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

Les maladies chroniques du foie constituent un problème majeur de santé publique. L’évaluation précise du degré de fibrose hépatique apporte au clinicien une estimation du pronostic dès la prise en charge initiale de ces patients, mais permet également la réalisation d’une surveillance évolutive, et intervient dans la décision et le choix d’un traitement. L’évaluation noninvasive de la fibrose hépatique par élastographie a permis de révolutionner la prise en charge des malades atteints d’une maladie chronique du foie. L’objectif de notre travail est d’évaluer les performances diagnostiques d’une nouvelle technique d’élastographie hépatique, appelée « Supersonic ShearImaging » (SSI), et d’analyser sa plus-value dans l’évaluation non-invasive des maladies chroniques du foie.Dans une première étude, nous avons prospectivement analysé et comparé les performances diagnostiques de l’élastographie SSI par rapport au FibroScan et l’ARFI pour le staging de la fibrose hépatique sur une série de 349 patients avec une maladie chronique du foie diagnostiquée et gradée par ponction-biopsiehépatique.Dans une seconde étude, nous avons prospectivement étudié l’impact diagnostique de l’élastographie SSIsur le foie et la rate chez une population de 401 patients avec cirrhose pour l’évaluation de la gravité de la maladie cirrhotique.Dans une troisième étude, nous avons réalisé une analyse prospective bicentrique (Angers et Bordeaux)de la performance diagnostique de l’élastographie SSI par rapport au FibroScan et l’ARFI dans l’évaluation non invasive de la fibrose hépatique sur une série de 291 patients avec stéatopathie non-alcoolique et ponction-biopsiehépatique. / Abstract :The management and the prognosis for chronic liver diseases are widely based on the presence and the development of a liver fibrosis. The progressive worsening of liver fibrosis leads in a certain number of patients to the development of cirrhosis and its complications. Thus, the development of non-invasive diagnostic tools for the diagnosis and the monitoring of the liver fibrosis is of crucial interest. Liver elastography is one of the most promising techniques that have recently emerged in the field of chronic liver diseases. In this study, we aim to assess the diagnostic accuracy of a new elastography technique, named “Supersonic Shear Imaging” (SSI), and toanalyse its added value in the non invasive diagnosis of chronic liver diseases.In a first study, we prospectively analysed and compared the diagnostic performances of SSI elastography versus FibroScan and ARFI for the staging of liver fibrosis in a cohort of 349 patients with chronic liver diseases that consecutively underwent a liver biopsy. In a second study, we prospectively analysed the impact of liver and spleen SSI elastography in a cohortof 401 cirrhotic patients for the non invasive diagnosis of cirrhosis severity and oesophageal varices.In a third study, we assessed the clinical use of liver stiffness measurement evaluated by SSI, FibroScan,and ARFI in a cohort of nonalcoholic fatty liver disease patients who underwent liver biopsy. A total of 291 NAFLD patients were prospectively enrolled at 2 French university hospitals (Angers and Bordeaux).

Cette thèse CIFRE porte sur la biologie, le comportement et le biocontrôle du frelonasiatique Vespa velutina, un prédateur invasif d’abeilles. Depuis son introduction en France, ce frelonétend maintenant son aire de répartition en Europe, impactant à la fois l’environnement etl’apiculture. L’objectif de ces travaux sera d’enrichir le savoir sur cette espèce pour perturber ledéveloppement des colonies de V. velutina à différents niveaux afin d’en limiter la prolifération. Lepremier axe porte sur la biologie des reproducteurs de V. velutina, afin d’empêcher la fondation decolonies en amont. Ce travail précise les données concernant la maturation sexuelle des mâles de V.velutina, compare certains traits liés à la fertilité des fondatrices avec celles du frelon européen, etmet en évidence une plus grande précocité et fertilité de V. velutina. Le deuxième axe porte sur labiologie des colonies, de la collecte à la distribution des ressources dans le nid. A l’aide de pucesélectroniques marquant des ouvrières (technique RFID), nous avons mesuré le rayon d’action et seslimites chez les ouvrières V. velutina. En marquant de la nourriture avec des métaux lourds, nousavons pu suivre l’évolution de sa distribution dans les colonies suivant leur structure. Le troisièmeaxe porte sur le biocontrôle de V. velutina avec des champignons entomopathogènes. Nous avonsévalué l’efficacité de différents isolats et de leur mode d’application contre V. velutina, puis décrit unchampignon naturellement parasitant V. velutina. Ces travaux ont permis de faire avancer lesconnaissances sur la biologie et la physiologie des frelons, mais également de proposer des pistes decontrôle durable de l’invasion européenne de V. velutina. / This CIFRE thesis deals with the biology, the behavior and the biological control of aninvasive predator of bees, the hornet Vespa velutina. Since its introduction in France, this hornet isnow invading most countries in occidental Europe, dealing damages both to the environment and thebeekeeping activity. In order to limit its proliferation, a good strategy could consist in disrupting itscolony development at different levels, explored in this work. The first axis deals with V. velutinareproductive biology, exploring the different paths to prevent colonies creation. First we describedthe sexual maturation of males in V. velutina, and second we compared different traits linked tofertility between foundresses of V. velutina and the European hornet, thus highlighting V. velutinahigher precocity and fertility potential. The second axis explored the biology of colonies, fromresource collection to resource distribution in the nest. Using RFID technic, we assessed the actionrange and its boundaries in V. velutina workers. We also labelled food and observed its distribution inV. velutina colonies in function of the colony size and structure. The third axis deals with V. velutinabiocontrol, using entomopathogenic fungi. We evaluated the efficiency of different isolates anddifferent application methods on V. velutina, and described a wild fungus found naturally parasitizingV. velutina. This work brought knowledge on biology behavior and physiology of this invasive hornet,and also proposed options that could be assayed for a durable control of V. velutina.

La technique de haute intensité ultrasons focalisés (HIFU) est maintenant largement utilisée pour le traitement du cancer, grâce à son avantage non-invasif. Dans un système de HIFU, une matrice de transducteurs à ultrasons est pilotée en phase pour produire un faisceau focalisé d'ultrasons (1M ~ 10 MHz) dans une petite zone de l'emplacement de la cible sur le cancer dans le corps. La plupart des systèmes HIFU sont guidées par imagerie par résonance magnétique (IRM) dans de nos jours. Dans cette étude de doctorat, un amplificateur de puissance de classe D en demi-pont et un système d'accord automatique d'impédance sont proposés. Tous deux circuits proposés sont compatibles avec le système IRM. L'amplificateur de puissance proposé a été réalisé par un circuit imprimé (PCB) avec des composants discrets. Selon les résultats du test, il a rendement de conversion en puissance de 82% pour une puissance de sortie conçue de 1,25W à une fréquence de travail de 3MHz. Le système d'accord automatique d'impédance proposé a été conçu en deux versions: une version en PCB et une version en circuit intégré (IC). Contrairement aux systèmes d'accord automatique proposés dans la littérature, il n'y a pas besoin de l'unité de microcontrôleur (MCU) ou de l'ordinateur dans la conception proposée. D'ailleurs, sans l'aide de composants magnétiques volumineux, ce système d'auto-réglage est entièrement compatible avec l'équipement IRM. La version en PCB a été conçue pour vérifier le principe du système proposé, et il est également utilisé pour guider à la conception du circuit intégré. La réalisation en PCB occupe une surface de 110cm². Les résultats des tests ont confirmé la performance attendue. Le système d'auto-tuning proposé peut parfaitement annuler l'impédance imaginaire du transducteur, et il peut également compenser l'impédance de la dérive causée par les variations inévitables (variation de température, dispersion technique, etc.). La conception du système d'auto-réglage en circuit intégré a été réalisé avec une technologie CMOS (C35B4C3) fournies par Austrian Micro Systems (AMS). La surface occupée par le circuit intégré est seulement de 0,42mm². Le circuit intégré conçu est capable de fonctionner à une large gamme de fréquence tout en conservant une consommation d'énergie très faible (137 mW). D'après les résultats de la simulation, le rendement de puissance de ce circuit peut être amélioré jusqu'à 20% comparant à celui utilisant le réseau d'accord statique. / High intensity focused ultrasound (HIFU) technology is now broadly used for cancer treatment, thanks to its non-invasive property. In a HIFU system, a phased array of ultrasonic transducers is utilized to generate a focused beam of ultrasound (1M~10MHz) into a small area of the cancer target within the body. Most HIFU systems are guided by magnetic resonance imaging (MRI) in nowadays. In this PhD study, a half-bridge class D power amplifier and an automatic impedance tuning system are proposed. Both the class D power amplifier and the auto-tuning system are compatible with MRI system. The proposed power amplifier is implemented by a printed circuit board (PCB) circuit with discrete components. According to the test results, it has a power efficiency of 82% designed for an output power of 3W at 1.25 MHz working frequency. The proposed automatic impedance tuning system has been designed in two versions: a PCB version and an integrated circuit (IC) version. Unlike the typical auto-impedance tuning networks, there is no need of microprogrammed control unit (MCU) or computer in the proposed design. Besides, without using bulky magnetic