La famille est une ressource potentielle pour les personnes malades, mais la fratrie est moins souvent étudiée que les parents. Il est important de comprendre ce que vivent les frères et sœurs d’un enfant atteint d’une maladie létale comme la drépanocytose, maladie génétique se manifestant par des crises de douleur et par l’anémie chronique. S’inscrivant dans une approche compréhensive, cette thèse a exploré, via l’entretien et le dessin de la famille, le vécu de 4 frères et 10 sœurs d’enfants atteints de drépanocytose rencontrés au Cameroun dans 9 familles différentes. L’analyse des entretiens et celle des dessins mettent montrent que les enfants donnent sens à la maladie en s'appuyant sur des représentations traditionnelles et occidentales. Ils ressentent des sentiments d’impuissance, de culpabilité, de honte et vivent le malade comme étrange durant les crises. Ils disent avoir peur d’être atteints à leur tour et désirent/craignent la mort de l’enfant malade. Chacun se sent seul, la fratrie n’est pas une ressource et parler de la maladie est problématique. L’enfant malade est vécu comme une victime passive, pas comme un frère. Cette thèse montre les spécificités du vécu de ces enfants et souligne comme d’autres travaux sur la fratrie la nécessité de proposer un accompagnement aux frères et sœurs et à l’enfant malade pour qu’il puisse être/devenir un enfant parmi les autres. / The family is a potential social resource for sick people. However, under such circumstances, siblings are less often considered and even studied than parents. It is important to understand how siblings of a child with a chronic condition such as sickle cell disease cope with the situation. This genetic disease is characterized with pain and chronic anemia, generally unpredictable. This dissertation explored the experiences of 4 brothers and 10 sisters of children with sickle cell disease met in 9 different families in Cameroon through the clinical interview and the family drawing. The analysis of interviews and the analysis of family drawings highlight the children give meaning to the disease by relying on traditional and Western representations. They have feelings of helplessness, guilt, shame and experience the sick as strange during crises. They are afraid of being contaminated as well while having ambivalent feelings whereby they wish for the sick sibling’s death while at the same time exhibiting fear of the same. They feel lonely, siblings are not a resource and talking about the disease is a challenge. The sick child is perceived as a passive victim, not like a brother. This dissertation shows the specificities of the experiences of these siblings and emphasizes the need to offer a listening ear among them and the sick child so that he/she can be/become a child among others.

La drépanocytose (SCD) et l’athérosclérose sont deux maladies très diffèrentes et distinctesqui partagent les même caractéristiques. La drépanocytose est une maladie autosomalerécessive appartenant à la classe des hémoglobinopathies causée par la mutation del’hémoglobine (Hb) A en HbS. En réponse à des stress physiques tels que l’hypoxie,l’acidose, la déshydratation ou l’hyperthermie, HbS devient plus vulnérable à lapolymérisation et favorise le processus de falciformation des globules rouges. La répétitiondes cycles de polymérisation et dépolymérisation de HbS altère la forme saine desérythrocytes et conduisent aux manifestations cliniques principales de la drépanocytose:anémie, épisodes vaso-occlusifs aigus et crises hémolytiques. Il est aujourd’hui largementadmis que le stress oxydatif et l’inflammation jouent un rôle majeur dans la pathogènèse et lesconséquences physiopathologiques de la drépanocytose. L’athérosclérose, quant à elle, estune maladie inflammatoire chronique qui se caractérise par l’accumulation de plaques àl’intérieur des parois vasculaires au niveau de l’endothélium. Le stress oxydatif et la mise enjeu de phénomènes inflamatoires sont impliqués dans l’oxydation des lipides de faible densité(LDL), étape essentielle dans la pathogenèse de cette maladie.D’autre part, l’activité physique est un mécanisme important de modulation bénéfique dustress oxydatif et de l'inflammation au travers de plusieurs voies d'adaptation : l’améliorationdes enzymes antioxydantes, de la vasodilatation et des cytokines anti-inflammatoires, et labaisse des contraintes de cisaillement. Nous avons donc cherché à déterminer dans ce travailde thèse comment le contrôle du stress oxydatif et de l’inflammation par l’activité physiquepourrait réduire les complications de ces 2 pathologies (SCD et athérosclérose). / Sickle cell disease (SCD) and atherosclerosis are two very different and distinct diseases thatshare similar underlying characteristics. Sickle cell disease is a hemoglobinopathycharacterized by a genetic mutation which causes the normal blood cells to become rigid andweak. The resulting pathophysiological effects, including sickling, vaso-occlusion, andadhesion, involve the production of oxidative stress and inflammation. Atherosclerosis is achronic inflammatory disease that is characterized by plaque buildup within the vessel walls.An initial step in the pathogenesis of this disease involves the oxidation of lipids, which notonly produces inflammation, but more oxidative stress as well. We sought to determine howthe control of oxidative stress and inflammation could ameliorate complications stemmingfrom the disease.Exercise training is an important mechanism for the beneficial modulation oxidative stressand inflammation through several adaptive pathways: antioxidants, shear stress, vasodilation,and anti-inflammatory cytokines. The purpose of this thesis was to determine if thesebeneficial effects of exercise training could improve oxidative stress and consequentlyinflammation in sickle cell trait (SCT) and atherosclerosis.

