Le diagnostic des pathologies du tube digestif pouvant favoriser la survenue du cancer colorectal(CCR) telle que les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin (MICI) est un enjeu majeur de santé public. Un meilleur suivi du patient – impactant notamment le pronostic vital – et une meilleure compréhension de la physiopathologie de ces maladies reposent en partie sur l'émergence de nouvelles techniques diagnostiques. Dans ce contexte, ce manuscrit décrit les développements instrumentaux et méthodologiques combinant séquentiellement au sein d'un même protocole un examen par IRM endoluminale avec un examen associant l'endoscopie conventionnelle, la spectrophotométrie optique et l'endomicroscopie confocale. Les capteurs et procédures développés ont été caractérisés in vitro sur des modèles organiques puis évalués au cours de deux suivis longitudinaux sur un modèle de colite induite chimiquement chez le petit animal. Cette démarche s'inscrit dans les développements récents de techniques multimodales applicables chez des modèles animaux pour des études méthodologiques ou chez l'Homme. La première partie du manuscrit décrit un panorama de l'anatomie rectocolique ainsi que des MICI et du CCR. Les moyens diagnostics actuels utilisés de manière régulière en clinique sont également présentés. La seconde partie décrit précisément les développements instrumentaux et méthodologiques réalisés en IRM et en optique ainsi que les différentes études in vivo qui ont été menées afin d'évaluer le potentiel de la multimodalité IRM – optique. Enfin, la troisième partie de ce manuscrit présente et discute les résultats obtenus au cours de ces différentes études pour les différentes modalités. En conclusion, l'apport de nouveaux outils diagnostiques tels que présentés dans ce manuscrit permettant d'accroître la sensibilité de détection et de caractérisation des lésions tissulaires colorectales est démontré / The diagnosis of gut-inflammatory conditions such as inflammatory bowel disease (IBD), that may lead into colorectal cancer (CRC), is a major public health issue. The emergence of novel imaging-based diagnosis technics helps to improve patients’ following-up but also the growth mechanisms of such conditions. In this context, the present manuscript describes a protocol that includes sequentially endoluminal MRI examination with conventional endoscopy, optical spectroscopy and confocal endomicroscopy. The dedicated developed instrumentation has been first characterized on organic models and then evaluated in vivo on a mouse model of colitis during two longitudinal studies. This project aims to propose methodological developments offering new ways of investigating complex mechanisms on mouse models and that could be further transposed to Human. The first part of this manuscript describes an overview of the colon and rectum anatomy as well as the main characteristics of IBD and CRC. The diagnostic imaging tools that are mainly use in clinical environment for the detection, description and staging of colorectal abnormalities are then presented. The second part describes the development of endoluminal MRI with dedicated coils and the development of optical modalities. In order to assess the potential of the proposed protocol, the different in vivo studies carried out during this project are detailed. Finally, the last part of the document shows and discusses the results obtained for each and cross modalities in this context. In conclusion, bringing new ways of imaging gut diseases to increase the sensitivity of the diagnosis and enhance the morphological description of colorectal abnormalities was demonstrated

Les troubles mnésiques sont fréquents dans la sclérose en plaques (SEP) mais leurs substrats anatomique et biologique sont mal connus. L’objectif de cette thèse translationnelle était de comprendre les mécanismes physiopathologiques des troubles mnésiques à la phase précoce de la SEP, avec pour perspective de trouver de nouvelles cibles thérapeutiques et de définir de nouveaux marqueurs d’imagerie. Nous avons réalisé une analyse neuropsychologique et IRM de patients atteints de forme précoce de SEP et nous avons étudié des souris à la phase précoce d’une encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE, le modèle animal de la SEP) avec une combinaison d’expériences comportementales, d’IRM, histologiques, électrophysiologiques et pharmacologiques. Nous