components, this auto-tuning system is completely compatible with MRI equipment. The PCB version was designed to verify the principle of the proposed automatic impedance tuning system, and it is also used to help the design of the integrated circuit. The PCB realization occupies a surface of 110cm². The test results confirmed the expected performance. The proposed auto-tuning system can perfectly cancel the imaginary impedance of the transducer, and it can also compensate the impedance drifting caused by unavoidable variations (temperature variation, technical dispersion, etc.). The IC design of the auto-tuning system is realized in a CMOS process (C35B4C3) provided by Austrian Micro Systems (AMS). The die area of the integrated circuit is only 0.42mm². This circuit design can provide a wide working frequency range while keeping a very low power consumption (137 mW). According to the simulation results, the power efficiency can be improved can up to 20% by using this auto-tuning circuit compared with that using the static tuning network.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Une des innovations technologiques majeures de ces dernières années a été le lancement des caméras de profondeur qui peuvent être utilisées dans un large spectre d’applications, notamment pour la robotique, la vision par ordinateur, l’automatisation, etc. Ces dispositifs ont ouvert de nouvelles opportunités pour la recherche scientifique appliquée au domaine médical. Dans le cadre de cette thèse, nous évaluerons l’apport potentiel de l’utilisation du capteur de profondeur grand public « Kinect V2 » dans l’optique de répondre à des problématiques cliniques actuelles en radiothérapie ainsi qu’en réanimation. Le traitement par radiothérapie étant administré sur plusieurs séances, l'un des objectifs clés de ce traitement est le positionnement quotidien du patient dont la précision est impactée par les mouvements respiratoires. D’autre part, les mouvements de la machine ainsi que les éventuels mouvements du patient peuvent entraîner des collisions machine/machine ou machine/patient. Nous proposons un système de détection surfacique pour la gestion des mouvements inter- et intrafractions en radiothérapie externe. Celui-ci est basé sur un algorithme rigide de recalage surfacique pour estimer la position de traitement et un système de détection de collisions en temps réel pour satisfaire les conditions de sécurité durant le traitement. Les résultats obtenus sont encourageants et montrent un bon accord avec les systèmes cliniques. Coté réanimation médicale, la recherche de nouveaux dispositifs non invasifs et sans contact tend à optimiser la prise en charge des patients. La surveillance non invasive de la respiration des patients sous ventilation spontanée est capitale pour les patients instables mais aucun système de suivi à distance n’existe à ce jour. Dans ce contexte, nous proposons un système de mesure sans contact capable de calculer les paramètres ventilatoires en observant les changements morphologiques de la zone thoracique des patients. La méthode développée donne une précision de mesures cliniquement acceptable. / In recent years, one of the major technological innovations has been the introduction of depth cameras that can be used in a wide range of applications, including robotics, computer vision, automation, etc. These devices have opened up new opportunities for scientific research applied to the medical field. In this thesis, we will evaluate the potential use of the "Kinect V2" depth camera in order to respond to current clinical issues in radiotherapy and resuscitation in intensive care unit.Given that radiotherapy treatment is administered over several sessions, one of the key task is to daily reposition the patient in the same way as during the planning session.The precision of such repositioning is impacted by the respiratory motion. On the other hand, the movements of the machine as well as the possible movements of the patient can lead to machine / machine or machine /patient collisions. We propose a surface detection system for the management of inter and intra-fraction motion in external radiotherapy. This system is based on a rigid surface registration algorithm to estimate the treatment position and a real-time collision detection system to ensure patient safety during the treatment.Obtained results are encouraging and show a good agreement with available clinical systems.Concerning medical resuscitation, there is a need for new non-invasive and non-contact devices in order to optimize patient care. Non-invasive monitoring of spontaneous breathing for unstable patients is crucial in the intensive care unit. In this context, we propose a non-contact measurement system capable of calculating the parameters of patient's ventilation by observing thoracic morphological movements. The developed method gives a clinically acceptable precision. Such system is the first to solve previously described issue.

Reproduction de : Thèse d'exercice : Médecine : Nancy 1 : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre.

