Les cellules musculaires lisses (CML) jouent un rôle primordial dans la bronchoconstriction, l'hyper-réactivité, l'inflammation et le remodelage structural bronchique associés à l'asthme. L'augmentation de la masse de muscle lisse et l'altération de sa fonction contractile par modulation phénotypique, tant in vivo qu'in vitro, sont des facteurs étudiés dans le cadre de cette thèse de doctorat. Une première étude démontre qu'un échantillon de 6 biopsies bronchiques présente une excellente qualité pour les études morphologiques et pour la culture cellulaire et que 76,5% des biopsies prélevées chez des sujets asthmatiques légers et normaux comportent des faisceaux de muscle lisse. Une seconde étude documente le phénotype pleinement différencié des CML in vivo sur des coupes de biopsies bronchiques par l'expression de vimentine, de desmine, d'a-smooth muscle-actine, de calponine, de smooth muscle-myosine et de smootheline. L'isolement et la culture de CML à partir d'un échantillon de 10-12 biopsies bronchiques a été tentée, soit par des cycles consécutifs de digestion enzymatique ou par explants tissulaires. Lorsque comparé aux CML in vivo, le phénotype des cellules bronchiques obtenues par l'une ou l'autre des méthodes d'isolement est très variable et ne nous permet pas d'affirmer hors de tout doute que les cellules isolées sont des CML. Les autres cellules structurales pouvant contaminer les cultures, la plasticité phénotypique des CML et la petitesse du matériel de départ rendent la tâche ardue. Finalement, une dernière étude réalisée à l'aide d'un modèle animal d'asthme allergique, décrit le remodelage structural et phénotypique du muscle lisse trachéal et bronchique. Une augmentation de la masse et de la prolifération du muscle lisse, une perte de l'expression de protéines contractiles (myosine totale, SM-B et myosin light chain kinase) et une diminution de la génération de force sont observées à court terme suivant une série de provocations allergéniques. Ces divers facteurs sont de retour au niveau des valeurs contrôles après une semaine, suggérant que ces changements sont transitoires. Par son implication dans le remodelage structural de la muqueuse bronchique et dans la bronchoconstriction chez les sujets asthmatiques, le muscle lisse est une structure d'une importance prépondérante dans la physiopathologie de l'asthme.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / La thermoplastie bronchique (BT) est une approche interventionnelle ponctuelle consistant en la libération d'énergie thermique dans les conduits respiratoires et qui est préconisée pour le traitement de l'asthme sévère non-contrôlé. Les améliorations cliniques en lien avec la thermoplastie persistent pour plus de dix ans. Toutefois les données à long terme sur les effets du traitement sont limitées et les mécanismes biologiques permettant d'expliquer l'amélioration du contrôle de l'asthme ne sont que partiellement compris. Les objectifs du présent projet visaient à documenter les effets de la BT sur le remodelage bronchique à très long terme et à identifier de nouvelles voies biologiques modulées au sein de l'épithélium bronchique par la thermoplastie. Les données cliniques et histologiques d'un groupe de patient suivi plus de 10 ans après traitement à la thermoplastie (BT10+) ont été comparées à un groupe de référence (groupe comparatif). La masse musculaire lisse retrouvée dans les biopsies du groupe BT10+ est comparable à ce qui est mesuré dans celles du groupe comparatif après traitement (4,93 ± 1,11% et 4,59 ± 0,88% respectivement) et nettement inférieur à ce qui a été mesuré avant traitement dans la cohorte comparative (13.16 ± 1.12%). L'étude du transcriptome de cellules épithéliales bronchiques (CEB) a révélé la modulation des gènes de la famille des S100A par la BT. Une validation expérimentale a révélé un enrichissement de l'expression de S100A7/A8/A9 à l'échelle du gène et de la protéine dans les CEB d'asthmatiques sévères et une réduction de l'expression induite par la BT dans les CEB et les tissus. L'expression des S100A pourrait être associée à la sévérité de la maladie. L'amélioration du remodelage induite par BT persiste pour plus de 10 ans comme l'amélioration clinique. Les S100A sont de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles pertinentes à la physiopathologie de l'asthme sévère et dont l'expression est modulée par la BT. / Bronchial thermoplasty (BT) is a one-time interventional approach consisting in the release of thermal energy into the airways that is advocated for the treatment of severe uncontrolled asthma. Clinical improvements associated with thermoplasty persist for more than a