La circulation du flux sanguin à sens unique dans le système cardiovasculaire des vertébrés est assurée par les valves cardiaques. Leur formation est très contrôlée au cours du développement embryonnaire. Cependant, il arrive que celle-ci soit défectueuse, et donc à l’origine de maladies cardiaques congénitales. Ces maladies représentent une des causes majeures de décès à la naissance. L’étude de la formation des valves cardiaques constitue donc un champ de recherche majeur. Dans cette thèse, nous avons utilisé le poisson zèbre, comme animal d’étude modèle pour étudier la formation des valves atrio-ventriculaires. Les forces mécaniques générées par le flux sanguin constituent un signal modulant le programme génétique valvulaire. Elles initient la formation des valves en contraignant l’expression du facteur de transcription, Klf2a, à un groupe de cellules endothéliales du canal atrio-ventriculaire. Nos travaux ont démontré l’activation d’un autre facteur, Egr1, dans cette même région dans le même lapse de temps. Notre étude a cherché à élucider le réseau génétique impliquant klf2a, son paralogue klf2b, et egr1 en combinant une analyse pangénomique de l’expression génique et des sites accessibles de la chromatine avec une approche d’imagerie haute résolution in vivo. Nous avons déterminé les interactions entre ces facteurs et les réseaux qu’ils régulent. Cette étude a finalement démontré qu’egr1, klf2a/klf2b modulent la morphogénèse des valves cardiaques en contrôlant en particulier flt1, has2 et wnt9b. / Cardiac valves are necessary for maintaining a unidirectional blood flow in the cardiovascular system of vertebrates. Their efficient gating function requires a highly controlled developmental program. However, this program may be impaired and thus leading to defective valves. In fact, congenital heart valve diseases represent the most common form of birth defects. Therefore, cardiac valve development studies constitute a challenging research field. In this thesis, we used the zebrafish as a model organism for studying the formation of atrioventricular valves. To date, it is known that mechanical forces generated by blood flow constitute key modulators dictating valve formation. In particular, they initiate valvulogenesis by restricting the expression of the transcription factor Klf2a in a subset of endocardial cells of the atrio-ventricular canal. Our work demonstrated the activation of another transcription factor, Egr1, in this same region and within the same time window. We aimed at deciphering the mechanosentitive gene network involving klf2a, its paralog klf2b as well as egr1, by combining genome-wide analysis of gene expression and chromatin accessibility with live imaging. We addressed the potential interactions of these factors and studied their downstream signalling pathways. Finally, we demonstrated that egr1, klf2a/klf2b modulates valve morphogenesis by specifically controlling flt1, has2 and wnt9b expression.