avons démontré que l’atteinte hippocampique était précoce dans l’histoire de la maladie et qu’elle était corrélée au déclin mnésique des patients atteints de SEP. Nous avons identifié chez les souris EAE que la structure et la fonction du gyrus denté étaient plus vulnérables que les autres sous-champs de l’hippocampe au stade précoce de la maladie et nous avons transposé cette découverte à la pathologie humaine en démontrant une perte des capacités de pattern separation chez des patients atteints de forme précoce de SEP. Du point de vue mécanistique, nous avons démontré que l’activation microgliale précoce était responsable de l’atteinte du gyrus denté et des troubles mnésiques dans l’EAE et que cette cascade physiopathologique pouvait être prévenue grâce à un traitement par minocycline. Du point de vue de l’imagerie, nous avons également démontré que l’atteinte microstructurale de l’hippocampe ainsi que la neurodégénérescence précoce du gyrus denté pouvaient être étudiées in vivo en tenseur de diffusion (DTI). Nous travaillons à la mise en place de méthode encore plus spécifique par l’imagerie de densité neuritique et d’orientation/dispersion (NODDI). Nos résultats relient l’atteinte mnésique précoce de la SEP à une neurodégénérescence sélective du gyrus denté. Ce processus physiopathologique peut être prévenu en inhibant l’activation microgliale chez les souris EAE et peut être étudié in vivo grâce au DTI chez la souris comme chez l’homme, offrant d’évidentes perspectives cliniques dans la prise en charge des patients atteints de SEP. / Memory impairment is frequent in multiple sclerosis (MS) but its anatomical and biological substrates are poorly understood. The objective of this translational thesis was to understand the pathophysiological mechanisms of early memory impairment in MS, to find new potential therapeutic targets and to define new imaging biomarkers related to memory impairment. We used neuropsychological and MRI experiments in patients with early MS and we explored experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) mice (a mouse model of MS) at the early stage of the disease with a combination of behavioral, in vivo MRI, histological, electrophysiological and pharmacological approaches. In patients with MS, we demonstrated that hippocampal damage occurs early during the course of the disease and that it correlates with memory impairment. In EAE-mice, we identified that dentate gyrus structure and function are more vulnerable than other hippocampal subfields at the early stage of the disease and we translated this finding back to humans by demonstrating loss of pattern separation performances in patients with early MS. From a mechanistic point of view, we demonstrated that early microglial activation causes dentate gyrus disruption and memory impairment in EAE-mice and that this pathophysiological cascade can be prevented with minocycline. From the imaging point of view, we demonstrated that hippocampal microstructural damage and early dentate gyrus degeneration can be monitored in vivo with diffusion tensor imaging (DTI). We are currently developing more specific imaging approaches with optimization of the Neurite Orientation Dispersion and Density Imaging (NODDI) to assess hippocampal subfields. Our results link early memory impairment in MS to a selective disruption of the dentate gyrus. We were able to prevent this neurodegenerative process with microglial inhibitors in EAE-mice and to capture these features non-invasively with DTI in both humans and rodents, paving the way toward new clinical perspectives in MS.

L’objectif principal de ce travail est de caractériser par une approche multimodale d’imagerie les bases neurales structurales et fonctionnelles qui sous-tendent les troubles cognitifs et la QV dans la schizophrénie. L’objectif secondaire est de tester la valeur prédictive des troubles cognitifs et de la QV pour l’évolution et le fonctionnement dans la schizophrénie.Nous avons d’abord exploré les profils d’activation cérébrale au cours d’une tâche de mémoire de travail entre des patients qui ont une courte durée d’évolution de la maladie et ceux qui ont une longue durée d’évolution de la maladie. Nous avons retrouvé une hyper activation de certaines régions cérébrales chez les patients avec un longue durée d’évolution de la maladie comparativement aux patients avec une courte durée d’évolution. Nous