Notre alimentation et notre santé sont à la base du métabolisme des différents substrats. La sélection des substrats énergétiques principalement utilisés, soit le glucose ou les acides gras (AG), est modulée entre autre par l'insuline, les niveaux de glycémie et la disponibilité des lipides circulants. Un excès d'apport d'AG aux organes est associé à une série de phénomènes physiopathologiques collectivement désignés par le terme"lipotoxicité". La lipotoxicité sous-tend le développement de la résistance à l'insuline et du diabète mellitus de type 2 (DMT2). Par ailleurs, il est à la base de dysfonctions organiques associées à cette pathologie, notamment la dysfonction du système cardiovasculaire et l'augmentation de la susceptibilité du myocarde diabétique au développement de l'insuffisance cardiaque. Une augmentation de l'apport myocardique d'AG pourrait être en cause dans la grande dépendance du coeur diabétique aux AG comme source pratiquement unique d'énergie. De plus, ceci pourrait mener à une diminution de l'utilisation du glucose au niveau cardiaque, augmentant la susceptibilité du myocarde diabétique aux dommages ischémiques. L'apport tissulaire des AG est un processus très complexe. D'une part, les AG circulant liés à l'albumine plasmatique (acides gras libres--AGL) sont immédiatement disponibles aux tissus par diffusion simple ou facilitée, donc dépendant directement de la concentration circulante et du flot sanguin à l'organe. Le tissu adipeux est le siège du stockage et de la libération des AGL dans la circulation sanguine et ainsi régule la disponibilité de ces substrats aux autres organes. L'autre source d'AG disponible aux tissus, la lipolyse intravasculaire des triglycérides (LIVTG), est régulée par l'activité de la lipoprotéine lipase (LpL). Cette enzyme est présente à la surface luminale de l'endothélium des capillaires des tissus et hydrolyse les TG des chylomicrons et des lipoprotéines de très basse densité (VLDL). Or, le rôle précis joué par la LIVTG dans la régulation de l'utilisation in vivo des substrats énergétiques cardiaques dans les différentes conditions physiologiques et pathologiques n'est pas bien connu. En particulier, la contribution de cette source à la lipotoxicité cardiaque observée dans les états de résistance à l'insuline doit être davantage investiguée. Le but de ce présent mémoire est de mieux connaître le rôle que joue la LIVTG sur la sélection des substrats énergétiques cardiaques en condition normale et dans le DMT2. Nous avons utilisé le rat, un modèle animal chez lequel nous avons pu établir un DMT2 à l'aide d'une diète riche en fructose et en gras et d'une faible dose de streptozotocine. Nous avons inhibé la LIVTG à l'aide de l'injection intraveineuse de Triton WR1339, un détergent non-ionique inhibiteur de la LpL. Nous avons eu recours à des méthodes isotopiques conventionnelles mais aussi à la tomographie par émission de positrons (microTEP) afin de quantifier l'impact de la LIVTG sur le captage myocardique des AGL et des AG dérivés des TG, le flot sanguin coronarien, le métabolisme glucidique (MMRG) et oxydatif total (MVO 2 ) au niveau cardiaque. Ce mémoire a pour rôle de suggérer que la disponibilité des AG via la LIVTG régule de façon complexe l'utilisation des substrats énergétiques myocardiques in vivo chez le rat. Par ailleurs, nous avons pu établir un excellent modèle de DMT2 chez le rat. La disponibilité de ce modèle pourra nous permettre dans un futur rapproché d'examiner le rôle potentiel de la LIVTG dans la régulation du métabolisme énergétique cardiaque dans le DMT2.

La majorité des cancers du sein surexpriment des récepteurs d'oestrogènes (RO) et/ou de progestérone. Connaître le statut en RO est primordial pour déterminer le meilleur traitement à offrir aux patientes. Ce statut est habituellement déterminé par biopsie, une technique invasive et limitée aux sites accessibles, en plus d'être sujette à l'hétérogénéité de l'expression des RO au sein d'une même lésion tumorale et entre les lésions (lésion primaire et métastases). L'imagerie des RO est une alternative non-invasive pour déterminer in vivo le statut en RO des tumeurs. Parmi les nombreux traceurs des RO radiomarqués développés durant les 3 dernières décennies, le 16[alpha]-[[indice supérieur 18]F]-fluoroestradiol (FES), un traceur pour la tomographie par émission de positrons (TEP), est celui ayant connu le plus de succès. Cependant, il est métabolisé rapidement in vivo, ce qui limite son accumulation optimale au niveau des tumeurs exprimant les RO (RO+). Parmi une série de nouveaux traceurs des RO, le 4-fluoro-11[bêta]-méthoxy-16[alpha]-[[indice supérieur 18]F]fluoroestradiol (4FMFES) a démontré des résultats précliniques prometteurs. Comparativement au FES, le 4FMFES à une très faible affinité pour la sex hormone-binding globulin (SHBG). Certains auteurs ont suggéré qu'une bonne affinité pour la SHBG est souhaitable en imagerie des RO chez l'humain. L'activité spécifique effective (ASE), ou la quantité de radioactivité par quantité de masse biologiquement active, est un paramètre important en imagerie des RO, un système saturable. Dans nos expériences de saturation in vivo chez la souris, un effet de masse fut observé au niveau de l'utérus et de tumeurs murines RO+ implantées à partir d'une masse équivalente d'estradiol d'environ 100 pmol. Nous avons développé une méthode simple et efficace pour mesurer de routine l'ASE des traceurs des RO, qui utilise la scintillation par proximité lors d'un essai compétitif de liaison sur des RO purifiés. Nous avons évalué la biodistribution et la dosimétrie du 4FMFES lors d'une étude de phase I chez dix femmes saines. Après avoir été injecté avec du 4FMFES, chaque participante a subi 4 acquisitions TEP rapides sériées, couplées à 2 acquisitions tomodensitométriques (TDM) à faible dose, durant 2 heures, sur une caméra TEP/TDM. Le logiciel OLINDA fut utilisé pour calculer les courbes temps-activité, les temps de résidence et la dosimétrie. L'activité sanguine et plasmatique fut mesurée par des prises de sang sériées.La sûreté du 4FMFES a été évaluée par le monitoring des signes vitaux et de certains paramètres sanguins et urinaires. Le 4FMFES fut bien toléré chez toutes les participantes. Le foie a démontré une captation intense, associée à une excrétion hépatobiliaire massive, et relativement peu d'excrétion urinaire. Les demi-vies de clairance de l'activité sanguine et plasmatique, entre 30-150 minutes post-injection, étaient d'environ 110 minutes.La captation utérine fut visualisée chez toutes les participantes et est demeurée relativement constante en fonction du temps. L'activité de bruit de fond était faible et décroissante en fonction du temps, résultant en un ratio utérus-sur-bruit croissant. L'organe critique fut la vésicule biliaire (0.80 « 0.51 mGy/MBq), suivie par le côlon proximal, l'intestin grêle et le foie. Pour une dose typique de 185 MBq, la dose effective (DE) fut calculée à 4.82 « 0.70 mSv. Le 4FMFES est considéré sécuritaire pour usage chez l'humain et sa DE demeure dans des limites acceptables. Le 4FMFES a démontré une captation utérine significative tant chez les participantes préménopausées que ménopausées, qui est probablement médiée par les RO, i.e. spécifique. Aussi, ces résultats suggèrent que la liaison à la SHBG n'est pas nécessaire pour imager les RO in vivo chez l'humain. Une comparaison directe entre le FES et le 4FMFES chez des patientes atteintes du cancer du sein sera nécessaire pour déterminer quel est le traceur optimal pour l'imagerie TEP des RO.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Résumé: Le diabète mellitus de type 2 (DT2) est caractérisé par la présence d'une résistance à l'insuline (RI) dans la plupart des tissus et d’une diminution de sécrétion d'insuline stimulée par le glucose (SISG). Les données provenant d'études précliniques, tout comme des études expérimentales chez l'humain, supportent la notion qu'une exposition excessive des tissus maigres aux acides gras (AG) peut causer la RI ainsi qu'une diminution de la SISG, un processus généralement nommé lipotoxicité. Cependant, les mécanismes de la surexposition et d'accumulation des AG dans les tissus maigres au cours du développement du DT2 sont encore nébuleux. Les travaux de la présente Thèse ont permis de caractériser les anomalies métaboliques et fonctionnelles cardiaques du rat DT2 nourri avec une diète riche en gras et en fructose (rat HFHFS). Ce modèle présente une dysfonction systolique cardiaque associée à une diminution de l'efficacité énergétique et du captage du glucose dans le myocarde. Utilisant la tomographie par émission de positrons avec un