Notre équipe a développé un protocole d’ingénierie de l’organe dentaire basé sur la biomimétique et l’utilisation de cellules dentaires embryonnaires dissociées. La recherche de ressources cellulaires permettant d’éviter le recours aux cellules embryonnaire reste un défi majeur, et nécessite une meilleure connaissance des paramètres limitants. Nous avons testé les potentialités odontogènes de lignées cellulaires, dentaires ou non, embryonnaires ou adultes. Le développement dentaire étant contrôlé par des interactions réciproques entre ectomésenchyme dérivé des crêtes neurales et épithélium, ces cellules ont été réassociés à un épithélium dentaire compétent. Nous avons recherché la formation de dents in vitro et/ou après implantation chez la souris adulte et étudié un certain nombre de paramètres biologiques et techniques. Ainsi, nous avons étudié l’impact de l’âge, de la mise en culture, et de l’hétérogénéité cellulaire sur les potentialités odontogènes des cellules mésenchymateuses. Nos résultats montrent que le potentiel odontogène des différentes lignées mésenchymateuses testées pouvait être lié à l’âge des cellules et qu’il est perdu lorsque les cellules mésenchymateuses sont cultivées avant d’être ré-associées. Ceci pouvant s’expliquer par un changement phénotypique, nous avons testé un certain nombre de gènes essentiels au développement dentaire, et suivi l’expression de marqueurs de surface. Les changements observés peuvent être liés à une sélection cellulaire in vitro pouvant conduire à des modifications de l’hétérogénéité des cellules en monocouche. / Our laboratory has developed a protocol for tooth organ engineering, based on biomimetic and the use of dissociated embryonic dental cells. Searching for mesenchymal cell sources avoiding the use of embryonic cells still remains a major challenge. We tested the odontogenic potential of several cell lines, dental or not, embryonic or adult. These cells were re-associated with a competent intact dental epithelium. We searched for tooth formation in vitro and/or after implantation in adult mice and studied different biological and technical parameters. For this purpose we analyzed the effects of the age, of a pre-culture step, and of the cellular heterogeneity on the odontogenetic potential of mesenchymal cells. To test the heterogeneity, we compared the patterns of expression of cell surface markers in cultured and implanted re-association with those observed during tooth development..Our results show that the absence of odontogenetic potential in the different cell lines that were tested, in part depends on the age of cells and that it is lost when mesenchymal cells are cultured in monolayer before their re-association. This could be explained by phenotypical changes as shown by testing several genes involved in tooth development, and tracing cell surface markers expression. Changes were observed, wich could be related to a cell selection in vitro, leading to variations in cellular heterogeneity. Indeed, pulpal cellular heterogeneity shows specific patterns of expression, that are space-time defined during tooth development, and is controlled by epithelial-mesenchymal interactions.

La transfection est le processus de transfert de gènes (ADN) dans des cellules. L'utilisation des plasmas froids à la pression atmosphérique est un excellent vecteur pour la transfection de gènes. Cela peut conduire à une perméabilisation temporaire de la membrane cellulaire permettant ainsi le processus de transfection de gènes, dans lequel l'ADN et les cellules sont exposées aux flux des espèces actives du plasma (électrons, ions et radicaux neutres). Cependant beaucoup de questions restent sans réponse notamment sur les mécanismes de transfection par plasma, en particulier de formation de pores et de perméabilisation de la membrane par interactions avec les espèces actives du plasma. Ainsi, nous avons développé un modèle Monte Carlo simulant la formation de pores de quelques nm de largeur sous l'effet d'un microplasma d'air. Ce model nécessite a priori des données d'entrées sur la densité des espèces chargées et la température du gaz et des électrons. C'est pourquoi nous avons aussi effectué une caractérisation expérimentale par spectroscopie d'émission optique OES de la micro décharge couronne. On a estimé les températures rotationnelles de plusieurs espèces variant entre (700K-2350K) même si dans nos conditions de plasma hors équilibre la température du gaz demeure ~300K. Les variations spatiales de la température vibrationnelle Tvib et des électrons Te le long de l'espace inter-électrode (de la pointe vers l'électrode de masse) ont aussi été estimées (Tvib:3000K-6500K et Te:6.75 eV-3.4eV). Les densités des ions et des électrons ont été déterminées et valent environ 1015 cm-3. Par ailleurs, sachant qu'il n'existe dans la littérature aucune modélisation consacrée à la perméabilisation