Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr. Bibliogr.: f. 149-175. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (M.Sc)--Université Laval, 2008. / Bibliogr.: f. 75-85. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. 130-139. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2007. / Titre de l'écran-titre (visionné le 5 mai 2008). Bibliogr.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2003. / Bibliogr.: f. 52-65.506. Publié aussi en version électronique.

Th.--Méd.--Nancy 1, 1983. N°: 164.

Les travaux développés dans ce manuscrit de thèse entrent dans le cadre du projet européen intitulé « Hearten », « A co-operative mHealth environment targeting adherence and management of patients suffering from Heart Failure (HF) ». Les acteurs de ce projet cherchent à développer une plateforme réseau multi compétences dont le but est le diagnostic précoce et le suivi des patients atteints d'insuffisance cardiaque. Elle permet l'enregistrement de différents paramètres vitaux de ces patients, comme la pression artérielle, le poids, les biomolécules contenus dans les biofluides, et leur consultation immédiate par les différents acteurs en charge du suivi des patients. L'objectif des travaux de recherche présentés dans ce manuscrit est de développer un capteur de gaz conductimétrique portable et miniaturisé, permettant la mesure en temps réel des VOCs caractéristiques du syndrome HF dans l'air expiré par les patients. La molécule d'acétone, connue dans la littérature pour être l'un des biomarqueurs les plus discriminants d'HF, a été particulièrement ciblée. Le capteur ainsi conçu est formé de paires de microélectrodes interdigitées (µIDEs) en or déposées sur substrat de silicium. La partie sensible du capteur consiste en une membrane polymérique électro-déposée à la surface du capteur qui est sensible à l'acétone. Les paramètres géométriques des µIDES ont été analysés et optimisés au cours de ces travaux afin d'améliorer la réponse et la sensibilité du capteur. Une plateforme d'analyse des gaz contenant l'ensemble de l'instrumentation associée à notre capteur a été développé. Les paramètres de l'instrumentation ont également été analysés et optimisés dans le même but. Nous avons ainsi étudié deux types de membranes polymériques sensibles à l'acétone. La première couche sensible développée est basée sur la co-polymérisation d'un polymère et de nanomatériaux dopants, le chitosan et les zéolites. La seconde couche sensible développée est quant à elle basée sur la co-polymérisation de polypyrrole et de métallophthalocyanines. Le capteur développé présente des performances optimales pour ce projet, dont notamment une limite de détection de l'ordre du ppm, ainsi que des temps de réponse et de recouvrement très courts. L'utilisation de ce capteur dans le cas de mesures cliniques est ainsi très prometteuse puisqu'il permet d'analyser plusieurs échantillons en temps réel, et ceux sur une durée de fonctionnement de plus d'une semaine. Le diagnostic rapide et la prise en charge du patient est donc facilité grâce à ce dispositif, dont les couts de fabrication sont très réduits / The work presented in this manuscript is part of the European project « Hearten », « A co-operative mHealth environment targeting adherence and management of patients suffering from Heart Failure (HF) ». The actors of this project are seeking for developing a multi-competence network platform whose goal is the early diagnosis and follow-up of patients with heart failure. It allows the recording of various vital parameters of these patients, such as blood pressure, weight, biomolecules contained in biofluids, and their immediate consultation by the different actors in charge of patient follow-up.The objective of research presented in this manuscript is to develop a portable conductometric gas sensor, allowing the measurement of characteristic VOCs of HF syndrome in exhaled air by patients. Acetone molecule, known in the literature as one of the most discriminating biomarkers of HF, has been particularly targeted. The sensor thus designed is based on pairs of gold interdigitated microelectrode etched on a silicon substrate. The sensitive part of the sensor consists of a polymeric membrane sensitive to acetone and electro-deposited on the surface of the sensor. The geometrical parameters of the µIDES have been analyzed and optimized during these works to improve the response and sensitivity of the sensor. A gas analysis platform including all the instrumentation associated with our sensor has been developed. The instrumentation parameters have also been analyzed and optimized for the same purpose.We studied two types of polymeric membranes sensitive to acetone. The first sensitive layer developed was based on the co-polymerization of a polymer and doping nanomaterials, chitosan and zeolites. The second sensitive layer developed was based on the co-polymerization of polypyrrole and metallophthalocyanines. The developed sensor provides optimal performance for this project, including a detection limit in the order of ppm level, as well as very short response and recovery times. The sensor can therefore be considered in the case of clinical measurements.The use of this sensor in the case of clinical measurements is very promising because it allows to analyze several samples in real time, and those over a period of operation of more than one week. Rapid diagnosis and patient management is therefore facilitated by this device, whose manufacturing costs are very low