avons ensuite étudié les bases neurales structurales de la QV. Nous avons mis en évidence qu’une QV altérée était associée à des changements plus importants de la microstructure cérébrale dans des régions altérées par le processus pathologique de la schizophrénie. Nous avons enfin étudié les réseaux cérébraux fonctionnels qui sous-tendent la QV. Nous rapportons que des régions cérébrales impliquées dans la prise de décision, dans le traitement des émotions et dans les cognitions sociales sont liées aux dimensions de la QV.D’une part nos travaux suggèrent qu’une réorganisation fonctionnelle dans le réseau cérébral de la mémoire de travail joue un rôle compensateur lors de l’évolution de la schizophrénie. D’autre part, nos résultats laissent supposer que la QV serait l’expression précoce des anomalies cérébrales induites par les processus pathologiques de la schizophrénie. / We conducted a multimodal neuroimaging approach combining the study of working memory activation with fMRI, the study of microstructural abnormalities associated with impaired QoL using MTI and the study of the functional brain substrate of QoL using SPECT. We aimed to characterize structural and functional neural basis of cognitive impairment and QoL in schizophrenia. We secondarily aimed to test the predictive value of cognitive impairment and QOL for the evolution and functioning in schizophrenia.First, we explored brain activation during a working memory task between patients with short disease duration and patients with long disease duration. We found a functional reorganization in patients with long schizophrenia duration having brain hyperactivations relative to short schizophrenia duration patients. Secondly, we investigated and compared microstructural abnormalities in patients with preserved Qol and impaired QoL. We showed that patients with impaired QoL had more microstructural changes in brain regions affected by the disease process of schizophrenia.Finally, we studied the neural substrate of QoL in schizophrenia. We reported that brain regions involved in cognitions, emotional information processing and social cognition underlie the different QoL dimensions in schizophrenia. On the one hand, our findings suggest that a functional reorganization in the working memory neural network plays a compensatory role in the schizophrenia course. On the other hand, our results suggest that QoL could be the early expression of brain abnormalities induced by the disease process of schizophrenia.

IntroductionL’anatomie nerveuse pelvienne est imprécise dans la littérature. ObjectifsReprésenter en 3D l’innervation autonome du pelvis. Démontrer la capacité de l’IRM voir cette innervation.Matériels et méthodesDes coupes ont été faites sur le bassin de fœtus et d’adultes, puis traitées par des colorations et immunomarquages. Les lames ont été numérisées et reconstruites en 3D.Nous avons effectué une confrontation anatomo-radiologique entre des images d’IRM et de dissection.RésultatsNous avons pu décrire l’innervation autonome du pelvis et faire une cartographie des neuromédiateurs. Nous avons également pu suggérer des plans d’épargne nerveuse lors de la chirurgie. Les acquisitions IRM ont permis une visualisation de l’innervation de façon précise avec une bonne concordance.ConclusionCe travail permet une meilleure description de l’innervation pelvienne et des plans chirurgicaux à emprunter en chirurgie pelvienne. L’IRM permet bien de visualiser l’innervation pelvienne. / Introduction :Pelvis nervous anatomy is imprecise in literature. Objectives:1-To describe and represent in 3D pelvic autonomic innervation. 2-To demonstrate the capacity of MRI to visualize pelvic autonomous innervation.Materiel/patients and methods:Serial histological sections were made from foetuses and adults. Sections were treated with conventional and immunostainings. Sections were digitalized and reconstructed in 3D. An anatomo-radiological comparison was made between MRI images and dissection. Results:Our study enabled to localize the pelvic autonomous innervation and to realize a complete neuro-mediators cartography.MRI acquisition allowed an good visualization of the autonomous innervation, with a good correlation with dissection.Conclusion and perspectives:This study enabled a better understanding of pelvic nervous anatomy and physiology. It also demonstrated that this anatomy is visible on MRI.