decade. However, long-term data on the effects of treatment are limited and the biological mechanisms explaining the improvements in asthma control are only partially understood. The objectives of the present project were to document the effects of BT on very long-term bronchial remodeling and to identify new biological pathways modulated within the bronchial epithelium by thermoplasty. The clinical and histological data of a group of patients followed more than 10 years after thermoplasty treatment (BT10+) were compared to a reference group (comparative group). The smooth muscle area found in the biopsies of the BT10+ group was similar to that measured in the comparative group after treatment (4.93 ± 1.11% and 4.59 ± 0.88% respectively) and significantly lower than that measured before treatment in the comparative cohort (13.16 ± 1.12%). Transcriptome study of bronchial epithelial cells (BECs) revealed modulation of S100A family genes by BT. Experimental validation showed an enrichment of S100A7/A8/A9 expression at the gene and protein level in BECs of severe asthmatics and a reduction of BT-induced expression in BECs and tissues. S100A expression might be associated with disease severity. BT-induced improvements on remodeling persist for more than 10 years along with the clinical improvement. S100A are potential new therapeutic targets relevant to severe asthma pathophysiology and whose expression is modulated by BT.

Für die Cochlea-Implantat-Versorgung ist die Kenntnis der individuellen Anatomie der Hörschnecke im perioperativen Kontext essenziell, um ein suffizientes audiologisches Resultat sicherzustellen. Ein akkurates Verfahren hierfür stellt die 3D multiplanare Rekonstruktion (3D-curved MPR) in Schnittbildgebung dar. Notwendige Voraussetzung ist jedoch eine hinreichende Bildqualität. In dieser Arbeit wurde das Augenmerk auf die sekundäre Rekonstruktion von Primärdatensätzen der Flachdetektor-Volumen-Computertomographie (fpVCTSECO) gerichtet. Diese bietet nämlich die Möglichkeit, die Bildqualität zu steigern, ohne jedoch eine als kritisch einzuschätzende Dosissteigerung in Kauf nehmen zu müssen. Es konnte gezeigt werden, dass es für die Messung der Länge von 2 Schneckenwindungen (2TL), der gesamten cochleären Länge (CDL) und dem Winkelmaß (AL) mittels 3D-curved MPR in der fpVCT keinen signifikanten Unterschied gegenüber der Mehrschicht-CT gibt. In beiden Modalitäten wurden alle drei Parameter gegenüber der Referenzbildgebung micro-CT deutlich unterschätzt. Durch die fpVCTSECO war es möglich, die Genauigkeit der Messungen zu steigern und den Werten der Referenz anzunähern. Lediglich für AL muss eine geringfügige systematische Unterschätzung beachtet werden. Postoperativ zeigte sich mit einliegendem Elektrodenträger für 2TL eine ebenso präzise Messung wie präoperativ ohne. Jedoch wurde die CDL um circa 0,5 - 0,7 mm unterschätzt. Ursächlich hierfür dürften vor allem Metallartefakte gewesen sein. Auch wenn die 3D-curved MPR in Kombination mit der fpVCTSECO postoperativ zur Visualisierung der räumlichen Beziehung von Elektrodenträger, Modiolus und ossärer lateraler Wand sehr gut geeignet war, so muss sich der Einfluss dieser Diskrepanz für die audiologische Anpassung in Zukunft erst noch zeigen. / Knowledge of the individual anatomy of the cochlea is essential for optimal hearing perception outcomes in cochlear implantation. 3D-curved multiplanar reconstruction (3D-curved MPR) in cross-sectional imaging is a very precise method. But for this purpose, high-resolution quality is an indispensable requirement. In this study, special attention was turned to secondary reconstruction of primary data of flat-panel volume computed tomography (fpVCTSECO). This postprocessing application provides an opportunity to increase image quality. Beneficially, there is no need of applying additional radiation dose, which should always be regarded critically. For the cochlear duct length (CDL), the two-turn length (2TL) and the angular length (AL), there were no statistically significant differences between fpVCT and multislice computed tomography applying 3D-curved MPR. In contrast to reference imaging modality micro-CT, a clinically relevant underestimation of all three parameters was evident. Using fpVCTSECO, precision of measurements could be increased significantly. It was possible to reach the accuracy of the reference. Only concerning AL, a slight and systematic underestimation must be considered. Postoperatively, after insertion of the electrode into the cochlea, measurement of 2TL was as precise as the preoperative one. For CDL, an underestimation of approximately 0.5 - 0.7 mm was evident. Most likely, this fact was linked to postoperative metal artifacts. Even though 3D-curved MPR in combination with fpVCTSECO is a great possibility to visualize the spatial relation of electrode, modiolus and bony lateral wall, the influence of this difference on audiological fitting procedures has still to be investigated in future studies.