Les microglies sont des cellules hématogène mais prennent place dans le système nerveux central (SNC) au cours du développement embryonnaire pour constituer la population résidente des cellules immunitaires. Elles sont les médiateurs crucials du bon développement et de l'entretien des réseaux de neurones dans le SNC. De nombreux aspects de la physiologie microgliale et les mécanismes qui sous-tendent leurs fonctions au cours du développement embryonnaire du cerveau sont encore largement méconnues. Cette thèse de doctorat porte sur la migration des cellules microgliales au cours du développement embryonnaire du cortex et elle débouche sur trois grandes conclusions. (1) Les cellules microgliales embryonnaires in situ sont très dynamiques et adaptent leur phénotype à leur environnement local. (2) La vitesse de migration des microglies ex vivo dépend des intégrines beta1 qui exercent des fonctions à la fois inhibitrices et promotrices sur la migration selon l'âge embryonnaire. (3) Les microglies jouent probablement un rôle dans l'étiologie des troubles du développement neurologique, mais il faudrait que les futures recherches se concentrent sur le dysfonctionnement des microglies plutôt que sur leur activation immunitaire classique. / Microglia are blood-borne cells but take up residence in the central nervous system (CNS) during embryonic development to constitute the resident pool of immune cells. They are crucial mediators of the healthy development and maintenance of neural networks in the CNS. Many aspects of the physiology of microglia and the mechanisms underpinning their tasks during embryonic brain development are still unresolved. This doctoral dissertation focuses on migration of microglial cells during embryonic cortical development. All together, this dissertation brings forwards three major conclusions. (1) In situ embryonic microglia are highly dynamic cells that adapt their phenotype to their local environment. (2) Microglial migration speed ex vivo is dependent on β1 integrins that exert both migration promoting and inhibiting functions which are age-specifically regulated. (3) Microglia likely play a role in the etiology of neurodevelopmental disorders, but further research should focus on microglia dysfunction rather than classical microglial immune activation.

Les vascularites des gros vaisseaux comprennent principalement la maladie de Takayasu et l'artérite à cellules géantes. Elles sont caractérisées par des lésions inflammatoires artérielles, associées à une néo-vascularisation adventitielle importante, une désorganisation architecturale de la paroi artérielle et des lésions fibrotiques, affectant l’aorte et ses principales branches. Ces maladies sont caractérisées par des réponses lymphocytaires Th1 et Th17 excessives et dérégulées. Actuellement, les mécanismes régulant la différenciation lymphocytaire, la réponse endothéliale et l’homéostasie tissulaire en contexte d’inflammation artérielle chronique ne sont pas suffisamment connus. Dans la 1ère partie de nos travaux, nous avons étudié le rôle de l’IL-33, cytokine sécrétée par les cellules endothéliales en cas de nécrose tissulaire, surexprimée dans les vascularites des gros vaisseaux et impliquée dans la régulation de la réponse immune. Nous avons mis en évidence le rôle immunomodulateur de l’IL-33 dans les vascularites des gros vaisseaux. Cette cytokine favorise en effet directement une différenciation Th2 et une augmentation des lymphocytes T régulateurs (Treg). L’IL-33 exerce également son action immunorégulatrice par le biais des mastocytes qui favorisent également une augmentation majeure des Treg en présence d’IL-33, probablement grâce à la sécrétion d’IL-2, essentielle à la survie et l’expansion des Treg et la sécrétion d’indoléamine 2,3 dioxygénase (IDO). L’IL-33 et les mastocytes ont également un rôle paradoxal en contexte inflammatoire, en favorisant les processus de néo-angiogenèse, d’activation endothéliale