de la membrane et la formation de pore par interactions avec les espèces actives du plasma, nous avons développé pour la première fois dans la littérature un modèle spécifique de simulation Monte Carlo pour la poration. Chaque espèce du plasma (électrons, ions, neutres radicaux) est considérée comme une macro-espèce (ou super-particule) représentant un grand nombre de particules. La proportion des espèces du plasma arrivant sur la membrane est estimée à partir de leurs flux, calculés à l'aide d'un modèle de cinétique réactionnelle et par mesures spectroscopiques. La membrane est supposée comme une simple structure multicouche de phospholipides et protéines. Les interactions avec les couches membranaires sont considérées comme étant des super-processus (recombinaison, réflexion, activation, ouverture). Une probabilité d'occurrence de chacun de ces super-processus est assignée à chaque super-particule sur la base d'une étude paramétrique. Le but est d'évaluer les effets des paramètres de simulation initiaux ainsi que l'effet des probabilités d'occurrence de chaque processus sur la formation de pores. Plusieurs résultats importants ont été obtenus. Les électrons jouent un rôle principal sur l'activation et l'ouverture des sites dus à leur forte anisotropie dans la direction avant. Malgré les faibles énergies, proche de celle du gaz, des ions et des radicaux, leur processus de réflexion est déterminant pour élargir et approfondir les dimensions des pores. Il a été montré que le nombre initial de particules NP est le paramètre qui contrôle le plus efficacement la formation de pores. De plus, nous avons observé une corrélation directe entre NP et la durée d'exposition de la membrane cellulaire au plasma. Dans les conditions actuelles de simulation, on a obtenu une dynamique de formation de pores avec des dimensions (diamètres~10nm) compatibles pour la transfection de gènes. Les résultats de simulation Monte Carlo ont été qualitativement validés par une comparaison préliminaire avec les mesures des taux de transfection d'ADN et de survie de cellules fibroblaste de souries. La méthode de Monte Carlo développée dans ce travail représente un outil très prometteur pour une meilleure compréhension des mécanismes de transfection de gènes par plasma. / Gene transfection is a technique of deliberately introducing DNA into cells through the membrane. The cold atmospheric plasma CAP is potentially a new alternative, safe and damage-free technique. It can lead to a transient permeabilization of the cell membrane allowing processes of gene transfection in which DNA and cells are both exposed to fluxes of active plasma species (electrons, ions, and neutral radicals). The mechanisms of more particularly membrane poration are far to be clear and controlled. Therefore, the aim of this thesis is to numerically study the mechanisms of plasma-induced membrane permeabilization using a specific micro-air plasma. More precisely, is to develop and exploit a specific Monte Carlo poration model. This model is aimed to simulate the pore formation of few nm of width through cell membranes when irradiated by micro-air plasma. This developed model requires a prior input data on the density of charged particles and the temperature of gas and electrons. Thus, an experimental characterisation by OES of the micro-air corona discharge is performed. Rotation temperature was determined (between 700K to 2350K) even though under our non-equilibrium conditions Tg remains ~300K. OES also has given the space variation from the high voltage tip to the grounded plate of vibration temperatures (between 3000K up to about 6500K) and Te (about 6.75 eV down to 3.4 eV near the plate). A magnitude around 1015cm-3 for the electron and ion densities have been also determined. Moreover, knowing that there are no literature simulations devoted to membrane permeabilization and pore formation when impacted by plasma actives species, we developed for the first time in literature a specific Monte Carlo poration model. In this framework, we assumed each plasma species (electrons, ions, and neutral radicals) as a super-particle grouping a large number of particles. The species fluxes were estimated from a plasma reaction kinetic model and OES study. The membrane layers were assumed as a simple membrane model superposing four layers of phospholipids and proteins. Each layer was constituted by a succession of super-sites subjected to specific super-processes (recombination, reflection, activation of a site, opening, etc). For an accurate exploitation of our model, the estimation of the probability of occurrence of the whole considered super-processes is absolutely necessary. Thus, a large parametric study is conducted. The aim is to evaluate the effects of the initial simulation parameters as well as the magnitude of the occurrence probabilities of each reaction process on pore formation.

L’objectif de ce travail de thèse est de développer une approche analytique permettant de définir la charge ultime d’une poutre cellulaire à ouvertures sinusoïdales. En effet, l’évolution des techniques de production a permis le développement d’une nouvelle forme de poutre cellulaire munie d’ouvertures sinusoïdales : la poutre AngelinaTM. Cette nouvelle forme d’ouverture implique de nouveaux modes de ruine. De ce fait, en vue de développer un modèle de calcul analytique adapté à cette nouvelle forme d’ouverture, une campagne d’essais expérimentaux a été menée sur des poutres cellulaires à ouvertures sinusoïdales à grande échelle (≈10m). Au travers de ces études expérimentales sur trois configurations de poutre, nous avons montré que le principal mode de ruine est lié à la flexion Vierendeel. En effet, la flexion locale des membrures de l’ouverture la plus sollicitée engendre soit la formation de 4 rotules plastiques aux 4 coins de l’ouverture, soit l’instabilité locale des parois d’âme comprimées. Un modèle aux éléments finis a été développé sur le logiciel SAFIR afin d’analyser les différents modes de ruines observés. Ce modèle a été validé sur la base des résultats expérimentaux et nous a permis d’identifier deux points particuliers : d’une part l’existence d’un maintien rotationnel entre le montant intermédiaire et la paroi d’ouverture et d’autre part, la ruine de l’ouverture ne se produit qu’au travers d’un mécanisme combinant les ruines des différents quarts d’ouverture. Une seconde campagne d’études expérimentales et numériques a ensuite été menée sur des parties isolées, extraites des poutres préalablement testées, afin d’étudier de manière locale le comportement à la flexion des quarts d’ouverture. Ces études ont servi à valider un second modèle aux éléments finis, développé sur le logiciel Cast3m. Celui-ci nous a permis, au travers d’une étude paramétrique, de quantifier le maintien rotationnel apporté par le montant intermédiaire sur la paroi d’âme d’ouverture adjacente. Cette étude a confirmé l’importance de la rigidité apportée par le montant intermédiaire aux parois d’âme adjacente. Ainsi, cet apport de rigidité doit être pris en compte dans l’approche analytique pour définir de manière réaliste la résistance au voilement local des différentes parties d’une ouverture sinusoïdale. Finalement, cette thèse a abouti au développement d’un nouveau modèle analytique de calcul de la résistance ultime des parois d’une ouverture sinusoïdale. Du fait des éventuelles instabilités locales, le modèle analytique s’est appuyé sur des éléments théoriques de stabilité des plaques. De plus, une étude numérique détaillée du mécanisme de ruine d’une ouverture isolée nous a permis de justifier une approche cinématique de ruine de l’ouverture sinusoïdale. Cette approche combine les résistances ultimes des différents quarts d’ouverture. Le modèle analytique proposé permet de considérer à la fois la résistance ultime de chaque partie de l’ouverture et leurs modes de ruine. Une étude comparative avec des résultats numériques a montré que ce modèle est fiable et représentatif de la réalité pour caractériser l’état limite ultime des poutres cellulaires à ouvertures sinusoïdales. / The aim of this thesis is to develop an analytical approach so as to define the ultimate failure load of cellular beams with sinusoidal openings. Indeed, the evolution of the conception techniques led to the development of a new opening shape for cellular beams: the sinusoidal openings (AngelinaTM beam). This new opening shape involves new failure modes at ultimate limit state and cannot be calculated with existing methods. Thus, experimental tests have been carried out on full scale cellular beams with sinusoidal openings (≈10m span). It has been shown, through those experimental studies led on three beam configurations, that the main failure mode is linked to the Vierendeel mechanism. At ultimate limit state, the local bending of the members of the most stressed opening leads to either the formation of four plastic hinges or the local buckling of the compressed opening web panels. A finite element model has been developed on the software SAFIR in order to better understand the different observed failure modes. This model has been validated on the basis of the experimental results and allowed identifying two main points: firstly, the existence of a rotational restraint between the intermediate web-post and the opening web panel and secondly, the failure of the sinusoidal opening corresponds to a mechanism combining the failure of each opening quarters. A second experimental and numerical test campaign has been conducted on isolated parts of the previous tested beams, in order to study locally the behavior of the opening quarters under local bending. Those studies allowed validating a finite element model developed on Cast3m software. This model has been used for a parametrical study which allowed quantifying the rotational restraint supplied by the intermediate web-post on the adjacent opening panel. This study confirmed the importance of the stiffness supplied by the intermediate web-post to the opening panels. Thus, it has to be taken into account to get a representative analytical failure load of each opening quarter. Finally, this thesis led to the development of a new analytical model for the calculation of the ultimate strength of the different opening parts. Due to the possible local buckling, the model is based on theoretical elements on the stability of plates. Furthermore, a detailed numerical study of the mechanism of failure of an isolated opening allowed justifying a cinematic approach for the failure of the opening. This approach combines the ultimate strength of each opening parts. The proposed analytical model permits to consider each opening quarter failure mode and strength. A comparative study with finite element results has showed that this model is reliable and representative of reality for defining the ultimate limit state of cellular beams with sinusoidal openings.

Ce travail de thèse s'intéresse au comportement mécanique des merlons pare-blocs à technologie cellulaire. Ces ouvrages de génie civil sont construits en surélévation et placés sur la trajectoire potentielle des blocs rocheux, en amont des zones à protéger. Le caractère cellulaire est offert par l'utilisation de gabions (géocellule) alliant une enveloppe grillagée et un matériau de remplissage granulaire de type pierres concassées, mélange de sable et de déchiquetas de pneus ou encore ballast. L'absence de méthodes de dimensionnement relatives à ce type de structure a conduit à la création du projet de recherche ANR REMPARe alliant expérimentations et modélisations numériques multi-échelles. Dans le cadre de ce projet et dans la continuité des précédents travaux, deux dispositifs expérimentaux ont été développés, l'un permettant d'étudier le comportement d'une structure à échelle réduite constituée d'un assemblage de cellules, l'autre permettant d'étudier le comportement de merlons à échelle réelle. Il apparait que le comportement des structures est conditionné par les matériaux mis en œuvre et par les conditions aux limites. L'efficacité des structures est évaluée à travers leur capacité à dissiper l'énergie d'impact en concentrant les dégradations au parement et en réduisant les déformations et les contraintes transmises à la partie arrière. Les résultats des expérimentations fournissent une base données pour le calage et la validation de modèles numérique développés en parallèle. Le retour d'expérience permet d'élaborer des prescriptions pour la construction, le suivi et la maintenance de ces ouvrages. / This study focuses on the mechanical behavior of cellular rockfall protection structures. These engineering structures are constructed in elevation and placed on the potential trajectory of falling boulders, upslope areas to be protected. The cellular character is provided by the use of gabions (geocell) combining a mesh and different types of granular filling materials : crushed stones, mixture of sand and shredded tires or ballast. The lack of design methods for this type of structure has led to the creation of the research project ANR REMPARe, combining multi-scale experiments and numerical modeling. As part of this project and in the following of previous works, two experimental devices were developed, one to study the behavior of a small-scale structure consisting of an assembly of cells, the other to study the behavior of full-scale structures. It appears that the behavior of structures is conditioned by the materials used and the boundary conditions. The effectiveness of the structures is assessed through their ability to dissipate the impact energy by concentrating the damage in the front part and reducing the stresses and strains transmitted to the back part. The experimental results provide a database for calibration and validation of numerical models developed in parallel. The feedback allows to establish requirements for construction, monitoring and maintenance of these structures.

Dans le contexte actuel d'allongement de l'espérance de vie, la prévalence et le coût de prise en charge des maladies liées à l'âge telles que l'ostéoporose sont de plus en plus importants. Dans le cadre du développement de nouvelles stratégies de prise en charge des pathologies osseuses, la nutrition offre un potentiel évident et représente une excellente solution alternative aux traitements habituels. Bien que trop marginales, les études des activités biologiques de certains aliments ont pourtant d'ores et déjà montré des effets protecteurs sur l'acquisition du capital osseux et sa préservation par le biais de leurs propriétés anti-inflammatoires et antioxydantes. A ce titre, la consommation de grenade est envisagée car elle fait actuellement l'objet d'intérêts scientifiques croissants ayant déjà suggéré ses avantages nutritionnels et pharmacologiques pour la prévention de certaines pathologies chroniques associées au vieillissement. Dans le cadre du projet de thèse, les premiers travaux réalisés, focalisés donc sur la grenade, ont permis de dégager le concept selon lequel les propriétés biologiques de ce fruitexceptionnel seraient expliquées par la composition particulière de ses différentes parties : en polyphénols pour le jus (anthocyanines) et la peau (ellagitannins) et en acide punicique pour les pépins, et surtout au potentiel anti-oxydant et anti-inflammatoire de ces molécules. Cette hypothèse a donné lieu à une première étude à vocation phytochimique qui a permis de déterminer, de standardiser, produire et caractériser deux types d'extraits de grenade titrés en molécules d'intérêt (acide punicique et ellagitannins). Nous avons ensuite étudié l'impact de la consommation du fruit (donné dans sa totalité) ou de ses principales parties (jus et peau) ou encore d'extraits concentrés en ellagitannins et en acide punicique, sur la biologie osseuse, dans un modèle expérimental d'ostéoporose post-ménopausique bien décrit (ostéopénie consécutive à une carence oestrogénique induite par ovariectomie chez des souris C57bl6/j). Cette étude préclinique a permis de montrer que tous les régimessupplémentés en grenade (quelle que soit la partie) permettent de limiter les processus de déminéralisation et l'altération micro-architecturale de l'os, s'expliquant par une réduction des marqueurs de résorption osseuse et une amélioration de ceux de la formation ; et une diminution des paramètres inflammatoires, et oxydants. Ensuite, afin de déterminer les structures médiatrices de ces effets, une approche originale ex-vivo a permis d'étudier plus finement les mécanismes cellulaires ostéoblastiques et ostéoclastiques associés à la consommation des extraits de grenade testés. Cette analyse a été développée de façon à tenir compte du métabolisme particulier de ces micronutriments et donc des modifications systémiques engendrées suite à l'ingestion des extraits. Ce travail a permis de mettre en évidence que les effets observés in-vivo sur l'os,pouvaient être expliqués par une action directe aussi bien sur les ostéoblastes que sur les ostéoclastes, et donc une optimisation du remodelage osseux. De fait, la consommation d'ellagitannins et d'acide punicique augmente l'activité des ostéoblastes (activité alcaline phosphatase et formation de nodules de calcium) et l'expression des principaux acteurs et facteurs de transcription impliqués dans leur différenciation, tout en diminuant l'expression de ceux responsables de la différenciation ostéoclastique. Dans le même temps, l'analyse des transcrits met en évidence que les extraits de grenade favorisent l'activation d'acteurs impliqués dans les mécanismes de défenses contre le stress oxydant et l'inflammation, au niveau du microenvironnement osseux. Ces résultats révèlent pour la première fois le potentiel de la grenade au regard de la physiologie osseuse en proposant ses possibles mécanismes d'actions, via une approche nutritionnelle complète et intégrée respectant la physiologie. / In the current context of increased life expectancy, prevalence and socioeconomic consequences of age-related diseases such as osteoporosis represent a major public health problem worldwide. This is why development of new strategies of prevention is highly suitable to provide a wide array of options (alternatives to usual therapies) for health professionals. So far, studies targeting nutrient biological activities have been mainly focused on both calcium and vitamin D. Nevertheless, other nutrients have shown a protective effect on bone mass acquisition and preservation through their anti-inflammatory and antioxidant properties. In this light, pomegranate is endowed with such a potential. Indeed there is an increasing scientific interest that has already suggested its nutritional and pharmacological benefits on prevention of some chronic age-associated diseases. As part of this project, the initial work focused on pomegranate has highlighted the link between its health benefit potential and the exceptional composition of its main parts: polyphenols from the juice (anthocyanins) and the peel (ellagitannins) and punicic acid from seed, those micronutrients being able to elicit antioxidant and anti-inflammatory capacities. Our work hypothesis resulted from a first phytochemical study leading to identify, standardize, characterize and produce two types of pomegranate extracts titrated on 2 molecules of interest (punicic acid and ellagitannins). We thus investigated the outcome of consumption, first of the whole fruit or its principal parts (peel and juice) and in a second time of concentrated ellagitannins and punicic acid extracts on bone biology in a well described experimental model of postmenopausal osteoporosis (osteopenia induced by estrogen deficiency after ovariectomy in C57bl6/j mice). In this preclinical study, wedemonstrated that all the diets supplemented with pomegranate significantly prevented bone loss and micro-architecture impairment. Those findings are associated with transcriptional changes in bone tissue, suggesting involvement of both osteoclastogenesis inhibition and osteoblastogenesis improvement, and reduced inflammatory and oxidative parameters, as well. Then, to determine more accurately the molecules and the signaling pathways involved in those effects, an original ex-vivo study was set up on both osteoblasts and osteoclasts, with respect to physiological conditions (i.e., the aim being to mimic systemic changes and generation of specific circulating metabolites associated with the extractsingestion). This work allowed clarifying the bone sparing effects observed in-vivo. Indeed, pomegranate extracts had the ability to elicit a significant increase in alkaline phosphatase activity, matrix mineralization and transcriptional levels of major osteoblast lineage markersinvolving key signaling pathways, while the expression of specific osteoclast differentiation markers and RANK-RANKL downstream signaling targets were down-regulated. In addition, transcripts analysis revealed that pomegranate extracts were able to induce defense mechanisms against oxidative stress and inflammation in the bone microenvironment. Our results show for the first time the pomegranate potential regarding bone physiology, underlying its possible mechanisms on bone remodeling through a complete and integrated nutritional approach respecting the physiology.

Ce projet explore les mécanismes de la morphogenèse des glandes mammaires, comme modèle de progression du carcinome du sein. La morphogenèse de la glande mammaire résulte de la coordination de réponses cellulaires distinctes (prolifération, différenciation, motilité, invasivité, apoptose) régulées par de nombreuses voies, y compris Wnt, EGF, FGF, Notch, SHH, Myc et l'activation hormonale. Nous estimons qu'il est essentiel d'analyser individuellement l'impact de ces voies dans la modulation de la prolifération, de la différenciation, de la motilité, de l'invasivité, de l'apoptose, de la cohésion intercellulaire et de la polarité dans les cellules impliquées dans une migration morphogénétique cohérente.Nous avons développé des modèles en 3D améliorés pour analyser l'impact d'EMT-TF dans un environnement 3D. Notre système permet de surveiller simultanément les voies mentionnées au niveau cellulaire pendant trois semaines, une période ajustée pour tester les médicaments de chimiothérapie. Notre premier modèle décrit l'émergence primaire des cellules envahissantes de carcinome mammaire de l'épithélium mammaire. Les cellules sont traitées avec des médicaments définis ou seront transfectées avec diverses constructions (en cours de validation) améliorant ou réprimant des voies spécifiques telles que Slug, en plus des constructions permettant de suivre l'évolution des structures cellulaires par marquage GFP en vidéomicroscopie. / This project explores the mechanisms of mammary gland morphogenesis, as a model for breast carcinoma progression. Mammary gland morphogenesis results from the coordination of distinct cell responses (proliferation, differentiation, motility, invasiveness, apoptosis) integrated by numerous pathways, including Wnt, EGF, FGF, Notch, SHH, Myc and hormonal activation. For the purpose of this study, we feel it is critical to analyze individually the impact of theses pathways in modulating proliferation, differentiation, motility, invasiveness, apoptosis, intercellular cohesion, and polarity in cells involved in a coherent morphogenetic migration.We have designed improved 3D models to analyze the impact of EMT-TF in a 3D environment. Our system allows monitoring simultaneously the mentioned pathways at a cellular level for three weeks, a period adjusted to test chemotherapy drugs.Our first model describes the primary emergence of invading breast carcinoma cells from mammary epithelium. Cells are treated with defined drugs or will be transfected with various constructs (under validation) enhancing or repressing specific pathways such as Slug, in addition to constructs allowing the monitoring of cell structures by GFP labeling for video microscopy..

La résistance aux antibiotiques est devenue un problème majeur de santé publique à travers le monde pouvant conduire à l’impasse thérapeutique. L’utilisation abusive et inappropriée des antibiotiques en médecine humaine mais également en médecine vétérinaire est en grande partie responsable de la multiplication et de la propagation des bactéries multirésistantes (BMR). Les entérobactéries, hôtes naturels du tube digestif de l’homme et des animaux, ont particulièrement subi ces pressions de sélection antibiotiques et ont pu, grâce à leur capacité à échanger du matériel génétique, acquérir de plus en plus de mécanismes de résistance aux antibiotiques. L’environnement joue un rôle de diffuseur par l’intermédiaire des déchets humains et animaux qu’il reçoit mais est également un pourvoyeur de gènes de résistance grâce aux bactéries naturellement résistantes qu’il héberge. En Guadeloupe, à l’exception des données de surveillance hospitalière des BMR, aucune étude portant sur la résistance aux antibiotiques n’avait été réalisée. Les objectifs de ce travail de thèse étaient donc (i) d’évaluer l’importance de la résistance en milieu communautaire en étudiant la résistance aux antibiotiques des entérobactéries isolées des infections urinaires communautaires et (ii) d’étudier la diffusion environnementale des entérobactéries résistantes aux antibiotiques (ERAs) dans les rivières et les eaux de mer recevant des effluents de stations d’épuration (STEPs) mais également au sein de la faune sauvage terrestre de Guadeloupe.Nous avons donc pu grâce à ce travail mettre en évidence une diffusion environnementale de souches d’ERAs en lien avec les activités humaines. Les rejets de STEPs ont été identifiés comme une des sources d’ERAs et en particulier d’EBLSEs dans l’environnement. Néanmoins, nos résultats montrent que d’autres activités humaines, qui feront l’objet de futures investigations, peuvent être des sources potentielles d’ERAs. La prévention passe donc par une amélioration globale de la gestion des déchets avec notamment une remise à niveau des STEPs et le rejet au large des eaux usées. / Antibiotic resistance has become a major public health concern worldwide that could lead to therapeutic impasse. The overuse and misuse of antibiotics in human medicine but also in veterinary medicine is largely responsible for the proliferation and spread of multi-drug resistant (MDR) bacteria. Enterobacteriaceae are subject to this selective pressure, as the digestive tract is their main reservoir. Moreover, thanks to their ability to exchange genetic material, they can acquire new antibiotic resistance determinants. Through human and animal waste, antimicrobial resistant bacteria can spread in the environment. However, the environment is also a supplier for antibiotic resistance since environmental bacteria naturally harbor antibiotic resistance determinants.In Guadeloupe, except for data from MDR bacteria surveillance in the hospital, no studies concerning antibiotic resistance had been carried out. The objectives of this thesis were (i) to evaluate the antimicrobial resistance in the community by studying antimicrobial susceptibility of Enterobacteriaceae strains isolated from community-acquired urinary tract infection and (ii) to study the environmental spread of antimicrobial resistant Enterobacteriaceae (AREs) in river and sea waters receiving effluents from wastewater treatment plants but also in terrestrial wildlife.Our work highlighted the environmental spread of AREs linked to human activities. WWTPs discharge has been identified as a source of AREs, especially ESBLEs, in the environment. Nevertheless, other human activities may release ARB in the environment, and some will be explored in further studies. Thus, prevention requires an overall improvement in waste management, and wastewater discharge should occur in open sea as often as possible

