Les fentes labio-palatines (FLP) sont la malformation cranio-faciale congénitale la plus fréquente. D'origine multifactorielle, elles sont la conséquence d'un défaut de fusion des bourgeons faciaux.Objectif et MéthodologieL'objectif de ce travail a été d'étudier la place des gènes de l'angiogenèse dans le cadre de la piste étiologique des FL/P. La méthodologie de ce travail comportait 3 étapes :- Une analyse systématique et exhaustive des gènes impliqués dans les FL/P comprenant les gènes identifiés mais aussi les gènes potentiellement impliqués.- Une analyse rétrospective des explorations génétiques des FL/P opérées au CHU de Reims entre 2003 et 2009.- La mise en place d'une analyse prospective (2009-2012, AOL) :- Génomique constitutionnelle par CGH Array- In situ au niveau des berges des fentes issues de déchets opératoires des chirurgies primaires des FL/P comprenant :Le développement d'un protocole de culture cellulaire de fibroblastesUne analyse anatomopathologiqueEt surtout le développement d'un modèle d'étude in vivo chez l'enfant d'analyse d'expression des gènes de l'angiogenèse.RésultatsL'analyse systématique des gènes impliqués dans les FL/P a mis en évidence 95 gènes dont plus d'une dizaine sont connus comme liés aux mécanismes d'angiogenèse (facteurs de croissance et protéases). Ces derniers sont en interaction entre eux mais aussi avec 18 autres gènes impliqués eux aussi dans les FL/P. Ainsi au total 1/3 des gènes d'intérêt sont soit des gènes de l'angiogenèse soit en lien avec eux.L'étude rétrospective nous a permis de mettre en exergue certaines formes cliniques originales qui ont été étudiées et publiées sous un angle « étiologique ».L'étude prospective nous a permis, après obtention des consentements, d'inclure 72 patients (30 FLP, 24FL, 18FP) opérés au CHU de Reims entre 2009 et 2012 d'une chirurgie primaire.Nous présentons :- nos résultats anatomopathologiques, et génétiques (CGH Array)- notre protocole de culture cellulaire- nos réflexions, notre cheminement aboutissant à la création du modèle d'étude d'analyse d'expression des gènes de l'angiogenèseDiscussionLa littérature a bien mis en avant une implication des phénomènes angiogéniques dans la constitution des FL/P par le biais des facteurs de croissance (TGFβ, PDGF C et Ra, FGF, TGFA, FGFR1, FGFR2 ; VEGF) et des protéases (MMP/TIMP2). L'ensemble de nos manipulations in situ nous permet aujourd'hui de disposer du matériel nécessaire pour l'étude de l'expression des facteurs impliqués dans l'angiogenèse sur les berges des fentes.Parallèlement, l'étude génomique constitutionnelle en CGH Array a permis de retrouver des variations non-connues comme polymorphiques chez 62% de nos patients. Des études familiales vont compléter notre travail. Elles permettront de savoir si ces CNV sont héritées ou De Novo et ainsi de préciser leur caractère bénin ou pathologique. L'identification chez un de nos patients d'une amplification, même de petite taille, du gène SKI (gène lié à la voie des TGFβ) nous encourage dans la poursuite de nos recherches d'anomalies constitutionnelles des gènes de l'angiogenèse dans les FL/PLa CGH array est une technique qui nous a paru particulièrement utile et fiable en terme de « scanning » et de dépistage.En conclusion, en pratique clinique, la découverte des anomalies préalablement certainement sous estimées par les cliniciens doit nous mener à une nouvelle réflexion sur le conseil génétique et sur l'utilité dans l'avenir d'un dépistage plus systématique. / Cleft lip and palate (CLP) are the most common congenital craniofacial malformation. They have a multifactorial etiology and are the consequence of incomplete fusion of the facial buds.Objective and MethodologyThe objective of this work was to study the role of the genes of angiogenesis in the framework of studying the etiology of CL/P. Our methodological approach included 3 steps:- Systematic and thorough analysis of the genes involved in CL/P including identified genes but also genes that could be potentially involved.- A retrospective analysis of the operated clefts at the University Hospital of Reims between 2003 and 2009.- Implementation of a prospective analysis (2009-2012, AOL):- Constitutional genomic study by CGH Array- In situ with tissue specimens extracted from surgically excised cleft edges including:The development of a protocol for fibroblast cell culturesHistopathological analysisAnd above all the development of an in vivo study model in children for analyzing the expression of genes of angiogenesis.ResultsThe systemic analysis of genes involved in cleft lip palate unveiled 95 genes including about ten that are known to be related to angiogenesis mechanisms (growth factor and proteases). These genes interact between themselves but also with 18 other genes also involved in CL/P. In all, 1/3 of relevant genes are either angiogenesis-related genes or in direct relation with them.The retrospective study permitted to underline the some original clinical forms that were studied and published