Thesis (M.S.)--Villanova University, 2006. / Chemistry Dept. Includes bibliographical references.

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La leishmaniose viscérale (LV) à Leishmania infantum est une zoonose qui sévit notamment autour du bassin méditerranéen. Elle atteint principalement le chien, qui représente le réservoir de l’infection. Chez l’homme, si la forme patente est rare, il existe de nombreux sujets porteurs asymptomatiques dans les zones d’endémies. Au cours de ce travail, nous avons abordé 3 problématiques importantes concernant la LV. La première problématique à porté sur l’importance du portage asymptotique humain à L. infantum au niveau mondial et de ses conséquences. Notre étude montre que la fréquence de porteurs asymptomatiques dépend des tests de détection utilisés et des populations étudiées et qu'elle peut atteindre jusqu'à 70% dans certaines zones d’endémies. Elle montre également que la transmission du parasite par don de sang est peu probable et que le rôle du portage asymptomatique comme réservoir n’est pas encore démontré. Elle souligne également la nécessité de détecter le portage asymptotique chez le donneur et le receveur de greffe et le risque de développement de la forme patente chez l’asymptomatique déprimé. La deuxième problématique porte sur le développement de procédés vaccinaux contre L. infantum par voie endonasale chez la souris BALB/c. Nos résultats montrent que la vaccination par voie nasale induit de manière reproductible une immunité systémique, cellulaire et humorale et que la protection dépend de paramètres tels que la nature et la dose des antigènes utilisées et la présence d’adjuvant tels que le CNF et le MPL. Enfin, la sélection d’une infection intradermique permet d’améliorer significativement la protection.La troisième partie porte sur la mise au point de modèles expérimentaux d’infection basés sur l’utilisation de parasites recombinants exprimant le gène de la luciférase. Nos travaux montrent que l’utilisation de tels outils permet de suivre l’infection à L. infantum in vitro, ex vivo et in vivo chez la souris BALB/c et de ce fait sont utiles pour le criblage de médicaments comme la miltéfosine et potentiellement pour tester des préparations vaccinales. Cet outil nous a permis en outre de révéler un nouveau site de prolifération parasitaire. / Visceral leishmaniasis (VL) caused by L. infantum is a zoonotic disease present in the Mediterranean basin (LVM). Dogs represent the reservoir and the main victim of the disease. In man, besides a limited number of cases of patent VL, a great number of infection remains asymptomatic. In this report, three different aspects of VL have been studied.First, the prevalence and the consequences of asymptomatic carriers of L. infantum was evaluated worldwide. The prevalence of asymptomatic carriers depends on the selected detection tests and the studied population and can reach 70% in some endemic zones. Our study also shows that the role of asymptomatic carriers as reservoirs remains to be established. However, in immunocompromised asymptomatic carriers such as HIV positive individuals, infection can be reactivated.Second, we developed vaccine trials against L. infantum in the BALB/c mouse model using the nasal route. Nasal immunization with Leishmania antigens induces cellular and humoral systemic immunity. Protection depends on various parameters including the nature of antigens, the dose and the presence of adjuvants such as CNF or MPL. Protection was improved when mice were challenged by ID route.Third, we set up experimental models of infection based on the use of recombinant parasites expressing the luciferase gene. These tools allow us to trace the infection in vitro, ex vivo and in vivo and therefore are useful to evaluate the efficiency of drugs and potentially to assess vaccine preparations. Bioluminescence imaging was also useful to evidence a new potential site of parasite proliferation.

Cette thèse est consacrée au traitement d’images de bioluminescence chez le petit animal. Ce type d’imagerie, bien qu'utilisé en routine pour la recherche en cancérologie par exemple, présente néanmoins des problèmes liés aux phénomènes de diffusion et d'absorption par les tissus internes à l'animal. Il s'ajoute à cela le bruit du système d'acquisition ainsi que le bruit lié aux rayonnements cosmiques. Ceci influe sur la qualité des images acquises et rend leur exploitation délicate. Le but de cette thèse est de compenser ces effets perturbateurs. Les travaux menés ont abouti à la proposition d’un modèle de formation des images de bioluminescence ainsi qu’à une chaîne de traitement adaptée composée d’une étape de filtrage suivie d’une étape de déconvolution. Après étude de la nature des différents bruits liés à l'acquisition, nous avons mis au point un nouveau filtre médian pour la suppression du bruit impulsionnel aléatoire présent sur les images acquises ; ce filtre représente le premier bloc de la chaîne proposée. Pour l'étape de déconvolution, nous avons mené une étude comparative de différents algorithmes de déconvolution. Cela a conduit à choisir un algorithme de déconvolution aveugle initialisé avec la réponse impulsionnelle estimée du système d'acquisition. Nous avons validé notre approche globale en comparant les résultats à la réalité terrain. Au travers de différents essais cliniques, nous avons montré que le traitement que nous proposons permet une amélioration significative de la mesure des sources bioluminescentes et une meilleure distinction de sources très proches, ce qui représente un apport non négligeable pour les utilisateurs d'images de bioluminescence. / This thesis is devoted to the analysis of bioluminescence images applied to the small animal. This kind of imaging modality is used in cancerology studies. Nevertheless, some problems are related to the diffusion and the absorption of the tissues of the light of internal bioluminescent sources. In addition, system noise and the cosmic rays noise are present. This influences the quality of the images and makes it difficult to analyze. The purpose of this thesis is to overcome these disturbing effects. We first have proposed an image formation model for the bioluminescence images. The processing chain is constituted by a filtering stage followed by a deconvolution stage. We have proposed a new median filter to suppress the random value impulsive noise which corrupts the acquired images; this filter represents the first block of the proposed chain. For the deconvolution stage, we have performed a comparative study of various deconvolution algorithms. It allowed us to choose a blind deconvolution algorithm initialized with the estimated point spread function of the acquisition system. At first, we have validated our global approach by comparing our obtained results with the ground truth. Through various clinical tests, we have shown that the processing chain allows a significant improvement of the spatial resolution and a better distinction of very close tumor sources, what represents considerable contribution for the users of bioluminescence images.