La dégénérescence des disques intervertébraux (DD) est un processus naturel qui touche une grande partie de la population. Toutefois, elle peut devenir pathologique et ainsi être accélérée par de multiples facteurs et conduire à un dysfonctionnement précoce des disques lombaires. La DD est un phénomène asymptomatique, ce qui le rend délicat à diagnostiquer précocement. Dans ce cadre, le présent travail vise à développer une méthodologie de diagnostic de la DD utilisant imagerie médicale et modélisation biomécanique.Les disques intervertébraux (DIV) sont des articulations fibro-cartilagineuses qui lient les vertèbres du rachis entre elles. Ils ont pour rôle de supporter et redistribuer les chargements appliqués au rachis tout en assurant sa mobilité. Le DIV peut être assimilé d’un point de vue mécanique à un milieu poreux biologique dont le squelette est formé par la matrice extracellulaire (MEC) et la phase fluide par son contenu hydrique. C’est un milieu hétérogène et anisotrope. Possédant une pression osmotique interne élevée, les DIV ne sont pas vascularisés et possèdent un contenu hydrique important dans lesquels les nutriments cellulaires diffusent à partir des vertèbres adjacentes. Cette particularité rend le fonctionnement des disques très dépendant de la régulation en eau en particulier lorsque ces derniers sont soumis à des sollicitations mécaniques non physiologiques.L’une des clés dans l’élaboration d’un diagnostic fiable de la DD peut être de déterminer de manière objective certaines des caractéristiques internes au disque relatives à son hydratation. Dans le présent travail, une méthodologie de diagnostic quantitatif de la viabilité discale et plus largement de la DD est ainsi proposée. Cette méthodologie se base sur un couplage entre l’imagerie médicale et l’analyse par modélisation du comportement biomécanique du DIV. Un modèle physique biphasique du DIV est développé à l’aide de données déduites d’images IRM. Ce modèle tient compte de l’anisotropie du DIV et des effets induits par les déformations mécaniques sur le processus de transport nutritif.La partie mécanique du modèle est tout d’abord validée en utilisant des résultats d’essais de relaxation réalisés précédemment par l’équipe de biomécanique d’IRPHE. Le modèle est à même de reproduire la distribution de la porosité à l’intérieur du DIV et la perte d’eau suite à un effort mécanique. Cela permet de confirmer la fiabilité de la méthodologie de diagnostic développée pour les cas étudiés. En intégrant le couplage mécano-métabolique, la réponse biomécanique du DIV à des chargements quasi statiques et cycliques est ensuite analysée. / Intervertebral disc degeneration (DD) is a natural process affecting a large part of the population. However, it can be accelerated by several factors and then become associated to lumbar disc pathologies. Given that the DD is symptomless, it is complicated to diagnostic it early. In this context, the present work aims to develop a new methodology of DD diagnostic based on medical imaging and biomechanical modeling.The intervertebral discs (IVD) are fibro-cartilaginous joints that connect vertebrae together ensuring their relative motion. They support and distribute loads applied on the spine. Mechanically, the IVD can be assimilated to a biological porous media in which the solid phase is composed of the extracellular matrix (MEC) and the fluid phase is formed by water content. It is a non-homogeneous and anisotropic component. The IVD is nonvascularized and characterized by a high water content in which cell nutrients diffuses from the adjacent vertebrae. Given this latter particularity, the porosity of the IVD presents a key factor in in its functioning especially when exposed to mechanical non-physiological loads. One of the main keys in the elaboration of a reliable DD diagnostic is to determine objectively some of the IVD interne properties related to its water content. In the present work, a new quantitative methodology of DD diagnostic is proposed. This method is based on a coupling between the medical imaging and the IVD biomechanical behavior modeling. A biphasic IVD model is developed using data from MRI imaging. This model takes into account the anisotropy of the IVD and the effect of the mechanical deformation on the nutrient transport process.The mechanical part of the developed model was firstly validated using results of relaxation tests previously performed by the biomechanics staff of IRPHE. The model is able to predict water distribution within the IVD and the water loss as response to a mechanical load. These results confirm the reliability of the developed diagnostic methodology for the studied cases. The biomechanical response to quasi-static and cyclic loads is then analyzed. The present work proposes and evaluates a new methodology of DD quantitative diagnostic. It also analyzes and compares mechanical and metabolic responses to quasi-static and cyclic loads.