L’objectif de la présente thèse est d’évaluer les performances des micro-antennes, en cas d’emploi en spectroscopie in vivo et de prévoir les éventuelles améliorations, tout en respectant les contraintes en termes d’encombrement et de biocompatibilité imposées par des applications cérébrales sur modèle animal. Par conséquent, dans ce travail, il fallait également évaluer la sensibilité tout en comprenant le fonctionnement particulier de ces micro-capteurs, points qui n’avaient pas encore été explorés. Ce document est organisé en cinq chapitres, le Premier est un aperçu sur la situation du sujet par rapport à l’existant et un rappel technique sur les travaux déjà effectués en matière de réalisation et en rapport avec les différents métabolites «cibles». Le Chapitre II présente les développements instrumentaux entrepris en vue de l’amélioration des conditions de détection: optimisation de l’adaptation en puissance et de l’adaptation en bruit à l’entrée du spectromètre prise aussi en considération. La difficulté du maintien du modèle dans un espace restreint est solutionnée en proposant différents montages de réglages déportés. L’introduction d’un préamplificateur à faible bruit est également étudiée et réalisée sur la micro-antenne et une antenne de surface fait maison. La question importante de la limite de détection est abordée sous un angle théorique et expérimental dans le Chapitre III. L’intérêt de cette analyse est l’évaluation des performances de la micro-antenne, on verra que cette nouvelle notion permet également de qualifier une installation de spectroscopie (capteur associé à un spectromètre pour une expérience donnée). Une étude d’amélioration apportée sur la limite de détection (LOD) par la technique de pondération sera traitée et validée sur des acquisitions spectroscopiques. Le Chapitre IV est destinée dans un première partie, à travers les modélisations, à discuter les variations de la limite de détection pour certains changements structurels (la dimension et le positionnement de la micro-bobine). Dans la deuxième partie, une mise en application de la limite de détection, à travers les expériences spectroscopiques sera présentée dans le but de comparer les performances de capteurs existants: principalement une antenne commerciale, la micro-antenne et une antenne fait maison. La question de la biocompatibilité de ces microantennes implantables est traitée dans le Chapitre V. La réalisation de cette étude a été effectuée en amont des travaux théoriques et instrumentaux et a permis leurs développements avec une démarche plus pragmatique / The objective of this thesis is to evaluate the micro-coil performance, in spectroscopy in vivo and provide any improvements, while respecting the constraints in terms of obstruction and biocompatibility imposed by applications on brain of animal models. Therefore, this work had also to assess the sensitivity understanding of these particular micro-sensors, a notion that has not yet been explored. This document is organized into five chapters: the first one is an "overview" of state of art techniques and a reminder of the work already done in terms of production and in relation to different metabolite "targets". Chapter II presents the instrumental developments undertaken to improve the detection: optimization of adaptation in power and noise matching at the spectrometer input, were also taken into account. The difficulty of maintaining the animal model in a reduced space is solved by providing different configurations of remote settings. The introduction of a low-noise preamplifier is also studied and implemented. The important question of the limit of detection is approached from a theoretical point of view in Chapter III. The interest of this analysis is to assess the performance of micro-coil, we will point out that this new concept enables to describe a spectroscopy facility (sensor associated with a spectrometer for a given experiment). A study of enhancement of the limit of detection by the apodization technique will be addressed and validated on spectroscopy acquisitions. Chapter IV is an implementation in the first part, through modelling, to discuss changes in the limit of detection for some structural changes (size and positioning of the micro-coil). In the second part, an implementation of the limit of detection through spectroscopic experiments will be presented in order to compare the performance of existing coils: a commercial coil and a micro-coil. The biocompatibility of implantable micro-coil treated in Chapter V. The completion of this study was carried out upstream of the theoretical and instrumental aspects in chapter III and IV and that helped their development with a more pragmatic approach