et d’augmentation de la perméabilité vasculaire, phénomènes participant au recrutement de cellules inflammatoires sur le site lésionnel. L’axe IL-33/ST2 et les mastocytes, via leurs actions pro-Th2, immunorégulatrice, et pro-angiogénique, sont également associés aux processus de réparation tissulaire, qui pourraient s’avérer délétères en cas d’inflammation persistante, en raison du développement de lésions de fibrose. Si l’IL-33 ne semble pas être directement responsable d’une activation ou d’une prolifération fibroblastique au niveau artériel, les mastocytes activés par du sérum de patients ayant une vascularite des gros vaisseaux conduisent en revanche à des modifications du phénotype fibroblastique et induisent une augmentation de production de collagène de type 1 et de fibronectine.Dans la 2ème partie de nos travaux, nous avons mis en évidence des profils de différenciation distincts des lymphocytes T CD4+ dans la maladie de Takayasu et l’artérite à cellules géantes. Nous avons démontré une augmentation des lymphocytes T folliculaires helper (Tfh) circulants dans la maladie de Takayasu. L’augmentation des Tfhc chez les patients ayant une maladie de Takayasu est associée à une augmentation des lymphocytes B circulants et à la présence d’organes lymphoïdes ectopiques aortiques. Les Tfhc des patients Takayasu gardent les propriétés fonctionnelles des lymphocytes Tfh tissulaires, puisqu’ils favorisent la prolifération des lymphocytes B ainsi que leur différenciation en cellules mémoires. Nos résultats suggèrent donc l’implication d’une coopération lymphocytaire B et T centrale dans la physiopathologie de la maladie de Takayasu, qui pourrait être associée à la présence de lymphocytes B auto-réactifs sécrétant des auto-anticorps. / Large vessel vasculitis (LVV) mainly include Takayasu arteritis (TA) and giant cell arteritis (GCA), which are characterized by arterial inflammatory lesions, associated with adventitial neo-angiogenesis and fibrotic lesions. They predominantly involve aorta and its major branches. These diseases are related to unbalanced Th1 and Th17 immune responses. The mechanisms regulating lymphocyte differentiation, endothelial response and tissue homeostasis in arterial inflammatory diseases are not sufficiently known. First, we have studied the role of IL-33, which is a cytokine secreted by endothelial cells in response to tissue necrosis and is involved in the regulation of immune response. We demonstrated the immunomodulatory impact of IL-33 and mast cells in LVV. IL-33 had a direct immunomodulatory impact by increasing Th2 and regulatory T cells in PBMC. IL-33 and MC further enhanced Th2 and regulatory responses by inducing a 6.1 fold increased proportion of Tregs through increased indoleamine 2 3-dioxygenase (IDO) and IL-2 secretion. IL-33 and mast cells also had a paradoxical impact in LVV, by promoting angiogenesis, endothelial activation and vascular permeability. IL-33 and mast cells, through Th2 and regulatory responses and angiogenesis, were associated with tissue repair and arterial fibrosis. Although IL-33 did not appear to directly lead to arterial fibroblast activation and proliferation, mast cells activated by LVV serum induced increased production of type 1 collagen and fibronectin by arterial fibroblasts. In the second part of our work, we have demonstrated distinct differentiation profiles of CD4 + T cells in TA and GCA. We demonstrated an increase in circulating T follicular helper lymphocytes (cTfh), defined as CXCR5+ CD4+ T cells, in TA. The increase of cTfh was associated with an increase in circulating B lymphocytes and the presence of tertiary lymphoid organs in TA aorta. CXCR5+ CD4+ T cells of TA patients helped B cells to differentiate into memory cells, to proliferate and to secrete type G immunoglobulins. Our data provide evidence of the key coordinated role of Tfh and B cells in tertiary lymphoid structures in TA and suggest an antigenic trigger.

