This thesis studies statistical image processing of high frequency ultrasound imaging, with application to in-vivo exploration of human skin and noninvasive lesion assessment. More precisely, Bayesian methods are considered in order to perform tissue segmentation in ultrasound images of skin. It is established that ultrasound signals backscattered from skin tissues converge to a complex Levy Flight random process with non-Gaussian _-stable statistics. The envelope signal follows a generalized (heavy-tailed) Rayleigh distribution. Based on these results, it is proposed to model the distribution of multiple-tissue ultrasound images as a spatially coherent finite mixture of heavy-tailed Rayleigh distributions. Spatial coherence inherent to biological tissues is modeled by a Potts Markov random field. An original Bayesian algorithm combined with a Markov chain Monte Carlo method is then proposed to jointly estimate the mixture parameters and a label-vector associating each voxel to a tissue. The proposed method is successfully applied to the segmentation of in-vivo skin tumors in high frequency 2D and 3D ultrasound images. This method is subsequently extended by including the estimation of the Potts regularization parameter B within the Markov chain Monte Carlo (MCMC) algorithm. Standard MCMC methods cannot be applied to this problem because the likelihood of B is intractable. This difficulty is addressed by using a likelihood-free Metropolis-Hastings algorithm based on the sufficient statistic of the Potts model. The resulting unsupervised segmentation method is successfully applied to tridimensional ultrasound images. Finally, the problem of computing the Cramer-Rao bound (CRB) of B is studied. The CRB depends on the derivatives of the intractable normalizing constant of the Potts model. This is resolved by proposing an original Monte Carlo algorithm, which is successfully applied to compute the CRB of the Ising and Potts models.

Cette thèse se porte sur la segmentation affine par régions des cartes de profondeurs obtenues par stéréoscopie en milieu urbain.Cette détection est constituée de 3 étapes.Tout d'abord, un modèle statistique a contrario est introduit afin de déterminer de manière automatique la valeur de certains paramètres courants dans ce genre de problèmes: seuil de validation d'un groupe comme plan, seuil de rejet des points aberrants. Ce modèle permet de plus la comparaison de plusieurs solutions.Dans un second temps, un algorithme glouton est proposé pour obtenir la segmentation plane par morceaux y compris dans des conditions parcimonieuses. Cet algorithme est basé uniquement sur l'information 3D fournie par la carte de profondeur.Enfin, une dernière étape est proposée afin d'affiner le résultat de la segmentation notamment dans les zones où les disparités sont inconnues ou éventuellement fausses. Cette dernière étape est basée sur la combinaison des informations 3D et images de la paire stéréo. / This thesis deals with the piecewise-affine segmentation of disparity maps and range images in urban environment.The detection is three-stepped.First, an a contrario model is defined to determine automatically the values of several parameters common to those types of problems: planar validation of groups, rejection threshold of outliers.Then a greedy algorithm is proposed to achieve the piecewise planar segmentation including in presence of sparse disparity maps. This algorithm is uniquely based on the 3D information of the disparity map.At last, a refinement of the segmentation is proposed for the regions where the disparity is either imprecise or unknown. This step is based on the combination of both 3D information and images of the stereo pair

L’ABS est un copolymère de Acrylonitrile-Butadiène-Styrène utilisé industriellement et dont la surface peut être recouverte para un dépôt métallique. Le processus traditionnel pour déposer des films métalliques de manière auto catalytique est connu comme « Electroless ». Cependant, ce processus utilise un mélange sulfochromique dans l’étape de traitement préliminaire de la surface, contenant du Cr (VI), qui est dans la liste des contaminants toxiques qui doivent être substitués. Il est donc primordial de développer de nouveaux procédés de modification de surface de faible impact sur l’environnement. Dans ce travail de thèse, nous avons développé trois nouvelles techniques de modifications de la surface d’ABS. Les deux premières permettent une modification générale de la surface et la troisième une modification spécifique. La première méthode, par voie sèche basée sur l’application en alternance de décharges Corona et radiations ultra-violet, est appelée « Traitement Optophysique ». La deuxième méthode appelée « Traitement Photocatalytique » correspond à l’application des propriétés photocatalytiques de nanoparticules de TiO2 (30nm) en suspension sur la surface du polymère et soumis à une radiation ultra-violet. La troisième méthode appelée « Traitement Optothermique » permettant une modification sélective, est réalisée par ablation thermique laser» à partir d’une sensibilisation de la surface avec des nanoparticules de Palladium et des particules d’Argent. Postérieur à l’étape de traitement « Traitement Optophysique » ou « Traitement Photocatalytique », les substrats ont été pré-métallisés soit par le procédé « Electroless », soit par le procédé de «Dépôt Chimique Dynamique » (DCP). A différence du procédé « Electroless », le procédé « DCP » ne nécessite pas d’une étape antérieure d’activation de sites superficielles avec des ions palladium. Le dépôt métallique final est réalisé par voie électrolytique conventionnelle. Les surfaces prétraitées ont été analysées par des Mesures d’Angle de Contact et les techniques de spectroscopie FT-IR et XPS. La présence de charges superficielles a été évaluée par la Mesure de Potentielle de Surface et de Radiométrie des Photoporteurs. La morphologie des surfaces a été observée et mesurée par les techniques de SEM, AFM et AFAM. Les analyses