Les lésions cérébrales induisent une mort neuronale associée à des déficits fonctionnels importants. Afin de pallier aux capacités limitées de régénération spontanée des neurones du système nerveux central adulte, nous avons évalué, dans un modèle de lésion par aspiration du cortex moteur chez la souris adulte, le potentiel de stratégies de remplacement cellulaire par la transplantation de neurones embryonnaires ou dérivés de cellules souches, et la mobilisation des cellules souches endogènes présentes dans la zone sous-ventriculaire (ZSV). L'efficacité des neurones greffés dépend de leur capacité à adopter un phénotype neuronal approprié et à établir des projections spécifiques vers l'hôte. Nous avons montré que les cellules embryonnaires transplantées immédiatement après la lésion dans le cortex moteur lésé se différencient en neurones matures corticaux et envoient des projections appropriées vers les cibles du cortex moteur. Nous avons montré qu'introduire un délai d'une semaine entre la lésion du cortex moteur et la transplantation augmente la vascularisation et la prolifération des cellules transplantées, ainsi que la densité des projections qu'elles développent. Par ailleurs, nous avons étudié la possibilité de générer des neurones corticaux à partir de cellules souches humaines comme source alternative de neurones à transplanter. Enfin, nous avons montré que la lésion du cortex moteur induit une augmentation de la prolifération cellulaire et de la neurogenèse dans la ZSV, et favorise la migration des neuroblastes de la ZSV vers le site de lésion. / Damage to the adult motor cortex can lead to severe deficits in motor function. One strategy for overcoming the generally limited capacity of the mature central nervous system to regenerate axons in response to cell loss is cell replacement based therapies. We studied brain repair strategies in a mouse model of motor cortex aspiration lesion by using transplantation of embryonic neurons or stem cells-derived neurons and by evaluating the potential of endogenous stem cells found in the subventricular zone. Neuronal transplantation efficacy depends on the capacity of the transplanted cells to developp into appropriate neuronal phenotype and establishment of specific connections. We have shown that embryonic cells grafted immediately after lesion into the lesioned motor cortex develop into mature neurons with appropriate phenotype and establish projections towards appropriate targets. We have shown that introducing a delay of one week between motor cortex lesion and transplantation enhances graft vascularization, grafted cells proliferation and the density of transplant-to-host projections. Besides, we have studied the possibility to generate cortical neurons from human stem cells as an alternative source of neurons for transplantation. Finally, recruitment of endogenous stem cells found in the SVZ was examined in a mouse model of cortical lesion. We have shown that motor cortex injury increases cellular proliferation and neurogenesis in the SVZ and the migration of neuroblasts near the lesion site via blood vessels and astrocytes assisted migration.

Mesenchymal stromal cells (MSC) are adherent, clonogenic, fibroblast-like cells endowing with unique multipotent differentiation potential and immunosuppressive properties. They are considered as promising candidates for regenerative medicine and immunotherapy. <p>MSC can be isolated from different tissue sources including bone marrow (BM), adipose tissue (AT) and Wharton’s Jelly (WJ). Although fulfilling the ISCT criteria required to be recognized as MSC, MSC from these different sources could disclose some differences taking into account their different anatomical origin and ontogeny as well.<p>In the present work, we investigated the influence of MSC source on their immunosuppressive as well as differentiation properties. We further extended our study to the role of the microenvironment (infection and inflammation) on these features. <p>We show that BM-MSC express Toll-like receptors (TLR) from TLR1 to TLR6. In an inflammatory environment, TLR2, 3 and 4 are significantly upregulated. By upregulating TLR3 and TLR4 transcription, inflammation increases BM-MSC responsiveness to LPS (TLR4 ligand) and poly(I:C) (TLR3 ligand) leading to a pro-inflammatory shift of their cytokine profile. The effect of TLR ligation on BM-MSC osteogenic potential is donor dependent. Inflammation as well as stimulation with LPS and poly(I:C) result in a decrease of BM-MSC immunosuppressive capabilities. <p>We further observed that BM-, AT- and WJ-MSC do not have the same pattern of TLR expression and consequently do not respond the same way to bacterial or viral infection. WJ-MSC do not express TLR4 and although TLR3 is present at the protein level it is not functional as its ligation do not trigger cytokine expression. Inflammation modulates this TLR pattern expression by upregulating TLR3 in all three MSC types and TLR4 only in BM-MSC. TLR ligation increases the production of inflammatory cytokines in BM- and AT- but not in WJ-MSC and augments anti-inflammatory cytokines in AT-MSC. Although inflammation increases in all MSC types the secretion of inflammatory cytokines, additional TLR triggering does not further affect WJ-MSC. The immunosuppressive potential of WJ-MSC on mixed leucocytes reaction (MLR) is not affected either by inflammation or by TLR triggering.<p>On the differentiation side, WJ-MSC has the lower potential to differentiate into osteoblast as compared to BM- and AT-MSC, as revealed by alkaline-phosphatase (ALP) activity and by measuring extracellular Ca2+ deposits. However, inflammation is able to strongly increase the osteogenic differentiation of WJ-MSC as calcification and ALP activity appears as early as at day 7. However this latter enzymatic activity remains much lower than that disclosed by BM-MSC. TLR3 or TLR4 triggering does not affect the osteogenesis of WJ-MSC while it increases it in AT- and also, although to lesser extent, in BM-MSC.<p><p>Our work establishes that the source from which MSC is derived is of major importance for the design of MSC based immunointervention. WJ-MSC appear to be the most attractive cell type when an immunosuppressive action is required in an inflammatory or infectious context. Although WJ-MSC are poorly osteogenic, a complete osteogenic differentiation can be obtained under inflammatory conditions. Taking into account their easy accessibility as well as their huge proliferative potential, these data open an avenue for using these cells in regenerative medicine particularly in clinical settings where chronic inflammation or infection have to be considered. <p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished