A. INTRODUCTION<p>A.1. The sympathetic nervous system.<p>A.1.1. General considerations and historical perspective.<p>A.1.1.1. Historical perspective<p>A.1.1.2. Reflex regulation of the autonomic nervous system<p>A.1.1.3. Central control of the autonomic nervous system<p>A.1.1.4. Sympathetic and parasympathetic components of the autonomic<p>nervous system<p>A.1.1.5. Organisation of the sympathetic nervous system<p>A.1.1.6. Functions of the sympathetic nervous system<p>A.1.1.7. Neurotransmitters of the sympathetic nervous system<p>A.1.1.8. Neurotransmitter secretion at effectors organ synapse<p>A.1.1.9. Adrenoreceptors<p>A.1.2. Control mechanisms<p>A.1.2.1. Aortic arch and carotid baroreceptors<p>A.1.2.2. Low pressure baroreceptors<p>A.1.2.3. Chemoreceptors<p>A.1.2.4. Effects of exercise on sympathetic nervous system activation<p>A.1.2.5. Effects of left ventricular dysfunction on sympathetic nervous<p>system activation<p>A.1.2.6. Effects of right ventricular dysfunction and heart<p>transplantation on sympathetic nervous system activity<p>A.2. Methodological considerations.<p>A.2.1. Assessment of sympathetic activity in humans<p>A.2.2. Circulating catecholamines<p>A.2.3. Microneurography<p>A.3. Ergospirometry<p>A.3.1. Several aspects of physiology of exercise<p>A.3.2. Principles of exercise testing<p>A.3.3. Exercise ventilation<p>A.4. Assessment of chemoreceptor regulation in humans<p>A.4.1. Peripheral chemoreceptor inhibition<p>A.4.2. Peripheral and central chemoreceptor activation<p>A.5. Brief summary of still unresolved questions<p>A.5.1. Pulmonary arterial hypertension<p>A.5.2. Heart transplantation<p>B. SYMPATHETIC CONTROL IN PULMONARY ARTERIAL HYPERTENSION<p>B.1. Hypothesis tested<p>B.2. Study populations<p>B.2.1. Study investigating sympathetic activity in PAH patients<p>B.2.2. Study investigating the effects of atrial septostomy on MSNA in PAH<p>patients<p>B.3. Material, methods and study protocols<p>B.3.1. Particular measurements in the study investigating sympathetic activity<p>in PAH patients<p>B.3.2. Particular measurements in the study investigating effects of atrial<p>septostomy on MSNA in PAH patients<p>B.4. Sympathetic nervous activity in PAH and effects of disease severity<p>B.5. Effects of chemoreflex activation<p>B.6. Effects of atrial septostomy<p>C. SYMPATHETIC CONTROL AFTER HEART TRANSPLANTATION<p>C.1. Hypothesis tested<p>C.2. Patient population<p>C.3. Material and methods<p>C.4. Effects of chemoreflex activation on sympathetic activity and blood pressure<p>C.5. Effects of chemoreflex activation on exercise intolerance<p>D. DISCUSSION<p>D.1. Sympathetic nervous system activation in patients with pulmonary arterial<p>hypertension<p>D.2. Effects of atrial septostomy on sympathetic nervous system activation<p>D.3. Chemoreceptors in heart transplant recipients<p>D.3.1. Peripheral chemoreceptors deactivation<p>D.3.2. Peripheral and central chemoreceptors sensitivity<p>E. CONCLUSIONS<p>F. REFERENCE LIST<p>G. ANNEXES<p>G.1. Publications<p>G.1.1. Velez-Roa and Ciarka et al, Increased sympathetic nerve activity in<p>pulmonary artery hypertension, Circulation. 2004 Sep 7;110(10):1308-<p>12.<p>G.1.2. Ciarka et al, Atrial septostomy decreases sympathetic overactivity in<p>pulmonary arterial hypertension, Chest. 2007 Jun;131(6):1831-7.<p>G.1.3. Ciarka et al, Effects of peripheral chemoreceptors deactivation on<p>sympathetic activity in heart transplant recipients. Hypertension. 2005<p>May;45(5):894-900.<p>G.1.4. Ciarka et al, Increased peripheral chemoreceptors sensitivity and<p>exercise ventilation in heart transplant recipients. Circulation. 2006 Jan<p>17;113(2):252-7.<p>G.2. Annexe thesis title.<p>G.3. Brief summary in French of described research / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La transparence et les propriétés optiques du greffon cornéen sont des qualités essentielles pour le résultat post opératoire après la kératoplastie perforante et la kératoplastie lamellaire antérieure qui sont les 2 greffes les plus utilisées au monde. Pourtant, la transparence est difficile à mesurer avec précision avec les techniques d’eye banking actuelles et les propriétés optiques ne le sont pas du tout car lors de la conservation cornéenne à 4°C et plus encore en organoculture, la cornée séparée du globe est moins transparente que sur le sujet vivant et comporte des plis. Nous avons développé un outil de conservation, un bioréacteur, permettant de simuler les conditions physiologiques de la cornée pendant la conservation, permettant ainsi la caractérisation optique du greffon. L’objectif de cette thèse a été la conception et la réalisation des instruments de caractérisation des propriétés optiques et tissulaires des greffons conservés en BR. Ces propriétés sont la densité cellulaire endothéliale, la transparence, la puissance, l’épaisseur et la détection d’interfaces cicatricielles / The optical properties of a corneal graft, namely its transparency, are pivotal to the post-operative result of penetrating keratoplasty and deep anterior lamellar keratoplasty, which are today the world’s two most performed grafts. However, transparency is difficult to accurately measure with modern eye banking techniques, and other optical properties are not measurable at all, as with both hypothermic storage and organ culture the enucleated cornea is less transparent than in a living eye, and presents endothelial folds. We developed a corneal storage device, a bioreactor, to simulate the eye’s physiological conditions during storage, thus allowing the measurement of the graft’s optical properties. The goal of this thesis was to create a set of instruments to be used in eye banking for the optical characterization of corneal grafts. The parameters to be measured are endothelial cell density, transparency, dioptric power, thickness and the presence of scar tissue

La greffe repose sur le don d’un organe qui, dans le cadre du don cadavérique, est issu d’un donateur qui n’a pas la conscience de donner. Le donneur et le receveur ne se connaitront jamais, et ce don prend le sens d’une réduction à la donation. Tout se passe comme si le donateur redonnait une chose dont il n’était pas propriétaire ; ce procès prend dès lors la forme d’un sacrifice ou redondance du don, au sens où celui qui a reçu redonne à son tour et sans retour. Il illustre également le concept d’hospitalité qui peut être mobilisé autant par le greffé, que par le soignant. Durant cet intervalle requis par la greffe, au sein de ce rituel symbolique et technique, le greffé est soumis à une réalité chaotique inconcevable et imprévisible. Ainsi, le mot peut manquer et l’écriture, par exemple, peut pallier cette carence, sous la forme d’ateliers ; expérience qui fut menée durant cette recherche et qui sera poursuivie. Sans s’opposer à la démarche des ateliers et outre l’avantage d’une mise en œuvre plus simple, le récit narratif s’est imposé pour trois raisons. - C’est une forme d’action, la plus élémentaire, la première possible après une longue période où toute action était devenue improbable. - C’est une façon de donner une cohérence au parcours subi et, même s’il s’agit d’une construction narrative, celle-ci participe à l’individuation du greffé, condition préalable pour envisager de nouvelles actions. - Enfin, ce récit peut être restitué au médecin qui a vécu l’acte de greffer, contrairement au malade. L’hypothèse est que cette hospitalité faite au récit permet d’une part, de renverser le schéma habituel – le soignant est dans la position de celui qui reçoit, non de celui qui donne –, d’autre part, de donner crédit au récit. Et, de proposer que la phase de réhabilitation, en rapport avec les actes thérapeutiques lourds, débute par ce type de récit où le malade parle et le soignant écoute, sans autre finalité, pour ce dernier, que d’accepter et de recevoir. / The transplant bases of the donation of an organ which, within the framework of the deathly donation, arises from a donor who is not conscious to give. The donor and recipient will never know each other, and this donation takes the senses of a reduction in the donation. It’s as if the donor gave a thing which he didn’t own ; this process takes from then on the form of a sacrifice or a redundancy of the donation, meaning that the one who received becomes the one to give, with no return expectations. It also illustrates the concept of hospitality which can be mobilized by the transplanted and the caregiver. During this interval required by the transplant, within this symbolic and technical rite, the transplante is subjected to an inconceivable and unpredictable chaotic reality.The transplanted can be wordless, and the writing, for example, can mitigate this deficiency, in the form of workshops. Such an experience was carried out during this research and will be pursued.Without opposing the approach of workshops and besides the advantage of a simpler implementation, the narrative was imperative for three reasons :- it is the first possible form of action after a long period of inactivity.- It helps the transplanted to give a coherence to the tranplantation. Even if it is narrative construction, it participates in the individuation of the transplanted, a precondition to envisage new actions.- Finally, this narrative can be restored to the doctor who experienced the act to tranplant, contrary to the sick person. The hypothesis is that this hospitality made for the narrative allows on one hand, to reverse the ususal plan – the caregiver is in the position of the one who receives, not of the one who gives - , on the other hand, to give credit to the narrative.And, to propose that the rehabilitation phase, related to the heavy therapeutic acts, begins with this type of narrative where the sick person speaks and the caregiver listen to, without no other purpose, for the latter, than to accept and receive.

Le stade terminal de l’insuffisance cardiaque peut nécessiter l’inscription en liste d’attente pour une greffe cardiaque. L’offre en greffon étant faible, l’accès à cette thérapeutique est priorisé pour les malades les plus graves dans le système d’allocation actuel, faisant de l’équité un enjeu éthique et sociétal important. L’objectif de cette thèse, grâce à des méthodes originales et de nouvelles sources de données, était d’analyser les déterminants d’accès à la greffe cardiaque liés aux candidats et aux équipes de greffe en France sur une période récente et d’apporter des éléments nouveaux sur le parcours de soin de ces malades. L’analyse du devenir des candidats à une greffe cardiaque inscrits entre 2010 et 2013 en intégrant la méthode de risques compétitifs a permis de dissocier le risque médical du risque induit par le système d’allocation actuel. Nous avons ainsi trouvé 7 facteurs relatifs au candidat associés à un risque de mortalité élevé dont 4 reliés à la sévérité de l’insuffisance cardiaque et 3 non spécifiques de l’insuffisance cardiaque mais associés à un faible accès à la greffe. La prise en compte de l’effet centre sur les inscrits entre 2010 et 2014 grâce à un modèle mixte de survie a permis de déterminer les facteurs équipe associés à l’accès à la greffe. Parmi les 23 équipes de greffe en France, l’ajustement sur les facteurs candidat et équipe, permettait d’observer que 5 équipes avaient des résultats différents des autres dont 3 avec un accès défavorisé. La mise en évidence de disparités médicales, géographiques et structurelles, révélatrices de failles dans le système actuel d’allocation des greffons cardiaques, nous a permis d’étayer la discussion sur la mise en place d’un nouveau système d’attribution en France. L’attribution au patient plutôt qu’à l’équipe de greffe devrait être plus pertinente. Les méthodologies utilisées permettront d’évaluer précisément ces répercussions. Enfin, l’étude du parcours hospitalier un an avant greffe (2010-2015) à l’aide des données du PMSI a permis de constater un nombre élevé d’hospitalisations pré-inscription majoritairement liées à leur défaillance cardiaque et de longue durée, confirmant le caractère réfractaire de ces insuffisants cardiaques. Ce travail sera poursuivi par une étude approfondie de la consommation de soins de ces malades grâce aux données du SNDS, indispensable étape pour évaluer la prise en charge et estimer les besoins en greffe cardiaque. / Heart transplantation (HTx) is the preferred option for medically refractory advanced heart failure. Due to the small number of available grafts, current allocation policy in France, as in many other countries, is based on the severity of the candidate’s heart disease. This Ph. D thesis was designed to determine candidate and center factors associated with access to heart transplantation in France and in-hospital care pathways one year before heart transplantation using appropriate methodologies and the national hospital database. We first analyzed 1-year mortality in patients listed for HTx in France from 2010 to 2013 using competing risk models in order to distinguish patient-related predictors and the influence of allocation policy. We then distinguished the proportions explained by candidate characteristics and center factors with the persistent between-center variability on 1-year access to transplantation (2010-2014). These disparities are mediated by the severity of the candidate’s heart disease, the allocation system and listing practices rather than by transplant activity. These findings provide a new contribution to improve the heart transplant allocation scoring system in France. The study based on the nationwide administrative database overcomes a major limitation of the national transplantation registry by shedding light on the healthcare pathway of heart transplanted recipients (2010-2015) during the year prior to transplantation. These findings will be useful to assess the medical benefits and criteria for registration on the heart transplant waiting list. This study will be continued by a detailed analysis of the healthcare consumption of these patients based on French national health insurance (SNDS) data.

Introduction et buts de la thèse<p>La survie du patient et du greffon se sont nettement améliorées depuis les débuts de la transplantation rénale. Les recommandations de pratiques cliniques basées sur l’évidence aident les cliniciens à améliorer la prise en charge standardisée des patients. Cependant, de nombreux programmes de recherche sont actuellement axés sur la découverte de biomarqueurs qui peuvent prédire les différents résultats chez les patients transplantés rénaux. Ces biomarqueurs sont nécessaires pour personnaliser la gestion et le traitement des patients.<p>Le but des travaux résumés dans cette thèse est d'évaluer l'impact potentiel de plusieurs facteurs biologiques acquis et génétiques spécifiques sur les résultats après la transplantation rénale, en particulier les facteurs de thrombophilie et les polymorphismes génétiques associés au diabète post-transplantation.<p>1. Facteurs de thrombophilie<p>Les patients en insuffisance rénale terminale présentent des anomalies complexes de la coagulation, dont les mécanismes sous-jacents ne sont pas connus à ce jour. La thrombose des vaisseaux du greffon et les événements thromboemboliques comme la thrombose veineuse profonde et / ou l’embolie pulmonaire sont des complications graves, mais relativement rares après transplantation rénale. Au cours de la dernière décennie, plusieurs études ont évalué l'impact des facteurs de thrombophilie sur les résultats après la transplantation rénale, tels que les événements thrombo-emboliques, y compris la thrombose de l’artère ou la veine du greffon, le rejet aigu, les événements cardiovasculaires ou la survie du greffon. Cependant, les limitations méthodologiques et l'hétérogénéité de ces études rendent les conclusions ou les recommandations difficiles. D’autre part, la prévalence exacte des facteurs de thrombophilie dans la population de patients en insuffisance rénale terminale et la correction éventuelle de ces facteurs après transplantation ne sont pas connues. Dans ce contexte, nous avons réalisé une étude prospective afin d’évaluer l’impact d’un panel de 11 facteurs de thrombophilie testés le jour de la transplantation et 1 mois plus tard, sur les événements thrombo-emboliques et le rejet aigu durant la première année de greffe [58]. Nous avons également évalué la prévalence de 7 facteurs de thrombophilie non-génétiques chez les patients en insuffisance rénale terminale et le taux de correction après la transplantation rénale dans une cohorte de 215 patients [59]. <p>2. Diabète post-transplantation<p>Le diabète post-transplantation est une complication métabolique grave et fréquente après la transplantation. Les patients transplantés rénaux souffrant d’un diabète post-transplantation ont un risque plus élevé d'événements cardiovasculaires majeurs, de décès et d’échec de greffe. Une étude prospective rapporte une incidence de 20,5% durant les six premiers mois de greffe rénale, en utilisant les critères stricts de l'ADA (American Diabetes Association). La plupart des facteurs de risque identifiés sont communs avec le diabète de type 2 dans la population générale: l'âge, les antécédents familiaux, l’ethnie (africaine et hispanique), l'indice de masse corporelle élevé, une sérologie hépatite C positive et la présence d’un syndrome métabolique. Certains traitements immunosuppresseurs sont des facteurs de risque de diabète post-transplantation spécifiques et modifiables. Les inhibiteurs de la calcineurine sont diabétogènes et il a été clairement montré que le tacrolimus est plus diabétogène que la cyclosporine. En se basant sur ces données, nous avons remplacé le tacrolimus par la cyclosporine chez une série de patients ayant développé un diabète post-transplantation sous tacrolimus. Nous avons évalué rétrospectivement l’efficacité et la sécurité de cette approche [60]. Nous avons également élaboré des recommandations pour la prise en charge du diabète post-transplantation sur base de notre expérience et des études publiées [62]. <p>La susceptibilité génétique du diabète post-transplantation a été étudiée par des approches «gènes candidats », mais les faibles effectifs et l'absence de réplication dans des cohortes indépendantes rendent les conclusions difficiles. Les études pan-génomiques de type « genome wide association study (GWAS) apportent un éclairage neuf sur les origines génétiques du diabète de type 2. Plus de 10 loci de susceptibilité ont été associés au diabète de type 2 dans la population générale, avec des odds ratio (OR) allant de 1.10 à 1.20, excepté un variant commun du gène TCF7L2 pour lequel le risque de la maladie augmente de 37% par allèle à risque. Nous avons utilisé une approche gène candidat en sélectionnant 11 variants génétiques associés au diabète de type 2 à travers ces GWAS et nous avons évalué leur association avec le risque de diabète post-transplantation durant les 6 premiers mois post-transplantation, dans une large cohorte de Caucasiens (N = 1076) [61].<p>Méthodologie générale<p>L’unité de transplantation rénale de l'Hôpital Erasme (Université Libre de Bruxelles) a créé une base de données clinique incluant les patients transplantés depuis 1964 dans l'institution et une biocollection (ADN et sérum) depuis 2001. En outre, depuis 2007, l'unité de transplantation rénale de l'Hôpital Erasme a développé une collaboration avec d'autres centres européens de transplantation rénale (CHU de Tours, CHU de Limoges, CHU de Brest, CHU de Saint-Étienne, CHRU de Lille, CHU de Poitiers et CHU de Bordeaux actuellement). Nous avons actuellement collecté les données cliniques et l’ADN de plus de 4000 receveurs d'allogreffe rénale.<p>Résultats<p>1. Facteurs de thrombophilie<p>Nous avons enrôlé prospectivement 320 greffes rénales consécutives correspondant à 317 patients greffés dans notre institution entre 2001 et 2006. Onze facteurs de thrombophilie ont étés dosés le jour de la transplantation. Dix patients ont étés exclus en raison de valeurs manquantes pour plus de 3 facteurs. Tous nos patients ont reçu de l’acide acétylsalicylique en prophylaxie, débuté juste avant la greffe. Le taux d'événements thromboemboliques et/ou de rejet aigu durant la première année post-transplantation (critère d’évaluation primaire composite) était de 16,7% chez les patients sans facteur de thrombophilie (N = 60) et de 17,2% chez ceux ayant au moins un facteur de thrombophilie (N = 250) (P=NS) le jour de la greffe. L'incidence du critère d’évaluation primaire était similaire chez les patients sans facteur de thrombophilie et ceux avec au moins deux (N = 135), ou au moins trois (n = 53) facteurs (16,3% et 15,1% respectivement, P=NS) et chez les patients avec au moins un facteur persistant 1 mois après la greffe (15,7%, P=NS). Aucun des facteurs de thrombophilie individuels présents le jour de la transplantation n’était associé au critère d’évaluation primaire. L'incidence des événements cardio-vasculaires à 1 an, la créatinine sérique à 1 an, la survie de greffe actuarielle à 4 ans n’étaient pas influencés par la présence d’au moins un facteur de thrombophilie le jour de la greffe (P= NS).<p>La prévalence des facteurs de thrombophilie était significativement plus élevée chez les patients dialysés que chez les patients non encore dialysés le jour de la greffe (74% vs 52,4%, P =0,03). La prévalence était similaire chez les patients hémodialysés et en dialyse péritonéale (P=NS). Un mois après la transplantation, la prévalence globale des facteurs de thrombophilie a chuté de 74,4% à 44,7% (P <0,001). La plupart des facteurs de thrombophilie avaient disparus après la transplantation. <p>2. Le diabète post-transplantation<p>Nous avons analysé rétrospectivement les paramètres du métabolisme glucidique chez 54 patients greffés rénaux traités par tacrolimus et développant un diabète post-transplantation. Trente-quatre patients ont été convertis à la cyclosporine alors que 20 patients ont poursuivi le tacrolimus (groupe contrôle). Après la conversion, le taux de rémission du diabète post-transplantation était de 42% (IC 95% :24-59%) 1 an après la conversion versus 0% dans le groupe contrôle (P=0,001). La conversion<p>était sûre en termes de fonction du greffon, de rejet aigu, de survie des patients et du greffon.<p>Dans notre étude multicentrique (Hôpital Erasme-Bruxelles, CHU de Tours, CHU de Limoges et CHRU de Lille), nous avons enrôlé 1477 patients greffés successivement. Parmi les 1229 patients éligibles pour l’étude, 1076 étaient Caucasiens (analyses primaires). Un total de 118 patients, soit 11% des Caucasiens ont développé un diabète post-transplantation durant les 6 premiers mois de greffe. En analyse multi-variée, le variant rs7903146 de TCF7L2 était indépendamment associé au diabète post-transplantation (OR = 1,60 pour chaque allèle T, P = 0,002). Les autres facteurs de risque indépendants étaient: l'âge du receveur, l’indice de masse corporelle au moment de la greffe, l'utilisation du tacrolimus et la survenue d'un épisode de rejet aigu traité par corticoïdes.