de rugosité ont été faites par Senseur Mécanique, par Optique Interférentielle et par AFM. L’adhérence des dépôts métalliques a été mesurée par la méthode de la Bande Adhésive sur Coupe Croisée (ASTM D-3359), les essais Pull Off. (ASTM D4541-02) et Peel Off (ASTM B533 A). Les dépôts les plus adhérents ont été obtenus avec un prétraitement « Optophysique » et une pré-métallisation par « DCP ». Les valeurs d’adhérence obtenues sont supérieures à celle des dépôts obtenus para le procédé traditionnelle « Electroless ». Le « Traitement Optothermique » a permis une gravure sélective de la surface de l’ABS en utilisant des lasers de faible puissance. / The ABS is a copolymer formed by Acrylonitrile-Butadiene-Styrene used in industry whose surface can be coated with a metallic deposit. The traditional process for depositing metallic films in an auto-catalytic way is know as “Electroless”, However, this process uses a sulfo-chromic mixture in the preliminary stage of the surface treatment containing Cr (VI) which is a toxic, polluting agent that needs to be replaced. Therefore, it is necessary to develop new surface modification procedures with a lower environmental impact. Three new techniques for ABS surface modification have been developed in this study. The first two allow a general surface modification and the third one a specific surface modification. The first method, using a dry system, is based on alternating a corona discharge with ultraviolet radiation and is called the “Optophysique Treatment”. The second method involves the application of the photocatalytic properties of TiO2 nanoparticles in a suspension on the polymer surface under ultraviolet radiation and is called “Photocatalytic Treatment”. The third method allows a selective modification using thermal laser ablation which is accomplished with the ABS sensibilization with palladium and silver particles and is called “Optothermal Treatment”. After the “Optophysique” or “Photocatalytic” treatments, the substrates were treated either by the ¨Electroless¨ method or by the “Dynamic Chemical Deposit” method. Unlike the “Electroless” method, the “DCP” method does not need a preliminary step to activate the surface sites with palladium ions. The final metallic coating is accomplished by a conventional electrolytic method. The pre-treated surfaces were analyzed by Contact Angle Measurements and with the spectroscopy techniques FT-IR and XPS. The presence of surface changes was evaluated by Potential Measurement and Photocarrier Radiometry. The surface morphology was observed and measured by the following techniques: SEM, AFM, and AFAM. The surface roughness analysis was performed by Mechanical Sensors, Optical Interference and AFM. The adherence of the metallic deposits was measured by the Cross Cut Tape test (ASTM D-3359), and the Pull Off test (ASTM D4541-02) and the Peel Off test (ASTM B533 A). The deposits with greater adhesion were obtained with the “Optophysique” treatment using a pre-coating done by “DCP”. The adherence values obtained were higher than those for deposits obtained by the traditional “Electroless” process. The Optothermal treatment allowed the selective etching on the ABS surface using low power lasers. / El ABS es un copolímero formado por Acrilonitrilo-Butadieno-Estireno utilizado industrialmente, cuya superficie puede ser metalizada mediante un depósito metálico. El proceso tradicional para depositar películas metálicas de manera autocatalítica es conocido como “Electroless”. Sin embargo, este proceso utiliza una mezcla sulfocrómica en la etapa de tratamiento preliminar de la superficie, conteniendo Cr (VI), contaminante tóxico que debe ser sustituido. Por lo tanto, es primordial desarrollar nuevos procedimientos de modificación superficial de bajo impacto ambiental. En este trabajo de tesis, se han desarrollado tres nuevas técnicas de modificación de la superficie del ABS. Los dos primeros permiten una modificación general de la superficie y la tercera una modificación específica. El primer método, realizado por vía seca, consiste en la aplicación en alternancia de descargas corona y radiación ultravioleta, este método es llamado “Tratamiento Optofísico”. El segundo método llamado “Tratamiento Fotocatalítico” corresponde a la aplicación de propiedades fotocatalíticas de nanopartículas de TiO2 (30 nm) en suspensión sobre la superficie del polímero y sometidas a una irradiación ultravioleta. El tercer método es llamado “Tratamiento Optotérmico” permite una modificación selectiva y es realizado por “ablación térmica láser” a partir de una sensibilización de partículas de Paladio y Plata. Posterior al tratamiento “Optofísico” o “Fotocatalítico”, los sustratos fueron pre-metalizados ya sea por el método “Electroless”, o por el método de “Depósito Químico Dinámico” (DCP). A diferencia del método “Electroless”, el método “DCP” no necesita de una etapa anterior a la activación de sitios superficiales con iones de Paladio. El depósito metálico final es realizado por vía electrolítica convencional. Las superficies pre-tratadas fueron analizadas por Medición de Ángulo de Contacto y con las técnicas espectroscópicas FT-IR y XPS. Se evaluó la presencia de cargas superficiales por la medición de potencial y radiometría de fotoportadores. La morfología de las superficies fue observada y medida por las técnicas de SEM, AFM y AFAM. Los análisis de rugosidad se hicieron por Sensores Mecánicos, por Interferencia Óptica y por AFM. La adherencia de los depósitos metálicos fue medida por el método de Cinta de Corte Cruzado (ASTM D-3359), la prueba Pull Off (ASTM D4541-02) y Peel Off (ASTM B533 A). Los depósitos de mayor adherencia fueron obtenidos con el tratamiento “Optofísico” y con un pre-metalizado realizado con “DCP”. Los valores de adherencia obtenidos son superiores al de los depósitos obtenidos por el proceso tradicional “Electroless”. El tratamiento Optotérmico permitió realizar un grabado selectivo sobre la superficie del ABS usando láseres de bajas potencias.