Le premier objectif de cette thèse était de déterminer les effets isolés et combinés de l'alpha thalassémie, des polymorphismes inducteurs (QTLs) de l'HbF et du génotype G6PD dans un contexte d'évolution naturelle de la drépanocytose (Etudes 1 et 2). L'étude 1 a permis d'évaluer pour la première fois les fréquences alléliques de ces gènes modificateurs chez 301 enfants sénégalais SS. Contrairement aux autres populations africaines, le Variant Betica de la G6PD était majoritaire par rapport au variant A(-). De plus, 12% de notre cohorte avait un déficit en G6PD combiné à une absence d'alpha-thalassémie. Ces patients-là seront à privilégier pour la réalisation d'un Doppler transcrânien. Les résultats obtenus dans l'étude 2 nous ont permis de conclure que l'alpha-thalassémie et les QTLs de l'HbF sont interdépendants et ne doivent pas être étudiés séparément pour une prédiction clinique précise. En effet, une combinaison d'alpha-thalassémie avec au moins 2 QTLs de l'HbF est nécessaire pour retarder de manière significative la première complication de la maladie. Cependant, une alpha-thalassémie homozygote, même associée à 3 à 6 QTLs de l'HbF, augmente la fréquence des CVO pendant l'enfance. Par conséquent, une alpha-thalassémie hétérozygote avec au moins deux QTL HbF constituerait le génotype le plus favorable relativement à la survenue des CVO. Le deuxième objectif de cette thèse était d'étudier les interrelations entre le stress oxydant (phénotype et génotype) et la sévérité clinique de la maladie (Etudes 3 à 4). La drépanocytose est caractérisée par un stress oxydatif élevé pouvant expliquer une partie des manifestations cliniques. Nos résultats ont montré que l'alpha-thalassémie homozygote semble diminuer le stress oxydatif, ce qui contribuerait à son effet protecteur sur certaines complications du sous-phénotype hémolytique. En outre, les patients qui ont le moins d'hospitalisations et de CVO semblent présenter une meilleure défense antioxydante (activités catalase et GPx augmentées). Dans l'étude 4 nous avons étudié 4 SNPs de gènes du stress oxydant (rs4880 du gène SOD2, rs207454 du gène XO, rs233322 du gène MPO et rs35652124 du gène NFE2L2). Le SNP rs4880 aurait un effet favorable au niveau biologique (réticulocytose moindre, activité GPx augmentée) mais sans traduction clinique associée. Il en est de même pour rs233322 qui serait associé à une hémolyse et à un stress oxydatif (AOPP) plus importants. En revanche, une tendance à un effet protecteur de rs207454 vis-à-vis de certaines complications (hospitalisations, ostéonécrose, sepsis, STA) a été observée. Notre travail contribue à la compréhension de l'impact des gènes modificateurs dans la drépanocytose. Il pourrait donc permettre, via une sélection positive des patients à risque, d'améliorer la prise en charge de la maladie dans les pays où les traitements de fond (hydroxyurée, doppler transcrânien, échanges transfusionnels) ne peuvent être proposés à tous / The primary objective of this thesis was to determine the isolated and combined effects of alpha-thalassemia, inductors polymorphisms (QTLs) of HbF and genotype G6PD in a context of natural progression of sickle cell disease (Studies 1 and 2). Study 1 was undertaken to evaluate for the first time the allelic frequencies of these modifiers genes in 301 Senegalese SS children. Unlike other African populations, the G6PD Betica Variant was predominant over the A (-) variant. In addition, 12% of our cohort had G6PD deficiency combined with no alpha-thalassemia. These patients will be favoured for the realization of a transcranial doppler. The results obtained in Study 2 allowed us to conclude that alpha thalassemia and QTLs of HbF are interdependent and should not be studied separately for accurate clinical prediction. Indeed, a combination of alpha thalassemia with at least 2 QTLs of HbF is required to significantly delay the first complication of the disease. However, a homozygous alpha thalassemia, even associated with 3 to 6 QTLs of HbF, increases the frequency of CVOs during childhood. Therefore, a heterozygous alpha-thalassemia with at least two QTL HbFs would be the most favourable genotype for the occurrence of CVOs. The second objective of this thesis was to study the interrelationships between oxidative stress and the clinical severity of the disease (Studies 3 to 4). Sickle cell disease is characterized by high oxidative stress that may explain some of the clinical manifestations. Our results showed that homozygous alpha-thalassemia appears to reduce oxidative stress, which would contribute to its protective effect on certain complications of the hemolytic sub-phenotype. In addition, patients with the least hospitalization and CVO appear to have better antioxidant defense (catalase and GPx activities increased). In Study 4 we studied 4 SNPs of oxidative stress genes (rs4880 of the SOD2 gene, rs207454 of the XO gene, rs233322 of the MPO gene and rs35652124 of the NFE2L2 gene). The rs4880 SNP would have a favourable effect on the biological level (less reticulocytosis, increased GPx activity) but without associated clinical translation. The same is true for rs233322, which is associated with greater haemolysis and oxidative stress (AOPP). On the other hand, a tendency to a protective effect of rs207454 for some complications (hospitalizations, osteonecrosis, sepsis, STA) was observed. Our work contributes to the understanding of the impact of modifiers genes in sickle cell disease. It could therefore, through a positive selection of at-risk patients, improve the management of the disease in countries where the basic treatments (hydroxyurea, transcranial doppler, blood transfusion) cannot be offered to all