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / Titre de l'écran-titre (visionné le 12 juin 2023) / Situé dans le tronc cérébral, le noyau pédonculopontin (PPN) suscite présentement un grand intérêt puisqu'il constitue une cible thérapeutique afin de traiter, par stimulation cérébrale profonde (DBS), l'instabilité posturale et le « freezing » de la marche dont souffrent certains patients atteints de la maladie de Parkinson. Les résultats des études sur la position exacte qu'occupe le PPN dans le tronc cérébral demeurent contradictoires. Face à cette imprécision, nous avons entrepris une étude anatomique et neurochimique détaillée du tronc cérébral des primates, en portant une attention particulière aux deux principaux groupes de neurones cholinergiques qu'il referme soit le PPN et le noyau latérodorsal tegmentaire (LDTg). Ces études comparées ont été réalisées à partir de tissus post-mortem provenant de singes cynomolgus (Macaca fascicularis) et d'humains. Le premier chapitre du présent mémoire contient un atlas topographique du tronc cérébral humain composé de 45 planches anatomiques comprenant chacune une paire de sections adjacentes marquées au Crésyl Violet et au Bleu de Luxol ayant permis la délimitation des noyaux et des faisceaux de fibres qui s'y retrouvent. Cet atlas a été conçu selon un plan de référence appelé jonction ponto-mésencéphalique qui facilite la localisation relative des groupes neuronaux contenus dans le tegmentum mésencéphalique. Le second chapitre porte sur la localisation topographique et la neurochimie des groupes cholinergiques contenus dans le PPN et le LDTg. Des études quantitatives réalisées chez le singe et l'humain à partir de sections immunomarquées pour la choline acétyltransférase (ChAT) et la nicotinamide adénine dinucléotide phosphate diaphorase (Nadph-δ) ont permis d'identifier trois types de neurones selon leur contenu neurochimique et de décrire leur distribution régionale à la jonction ponto-mésencéphalique ainsi que leur densité respective. Dans l'ensemble, les données présentées dans ce mémoire permettent d'améliorer notre compréhension de l'organisation anatomique et neurochimique du tronc cérébral des primates humains et non-humains, plus particulièrement en ce qui a trait aux deux principaux groupes cholinergiques qu'il referme. / Located in the brainstem, the pedunculopontine nucleus (PPN) is currently of great interest since it constitutes a promising target to treat, by deep brain stimulation (DBS), postural instability and freezing of gait that afflict some patients suffering from Parkinson's disease. Studies on the exact position that the PPN occupies in the brainstem remain contradictory. The work presented in this mémoire focuses on the anatomical and neurochemical characterization of the primate brainstem, particularly of its two main groups of cholinergic neurons, namely the PPN and the laterodorsal tegmental nucleus (LDTg). These comparative studies were carried out using post-mortem tissues from cynomolgus monkeys (Macaca fascicularis) and humans. In the first chapter, a topographic atlas of the human brainstem is presented. It is composed of 45 anatomical plates each comprising a pair of adjacent sections stained with Cresyl Violet and Luxol Fast Blue, which allow the delineation of brainstem nuclei and bundles, respectively. This atlas is based on a particular reference plane called the ponto-mesencephalic junction, which facilitates the location of the neuronal groups contained in the mesencephalic tegmentum. The work presented in the second chapter deals with the topographic localization and the neurochemistry of the cholinergic groups contained in the PPN and the LDTg. Quantitative studies were carried out on monkeys and humans using brain sections immunostained for choline acetyltransferase (ChAT) and nicotinamide adenine dinucleotide phosphate diaphorase (Nadph-δ). Three types of neurons were identified according to their neurochemical feature. We also described their regional distribution at the ponto-mesencephalic junction, as well as their respective cell density. Overall, the data presented in this mémoire improves our understanding of the anatomical and neurochemical organization of the brainstem in humans and non-human primates, particularly regarding the two main cholinergic groups that it contains.