L’utilisation intensive des produits phytosanitaires, en particulier les insecticides, provoque des effets indésirables sur les organismes vivants et leur environnement. Mon travail de thèse a consisté à évaluer l’effet de deux insecticides chez un insecte modèle la drosophile. Une première étude concernait l’effet d’un néonicotinoïde, l’imidaclopride. Nous avons pu montrer que l’exposition chronique à des doses sublétales de cet insecticide perturbe la fonction de reproduction chez la drosophile. D’autre part, une exposition aiguë à l’imidaclopride a mis en évidence une résistance chez les femelles d’une souche de drosophile dite ``des champs´´. Deux mécanismes différents ont été mis en évidence dans la résistance à l’imidaclopride de cette souche. Le premier concerne la sous expression d’une sous-unité (D1) du récepteur nicotinique à l’acétylcholine, cible de l’imidaclopride. Le deuxième concerne l’implication des glutathion S-transférases, enzymes de détoxification, dans le métabolisme de l’imidaclopride. Ces études montrent que les insecticides peuvent avoir en plus des effets sur les insectes ravageurs, des effets néfastes sur des organismes non cibles. La deuxième étude avait pour but de modéliser chez la drosophile, l’impact d’un organochloré, la dieldrine, potentiellement impliquée dans la maladie de Parkinson chez l’homme. L’exposition à cet insecticide conduit à une dégénérescence des neurones dopaminergiques ainsi qu’une perturbation de la structure de régions particulières du cerveau. Nous avons également montré des altérations du métabolisme et l’implication de processus épigénétiques dans la neurodégénérescence induite par la dieldrine. Au cours de ce travail, nous avons pu montrer l’intérêt de nouvelles méthodes comme l’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) ou le High Resolution Magic Angle Spinning (HRMAS) dans ce type d’étude. / Pesticides have been used extensively and induce harmful effects on organisms and their environment. The aim of my PhD work was to investigate the effects of two insecticides by using Drosophila as a model. The first study concerns the effect of a neonicotinoid, imidacloprid. The results obtained have shown that a chronic exposure at sublethal doses of this insecticide affects reproduction in flies. Moreover, acute exposure at high doses has pointed out a resistance phenomenon in females of a field strain. We have shown that two mechanisms are implicated: (i) low expression of a subunit of a nicotinic acetylcholine receptor that is the target of imidaclopride and (ii) role of glutathione S-transférases, detoxication enzymes, in imidaclopride metabolism. These results highlight impact of insecticides, in particular imidaclopride, on non target organisms. The aim of the second study was to characterize in Drosophila, effects of an organochlorine, dieldrin, potentially implicated in the etiology of Parkinson’s disease in humans. Dieldrin exposure at low doses promotes neurodegeneration of dopaminergic neurons and alters structures of particular regions of the brain. Disruption of metabolism is also induced after exposition to dieldrin. In addition, we have shown that epigenetic processes are implicated in neurodegenration induced by dieldrin. This work show advantages of new techniques such as Magnetic Resonance Imaging (MRI) and High Reslution Magic Angle Spinning in this kind of study.

L'efficacité du rtPA dans le traitement de l’ischémie aigue est bien reconnue avec des effets secondaires graves nécessitant l’évaluation d’autres stratégies. Un modèle d’ischémie cérébrale focale a été décrit, réalisé par injection in situ de thrombine. Dans notre première étude, nous avons utilisé l’imagerie par résonance magnétique multimodale pour documenter les lésions et les zones de pénombre dans ce modèle. Malgré une occlusion de l’artère reproductible et une hypoperfusion marquée chez tous les sujets, une reperfusion spontanée est constatée dans 38% des cas, rendant l’IRM incontournable dans l’évaluation de ce modèle. La deuxième étude a comparé l'efficacité d’un TAFI inhibiteur seul ou en combinaison avec le rtPA à faible dose. Nous avons montré que la combinaison du TAFI inhibiteur avec le rtPA à faible dose n'est pas aussi efficace que la dose standard de rtPA, avec une tendance positive, tandis que le TAFI inhibiteur seul n'est pas efficace du tout. Le modèle thromboembolique présente un intérêt particulier dans l'évaluation des stratégies thérapeutiques associées au rtPA pour améliorer la thrombolyse, surtout lorsqu'il est évalué par un suivi longitudinal en IRM / The benefit of recombinant tissue plasminogen activator (rtPA) treatment in stroke is well known with serious side effects requiring the evaluation of alternative strategies. Injection of thrombin in the middle cerebral artery of mice has been proposed as a new model of thromboembolic stroke. In the first study, we used multiparametric Magnetic Resonance Imaging (MRI), performed immediately after thrombin injection, to document occlusion and area at risk in this model. Despite similar MCA occlusion and marked hypoperfusion, half of animals showed a cortical lesion on DWI, while the other half demonstrated no or very limited lesion. Therefore, MRI measurement of basal lesion size is required to use this animal model in therapeutic studies. The second study compared efficacy between TAFI inhibitor alone and TAFI inhibitor in combination with low-dose rtPA. In conclusion, we showed that the combination of TAFI-I with low-dose rtPA is not as effective as the standard dose of rtPA, with a positive trend, while TAFI inhibition alone is not effective at all. The present thromboembolic model is of particular interest in assessing strategies rtPA association to improve thrombolysis, especially when coupled with longitudinal MRI assessment

Avec 35 millions de personnes atteintes dans le monde, la maladie d'Alzheimer (MA) est la maladie neurodégénérative la plus répandue. L'une des caractéristiques pathologiques de cette maladie est l'apparition de plaques amyloïdes, composées d'agrégats de peptide beta-amyloïde. Aujourd'hui, le diagnostic repose essentiellement sur des tests neuropsychologiques et sur la mise en évidence de changements dans la structure du cerveau tels que l'atrophie corticale (diminution du volume du cerveau). Cependant les symptômes de cette maladie n'apparaissent qu'à un stade très développé. Ainsi la détection in vivo des dépôts de peptide beta-amyloïde avant le développement de la maladie pourrait conduire à un diagnostic plus précoce et plus probant. Elle pourrait également faciliter le suivi et l'évaluation des effets des interventions thérapeutiques au cours du traitement. Dans ce travail, nous avons développé une méthode de diagnostic précoce innovante, capable de cibler et de détecter les plaques Abeta à la fois par l'imagerie par résonance magnétique et par l'imagerie de fluorescence. Nous avons développé un nouveau type d'agents de contraste intelligents pour l'imagerie multimodale, basé sur des nanoparticules magnétiques sur lesquelles sont greffés les polythiophènes luminescents (LCPs). Les LCPs à la surface des nanoparticules magnétiques se lient aux plaques Abeta de manière sélective et spécifique. Lors de cette liaison, la liberté conformationnelle des polythiophènes se trouve limitée, ce qui conduit à des spectres d'émission spécifiques dépendant de la conformation, et rend pertinent l'usage de l'imagerie par résonance magnétique et de fluorescence des plaques Abeta / Alzheimer's disease is the most common neurodegenerative disorder, affecting around 35 million people worldwide. One of the characteristic pathological hallmarks of AD is amyloid plaques; consist of beta-amyloid peptide aggregates. Today’s diagnosis depends essentially on neuropsychological tests and in highlighting change in brain structure such as cortical atrophy. A major issue is that symptoms appear only at a developed stage of the disease. Then in vivo detection of beta-amyloid deposits at an early stage could lead to earlier and more conclusive diagnosis of AD and help monitoring the effect of therapeutic interventions. In this work, we develop an innovative and early diagnosis method, able to target and detect beta-amyloid deposits aggregates both by magnetic resonance and fluorescence imaging. Thus we develop a new kind of smart contrast agent for multimodal imaging, based on magnetic nanoparticles on which are grafted luminescent conjugated polythiophenes (LCPs). LCPs on the surface of the magnetic nanoparticles bound to beta-amyloid aggregates selectively and specifically. Upon biding to beta-amyloid aggregates the conformational freedom of the backbone is restricted, leading to specific conformation-dependent emission spectra from the LCPs, opening the way for magnetic resonance and fluorescence imaging of the beta-amyloid plaques

Les polyesters aliphatiques dégradables tels que la poly(e-caprolactone) (PCL), le poly(glycolide) (PGA) ou le poly(lactide) (PLA) présentent de nombreuses applications dans le domaine biomédical. Lors de leur utilisation comme implant, le contrôle des propriétés de surface des polyesters est d'un intérêt considérable. En effet, les interactions avec le milieu vivant ont lieu aux interfaces. Ce travail de thèse vise donc le développement d'une méthode simple et généralisable de couplage de petites molécules, macromolécules et biomolécules sur des surfaces de PLA, en évitant sa dégradation. Cette méthode est basée sur une stratégie en deux étapes, initialement développée en solution sur la PCL et comprenant une activation anionique dans des conditions spécifiques, suivie de la fonctionnalisation par un groupe propargyle afin d'obtenir une surface de PLA « clickable ». Cette méthodologie a ensuite été utilisée pour synthétiser des surfaces de PLA (bio)actives anti-bactériennes et visibles en IRM. Les stratégies ont été initialement développées et optimisées en milieu homogène avec la PCL. Ensuite, les surfaces de PLA ont été modifiées, en milieu hétérogène, par CUAAC de poly(ammonium quaternaire)s fonctionnalisés azoture et d'un complexe de gadolinium fonctionnalisé azoture. / Biodegradable aliphatic polyesters such as poly(e-caprolactone) (PCL), poly(glycolide) (PGA) or poly(lactide) (PLA) are widely used in biomedical applications. When employed as an implantable material, the control of the surface properties of polyesters is of great interest because biochemical reactions occur on the surface or at interfaces. This work proposes a simple and versatile method to immobilize simple molecules, macromolecules, and biomolecules on PLA surfaces while preventing polymer degradation. The method is based on a one-pot, two-step procedure, first developed in solution with PCL and comprises an anionic activation under selected conditions followed by propargylation to form a ¡°clickable¡± PLA surface. This methodology is then employed to generate bioactive surfaces, namely antibacterial PLA surfaces and MRI-visible PLA surfaces. In a first place, chemical strategies are developed and optimized in homogeneous systems using PCL. Subsequently, PLA surfaces are modified, under heterogeneous conditions, by grafting of well-defined ¦Á-azido-functionalized poly(quaternary ammonium)s and an ¦Á-azido-functionalized complex of gadolinium to the propargylated PLA surface using "click" chemistry.