La glycation et la carbamylation sont deux modifications post traductionnelles non-enzymatiques qui participent au vieillissement moléculaire des protéines. Ces réactions qui peuvent être amplifiées dans certains contextes pathologiques, comme le diabète et l'insuffisance rénale chronique (IRC) consistent en la fixation de métabolites simples sur les groupements aminés des protéines. Ces réactions peuvent donc entrer en compétition pour la modification des protéines. Pour étudier ce phénomène, des situations de compétition ont été reproduites in vitro (incubation d’albumine en présence de glucose et/ou urée ou cyanate) et in vivo (modèles de souris diabétiques avec IRC et diabétiques alimentées en cyanate) puis différents marqueurs de glycation et de carbamylation ont été quantifiés. Les résultats ont montré l’existence d’un phénomène de compétition réciproque in vitro dans la plupart des conditions testées alors qu’in vivo, seule la carbamylation présentait un effet compétiteur. Par exemple, les taux d’HbA1c étaient significativement (p<0,05) diminués de 42% dans le groupe de souris diabétiques avec IRC par rapport aux souris diabétiques. Cet effet compétiteur en faveur de la carbamylation a également été retrouvé au niveau tissulaire sur des échantillons d’aorte et de peau. Ces résultats démontrent l’existence de ce phénomène de compétition qui doit être dorénavant pris en compte lors de l’étude du rôle de ces modifications en physiopathologie, de même que lors de l’utilisation des produits de glycation dont l’HbA1c comme marqueurs de l’équilibre glycémique chez des patients diabétiques et insuffisants rénaux. / Glycation and carbamylation are two non-enzymatic post-translational modifications that are enhanced in common ageing pathologies: glycation in diabetes and carbamylation in chronic kidney disease (CKD), both diseases prone to molecular aging acceleration. They are characterized respectively by the addition of sugars (for glycation), or isocyanic acid produced by urea decomposition (for carbamylation), on the same binding sites of amino groups on proteins, and thus can compete and interfere. We reproduced competition situations both in vitro and in vivo and measured the glycation products (furosine, fructosamines, carboxymethyllysine, HbA1c) and the carbamylation products (homocitrulline, carbamylated hemoglobin). In vitro, albumin was incubated with glucose, urea or cyanate in different conditions. In vivo CKD was induced (or not) in diabetic (db/db) or non-diabetic mice by subtotal-nephrectomy for 5 weeks, or cyanate was administrated for 6 weeks to diabetic or not mice to amplify carbamylation. After 3 weeks of albumin incubation a reciprocal inhibition of 30% was evidenced. In vivo HbA1c was decreased by 42% and 34% (p<0,05) in CKD-diabetic mice and cyanate-diabetic mice respectively compared to diabetic mice. This competitive effect that favors carbamylation in vivo has been showed on tissue markers (aorta, skin). This competitive effect highlighted by our results must be considered in future studies concerning the consequences of non-enzymatic post-translational modifications and in the clinical use of glycemic markers in diabetic patients with CKD.

L’altération de la réserve fonctionnelle cardiovasculaire (CV) à l’exercice est un signe précoce d’insuffisance cardiaque (IC). Nous avons étudié l’hypothèse d’une altération de la réserve CV dans deux modèles physiopathologiques : -une étude des pressions de remplissages du ventricule gauche (VG) lors d’un exercice de faible intensité avait pour finalité de démasquer une anomalie cardiaque latente au repos; cette approche a été appliquée à des patients à risque élevé d’IC à fraction d’éjection préservée.-une étude plus approfondie de la réponse CV au cours d’un exercice maximal avait pour double objectif, de démasquer, mais aussi d’analyser en détail les composantes physiopathologiques de l’altération de la fonction cardiaque. Cette approche a été appliquée à l’étude de la drépanocytose, un modèle de cardiopathie à haut débit. Dans la première partie de ce travail, nous avons montré qu’il était possible de démasquer une altération du remplissage VG dès une faible intensité d’exercice. Ces résultats observés initialement en utilisant des outils non-invasifs ont été confirmés en utilisant le cathétérisme cardiaque comme gold standard. Dans la seconde partie de ce travail, l’évaluation de patients drépanocytaires au cours d’un exercice maximal a permis de mettre en évidence une altération de la réserve fonctionnelle CV liée à un défaut de la réserve chronotrope et de la réserve en pré-charge du VG.Nos travaux constituent une contribution à l’étude de la physiopathologie CV. Les différentes modalités d’exploration qui ont été utilisées, et qui ont pour certaines été mises au point pour la réalisation de cette thèse, pourraient servir à l’étude d’autres cardiopathies. / Despite normal investigations at rest, latent heart failure can be observed in a number of patients during exercise. We investigated the hypothesis of an impairment of cardiovascular reserve in two pathophysiological models: - in patients at high risk of heart failure with preserved ejection fraction, we measured left ventricular filling pressures at low exercise level in order to unmask early stages of left ventricular diastolic dysfunction;- moreover, using combined echocardiography and cardiopulmonary exercise testing, a comprehensive study of cardiovascular response to maximal exercise was performed in patients with sickle cell anemia which was chosen as a model of chronic high-output states. We showed that very low exercise level could unmask early stage heart failure with preserved ejection fraction. These results, initially observed using Doppler echocardiography, were confirmed by direct invasive measurement of left ventricular filling pressure during exercise. In patients with sickle cell anemia, we found a decrease of cardiac output response to exercise. This alteration of cardiovascular reserve was characterized by a chronotropic incompetence and a blunted left ventricular preload reserve. The pathophysiological data provided by our studies may help improve and optimize management of patients with heart failure. The stress protocols which have been developed and used in our investigations could be useful to study other models of heart diseases.