under an « etiological » angle.The prospective study included 72 patients (30 CLP, 24CL, 18CP), for whom we obtained informed signed consents, operated at the University Hospital of Reims between 2009 and 2012 for primary cleft surgery.We present:- Our histopathological and genetic results (CGH Array)- Our cell culture protocol (submitted for publication)- Our approaches and thought process behind the design of a study model for analyzing expression profiling of angiogenic genesDiscussionThe literature has highlighted the role of angiogenesis in the formation of cleft lip/palate via growth factors (TGFβ, PDGF C and Ra, FGF, TGFA, FGFR1, FGFR2, VEGF) and proteases (MMP/TIMP2). All our manipulations in situ have yielded the necessary material, i.e. edges of resected clefts, to study the expression of factors involved in cleft angiogenesis.In parallel, the constitutional genomic study in CGH Array enabled to uncover abnormalities in 62% of our patients. Family studies will complete our work. They will help to refine if these CNV are inherited or de novo and thus indicate their benign or pathological nature. In one of our patients, the identification of the SKI gene (related to the TGFβ pathway) encourages us to continue our research of genetic abnormalities of angiogenic genes involved in cleft lip/palate. CGH array appeared to be a very useful and reliable method in terms of scanning and screening.In conclusion, in clinical practice, the discovery of abnormalities which were probably underestimated by clinicians before, leads us to rethink the issue of genetic counseling and the relevance of a more systematic screening for these abnormalities in the future.

Les agrégats de gaz rare constituent un état de la matière intermédiaire entre les cibles solides et les atomes en phase gazeuse. Il a été démontré que les agrégats irradiés sont sources d'ions, d'électrons, de neutrons énergétiques ainsi que de rayonnement allant du visible aux X durs. Cette source peut-être produite avec un taux de répétition élevé et a l'avantage de ne pas produire de débris, et de présenter une très forte conversion de l'énergie laser incidente. Nous nous intéressons au rayonnement X particulièrement, en le caractérisant en intensité, spectre et durée, comme préalable à toute application. En collaboration avec l'INRS-Energie (Varenne, Canada), nous avons mis en œuvre une caméra à balayage de fente dont la résolution temporelle est de 800 fs rms. En focalisant des impulsions laser courtes (30 fs - 5 ps) et intenses (jusqu'à 1e17 W/cm2) sur des agrégats d'argon (15 - 30 nm), nous avons démontré que l'émission X dont l'énergie est supérieure à 2 keV est plus courte que la résolution temporelle. En couplant la caméra à un cristal tronconique, nous nous sommes intéressés au rayonnement de couche K dans la gamme 2,9 - 3,2 keV. Nous avons démontré que ce rayonnement a une durée inférieure à la résolution temporelle, et que les raies étaient émises avec un écart temporel relatif inférieur à 1 ps. Une simulation basée sur un modèle nano-plasma et sur un code collisionnel-radiatif a été développée au CELIA. Les spectres X résolus en temps calculés reproduisent à la fois la brièveté d'émission du rayonnement X et les états de charge élevés observés.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Premier volet du CFHT Legacy Survey, le projet SuperNovae Legacy Survey (SNLS) propose de contraindre l'équation d'état de l'énergie noire en réduisant l'incertitude sur l'histoire de l'expansion de l'univers par l'observation de supernovae de type Ia (SN-Ia), jusqu'à un décalage vers le rouge de 1. <br />La standardisation nécessaire à l'utilisation des SN-Ia comme indicateurs de distance repose sur la mesure précise des courbes de lumière dans 4 filtres (g', r', i' et z' pour MégaCam au CFHT). La mesure de la vitesse de récession, via le décalage vers le rouge, ainsi que la validation du transient comme étant bien une SN-Ia procèdent du suivi spectroscopique. <br />L'instrument FORS1 du Very Large Telescope de l'ESO assure l'essentiel de ce suivi. L'imposant lot de données, la fréquente faiblesse du signal et la volonté de tester des algorithmes alternatifs de calibration des images et d'extraction des spectres m'ont amené à développer une chaîne de réduction indépendante et automatisée. Cet ouvrage présente une méthode compréhensive, d'approche statistique, pour une extraction systématisée du spectre du transient et de celui de sa galaxie hôte lorsque ces sources sont effectivement résolues. <br />Ceci par le developpement logiciel en C++ et en Python, en interaction avec les produits du suivi photométrique : les images profondes des champs et les courbes de lumière des transients. La classification des transients reste subjective, mais est éclairée par l'ajustement simultané des courbes de lumières et du spectre par SALT2, un modèle empirique de SN-Ia (J.Guy 2007). <br />117 SN-Ia certaines ou probables (55% puis 73% des observations des deux premières années) sont ainsi identifiées.

Cette thèse présente le développement d'un système de balayage de caméra à balayage de fente parfaitement synchronisé avec un laser impulsionnel femtoseconde. Cette application des photoconducteurs rapides ("commutateurs Auston") haute tension, permet d'obtenir des résolutions de caméra à balayage de fente subpicoseconde en mode d'accumulation d'images, avec des lasers d'énergie quelques centaines de microJoules par impulsion. Deux autres applications de ces photoconducteurs haute tension sont étudiées : - La commutation optique par une cellule de Pockels ultra-rapide de temps de montée inférieure à 100ps ayant une gigue temporelle inférieure à 2ps. - La stabilisation en énergie des impulsions laser ultrabrèves, coup par coup, à l'aide d'une cellule de Pockels commandée par un photoconducteur. Le photoconducteur (commandé en avance par une impulsion extraite de l'impulsion principale) commande la cellule de Pockels à diminuer les fluctuations. Une première expérience montre une amélioration d'un ordre de grandeur (de 7% à 0.7%). Parallèlement, une application du filtre acousto-optique dispersif programmable (Dazzler TM) à la mesure de la phase spectrale des impulsions femtosecondes est présentée. Les méthodes de mesures temporelles résultant d'un filtrage linéaire suivi d'une détection non linéaire, il est possible de réaliser la fonction de filtrage linéaire par le Dazzler TM remplaçant le montage optique souvent complexe. Il a été ainsi réalisé expérimentalement pour la première fois des mesures d'autocorrélation en bande de base et d'interférométrie spectrale à décalage par transformée de Fourier (Time-domain SPIDER).

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Toutes altérations génétiques ou environnementales survenant lors du développement craniofacial et de l’odontogenèse peut aboutir à une fente orale et/ou à des anomalies dentaires. Un des syndromes les plus courants comprenant une fente orale est le syndrome de van der Woude (VWS) / des ptérygiums poplités (PPS) causé par des mutations du gène IRF6. Nous avons séquencé IRF6 dans 16 familles VWS et 2 familles PPS et analysé le phénotype dentaire des patients avec une mutation identifiée. Les individus atteints présentaient des fentes (76%), des dépressions de la lèvre inférieure (86%), des agénésies dentaires (68%) ainsi que des anomalies de morphologie dentaire (58%), telles que des dents fusionnées ou porteuses de cuspides supplémentaires, démontrant que la fréquence élevée des anomalies dentaires constatées chez les patients VWS/PPS avec une mutation IRF6 pourrait se révéler utile dans la pose du diagnostic, dans la mesure où les dépressions de la lèvre inférieure ne sont pas toujours présentes. Malgré le nombre considérable de gènes identifiés dans les fentes orales et/ou anomalies dentaires, la cause génétique de bon nombre de cas isolés reste sans réponse. Partir de patients syndromiques avec fente, porteurs d’anomalies chromosomiques, a permis la découverte de nouveaux gènes associés aux fentes : HDAC4, HIPK2, RBFOX1, SWSWAP et MMP17. En plus des mutations touchant la partie codante des gènes et des variants introniques prédisposants, l’altération d’éléments régulateurs distants peut aussi conduire à l’apparition de fentes, comme nous le montrons dans ce travail avec l’altération d’éléments régulateurs de SOX9. D’autre part, le tri minutieux de patients syndromiques basé sur un phénotypage précis et associé à des techniques de séquençage haut-débit peut conduire à l’identification de la cause génétique sous-jacente. En procédant ainsi, nous avons montré que des mutations récessives de FAM20A sont à l’origine du syndrome rein-dent (ERS). Les patients atteints présentent un phénotype oral pathognomonique caractérisé par une amélogénèse imparfaite, des retards d’éruption, des calcifications intra-pulpaires, des follicules dentaires surdéveloppés, une hyperplasie gingivale et une néphrocalcinose. Les mutations de FAM20A conduisent à une augmentation de chondroïtine sulfate et de la concentration de calcium extracellulaire ionisé, entraînant l’apparition de calcifications ectopiques. Notre travail montre qu’un phénotypage précis combiné à des méthodes d’investigations génétiques à haut-débit, contribue de manière significative à une meilleure compréhension des facteurs génétiques des fentes orales et/ou des anomalies dentaires. / Any genetic or environmental disturbances during craniofacial development and odontogenesis can lead to orofacial clefts (OFC) and/or dental anomalies. One of the most common cleft syndrome is the Van der Woude / popliteal pterygium syndrome (VWS/PPS) caused by IRF6 mutations. We screened IRF6 in sixteen VWS and two PPS families and analyzed the dental phenotype of IRF6-mutated patients. Affected individuals had clefts (76%), lower lip pits (86%), dental agenesis (68%), and abnormal dental morphology (58%) such as fused teeth and additional cusps, demonstrating that the high frequency of dental anomalies in VWS/PPS patients mutated for IRF6 could be a useful clinical clue for correct diagnosis, as lips pits are not always present. Despite the large number of genes identified in oral cleft and/or dental anomalies, the genetic causes of many sporadic cases remain unknown. Starting from syndromic cleft patients presenting chromosomal abnormalities, new genes associated with oral cleft were discovered: HDAC4, HIPK2, RBFOX1, SWSWAP, and MMP17. In addition to protein coding mutations and predisposing intronic variants, alterations of long-range gene regulatory elements can also lead to OFC, illustrated in this work with the alteration of SOX9 regulatory elements. Careful stratification of syndromic patients based on a precise phenotype can lead to the identification of the underlying genetic causes, when combined with high-throughput sequencing. We identified FAM20A recessive mutations to be causative of the Enamel Renal Syndrome (ERS). Affected patients present a pathognomonic oral phenotype characterized by generalized hypoplastic enamel, delayed tooth eruption, pulp calcifications, hyperplastic dental follicles, gingival hyperplasia, and nephrocalcinosis. FAM20A mutations resulted in increased chondroitin sulfate and increased extracellular ionized calcium concentrations, eventually leading to ectopic calcification. Our work illustrates that precise phenotype combined with the power of high throughput genetic technologies contributes significantly to the understanding of the genetic factors underlying oral cleft and/or dental anomalies.

Nous présentons une caméra à balayage de fente intégrée basée sur un système de comptage de photon unique résolu en temps (TCSPC-SC) employant l'architecture linéaire « streak » pour surmonter la limitation de l'espace inhérent aux systèmes TCSPC bidimensionnels. Cette solution permet l'intégration de fonctionnalités électroniques complexes dans les pixels sans l'inconvénient d'un faible facteur de remplissage conduisant à une faible efficacité de détection. Le TCSPC-SC se compose de deux blocs principaux: une photodiode à avalanche (SPAD) et un bloc de mesure de temps, les deux blocs sont intégrés en technologie 180 nm CMOS standard. La structure de la SPAD utilisée a été sélectionnée parmi 6 structures différentes après un processus de caractérisation précise et approfondie. Le bloc de mesure du temps se compose d'un TOC hybride capable d'atteindre des résolutions de temps élevées et ajustables avec une large dynamique de mesure grâce à un système de conversion de temps (TOC) hybride qui combine l'approche analogique basée sur un convertisseur de temps vers amplitude(TAC), et les approches numériques utilisant une boucle à verrouillage de retard (DLL) et un compteur numérique. Le TOC hybride a été spécialement conçu pour être utilisé dans un système TCSPC qui intègre une ligne de TOC nécessitant ainsi une conception appropriée pour limiter la consommation d'énergie et la surface d'occupation et parvenir à une architecture flexible et facilement extensible. Suite à la conception et la réalisation de ces deux blocs dans une technologie180 nm CMOS standard, une structure de test de la caméra à balayage de fente (TCSPC-SC) qui englobe 8 unités a été réalisée dans le but final de mettre en œuvre un modèle TCSPC-SC complet et plus large. / In this work we present a TCSPC Streak Camera (TCSPC-SC) that takes advantage of the streak mode imaging ta overcome the space limitation inherent ta 20 TCSPC sensor arrays. This cost-effective solution allows the integration of complex functionalities in the pixel without the inconvenience of low fill factor that leads ta low detection efficiency. The TCSPC~SC consists of two main building blacks: a SPAD and a time measurement black bath integrated in 180 nm Standard CMOS technology. The SPAD was selected among 6 different SPAD structures following a thorough characterization process ta fully determine its performance figures. The time measurement black consists of a hybrid TOC capable of achieving high adjustable time resolutions with large dynamic range owing ta a time conversion scheme that combines traditional Analog Time to Amplitude Converter (TAC), Digital DLL-based and counter-based TOC. Furthermore, thehybrid TOC was especially designed ta be used in a TCSPC system that incorporates an array of TDCs which required a careful design ta limit power consumption and occupation area in order to achieve a flexible and easily scalable architecture. These two building blacks were bath fabricated in a 180 nm standard CMOS technology and employed ta demonstrate a TCSPC Streak Camera(TCSPC-SC) test structure that englobes 8 units in order ta demonstrate the system's operation principle with the final aim of implementing a complete and bigger TCSPC-SC model in the near future

Contexte : La greffe osseuse alvéolaire est désormais considérée comme une étape clé du traitement chirurgical des fentes labio-palatines. La particularité de cette greffe réside dans sa géométrie particulière car l’os spongieux est alors placé entre deux surfaces corticales. Méthodes : L’objectif de cette recherche est d’abord d’obtenir, à l’aide d’une revue de la littérature, une meilleure compréhension de l’histoire de la greffe, des matériaux utilisés et des facteurs influençant son résultat. Ce travail se porte ensuite sur le développement d’un modèle permettant de simuler les résultats de la greffe en fonction de l’influence de différents paramètres, en particulier l’effet du compactage mécanique sur la greffe osseuse. Les caractéristiques de la greffe sont observées en fonction de la magnitude de la force appliquée (0 à 50 N). L’os spongieux fémoral et iliaque est utilisé. Une analyse par microscanner et des cultures de CFU-F sont effectuées. Résultats : Le micro-scanner permet une caractérisation précise de la structure du greffon en fonction de la force de compaction appliquée 0, 5, 20 et 50N. Le nombre de CFU-F (Colony Forming Units-Fibroblats) révèle que l’application d’une force de compaction a un impact positif sur la prolifération cellulaire. Conclusion : Cette recherche tend à mieux comprendre le remodelage osseux influencé par les forces de compaction dans le cas particulier de la fente alvéolaire, l'objectif ultime étant de guider le chirurgien vers un résultat optimisé. / Background and purpose: Alveolar cleft bone grafting is now widely accepted as one step of cleft surgical treatment. The peculiarity of this graft stands in its particular geometry: bone is placed in between two cortical surfaces. Methods: The objective of this research is first to get, trough literature, a better comprehension of graft history, graft materials and influencing factors of bone graft integration. Then this work aims to develop a model to simulate graft results according to the influence of different parameters, especially the effect of mechanical compaction on bone graft. Graft features are observed relying on magnitude of the applied force (0 to 50N). Cancellous human femoral and iliac bones are used. Micro-CT scanning and CFUs culture are performed. Results: Micro-CT scan gives a precise characterization of the structure of the graft depending of the applied compaction forces 0, 5, 20 and 50N. The number of CFUs (Colony Forming Units) shows a positive impact of compaction force on mesenchymal stem cells proliferation. Conclusion: This research tends to better understand the bone remodeling influenced by compaction forces in the alveolar cleft particular environment, with the ultimate objective to guide the surgical procedure.

Les caméras à balayage de fente sont les instruments de détection directe de la lumière les plus précis en termes de résolution temporelle. Ces instruments sont capables de capturer des évènements de l’ordre de la picoseconde à un taux de répétition d’une centaine de mégahertz. Cependant, les performances de la caméra sont limitées par de nombreux phénomènes propres au fonctionnement de cette dernière mais aussi au système l’implémentant. Plusieurs effets dégradant la résolution temporelle sont étudiés. Le premier axe exploré concerne la synchronisation de la caméra avec l’évènement lumineux capturé. Cette investigation débouche sur le développement d’un discriminateur à fraction constante permettant de déclencher la caméra avec un jitter inférieur à 200 fs RMS. Une autre étude présente l’impact qu’ont le bruit d’amplitude et le bruit de phase des lasers usuellement utilisés avec la caméra sur sa synchronisation. Enfin une analyse des phénomènes intrinsèques à la photocathode de la caméra permet d’évaluer la variation du temps de transit des électrons dans celle-ci. / Streak cameras are the direct light detection instruments that are the best in terms of temporal resolution. Those instruments can capture picosecond light events at a hundred megahertz repetition rate. However their characteristics are limited by various phenomena specific to the camera and the implementing system. Several effects that affect the temporal resolution are studied. The first examined line deals with the synchronization of the camera with the studied light event. This inquiry led to the design of a constant fraction discriminator allowing a sub 200 fs RMS jitter triggering. Another study shows the impact of the usually used laser amplitude noise and phase noise on the system’s synchronization. Finally, an analysis of the camera’s photocathode intrinsic phenomena allows estimating the transit time variation of the electrons within the vacuum tube.