Il existe diverses pathologies rétiniennes qui affectent la macula, la région responsable de la vision centrale. En raison du développement rapide des connaissances scientifiques et médicales, les méthodes diagnostiques ainsi que les traitements utilisés dans le domaine de l'ophtalmologie sont en constante évolution. L'objet à l'étude dans le cadre de cette maîtrise porte sur l'impact des récents traitements de deux atteintes maculaires : le trou maculaire et la dégénérescence maculaire. Cet ouvrage comporte donc deux principaux volets résultant de deux projets de recherche différents. Le premier volet aborde le débat sur l'innocuité de deux colorants utilisés couramment au cours de la chirurgie du trou maculaire idiopathique, soit le vert indocyanine et le bleu trypan. Le second volet approfondit la question du traitement offert aux patients souffrant de dégénérescence maculaire de type exsudative, tant du point de vue du choix de la molécule utilisée (Avastin versus Lucentis) que de l'intervalle d'administration.

La protéine hétérotrimérique laminine-111 permet le lien entre la matrice-extracellulaire et l’intégrine α7β1 du sarcolemme, remplaçant ainsi dans les muscles dystrophiques, des liens normalement assurés par le complexe de la dystrophine. L’injection de laminine-111 dans des souris mdx a permis, entre autre, l’augmentation de l'expression de l'intégrine α7β1, d’empêcher les bris du sarcolemme lors de la contraction musculaire, de restaurer un niveau normal de la créatine kinase sérique, ainsi que d’augmenter la résistance et la force dans les muscles déficients en dystrophine. Ces résultats suggèrent que l'augmentation de la laminine-111 est un potentiel traitement pour la DMD. Les chaines β1 et γ1 de la laminine sont déjà exprimées dans le muscle humain adulte, mais la chaine α1 de la laminine (Lamα1) est exprimée uniquement pendant le stade très précoce 16 cellules de l'embryogenèse. Nous avons donc développé une méthode alternative à l’injection répétée de Laminine-111 en induisant l'expression endogène du gène LAMA1, afin de reformer le complexe trimérique α1β1γ1, la laminine 111. Ceci a été réalisé avec une technologie récente, le système CRISPR/Cas9, dont la Cas9 a été désactivée (dCas9) puis couplée à un domaine d’activation de la transcription, le VP160 (dCas9-VP160). L’utilisation d’un ou plusieurs ARN guides (ARNg) a permis de cibler le promoteur du gène LAMA1. L’ARNm de Lamα1 (qRT-PCR) ainsi que la protéine (immunohistochimie et immunobuvardage) n’ont pas été détecté dans le contrôle négatif, des myoblastes murins (C2C12). Cependant, une expression significative a été observée dans ces myoblastes transfectés avec des plasmides codant pour dCas9-VP160 et un ARNg. L’analyse protéique in vivo, dans des muscles de souris électroporés avec le même plasmide, a démontré une forte augmentation de la chaine α1 de la laminine. Des augmentations plus importantes de l’ARNm de Lamα1 ont été observées en utilisant 2 ARNg, suggérant un effet synergique. L’augmentation de l’expression de Lamα1 par le système de CRISPR/Cas9 devrait être étudiée d’avantage afin de vérifier si cette stratégie pourrait s’avérer efficace dans des cas de myopathies. / Laminin-111 protein complex links the extra-cellular matrix to integrin α7β1 in sarcolemma, thus replacing in dystrophic muscles links normally insured by dystrophin complex. Laminin-111 injection in mdx mouse increased expression of integrin α7β1, stabilized sarcolemma, restored serum creatine kinase to wild-type levels, and protected muscles from exercised-induced damages. These results suggested that increased Laminin-111 is a potential therapy for DMD. Laminin β1 and γ1 chains are expressed in adult human muscle but laminin α1 (LAMA1) gene is expressed only during embryogenesis. We thus developed an alternative method to Laminin-111 protein repeated administration by inducing expression of the endogenous LAMA1 gene. This was done with the CRSPR/Cas9 system, i.e., by targeting the LAMA1 promoter with one or several gRNAs and a dCas9 coupled with the VP160 transcription activation domain. LAMA1 mRNA (qRT-PCR) and proteins (immunohistochemistry and western blot) were not detected in the control C2C12 myoblasts. However, significant expression was observed in cells transfected and in mouse muscles electroporated with plasmids coding for dCas9-VP160 a gRNA. Larger synergic increases were observed by using 2 or 3 gRNAs. Increased expression of LAMA1 by the CRISPR/Cas9 system will have to be further investigated to verify whether this could be a treatment for several myopathies.

