La radiothérapie utilisée pour le traitement des tumeurs cancéreuses peut entraîner des lésions cutanées (radiodermites) difficiles à guérir. Il n'existe actuellement aucun traitement curatif pour la prise en charge de ces lésions extrêmement débilitantes pour les patients. Le but de mon projet de maîtrise est de mieux comprendre, grâce à un modèle préclinique, l'impact dose-dépendant des rayonnements ionisants sur la peau précocement et tardivement après la radiothérapie. Nous voulons également caractériser comment le processus de guérison de cette peau irradiée est affecté après la chirurgie et ainsi pouvoir évaluer quantitativement l'efficacité de nouveaux traitements potentiels. Nous avons mis au point des pansements biologiques composés de cellules souches extraites du tissu adipeux humain (ASC) qui sécrètent des niveaux élevés de facteurs pro-guérison. Ces tissus naturels sont produits sans biomatériaux en culture sans sérum, qui sont des caractéristiques appréciées au vu d'une application clinique. Ces pansements, appliqués aux lésions radiologiques, pourraient agir en synergie avec l'oxygénothérapie hyperbare (HBOT), dont les effets sur la guérison des plaies radiologiques sont présumés. Notre hypothèse est que dans notre modèle murin, nous pourrons recréer et caractériser les effets néfastes de l'irradiation afin d'évaluer le potentiel thérapeutique de l'application topique des pansements biologiques seule ou en combinaison avec la thérapie hyperbare. Les différentes doses d'irradiation ont entraîné des altérations cutanées modérées à graves de la peau et la cicatrisation est significativement retardée dans la peau irradiée. Nos données indiquent que l'application hebdomadaire des pansements biologiques et les sessions d'HBOT, seules ou combinées, favorisent significativement la vitesse de cicatrisation, la néoangiogenèse et réduisent significativement la fibrose cutanée de la peau irradiée. Ces travaux ont permis d'établir un modèle murin afin d'évaluer l'impact physiopathologique de l'irradiation et l'efficacité de ces traitements pour améliorer la guérison, accélérer le rétablissement et à terme redonner aux patients une meilleure qualité de vie. / Radiotherapy used to treat cancer tumors can produce skin lesions (radiodermatitis) that are difficult to heal. There is currently no curative treatment for the management of these lesions, which are extremely debilitating for patients. The goal of my master's project is to better understand, using a preclinical murine model, the dose dependent impact of ionizing radiation on the skin at early and late stages after radiotherapy. We also want to characterize how the healing process of this irradiated skin after surgery is affected and thus be able to quantitatively determine the efficacy of new treatments. We have developed biological dressings using human adipose-derived stem/stromal cells (ASCs) that secrete high levels of prohealing factors. These natural cell-based tissues are produced without exogenous biomaterials and feature an abundant human extracellular matrix. These living biological dressings, applied to radiological wounds, could work in synergy with hyperbaric oxygen therapy (HBOT), which is presumed to have benefits for radiological wound healing. Our hypothesis is that using our murine model, we will recreate and study the negative effects of irradiation in order to evaluate the therapeutic potential of topical application of biological dressings alone or in combination with hyperbaric therapy. The different doses of irradiation resulted in moderate to severe skin changes and healing was significantly delayed in the irradiated skin. Our data indicate that HBOT sessions combined with weekly application of the biological dressings significantly promoted the kinetics of healing, neoangiogenesis and significantly reduced fibrosis in the irradiated skin. This work validates the establishment of a preclinical model to evaluate the pathophysiological impact of irradiation and the effectiveness of these treatments in improving healing, accelerating recovery and ultimately giving patients a better quality of life.

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Introduction : L’administration d’opioïdes par voie sous-cutanée peut occasionner des épisodes de dépression respiratoire menant à des décès évitables. Grâce à leur efficacité, les opioïdes demeurent la thérapie de premier choix pour le soulagement de la douleur modérée à sévère. Cependant, de plus en plus d’usagers présentent un ou plusieurs facteurs de risque de dépression respiratoire qui justifient une surveillance clinique adaptée à leur condition. Pour assurer une surveillance sécuritaire des usagers, des lignes directrices professionnelles doublées de mesures organisationnelles sous forme de directives et protocoles de surveillance infirmière ont été instaurées. La surveillance clinique demeure toutefois inadéquate, nous permettant de supposer qu’il existe, au-delà des éléments organisationnels, des déterminants individuels influençant la surveillance infirmière. Objectif : Identifier les déterminants de l’intention des infirmières d’exercer la surveillance clinique lors du pic d’action des opioïdes sous-cutanés auprès d’adultes hospitalisés. Méthodes : Étude corrélationnelle prédictive auprès d’infirmières d’unités de chirurgie et médecine (n = 104) d’un établissement de santé québécois par le biais d’un questionnaire auto-rapporté. Des régressions multiples ont été réalisées pour identifier les déterminants associés à l’intention d’adopter le comportement souhaité. Résultats : La perception de contrôle et la norme professionnelle ont été identifiés comme étant les principaux déterminants de l’intention des infirmières à exercer une surveillance lors du pic d’action des opioïdes. Discussion et conclusion : Par l’identification des déterminants individuels les plus susceptibles d’expliquer l’intention d’exercer une surveillance adaptée lors du pic d’action des opioïdes, cette étude permet de cibler des pistes d’intervention en matière de sécurité clinique. / Introduction: Subcutaneous administration of opioids may cause episodes of respiratory depression leading to preventable deaths. Due to their efficacy, opioids remain the first-choice therapy for the relief of moderate to acute pain. However, more and more inpatients have one or more risk factors for respiratory depression that justifies clinical surveillance adapted to their condition. To ensure safe monitoring of inpatients, professional guidelines, coupled with organizational measures in the form of guidelines and nurse monitoring protocols, have been introduced. Despite the action taken, clinical surveillance remains inadequate, allowing us to assume that there are, beyond the organizational elements, individual determinants influencing nurse supervision. Objective: Identify the determinants of the intention of nurses to conduct clinical surveillance of adults in hospital during the peak action of subcutaneous opioids. Methods: Predictive correlational study among nurses of surgical and medicine units of a Quebec health facility (n = 104) through a self-reported questionnaire. Multiple regressions were carried out to identify the determinants associated with the intention to perform the desired behaviour. Results: Perceived control and professional standards have been identified as the key determinants of nurses' intention to perform clinical surveillance associated with opioid at the time of peak effect. Discussion and conclusion: By identifying the individual determinants most likely to explain the intention to exercise appropriate surveillance at the peak of opioid action, this study helps to target clinical safety interventions.

Le traitement des maladies de la peau ainsi que des plaies étendues chroniques ou aiguës par thérapie cellulaire sont révolutionnaires. La préservation des cellules souches épithéliales dans les cultures de kératinocytes et lors de la production de substituts cutanés est cruciale au succès clinique de ces traitements. L'objectif général de ce projet de doctorat était d'approfondir les connaissances sur la préservation de ces cellules souches. D'abord, les travaux décrits dans cette thèse ont permis de mieux comprendre quels facteurs contribuent à l'établissement d'une niche et donc à la préservation des cellules souches épithéliales dans des substituts cutanés. Ceci a été accompli par une revue systématique des études cliniques décrivant la greffe de substituts cutanés bilamellaires sur des sujets humains au cours des dernières décennies. J'ai trouvé que, bien que plusieurs combinaisons de conditions de culture et de méthodes de production de substituts cutanés puissent mener à l'établissement d'une niche, deux facteurs semblent avoir plus d'importance. Mes résultats indiquent effectivement que l'utilisation d'une couche nourricière ainsi que de sérum - ou d'un remplacement de sérum, tel que de l'extrait de glande pituitaire bovine - dans le milieu de culture sont associés à une meilleure persistance de greffe à long terme. Par la suite, j'ai démontré que l'utilisation d'une couche nourricière d'origine humaine plutôt que murine permettait de maximiser le potentiel prolifératif et la clonogénicité de kératinocytes primaires humains en culture. Cette divergence pourrait s'expliquer par l'activation des voies signalétiques impliquant Akt, STAT5, p53 et AMPKα1. J'ai aussi investigué l'effet du type d'inducteur d'AMP cyclique sur les cultures de kératinocytes et étudié s'il était dépendant du type de couche nourricière employé. Bien que je n'aie pas détecté d'effet d'interaction entre ces facteurs, mes travaux ont cimenté l'isoprotérénol plutôt que la toxine du choléra comme inducteur d'AMP cyclique de choix pour les applications de recherche fondamentale au LOEX. Mes travaux ont ensuite mené à la mise au point d'un système de culture de kératinocytes et de production de substituts cutanés humains avec un milieu sans sérum. En effet, en l'absence d'un milieu sans sérum commercial capable de préserver efficacement les cellules souches épithéliales en culture, mon équipe et moi avons développé ab initio notre propre milieu de culture que nous avons appelé Surge SFM. Contrairement à la norme, ce milieu a été développé pour être utilisé conjointement à une couche nourricière humaine. J'ai démontré que Surge SFM peut être utilisé pour cultiver des kératinocytes fraîchement isolés ainsi que pour amplifier des kératinocytes ayant préalablement été cryopréservés après avoir été cultivés avec du sérum. De plus, mes résultats suggèrent qu'il y a très peu de différences au niveau transcriptomique entre des kératinocytes cultivés avec Surge SFM et le milieu conventionnel avec sérum. D'ailleurs, selon des analyses in silico, ces quelques différences pourraient s'expliquer par une modulation en amont de l'expression d'EHF, un facteur de transcription régulant plus de 400 gènes impliqués dans la différentiation des kératinocytes humains et la formation de l'épiderme. J'ai ensuite montré que ce milieu permet de préserver les populations de cellules souches épithéliales en culture par des essais de clonogénicité et de cytométrie en flux. Finalement, j'ai démontré que ce nouveau milieu chimiquement défini peut être utilisé pour la production de substituts cutanés par autoassemblage et que ces derniers persistent au moins jusqu'à 6 mois après leur greffe sur des souris athymiques, démontrant encore une fois que les cellules souches épithéliales peuvent être préservées avec ce nouveau milieu. Dans l'ensemble, les travaux de cette thèse ont permis de mieux comprendre les facteurs et les conditions favorables à la préservation des populations de cellules souches épithéliales dans les cultures de kératinocytes primaires humains. Ceci a mené au développement d'un nouveau milieu de culture sans sérum permettant la préservation des cellules souches épithéliales lors de la culture de kératinocytes en monocouche et lors de la production de substituts cutanés bilamellaires, ce qui représente une avancée importante dans le domaine du génie tissulaire cutané.

Le but de ce travail a été d’étudier l’influence d’un certain nombre de composés actifs de nature différente sur les microorganismes commensaux de la peau humaine et des microorganismes proches en s’intéressant tout particulièrement à la formation de biofilms mono-espèces et binaires par ces microorganismes, afin d’étudier les mécanismes d’action de ces composés, et de chercher à définir la structure de la matrice de ces biofilms (travail réalisé sur la souche acnéique cutanée Cutibacterium acnes RT5) ; 1 ; Pour la première fois, il a été montré que l’antibiotique azithromycine dans les concentrations subunhibitrices stimule la croissance des biofilms de la souche saprophyte de P. chlororaphis 446, et que le système de détection du quorum sensing AHL-dépendant participe à ce processus. La stimulation de la croissance des biofilms par l’azithromycine s’expliquerait par la synthèse de polysaccharides de matrice, conduisant à une résistance accrue au choc thermique des biofilms. 2. L’effet inhibiteur de l’agent authelminthique niclosamide sur la croissance des cultures planctoniques et des biofilms de S. aureus, M luteus C01 et K. schroeteri H01 a été découvert. 