Les prothèses valvulaires cardiaques actuellement commercialisées présentent des inconvénients importants. Les prothèses biologiques (xéno ou allo greffes) sont soumises à une dégénérescence progressive, et les prothèses mécaniques nécessitent un traitement anticoagulant à vie. Des perspectives nouvelles sont apparues avec l'ingénierie tissulaire, dont le but est de créer à partir d'un support non cellularisé (matrice biodégradable de polymère de glycogène, ou xénogreffe décellularisée) un substitut valvulaire « vivant » offrant une meilleur longévité et des performances hémodynamiques optimales, ainsi que des capacités de remodelage et de croissance. Nous avons élaboré un modèle de xénogreffe porcine décellularise implanté en position systémique puis pulmonaire chez un agneau et testé plusieurs modes de recolonisation de cette matrice, par différents types de cellules. La spécificité de notre projet était de tester in vivo la possibilité de recolonisation de matrices valvulaires par des cellules autologues de moelle osseuse, les valves obtenues étant soumises à des forces mécaniques supposées être responsables de la recolonisation cellulaire et de la régénération de la matrice extra-cellulaire. La première étape a été l'optimisation d'un processus de décellularisation. Nous avons retenu un protocole combinant les effets de solutions hypotoniques et d'un détergent anionique, le sodium dodecyl sulfate. L'étape suivante a été de tester les propriétés mécaniques d'une valve xénogénique décellularisée dans un modèle ovin (qui est le modèle de référence en pathologie valvulaire cardiaque), en flux artériel systémique. Une matrice valvulaire porcine a été implantée dans une aorte thoracique descendante chez 6 agneaux. Ses propriétés mécaniques en contrainte systémique étaient bonnes, sans rupture ni dilatation anévrismale, 2 à 16 semaines après l'implantation. Nous avons ensuite testé la possibilité de colonisation de cette valve xénogénique décellularisée porcine par des cellules souches endogènes stimulées par l'injection de granulocyte-Colony Stimulating Factor (G-CSF). Ce montage a été implanté chez 6 agneaux puis une évaluation hémodynamique, macroscopique et histologique a été réalisée à 3, 6, 8 et 16 semaines. Alors que le G-CSF recombinant humain induisait une croissance significative du nombre de globules blancs périphériques chez l'agneau, l'effet sur la valve était délétère, et induisait des réactions inflammatoires et de fibrose ressemblant à un rejet de greffe après 16 semaines. Nous avons ensuite testé les propriétés mécaniques de cette valve après son implantation dans l'artère pulmonaire sous circulation extra-corporelle, ainsi que l'effet de l'injection in situ de cellules autologues mononucléées médullaires (CMM) juste avant l'implantation chirurgicale. Ces valves pulmonaires porcines décellularisées ont été implantées chez 15 agneaux. Chez 9 animaux, des CMM autologues ont été injectées dans la valve immédiatement avant son implantation (groupe CMM), et chez 6 animaux, aucune injection cellulaire n'était réalisée (groupe contrôle). Un suivi de 16 semaines était réalisé comprenant l'étude fonctionnelle de la valve (échographique et angiographique) ainsi qu'une étude histologique. Les évaluations échographiques ne montraient aucune régurgitation dans chacun des 2 groupes et les index de perméabilité valvulaire étaient similaires. Les études histologiques montraient une prolifération myointimale plus importante et des dépôts calciques étaient mis en évidence dans le groupe contrôle par rapport au groupe CMM. Toutes les valves étaient recouvertes d'une monocouche de cellules endothéliales. Cependant chez 2 animaux une infiltration inflammatoire importante était retrouvée dans l'adventice. Ces résultats suggéraient que l'injection in situ de cellules autologues médullaires pouvait réduire la détérioration de valves xénogéniques décellularisées, mais également dans des circonstances inconnues favoriser des réactions inflammatoires locales Nous avons alors supposé que l'injection in situ d'une sous-population de CMM, les cellules souches mésenchymateuses (CSM) pouvaient promouvoir in vivo la recolonisation de nos substituts valvulaire sans entraîner de risque d'augmentation des réactions inflammatoires locales. Nous avons prélevé des CCM autologues 7 jours avant l'implantation chirurgicale. De cet échantillon, des cellules souches mésenchymateuses (CSM) ont été isolées par une culture cellulaire spécifique. Les valves porcines décellularisées ont été implantées dans l'artère pulmonaire sous circulation extra-corporelle chez l'agneau, ayant été au préalable injectées soit de CMM (n=7), soit de CSM (n=7). L'évaluation fonctionnelle des valves a été réalisée après 16 semaines par échographie, les valves ont été explantées en vue de leur analyse macroscopique et histologique. Après 4 mois, les gradients moyens transvalvulaires et distaux étaient significativement plus bas dans le groupe avec CSM que dans le groupe CMM. L'index de perméabilité était également significativement plus élevé dans le groupe CSM que dans le groupe CMM.. L'examen histologique montrait également que la disposition de la matrice et la colonisation cellulaire était plus proche de celle de valve native dans le groupe CSM que dans le groupe CMM.

Thèse d'exercice : Médecine. Cardiologie : Paris 12 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. f. 48-55.