La drépanocytose est la maladie moléculaire et héréditaire (transmission mendélienne récessive et autosomique) la plus répandue au monde. Elle est un problème de santé publique par sa gravité et ses implications socio-économiques dans de nombreux pays. Seuls les sujets homozygotes (SS) ou hétérozygotes composites (SC) sont malades, les hétérozygotes (AS) ne sont que des transmetteurs du gène S. Elle est la première cause d’OstéoNécrose de la Tête Fémorale (ONTF), douloureuse évoluant vers l’arthrose, en l’absence de traitement chez un patient jeune. La Guadeloupe compte 450.000 habitants, dont 12% sont porteurs de l’hémoglobine S. Le nombre des drépanocytaires est estimé à 1.200 dont les 3/4 sont suivis au Centre Caribéen de la Drépanocytose (CCD), créé en 1990. Le centre assure la prise en charge médicale des enfants dès leur naissance et des adultes malades. Nos activités au CHU de Pointe-à-Pitre, au CCD et à l’Unité INSERM-UMR S458 depuis juillet 1992 nous ont permis d’étudier: - le diagnostic de l’ONTF; - l’évaluation de l’hyperpression osseuse dans l’ONTF et l’évaluation du traitement par forage simple; - l’étude de l’impact de la prise en charge orthopédique précoce sur la survenue et l’évolution de l’ONTF. Notre étude concerne les patients drépanocytaires adultes homozygotes (SS) et double hétérozygotes (SC): - une série rétrospective de 1993-1994 [E-1994] portant sur 115 patients (58 SS, 57 SC) identifiés en 1984, sans suivi médical ni orthopédique; - une série prospective de 1995 à 2008 [E-2008] portant sur 215 patients (94 SS, 121 SC) avec prise en charge médicale et orthopédique. L’IRM est l’examen de référence pour le diagnostic de l’ONTF comme dans la nécrose idiopathique. En absence d’imagerie moderne, la radiographie traditionnelle réalisée de façon complète (profil et, surtout, faux profil), permet le diagnostic avant toute déformation. Seules les lésions cliniquement symptomatiques et évolutives (examen clinique itératif, contrôle radiologique, tomographie, TDM ou IRM) ont une indication opératoire. L’hyperpression intra osseuse, dans l’ONTF drépanocytaire, est significativement liée à la douleur (que les patients soient homozygotes ou hétérozygotes). Sa diminution a un effet antalgique objectif, observée après forage. Elle permet de confirmer le diagnostic d’ostéonécrose au stade précoce, dans les régions où l’IRM est inexistante. Un forage réalisé aux stades précoces de l’ONTF permet un arrêt rapide de l’évolution des lésions vers une arthrose, avec une efficacité certaine pour les stades I et II. Il garde une efficacité limitée pour le stade III. En plus de l’indolence apportée par la décompression, le bénéfice du forage se manifeste par l’allongement du délai avant arthroplastie (de 7,4 ± 2,7 ans). La technique est réalisable dans les régions sous équipées, où la drépanocytose est fréquente. La description histologique aux différents stades radiologiques de l’ONTF montre toujours des lésions de nécrose médullaire et osseuse. A l’inverse des lésions idiopathiques, les lésions drépanocytaires sont caractérisées par la présence d’une inflammation, en dehors de tout processus infectieux. Dans la littérature, la fréquente de l’ONTF drépanocytaire chez l’adulte est voisine de 40%, proche de celle observée dans [E-1994], notre population non suivie (36,5%). En comparant les études [E-1994] et [E-2008], la fréquence de l’ONTF passe de 36,5% à 14,4%. L’officialisation en 1992 d’une prise en charge médicale et d’un suivi orthopédique régulier au CCD et au CHU de Pointe-à-Pitre, a permis la réduction de la fréquence de l’ONTF et d’autres morbidités. Le rappel sur la drépanocytose révèle la complexité de la maladie, la variabilité de son expression clinique et de ses complications. L’amélioration de vie des patients nécessite une prévention primaire, secondaire et tertiaire, en l’absence d’un traitement spécifique de la maladie. La prise en charge médicale, complétée par une prévention et un traitement précoce (orthopédique ou chirurgical) telle que réalisés au CCD en Guadeloupe, a permis une réduction significative de la survenue de la nécrose de hanche et de ses complications. Pour une prévention tertiaire des complications ostéo-articulaires, nous suggérons: - une prise en charge médicale régulière des enfants et des adultes afin de réduire les crises vaso-occlusives; - une éducation des patients à la recherche de signes d’appel de l'ONTF et, aussi, d’autres articulations; - un examen clinique ostéo-articulaire lors des bilans annuels et après toute crise vaso-occlusive; - une attention particulière à l’adolescence (passage enfant-adulte), après une grossesse; - une prise en charge précoce, orthopédique ou chirurgicale conservatrice (forage ou ostéotomie) face à une nécrose, afin de réduire les complications invalidantes de l’ONTF. Sickle-cell anemia is the most widespread hereditary (autosomal recessive Mendelian transmission) molecular pathology in the world. It is a public health issue in many countries, due to its severity and socio-economic impact. Only homozygous (SS) and double heterozygous (SC) subjects are affected, heterozygous (AS) subjects merely transmitting the gene S. Sickle-cell anemia is the most frequent cause of osteonecrosis of the femoral head (ONFH), a painful condition which evolves towards osteoarthritis if not treated at an early age. Guadeloupe has a population of 450,000, 12% of whom are carriers of hemoglobin S. There are estimated to be 1,200 sickle-cell anemia sufferers, three-quarters of whom are followed in the Caribbean Sickle-Cell Center (Centre Caribéen de la Drépanocytose: CCD), which was set up in 1990. The Center provides medical care for adult patients and for children as of birth. Work has been ongoing since July 1992, in the Pointe-à-Pitre University Hospital, the CCD and the INSERM-UMR S458 research unit, focusing on: - diagnosis of ONFH; - bone hyperpressure measurement in ONFH and assessment of simple drilling treatment; - the impact of early orthopedic treatment on the onset and evolution of ONFH. The present study involved homozygous (SS) and double heterozygous (SC) adult sickle-cell anemia patients: - a retrospective series, from 1993 to 1994 [S-1994], including 115 patients (58 SS, 57 SC) identified in 1984, who had no medical or orthopedic care; - a prospective series, from 1995 to 2008 [S-2008], including 215 patients (94 SS, 121 SC), with