Introduction: Le recours à une stratégie transfusionnelle restrictive est préconisé chez les patients en état critique. Une incertitude demeure toutefois quant aux seuils optimaux de transfusion pour les patients atteints de traumatisme craniocérébral considérant que le cerveau lésé est susceptible aux lésions hypoxémiques. Nous avons tenté d’identifier les croyances de pratique des cliniciens quant aux facteurs déterminant l’ordonnance d’une transfusion et les seuils de transfusion considérés comme optimaux dans cette population. Méthodologie: Nous avons développé une enquête de pratique destinée aux intensivistes et aux neurochirurgiens canadiens, australiens et britanniques responsables des soins des patients ayant subi un traumatisme craniocérébral. Le questionnaire a été élaboré par un groupe d’experts à l’aide d’un processus structuré (génération et réduction de domaines/items). Le questionnaire a été validé pour garantir sa sensibilité clinique, sa fiabilité et son contenu. Résultats: Le taux de réponse était de 28,7% (218/760). Lorsque nous avons soumis aux répondants le cas hypothétique d’un jeune adulte ayant subi un traumatisme craniocérébral, nous avons observé une hétérogénéité de pratiques transfusionnelles, 47% (intervalle de confiance [IC] à 95%, 41 à 54%) des répondants étant en faveur d’une transfusion à partir d’un taux d’hémoglobine ≤70 g·L–1 dans la phase aiguë de soins, alors que 73% (IC 95%, 67 à 79%) utiliseraient ce seuil dans la phase chronique. Les traumatismes multiples, les données de monitorage neurologique, un choc hémorragique et une chirurgie programmée constituaient les principaux facteurs influençant le besoin perçu de transfusion. L’absence de données probantes et de recommandations était responsable de l’incertitude concernant les stratégies de transfusion chez cette population. Conclusion: Dans notre étude, les cliniciens mentionnent que leur pratique transfusionnelle est influencée par l’acuité des soins, les caractéristiques des patients et le monitorage neurologique. L’incertitude clinique concernant la stratégie de transfusion optimale est principalement attribuable à l’absence de données probantes ou de recommandations. Des études randomisées contrôlées sont nécessaires afin de déterminer quelles stratégies de transfusion seraient optimales pour cette population. / Introduction: Restrictive transfusion strategy has been advocated in critically ill patients. Nevertheless, considerable uncertainty exists regarding optimal transfusion thresholds in patients with traumatic brain injury because the injured brain is susceptible to hypoxemic damage. We aimed to identify the determinants of red blood cell transfusion and the perceived optimal transfusion thresholds in adult patients with moderate-to-severe traumatic brain injury. Methods: We conducted an electronic, self-administered survey targeting critical care specialists and neurosurgeons from Canada, Australia, and the United Kingdom caring for patients with traumatic brain injury. The questionnaire was initially developed by a panel of experts using a structured process (domains/items generation and reduction). The questionnaire was validated for clinical sensibility, reliability, and content. Results: Our response rate was 28.7% (218/760). When presented with the hypothetical scenario of a young adult patient with traumatic brain injury, a wide range of transfusion practices was observed, with 47% (95% confidence interval [CI], 41 to 54%) favoring red blood cell transfusion at a hemoglobin level of ≤70 g·L-1 in the acute phase of care, while 73% (95% CI, 67 to 79%) would use this trigger in the plateau phase of care. Multiple trauma, neuro-monitoring data, hemorrhagic shock, and planned surgery were the main factors that influenced the need for transfusion. The lack of clinical evidence and guidelines was responsible for uncertainty regarding red blood cell transfusion strategies in this patient population. Conclusion: In our survey about critically ill patients with traumatic brain injury, intensivists and neurosurgeons believed that transfusion practice is mainly influenced by the acuity of care, patient characteristics, and neuro-monitoring. Clinical equipoise regarding optimal transfusion strategy is believed to be mainly attributed to the lack of clear clinical evidence and guidelines. Appropriate randomized-controlled trials are required to determine the optimal transfusion strategies in critically ill patients with traumatic brain injury