La microcirculation est constituée d'un réseau vasculaire qui comprend les artérioles, les veinules et les capillaires. La microcirculation cutanée est un paramètre physiologique important pour les applications cliniques avancées comme le syndrome de Raynaud ou la prévention des escarres. De nombreuses méthodes non ambulatoires ont été développées afin de mesurer la microcirculation sanguine. La tendance actuelle dans le domaine des technologies pour la santé est la miniaturisation des capteurs et de leurs instrumentations associées pour les rendre non-invasifs, portables par le patient et ainsi adaptés aux mesures ambulatoires en conditions réelles, ou appelées aussi " écologiques ". Le manuscrit présente la conception et la réalisation d'un système électronique miniaturisé ambulatoire (µHématron), permettant de réaliser un monitoring continu, en temps réel de la conductivité thermique tissulaire qui est l'image de la microcirculation dans les capillaires. La première expérimentation effectuée a pour l'objectif de confronter le système µHématron avec un moniteur de fluxmétrie laser Doppler, au cours d'une étude destinée à évaluer le confort thermique chez l'homme. Ainsi, une étude d'influence de la température de différentes ambiances sur un certain nombre de paramètres de la peau de sujets sains, y compris la microcirculation cutanée, a été réalisée. Les corrélations obtenues entre les variations des deux signaux des deux instrumentations pour les ambiances neutres, chaudes et froides sont présentées. La deuxième expérimentation est consacrée à l'étude préliminaire de l'effet global des bas médicaux de compression sur la microcirculation cutanée des membres inférieurs de sujets sains. Grâce à l'instrumentation ambulatoire, la microcirculation a pu être évaluée de façon continue pour différentes postures des sujets : allongée, assise, débout et en marche, et ce, pour des différentes classes de bas de compression (I, II, et III). Cette étude a permis d'améliorer la compréhension de l'effet de ces bas sur les sujets sains.

L’utilisation de bactéries lactiques (BL), telle que Lactococcus lactis (LL), comme vecteur de transfert d’ADN, constitue une stratégie prometteuse dans la mesure où elles sont considérées sans risque pour la santé. Des souches sauvages (wt) ou recombinantes de LL ont été décrites comme capables de transférer un plasmide dans des cellules épithéliales in vitro et in vivo. Cependant, les mécanismes d'action grâce auxquels certaines souches de LL ont la capacité de transférer de l’ADN plasmidique sont toujours inconnus. C’est pourquoi, nous avons décidé de construire une nouvelle souche recombinante de LL exprimant l’internaline mutée (mlnlA,) à partir de la souche pathogène Listeria monocytogenes, de manière à comprendre par quel procédé l’ADN est transféré à des cellules eucaryotes. Nous avons détecté l’expression de mInIA par FACS et montré que la souche LLmInIA était plus invasive que la souche sauvage wt après co-incubation avec des cellules épithéliales intestinales (IECs) non confluentes ou polarisées. La microscopie confocale confirme ces propriétés d’invasivité de la souche LL-mLnLA capable de transférer plus efficacement le vecteur d’expression eucaryote codant pour l’allergène de la β-lactoglobuline, pValac :BLG, in vitro dans des IECs et dans des cellules dendritiques (DCs). La souche LL-mInIA a aussi la capacité de transférer le vecteur pValac:BLG à des DCs à travers une monocouche de IECs différenciées. Des essais in vivo montrent que des bactéries invasives du genre Lactococcus ont tendance à augmenter l’expression de BLG chez la souris. De plus, il est montré qu’une souche non invasive de LL, ou la souche invasive LL-mInIA, stimulent la sécrétion de la cytokine pro-inflammatoire IL-12 dans des DCs, et que, in vivo, après des essais d’immunisation oraux ou intra nasaux, la souche LL non invasive oriente la réponse immunitaire plutôt vers le type 1, alors que la souche LL invasive génère une réponse de type 2 chez des animaux immunisés. Tous ces résultats apportent un nouvel éclairage sur le mécanisme d’assimilation des lactocoques en tant que vecteurs de transfert de molécules actives. / The use of Lactic Acid Bacteria (LAB), such as Lactococcus lactis (LL), as DNA delivery vehicles represents an interesting strategy as they are regarded as safe. Wild type (wt) LL or recombinant invasive LL, were able to trigger DNA expression by epithelial cells both in vitro and in vivo. However, important information about how LL can transfer DNA plasmids is still missing. Therefore, we decided to construct a new recombinant invasive LL strain expressing mutated Internalin A (mInlA) from the pathogen Listeria monocytogenes to understand the manner by which the DNA is transferred to mammalian cells. mInlA expression was detected by FACS analysis and LL-mInlA strain showed to be more invasive than the wt strain after co-incubation assays with non-confluent or polarized intestinal epithelial cells (IECs). Confocal microscopy confirmed the invasive status of LL-mInlA which demonstrated to deliver more efficiently the eukaryotic expression vector coding the allergen β-lactoglobulin, pValac:BLG, in vitro to IECs and to dendritic cells (DCs). LL-mInlA was also capable to transfer pValac:BLG to DCs across a monolayer of differentiated IECs. In vivo, invasive lactococci tended to increase the number of mice expressing BLG. Moreover, noninvasive or invasive LL-mInlA stimulated the secretion of the pro-inflammatory cytokine IL-12 in DCs and, in vivo, after oral or intranasal immunization trials, non-invasive LL polarized the immune response more in the type 1 direction while invasive LL generated a Th2-type response in immunized animals. All these data gives new insights on the mechanism of lactococci uptake for delivery of therapeutics.

