivo-like microenvironment on the IR spectra of breast cancer cell lines grown in 3D lrECM co-culture with fibroblasts and compared them with spectra of cell lines grown in 3D lrECM monoculture. Unsupervised statistical data analyses reported that cells grown in 3D co-cultures produce spectral phenotypes similar to the ones observed in FFPE tumor tissue sections from breast carcinoma patients. Altogether, our results suggest that FFPE samples prepared from 3D lrECM cultures of breast cancer cell lines and studied by FTIR microspectroscopic imaging provide reliable information that could be integrated in the setting up of a recognition model aiming to identify and interpret specific spectral signatures of cells present in breast tumor tissue sections. / Le cancer du sein est une maladie très hétérogène, tant au niveau clinique que biologique. Cette hétérogénéité rend impossible la caractérisation moléculaire complète des cellules cancéreuses individuelles dans la pratique clinique courante. Dans ce contexte, l’imagerie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) des coupes tissulaires permet d'obtenir pour chaque pixel d'une image de tissu des centaines de marqueurs potentiels indépendants, ce qui pourrait faire de cette technique un outil particulièrement puissant pour identifier des différents types et sous-types cellulaires. L'interprétation des spectres infrarouges (IR) enregistrés à partir des coupes histologiques nécessite cependant une calibration qui fait actuellement défaut. Cette calibration pourrait être obtenue à partir de lignées cellulaires tumorales bien caractérisées. Traditionnellement, les cellules épithéliales mammaires sont étudiées in vitro sous forme de monocouches adhérentes bidimensionnelles (2D), ce qui conduit à l'altération de la communication entre les cellules et leur environnement et, par conséquent, à la perte de l’architecture et de la fonction du tissu épithélial. Un certain nombre d'interactions physiologiques clés peuvent être rétablies en utilisant des systèmes de culture tridimensionnelle (3D) dans une matrice extracellulaire riche en laminine (lrECM). L'objectif de cette thèse consiste à étudier par imagerie FTIR l'influence du microenvironnement (via une comparaison entre les cultures 2D et 3D lrECM ou les cultures 3D lrECM en présence ou en l’absence de fibroblastes) sur une série de treize lignées de cellules tumorales mammaires humaines bien caractérisées et à déterminer les conditions de culture générant des phénotypes spectraux qui se rapprochent le plus de ceux observés dans les tissus tumoraux. Au cours de ce travail, nous avons mis au point la culture des lignées cellulaires dans un modèle 3D lrECM ainsi qu’une méthodologie de préparation des échantillons offrant la possibilité de les comparer de manière pertinente avec les cellules cancéreuses présentes dans les coupes histologiques. De même, nous avons étudié par imagerie FTIR les effets du microenvironnement sur les lignées de cellules tumorales et inversement. Pour les lignées investiguées, le passage d’une culture 2D à une culture 3D lrECM s’accompagne, en effet, de modifications du spectre IR étroitement corrélées aux modifications du transcriptome. Les marqueurs spectraux indiquent également que l’environnement 3D génère un phénotype cellulaire proche de celui trouvé dans les coupes histologiques. De manière intéressante, cette proximité est d’autant plus renforcée en présence de fibroblastes dans le milieu de culture. / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La présente thèse traite de méthodes en microscopie holographique numérique (MHN) en couleurs, avec un éclairage de cohérence spatiale partielle. Le principal inconvénient de la microscopie optique classique est sa faible profondeur de champ, rendant difficile l’observation de phénomènes dynamiques dans des échantillons épais. Au contraire, la MHN offre une reconstruction en profondeur grâce à la propagation numérique de l’hologramme. La MHN interférométrique donne aussi le contraste quantitatif de la phase, utile pour analyser des objets transparents. Un éclairage à plusieurs longueurs d’onde dans une configuration appropriée permet la MHN en couleurs. L’imagerie en flux et en couleurs de particules en MHN est ici développée, avec une méthode pour la correction automatique de la balance des couleurs et des défauts permanents. Elle est appliquée pour l’analyse du plancton dans des échantillons d’eau de surface et fournit des images de haute qualité pour les intensité et phase optiques. En outre, la réduction du bruit obtenue en diminuant la cohérence spatiale de l’éclairage en MHN est également étudiée, avec deux modèles évaluant quantitativement ce phénomène en fonction de la cohérence spatiale de la lumière et de la distance entre la source de bruit et le plan d’enregistrement. De plus, la MHN différentielle est aussi abordée. Celle-ci fournit les phases différentielles, la phase étant calculée par intégration. Cependant, les défauts présents conduisent à des aberrations lors du calcul de la phase, qui affectent sa qualité et empêchent la reconstruction holographique. Un traitement spécifique est développé, permettant la reconstruction numérique en profondeur. Enfin, en MHN, un critère est essentiel pour déterminer automatiquement la distance de netteté de l’objet. Deux critères de netteté sont ici mis au point, fonctionnant indépendamment de la nature de l’objet observé (amplitude, phase ou mixte). L’un, monochromatique, est basé sur l’analyse de l’amplitude et sur un filtrage passe-haut ;l’autre, qui détecte rapidement le plan de netteté en MHN en couleurs, compare la phase dans le domaine de Fourier entre les couleurs. Les méthodes développées dans la thèse montrent le potentiel élevé de la MHN en couleurs avec un éclairage partiellement cohérent spatialement, suggérant un avenir prometteur pour cette technique. / The thesis deals with methods and developments in color digital holographic microscopy (DHM), with a partial spatial coherence illumination. The principal drawback of classical optical microscopy is its poor depth of field, which makes difficult the observation of dynamic phenomena in thick samples. On the contrary, DHM provides reconstruction in depth thanks to numeric propagation of the recorded hologram. Another feature of interferometric DHM is the quantitative phase contrast imaging, useful for analyzing transparent objects. Usual DHM is limited to monochromatic case, but multispectral illumination in an appropriate setup leads to color DHM. Color in-flow imaging of particles in DHM is developed in the thesis, with a method for the automatic correction of color balance and permanent defects. It is applied to analyze plankton microorganisms in untreated pond water samples, and provides high quality images, for both optical phase and intensity. Moreover, noise reduction obtained when decreasing the spatial coherence of the illumination in DHM is also investigated in the thesis, with the development of two models that quantitatively assess the noise reduction as a function of both the spatial coherence of the illumination, and the defocus distance of the noise source. Furthermore, differential DHM (DDHM) is also studied in the thesis. As DHM gives the optical phase, DDHM provides differential phases, from which phase is retrieved by integration. However, misalignments and defects give some aberrations, which affect phase quality and hinder refocusing. A specific hologram processing is developed, giving an accurate phase image and enabling holographic reconstruction in depth. Finally, in DHM, a criterion is essential to automatically achieve the refocusing distance of the object. Two refocusing criteria are developed in the thesis, both working independently of the nature of the observed object (amplitude, phase, or both mixed). The first one, monochromatic, is based on amplitude analysis and on a high-pass filtering process. The second one, which gives fast refocusing in multispectral DHM, compares the phase in the Fourier domain among wavelengths. Methods developed in the thesis show the high potential of color DHM with a partial spatial coherence illumination, suggesting a promising future for this technique. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur et technologie / info:eu-repo/semantics/nonPublished