<p>Conclusions<p>Les facteurs de thrombophilie sont très fréquents au stade terminal de l'insuffisance rénale et sont corrigés dans la grande majorité après la transplantation rénale. Cela suggère que la plupart des facteurs sont acquis et associés à l'urémie et / ou la dialyse. En outre, notre étude prospective n’a pas démontré d’impact des facteurs de thrombophilie détectés de manière systématique avant la transplantation sur les résultats après transplantation rénale, dans une population recevant un régime immunosuppresseur moderne et de l’acide acétylsalicylique en prophylaxie.<p>L’effet diabétogène du tacrolimus est réversible. Nos résultats suggèrent une amélioration significative du métabolisme glucidique après la conversion à la cyclosporine chez les patients transplantés rénaux atteints de diabète post-transplantation sous tacrolimus.<p>Le diabète post-transplantation et le diabète de type 2 partagent des facteurs de risque communs, dont un variant du gène TCF7L2. La place de ce type de biomarqueur dans la prédiction de la survenue du diabète post-transplantation et dans les stratégies de modification d’immunosuppression doit faire l’objet d’évaluations prospectives.<p> / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les matériaux à structure tridimensionnelle laissent entrevoir de nombreuses applications prometteuses dans le domaine de l'ingénierie tissulaire et de la médecine régénérative en fournissant un micro-environnement approprié pour l'incorporation de cellules ou de facteurs de croissance afin de régénérer des tissus ou organes endommagés. Dans ce contexte, une membrane a été élaborée à partir d'un mélange de poly (ε-caprolactone) PCL / chitosan CHT à partir d'une technique d'inversion de phase permettant un apport localisé de non solvent. La technique permet d'obtenir une double morphologie poreuse : (i) des macrovides en surface (gros pores) facilement accessibles pour l'invasion et la viabilité des cellules; (ii) un réseau macroporeux interconnecté (petits pores) pour transférer les nutriments, l'oxygène, le facteur de croissance à travers le matériau. Les propriétés physico-chimiques (taille des pores, chimie de surface et biodégradabilité) des matériaux ont été caractérisées. Il est montré comment il est possible d'ajuster les propriétés de la membrane en modifiant le rapport PCL / CHT. Des cultures de cellules souches mésenchymateuses humaines (CSMh) ont été réalisées sur la membrane. La viabilité et la prolifération cellulaires ont été étudiées par des essais de test au MTT et de taux d'absorption d'oxygène. Les expériences démontrent que la membrane est biocompatible et peut être colonisée par les cellules. La microscopie confocale montre que les cellules sont capables de pénétrer à l'intérieur des macrovides de la membrane. La prolifération cellulaire de CSM dans ce matériau pourrait être utile pour augmenter la longévité d'autres cellules primaires en modifiant les CSM pour produire des facteurs de croissance. Pour tester le comportement dynamique des cellules sur la membrane, un dispositif d'organe sur puce a été développé avec des cellules endothéliales ombilicales humaines ensemencées sur la membrane. Les résistances hydrauliques de la barrière cellulaire sur la membrane ont été quantifiées en temps réel pour une pression trans-endothéliale (PTE), 20 cm H2O à 37 ° C et avec des cellules vivantes après 1 jour et 3 jours après l'ensemencement. Les résultats suggèrent que ce type d'échafaudages polymères peut être utile à l'avenir comme patch in vivo pour réparer des vaisseaux endommagés. / Over the last decades, three-dimensional (3D) scaffolds are unfolding many promising applications in tissue engineering and regenerative medicine field by providing suitable microenvironment for the incorporation of cells or growth factors to regenerate damaged tissues or organs. The three-dimensional polymeric porous scaffolds with higher porosities having homogeneous interconnected pore network are highly useful for tissue engineering. In this context, a poly (ε- caprolactone) PCL/chitosan CHT blend membrane with a double porous morphology was developed by modified liquid induced phase inversion technique. The membrane shows: (i) surface macrovoids (big pores) which could be easily accessible for cells invasion and viability; (ii) interconnected microporous (small pores) network to transfer essential nutrients, oxygen, growth factors between the macrovoids and throughout the scaffolds. The physico-chemical properties (pore size, surface chemistry and biodegradability) of the materials have been characterized. This study shows how it is possible to tune the membrane properties by changing the PCL/CHT ratio. Human mesenchymal stem cell (hMSCs) culture was performed on the membranes and the cell viability and proliferation was investigated by MTT assay and oxygen uptake rate experiments. The experiments demonstrate that the membranes are biocompatible and can be colonized by the cells at micron scale. Confocal microscopy images show that the cells are able to adhere and penetrate inside the macrovoids of the membranes. Both cell proliferation and oxygen uptake increase with time especially on membranes with lower chitosan concentration. The presence of chitosan in the blend produces an increase of porosity that affect the entrapment of the cells inside the porous bulk of the membranes. Successful cellular proliferation of hMSCs could be useful to enhance longevity of other primary cells by production of corresponding growth factors. To test the dynamic behavior of cells on the membranes, an organ-on-chip (OOC) device has been developed with human umbilical endothelial cells (HUVECs) seeded on the membrane. The hydraulic resistance of the cellular barrier on the membrane has been quantified for real time trans-endothelial pressure (TEP) 20 cmH2O at 37 degree C and with living cells after 1 day and 3 day of post seeding. Results suggests this kind of polymeric scaffolds can be useful in future as an in vivo patch to repair disrupted vessels.