3. Il a été montré que l’UTX ™ et le PS291 ® utilisés en cosmétique suppriment significativement la croissance des biofilms S. aureus MFP03 et de C. acnes, sans effet toxique. L’UTW déplace la balance des bactéries viables vers S. epidermidis MFP04 dans un biofilm binaire de S. aureus MFP03 et de S epidermidis MFP04. Dans les biofilms binaires de S. aureus MFP03 et de C. acnes RT5, les deux composés équilibrent la balance en faveur de C. acnes RT5. 4. Un effet des NUPs (ANF et CNP a été montré pour la première fois sur S. aureus, S epidermidis et C. acnes. Une dépendance vis-à-vis des conditions de culture de l’effet des NUPs sur la croissance des biofilms de ces microorganismes a été démontrée. 5. Une technique pour isoler la matrice des biofilms des bactéries à Gram positif a été développée. Il a été démontré que les composants dominants de la matrice des biofilms de C. acnes RT5 sont les polysaccharides. 6. Pour la première fois, une étude approfondie du protéome total de la matrice de C. acnes RT5 a été réalisée. La présence de plus de 400 protéines dans la matrice, la présence d’un grand nombre d’hydrolases, spécifiques de divers substrats, et d’autres enzymes qui fournissent un potentiel catalytique élevé à la matrice des biofilms de C. acnes RT5 ont été découverts. 7. L’analyse SERS de la biomasse et de la matrice des biofilms de C. acnes RT5 a été réalisée pour la première fois, le profil spectral des cellules et de la matrice de C. acnes RT5 ont été compilés, ce qui permettra de l’utiliser pour créer une base de données de spectres SERS. / Résumé en anglais non fourni.

Le follicule pileux (FP) est un appendice cutané animé par un cycle régénératif dynamique provoquant des modifications de son microenvironnement. Les cellules de Langerhans (CLs), sentinelles de l’épiderme, sont en partie localisées à proximité du FP. Cette association spatiale nous a conduit à explorer le possible impact du cycle pileux sur l’homéostasie des CLs. Durant mon doctorat, nous avons mis en évidence (1) une augmentation de la prolifération des CLs au cours de l’anagène (phase de pousse du poil), (2) le mécanisme moléculaire sous-jacent impliquant une variation d’expression folliculaire de l’IL-34, une cytokine cruciale dans l’homéostasie des CLs et (3) un départ accru des CLs vers les ganglions lymphatiques en catagène (phase de régression du FP) concomitant avec le recrutement de cellules susceptibles d’être des précurseurs des CLs.Par ailleurs, la structure de la peau ainsi que la densité et le type de FP peuvent varier selon la région corporelle considérée. Nous avons émis l’hypothèse de variations locales dans la composition du système immunitaire cutané. Notre étude, focalisée sur les cellules dendritiques cutanées, a démontré l’existence d’une hétérogénéité de ces cellules en fonction de la zone de peau considérée. / The hair follicle (HF) is a skin appendage endowed with a dynamic regenerating cycle. This renewal remodels the HF microenvironment. Langerhans cells (LCs) are epidermal immune sentinels, a part of which localizes close to the HF. This spatial association led us to explore whether the HF cycle could impact on LC homeostasis. During my doctorate, we uncovered an anagen (HF growing phase)-associated burst of LC proliferation with dividing cells associated with the HF. Using mouse models of HF loss and hair cycle manipulation, we showed that HFs are dispensable for initial formation of the LC network but critical for the proliferation burst. We correlated it to a cyclic variation of IL-34 expression, a crucial cytokine for LC homeostasis, by a specific subset of HF cells. In addition, catagen (HF regression phase) is characterized by the departure of LCs to draining lymph nodes and the concomitant recruitment of a potential LC precursor.The skin structure as well as the density and type of HFs vary across body areas. This observation led us to assess the possibility of local variations in skin immune cells composition. Our study, focused on cutaneous dendritic cells, highlighted an heterogeneity in those cells according to the skin area considered.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2009-2010 / Le domaine du génie tissulaire ouvre la voie à l'utilisation de nouvelles stratégies pour l'obtention de tissus de remplacement. Un soin particulier doit être porté lors de la production de ces substituts afin d'optimiser la quantité et la qualité des cellules prolifératrices présentes à l'intérieur de ces tissus. Nos analyses ont permis de déterminer que les caractéristiques du site de prélèvement cutané influençaient la quantité de cellules souches retrouvées in situ. De plus, nos expérimentations sur le modèle de peau reconstruite par auto-assemblage permet de préserver les cellules avec un cycle lent de division cellulaire, une caractéristique des cellules souches cutanées. Finalement, la cryopréservation, utilisée pour conserver les lignées de kératinocytes, n'influence pas la fonction des cellules souches épithéliales. Ces résultats suggèrent que les techniques utilisées pour la production de substituts cutanés sont optimales dans un contexte où la conservation des cellules souches est une nécessité.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2005-2006 / Les cellules souches sont à la base de la régénération des tissus adultes et du maintien de leur homéostasie. Afin d'étudier le processus de différenciation des cellules souches cutanées et d'approfondir nos connaissances sur les conditions qui contrôlent leur différenciation en épiderme et/ou en follicules pileux in vitro différents substituts cutanés ont été mis au point par génie tissulaire. D'une part, la portion dermique des peaux reconstruites a été produite par la superposion de feuillets de matrice extracellulaire produits par des fibroblastes humains ou murins cultivés en présence d'acide ascorbique. D'autre part, des kératinocytes (humains ou murins) ou des follicules pileux immatures (murins) ont été implantés sur les dermes reconstruits. Les propriétés histologiques et immunohistochimiques des tissus ont été évaluées après leur maturation in vitro ou sur l'animal. Nos résultats ont révélé que les interactions mésenchyme-épithéliales créées dans la peau reconstruite par génie tissulaire influencent significativement la voie de différenciation qu'empruntent les kératinocytes engendrés par les cellules souches et qu' il est possible, en recréant les conditions adéquates, de reconstruire des substituts cutanées aux propriétés histologiques similaires à la peau native ainsi que des peaux reconstruites capables de soutenir la formation de follicules pileux après la greffe. Des études in situ ont également été menées sur les cellules souches de la vibrisse de la souris. Nous avons observé que les kératinocytes présentant un cycle cellulaire long forment deux populations distinctes dans la région du renflement: une est en contact avec la membrane basilaire et l'autre ne l'est pas (appelée Bs1). Chacune de ces populations possède un aspect histologique distinct et présente une organisation, du réseau de kératine qui lui est spécifique et qui est associée à l'expression de kératines particulières. L'étude des vibrisses des souris dont le gène de la kératine 17 (K 17) a été invalidé a révélé que la K 1 7 est essentielle à la formation des vibrisses et à l'intégrité ultrastructurale des cellules Bs 1. En conclusion, mes travaux apportent de nouvelles données sur les conditions qui régissent la différenciation des cellules souches cutanées et sur les caractéristiques intrinsèques des cellules souches de la vibrisse.

Nos travaux de thèse se situent à l’interface entre la recherche fondamentale en neuroscience et ses applications cliniques dans le domaine de la chirurgie réparatrice des membres. Nous nous sommes intéressés au Syndrome Douloureux Régional Complexe de type I caractérisé par l’occurrence d’un état douloureux chronique et d’une perte sévère de mobilité segmentaire. Cette affection, dont l’incidence clinique est élevée, reste à ce jour largement incomprise dans ses mécanismes physiopathologiques et les moyens de traitement disponibles sont d’une efficacité limitée. Dans ce cadre, nous avons d’abord développé une méthodologie de traitement non médicamenteux des deux principaux symptômes de l’algodystrophie que sont la douleur chronique et la mobilité articulaire et validé leur efficacité thérapeutique sur une population de patients.La méthode s’appuie sur les propriétés physiologiques des vibrations mécaniques transcutanées et des vibrations tendineuses qui sont de puissants activateurs des mécanorécepteurs cutanés et proprioceptifs musculaires. L’activation isolée ou conjointe de ces deux canaux sensoriels permet tout à la fois de générer une antalgie puissante et durable et d’améliorer de façon significative la mobilité articulaire. Nous avons ensuite recherché les mécanismes responsables de ces effets. L’utilisation d’un modèle de douleur expérimentale nous a alors permis de montrer que la réduction importante et durable de la douleur générée par les vibrations a une origine à la fois tactile et proprioceptive musculaire, et que ses mécanismes d’action affectent à la fois la transmission médullaire des informations nociceptives et leur traitement central. D’un point de vue théorique nos résultats suggèrent que les afférences proprioceptives cutanées et musculaires contribuent au contrôle des phénomènes douloureux et que les flux afférents proprio-tactile contribuent à la préservation des propriétés fonctionnelles des réseaux centraux responsables de la représentation et de la commande du mouvement. / This thesis tends to deal with both the aspects of neuroscience fundamental research and its possible clinical applications in limbs’ reconstructive surgery. We focused our attention on Complex Regional Pain Syndrome Type I characterized by a chronic pain syndrome associated with a severe loss of segmental mobility. This particular disorder, with a high incidence has been to this day ratherly impenetrable regarding its physiological mechanisms, furthermore available treatments have a limited efficiency.For the matter, we first developed a non-drug therapeutic approach targeting toward algodystrophy two mains symptoms, which are chronic pain and articular mobility loss and monitored its efficiency on a patients’ population.The method is based on the physiological properties of both the tendons vibrations and trancutaneous mechanical vibrations, which are powerful activators of skin’s mechanoreceptors and muscular proprioceptive mechanoreceptors. Isolated or concomitant activation of both those sensorial chanels enables a powerful and lasting analgesic effect along with a significant improvement of the articular mobility.Afterwards, we searched for possible mechanisms behind those outcomes. Using an experimental pain model we were able to show that the significant and lasting reduction of pain endured due to the vibrations comes from afferent messages of tactile and muscular proprioceptive origin, acting both on medullar transmission of the nociceptive inputs and their central processing.From a theoretical perspective, our results suggest that cutaneous and muscular proprioceptive afferences are part of the control process of pain phenomenon and, that afferent proprio-tactile flux contribute to maintaining functional properties of central networks in charge of movement representation and command.

Les nanoparticules de dioxyde de titane (TiO2) sont largement utilisées dans les cosmétiques, notamment dans les lotions solaires, pour leurs propriétés optiques intéressantes. Cependant, le TiO2 étant très réactif et potentiellement nocif pour les cellules cutanées, celui-ci est recouvert d’une couche de passivation composée d’espèces chimiques inertes. D’autres traitements de surface peuvent par la suite être appliqués afin de faciliter leur dispersion dans les cosmétiques. Ainsi, les nanoparticules de TiO2 de grades cosmétiques ont des chimies de surface variées qui leur confèrent des propriétés physicochimiques propres. Cependant, le comportement de ces particules lors de leur utilisation en émulsion cosmétique est peu connu. Lors de ce travail de thèse, plusieurs systèmes nanoparticules/émulsion ont été étudiés au cours de leur vieillissement accéléré et suivant les conditions d’utilisation. Tout d’abord, l’impact de deux nanoparticules de traitements de surface différents a été testé sur les mécanismes de (dé)stabilisation des émulsions solaires. Puis, les nanoparticules en émulsion ont été caractérisées au cours du temps et ont fait apparaitre des modifications chimiques rapides au niveau de leur surface. Celles-ci affectent les propriétés physicochimiques des surfaces et ont été prises en compte lors du suivi de l’impact de ces nanoparticules sur les bactéries à travers des protocoles imitant les conditions réelles d’exposition. / Nanoparticles of titanium dioxide (TiO2) are currently used in cosmetics, especially in sunscreens, because of their interesting optical properties. However, the TiO2 is really reactive and could promote the formation of dangerous species for the cutaneous cells. For that reason, these particles are passivated by the application of inert surface treatments. Other coatings could be added in order to improve the dispersion of nanoparticles in the emulsion. Hence, the cosmetic grades of TiO2-nanoparticles have diverse physicochemical surface properties and their behavior in cosmetic use is uncertain. In this work, nanoparticles/emulsion systems were studied during their accelerated aging, mimicking use conditions. First, the impact of two nanoparticles with different surface treatments were tested on the (de)stabilization mechanisms in emulsions. Then, the nanoparticles were characterized within the emulsions and highlighted quick surface modifications. As these changed the physicochemical surface properties of the nanoparticles, they were taken into account during the evaluation of the NP impact on cutaneous bacteria.