analogue synthétique des AG (le FTHA), nous avons démontré que le captage myocardique des acides gras est normal alors que le captage des acides gras alimentaires (AGA) est fortement augmenté dans ce modèle. Ces travaux ont aussi permis de valider la technique d’administration orale du FTHA afm de mesurer la distribution tissulaire postprandiale des AGA tant chez l'animal que chez l'humain. Cette technique, la seule connue pouvant simultanément quantifier le captage des AGA dans tous les tissus du corps humain, a permis une étude chez des sujets intolérants au glucose (IGT+) démontrant que les AGA sont captés de façon préférentielle par le myocarde de ces sujets au dépend [i.e. aux dépens] d’un captage réduit dans leurs tissus adipeux blanc [i.e. blancs] (WAT). De plus, nous démontrons une relation directe entre l'augmentation du captage des AGA dans le myocarde et une diminution non symptomatique de la fraction d’éjection ventriculaire gauche chez les IGT+, confirmant ainsi chez l’humain la démonstration qui a été faite chez le rat HFHFS d’un rôle potentiel des AGA dans la dysfonction myocardique associée au diabète. Grâce à une étude de suivi des changements d’habitudes de vie avec perte de poids chez les patients IGT+, nous démontrons une amélioration importante et significative de la fonction cardiaque associée à une amélioration de l'efficacité énergétique du coeur et une diminution dramatique du captage cardiaque des AGA. Les travaux de la présente Thèse établissent de nouvelles approches permettant une évaluation de la contribution des AGA à l'exposition excessive des organes maigres aux AG. Nous avons démontré l'importance de ce processus en regard des anomalies myocardiques tant dans un modèle préclinique de DT2 que chez l'humain pré-diabétique. Nos travaux viennent élucider la relation entre la dysfonction des WAT et la lipotoxicité au sein des tissus maigres dans l'évolution du DT2. Ils mettent également en lumière les bénéfices potentiels des changements d'habitudes de vie avec perte de poids à l'égard de ces phénomènes et, ainsi, démontre [i.e. démontrent] un nouveau mécanisme de protection cardiovasculaire et métabolique de la perte de poids. // Abstract: Type 2 diabetes (T2D) is characterized by the presence of insulin resistance (IR) in most tissues and a decreased in insulin secretion stimulated by glucose (SISG). Data from preclinical studies, as well as experimental studies in humans support the notion that excessive exposure of fatty acids (FA) to lean tissue fatty acids can cause IR and a decrease in SISG, a process generally called lipotoxicity. However, the mechanisms of exposure and accumulation of FA in lean tissue during the development of T2D in humans remain unclear. The work of this thesis have characterized the metabolic and functional cardiac abnormalities in A diet induced T2D with a high fat-high fructose diet and received a small dose of streptozotocin (rat HFHFS). This model has a cardiac systolic dysfunction associated with a decrease in energy efficiency and glucose uptake in the myocardium. Using positron emission tomography with a synthetic analogue of FA (the FTIIA), we demonstrated that the myocardial uptake of non-esterified fatty acids was normal, while the uptake of dietary fatty acids (DFA) was greatly increased in this model. This work also validated the technique of oral administration of FTHA to measure postprandial tissue distribution of DFA in both animals and humans. This technique, the only one known that can simultaneously quantify the uptake of DFA in all tissues of the human body has a study in subjects with impaired glucose tolerance (1GT+) showing that the DFA are uptake preferentially by the myocardium of these subjects at the expense of human adipose tissue. In addition, we demonstrate a direct relationship between increased uptake in the myocardium of the DFA and a reduction of asymptomatic left ventricular ejection fraction in IGT+, confirming in humans the demonstration that was made in the rat HFHFS for a potential role of DFA in the myocardial dysfunction associated with diabetes. With a follow-up study of lifestyle changes with weight loss in patients with 1GT+, we demonstrate an important and significant improvement in cardiac function associated with improved energy efficiency of the heart and a dramatic decrease in the myocardial uptake of DFA. The work of this thesis establishes new approaches to assess the contribution of the DFA in excessive exposure to non-adipose tissue to DFA. We have demonstrated the particular importance of this process in relation to the metabolic and functional myocardial abnormalities in both a preclinical model of T2D and a human pre-diabetic state. Our studies are elucidating the relationship between dysfunction of white adipose tissue and lipotoxicity in lean tissue in the development of T2D. They also highlight the potential benefits of lifestyle changes with weight loss in relation to these phenomena, and thus demonstrate a new mechanism for cardiovascular and metabolic protection of the weight loss.