Thèse d'exercice : Médecine : Nancy 1 : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre.

Thèses (Ph.D.)--Université de Sherbrooke (Canada), 2001. / Titre de l'écran-titre (visionné le 20 juin 2006). Publié aussi en version papier.

Thèses (M.Sc.)--Université de Sherbrooke (Canada), 1997. / Titre de l'écran-titre (visionné le 20 juin 2006). Publié aussi en version papier.

Le récent développement de la méthode de discrimination spectrale pour la calibration des dosimètres à fibres scintillantes plastiques (PSD) a conduit au développement du premier dosimètre commercial de ce type, soit l’Exradin W1 (STANDARD IMAGING INC., Middleton, WI, U.S.). Comme tout nouveau dosimètre, celui-ci se devait d’être caractérisé afin d’évaluer sa fiabilité en conditions standards d’irradiation. Le but premier du projet était d’effectuer cette validation. Les résultats obtenus ont démontré que le dosimètre à scintillation était un excellent candidat pour réaliser des mesures de dose hors-champ telles que rencontrées lors de l’évaluation de la réduction de dose aux appareils cardiaques implantables (ACI) par blindage. Les mesures effectuées avec l’Exradin W1 ont démontré une importante réduction de dose autant pour les simples champs antéro-postérieurs (de 40 % à 80 % de réduction de dose) que pour les traitements cliniques complexes (entre 5 % et 45 % de réduction de dose). / The recent development of the spectral method for correction of the Cˇ erenkov light in plastic scintillation detectors (PSD) have led to the first commercial dosimeter of this type, the Exradin W1 (STANDARD IMAGING INC., Middleton, WI, U.S.). As any new commercial dosimeter, it had to be characterized and validated in different situations of radiation. The first purpose of this project was to perform this validation. The results of characterization have shown that PSD is an efficient dosimeter to make out-of-field doses measurements as required in the evaluation of the feasibility of using a lead sheet to reduce dose to Cardiac Implantable Electronic Devices, CIED. Measurements performed with PSD shown an important reduction of doses by the shielding for square anterior-posterior field (40 % to 80 %) and also for complex clinical treatments (5 % to 45 %).

La cartographie optique est une technique qui permet de mesurer l'activité électrique transmembranaire dans les tissus excitables avec une haute résolution spatiale et temporelle et d'une manière non invasive en utilisant des sondes fluorescentes sensibles au potentiel membranaire. Récemment, les cellules souches pluripotentes induites (hiPSC) ont été introduites et adoptées par plusieurs laboratoires comme un modèle puissant pour l'étude des maladies affectant des tissus inaccessibles. La dystrophie myotonique de type 1 (DM1) est une maladie héréditaire neuromusculaire incurable qui touche plusieurs organes, notamment le cœur. Dans ce projet de maitrise, des monocouches de hiPSC dérivées en cardiomyocytes ont été générées à partir d'un individu sain (CTRL), un patient DM1-1300 et un patient DM1-300, afin d'étudier les manifestations de la DM1 au niveau cardiaque. Les monocouches de hiPSC-CM ont été marquées par une sonde sensible au voltage (di-4-ANEPPS). Le potentiel membranaire a été ensuite cartographié à l'aide d'un macroscope à épifluorescence de haute résolution spatiale et temporelle. Des cartes isochrones de l'activation ont été générées. Les durées des potentiels d'action (DPA₉₀, ₅₀), les vitesses de conduction (CV) ainsi que le temps de dépolarisation (TRise) ont été mesurés. De plus, plusieurs tests pharmacologiques ont été effectués afin de valider nos résultats obtenus par notre système d'imagerie, ainsi que la fiabilité de notre modèle in vitro. Nous avons produit un tissu cardiaque qui a démontré les mêmes caractéristiques que les cardiomyocytes natifs à différentes drogues. Ce modèle in vitro s'est avéré un bon candidat pour de futures études sur les propriétés électrophysiologiques et pharmacologiques des cellules cardiaques. L'étude effectuée sur la DM1 a révélé une réduction de la CV chez les patients DM1-1300, ainsi qu'une augmentation des TRise comparativement au CTRL. La DM1 altère l'excitabilité des cardiomyocytes, probablement en affectant le fonctionnement des différents canaux ioniques et jonctions intercellulaires indispensables à la conduction cardiaque. / Optical mapping is an imaging technique widely used to measure membrane potential of excitable tissues with high spatial and temporal resolution and in a non-invasive manner using voltage sensitive dyes (VSD). Recently, human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) have been introduced and adopted by several laboratories as a powerful model to study many diseases affecting inaccessible tissues. Myotonic dystrophy type 1 (DM1) is an incurable hereditary neuromuscular disease that affects several organs, including the heart. In this project, monolayers of hiPSC-derived cardiomyocytes were generated from a healthy individual (CTRL) and from two DM1 patients (DM1-1300 and DM1-300), in order to study the cardiac manifestations of DM1. The hiPSC-CM monolayers were loaded with the VSD di-4-ANEPPS, and the membrane potential was then mapped using a high spatial and temporal resolution epifluorescence macroscope. Isochronal activation maps were generated. The action potential durations (APD₉₀, ₅₀), the conduction velocities (CV) as well as the depolarization rise times (TRise) were measured. In addition, several known drugs were tested in order to validate the results obtained using our optical mapping system, as well as the reliability of our in vitro model. We were able to produce a cardiac tissue that has demonstrated the same characteristics as native cardiomyocytes to different drug tests. This in vitro model has proven to be an excellent candidate for future studies on the electrophysiological and pharmacological properties of the heart. The optical mapping of DM1 cardiomyocytes monolayers has revealed a reduction of CV in hiPSC-CM DM1-1300, as well as a prolonged TRise compared to CTRL. DM1 appears to alter the excitability of cardiomyocytes probably by affecting the functioning of various ion channels and gap junctions involved in the cardiac conduction.

Les patients atteints d'insuffisance cardiaque consultent à répétitions pour des complications dues à l'autogestion inefficace de la maladie. Le contrôle de l'insuffisance cardiaque s'effectue par l'observance de recommandations dont l'une des plus difficiles à respecter est la restriction sodique. Cette difficulté persiste chez la majorité de ces patients. La non-adhésion à la restriction sodique combine des processus conscients et inconscients dictés, en partie, par le plaisir associé aux interdits. Le plaisir, souvent exclu du discours en santé, a soulevé une piste d'exploration favorisant une vision holistique de la non-adhésion à la restriction sodique. Au regard de la théorie de la transgression, l'étude de la non-adhésion à la restriction sodique s'est réalisée par la dialectique de la limite et de la transgression d'un interdit. Cette théorie propose une réflexion sur l'attrait de l'humain pour la limite et l'interdit. Le but de cette étude est d'explorer la relation entre la limite et la nonadhésion/transgression chez des patients insuffisants cardiaques non-adhérents à la restriction sodique. La collecte des données s'est effectuée par un questionnaire sociodémographique, deux autres sur la consommation de sel et des entrevues individuelles semi-structurées. Six patients insuffisants cardiaques nonadhérents à la restriction sodique ont partagé leur expérience face à la maladie chronique et la restriction sodique. Les résultats ont mené à un profil type pour cette clientèle. Les participants ont démontré une prise de conscience des processus sous-jacents à la non-adhésion à la restriction sodique, notamment, la dépendance au sel. Les résultats de l'étude ont également apporté un éclairage sur la contradiction fondamentale de l'homme dans sa pulsion de vivre, qui va à l'encontre de la non-adhésion à la restriction sodique, engendrant des effets délétères reconnus. D'autres résultats ont permis de rappeler la persistance du non-respect des droits des patients et du partage de pouvoir inégalitaire entre soignant et soigné / Patients with heart failure repeatedly consult for complications due to poor disease self-management. Control of heart failure is achieved by adherence to many recommendations. One of the most difficult recommendations to respect is the sodium restriction. This difficulty with sodium restriction persists in the majority of these patients. Non-adherence to sodium restriction combines conscious and unconscious processes dictated, in part, by the pleasure related to the forbidden. Pleasure, which is often excluded from the health discourse, has raised a path of exploration that fosters a holistic vision of non-adherence to sodium restriction. According to the theory of transgression, the study of non-adherence to the sodium restriction has been carried out through the dialectic of the limit and the ban transgression. This theory proposes a reflection on the human being attraction for the limit and the forbidden. The aim of this study is to explore the relationship between the limit and nonadherence/transgression in heart failure patients who do not adhere to sodium restriction. Data collection was carried out through a sociodemographic questionnaire, two salt intake questionnaires and also semi-structured individual interviews. Six patients with heart failure, who were not adherent to sodium restriction, shared their experiences with chronic disease and sodium restriction. The results led to a non-adherent to sodium restriction hearth failure patient typical profile. Participants demonstrated an awareness of the processes underlying nonadherence to sodium restriction, including salt addiction. The results of the study also shed light on the fundamental contradiction in the human's urge to live, which runs counter to the non-adherence to sodium restriction, resulting in acknowledged deleterious effects. Other results have served as a reminder of the persistence of the non-respect of patients' rights and the unequal power sharing between caregiver and patient.