Esta tese de doutorado aborda os tópicos de modelagem e de reconhecimento de objetos estruturados, ou sistemas estruturados de objetos, em imagens. Um objeto ou sistema estruturado é aquele que pode ser descrito através de elementos primitivos que o compõem e pelas relações existentes entre esses elementos. Por exemplo, uma aeronave pode ser descrita pelos seguintes elementos primitivos: asas direita e esquerda, fuselagem e cockpit. O aspecto relacional de um objeto estruturado direciona sua representação computacional e seu reconhecimento em imagens ao paradigma estrutural de reconhecimento de padrões. Contudo, a variabilidade das características dos seus elementos primitivos é melhor representada através do paradigma estatístico de reconhecimento de padrões. Devido à complementaridade dos paradigmas, a conjunção dessas abordagens é um tema de pesquisa de interesse atual. Para conjugar esses dois aspectos, esta tese propôs uma metodologia que combina o conhecimento a priori das relações que caracterizam um objeto estruturado com dados estatísticos coletados de amostras desse objeto, num modelo híbrido denominado grafo estatístico-relacional (GER). Segundo essa representação, foi estudada uma abordagem probabilística para reconhecer um objeto estruturado em imagens. Nesse cenário, o GER modelo é considerado uma variável aleatória, enquanto uma rotulação de uma imagem de entrada é interpretada como uma potencial observação do modelo. A tarefa de reconhecimento foi então formulada como um problema de otimização, que busca maximizar a probabilidade da observação de acordo com o modelo. O método foi aplicado à modelagem de órgãos abdominais em imagens de ressonância magnética não-contrastadas. Esses órgãos apresentam um arranjo espacial consistente em imagens distintas, além de propriedades de aparência e anatômicas variáveis, o que vem ao encontro da proposta da representação por GER e da abordagem probabilística para o reconhecimento dos órgãos em novas imagens. / The purpose of this thesis was to propose a formalism for the problems of modeling and recognition of a structured object, or a system of structured objects, in images. A structured object is one that may be described in terms of its compound primitive elements and their inherent relations. For instance, an aircraft may be described in terms of the following primitives: right and left wings, fuselage, and cockpit. The relational aspect of structured objects leads these problems to solutions in structural pattern recognition, which describes patterns as primitives and relations. Nevertheless, the variability of primitive elements and of their relations is better modeled by traditional statistical pattern recognition methods. Because of the complementary capabilities of these approaches, the fusion of both has recently been pointed out as a trend in computer vision. To consider these sources of information, the methodology presented herein combines relational cues inherent to a structured object with statistical information learned from a set of object samples. A hybrid model of a structured object is represented by means of a statistical relational graph (SRG). The SRG is a prototype attributed relational graph (ARG) in which nodes represent primitive elements and arcs link nodes representing related primitives. Each node or arc is associated with attributes which are parameters of probability distributions that describe random variables representing primitive or relational attributes. Based on this representation, a probabilistic approach was proposed to tackle the problem of recognizing a structured object in an input image. The model SRG is interpreted as a random variable, whereas a labeling of the input image is considered a potential observation of the model. The recognition task was formulated as the optimization of an objective-function that is actually a probability measure to be maximized. The proposed approach was applied to the modeling of abdominal organs in non-contrasted magnetic resonance images. These organs present consistent spatial arrangement in distinct images, as well as varying appearance and anatomical properties, which meet the principle of the SRG representation and the associated probabilistic recognition scenario.