Résumé : La résistance à l’insuline est un facteur de risque important pour le développement du diabète de type 2. Un désordre au niveau du métabolisme postprandial, qui se manifeste par une diminution relative du stockage des acides gras (AG) dans les tissus adipeux, mène à un débordement plasmatique des AG et à leur canalisation dans les tissus maigres tels que le cœur, le foie et les muscles squelettiques sous forme de dépôts ectopiques. Ce phénomène, connu sous le nom de lipotoxicité, se développe dans un contexte de balance énergétique positive chronique favorisée par la consommation alimentaire excessive ainsi que la sédentarité et peut varier entre les hommes et les femmes. Plusieurs études démontrent que le changement des habitudes de vie peut corriger ces désordres métaboliques. Notre laboratoire a développé une méthode unique pour étudier le métabolisme des AG de façon non invasive à l’aide d’un traceur radioactif, l’acide 14(R,S)-fluoro-6-thia-heptadécanoïque ([indice supérieur 18]F-FTHA), un analogue des acides gras à longue chaines utilisé en tomographie par émission de positrons. Nos études antérieures ont démontré que chez les sujets intolérants au glucose (IG+) on observe des niveaux de captage des AG dans le myocarde plus élevés associés à une fraction d’éjection du ventricule gauche ainsi qu’un volume d'éjection systolique diminués. À la suite d’une intervention d’un an axée sur les habitudes de vie des sujets IG+, on note une diminution du captage des AG dans le myocarde ainsi qu’une amélioration des paramètres de la fonction cardiaque. Cependant, chez des sujets IG+ ayant suivi une restriction calorique d’une semaine sans modifications de leur niveau d’activité physique, nous avons observé une augmentation du captage des AG dans le myocarde en parallèle avec une diminution de la fraction d’éjection du ventricule gauche. La restriction calorique, l’activité physique et la perte de poids influencent le métabolisme des substrats énergétiques et la fonction cardiaque chez les IG+, mais le sexe biologique est aussi un facteur important qui agit sur ces derniers. Le captage élevé des AG par le cœur chez les hommes est expliqué par des niveaux de chylomicrons plus élevés alors que chez les femmes il est associé à l’obésité. Bien que nos études ne nous ont pas permis de faire un lien entre les habitudes de vie des sujets IG+ et les anomalies métaboliques observées en période postprandiale chez ces sujets ni d’identifier quels changements dans leurs habitudes de vie ont contribué aux améliorations métaboliques dans le myocarde, elles nous ont amenées à redéfinir nos outils méthodologiques pour mieux étudier les habitudes de vie et de prendre en considération les différences entre les hommes et les femmes dans nos études futures. / Abstract : Insulin resistance is a major risk factor for the development of type 2 diabetes. Abnormalities in postprandial metabolism, which are characterized by a relative decrease in fatty acid storage capacity in adipose tissue leading to fatty acid spillover into the systemic circulation, give rise to ectopic fat deposition in non adipose tissues such as the heart, the liver and skeletal muscles. This phenomenon, commonly referred to as lipotoxicity, arises within the context of a chronic positive energy balance which is the direct result of excessive food consumption together with decreased energy expenditure and may be different in men and women. Many studies have shown, however, that metabolic abnormalities are reversible with changes in lifestyle habits. Our laboratory has developed a unique non-invasive method to study dietary fatty acid (DFA) metabolism using a radioactive tracer, 14(R,S)-[[superscript 18]F]-fluoro-6-thia-heptadecanoic acid ([superscript 18]F-FTHA), a long-chain fatty acid analogue, in combination with positron emission tomography. Our previous work demonstrated that patients with impaired glucose tolerance (IGT+) display an increase in myocardial DFA partitioning associated with a decreased left ventricular ejection fraction and stroke volume. Following a one-year lifestyle intervention regimen in IGT+ subjects, a reduction in myocardial DFA uptake as well as an improvement in cardiac function parameters was observed. However, IGT+ subjects who participated in a short-term caloric restriction while maintaining their usual level of physical activity, experienced an increase in myocardial DFA partitioning in parralel with a decreased left ventricular ejection fraction. Caloric restriction, physical activity and weight loss all have an impact on energy substrate metabolism and cardiac function in IGT+ patients, but gender is a major determinant as well. Increased myocardial DFA uptake in men is driven largely by elevated circulating chylomicron-TG levels whereas in women it appears to be associated with obesity. Although it was not possible for us to establish a link between IGT+ patients’ lifestyle habits and the postprandial metabolic abnormalities that they display nor to identify which lifestyle changes contributed to the metabolic improvements in the heart observed after the intervention, our studies helped redefine our methodological tools for assessing lifestyle parameters and underlined the importance of considering gender differences in our future studies.