L’insuffisance rénale aiguë (IRA) est une pathologie fréquente en réanimation. Elle est associée à une mortalité et une morbidité importante. Le sepsis en est la cause la plus fréquente. La compréhension de la physiopathologie du sepsis et de ses complications a beaucoup progressé ces dernières années mais ne s’est pas encore traduite par des avancées thérapeutiques significatives en pratique clinique. Le paradigme d’une altération de la perfusion sanguine comme paramètre clé de la constitution des lésions rénales a ainsi été remis en question, plusieurs travaux révélant que le débit sanguin rénal n’est pas toujours altéré en cas de sepsis, et qu’une IRA peut se développer en cas de débit sanguin rénal préservé, voire augmenté. Le sepsis est caractérisé par de profondes perturbations de la réponse immunitaire et une réaction inflammatoire disproportionnée. A l’origine de l’atteinte rénale, l’inflammation et les altérations de la microcirculation sont maintenant considérés comme des mécanismes physiopathologiques fondamentaux. Au-delà de leur rôle dans l’hémostase, la contribution des plaquettes sanguines à la réponse inflammatoire, au maintien de l’intégrité tissulaire et à la défense contre les infections a considérablement élargi le spectre de leurs compétences et en a fait des acteurs physiopathologiques potentiels dans le sepsis. Les plaquettes sanguines exercent la plupart de ces fonctions grâce à l’expression de nombreux médiateurs membranaires ou solubles. Parmi eux, le CD154 tient une place particulière : les plaquettes sont une source essentielle de CD154 dans l’organisme et il joue un rôle central dans la réponse inflammatoire. Nous proposons dans ce travail un aperçu de ces avancées physiopathologiques récentes et nous discutons de la contribution des plaquettes et du CD154 dans les atteintes microcirculatoires et les défaillances multi-viscérales dans le sepsis. Nous nous sommes intéressés au rôle pro-inflammatoire du CD154 en conditions d’hypoxie au niveau de l’épithélium tubulaire rénal. Des données récentes soulignent en effet l’importance de l’hypoxie dans la réaction inflammatoire. Le contrôle de la production d’interleukine (IL)-6, une cytokine centrale de la réponse inflammatoire, par le CD154 a été étudié dans un modèle de culture de cellules épithéliales tubulaires (CET) rénales. Un modèle murin d’IRA par ischémie/reperfusion rénale a également été mis au point et appliqué à des souris déficientes en CD154 et CD40. Nos travaux révèlent que le CD154 induit fortement la sécrétion d’IL-6 par les CET en conditions d’hypoxie et que les souris déficientes en CD154 régénèrent plus rapidement leur épithélium tubulaire après ischémie/reperfusion rénale. Ces résultats pourraient ouvrir la voie à de potentielles pistes thérapeutiques pour la prise en charge des IRA d’origine septique. / Acute kidney injury (AKI) is a common complication in critically ill patients and is associated with increased morbidity and mortality. Sepsis is the most common cause of AKI. The understanding of sepsis pathophysiology and its complications has progressed significantly in recent years but has not yet been translated into significant therapeutic advances in clinical practice. The traditional paradigm that sepsis-induced AKI is linked to renal hypoperfusion has been challenged by recent evidences showing that renal blood flow is not universally impaired during sepsis,and that AKI can develop in the presence of normal or even increased renal bloodflow. Sepsis is characterized by profound alterations of the immune response and adisproportionate inflammatory response. Inflammation and microcirculatorydysfunction are now considered as fundamental pathophysiological mechanisms atthe origin of renal injuries. Beyond haemostasis, the contribution of platelets ininflammation, tissue integrity and defence against infections has considerablywidened the spectrum of their role and made them potential physiopathologicalactors in sepsis. Platelets fulfil most of these functions through the expression ofmembrane-bound or soluble mediators. Among them, CD154 holds a peculiarposition, as platelets represent a major source of CD154 and as CD154 is a centralregulator of inflammation. Here, we provide an overview of these recentpathophysiological advances and discuss the platelets and CD154 contribution tomicrocirculatory alterations in multi-organ dysfunction in sepsis. We investigated thepro-inflammatory role of CD154 under hypoxic conditions in the renal tubularepithelium as recent data highlight the importance of hypoxia in the inflammatoryreaction. We studied the control of interleukin (IL)-6 production, a key cytokineinvolved in inflammation, by CD154 in oxygen deprivation conditions using a kidneytubular epithelial (TEC) cell line model. We also studied a murine model of kidneyinjury after ischemia/reperfusion, a model that was applied in CD154 and CD40deficient mice. We found that CD154 is a potent inducer of IL-6 secretion by TEC inhypoxia and that CD154-deficient mice regenerate earlier the tubular epithelium afterischemia/reperfusion injury. These findings may provide potential avenues for septicAKI management and therapy.