La microcirculation est constituée d’un réseau vasculaire qui comprend les artérioles, les veinules et les capillaires. La microcirculation cutanée est un paramètre physiologique important pour les applications cliniques avancées comme le syndrome de Raynaud ou la prévention des escarres. De nombreuses méthodes non ambulatoires ont été développées afin de mesurer la microcirculation sanguine. La tendance actuelle dans le domaine des technologies pour la santé est la miniaturisation des capteurs et de leurs instrumentations associées pour les rendre non-invasifs, portables par le patient et ainsi adaptés aux mesures ambulatoires en conditions réelles, ou appelées aussi « écologiques ». Le manuscrit présente la conception et la réalisation d’un système électronique miniaturisé ambulatoire (µHématron), permettant de réaliser un monitoring continu, en temps réel de la conductivité thermique tissulaire qui est l’image de la microcirculation dans les capillaires. La première expérimentation effectuée a pour l’objectif de confronter le système µHématron avec un moniteur de fluxmétrie laser Doppler, au cours d’une étude destinée à évaluer le confort thermique chez l’homme. Ainsi, une étude d’influence de la température de différentes ambiances sur un certain nombre de paramètres de la peau de sujets sains, y compris la microcirculation cutanée, a été réalisée. Les corrélations obtenues entre les variations des deux signaux des deux instrumentations pour les ambiances neutres, chaudes et froides sont présentées. La deuxième expérimentation est consacrée à l’étude préliminaire de l’effet global des bas médicaux de compression sur la microcirculation cutanée des membres inférieurs de sujets sains. Grâce à l’instrumentation ambulatoire, la microcirculation a pu être évaluée de façon continue pour différentes postures des sujets : allongée, assise, débout et en marche, et ce, pour des différentes classes de bas de compression (I, II, et III). Cette étude a permis d’améliorer la compréhension de l’effet de ces bas sur les sujets sains. / The microcirculation consists of a vascular network that includes arterioles, venules and capillaries. Skin microcirculation is an important physiological parameter for advanced clinical applications such as Raynaud's syndrome or the prevention of ulcers. Many non-ambulatory methods were developed to measure blood microcirculation. The current trend in the field of health technology is the miniaturization of sensors and their associated instrumentation to make them non-invasive, portable by the patient and adapted to ambulatory measurements in time real, or also known as « ecological ». The manuscript presents the design and the realization of an ambulatory miniaturized electronic system (μHematron), to achieve continuous monitoring of the effective thermal conductivity in real-time that is the image of the microcirculation in the capillaries. The first experimentation was performed to compare the µHematron system with a laser Doppler flowmetry monitor, during a study which aims to evaluate thermal comfort in humans. A study of the effects of different temperature environments on a group of skin parameters of healthy subjects, including the cutaneous microcirculation, was performed. Correlations between changes in the two signals of both instrumentations for neutral, hot and cold temperatures are presented. The second experimentation is aimed to a preliminary study of the global effect of medical compression stockings on the cutaneous microcirculation of the lower extremities of healthy subjects. Thanks to the ambulatory instrumentation, the microcirculation has been measured continuously for different postures of subject: lying, sitting, standing and walking, and this for different classes of compression stockings (I, II, and III). This study has improved the understanding of the effect of these stockings on healthy subjects.