Contexte: Près de la moitié des patients souffrant de traumatismes orthopédiques subissent la transition d'une douleur aiguë à une douleur chronique. Cependant, peu d'études ont porté jusqu'à maintenant sur les stratégies (pharmacologiques et non pharmacologiques) de gestion de la douleur utilisées dans cette population (par les professionnels de la santé et les patients eux-mêmes) ainsi que sur les préférences des patients et les effets indésirables (EI) associés à ces traitements. Objectifs: Dans cette étude, nous avons cherché à examiner : 1) les stratégies de gestion de la douleur utilisées chez les patients souffrant de douleurs aiguës et chroniques après un traumatisme orthopédique et l'efficacité perçue de ces stratégies par les patients, 2) les effets indésirables associés aux traitements pharmacologiques, en particulier les opioïdes et le cannabis, et 3) les perceptions des patients sur les stratégies de gestion de la douleur qui devraient être appliquées après un traumatisme orthopédique ainsi que le soutien qu'ils devraient obtenir des professionnels de la santé dans l'utilisation de ces stratégies, y compris le cannabis comme nouveau traitement pharmacologique potentiel. Méthodes: Cette étude à méthodes mixtes utilisant un modèle séquentiel explicatif a été menée dans un centre de traumatologie de niveau 1. Les données ont été recueillies à partir de questionnaires destinés aux patients et d'entretiens individuels semi-structurés à l'hôpital (T1) et trois mois après la blessure (T2) pour examiner les stratégies de gestion de la douleur, leur efficacité perçue, les besoins et les perceptions des patients, ainsi que les EI des opioïdes et du cannabis. Des statistiques descriptives ont été calculées et une analyse thématique a été effectuée. Résultats: Soixante et onze patients ont été recrutés et 30 entretiens ont été menés. Les stratégies pharmacologiques de gestion de la douleur utilisées à T1 et T2 étaient principalement les opioïdes (95,8% ; 20,8%) et l'acétaminophène (91,5% ; 37,5%). Les stratégies non pharmacologiques comprenaient le sommeil (95,6 %), le positionnement physique (89,7 %) et l'environnement confortable (88,2%) principalement appliqués à T1, et le massage (46,3 %) et la relaxation (32,5 %) à T2. Les résultats des analyses quantitatives et qualitatives ont confirmé que les stratégies non pharmacologiques, telles que le confort, le massage, la distraction et la physiothérapie, étaient perçues comme les plus efficaces par les participants. Les EI les plus courants liés aux opioïdes étaient la sécheresse buccale (78,8 %), la fatigue (66,1 %) et la somnolence (63,3%) à T1, et l'insomnie (30,0 %), la fatigue (20,0 %) et la constipation (20,0%) à T2. La sécheresse buccale (28,6 %) et la somnolence (14,3 %) étaient les EI les plus signalés par les patients utilisant du cannabis. Un besoin important d'information à la sortie de l'hôpital et un suivi personnalisé ont été identifiés quant à l'application des stratégies de soulagement de la douleur. Conclusion: Malgré ses EI, nous avons constaté que les opioïdes restent la principale stratégie de gestion de la douleur après un traumatisme orthopédique et que des efforts supplémentaires sont nécessaires pour mettre en œuvre des stratégies non pharmacologiques. Le cannabis était principalement consommé à des fins récréatives, mais les patients étaient ouverts à son utilisation pour soulager la douleur. Le soutien des professionnels de la santé est nécessaire pour promouvoir l'utilisation adéquate de ces stratégies. / Background: Nearly half of patients suffering from orthopaedic trauma make the transition from acute to chronic pain. However, few studies have focused on pain management strategies (pharmacological and non-pharmacological) used in this population (by healthcare professionals and patients themselves) as well as patient's preferences and adverse effects (AEs) associated those treatments. Objectives: In this study, we aimed to examine: 1) pain management strategies used in patients with acute and chronic pain after an orthopaedic trauma and their perceived effectiveness, 2) AEs associated with pharmacological treatments, particularly opioid and cannabis, and 3) patients' perceptions on pain management strategies that should be applied after an orthopaedic trauma and support that they should obtain from health professionals in the use of these strategies, including cannabis as a new potential pharmacological treatment. Methods: This mixed methods study was conducted at a Level 1 trauma center. Data were collected from patient questionnaires and individual semi-structured interviews at hospital (T1) and at 3 months after injury (T2) to examine pain management strategies, their perceived effectiveness, patients' needs and perceptions, along with opioids and cannabis AEs. Descriptive statistics were computed and thematic analysis were used. Results: Seventy-one patients were recruited and 30 interviews were undertaken. Pharmacological pain management strategies used at T1 and T2 were mainly opioids (95.8%; 20.8%) and acetaminophen (91.5%; 37.5%). Non-pharmacological strategies included sleep (95.6%), physical positioning (89.7%) and comfortable environment (88.2%) mostly applied at T1, and massage (46.3%) and relaxation (32.5%) at T2. Findings from quantitative and qualitative analyses confirmed that non-pharmacological strategies, such as comfort, massage, distraction, and physical therapy, were perceived as the most effective by participants. Most common AEs related to opioids were dry mouth (78.8%), fatigue (66.1%) and drowsiness (63.3%) at T1, and insomnia (30.0%), fatigue (20.0%) and constipation (20.0%) at T2. Dry mouth (28.6%) and drowsiness (14.3%) were the most reported AEs by patients using cannabis. An important need for information at hospital discharge and for a personalized follow-up were identified by participants regarding the application of the pain management strategies. Conclusion: Despite its AEs, we found that opioids are still the leading pain management strategy after an orthopaedic trauma and that more efforts are needed to implement non-pharmacological strategies. Cannabis was mainly taken for recreational purposes but patients were open to its use for pain relief. Support from health professionals is needed to promote the adequate use of these strategies.

Dans la génération et la manipulation d'images basées sur les GANs, l'injection de style par Adaptive Instance Normalization (AdaIN) est devenue la norme pour paramétrer la génération avec une représentation latente du domaine des images. AdaIN fonctionne en modulant les statistiques des caractéristiques de l'image : il normalise d'abord les caractéristiques en soustrayant leur moyenne et en divisant par leur écart type puis injecte un vecteur de style par l'inverse de cette opération. Bien que cette méthode ait été utilisée avec succès dans une variété de scénarios de traduction d'image à image, la représentation statistique d'AdaIN est limitée en ce qu'elle ne tient pas compte des corrélations entre les caractéristiques. Cependant, dans la littérature du transfert de style, la transformation par blanchiment et coloration (Whitening & Coloring Transformation WCT) est devenue l'approche privilégiée, car elle prend compte de l'existence de ces corrélations. Toutefois, malgré ses bonnes performances en matière de transfert de style, l'utilisation du WCT n'a jusqu'à présent pas été explorée de manière approfondie dans le contexte de l'injection de style. Dans ce travail, nous comblons cette lacune en remplaçant AdaIN par une opération de WCT explicite pour l'injection de style dans les GAN. Plus précisément, nous introduisons un module qui peut être utilisé en remplacement des blocs AdaIN (sans changement additionnel) dans les architectures GAN populaires existantes et présentons son impact sur les tâches de génération. Effectivement, dans la génération d'images conditionnelles, où l'espace latent est destiné à représenter le style des images, nous constatons que le blanchiment aide à s'assurer que l'espace n'encode que des informations stylistiques, ce qui permet au contenu de l'image conditionnelle d'être plus visible. Nous démontrons les performances de notre méthode dans deux scénarios : 1) dans un context d'entraînement supervisé à l'aide du jeu de données Google Maps et 2) en ayant recours à l'architecture StarGANv2 multi-domaine et multi-modale dans une situation d'entraînement non-supervisé et ce en utilisant le jeu de données Animal Faces-HQ (AFHQ). / In the GAN-based images generation and manipulation domain, style injection by Adaptive Instance Normalization (AdaIN) has become the standard method to allow the generation with a latent representation of the image domain. AdaIN works by modulating the statistics of the characteristics of the image: it first normalizes the characteristics by subtracting their mean and dividing by their standard deviation then it injects a style vector by the reverse of this operation. Although this method has been used successfully in a variety of image-to-image translation scenarios, the statistical representation of AdaIN is limited in that it does not take into account the existing correlations between the features. However, in the style transfer literature, the transformation by whitening and coloring (Whitening & Coloring Transformation WCT) has become the preferred approach because it takes into account the existence of these correlations. Yet, despite its good performance in terms of style transfer, the use of WCT has so far not been explored in depth in the style injection literature. In this work, we fill this gap by replacing AdaIN by an explicit operation of WCT for style injection in GAN. More specifically, we introduce a module that can be used as a replacement for the AdaIN blocks (without any additional change) in the existing popular GAN architectures and we present its impact on generation tasks. Indeed, in the conditional image generation task, where the latent space is intended to represent the style of the images, we find that whitening helps ensure that the space encodes only stylistic information which allows the content of the input image to be more visible. We demonstrate the performance of our method in two scenarios: 1) in a supervised training context using the Google Maps dataset and 2) using multi-domain and multi-modal StarGANv2 architecture in an unsupervised training setup using the Animal Faces-HQ (AFHQ) dataset.

Le psoriasis est une maladie inflammatoire qui touche 3% de la population¹[exposant],² et qui induit une hyperprolifération des kératinocytes. De nos jours, il existe de nombreux traitements pour le psoriasis, mais aucun ne s'avère curatif. Des recherches pour mieux comprendre la maladie sont toujours en cours. Grâce à la culture cellulaire, il est aujourd'hui possible de construire des modèles tridimensionnels par la méthode d'autoassemblage. Ces modèles, composés d'un épiderme et d'un derme, reproduisent en partie le phénotype psoriasique du patient donneur. Ces substituts actifs métaboliquement⁴[exposant],⁵ peuvent être utilisés afin d'évaluer l'activité antipsoriasique in vitro de nouveaux médicaments. Des recherches antérieures effectuées par les experts de l'entreprise Lucas Meyer Cosmetics ont démontré différentes activités biologiques d'ingrédients ayant un lien avec le psoriasis. Ces ingrédients sont actuellement utilisés dans les cosmétiques pour d'autres applications, mais pourraient devenir utiles dans des formulations cosméceutiques accompagnant les traitements du psoriasis. Le but de cette recherche était donc de cibler, parmi les différents ingrédients sélectionnés, celui ayant le meilleur potentiel antipsoriasique dans le but de développer des cosméceutiques adaptés à la pathologie du psoriasis. Pour ce faire, des tests MTT (3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide) et SRB (Sulforhodamine B) ont été effectués sur des kératinocytes psoriasiques afin de déterminer leur potentiel antiprolifératif en monocouche ainsi que de définir les concentrations à tester sur le modèle tridimensionnel. Les substituts sains et psoriasiques ont ensuite été créés grâce à la méthode d'autoassemblage et les actifs ayant le meilleur potentiel antiprolifératif ont ensuite été testés à deux concentrations différentes. Parmi les huit ingrédients initiaux, un seul a présenté une action antiproliférative significative sur les substituts psoriasiques aux deux concentrations. Afin de valider son effet sur la prolifération et la différenciation des kératinocytes, des analyses par immunofluorescence permettant de visualiser des marqueurs de différenciation et de prolifération ont été effectuées. Cela a permis de constater que l'ingrédient en question agit à la fois sur la prolifération et la différenciation des kératinocytes. / Psoriasis is an inflammatory disease affecting 3%¹[superscript],²[superscript],⁵ of the population, which induces hyperproliferation of keratinocytes. Nowadays, there are multiple treatments for psoriasis, but none of them are curative and the understanding of the disease is still in progress. According to tissue engineering techniques, it is now possible to reconstruct 3D skin substitutes according to the self-assembly method, showing dermis and epidermis that keep the patient psoriatic phenotype. These metabolically active substitutes can be used to test the antipsoriatic activity of new drugs. Previous studies from Lucas Meyer Cosmetics have shown results on different mechanisms of action related to psoriasis. Those ingredients are already used for other applications like dryness and redness but could be useful for skincare adapted to psoriatic skin. This could help the efficiency of the treatments and the decrease of side effects. MTT (3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide) and SRB (Sulforhodamine B) assays were performed on psoriatic keratinocytes to determine the active ingredient concentration for the 3D experiment. Psoriatic and healthy skin substitutes have been reconstructed according to the self-assembly method and the molecules have been added to the culture medium to evaluate their antipsoriatic activity. Among the eight initial ingredients, one of them showed a significant antiproliferative action on psoriatic substitutes for the two concentrations tested. Living epidermis thickness has been measured and immunofluorescence of Ki-67 and involucrin have been performed to determine the effects on hyperproliferation. The results showed that the ingredient acts both on the proliferation and on the differentiation of keratinocytes.

Le cancer est une maladie très hétérogène avec une multitude de facettes différentes. Cependant, même les différents types de cancer partagent un ensemble de caractéristiques qui peuvent être exploitées à des fins thérapeutiques. Dans notre groupe, nous nous intéressons aux dommages et à la réparation de l'ADN, en particulier dans le contexte du cancer, car l'instabilité génomique est considérée comme l'une des "caractéristiques du cancer". La recombinaison homologue (RH) est un mécanisme utilisé par les cellules pour réparer les cassures double brin, le type de dommage le plus dangereux de l'ADN. Des déficiences dans cette voie de réparation de l'ADN entraînent une instabilité génomique accrue et ont été observées dans une grande variété de tumeurs, notamment dans les cancers de l'ovaire et du sein. Les événements les plus fréquemment associés aux défauts de la voie de réparation de l'ADN sont des altérations génétiques dans les gènes liés à la voie de réparation de l'ADN, tels que BRCA1, BRCA2 et PALB2, identifié plus récemment. Le concept de létalité synthétique décrit l'incompatibilité ou la létalité de deux événements simultanés qui sont individuellement tolérables. La recherche sur le cancer tire parti de cette idée pour développer de nouveaux traitements ciblés. Le succès le plus important du développement de thérapies basées sur la létalité synthétique est le cas des inhibiteurs de PARP. Il a été observé que l'inhibition de PARP-1, une protéine abondante impliquée dans de nombreux processus cellulaires, y compris la réparation de l'ADN, entraîne une létalité synthétique avec des défauts de recombinaison homologue. Par conséquent, les inhibiteurs de PARP ont été développés pour cibler spécifiquement les tumeurs déficientes en RH tout en épargnant les tissus normaux déficients en RH. Néanmoins, comme pour la plupart des médicaments, de nombreux patients développent une résistance aux inhibiteurs de la PARP, ce qui peut entraîner une récidive de la maladie, soulignant ainsi la nécessité de trouver d'autres options thérapeutiques. Les recherches récentes se sont concentrées non seulement sur la découverte de nouvelles interactions létales synthétiques, mais aussi sur le développement de nouvelles combinaisons de molécules pour potentialiser leur effet et prévenir et contrecarrer les résistances aux médicaments. Suivant cette idée, l'objectif principal de mon travail de doctorat était de trouver de nouveaux traitements potentiels pour les tumeurs déficientes en RH, seuls ou en combinaison avec des inhibiteurs de PARP. Dans le cadre de ce projet, nous avons également développé un nouveau système de criblage in cellulo, basé sur l'analyse des effets des composés étudiés sur des populations cellulaires ayant des capacités RH différentes. Nous avons transfecté de manière stable des lignées cellulaires déficientes et déficientes en RH pour qu'elles expriment respectivement des protéines fluorescentes rouges ou vertes, et nous les avons mises en co-culture avec plus de 1000 médicaments d'une bibliothèque de composés. Nous avons identifié le CB1954, précédemment étudié en tant que promédicament, pour cibler spécifiquement les cellules déficientes en RH. Il est intéressant de noter que le CB1954 agit en synergie avec les inhibiteurs de PARP à la fois dans les cellules déficientes en RH et dans les cellules compétentes, constituant ainsi une combinaison prometteuse avec un potentiel intéressant. De plus, nous avons identifié une synergie entre l'inhibition de la PARP (Talazoparib) et l'inhibition de la PRMT de type I (MS023) dans des cellules de CBNPC et de cancer ovarien MTAP-négatif, à la fois sensibles et résistantes aux PARPi. Les deux combinaisons doivent faire l'objet d'un examen plus approfondi afin de mieux caractériser leurs mécanismes d'action et d'identifier les biomarqueurs de sensibilité et de résistance aux traitements. Nous étudions actuellement les effets de CB1954+PARPi sur le destin cellulaire et, puisque nous avons confirmé les effets des médicaments et la synergie dans des cellules cultivées en 3D, nous testons la combinaison dans des modèles de souris xénogreffes pour le cancer de l'ovaire. En résumé, nous avons développé une nouvelle méthode basée sur la fluorescence pour cribler les composés ayant un effet létal synthétique, qui pourrait être adaptée à l'étude d'autres pathologies. Nous avons également identifié et testé deux nouvelles combinaisons de composés qui pourraient potentiellement être appliquées au traitement des tumeurs résistantes aux inhibiteurs de PARP. / Cancer is a very heterogeneous disease with a multitude of different facets. However, even different types of cancer share a set of characteristics that can be exploited for therapeutic purposes. In our group we are interested in DNA damage and repair, particularly in the context of cancer, since genomic instability is considered one of the "Hallmarks of Cancer". Homologous Recombination (HR) is a mechanism used by cells to repair Double-Strand Breaks, the most harmful type of DNA damage. Deficiencies in this pathway of DNA repair results in increased genomic instability and has been observed in a wide variety of tumours, notably in ovarian and breast cancer. The events most commonly associated with HR defects are genetic alterations in HR related genes such as BRCA1, BRCA2 and the more recently identified PALB2. The concept of synthetic lethality describes the incompatibility or lethality of two simultaneous events that are individually tolerable. Cancer research is taking advantage of this idea to develop new targeted