Titre de l'écran-titre (visionné le 8 novembre 2023) / La scoliose idiopathique de l'adolescent (SIA) affecte 1 à 3 % des enfants âgés de 10 à 16 ans, ce qui en fait la déformation de la colonne vertébrale la plus répandue chez les enfants. Le suivi standard de la progression de la courbe nécessite une visite à l'hôpital avec deux radiographies de la colonne vertébrale, considérées comme le standard de pratique, tous les 6 mois. Les modalités de traitement de la SIA comprennent l'observation, les corsets et la chirurgie. La clé d'une prise en charge optimale est la détection précoce par une surveillance étroite de la progression de la courbe. L'étape critique de cette prise en charge est notre capacité à empêcher la progression de la courbe avec un corset. Trois problèmes majeurs existent avec la gestion actuelle de la SIA : 1) de grandes quantités d'irradiation sont nécessaires pour surveiller la progression de la courbe dans une population croissante vulnérable (environ 4 radiographies/an) menant à un risque accru de cancer du sein, 2) les patients sont vus deux fois par an et donc la progression de la courbe passe souvent inaperçue entre les visites et 3) les technologies de dépistage sont inadéquates et sous-utilisées. La scoliose est une déformation tridimensionnelle complexe de la colonne vertébrale qui entraîne parfois une mauvaise fonction pulmonaire. De plus, il défigure le tronc, cause des déformations des côtes, un déséquilibre des épaules et des changements esthétiques. Ainsi, à mesure que la scoliose s'aggrave, elle entraîne des modifications corporelles, notamment des hanches et des épaules inégales, des côtes saillantes et une déviation latérale du tronc. La topographie de surface est une méthode pour mesurer les déformations esthétiques et les changements de forme corporelle. Il s'agit d'un outil non invasif et sans irradiation actuellement utilisé pour compléter la surveillance radiographique, mais qui a le potentiel de remplacer un pourcentage des rayons X. Avec une corrélation réussie entre l'asymétrie de la surface du torse et la déformation vertébrale sous-jacente, les enfants scoliotiques pourraient être surveillés plus fréquemment par la topographie de surface, ce qui réduirait le nombre de rayons X et les risques de cancer associés. Le risque de progression de la courbe pourrait aussi être diminué en devançant les traitements si une progression est notée à distance. La technologie développée, nommée SeeSpine, a été utilisée dans le cadre de deux études à l'Hôpital de Montréal pour enfants. La première utilisait un mannequin moulé en 3D d'un patient scoliotique pour mesurer la fiabilité et la précision du logiciel dans la détection des changements corporels, imitant la progression de la courbe. La deuxième, une étude de cohorte prospective, a inclut 78 patients pour déterminer la corrélation entre l'asymétrie extérieure et l'angle de courbure de la colonne vertébrale (l'angle de Cobb). / Adolescent Idiopathic Scoliosis (AIS) affects 1-3% of children aged 10-16, making it the most prevalent spine deformity in children. Standard follow up for curve progression in AIS requires hospital visits with two full length spine x-rays, considered the gold standard, every 6 months. Treatment modalities for AIS include observation, brace treatment and spinal fusion. The key to its successful management is early detection via close monitoring for curve progression. The critical step in the management is our ability to prevent curve progression with bracing. Three major problems exist with the current management of AIS: 1) large amounts of radiation is required to monitor curve progression in a vulnerable growing population (approximately 4 x-rays/year) leading to an increased risk of breast cancer, 2) as patients are seen bi-annually, curve progression is often missed between visits and 3) screening technologies are inadequate and underused. Scoliosis is a complex three-dimensional spinal deformity that can lead to poor lung function. In addition, it disfigures the trunk, produces rib deformities, shoulder imbalance and cosmetic changes. Thus, as scoliosis worsens it leads to noticeable body habitus changes, including uneven hips and shoulders, prominent ribs, and a shift of the waist and trunk. Surface topography (ST) is a method to measure cosmetic deformities and changes in body shape. It is a non-invasive, radiation free tool that is currently being used to supplement radiographic monitoring but has the potential to replace a percentage of X-rays. With a successful correlation of torso surface asymmetry to the underlying spinal deformity, scoliotic children can be monitored more frequently via surface topography, leading to fewer X-rays and reducing the associated cancer risks. The risk of curve progression could also be decreased by advancing treatments if progression is noted remotely. The technology developed, named SeeSpine, was used in the context of two studies at the Montreal Children's Hospital. The first employed a 3D-molded mannequin of a scoliotic patient to measure the software's reliability and accuracy at detecting bodily changes, mimicking curve progression. The second, a prospective cohort study, enrolled 78 patients to determine the correlation between exterior asymmetry and the angle of spinal curvature, known as the Cobb Angle.

Comprendre et mieux définir la pathophysiologie de l'asthme est essentiel au développement de traitements plus efficaces. L'hyperréactivité bronchique et le tonus élevé du muscle lisse entourant les voies respiratoires sont deux caractéristiques majeures de l'asthme. Si une causalité existe entre ces caractéristiques, elle demeure encore inconnue. Le travail présenté dans ce Mémoire décrit comment un tonus, induit par un spasmogène, affecte la réactivité bronchique à une bronchoprovocation in vivo chez la souris. La capacité contractile de trachées murines excisées a aussi été mesurée afin d'évaluer si la réponse obtenue in vivo implique le muscle lisse. Les résultats présentés dans ce mémoire démontrent qu'in vivo, les souris exposées à un tonus voient leur réactivité bronchique augmenter en réponse à une dose d'un spasmogène, comparées aux souris contrôles. Les résultats démontrent également que la réponse obtenue est causée, du moins en partie, par une augmentation de la capacité contractile du muscle lisse. Suite à ces résultats, les mécanismes moléculaires possiblement impliqués dans le gain de force induit par le tonus ont été investigués. L'hypothèse est que les voies de signalisation en aval de l'activation des récepteurs couplés aux protéines G sont responsables de l'augmentation de la capacité contractile du muscle lisse. L'inhibition de la polymérisation de l'actine, l'activation de la chaîne légère de myosine, l'activation de protéines G et l'inhibition des protéines kinases activées par les mitogènes ont donc été évaluées. Les résultats démontrent qu'aucune des voies de signalisation étudiées est impliquée dans le gain de force du muscle lisse provoqué par un tonus induit par la présence continue d'un spasmogène. Ces résultats démontrent la complexité que représente la recherche des mécanismes moléculaires du gain de force et que cette recherche doit être plus approfondie. / To understand and better define the pathophysiology of asthma is essential for the development of more effective treatments. Airway hyperresponsiveness and an elevated airway smooth muscle tone are two common features of asthma. Whether causality exists between these two characteristics is unknown. The work presented in this Master's thesis describes how a tone induced by a spasmogen affects airway responsiveness in vivo in mice to a spasmogenic challenge. The contractile capacity of excised murine tracheas was also measured to evaluate whether the obtained response in vivo involved airway smooth muscle. The results presented in this Master's thesis demonstrate that mice exposed to tone in vivo have an increased response to a high dose of a spasmogen, compared to control mice. The results also show that this response is caused, at least partly, by an increase in airway smooth muscle contractile capacity. Following these results, molecular mechanisms possibly involved in the gain in force induced by tone were investigated. It was hypothesized that signaling pathways downstream of G protein-coupled receptors were responsible for the increase in airway smooth muscle contractile capacity. Therefore, the inhibition of actin polymerization, the activation of myosin lightchain, the activation of G proteins, and the inhibition of mitogen-activated protein kinases were evaluated to assess whether they mediate the gain in force induced by tone. The results show that none of the pathways studied were implicated in the gain in force induced by tone elicited by the continuous presence of a spasmogen. These latter results demonstrate that the mechanisms leading to a gain in airway smooth muscle force following an induced tone are complex and will require further investigation.

Zugl.: Stuttgart, Univ., Diss., 2008

Ausgewählte Arbeitsergebnisse des Lektürekurses / Praxisseminars: Paläographische Übungen für Fortgeschrittene – Edition ausgewählter Quellen zur Geschichte der Dresdener Anatomie im 18. Jahrhundert; Veranstalter: Dr. Alexander Kästner

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