Plusieurs études ont montré que la productivité des forêts et des cultures décroît sur l’ensemble de la planète en réponse au changement climatique, et que les risques de mortalité liée à la sécheresse s’accroissent. Ces mortalités massives ont été observées dans tous les écosystèmes forestiers et seraient dues à un dysfonctionnement hydraulique des plantes, causé par de l’embolie xylémiène. Le spectre interspécifique de résistance à l'embolie a été largement étudiée, mais peu d'attention a été accordée à la variabilité intra-spécifique de ce trait. C’est pourquoi, l’objectif de ce travail de thèse était d’améliorer notre compréhension de la variabilité intra-spécifique de la résistance à l’embolie chez une espèce cultivée(Helianthus annuus L.) et chez un conifère (Pinus pinaster). Nous avons déterminé la vulnérabilité à l’embolie de quatre variétés de tournesol, présentant des différences significatives de P50 (pression induisant 50% de perte de conductivité hydraulique), allant de -2.67 à -3.22 MPa. Un compromis entre sécurité hydraulique et croissance a été observé mais pas entre la sécurité hydraulique et la capacité de transport de l'eau du xylème. Seuls quelques caractères anatomiques, tels que la densité des vaisseaux et la surface du lumen, présentent une corrélation avec la résistance à l’embolie. Dans un second temps, nous avons phénotypé pour la résistance à l’embolie et la densité du bois 477 génotypes de P. pinaster, issus d’une F2 de pleins-frères correspondant à la 3ème génération consanguine obtenue par auto-fécondation d’un hybride inter-provenance “Corse × Landes. La variabilité de la P50 au sein de l’espèce était extrêmement faible (CVP=5.6%). D’autre part, nous avons mis en évidence l’absence de compromis entre sécurité hydraulique et densité du bois. La part de variance du caractère P50 expliquée par QTLs (PEV)correspondait à 23.6% de la variance phénotypique totale mais aucun QTL commun n’a pu être détecté entre P50 et densité du bois, suggérant qu’au sein de cette famille, la plus forte résistance à l’embolie de certains génotypes n’est pas liée à un bois plus dense. Une analyse multi-caractère du fonctionnement de la feuille et du xylème a été réalisée via l’étude de la dynamique saisonnière de la fluorescence du photosystème II et des traits hydrauliques de la tige, sur une famille de pleins-frères d’un hybride interprovenance “Maroc × Landes” de P. pinaster ; en réponse à une diminution du potentiel hydrique,l’efficience du photosystème II et la conductance stomatique ont tous deux diminué, induisant une décroissance rapide du taux d’assimilation. La résistance à l’embolie du xylème n’a pas montré de relation significative avec les traits foliaires. L’absence de compromis entre ces caractères permet donc d’envisager la sélection génétique de génotypes à la fois efficients et résistants. / As a consequence of current global climate change, forest and crop ecosystems are decreasing inproductivity worldwide and are under increased threat of widespread drought-induced mortality due tohydraulic failure caused by xylem embolism. The range of embolism resistance across species has been intensively studied but little attention has been paid to intraspecific variability. This thesis aimed thereforeat improving our understanding of the intraspecific variation in embolism resistance in one crop species(Helianthus annuus L.) and one conifer species (Pinus pinaster). In the first place, vulnerability to embolism was determined across four sunflower accessions with significant variations in P50 (pressure inducing 50% loss of hydraulic conductivity) ranging between -2.67 and -3.22 MPa. A trade-off between hydraulic safety and growth was observed but not between hydraulic safety and efficiency. Only few anatomical traits, such as vessel density and vessel lumen area, were found related to embolism resistance.Secondly, we phenotyped 477 P. pinaster full-sib F2 genotypes corresponding to a three-generation inbred pedigree obtained by the self-pollination of an inter “Corsica × Landes” provenance hybrid, for embolismresistance and wood density. The variability for P50 within species was remarkably low (CVP=5.6%). Wealso found a lack of trade-off between hydraulic safety and wood density. The phenotypic variance explained by QTLs (PEV) detected for P50 accounted for 23.6% of the phenotypic variation but no QTL collocated between P50 and wood density, suggesting that embolism resistant genotypes in this family are not dependent on denser wood. A multi-trait analysis of leaf and xylem functioning was performed through seasonal measurements of photosystem II fluorescence and stem hydraulic traits on a full-sib family of aninter “Morocco × Landes” provenance hybrid of P. pinaster; it revealed that with decreasing water potential, the efficiency of both photosystem II and stomatal conductance decreased which resulted in rapid decrease in assimilation rate. Xylem resistance to embolism was found having no relationship with leaf functioning traits. The absence of trade-off between these traits makes it possible to consider selection for both efficient and resistant genotypes.

La néphropathie diabétique est l’une des complications les plus fréquentes chez les patients diabétiques à long terme, et est la première cause du besoin de dialyse. Les lésions glomérulaires semblent jouer un rôle clé dans le développement de la néphropathie diabétique. L’épaississement de la membrane basale glomérulaire, l’hypertrophie des cellules glomérulaires et la perte de podocytes font partie des principaux changements pathologiques survenant au cours de la néphropathie diabétique et peuvent conduire à une protéinurie. Il a été suggéré que le dysfonctionnement endothélial joue un rôle important dans la pathogenèse des lésions glomérulaires au cours de la maladie rénale diabétique. En effet, l’altération de la fonction et de l’intégrité des cellules endothéliales glomérulaires est l’une des principales causes de la microalbuminurie observée dans l’insuffisance rénale diabétique précoce. Les lésions des cellules endothéliales glomérulaires peuvent endommager les podocytes et même induire une perte podocitaire ce qui aggrave d’avantage les liaisons des cellules endothéliales glomérulaires et ainsi de suite. Actuellement, les traitements de la néphropathie diabétique visent le contrôle de la glycémie et de la pression artérielle dans le but de maintenir un bon débit de filtration glomérulaire. Cependant, l’étude de traitements pouvant cibler les lésions endothéliales ou les interactions podocyte-cellule endothéliales, qui jouent un rôle essentiel dans la progression de la maladie rénale diabétique, est nécessaire. Les traitements ciblant l’endothélium glomérulaire pourraient offrir des avantages thérapeutiques pour la néphropathie diabétique. En effet, des facteurs anti-angiogéniques tels que les inhibiteurs du VEGF pourraient prévenir les lésions rénales et les altérations glomérulaires sur des modèles de souris diabétiques. Cependant, d’autres données ont montré que des injections d’inhibiteurs du VEGF pouvaient être néfastes pour les cellules endothéliales et podocytaires. Ainsi, de nouvelles molécules ciblant l’endothélium vasculaire pourraient améliorer le pronostic et la qualité de vie chez les patients présentant une insuffisance rénale diabétique à un stade précoce. Nous avons précédemment montré que Alk1, avec son ligand BMP9, joue un rôle important dans le maintien de l’intégrité vasculaire chez les animaux diabétiques. En effet, 4 la perte de signalisation d’Alk1 chez les animaux diabétiques conduit à la dissociation des jonctions vasculaires et à une augmentation des fuites vasculaires dans la rétine. Compte tenu de son rôle dans le maintien de la quiescence et de l’intégrité de l’endothélium, nous avons évalué les effets de la surpression d’Alk1 sur l’intégrité de l’endothélium glomérulaire et la fonction rénale chez la souris diabétique. Nous avons utilisé des souris avec délétion conditionnelle de Alk1 dans l’endothélium (Alk1ΔEC) pour évaluer le rôle de Alk1 dans la filtration glomérulaire chez des souris diabétiques induits par le STZ. Les souris ont été euthanasiées quatre mois après le début du diabète et des analyses sérologiques et urinaires ont été effectuées, ainsi que des études immunohistochimiques. Nous avons démontré que l’haplo-insuffisance d’Alk1 aggrave la microalbuminurie et induit une perte de podocytes chez des souris diabétiques. De plus, une augmentation significative de l’apoptose glomérulaire a été observée chez les souris Alk1ΔEC hétérozygotes diabétiques. L’analyse de souris Alk1ΔEC homozygotes non diabétiques a également révélé une perte importante de cellules endothéliales glomérulaires. Ensemble, ces données suggèrent que la signalisation du récepteur Alk1 joue un rôle essentiel dans le maintien des cellules endothéliales glomérulaires et participe au maintien de l’intégrité glomérulaire à travers un mécanisme de podocyte-endothelial cross-talk. / Diabetic kidney disease one of the most frequent microvascular long-term complications in diabetic patients and is the first cause for the need for dialysis. The glomerular damage seems to play a key role in the development of diabetic nephropathy. Thickening of the glomerular basement membrane, glomerular cell hypertrophy, and podocyte loss is among the main pathological changes occurring during diabetic nephropathy and can lead to proteinuria. Endothelial dysfunction has been suggested to play an important role in the pathogenesis of glomerular damage during diabetic kidney disease. Indeed, alteration of the glomerular endothelial cell function and integrity is a leading cause of microalbuminuria observed in early diabetic kidney disease. Injury to glomerular endothelial cells may lead to podocyte damage, while podocyte loss further exacerbates glomerular endothelial cell injury, forming a vicious cycle. Currently, therapies in diabetic nephropathy are focusing on glycemia control and adequate arterial pressure levels in order to maintain an adequate glomerular filtration rate. However, the study of some treatments that may target endothelial lesions or podocyte-endothelial cell interactions, which play a vital role in the progression of diabetic kidney disease is necessary. It has been suggested that antiangiogenic treatments for diabetic kidney disease could provide therapeutic benefits. Indeed, anti-angiogenic factors such as VEGF inhibitors have been demonstrated to suppress renal damage and glomerular alterations in a diabetic mouse model. However, some other data have shown that anti-VEGF injections could be detrimental for podocytes and endothelial cells. Thus, new molecules targeting the vascular endothelium could possibly improve prognosis and quality of life in patients with early stages of diabetic kidney disease. We have previously shown that Alk1, along with its ligand BMP9, plays an important function to maintain vascular integrity in diabetic animals. Loss of Alk1 signaling in diabetic animals led to dissociation of vascular junctions and increased vascular leakage. Given its role in the maintenance of endothelial quiescence and integrity, we evaluated the effects of Alk1 suppression on kidney integrity and renal function in diabetic mice. 6 We used mice with conditional deletion of Alk1 in the endothelium (Alk1ΔEC) to evaluate the role of Alk1 in glomerular filtration in STZ-induced diabetic mice. Mice were euthanized four months after the onset of diabetes and urine, and serological analyzes were performed, along with immunohistochemical studies. We demonstrated that Alk1 haploinsufficiency worsens microalbuminuria and induces podocyte loss. Furthermore, a significant increase in glomerular apoptosis was observed in Alk1ΔEC mice. Analysis of homozygous Alk1ΔEC mice also revealed a significant loss of glomerular endothelial cells. Together, these data suggest that Alk1/BMP9 signaling plays a critical role in the maintenance of glomerular endothelial cells and has important functions to maintain glomerular integrity through a crosstalk podocyte-endothelial mechanism.

Une réduction du débit sanguin lors d'activités physiques de haute intensité limite de façon importante l'oxygénation musculaire et a donc un impact majeur sur la performance dans plusieurs disciplines sportives. Bien que la consommation de polyphenols augmente de façon aigiie la vasodilatation artérielle chez des individus sédentaires, on ignore si cette vasodilatation se produit aussi chez les athlètes. La question qui sera développée dans ce mémoire est de savoir si la consommation de polyphenols améliore la vasodilatation médiée par le débit sanguin (FMD) et la performance à l'effort chez des athlètes de haut niveau. Les résultats de cette étude démontrent que la consommation d'une boisson riche en polyphenols améliore de façon aigiie la fonction endothéliale d'athlètes telle que mesurée par la FMD. Bien qu'une formulation riche en polyphenols ne modifie pas la performance lorsque consommée de façon aigiie avant un test maximal sur vélo, elle diminue toutefois la concentration sanguine de lactate suite à l'effort. Elle pourrait donc faciliter la récupération lorsque consommé avant un exercice intense.

Les travaux présentés dans ce mémoire ont pour but d'examiner les effets d'une supplémentation en huile de poisson (FO) avec ou sans consommation en jus de canneberges (JC) sur la vasodilatation de l'artère brachiale induite par une hyperémie (FMD) provoquée chez l'homme. Pour cela, 86 hommes ont été divisés aléatoirement en 4 groupes: 1) placebo, n=16, 2) 500mL/jour JC, n=23, 3) 2.3g/jour FO, n=22 ~t 4) FO+JC, n=25. La FMD a été mesurée avant et après l'intervention par une échographie de l ' artère brachiale. Les mesures ont été effectuées au repos ainsi que 60 et 90 secondes suivant l'hyperémie. Nous avons observé que la valeur au repos, FMD60 et FMD90 étaient significativement différentes entre le début et la fin uniquement pour le groupe ayant consommé du JC. Toutefois aucune différence significative n'a été observée pour les groupes ayant consommé des FO et FO*JC. Nous avons aussi observé que les changements de FMD60 et FMD90 ainsi que celles avec nitroglycérine sublinguale étaient négativement associés avec le diamètre artériel brachial.

L’objectif du vaste projet de recherche dans lequel s’inscrit ce mémoire est de guérir le diabète de type 1 en fabriquant un pancréas bioartificiel vascularisé contenant des cellules bêta (i.e. les cellules sécrétant l’insuline). Ce dispositif permettrait de rendre aux personnes atteintes par le diabète de type 1 la capacité de sécréter par elles-mêmes de l’insuline et de réguler leur glycémie. La vascularisation est actuellement un enjeu de taille dans le domaine du génie tissulaire. La plupart des tissus incorporant des cellules générées par le génie tissulaire sont actuellement fortement limités en épaisseur faute d’être vascularisés adéquatement. Pour les tissus dont l’épaisseur dépasse 400 μm, la vascularisation est nécessaire à la survie de la plupart des cellules qui autrement souffriraient d’hypoxie, les empêchant ainsi d’accomplir leurs fonctions [1]. Ce mémoire présente le développement et la mise en service d’un dispositif d’extrusion tridimensionnelle de sucre vitrifié pour la vascularisation d’un pancréas bioartificiel. Ce dispositif a été développé au laboratoire de recherche sur les procédés d’impression 3D ainsi qu’au bureau de design du département de génie mécanique de l’Université Laval. Grâce à cette technique d’impression 3D novatrice et à la caractérisation du procédé, il est maintenant possible de produire rapidement et avec précision des structures temporaires en sucre vitrifié pour la fabrication de réseaux vasculaires tridimensionnels complexes. Les structures temporaires peuvent, après leur production, être utilisées pour réaliser le moulage rapide de constructions vascularisées avec des matériaux tels que du polydiméthylsiloxane (PDMS) ou des hydrogels chargés de cellules biologiques. De par la nature du matériel utilisé, les moules temporaires peuvent être facilement et rapidement dissous dans une solution aqueuse et laisser place à un réseau de canaux creux sans créer de rejets toxiques, ce qui représente un avantage majeur dans un contexte de bio-ingénierie. / The overall goal of this broad research project, within which this master project took place, is to cure type 1 diabetes. We aim to produce a vascularized bioartificial pancreas that would be made of beta cells embedded in a hydrogel (i.e. insulin secreting cells). This organ would restore to type 1 diabetics the self-capacity to secrete insulin, thus to control in real time their glycaemia. Vascularization is currently a major issue in the field of tissue engineering. Most tissues produced by TE are limited in thickness due to the lack of adequate vasculature. To engineer a tissue thicker than 400 μm, vascularization is mandatory for most of the cells to survive [1]. The lack of adequate vascularization leads to hypoxia and hinders cells to fulfill their functions. This thesis presents the development and the commissioning of a 3D sugar glass extrusion apparatus for the vascularization of a bioartificial pancreas. This apparatus was developed at the “laboratoire de recherche sur les procédés d’impression 3D” and at the “bureau de design” in the mechanical engineering department of Université Laval. With this pioneering 3D printing technology, it is now possible to rapidly and precisely produce temporary sugar glass template that can then be used to produce complex 3D vascular networks. After the printing process, the temporary template is used as a mold for the rapid casting of vascularized constructs made with materials such as polydimethylsiloxane (PDMS) or cellladen hydrogels. Due to the nature of the material used, the temporary lattices can be dissolved in an aqueous medium without releasing any cytotoxic byproducts and in a fast and easy fashion. This feature is a major advantage in the context of bioengineering.

Le but de ce travail est de filtrer les objets fins et curvilinéaires dans les images numériques. Leur détection est en soit difficile du fait de leur finesse spatiale. De plus, le bruit, les artefacts de l'acquisition et les occlusions induites par d'autres objets introduisent des déconnexions. De ce fait, la reconnection des objets fins est également nécessaire. Dans ce but, une méthode hybride à base de dérivés secondes et de filtrage linéaire morphologique est proposée dans le cadre de la théorie espace-échelle. La théorie des filtres morphologiques spatialement variants et des algorithmes sont présentés. Du point de vue applicatif, notre travail est motivé par le diagnostic, la planification du traitement et le suivi des maladies vasculaires. La première application étudie les malformations artero-veineuses (MAV) dans le cerveau. L'analyse de telles données est rendue difficile par la petite taille, la complexité des vaisseaux couplés à diverses sources de bruit et à leur topologie, sans compter les artefacts d'acquisition et l'hétérogénéité du signal sanguin. Ainsi, nous nous sommes intéressés à l'amélioration et la segmentation des images angiographiques cérébrales dans le but d'aider à l'étude des MAVs cérébrales. La seconde application concerne le traitement des images en rayons X à faible dose utilisées en radiologie interventionelle dans le cas de l'insertion de guides dans les vaisseaux sanguins des patients. De telles procédures sont utilisées dans les traitements des anévrismes, des obstructions de tumeurs et d'autres procédures similaires. Dû au faible ratio signal à bruit, la détection des guides est indispensable pour leurs visualisations et leurs reconstructions. Dans ce travail, nous comparons la performance des algorithmes de filtrage d'objets linéiques. Le but étant de sélectionner les méthodes de détection les plus prometteuses dans le cadre de cette application médicale. La seconde application concerne le traitement des images X-ray à faible dose utilisées en radiologie interventionelle dans le cas d'insertion de guides dans les vaisseaux de patients. De telles procédures sont utilisées dans les traitements des anévrysmes, obstructions des tumeurs et d'autres procédures. Dû au faible ratio du signal-bruit, la détection des guides est indispensable pour leurs visualisations et leurs reconstructions. Dans ce travail, nous comparons la performance des algorithmes de filtrage d'objets linéaires. Le but est de sélectionner les méthodes de détection les plus prometteuses dans le cadre de cette application médicale / The motivation of this work is filtering of elongated curvilinear objects in digital images. Their narrowness presents difficulties for their detection. In addition, they are prone to disconnections due to noise, image acquisition artefacts and occlusions by other objects. This work is focused on thin objects detection and linkage. For these purposes, a hybrid second-order derivative-based and morphological linear filtering method is proposed within the framework of scale-space theory. The theory of spatially-variant morphological filters is discussed and efficient algorithms are presented. From the application point of view, our work is motivated by the diagnosis, treatment planning and follow-up of vascular diseases. The first application is aimed at the assessment of arteriovenous malformations (AVM) of cerebral vasculature. The small size and the complexity of the vascular structures, coupled to noise, image acquisition artefacts, and blood signal heterogeneity make the analysis of such data a challenging task. This work is focused on cerebral angiographic image enhancement, segmentation and vascular network analysis with the final purpose to further assist the study of cerebral AVM. The second medical application concerns the processing of low dose X-ray images used in interventional radiology therapies observing insertion of guide-wires in the vascular system of patients. Such procedures are used in aneurysm treatment, tumour embolization and other clinical procedures. Due to low signal-to-noise ratio of such data, guide-wire detection is needed for their visualization and reconstruction. Here, we compare the performance of several line detection algorithms. The purpose of this work is to select a few of the most promising line detection methods for this medical application

Recruitment of mural cells, i.e. pericytes and smooth muscle cells (SMC), is essential to improve the maturation of newly formed vessels. One of the major factors involved in this process is the endothelial cell-secreted Platelet-Derived Growth Factor BB (PDGF BB). Sonic hedgehog (Shh) has also been suggested to promote the formation of larger and more muscularized vessels, but the underlying mechanisms involved have not yet been elucidated. We first identified Shh as a target of PDGF BB and found that SMC respond to Shh not only by upregulating the Gli1-dependent canonical pathway, but also by activating ERK1/2 and PI3K-dependent non-canonical pathways. Moreover, we found that PDGF BB-induced SMC migration, involves Shh-dependent PI3K, ERK1/2 and Gli1 activation. In the mouse model of corneal angiogenesis, PDGF BB and Shh were expressed by endothelial cells and mural cells of VEGF-induced newly formed blood vessels, respectively. PDGF BB inhibition reduced Shh expression, confirming that Shh is a target of PDGF BB, as demonstrated by in vitro experiments. Finally, we found that inhibition of either PDGF BB or Shh signaling reduced NG2+ mural cell recruitment into neovessels and subsequently reduced the neo-vessel lifespan. In this work, we demonstrate, for the first time, that Shh is a key mediator of PDGF BB-induced mural cell migration and recruitment into neo-vessels and elucidates the molecular signaling pathway involved in this process. / Recruitment of mural cells, i.e. pericytes and smooth muscle cells (SMC), is essential to improve the maturation of newly formed vessels. One of the major factors involved in this process is the endothelial cell-secreted Platelet-Derived Growth Factor BB (PDGF BB). Sonic hedgehog (Shh) has also been suggested to promote the formation of larger and more muscularized vessels, but the underlying mechanisms involved have not yet been elucidated. We first identified Shh as a target of PDGF BB and found that SMC respond to Shh not only by upregulating the Gli1-dependent canonical pathway, but also by activating ERK1/2 and PI3K-dependent non-canonical pathways. Moreover, we found that PDGF BB-induced SMC migration, involves Shh-dependent PI3K, ERK1/2 and Gli1 activation. In the mouse model of corneal angiogenesis, PDGF BB and Shh were expressed by endothelial cells and mural cells of VEGF-induced newly formed blood vessels, respectively. PDGF BB inhibition reduced Shh expression, confirming that Shh is a target of PDGF BB, as demonstrated by in vitro experiments. Finally, we found that inhibition of either PDGF BB or Shh signaling reduced NG2+ mural cell recruitment into neovessels and subsequently reduced the neo-vessel lifespan. In this work, we demonstrate, for the first time, that Shh is a key mediator of PDGF BB-induced mural cell migration and recruitment into neo-vessels and elucidates the molecular signaling pathway involved in this process.

Contexte : Le récepteur hormone folliculo-stimulante (FSHR) est exprimé par les cellules de l'endothélium vasculaire dans un large éventail de tumeurs humaines primaires. Notre but était d'évaluer l'intérêt de FSHR comme marqueur des vaisseaux sanguins tumoraux associés aux sarcomes, les sous-types moléculaires du cancer du sein et des métastases ainsi que comme biomarqueur prédictif de la réponse au traitement anti-angiogénique. Méthodes : Nous avons utilisé l'immunohistochimie comme technique de révélation. Ceci implique la production d'un anticorps monoclonal hautement spécifique anti-FSHR (produit chez la souris) et l'hybridation in situ pour détecter FSHR dans des échantillons de tissus provenant de patients atteints de sarcomes (308 patients), les sous-types moléculaires du cancer du sein (84 patients), et des métastases (203 patients). Pour évaluer FSHR comme marqueur prédictif du traitement anti-angiogénique du cancer du rein métastatique avec le sunitinib, nous avons utilisé la microscopie confocale à immunofluorescence. Nous avons également co-localiser FSHR avec le facteur von Willebrand, un marqueur des cellules endothéliales vasculaires (50 patients).RésultatsFSHR est exprimé dans les 11 sous-types de patients atteints de sarcomes ont analysés et dans 75% des tumeurs métastatiques examinées, ainsi que dans tous les sous-types moléculaires des cancers du sein. Dans cadre de l'étude du cancer du rein métastatique, le pourcentage de vaisseaux marqués FSHR était en moyenne cinq fois plus élevé pour les patients qui ont répondu au traitement par rapport au groupe stable et presque huit fois plus élevé que dans le groupe non-réponse (57%, 11% et 7 %, respectivement).ConclusionsNos résultats montrent que, en plus des cancers signalés précédemment, FSHR peut être considéré comme marqueur tumoral pour les sarcomes et les métastases. En outre, FSHR peut être utilisé, avec une sensibilité et une spécificité élevée, en tant que biomarqueur prédictif de la réponse au traitement par sunitinib des patients atteints de cancer du rein métastatique. / Background : Follicle Stimulating Hormone receptor (FSHR) is expressed by the vascular endothelium in a wide range of human primary tumors. Our purpose was to further evaluate FSHR as marker of tumor blood vessels associated with sarcomas, breast cancer molecular subtypes, and metastases as well as predictive biomarker of response to antiangiogenic treatment.MethodsWe used immunohistochemistry involving a highly specific mouse monoclonal anti-FSHR antibody and in situ hybridization to detect FSHR in tissue samples from patients with sarcomas (308 patients), breast cancer molecular subtypes (84 patients), and metastases (203 patients). To evaluate FSHR as predictive marker of antiangiogenic treatment of metastatic kidney cancer with sunitinib, we used immunofluorescence confocal microscopy to co-localize FSHR with von Willebrand factor, a marker of vascular endothelial cells (50 patients).ResultsFSHR is expressed in all 11 subtypes of sarcoma patients analysed, in 75% of metastatic tumors examined as well as in all different molecular subtypes of breast cancers. In metastatic kidney cancer patients the percentage of FSHR stained vessels was on average fivefold higher for the patients who responded to the treatment in comparison with the stable group and almost eightfold higher than in the non-responsive group (57%, 11%, and 7%, respectively).ConclusionsOur results suggest that, in addition to the cancers previously reported, FSHR can be considered as tumor marker for sarcomas and metastasis. Moreover, FSHR can be used, with high sensitivity and specificity, as predictive biomarker for the response to sunitinib treatment of patients with metastatic kidney cancer.