L'imagerie par résonance magnétique de diffusion (l'IRMd) est actuellement la seule technique non-invasive pour étudier l'architecture tridimensionnelle des fibres myocardiques du cœur humain à la fois ex vivo et in vivo. Cependant, il est difficile de savoir comment les caractéristiques de diffusion calculées à partir des images de diffusion reflètent les propriétés des microstructures du myocarde à cause de l'absence de la vérité-terrain sans parler de l'influence de divers facteurs tels que la résolution spatiale, le bruit et les artéfacts. L'objectif principal de cette thèse est donc de développer des simulateurs de l'IRM de diffusion basés sur des modèles réalistes afin de simuler, en intégrant différentes modalités d'imagerie, les images pondérées en diffusion des fibres myocardiques à la fois ex vivo et in vivo, et de proposer un outil générique permettant d'évaluer la qualité de l'imagerie et les algorithmes de traitement d'images. Pour atteindre cet objectif, le présent travail se focalise sur quatre parties principales. La première partie concerne la formulation de la théorie de simulation IRMd pour la génération d'images de diffusion et pour les applications sur les modèles simples de fibres cardiaques chez l'homme, et essaie de comprendre la relation sous-jacente entre les propriétés mesurées de la diffusion et les caractéristiques à la fois physiques et structurelles des fibres cardiaques. La seconde partie porte sur la simulation des images de résonance magnétique de diffusion à différentes échelles en s'appuyant sur des données du cœur humain issues de l'imagerie par lumière polarisée. En comparant les propriétés de diffusion à différentes échelles, la relation entre la variation de la microstructure et les propriétés de diffusion observée à l'échelle macroscopique est étudiée. La troisième partie consacre à l'analyse de l'influence des paramètres d'imagerie sur les propriétés de diffusion en utilisant une théorie de simulation améliorée. La dernière partie a pour objectif de modéliser la structure des fibres cardiaques in vivo et de simuler les images de diffusion correspondantes en combinant la structure des fibres cardiaques et le mouvement cardiaque connu a priori. Les simulateurs proposés nous fournissent un outil générique pour générer des images de diffusion simulées qui peuvent être utilisées pour évaluer les algorithmes de traitement d'images, pour optimiser le choix des paramètres d'IRM pour les fibres cardiaque aussi bien ex vivo que in vivo, et pour étudier la relation entre la structure de fibres microscopique et les propriétés de diffusion macroscopiques.