Les alphavirus arthritogènes de la rivière Ross (RRV) et du chikungunya (CHIKV) sont des arbovirus à l’origine de maladies inflammatoires musculosquelettiques chez l'homme. Ils sont largement distribués dans le monde et provoquent périodiquement des épidémies explosives. Les principaux signes cliniques lors d’une infection par un alphavirus arthritogène sont les myalgies, polyarthrites et arthralgies intenses pouvant persister plusieurs mois après l'infection. Les mécanismes de développement de l’infection et des manifestations persistantes sont peu connus. Pour étudier la pathogenèse de l'infection par RRV, nous avons généré un virus recombinant exprimant une nouvelle luciférase brillante et brillante. Nous avons montré que les monocytes humains, malgré une faible susceptibilité à l'infection in vitro par RRV, étaient capables de maintenir une réplication virale jusqu'à 45 jours post infection indiquant leur rôle potentiel dans les formes chroniques. Grâce un modèle expérimental de l’infection par RRV, nous avons suivi les phases aiguë et chronique de la maladie in vivo. Nous avons montré que les cinétiques de réplication du virus recombinant étaient proches de celles du virus parental. Nous avons également observé un tropisme musculaire et articulaire et une corrélation entre le signal bioluminescent et la charge virale confirmant ainsi la relevance de ce modèle. En étudiant la dissémination virale, nous avons montré que le Bindarit, une molécule anti-inflammatoire diminuant le développement de la maladie dans le modèle murin, induit une plus grande réplication dans le tissu cardiaque. Enfin, nous avons pu observer une réplication virale dans les tissus musculaires durant la phase chronique de la maladie et avons montré le rôle de la dose inoculée dans le développement de la persistance virale. Suite à un traitement immunosuppresseur, nous avons observé une légère augmentation du signal bioluminescent indiquant un contrôle de la réplication virale persistante par la réponse immunitaire adaptative. Ce nouveau modèle d’imagerie in vivo permet un suivi en temps réel de la dissémination virale permettant des études de pathogenèse et l'évaluation de stratégies thérapeutiques. / Ross River virus (RRV) and chikungunya virus (CHIKV) are mosquito-transmitted viruses that cause musculoskeletal inflammatory diseases in humans. They are widely distributed and periodically cause explosive epidemics. After infection with RRV, patients experience fever, maculopapular rash, myalgia and intense pain in the peripheral joints. Approximately 30% of patients develop a chronic form of the disease with myalgia and poly-arthralgia persisting for months to years after infection. The mechanisms underlying these persistent symptoms remain unclear. To study the dynamics and pathogenesis of RRV infection in vitro and in living animals, we generated a recombinant virus expressing a novel small and bright luciferase. First we showed that human monocytes, despite a low susceptibility to RRV infection, were able to maintain viral replication in vitro up to 45 days post infection. Then, using a murine model of RRV infection, we monitored the acute and chronic phases of the disease. We observed near native replication kinetics and a muscular/articular tropism after infection with our recombinant virus. Moreover, the bioluminescent signal correlated with the viral load further confirming the relevance of this new imaging model. After monitoring of the viral dissemination in live mice, we showed that Bindarit, an anti-inflammatory molecule known to prevent the development of the alphaviral disease in a mouse model, induces a higher replication in the cardiac tissue; thereby indicating that caution must be used before treatment of patients. We were also able to observe viral replication in the muscles during the chronic stage of the disease when using a low inoculation dose. Finally, following an immunosuppressive treatment, we observed a slight increase in the bioluminescent signal indicating a control of remnant viral replication by the adaptive immune response. This new model provides a non-invasive real-time assessment of viral replication and dissemination allowing pathogenesis studies and therapeutic strategies evaluation.

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A diversity of organisms is endowed with the ability to emit light; this phenomenon is called bioluminescence and occurs mainly in marine organisms. Among echinoderms, some ophiuroid species (Echinodermata, Ophiuroidea) do possess this amazing capability of light production and are used as a study model in our laboratory. The present work investigates nervous control mechanisms of light emission at different levels such as extrinsic and intrinsic controls in three ophiuroid species: Amphiura filiformis, Ophiopsila aranea and Ophiopsila californica. Results were obtained by mean of different techniques such as pharmacology, immunohistochemistry, microspectrofluorometry measurements and patch-clamp. It appears from this study that nervous control of luminescence in ophiuroids presents a high diversity at all levels (e.g. neurotransmitters, second messengers, ion channels). Two new neurotransmitters have been identified as being inductors of light production in A. filiformis (tryptamine/octopamine) and O. californica (tryptamine) but up to now, all potential transmitters tested have failed to trigger luminescence in O. aranea. Some common features have however been highlighted between the studied species as to say the Ca2+ dependence of light emission and the cAMP pathway involvement. Moreover, the hypothesis of an indirect nervous control has been suggested for the three studied species. Therefore, a model can be presented in which neurotransmitters or electrical synapses, depending on the species, could act on the relay cell which would in turn activate the luminous cell (= photocyte) and induce photogenesis.

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Thesis (M.S.)--University of Wisconsin--Madison, 1970. / eContent provider-neutral record in process. Description based on print version record. Includes bibliographical references.