Une étude précédente au laboratoire a montré que l'augmentation progressive d'une ventilation nasale conduit à la fermeture active du larynx lors des insufflations mécaniques. En effet, cette ventilation nasale en pression positive intermittente (VPPIn) conduit à une diminution de l'activité électromyographique (EMG) d'un muscle dilatateur (cricothyroïdien, CT) et à une augmentation de l'activité EMG d'un muscle constricteur (thyroaryténoïdien, TA) de la glotte entraînant une diminution de la ventilation pulmonaire. Le but de ce projet est de déterminer si ce réflexe de fermeture est modulé par les récepteurs bronchopulmonaires ou par les récepteurs des voies aériennes supérieures (VAS). Deux modèles ovins nouveau-nés différents ont été mis au point pour étudier les récepteurs bronchopulmonaires ou les récepteurs des VAS. Chez les agneaux du premier groupe, une vagotomie bilatérale en 2 étapes a été réalisée par vidéothoracoscopie (groupe vagotomie bilatérale), tandis que les agneaux du second groupe ont subi une séparation chronique de la trachée et du larynx pour isoler les VAS (groupe VAS isolées). De plus, une instrumentation chirurgicale chronique a permis l'enregistrement polysomnographique des stades de conscience, de l'EMG des muscles constricteurs (TA) et dilatateurs (CT) de la glotte et des mouvements respiratoires lors de l'augmentation progressive de la VPPIn en mode volume contrôlé. Chez le groupe vagotomie bilatérale, l'augmentation de l'EMG des muscles constricteurs (TA) du larynx en inspiration observée lors de l'augmentation de la VPPIn avant vagotomie disparaît après vagotomie bilatérale. Par contre, la diminution de l'EMG des muscles dilatateurs (CT) du larynx n'est pas modifiée par la vagotomie. Chez le groupe VAS isolées, l'activité inspiratoire des constricteurs larynx augmente de façon significative lors de la ventilation par les VAI, mais cette augmentation est absente lors de la ventilation des VAS isolées. De plus, l'activité des dilatateurs diminue seulement lors de la ventilation des VAI, mais non lors de la ventilation des VAS. La fermeture active du larynx lors des insufflations mécaniques en VPPIn est donc un réflexe provenant des afférences bronchopulmonaires pour l'activité des constricteurs seulement, les récepteurs des VAS ne semblant pas impliqués.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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

Les objectifs scientifiques de ces travaux de thèse reposent sur le développement d’une plateforme robotisée pour la réalisation d’un acte d’échographie à distance. Les contraintes de cet acte médical à distance ont conduit à la réalisation d’un robot sériel à cinq degrés de liberté. La présence d’une singularité centrale a conditionné la proposition d’une loi de commande cinématique pondérée dont l’objectif est d’assurer le meilleur suivi du geste médical et le maintien du plan ultrasonore à l’approche de la singularité. Cette loi de commande est basée sur une combinaison linéaire de l’inverse et de la pseudo-inverse de la matrice jacobienne de base du robot. Les réseaux haut débit sont nécessaires pour l’utilisation de la plateforme télé-opérée afin d’assurer une très bonne qualité des images échographiques reçues par l’expert. Cependant, ils sont soumis à de forts délais de transmission perturbant la stabilité du système robotique et le ressenti des interactions robot/patient. L’architecture de commande bilatérale passive proposée est basée sur le formalisme des variables d’ondes, et inclut les structures mécatroniques des postes maître et esclave, et les caractéristiques des liens de communication. Cette approche garantit, quels que soient les délais de transmission, la stabilité et la transparence de la plateforme télé-opérée. La prise en compte de l’ensemble des caractéristiques mécatroniques de la chaîne télé-opérée a permis de proposer une méthodologie pour l’adaptation d’impédance afin d’améliorer le rendu haptique au niveau du poste maître. Des expérimentations par satellite ont validé l’approche de la structure bilatérale et confirmé la stabilité et la transparence de la chaîne télé-opérée quels que soient les délais de communication. / The scientific objectives of this PhD thesis work are based on the development of a robotic platform used to perform tele-echography act via satellite link. The constraints of the remote tele-echography procedure led to the development of a 5-DOF serial robot. The presence of a central singularity has conditioned the proposal of a weighted kinematic control law to ensure a better monitoring of medical procedure and ultrasonic plan when approaching the singularity. This control law is based on a linear combination of the inverse and pseudo-inverse of the Jacobian matrix. Broadband networks are required to provide high quality ultrasound images to the medical expert. However, they are subject to high transmission delays disrupting the stability of the robotic system and rendering of robot/patient interactions. The passive bilateral control architecture proposed is based on the wave variables approach ; it includes the mechatronic master and slave characteristics, and the communication links characteristics. This approach ensures stability and transparency of the tele-operated platform whatever the transmission time delay. A methodology for impedance matching taking into account the characteristics of mechatronic tele-operated chain has improved haptic rendering at the station master. Satellite experiments have validated the proposed wave variables bilateral structure and confirmed the stability and transparency of the tele-operated chain for any communication delays.

Dans la littérature, les résultats, dans le domaine de la rééducation neurologique des patients hémiplégiques, montraient que la performance motrice du membre atteint était améliorée lorsque les deux membres homolatéraux étaient mobilisés dans des mouvements symétriques. Il a alors été suggéré que le système nerveux avait plus de facilité à adapter une commande bilatérale symétrique, qu’une commande bilatérale asymétrique.L’objet des travaux dans cette thèse est de tester la généralité de ces résultats dans le cas du processus d’initiation de la marche (IM). Le handicap est simulé par une hypomobilité de la cheville, induite avec strapping et orthèse unilatéralement ou bilatéralement. Les résultats montrent que, dès la présence d’une contrainte, la biomécanique et les activités électromyographiques, des phases de préparation posturale et d’exécution du processus d’IM, sont modifiées. De plus, la performance motrice est également perturbée. Toutefois, il apparaît des différences « locales » selon où s'applique la contrainte. Un résultat est à souligner tout particulièrement : comme pour les patients hémi-handicapés, la performance motrice (i.e. vitesse du centre des masses à la fin du premier pas) est supérieure dans la condition « contrainte bilatérale i.e. hypomobilité des deux chevilles » versus « contrainte unilatérale i.e. hypomobilité du pied d’appui ». L’ensemble des résultats est discuté dans le cadre des processus d’adaptation de la commande motrice face aux contraintes biomécaniques unilatérales et bilatérales induites sur les appuis. En d'autres termes, tout se passe comme si un rééquilibrage des capacités fonctionnelles s’opère, permettant ainsi de générer une meilleure performance motrice. Enfin, les résultats permettent d’envisager des perspectives dans le domaine de la rééducation fonctionnelle. / In the literature, the rehabilitation of hemiplegic patients showed that motor performance of the affected limb is improved when both limbs are mobilised in a symmetrical movement. It has been suggested that it was easier for the nervous system to adapt to symmetrical bilateral command. The aim of this dissertation is to test the validity of these results in gait initiation (GI). Handicap was simulated by means of blocking the ankle unilaterally or bilaterally with a strap or orthosis.Results showed that in the presence of a constraint, electromyographic activity and the kinematics of both postural preparation and step execution phase of GI declined. Furthermore, the motor performance was also perturbed.However, « Local » differences appeared according to the localisation of the constraint, reflecting the adaptation of the motor command. Nonetheless, a result needs to be particularly underlying.Like in hemi-handicapped patients, the motor performance (i.e. centre of mass velocity at the end of the first step) was higher in « bilateral constraint, hypomobility on both ankles » versus « unilateral constraint, hypomobility on stance ankle ».In the dissertation, the results are discussed in terms of the adaptation of the motor command of unilateral and bilateral induced biomechanical constraint. More specifically, we discuss how rebalancing the functional capacity of both legs should allow to increase motor performance. These results put forward new perspectives in the domain of functional rehabilitation.

Le cerveau humain est une structure anatomique à symétrie bilatérale : il existe un plan, appelé plan médian sagittal, par rapport auquel il est (approximativement) symétrique. Certaines structures ou aires cérébrales sont pourtant systématiquement asymétriques. L'étude de ces asymétries et de leurs anomalies est d'un intérêt majeur pour la compréhension de certaines pathologies comme la schizophrénie. Dans cette thèse, nous présentons une méthode permettant de quantifier ces déviations locales par rapport à une symétrie bilatérale parfaite et d'en effectuer une analyse statistique dans des populations de sujets. En raison du positionnement arbitraire de la tête dans l'appareil d'acquisition, le plan médian sagittal est rarement situé au centre des images médicales tridimensionnelles anatomiques (IRM, scanner) ou fonctionnelles (TESP, TEP). Nous proposons une définition objective de ce plan, fondée sur un critère mathématique robuste de type moindres carrés tamisés. Ensuite, après calcul et réalignement du plan médian sagittal, nous montrons comment obtenir en chaque point de l'image un vecteur caractéristique de l'asymétrie de la structure anatomique sous-jacente. Ce champ d'asymétrie est obtenu au moyen d'un outil de recalage non-rigide, qui est également utilisé pour fusionner dans un référentiel géométrique commun les champs calculés sur une population d'individus. Des techniques statistiques classiques (de type test de Hotteling) permettent alors d'étudier l'asymétrie d'une population ou de comparer l'asymétrie entre deux populations. Un problème spécifique aux IRM est celui des variations lentes des intensités de l'image, induites par les interactions du sujet avec le champ magnétique, et qui ne reflétent pas les propriétés physiques des tissus sous-jacents. La structure géométrique de ce champ de biais est elle-même asymétrique, et perturbe substantiellement le calcul de l'asymétrie anatomique. Nous proposons différents algorithmes pour corriger ce biais, fondés sur des modélisations mathématiques du processus d'acquisition de l'image.

Les glucocorticoïdes (GC), généralement sécrétés par le cortex surrénalien, exercent de très nombreuses fonctions dans l’organisme, via leur liaison au récepteur des glucocorticoïdes (GR). Les rares mutations inactivatrices du GR déjà décrites, sont responsables d’un syndrome de résistance aux GC et peuvent conduire à une hypertension artérielle (HTA), une hyperplasie surrénalienne (HBS), un hirsutisme et une obésité. Dans ce travail, nous avons caractérisé fonctionnellement 13 variants hétérozygotes du GR (expression, transactivation, localisation subcellulaire,...). Six variants du GR, découverts par séquençage à haut débit (NGS) ne sont pas pathogènes alors que 7 mutations hétérozygotes originales délétères ont été identifiées dans le cadre du protocole hospitalier de recherche clinique (Muta-GR). Ce PHRC a permis de préciser une prévalence à 5% de mutations inactivatrices du GR dans une cohorte de 100 patients avec HBS associée à une HTA et/ou un hypercortisolisme biologique sans signe clinique de Cushing.Une haploinsuffisance du GR, démontrée par la diminution d’induction par la déxamethasone du gène cible FKBP5, a été mise en évidence dans les fibroblastes cutanés de certains patients porteurs de mutations inactivatrices du GR. Ces patients présentent souvent un hypercorticisme avec hypokaliémie, aldostérone et rénine basse, signant un pseudohyperaldostéronisme. Nous avons démontré que le gène HSD11B2 codant pour l’enzyme 11β-HSD2, assurant l’inactivation des GC, est une cible directe du GR comme démontré par transfection transitoire de gène-rapporteur, RT-qPCR, LC/MSMS et ChIP. L’établissement des modèles de knock-in de mutations GR par stratégie Crispr/cas9 dans des lignées cellulaires préadipocytaires ou corticosurrénaliennes humaines s’est soldé par un échec. Ce travail devrait faciliter la sélection des patients chez qui la recherche de mutation inactivatrice du GR doit être faite et invite à un suivi régulier de ces patients. / Glucocorticoids (GC) regulate many essential biological functions by activating the glucocorticoid receptor (GR). GR loss-of function mutations are responsible for GC resistance syndrome, often associated with high blood pressure, hirsutism, bilateral adrenal hyperplasia (BAH) and obesity. Herein, functional characterization of 13 GR variants is presented (expression and binding studies, transactivation assays, subcellular localization) 6 variants were discovered with next-generating sequencing and had no functional impact on GR signaling while 7 GR loss-of-function mutations were mainly discovered during the National Clinical Hospital Research Program, Muta-GR. This PHRC discloses a 5% prevalence of GR loss-of-function mutations in a cohort of 100 patients with BAH, biological hypercortisolism and/or hypertension without Cushing signs. A GR haploinsuffisiency was demonstrated by a reduced dexamethasone-induced FKBP5 expression in skin fibroblasts of some patients harbouring GR loss-of-function mutations. These patients often presented with hypercorticism, hypokalemia, low renin and aldosterone levels, consistent with a pseudohypermineralocorticism. We showed that HSD11B2 encoding the 11β-HSD2 enzyme inactivating GC, is a direct GR target gene by transient transfection of reporter gene, RT-qPCR, LC/MSMS and ChIP. We failed to introduce GR loss-of-function mutations in human preadipocytes and adrenocortical cells by Crispr/Cas 9 technology. This work should facilitate selection of patients in whom GR mutation may be search, enabling an appropriate follow-up.