treatments. The most important success of synthetic lethality-based therapy development is the case of PARP inhibitors. It was observed that inhibition of PARP-1, an abundant protein involved in many cellular processes, including DNA repair, is synthetically lethal with defects in Homologous Recombination. Therefore, PARP inhibitors were developed to specifically target HR-deficient tumours while sparing normal HR-proficient tissues. Nevertheless, as with most drugs, many patients develop resistance to PARP inhibitors, which can lead to disease recurrence, thus highlighting the need for alternative treatment options. Recent research has focused not only on finding new synthetic lethal interactions but also on developing new combinations of molecules to potentiate their effect and both prevent and counteract resistances to drugs. Following this idea, the main objective of my doctoral work was to find new potential treatments for HR-deficient tumours, alone or in combination with PARP inhibitors. Within this project, we also developed a new in cellulo screen system, based on analyzing the effects of the studied compounds on cell populations with different HR capacities. We stably transfected HR-proficient and deficient cell lines to express either red or green fluorescent proteins, respectively, and co-cultured them with more than 1000 drugs of a library of compounds. We identified CB1954, previously studied as a prodrug, to specifically target HR-deficient cells. Interestingly, CB1954 synergizes with PARP inhibitors in both HR-deficient and proficient cells, thus constituting a promising combination with interesting potential. Additionally, we identified synergy between PARP inhibition (Talazoparib) and type I PRMT inhibition (MS023) in MTAP-negative NSCLC and ovarian cancer cells, both PARPi sensitive and resistant. Both combinations need further examination to better characterize their mechanisms of action and identify the biomarkers for sensitivity and resistance to the treatments. We are currently studying the effects of CB1954+PARPi on cell fate and, since we have confirmed the effects of the drugs and the synergy in 3D cultured cells, we are testing the combination in ovarian cancer xenograft mouse models. In summary, we have developed a new fluorescence-based method to screen for compounds having a synthetic lethal effect, which could be adapted to the study of other pathologies. We have also identified and tested two new compound combinations that could potentially be applied to the treatment of tumours resistant to PARP inhibitors.

La maladie de Parkinson (MP) est la deuxième maladie neurodégénérative la plus fréquente touchant 3 % de la population âgée de 65 ans et plus. La perte neuronale au niveau de la substantia nigra (SN) et induisant une réduction de la dopamine (DA) striatale ainsi que la présence d'agrégats formées principalement de la protéine α-Synuclein (α-Syn) caractérisent la MP. Bien que le diagnostic clinique soit basé sur la présence de déficits moteurs spécifiques, la MP est également associée à des dysfonctionnements de divers mécanismes cellulaires, notamment la dégradation de α-Syn, la fonctionnalité mitochondriale, le trafic axonal, la réponse neuroinflammatoire et l'augmentation du stress oxydatif. Jusqu'à présent, aucune thérapie n'est en mesure de ralentir et/ou de restaurer la dégénérescence neuronale. Les traitements actuellement utilisés se basent principalement sur le remplacement pharmacologique de la DA striatale et sont accompagné d'approches non-dopaminergiques, ciblant, par exemple, les récepteurs adrénergiques et sérotoninergiques pour mieux traiter les symptômes moteurs et non-moteurs. Des stratégies non-pharmacologiques, telles que la stimulation cérébrale profonde (SCP), ont permis une meilleure prise en charge des personnes qui ne répondent plus aux traitements pharmacologiques classiques. Des thérapies expérimentales en cours tentent, quant à elles, de restaurer la DA striatale par des approches génétiques et cellulaires, et plus récemment, des études cliniques évaluant de nouvelles stratégies basées sur l'agrégation de l'α-Syn et le transport cellulaire ont vu le jour. Deux défis majeurs demeurent toujours: 1) Identifier de nouveaux composés capables de ralentir, de sauver et/ou d'induire la régénérescence des neurones et 2) identifier des biomarqueurs caractéristiques de la phase prodromique de la maladie permettant des interventions précoces. Parmi les différents candidats potentiels présentant un tel effet, notre laboratoire a identifié une molécule, la cystamine, et son métabolite actif, la cystéamine. Tous deux ont déjà été testés chez l'homme pour d'autres indications, telle que pour la maladie de Huntington (MH). Les molécules cystamine/cystéamine agissent par de multiples voies jugées critiques à la pathogenèse de la MP. En particulier, la cystamine est capable de traverser la barrière hémato-encéphalique. De plus, les molécules cystamine/cystéamine peuvent favoriser la sécrétion de facteurs neurotrophiques, inhiber le stress oxydatif et réduire les réponses inflammatoires. Au cours des dernières décennies, notre laboratoire a cumulé plusieurs données suggérant que les molécules cystamine/cystéamine peuvent ralentir, et même inverser les processus neurodégénératifs induits dans de nombreux modèles de la MP. Afin d'approfondir nos connaissances sur les potentiels bénéfiques de l'utilisation de la cystéamine dans la MP, nous avons testé ce composé sous conditions in vivo. Nous avons utilisé des souris transgéniques Thy1-α-Syn présentant une pathogenèse progressive de type MP, accompagnés d'importants déficits moteurs et tout particulièrement, de la voie nigrostriée. L'utilisation de ce modèle nous a permis d'évaluer si un traitement à la cystéamine pouvait avoir un impact sur l'accumulation de l'α-Syn humaine et son implication dans la formation de corps de Lewy. Les résultats obtenus ont montré que le médicament peut améliorer les capacités motrices des souris traitées, présentant entre autres une action spécifique sur la voie nigrostriée. Cet effet peut être partiellement dû à la réduction des niveaux d'α-Syn de type « sauvage » et d'autres formes de la protéine (phosphorylée et filamentée) détectées par des analyses post-mortem chez les souris traitées. L'effet thérapeutique de la cystéamine a également été démontré in vitro en utilisant des neurones dopaminergiques (DAergiques) dérivés de cellules souches pluripotentes induites d'un patient atteint de la MP et porteur de la triplication du gène SNCA. Cette étude a montré l'activité bénéfique de la cystéamine dans la restauration des ramifications neuronales et dans l'augmentation de la viabilité cellulaire des neurones DAergiques exposés à la neurotoxine 6-hydroxy-DA. Les résultats présentés ici, ainsi que ceux de nos études antérieures, suggèrent des propriétés bénéfiques de la cystéamine à l'égard de plusieurs marqueurs de la MP ainsi que des capacités à modifier le cours évolutif de la maladie. / Parkinson's disease (PD) is the second most common neurodegenerative disorder affecting 3% of the population aged 65 years of age and older. The disease hallmarks include neuronal loss at the level of the substantia nigra (SN) that leads to a decrease in striatal dopamine (DA) and the presence of inclusions mainly composed of the protein α-Synuclein (α-Syn). Although clinical diagnosis is based on the appearance of motor deficits, PD also presents with a number of non-motor symptoms that worsen the patient's quality of life. Neuropathologically, PD is characterized by the malfunction of various cellular mechanisms including α-Syn degradation, mitochondrial function, axonal trafficking, neuroinflammation and increased oxidative stress. To date, not a single compound/approach has shown the capacity to reverse or slow down neuronal degeneration. Therefore, PD therapy is still anchored to the pharmacological replacement of striatal DA levels and is often accompanied by non-dopaminergic approaches targeting, for example, the adrenergic and serotoninergic receptors, to better manage motor and non-motor symptomatology. Non-pharmacological strategies, such as deep brain stimulation (DBS), have allowed better symptomatic management, especially for individuals developing intractable motor contraindications due to DA replacement therapy. Promising experimental therapies have attempted to re-establish striatal DA through gene and cell-based strategies. More recently, new strategies targeting α-Syn aggregation and cellular transport have entered clinical trials. The most significant challenges in PD research include the: 1) identification of new disease-modifying agents able to slow down, rescue and/or induce regeneration of dying neurons and the 2) identification of biomarkers for the prodromal disease stages, which would allow early intervention. Among the various potential candidates displaying disease-modifying proprieties, our laboratory has identified cystamine, and its active metabolite cysteamine, already under trial in humans for other clinical indications, including another neurodegenerative disorder, Huntington's disease (HD). The molecule cystamine/cysteamine acts via multiple pathways that have been determined critical to the pathogenesis of PD. In particular, cystamine is capable of crossing the blood-brain barrier, and both agents (cystamine and cysteamine) can promote the secretion of neurotrophic factors, inhibit oxidative stress and reduce inflammatory responses. Over the last decade, our laboratory has accumulated compelling evidence that both cystamine and cysteamine can halt, and even reverse, ongoing neurodegenerative processes in various PD models. To expand our knowledge on the potential efficacy of cysteamine to treat PD, my thesis focused on testing the drug in vivo using the Thy1-α-Syn transgenic mouse model that displays a progressive PD-like pathogenesis and a number of behavioural motor deficits due to an age-related impairment of the nigro-striatal pathway. The use of this model has also allowed us to investigate whether treatment with cysteamine could impact the accumulation of human α-Syn and its related forms involved in Lewy body formation. The results obtained have shown how the drug can improve the motor skills of treated mice and specificity of action towards the nigro-striatal pathway. This effect may be partially due to the reduction of wild type (WT) α-Syn levels and other forms of the protein, e.g. phosphorylated and filamented that were detected in post-mortem analyses of the treated mice. The potential therapeutic effect of cysteamine on DA neurons has further been demonstrated in vitro using induced pluripotent stem cell- (iPSC) derived dopaminergic (DAergic) neurons from a PD patient carrying a triplication of the SNCA gene. This study showed the ability of the drug to restore neurite ramifications and increase cell viability of dying DAergic neurons exposed to the neurotoxin 6-hydroxy-DA. The findings herein, presented together with results from our previous investigations, suggest the potential efficacy of cysteamine towards multiple PD hallmarks as well as disease-modifying properties.