medical and orthopedic care. MRI is the diagnostic gold-standard in ONFH, as in idiopathic necrosis. Where such modern imaging is not available, complete standard X-ray (lateral and especially false lateral) enables diagnosis to be made before deformity sets in. Surgery is indicated only for clinically symptomatic evolutive lesions on iterative clinical check-up, X-ray control, tomography, CT or MRI. Intraosseous hyperpressure in sickle-cell ONFH shows a significant correlation with pain, in both homozygous and heterozygous patients. Pressure reduction is objectively pain-relieving, as seen after drilling, and can confirm diagnosis of ONFH at an early stage, in places where MRI is not available. Drilling performed in the early stages of ONFH quickly arrests evolution towards osteoarthritis, with proven efficacy in grades I and II, and a certain degree of effectiveness in grade III. Over and above the pain-relief provided by decompression, drilling also enables hip replacement to be postponed, by 7.4±2.7 years. Moreover, the technique is feasible in those under-equipped regions in which sickle-cell disease is widespread. Histologic description of radiologic ONFH stages consistently finds medullary and bone necrosis. In contrast to idiopathic lesions, sickle-cell related lesions show inflammation without any associated infection. In the literature, the frequency of adult sickle-cell ONFH is reported to be nearly 40%, close to the 36.5% found in the S-1994 study of a non-treated population. In the S-2008 study of a population with medical and orthopedic care, ONFH frequency fell to 14.4%. The official provision of medical care and regular orthopedic follow-up in the CCD and Pointe-à-Pitre Hospital has reduced the frequency of ONFH and other morbidities. A review of sickle-cell disease reveals its complexity: the variability of its clinical expression and associated complications. Improving patients’ quality of life requires primary, secondary and tertiary prevention, in the absence of specific treatment. Medical care, supplemented by early prevention and treatment (orthopedic or surgical), as practiced in the Guadeloupe CCD, has significantly reduced the rates of ONFH and associated complications. We recommend the following CCD protocol for tertiary prevention of osteoarticular complications: - regular medical care for children and adults, to reduce the incidence of vaso-occlusive crises; - patient education in alarm signs of osteonecrosis of the femoral head and of other joints; - systematic osteoarticular assessment at yearly check-up and after all vaso-occlusive crises; - special focus on adolescence (child-to-adult transition) and following pregnancy; - early care, both orthopedic and by conservative surgery (drilling or osteotomy), in case of necrosis, to reduce the rate of disabling complications of ONFH

La drépanocytose est une maladie génétique qui se caractérise par des globules rouges en forme de faucille. Chez les personnes atteintes de drépanocytose, ces globules rouges (GR) adhèrent à l’endothélium vasculaire et provoquent ainsi une vaso-occlusion. Ce phénomène s’explique par la surexpression de la protéine Lutheran (Lu) à la surface des globules rouges falciformes qui se lie fortement à la Laminine (Ln) 511/521 exprimée par l’endothélium vasculaire enflammé. Le but de cette étude est d’identifier un inhibiteur d’interaction protéine-protéine (PPI) qui possède une forte probabilité de liaison à Lu afin d’inhiber l’interaction Lu-Ln 511/521. Un criblage virtuel de 1 295 678 composés ciblant la protéine Lu a été réalisé. La validation préalable d’un protocole de scoring a été envisagée sur la protéine CD80 qui présente un site de liaison avec des caractéristiquestopologiques et physico-chimiques similaires au site de liaison prédit sur Lu ainsi que plusieurs ligands avec des constantes d’affinité connues. Ce protocole contient différentes étapes de sélection basées sur les affinités calculées (scores), des simulations de dynamique moléculaire et les propriétés moléculaires. Un protocole de scoring fiable a été validé sur CD80 avec le programme de docking DOCK6 et les fonctions de scoring XSCORE et MM-PBSA ainsi qu’avec la méthode decalcul FMO. L’application de ce protocole sur Lu a permis d’obtenir deux ligands validés par des tests in vitro qui font l’objet d’un dépôt de brevet. La fonction de scoring XSCORE a permis d’identifier neuf autres ligands qui semblent aussi être des candidats prometteurs pour inhiber l’interaction Lu-Ln 511/521. / Drepanocytosis is a genetic blood disorder characterized by red blood cells that assume an abnormal sickle shape. In the pathogenesis of vaso-occlusive crises of sickle cell disease, red blood cells bind to the vascular endothelium and promote vaso-occlusion. At the surface of these sickle red blood cells, the overexpressed protein Lutheran (Lu) strongly interacts with the Laminin (Ln) 511/521.The aim of this study was to identify a protein-protein interaction (PPI) inhibitor with a highprobability of binding to Lu for the inhibition of the Lu-Ln 511/521 interaction. A virtual screening was performed with 1 295 678 compounds that target Lu. Prior validation of a robust scoring protocol was considered on the protein CD80 because this protein has a binding site with similar topological and physico-chemical characteristics and it also has a series of ligands with known affinity constants. This protocol consisted of multiple filtering steps based on calculated affinities (scores), molecular dynamics simulations and molecular properties. A robust scoring protocol was validated on the protein CD80 with the docking program DOCK6 and the scoring functions XSCORE and MM-PBSA and also with the FMO method. This protocol was applied to the protein Lu and we found two compounds that were validated by in vitro studies. The protection of these ligands by a patent is under process. Nine other compounds were identified by the scoring functionXSCORE and seem to be promising candidates for inhibiting the Lu-Ln 511/521 interaction.

Nous avons étudié les marqueurs hémorhéologiques, hématologiques et biochimiques chez des sujets drépanocytaires homozygotes SS (HbS/HbS) et hétérozygotes composites SC (HbS/HbC) dans deux cohortes, pédiatriques et adultes, de patients drépanocytaires, et ce, à travers 7 complications récurrentes de la drépanocytose : 2 appartenant au profil hémolytique (l’ulcère de jambes et la glomérulopathie) et 5 appartenant au phénotype visqueux/vaso-occlusif (l’hypertension artérielle, le syndrome thoracique aigu (STA), la crise vaso-occlusive (CVO), la rétinopathie et l’ostéonécrose). Nous avons montré que : 1) une viscosité sanguine et une déformabilité érythrocytaire élevées sont des facteurs de risques de CVO chez les enfants homozygotes ; 2) Une viscosité sanguine élevée est associée à une hypertension artérielle systémique relative chez des adultes SS ; 3) les enfants SC présente une fonction vasculaire mieux préservée que les enfants SS pour faire face à une augmentation de la viscosité sanguine ; 4) les patients adultes SS avec une ostéonécrose présentent une déformabilité érythrocytaire plus élevée que les patients sans ostéonécrose ; 5) une viscosité sanguine élevée est associée à la présence d’une rétinopathie chez les adultes SC mais pas chez les SS ; 6) les patients adultes SS présentant une glomérulopathie ont un taux d’hémolyse élevé, une déformabilité érythrocytaire réduite et des agrégats érythrocytaires très robustes ; 7) les patients adultes SS avec des ulcères de jambes récurrents ont un taux d’hémolyse accru et une déformabilité érythrocytaire réduite. De plus, nos travaux confirment que l’-thalassémie module les propriétés de déformabilité érythrocytaire, mais montrent pour la première fois qu’elle module aussi les propriétés d’agrégation érythrocytaire, et notamment la force des agrégats érythrocytaires. En conclusion, ces travaux permettent de préciser le rôle de la rhéologie sanguine dans un certain nombre de complications de la drépanocytose et d’enrichir le modèle préexistant divisant les complications de la drépanocytose selon 2 phénotypes : hémolytique versus visqueux/vaso-occlusif. Nous montrons pour la première fois que le phénotype hémolytique est caractérisé aussi par des anomalies de la rhéologie du globule rouge : rigidité accrue et agrégats érythrocytaire robustes. / Hemorheological, hemathological, and biochemical marquers of patients with sickle cell anemia (SS) and patients with sickle cell SC disease (SC) were studied in 2 cohorts: children and adults. We focused on 7 recurrent complications: 5 belonging to the viscosity/vaso-occlusion phenotype (systemic hypertension, acute chest syndrome (ACS), vaso-occlusive crisis (VOC), retinopathy and osteonecrosis) and 2 belonging to the hemolytic phenotype (leg ulcer and glomerulopathy). Our results show that 1) high viscosity is associated with increased risk for VOC in SS children; 2) blood viscosity is increased in SS adults with systemic relative hypertension; 3) SC children have preserved vascular function compared to SS children; 4) SS adults with osteonecrosis are characterized by higher red blood cell (RBC) deformability than SS adults without osteonecrosis; 5) high blood viscosity is associated with retinopathy in SC adults but not in SS adults; 6) SS adults affected by glomerulopathy have high hemolytic rate, low RBC deformability and increased RBC aggregates strenght; 7) SS adults with recurrent leg ulcers have high hemolytic rate and reduced RBC deformability. Moreover, our studies shows that alpha-thalassemia modulate RBC deformability and RBC aggregation properties. In conclusion, this work shows for the first time that the hemolytic phenotype is characterized by an abnormal RBC rheology which may play a role in several sickle cell complications.

Cette thèse cherche à optimiser l’utilisation du génotypage et des scores de gravité dans la drépanocytose. L’aspect diagnostic génétique ne nous semblait pas poser problème jusqu’à ce que nous rencontrions un cas très atypique d’hétérozygotie A/S avec délétion en mosaïque du gène β-globine qui nous a conduits à réfléchir sur une nouvelle forme génétique potentielle de syndrome drépanocytaire majeur. Pour ce qui est des gènes modificateurs de drépanocytose, nous avons voulu faciliter leur l’accès en proposant, pour deux d’entre eux (haplotypes β-globine et G6PD), une méthode de génotypage rapide par HRM et/ou FRET. Notre travail a consisté ensuite en la validation d’un score de sévérité pédiatrique décrit initialement par Van den Tweel. De façon inattendue, les résultats nous ont amenés à nous interroger sur le rôle exact du génotype α-globine dans la drépanocytose avec un possible effet âge-dépendant. Enfin, nous avons étudié les fréquences alléliques des principaux polymorphismes influant sur l’activité des opiacés: une résistance pharmacologique (gènes OPRM1 et COMT) est apparue peu probable mais une proportion non négligeable de drépanocytaires pourrait avoir des génotypes ABCB1 et UGT2B7 défavorables à la biodisponibilité des opiacés / This work is submitted for a PhD thesis in the field of red cell haematology. Sickle cell disease (SCD) is a monogenic disorder under polygenic and environmental control. The aim of this work was to integrate genotyping results from patients' DNA into the determination of the disease severity scores. Through a large population of SCD patients, we have discovered an atypical case of βA / βS heterozygosity namely, a mosaicism deletion of the beta-globin gene. This represents a new SCD complex situation for molecular diagnosis. Further investigations have led to set up a new genotyping method by using HRM and/or FRET for the determination of two SCD modifiers (beta-globin haplotypes and G6PD deficiency). By using a paediatric severity score of the disease proposed by Van den Tweel, our results show that there is a possible age-dependent effect of the alpha-globin gene in the severity of SCD. Finally, we studied the allelic frequencies of the main opiate-related polymorphisms: a pharmacological resistance (OPRM1 and COMT genes) seemed unlikely but a quite important proportion of patients could have both an ABCB1 and a UGT2B7 genotype unfavorable for opiates bioavailability

La drépanocytose est une hémoglobinopathie essentiellement connue pour ses répercussions hématologiques, hémodynamiques et vasculaires chez les patients homozygotes (SCA). Bien que ces sujets présentent une intolérance à l'effort, la littérature est très pauvre concernant les répercussions musculaires de la maladie. Ce travail doctoral nous a permis de caractériser pour la première fois les répercussions structurales, énergétiques et microvasculaires du muscle d’hommes (étude 1) et de femmes (étude 2) drépanocytaires par rapport à des sujets SCT et contrôles (CON). Nos analyses histologiques et biochimiques ont mis en évidence chez les sujets SCA masculins une amyotrophie qui explique au moins en partie la diminution de l’IMC des SCA au dépend de la masse maigre. Nous avons également observé l’altération de plusieurs indices du métabolisme oxydatif (CS, β-HAD et COx) qui pourrait relever de la restriction d’approvisionnement et d’utilisation tissulaire en O2 et expliquer en partie l’intolérance à l’effort. Enfin, un remodelage microvasculaire caractérisé par une raréfaction, une moindre tortuosité et une fragilisation des microvaisseaux a également été démontré. Ce remodelage microvasculaire pourrait contribuer à limiter le risque d’enclavement des hématies falciformées et ainsi réduire les risques de vaso-occlusions. La recherche de ces différents stigmates dans le muscle de la population féminine homologue a rapporté un remodelage musculaire similaire à celui observé chez les hommes SCA, mais ce dernier semble atténué, suggérant un effet genre / Sickle cell anemia (SCA) is a hemoglobinopathy particularly known for its hematologic, hemodynamics and vascular repercussions. Although SCA patients are exercise intolerant, no studies have looked at muscle repercussions. We assessed repercussions of sickle cell anemia on skeletal muscle and its microvasculature in men (study 1) and women (study 2) for the first time. Our results showed that men with SCA displayed an amyotrophy which can at least partly explain the decrease of BMI at the expense of lean muscle mass. We also pointed out a decrease in muscle oxidative capacities (CS, β-HAD and COx) which could result from O2 supply and utilization disorders and partly explain their exercise intolerance. Finally, a microvascular remodeling characterized by a rarefaction, a decrease in microvessel tortuosity and a microvessel weakening was also highlighted. This remodeling could contribute to maintain local blood flow and reduce risks of entrapment of sickle red blood cells in the microvasculature, hence reducing vaso-occlusive risks. Muscle repercussions on a similar female population testified of the same muscle remodeling as the one observed in men with SCA, but this latter seemed to happen at a lesser extent in women with SCA, suggesting a gender effect

La drépanocytose est associée à un état d’hypercoagulabilité qui se manifeste sur le plan clinique par un risque augmenté de thromboses artérielles et veineuses. L’exploration de la coagulation chez les patients drépanocytaires montrait surtout une activation de la coagulation et des altérations des acteurs pro- et anticoagulants du système hémostatique. Les tests de coagulation globale de routine tels que l’aPTT et le PT sont peu sensibles aux états d’hypercoagulabilité. La fonction hémostatique globale des patients drépanocytaires était donc peu connue. Le test de génération de thrombine est un test de coagulation globale, sensible aux états d’hypo- et d’hypercoagulabilité, facile à réaliser de nos jours avec une bonne reproductibilité. Nous l’avons utilisé pour démontrer que la coagulation globale des enfants drépanocytaires était caractérisée par une accélération des réactions de formation de la thrombine et par une augmentation du potentiel de thrombine endogène. Nous avons par la suite montré que les taux élevés de microparticules pro-coagulantes et du facteur VIII chez les enfants drépanocytaires seraient les facteurs déterminant l’accélération des réactions de formation de thrombine tandis que la réduction de l’activité anticoagulante du système protéine C / protéine S serait le facteur déterminant l’augmentation du potentiel de thrombine endogène. Les marqueurs de l’hémolyse corrélaient significativement avec ces facteurs ainsi qu’avec les paramètres de génération de thrombine, suggérant que l’hémolyse serait le mécanisme pathologique à la base de l’augmentation du potentiel de génération de thrombine chez les enfants drépanocytaires. Les paramètres de génération de thrombine n’étaient pas significativement différents entre l’état de stabilité clinique et l’état de crise vaso-occlusive. Chez les enfants hétérozygotes composites, ces paramètres avaient des valeurs intermédiaires entre celles des enfants contrôles et celles des enfants drépanocytaires homozygotes. Près de 40 % des enfants drépanocytaires homozygotes avaient un potentiel hémostatique supérieur à la moyenne + 2DS des enfants contrôles du même âge. Ces enfants présentant une génération de thrombine élevée se distinguaient des autres par leur plus jeune âge, une plus grande intensité de l’hémolyse, une plus courte durée de traitement par l’hydroxyurée et des vélocités du flux sanguin au doppler transcrânien plus élevées. Ces données suggèrent davantage un lien entre le potentiel de génération de thrombine et la vasculopathie cérébrale chez les enfants drépanocytaires. L’analyse de 4 enfants ayant reçu une greffe de cellules souches hématopoïétiques montrait une tendance à la réduction du potentiel de génération de thrombine et des autres altérations de la coagulation trois mois après la greffe. Le test de génération de thrombine permet une meilleure exploration de la coagulation globale des enfants drépanocytaires. Sa réalisation sur sang total permettrait une analyse plus globale en intégrant la participation des éléments figurés du sang particulièrement les globules rouges./<p>Sickle cell disease is associated with a hypercoagulable state that express clinically by an increased risk of arterial and venous thrombosis. The exploration of coagulation in sickle cell patients showed mainly activation of coagulation and alterations pro-and anticoagulants actors of the hemostatic system. Routine global testing of coagulation such as the prothrombin time and the activated partial thromboplastin time are insensitive to hypercoagulable states. The overall hemostatic function in sickle cell disease was so little known. The thrombin generation test is a test of overall coagulation. It is sensitive to both hypo- and hypercoagulable states. It is easy to perform nowadays with good reproducibility. We used it to demonstrate that the overall coagulation of sickle cell disease children was characterized by an acceleration of the reactions of thrombin formation and an increase of the endogenous thrombin potential. We have subsequently shown that high levels of procoagulant microparticles and high levels of factor VIII in children with sickle cell disease are the factors determining the acceleration of reactions leading to thrombin formation. Our results also showed that the reduced activity of the protein C / S anticoagulant pathway is a determining factor of the increased endogenous thrombin potential in sickle cell children. Markers of hemolysis correlated significantly with these factors as well as the parameters of thrombin generation, suggesting that hemolysis is probably the pathological mechanism underlying the increased potential for thrombin generation in children with sickle cell disease. Nearly 40% of children with homozygous sickle cell disease had their hemostatic potential above the mean + 2SD that of controls children of the same age. These children with high thrombin generation differed from others by their younger age, greater intensity of hemolysis, a shorter duration of treatment with hydroxyurea. They also had higher velocity of blood flow using transcranial Doppler. These data further suggest a potential link between thrombin generation and cerebral vasculopathy in children with sickle cell disease. Analysis of four children who received hematopoietic stem cells transplantation showed a tendency towards a reversibility of thrombin generation and other alterations of coagulation three months after the transplant. Thrombin generation assay allows a better exploration of the global coagulation of sickle cell disease children. Its realization on whole blood would be a more comprehensive analysis as it would integrate the participation of blood cells particularly red blood cells. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Introduction<p><p>La drépanocytose, affection génétique concernant 1 à 2% de la population en Afrique sub-saharienne, est une maladie chronique dont l’un des traitements essentiels est la transfusion sanguine. Kisangani, une ville du Nord-est de la République Démocratique du Congo, compte environ un million d’habitants et près de 30 000 naissances par an. Elle est caractérisée entre autre par l’endémie malarienne, la fréquence élevée dans la population des virus de l’immunodéficience humaine (VIH), des virus des hépatites B (VHB) et C (VHC) et la carence d’autosuffisance en sang. Le don de sang est fait par des donneurs volontaires et par des donneurs de remplacement. Les tests VIH et VHB sont réalisés chez les donneurs depuis les années 80, celui de VHC depuis fin 2004. Dans ce contexte, définir des actions prioritaires pour assurer, en général et en particulier pour les patients drépanocytaires, la sécurité transfusionnelle la plus optimale possible est essentiel. <p><p>Méthodologie<p><p>Afin de déterminer les prévalences d’infections virales, les marqueurs sérologiques du VIH, VHB et VHC ont été recherchés chez 4637 donneurs de sang (2236 volontaires et 2401 de remplacement) du Centre Provincial de Transfusion et des hôpitaux de Kisangani. Chez 140 patients drépanocytaires suivis dans un centre médical de Kisangani, 127 ont été transfusés. Parmi eux, 79 sont « polytransfusés » et 94 ont été transfusés avant 2004. Outre la sérologie VIH, VHB et VHC, l’allo-immunisation anti-HLA et anti-érythrocytaire ont été recherchées et les indications de transfusion déterminées. Afin d’estimer la prévalence de la drépanocytose à la naissance, l’HbS a été identifiée systématiquement par focalisation isoélectrique sur du sang du cordon ombilical de 520 nouveau-nés suivis dans cinq maternités de Kisangani. Afin de déterminer les indications transfusionnelles dans la drépanocytose à Kisangani, un relevé de ces indications a été réalisé pour ces mêmes 127 patients drépanocytaires transfusés. Afin de comparer l’usage de la transfusion à Kisangani et à Bruxelles pour des complications non liées à l’environnement, les 140 patients drépanocytaires suivis à Kisangani ont été comparés à 195 patients suivis à Bruxelles ;parmi eux, 71 patients ont pu être appariés pour l’âge. <p><p>Résultats<p><p>La prévalence des marqueurs viraux chez les donneurs de sang est de l’ordre de 4% pour le VIH, de 5% pour le VHB et de 4% pour le VHC. Les séroprévalences de VIH (2,2 vs 4,1%) et VHB (3,0 vs 4,6%) sont moindres chez les donneurs bénévoles par rapport aux donneurs de remplacement. La prévalence du VIH et du VHB observée chez les donneurs bénévoles était plus élevée en 2006 qu’en 2004. Treize patients drépanocytaires non transfusés ne sont pas porteurs des marqueurs viraux. Six pourcent des patients qui ont une sérologie VHC positive sont des polytransfusés ;1% chez ceux qui avaient reçu une ou deux transfusions. Suite au retard d’introduction du dépistage VHC chez les donneurs, une séroprévalence pour le VHC de 7 % des malades pour seulement 0,7% pour celle du VIH et de 1,4% pour celle