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

L’accident vasculaire cérébral (AVC) est une maladie débilitante qui a rendu des centaines de milliers de personnes handicapées. Les lésions du cortex moteur entraînent des déficiences motrices dont certaines sont permanentes. Le rat est le modèle animal le plus populaire dans la recherche sur les AVC. Il est capable de mouvements adroits d'atteinte et de préhension malgré un système moteur cortical beaucoup plus simple qui se compose de deux régions motrices des membres antérieurs, une plus grande région, l’aire caudale de la patte antérieure (CFA), considérée comme un équivalent du M1; et une plus petite, l’aire rostrale de la patte antérieure (RFA), considérée comme prémoteur. Leur contribution exacte à la production de mouvement, et leurs effets modulateurs sur le cortex moteur controlatéral ne sont pas clairs. L'effet des AVC sur les différentes modalités de mouvement et sur la réorganisation ipsi- et contralésionnelle n'a pas non plus été quantifié chez le rat. L'ensemble actuel d'expériences vise à établir l'impact de l'AVC ischémique sur les résultats comportementaux et les interactions corticales chez le rat. Dans le chapitre 1, le contexte scientifique et les connaissances actuelles de l’AVC comme trouble moteur du système nerveux central sont revus. Dans le chapitre 2, une relation entre les accidents vasculaires cérébraux de différentes tailles et les troubles du comportement et la récupération sur différentes modalités comportementales a été établie. Dans le chapitre 3, nous avons caractérisé les différences de retour moteur de deux régions corticales du membre antérieur et quantifié les effets modulateurs du cortex moteur du membre antérieur controlatéral sur ledit retour moteur. Enfin, nous avons quantifié la réorganisation du retour moteur et la modulation controlatérale suite à un accident vasculaire cérébral dans le cortex moteur des membres antérieurs au chapitre 4. Le chapitre 5 conclue la thèse avec une discussion générale et des orientations futures pour la recherche. Les résultats présentés ici établissent un lien clair entre les dommages aux sous-régions corticales et l'altération de domaines moteurs spécifiques. La caractérisation des différences dans les retours moteurs du CFA et du RFA ainsi que leurs interactions interhémisphériques ont confirmé leurs rôles distincts dans le contrôle moteur et établit une base pour des comparaisons avec les primates. Enfin, des preuves nouvelles et surprenantes de réorganisation bilatérale après un AVC ont été définies et caractérisées. / Stroke is a debilitating condition that has left hundreds of thousands of people disabled. Injury to the motor cortex leads to motor impairments, some of which are permanent. The rat is the most popular animal model in stroke research. It is capable of dexterous reach and grasp movements, despite having a much simpler cortical motor system, which consists of two forelimb motor regions; the larger area is the caudal forelimb area (CFA), thought to be an M1 equivalent, and the smaller one is rostral forelimb area (RFA), considered to be premotor. Neither their exact contribution to movement production nor modulatory effects on the contralateral motor cortex are clear. The effect of strokes on different movement modalities and the ipsi- and contralesional reorganization has not been quantified in the rat either. The current set of experiments set out to establish the impact of ischemic stroke on behavioral outcomes and cortical interactions in the rat. Chapter 1 introduces the scientific background and the present understanding of stroke as a motor disorder of the central nervous system. In Chapter 2, a relationship between strokes of various sizes and behavioral impairment and recovery on different behavioral modalities was established. In Chapter 3, we characterized the differences in motor outputs from two cortical forelimb regions and quantified the modulatory effects of the contralateral forelimb motor cortex on said motor outputs. Lastly, we quantified the reorganization of motor outputs and contralateral modulation following a stroke in the forelimb motor cortex in Chapter 4. Chapter 5 concludes the thesis with the general discussion and future directions. The results presented here establish a clear link between damage to cortical subregions and impairment to specific motor domains. Characterization of differences in motor outputs of the CFA and RFA as well as their interhemispheric interactions confirmed their distinct roles in motor control and lay the groundwork for comparisons to primates. Lastly, novel and surprising evidence of bilateral reorganization after stroke was defined and characterized.

Les Etats-Unis et le Canada sont confrontés au problème de l’immigration illégale. Pour endiguer le phénomène clandestin, les deux Etats ont recours à la régularisation des sans-papiers sur leur territoire en 1973 [Programme de Rectification du Statut, au Canada] et 1986 [Immigration Reform and Control Act aux Etats-Unis d’Amérique]. Quelle est la portée de la politique de régularisation et les enjeux de l’immigration aux Etats-Unis et au Canada ? / The United States of America [Immigration Reform and Control Act, 1986] and Canada [Adjustment of Status Program, 1973] resorted to amnesty in order to curb the growing complexities of illegal immigration. What was the impact of the legalization program, and the stakes relating to immigration in the United States and Canada ?