Nous proposons, implémentons et évaluons dans cette thèse des algorithmes permettant d'améliorer la résolution spatiale dans les images et débruiter les données en tomographie par émission de positrons. Ces algorithmes ont été employés pour des reconstructions sur une caméra à haute résolution (HRRT) et utilisés dans le cadre d'études cérébrales, mais la méthodologie développée peut être appliquée à d'autres caméras et dans d'autres situations. Dans un premier temps, nous avons développé une méthode de reconstruction itérative intégrant un modèle de résolution spatiale isotropique et stationnaire dans l'espace image, mesuré expérimentalement. Nous avons évalué les apports de cette méthode sur simulation Monte-Carlo, examens physiques et protocoles cliniques en la comparant à un algorithme de reconstruction de référence. Cette étude suggère une réduction des biais de quantification, en particulier dans l'étude clinique, et de meilleures corrélations spatialles et temporelles au niveau des voxels. Cependant, d'autres méthodes doivent être employées pour réduire le niveau de bruit dans les données. Dans un second temps, une approche de débruitage maximum a posteriori adaptée aux données dynamiques et permettant de débruiter temporellement les données d'acquisition (sinogrammes) ou images reconstruites a été proposé. L'a priori a été introduit en modélisant les coefficients dans une base d'ondelettes de l'ensemble des signaux recherchés (images ou sinogrammes). Nous avons comparé cette méthode à une méthode de débruitage de référence sur des simulations répliquées, ce qui illustre l'intérêt de l'approche de débruitage des sinogrammes.

Les hormones thyroïdiennes sont importantes à la fois pour le développement, la maturation et le fonctionnement du système nerveux central tout au long de la vie. Alors que l’association entre l’absence d’hormones thyroïdiennes dans l’hypothyroïdie congénitale et le retard mental profond est bien documentée, l’hypothyroïdie acquise à l’âge adulte peut se manifester par une variété de symptômes tant somatiques, que neuropsychologiques ou psychiatriques comme des troubles de l’attention, troubles de la concentration, troubles de mémoire, un ralentissement psychomoteur mais aussi une humeur dépressive, de l’anxiété et même parfois un délire de persécution. De plus, les processus physiopathologiques reliant l’activité thyroïdienne à ces symptômes restent peu clairs dans l’hypothyroïdie acquise à l’âge adulte. L’objectif de cette thèse est d’examiner les relations entre état hypothyroïdien et dépression. En utilisant des échelles psychométriques, dix patients thyroïdectomisés pour carcinome thyroïdien ont été évalués pour la dépression, l’anxiété et le ralentissement psychomoteur ; ils ont été examinés à la fois en eu- et hypothyroïdie après retrait des hormones thyroïdiennes. Une tomographie par émission de positrons a été utilisée, avec de l’eau marquée à l’oxygène-15 et du fluorodéoxyglucose marqué au fluor-18 comme traceurs, de manière à corréler le débit sanguin cérébral régional (rDSC) et le métabolisme cérébral au glucose (rMGC) avec l’état mental des patients. Deux techniques différentes d’analyse d’images ont été appliquées (régions d’intérêt et cartes statistiques paramétriques). En hypothyroïdie, il y avait une diminution généralisée du rDSC (23.4%, p<0.001) et du rMGC (12.1%, p<0.001) sans diminution locale spécifique. Les patients étaient aussi significativement plus déprimés (p<0.001), plus anxieux (p<0.001) et plus ralentis sur le plan psychomoteur (p<0.005) en hypothyroïdie qu’à l’état euthyroïdien. Ces résultats indiquent que l’activité cérébrale est globalement réduite en hypothyroïdie sévère de courte durée sans observation des modifications régionales habituellement décrites dans la dépression majeure. Nous avons ensuite conduit une étude cognitive qui a examiné les fonctions attentionnelles, mnésiques et exécutives de même que l’intensité des symptômes anxieux et dépressifs dans l’état hypothyroïdien et le trouble dépressif majeur et le lien possible entre ces symptômes et les perturbations cognitives. Cette étude a confirmé l’existence d’un ralentissement psychomoteur associé à des perturbations attentionnelles et exécutives mais non mnésiques dans la dépression majeure, de même que dans l’hypothyroïdie. Cependant, alors que les patients déprimés présentaient un biais conscient pour du matériel à valence émotionnelle négative, ce biais n’a pas été observé chez les patients hypothyroïdiens. Alors que l’état hypothyroïdien s’accompagnait de symptômes anxieux et dépressifs, il semble que ces derniers soient trop discrets pour qu’un biais attentionnel puisse être observé avec du matériel à valence émotionnelle négative. En conclusion, les perturbations cognitives observées en hypothyroïdie semblent être directement reliées à cette condition métabolique hypothyroïdienne plutôt que la conséquence des symptômes dépressifs associés à cette condition. / The thyroid hormone is important both for the functional development and maturation of the central nervous system and for its proper functioning throughout life. Whereas the association between the absence of thyroid hormone in congenital hypothyroidism and profound mental retardation is well documented, adult onset hypothyroidism may have a variety of somatic, neuropsychological and psychiatric symptoms such as inattentiveness, inability to concentrate, deficits in memory, psychomotor slowing but also depressive mood state, anxiety, and sometimes persecutive delusions. In addition, the pathophysiological process relating thyroid activity to these symptoms remain unclear in adult onset hypothyroidism. The objective of this thesis is to examine the relationships between hypothyroidism and depression. Using psychometric scales, ten patients that had undergone total thyroidectomy for thyroid carcinoma were evaluated for depression, anxiety and psychomotor slowing; they were examined both when euthyroid and hypothyroid after thyroid hormone withdrawal. Positron emission tomography was used, with oxygen-15-labeled water and fluorine-18 FDG as the tracers, to correlate the regional cerebral blood flow (rCBF) and cerebral glucose metabolism (rCMRGlc) with the mental state in patients. Two different image analysis techniques (regions of interest and statistical parametric maps) were applied. In hypothyroidism, there was a generalized decrease in rCBF (23.4%, p<0.001) and in rCMRGlc (12.1%, p<0.001) and there were no specific local defects. Patients were also significantly more depressed (p<0.001), anxious (p<0.001) and psychomotor slowed (p<0.005) in hypo- than in euthyroid status. These results indicate that the brain activity was globally reduced in severe hypothyroidism of short duration without the regional modifications usually observed in primary depression. We conducted then a cognitive study which examined attentional, mnemonic and executive functions as well as the intensity of anxiety and depressive symptoms in hypothyroidism and major depression and the possible link between these symptoms and cognitive disturbances. This study confirmed the existence of psychomotor slowing associated with attentional and executive disturbance but without mnemonic disturbances in major depression as well as in hypothyroidism. However, while depressed subjects manifested a conscious bias with material of negative emotional valence, no such bias was found in the hypothyroid subjects. While the hypothyroid state is accompanied by anxiety/depressive symptoms, it seems that the latter are too discrete for an attentional bias to be observed with material with a negative emotional valence. In conclusion, the cognitive disturbances observed in hypothyroidism seem to be directly related to the metabolic condition of hypothyroidism rather than the consequence of the depressive symptoms associated with this condition.

CaLIPSO est un concept de détecteur de photons pour la Tomographie par Émission de Positrons dédiée au cerveau. Il s'agit d'une technique d'imagerie médicale reposant sur la détection en coïncidence de deux photons de 511 keV. Pour la première fois, le triméthylbismuth liquide est utilisé comme milieu de détection. Chaque photon de 511 keV libère un électron primaire qui émet des photons Cherenkov et ionise le milieu. CaLIPSO fonctionne sur le principe d'une chambre à projection temporelle et détecte à la fois la lumière Cherenkov et le signal de charge. Le nombre total de charges libérées étant proportionnel à l’énergie déposée par le photon incident, nous avons pu mesurer le rendement de production de charge du triméhylbismuth. Pour cela, nous avons développé un système d'ultra-purification du liquide associé à un système de mesure bas bruit du courant induit par une source de photons γ avec une précision < 5 fA pour un champ électrique allant jusqu'à 7 kV/cm. Le tétraméthylsilane a été utilisé comme liquide de référence pour valider la mesure. Nous avons obtenu un rendement de production de charge du triméthylbismuth inférieur d'un facteur 6 aux valeurs typiques des liquides diélectriques similaires. Des calculs de chimie quantique sur atomes lourds ont permis de montrer que ce comportement est dû à la géométrie de la molécule de triméthylbismuth. L'atome de bismuth se comporte comme un centre de capture des électrons qui induit un mécanisme de recombinaison supplémentaire des électrons près de leurs cations parents. Enfin, afin de vérifier cette hypothèse et de quantifier la mobilités des charges dans les liquides, nous avons développé un système de mesure d'impulsions de charge individuelles qui a été validé avec succès avec le tétraméthylsilane. / CaLIPSO is a photon detector concept designed for dedicated brain Positron Emission Tomography. It is a medical imaging technique based on the coincidence detection of two 511-keV photons. For the first time, the liquid trimethylbismuth is used as sensitive medium. Each 511-keV photon releases a primary electron that triggers a Cherenkov radiation and ionizes the medium. CaLIPSO operates as a time projection chamber and detects both Cherenkov light and charge signal. As the total number of released charges is proportional to the energy deposited by the initial photon, we were able to measure the charge production yield (or free ion yield) of the trimehylbismuth. To this end, we developed a purification bench associated with a low-noise measurement system for the current induced by a γ-ray source of photons with a precision < 5 fA for an electric field up to 7 kV/cm. The tetramethylsilane was used as a benchmark liquid to validate the measurement. We obtained a free ion yield of trimethylbismuth 6 times lower than the typical values for similar dielectric liquids. Quantum chemistry computations on heavy atoms shown that this behavior is due to the geometry of the trimethylbismuth molecule. The bismuth atom acts as an electron trapping center which induces an additional recombination mechanism of the electrons near their parent cations. Finally, in order to verify this hypothesis and to quantify the mobility of charges in liquids, we developed an individual charge pulses measurement system which has been successfully validated with tetramethylsilane.

Le remodelage ventriculaire est un processus réactionnel pouvant faire suite à un infarctus du myocarde (IDM), évènement ischémique aigu survenant lors de l'obstruction d'une artère coronaire. Le remodelage provoque alors des changements géométriques et fonctionnels du tissu myocardique qui permettent de maintenir et d'adapter la fonction cardiaque. Lorsque ce processus est délétère, la maladie évolue vers l'insuffisance cardiaque, ce qui altère le pronostic et la qualité de vie des patients. L'adénosine est un nucléoside ubiquitaire dont les effets sur le remodelage ventriculaire après IDM sont encore peu connus et dépendent du type de récepteur activé. Au sein de notre laboratoire, de précédentes études in vitro ont montré que l'adénosine régule de nombreux acteurs clés du remodelage. Dans ce travail de thèse, nous avons émis l'hypothèse que l'adénosine pouvait avoir un effet bénéfique sur le remodelage ventriculaire après la survenue d'un IDM. Dans un premier temps, nous avons montré que la tomographie par émission de positrons (TEP) permet de caractériser précisément les séquelles d'IDM et de prédire le remodelage ventriculaire chez le rat après occlusion coronaire. Cette technique nous a permis de mettre en évidence le cas d'un rat ayant survécu à un IDM touchant plus de 70% de son ventricule gauche. Dans un deuxième temps, nous avons montré que l'administration chronique d'adénosine, à long terme après IDM chez le rat, permet de maintenir la contractilité cardiaque dans la zone bordant l'IDM. Cet effet cardioprotecteur peut s'expliquer par une stimulation de l'angiogenèse elle-même due à un recrutement de cellules endothéliales progénitrices circulantes. Ensuite, nous avons montré que la chimiokine Monocyte Chemotactic Protein 3 est capable de stimuler la migration des cellules endothéliales progénitrices et est ainsi un agent thérapeutique potentiel après IDM. Enfin, nous avons commencé l'étude préclinique d'une molécule agoniste du récepteur A2A à l'adénosine et antagoniste du récepteur A3, un candidat particulièrement prometteur pour prévenir le remodelage ventriculaire après IDM / Left ventricular (LV) remodeling can follow myocardial infarction (MI), an acute ischemic event which occurs after occlusion of a coronary artery. Remodeling allows maintaining and adapting cardiac function by geometric and functional changes of the myocardium. If this process becomes maladaptive, the patients? prognostic and life quality are impaired by the development of heart failure. Adenosine is an ubiquitous nucleoside with partially characterized effects on LV remodeling. These effects depend on the type of receptor activated. Previous in vitro studies from our laboratory have shown that adenosine regulates several key processes involved in LV remodeling. Here, we hypothesized that adenosine may have beneficial effects on LV remodeling after MI. First, we showed that positon emission tomography (PET) can accurately characterize MI severity and predicts subsequent LV remodeling in the rat model of MI induced by coronary occlusion. Using this technique, we described the case of a rat that survived after a massive infarct covering 70% of the left ventricle. Second, we showed that a chronic administration of adenosine preserves cardiac contractility in the border zone, two months after MI. This cardioprotective effect can be explained, in part, by the stimulation of angiogenesis involving a stimulation of the recruitment of endothelial progenitor cells to the heart. Then, we showed that the Monocyte Chemotactic Protein 3 stimulates the migration of endothelial progenitor cells and is thereby a potential therapeutic target after MI. Finally, we started the preclinical study of an A2A agonist / A3 antagonist, a promising candidate to prevent LV remodeling after MI

Contexte : Des études récentes suggèrent que la colchicine permettrait de diminuer le risque d’événements cardiovasculaires. L’étude COLPET évaluait l’impact de la colchicine sur l’inflammation vasculaire mesurée par TEP/TDM chez des patients souffrant de MCAS stable. Méthodes : Dans cette étude randomisée à double insu de phase II, les patients étaient traités pendant 24 semaines avec 1 comprimé quotidien de colchicine 0.6 mg ou de placebo. L’inflammation vasculaire était évaluée par la captation de 18F-FDG dans l’aorte ascendante et les carotides à la TEP/TDM au début et à la fin de la thérapie. L’issue d’intérêt primaire était la variation de la moyenne du target-to-background ratio maximal des coupes d’images de l’aorte ascendante (Mean MAX TBR). Les issues d’intérêt secondaires incluaient plusieurs paramètres additionnels de TEP/TDM, ainsi que des mesures sériées de biomarqueurs inflammatoires sériques, dont la hs-CRP. Résultats : Cent-onze patients étaient randomisés dans l’étude, dont 56 au groupe placebo et 55 au groupe colchicine. La colchicine n’avait aucun impact significatif sur l’issue d’intérêt primaire (variation de la moyenne: 0.051; IC95% : -0.016 à 0.117; p=0.1346) ou sur les issues d’intérêt secondaires de TEP/TDM. Cependant, les patients traités à la colchicine présentaient une diminution de 28% de leurs niveaux de hs-CRP (p=0.0026). Conclusion : La thérapie à la colchicine pendant 24 semaines n’a eu aucun impact significatif sur la captation de 18F-FDG par l’aorte ascendante et les carotides. Cependant, une réduction de 28 % des niveaux de hs-CRP était observée chez les patients du groupe colchicine. L’étude randomisée multicentrique de phase III Colchicine Cardiovascular Outcomes Trial (COLCOT) est en cours pour évaluer les bénéfices cardiovasculaires à long terme de la colchicine (0.5 mg par jour), lorsque débutée pendant les trente jours suivant un infarctus du myocarde. / Background : Recent studies suggest that colchicine reduces cardiovascular risk. The COLPET Study evaluated the impact of colchicine on vascular inflammation, as measured by PET/CT, in patients with stable CAD. Methods: In this randomized, double-blind, placebo-controlled, phase II clinical trial, patients were treated for 24 weeks with a daily tablet of colchicine 0.6 mg or placebo. Vascular inflammation was assessed by uptake of 18F-FDG in the ascending aorta and carotid arteries on PET/CT at baseline and at the end of study drug therapy. The primary outcome was the change in the mean of maximal target-to-background ratio of the image slices of the ascending aorta (Mean MAX TBR). Secondary outcomes included various PET/CT parameters, as well as serial measures of inflammatory biomarkers, such as hs-CRP. Results: A total of 111 patients were randomized, with 56 in the placebo group and 55 in the colchicine group. Colchicine had no significant impact on the primary outcome (change in mean: 0.051; IC95% : -0.016 à 0.117; p=0.1346) or any of the PET/CT secondary outcomes. In contrast, patients treated with colchicine presented a decrease of 28% in hs-CRP levels (p=0.0026). Conclusion: Colchicine therapy for 24 weeks had no significant impact on vascular uptake of 18F-FDG in the ascending aorta or carotid arteries. However, a reduction of 28% in hs-CRP was observed in the colchicine group. The Colchicine Cardiovascular Outcomes Trial (COLCOT) is a multicenter randomized phase III trial, currently under way, evaluating the long-term cardiovascular benefits of therapy with colchicine (0.5 mg daily) when begun less than thirty days following acute myocardial infarction.