L’insuffisance rénale chronique entraîne de nombreux effets secondaires indésirables sur le métabolisme et la santé dus à la dénutrition et à la sédentarité observées chez ces patients. Quatre-vingt pourcent du financement de cette maladie est dédié à la dialyse ; la greffe apparaît comme le traitement de choix. La prise en charge des patients est donc une problématique majeure tant au niveau médical, qu’humain, éthique et économique. Parmi les différents moyens mis en œuvre, nous nous sommes intéressés à l’aspect nutritionnel et à la pratique d’une activité physique adaptée de patients greffés du rein ou hémodialysés chroniques. Deux études ont été menées durant ma thèse. La première étude s’est intéressée aux effets du suivi nutritionnel chez des patients greffés du rein sous traitement de glucocorticoïdes. Les paramètres étudiés sont la composition corporelle, la qualité de vie et le comportement alimentaire. La deuxième étude s’est intéressée aux effets d’un programme de renforcement musculaire de 3 mois, ainsi qu’au déconditionnement physique 3 mois après la fin du programme chez des patients hémodialysés. Les paramètres étudiés sont la qualité de vie, la composition corporelle, certains paramètres biologiques, le sommeil, le comportement alimentaire et les capacités physiques. Le suivi nutritionnel comme l’activité physique adaptée montrent une amélioration significative ou des tendances à l’amélioration de plusieurs paramètres ce qui permettrait une meilleure prise en charge des patients. / Many sides effects occurs in chronic kidney disease due to malnutrition and inactivity. Dialysis represents eighty per cent of the disease cost; so kidney transplant is the most favourable treatment. Patients care is a major problem on medical, human, ethical and economic levels. Among the various means used for it, the nutritional aspect and the adapted physical activity on kidney transplant patients and chronic hemodialysis patients are interesting for us. In my thesis, two studies were conducted. The first study carried out the effects of a nutritional monitoring on kidney transplant patients with a glucocorticoid treatment. Body composition, quality of life and food behavior were observed. The second study carried out the effects of a three-month resistance training program and the physical deconditioning three months after the end of the program on hemodialysis patients. Quality of life, body composition, some biological parameters, sleep, food behavior and physical capacities were observed. Nutritional monitoring as well as adapted physical activity show a significant improvement or trend towards improving several parameters, which would allow better patient management.

Contexte: L’anxiété alimente l’évitement des traitements dentaires et occasionne une négligence de la santé bucco-dentaire. Cet évitement est amplifié par des inquiétudes liées à la douleur et l’insatisfaction potentielles à la suite d’une rencontre chez le dentiste. L’anxiété, la douleur et l’insatisfaction ne sont donc pas mutuellement exclusives et peuvent être regroupée sous une mesure composite appelée le fardeau de soins. Une intervention d’écoute musicale pourrait s’avérer efficace pour réduire le fardeau de soins des patients tel qu’observé dans la littérature pour divers contextes chirurgicaux. Cependant, les évidences appuyant les bienfaits d’une intervention musicale sur le fardeau de soins au cours de chirurgies dentaires sont limitées et les résultats sont hétérogènes en raison d’un manque de consistance sur le plan méthodologique. Objectif: L’objectif de cette étude était d’explorer les effets d’une intervention d’écoute musicale personnalisée sur le fardeau de soins associé à une greffe gingivale en comparaison à l’écoute de livres audios (contrôle). Méthodologie: Deux groupes de patients ont reçu la greffe gingivale autogène accompagnée de l’intervention musicale personnalisée (n= 25) ou d’un livre audio (n= 22). Les patients ont été attribués aléatoirement aux groupes en double aveugle (le chirurgien ignorait la stimulation auditive et les participants ignoraient la condition contrôle). Des mesures auto-rapportées d’anxiété, de douleur, d’insatisfaction et d’état émotionnel ont été prises avant et après la chirurgie. Les mesures postopératoires d’anxiété, de douleur et d’insatisfaction ont été combinées en une mesure composite du fardeau de soins. Les participants ont également complété les jugements émotionnels de leur stimulation auditive respective après la chirurgie. Résultats: Aucune différence significative n’a été observée entre les stimulations auditives pour le fardeau de soins et ses composantes. Les résultats illustrent une fluctuation des niveaux d’anxiété et de douleur à travers les temps de mesures pour les deux groupes. La musique a été perçue comme plus relaxante que le livre audio (U = 144.00, p =.005, η2=.17). Les participants, ayant rapporté plus d’émotions négatives avant (r =0.44, p =.002, R2 =.19) et après (r =0.42, p =.004, R2 =.17) la chirurgie, ont illustré un fardeau de soins plus important. Il n’y avait pas de différences significatives entre les groupes pour l’état émotionnel des participants. Conclusion: Il est possible que les deux stimulations auditives (musique et livre audio) soient efficaces pour réduire le fardeau de soins (et ses composantes séparément). Des évidences additionnelles sont nécessaires afin de confirmer les bienfaits d’une intervention musicale durant une chirurgie de greffe gingivale. Les recherches futures devraient inclure un troisième groupe recevant le traitement habituel afin d’évaluer l’effet des deux stimulations auditives sur le fardeau de soins. / Background: Anxiety feeds the avoidance of dental treatments which leads to the neglect of general oral health. This avoidance is often amplified by the fear of potential pain and dissatisfaction. Anxiety, pain and dissatisfaction are not mutually exclusive and can be combined into a composite measure called burden of care. A musical intervention could be beneficial to reduce this burden of care as shown in many surgical settings in the literature. However, there is limited evidence of the benefits of music listening during dental surgeries and results are heterogenous due to a lack of consistency in the methodology. Objective: The aim of this study was to explore the effects of a personalized musical intervention on the burden of care during autogenous gingival grafts in adults while comparing it to an active control (audiobook). Method: Two groups of patients received the autogenous gingival graft along with the personalized musical intervention (n=25) or an audiobook of choice (n=22). Participants were distributed randomly between groups in a double-blind design (surgeons were unaware of the assigned auditory stimuli and participants were unaware of the control condition). Self-reported measures of anxiety, pain, dissatisfaction, and emotional state were taken preoperatively and postoperatively. Postoperative measures of anxiety, pain and dissatisfaction were combined into a burden of care composite measure. Emotional ratings of the auditory stimuli were evaluated after the surgery. Results: There were no significant differences between the auditory stimuli on the burden of care and its separated components. Results show a fluctuation of anxiety and pain levels through time for both groups. Music was perceived as more relaxing than the audiobook (U = 144.00, p =.005, η2=.17). Participants, who felt more negative emotions before (r =0.44, p =.002, R2 =.19) and after the surgery (r =0.42, p =.004, R2 =.17), had a larger burden of care. There were no significant differences in the emotional states of the participants between the two groups. Conclusion: It is possible that both auditory stimuli (music or audiobook) are effective in the reduction of the burden of care (and its components separately). Further evidence is needed to verify the benefits of a personalized musical intervention during autogenous gingival grafts. Future research should add a third group of standard care to facilitate the evaluation of both auditory stimuli’s effects on the burden of care.

Afin de permettre l’application chez l’homme de nouvelles technologies médicales comme la thérapie cellulaire régénératrice, il est primordial d’être en mesure de localiser in vivo les cellules transplantées à l’intérieur d'un tissu. L’imagerie par résonance magnétique (IRM) est une technique de choix en raison de son excellente résolution anatomique. Par contre, l’utilisation d’un agent de contraste est nécessaire afin de marquer et de suivre à la trace des cellules implantées puisque leur contraste intrinsèque les rend difficiles à distinguer des tissus environnants. Les agents à effet de contraste négatif tel que les oxydes de fer sont les plus souvent envisagés pour effectuer un suivi cellulaire in vivo. Un problème se pose lorsqu’il est question de quantification ou de localisation précise d’une implantation cellulaire. En effet, la présence d’un artéfact négatif excédant le volume qu’occupent les cellules nuit à la précision de la technique. Pour ces raisons, ce projet porte sur l’élaboration d’une méthodologie de marquage de cellules cancéreuses employant un agent de contraste d’IRM générant un contraste positif. Ce projet de recherche avait pour but d’évaluer le potentiel des nanoparticules d’oxyde de manganèse (MnO) et d’oxyde de gadolinium (Gd2O3) comme agents de contraste pour le marquage cellulaire. Des nanoparticules synthétisées par des collègues ont été utilisées dans le cadre de ce projet. Le projet de maîtrise décrit ici est constitué de trois volets : 1) le développement d’un protocole d’analyse élémentaire des éléments chimiques Mn et Gd dans des cellules marquées d’agent de contraste; 2) l’élaboration d’une procédure de quantification du signal généré par des cellules marquées par un agent de contraste paramagnétique; et 3) la démonstration de la possibilité de suivre in vivo par IRM, des cellules marquées. Ce projet a été ponctué de mesures de viabilité cellulaire ainsi que d’études de microscopie à transmission (MET) cellulaire, permettant de démontrer l’internalisation des agents de contraste dans les cellules. Les cellules marquées ont été visualisées en IRM sous forme de culots de cellules de différentes tailles, puis implantées par stéréotaxie chez des souris afin de réaliser un suivi de la prolifération des cellules in vivo. Ces études ont permis de mesurer le signal d’IRM généré par des cellules cancéreuses marquées de nanoparticules de MnO et de Gd2O3, en utilisant des séquences dites « pondérées en T1». Ces études montrent que les nanoparticules paramagnétiques permettent de détecter plusieurs dizaines de milliers de cellules implantées localement ( 20 000). Cette limite intrinsèque devrait être prise en compte dans les procédures d’implantation utilisant des marqueurs paramagnétiques à base de Gd et de Mn. / To allow the application of new medical technologies such as regenerative cell therapy to humans, it is essential to be able to localize the tissue-implanted cells in vivo. Magnetic resonance imaging (MRI) is a technique of choice because of its excellent anatomical resolution. On the other hand, use of a contrast agent is required to label and keep track of the implanted cells as their intrinsic contrasts make them difficult to distinguish from surrounding tissue. Negative contrast agents like iron oxides are the most often considered tracking cells in vivo. A problem appears when quantification or determination of the exact location of a cell implantation is needed. Indeed, the presence of a negative artifact far exceeding the volume occupied by the cells compromises the accuracy of the technique. For these reasons, this project focuses on developing a methodology to label cancer cells using a positive contrast agent for MRI. This research project aims at evaluating the potential of manganese oxide (MnO) and gadolinium oxide (Gd2O3) nanoparticles as contrast agents for cell labeling. Nanoparticles synthesized by co-workers were used in this project. The master's project described here consists of three (3) components: 1) development of a valid protocol of elemental analysis of Mn and Gd quantification in labeled cells, 2) development of a procedure for quantification of the MRI signal generated by cells labeled with paramagnetic contrast agent, and 3) demonstrating of the in vivo track ability by MRI, cells labeled with a paramagnetic agent. This project was punctuated by measures of cell viability and cell visualisation by transmission electron microscopy (TEM), to demonstrate the internalization of contrast agents into cells. The labeled cells were visualized by MRI in the form of cell pellets of various sizes, and implanted in mice by stereotactic methods to achieve a monitoring of cell proliferation in vivo. These studies measure the MRI signal generated by cancer cells labeled by MnO and Gd2O3 nanoparticles, using "T1 weighted" sequences. These studies show that paramagnetic nanoparticles can detect tens of thousands of locally implanted cells ( 20 000). This inherent limit should be taken into account in the settlement procedures using Gd and Mn based labels.

Titre de l'écran-titre (visionné le 5 juin 2023) / Les maladies neuromusculaires héréditaires n'ont généralement pas de traitement efficace à ce jour. Deux d'entre elles sont étudiées par le laboratoire, soit l'ataxie de Friedreich (FRDA) et la dystrophie musculaire de Duchenne (DMD). Il existe plusieurs modèles de souris pour la FRDA, mais aucun ne reflétait la dégénération progressive de la maladie au niveau locomoteur et cardiaque. Le but de mes travaux était donc de trouver et caractériser un modèle murin qui rendrait possible l'étude des effets d'un traitement de thérapie génique sur ces symptômes. Deux modèles de souris ont été comparés : 1) le YG8sR auquel un petit ARN en épingle à cheveux (shRNA) ciblant l'ARNm de la frataxine est injecté en IV pour tenter de réduire l'expression de cette protéine pour augmenter la sévérité des symptômes de la maladie et 2) le YG8-800 qui est un nouveau modèle prometteur possédant 800 répétitions de GAA. Le YG8-800 présente un phénotype qui modélise mieux l'évolution de la maladie chez l'humain avec une détérioration graduelle de la coordination corrélée à une diminution de la frataxine plus marquée. En effet, les souris YG8-800 font plus de fautes et nécessitent plus de temps pour traverser une poutre et T inversé ou dentée et restent suspendues moins longtemps sur une grille. Elles présentent aussi significativement moins de frataxine dans tous les organes étudiés que les souris YG8sR. Pour la DMD, le traitement étudié est la greffe de myoblastes qui consiste à injecter une suspension de myoblastes sains dans un muscle n'exprimant pas la dystrophine. Cette méthode vise à briser les fibres musculaires existantes pour y faire fusionner les cellules injectées et de ce fait apporter le matériel génétique pour synthétiser la dystrophine dans la fibre musculaire malade. En moyenne, le taux de survie à la procédure des cellules greffées est de 5% dans la littérature. L'expérience vise donc à optimiser les conditions de greffe pour augmenter la survie des myoblastes après la greffe. Le Célastrol est un composé reconnu pour son effet anti-inflammatoire et protecteur, il a donc été testé pour protéger les cellules. La première greffe indiquait une amélioration significative de la survie des cellules, mais la deuxième n'a pas reproduit cette tendance. D'autres expériences seront nécessaires pour déterminer si le Célastrol peut améliorer la survie des cellules greffées. / Hereditary neuromuscular diseases generally have no effective treatment to date. Two of them are being studied by my laboratory: Friedreich's ataxia (FRDA) and Duchenne muscular dystrophy (DMD). There are several mouse models for FRDA, but none reflected the progressive degeneration of the disease at the musculoskeletal and cardiac level. My goal was thus to find and characterize a model that will make it possible to study the effects of gene therapy treatments on these symptoms. I have compared two mouse models: 1) the YG8sR to which a short hairpin RNA (shRNA) targeting frataxin mRNA was i.v. injected to reduce the expression of frataxin to increase the severity of the symptoms and 2) the YG8-800, a promising new model with 800 GAA repeats. The YG8-800 has a phenotype that better reproduces the disease progression in humans with a gradual deterioration in coordination correlated due to a more pronounced frataxin reduction. In fact YG8-800 mice make more foot faults and need more time to cross the inverted T beam or notched beam. They also hang for a shorter time on the grid and contain significantly less frataxin in all studied organs than YG8sR mice. For DMD, the treatment studied was myoblast transplantation, which consisted of injecting a suspension of healthy myoblasts into a muscle that does not express dystrophin, the absent protein in DMD patients. This method aims to damage the existing muscle fibers to permit the fusion of the injected cells and thus provide the gene to express dystrophin in the diseased muscle fibers. On average, the procedure survival rate of transplanted cells is 5% in the literature. My experiment therefore aimed to improve the transplant conditions to increase myoblast survival. I have evaluated the protective effects of Celastrol is a compound known for its anti-inflammatory. The first transplant indicated a significant improvement of cell survival, but a second did not confirm this effect. Further experiments will be needed to determine if Celastrol can improve the survival of transplanted cells.