du VHB a été démontrée. Le fait qu’aucun patient transfusé après 2004, n’a été trouvé positif au VHC alors que 10 % l’ont été parmi ceux transfusés avant 2004 montre le bénéfice de l’introduction de moyens simples et peu coûteux. Deux (1,6 %) patients étaient porteurs d’anticorps anti-HLA et 13 (10%) des anticorps anti-érythrocytaires (2 anti-C-D, 1 anti-E et 1 anti-C-D-E). Aucun des patients n’étaient porteurs des anticorps anti-Kell (K), anti-Kidd (Jka et Jkb) ou anti-Duffy. La prévalence de la drépanocytose chez les nouveau-nés de Kisangani est d’environ 1 %. A Kisangani, outre l’anémie liée à la malaria (46 %), un facteur environnemental, 34 % des transfusions ont été administrées pour des crises douloureuses simples. En comparaison, aucun patient suivi à Bruxelles n’a été transfusé pour cette indication. Cette attitude est probablement à mettre en relation avec la méconnaissance de la maladie par le personnel médical et par les familles des malades. L’anémie chronique de ces patients est souvent mal connue et interprétée comme une anémie aiguë. <p><p>Conclusion<p><p>Un encouragement des dons bénévoles sans exclure les donneurs de remplacement est nécessaire pour continuer à accroître l’approvisionnement en sang. Afin d’améliorer la sécurité transfusionnelle, la généralisation des tests simples de dépistage des donneurs de sang comme ceux du VHC devrait constituer une priorité dans les centres de transfusion. Avec une prévalence d’environ 1%, la drépanocytose est une affection fréquente à Kisangani. Pour ces patients drépanocytaires, établir des recommandations concernant les indications transfusionnelles permettrait de leur éviter des transfusions inappropriées. <p><p>Abstract<p><p>Introduction <p><p>Sickle cell disease (SCD), a genetic disorder that affects 1% to 2% of the population in sub-Saharan Africa, is a chronic disease in which blood transfusion is one of the essential treatments. Kisangani, a town in north-eastern Democratic Republic of Congo, has about one million inhabitants and nearly 30 000 births per year. It is characterized among others by the endemic malarial, a high frequency in the population of human immunodeficiency virus (HIV), hepatitis B (HBV) and C (HCV) virus, but also a lack of self-sufficiency in blood. Blood donation is given by volunteers and replacement donors. HBV and HIV screening tests are performed in donors since the 80s, while for HCV it is available only since late 2004. In that context in view to ensure blood transfusion safety, it is essential to define priority actions, in general and especially for patients with sickle cell disease.<p><p>Methodology <p><p>To determine the prevalence of viral infections, serological markers for HIV, HBV and HCV were investigated in 4637 blood donors (2236 volunteers and 2401 replacement) of the Provincial Center of Transfusion and hospitals in Kisangani. Among 140 SCD-patients followed in a medical centre in Kisangani, 127 were transfused; 79 were considered as “multiple-transfused” and 94 were transfused before 2004. HIV, HBV and HCV seroprevalences, alloimmunization anti-HLA and against red blood cells were determined as well as the indications for transfusion. <p>To estimate the prevalence of SCD at birth, HbS was identified by isoelectric focusing on umbilical cord blood of 520 newborns in five maternities of Kisangani.<p>To determine the indications for transfusion in SCD patients at Kisangani, these indications were recorded for the 127 SCD transfused patients.<p>To compare the use of transfusion in Kisangani and in Brussels for clinical events unrelated to the environment, the 140 SCD-patients followed in Kisangani were compared with the 195 SCD-patients followed in Brussels and 71 patientsin both groups could be matched for age. <p><p><p>Results <p><p>The prevalence of viral markers among blood donors is around 4% for HIV, 5% for HBV and 4% for HCV. The seroprevalence of HIV (2.2 vs. 4.1%) and HBV (3.0 vs. 4.6%) were lower among volunteer donors compared to replacement donors. The prevalence of HIV and HBV infection observed among blood donors was higher in 2006 than in 2004.<p>Thirteen non-transfused sickle cell patients were not carriers of any serological viral marker. The SCD-patients HCV(+) were “multiple-transfused” patients (6%) or those who received one or two transfusions (1%). Following the delayed introduction of HCV donor screening, a HCV seroprevalence of 7% of patients for only 0.7% for the HIV and 1.4% for the HBV was demonstrated. The fact that no patients transfused after 2004 were HCV(+) compared to 10% of those transfused before 2004 shows the benefit of the introduction of a simple and inexpensive screening test. Two (1.6%) patients had anti-HLA antibodies and 13 (10%) red blood cells antibodies (2 anti-CD, 1 anti-E and an anti-C-D-E). None of the patients displayed Kell (K), Kidd (Jka and Jkb) or Duffy red cells antibodies.<p>The prevalence of sickle cell disease in newborns of Kisangani is about 1%. In Kisangani, in addition to anaemia due to malaria (46%), an environmental factor, 34% of transfusions were administered for uncomplicated painful crises. In comparison, no patient followed in Brussels were transfused for that indication. This attitude is likely to be related with the ignorance of the disease by the medical staff and patients’ families. The chronic anaemia of those patients is often poorly understood and interpreted as acute anaemia.<p><p>Conclusion<p><p>Encouragement of voluntary donations without excluding the replacement donors is needed to pursue to increase the blood supply. To improve blood safety, the generalization of simple tests for screening blood donors as those for HCV should be a priority in transfusion centres. With a prevalence of about 1%, the SCD is a common disease in Kisangani. For those SCD-patients, establish guidelines for indications of transfusion would avoid inappropriate transfusion.<p> / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished