Diverses études épidémiologiques ont mis en évidence une relation étroite entre pollution urbaine au monoxyde de carbone (CO) et mortalité cardiovasculaire. Récemment il a été mis en évidence, chez le rat, qu'une exposition prolongée à ce polluant urbain avait pour conséquence le développement d'un phénotype cellulaire pathologique, pouvant influencer la vulnérabilité du coeur à un stress aigu. L'objectif de nos travaux était donc i) d'évaluer l'impact de la pollution au CO, sur la sensibilité du myocarde de rats au syndrome d'ischémie-reperfusion (IR) ; et ii) d'évaluer les effets potentiellement cardioprotecteurs d'un exercice pratiqué régulièrement à intensité modérée, sur le remodelage phénotypique cellulaire myocardique. Pour cela, 187 rats Wistar ont été séparés en 3 groupes : des rats contrôles, des rats exposés pendant 4 semaines au CO (30-100 ppm), et des rats entraînés en endurance avant d'être exposés au CO. La sensibilité à l'IR était évaluée par ischémie régionale réalisée sur modèle de coeur isolé perfusé de Langendorff. La fonction et les mouvements calciques de cardiomyocytes isolés était évalués en condition basale et consécutivement à un protocole d'anoxie-réoxygénation. Les résultats de ce travail confirment l'apparition d'un phénotype pathologique chez les rats exposés de façon prolongée au CO. Ce phénotype pathologique caractérisé dans notre travail par une altération de l'homéostasie calcique et du statut redox cellulaire ainsi qu'une expression tissulaire de iNOS apparait comme à l'origine de la plus grande vulnérabilité du coeur à un stress d'IR. Un autre résultat majeur de ce travail est qu'une stratégie de cardioprotection par un exercice d'intensité modérée pratiqué de manière régulière, permet de prévenir le remodelage pathologique cardiomyocytaire et ainsi l'augmentation de la sensibilité du myocarde à l'IR

Malgré de très nombreuses études expérimentales et cliniques dans le domaine de l'arrêt circulatoire, seulement 2% à 12% des patients quittent l'hôpital avec une bonne récupération neurologique. Il est donc nécessaire de proposer de nouvelles thérapeutiques pour tenter d'augmenter la survie après un arrêt circulatoire. Pour atteindre ce but il semble indispensable d'améliorer la qualité du massage cardiaque durant la réanimation et de protéger le myocarde et le cerveau contre les phénomènes d'ischémie-reperfusion. Dans la première partie de ce travail, nous avons évalués dans une étude pré hospitalière l'utilisation d'un dispositif innovant de massage cardiaque interne par minithoracotomie et montré une amélioration de l'hémodynamique en comparaison avec le massage cardiaque standard. Dans la deuxième partie, nous avons testés les possibles effets protecteurs de l'EPO (érythropoïétine) dans deux types d'arrêt circulatoire. Dans un modèle d'arrêt cardiaque expérimental chez le rat nous avons démontré que lorsque l'EPO était injectée avant l'arrêt cardiaque, la réanimation initiale était améliorée et la survie des animaux augmentée ce qui pouvaient suggérer un effet cardio et/ou neuroprotecteur de l'EPO contre les effets délétères de l'ischémie reperfusion. Dans une étude clinique en chirurgie cardiaque sous circulation extra corporelle, nous n'avons pas pu démontré d'effet bénéfique de l'EPO ni sur l'ischémie myocardique, ni sur l'ischémie cérébrale ni sur les paramètres de l'inflammation. Sur la base de ces deux études, il est donc difficile de conclure sur le potentiel rôle bénéfique de l'EPO dans l'arrêt circulatoire. Néanmoins, sur la seule base des résultats expérimentaux, l'EPO pourrait faire partie de l'arsenal thérapeutique pour mieux protéger le myocarde et le cerveau contre les effets délétères de l'ischémie reperfusion après un arrêt cardiaque.

L'objectif de cette thèse est de développer des méthodes IRM permettant d'étudier l'impact d'une ischémie focale transitoire sur le cerveau de rat nouveau-né. Les techniques utilisées sont l'imagerie à contraste renforcé par le manganèse (MEMRI), l'imagerie du tenseur de diffusion (DTI) ainsi que de façon préliminaire l'imagerie Q-ball (QBI). Le MEMRI après injection intra cérébrale a été utilisé afin d'étudier de manière dynamique le tractus cortico-thalamique, en parallèle le DTI a servi de marqueur de la structuration cérébrale. Les résultats ont montré une atteinte du tractus cortico-thalamique ipsi-latéral, sept et quatorze jours après ischémie. De manière générale le DTI a montré une structuration ralentie à la suite de l'ischémie. A partir de ces résultats la faisabilité d'une méthode d'acquisition rapide et de traitement de données Q-ball a été établie puis testée sur un animal immature. Les méthodes mises en place se sont révélées efficaces dans le suivi de la maturation cérébrale dans des conditions normales ainsi que pathologiques, ouvrant des perspectives d'études liées au développement cérébral.

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

L’arrêt cardio circulatoire et le traumatisme crânien sont responsables de lésions cérébrales dont les conséquences médico économiques sont un réel enjeu de santé publique. Malgré des espoirs importants lors des travaux expérimentaux, la majorité des traitements neuroprotecteurs se sont révélés être des échecs lors du passage à la clinique humaine. Riche d’une expérience clinique vieille de plusieurs millénaires, la Médecine Chinoise Traditionnelle a démontré son efficacité en clinique sur des patients victimes d’accidents vasculaires cérébraux. Le MLC 601, et sa formule simplifiée le MLC901, produits issus de celle-ci, ont déjà été étudiés dans un travail expérimental réalisé sur un modèle d'ischémie focale dans le laboratoire d’accueil. L’effet pléiotrope du produit avait alors été souligné. L’objet de notre travail a été d’étudier les effets neuroprotecteurs et neurorégénérateurs du MLC901 sur 2 autres modèles expérimentaux de lésions cérébrales : l’ischémie globale, mimant les conséquences cérébrales d’un arrêt cardiaque et le traumatisme crânien par percussion liquidienne latérale. Nous insistons, dans ce travail, sur l’effet neuroprotecteur du produit agissant sur les mécanismes de nécrose, d’apoptose et de stress oxydant se mettant en place après la lésion initiale. Nous retrouvons également une action neurorégénérative avec une stimulation de la neurogenèse induite par la lésion. L’ensemble de ces mécanismes cellulaires mis en place est associé à une amélioration de la récupération des fonctions neurologiques des animaux mis en évidence par l'utilisation de tests comportementaux moteurs et cognitifs. Nous démontrons donc dans ce travail, l’effet neuroprotecteur et neurorégénérateur du MLC901 sur deux modèles expérimentaux de « cérébro lésion », l’un ischémique et l’autre traumatique. / Cardiac arrest and traumatic brain injury are a socio economic health problem. Despite lot of hopes on neuroprotective therapies, few confirmed promising experimental results in clinical studies. Traditional Chinese Medicine has been used for several centuries. Despite lot of clinical investigations, few data are available on mechanisms involved in their effects. Interesting results have been published in stroke patients, and experimental studies using MLC601 and MLC901 have been conducted in mouse focal ischemia models. The multiple mechanisms of action, neuroprotective and neuroregenerative, of these treatments have been highlighted. The purpose of our study was to analyse the neuroprotective and neuroregenerative actions of MLC901 on rat global ischemia and traumatic brain injury models. In these models, we confirmed the neuroprotective action on necrosis, apoptosis and oxidative stress and the neuroregenerative action by the way of neurogenesis activation. These cellular actions are associated with functional recovery in the two models. We confirmed in these two experimental models, the neuroprotective and neuroregenerative effects of MLC901 on post ischemic or post traumatic brain injuries. This approach is essential for Traditional Chinese Medicine to be accepted by occidental one.

La pratique régulière d’une activité physique (AP) est un important message de santé publique tant pour ces bénéfices cardiovasculaires que cérébraux. Par ailleurs, la rééducation par le mouvement et notamment l’exercice sur tapis roulant est de plus en plus utilisée pour accélérer la récupération après un accident vasculaire cérébral (AVC). Il est admis que l’AP impacte positivement le fonctionnement cérébral via l’augmentation des taux de BDNF (brain-derived neurotrophic factor) dans le cerveau et que son bénéfice cardiovasculaire est à relier à une modification du phénotype endothélial. Dans un premier temps, nous avons mis au point le dosage par Western blotting du proBDNF et du BDNF mature (BDNFm) ainsi que les techniques immunohistochimiques permettant de localiser le BDNF à l’étage cellulaire. Dans un second temps, nous avons comparé l’effet d’une AP (tapis roulant, 30min/j, 18m/min, 7 jours consécutifs) sur le métabolisme et la localisation du BDNF chez des rats sains versus soumis à une ischémie cérébrale focale. Dans un dernier temps, nous nous sommes intéressés à l’expression du BDNF cardiovasculaire chez des rats normo- ou hypertendus, sédentaires ou soumis au modèle d’AP précédent. Les principaux résultats montrent que 1) l’AP augmente les taux de proBDNF et de BDNFm aussi bien dans le cerveau (neurones et cellules endothéliales) que dans le système cardiovasculaire (endothélium vasculaire et cardiaque), 2) l’ischémie cérébrale n’entrave pas les effets cérébraux de l’AP sur le BDNFm, 3) l’expression endothéliale (cœur, aorte, artère coronaire) du BDNF est moindre en cas d’hypertension, 4) la synthèse et la sécrétion de BDNF par des cellules endothéliales en culture augmentent lorsque les cellules sont soumises à des contraintes de cisaillement, 5) le BDNF exerce un effet vasodilatateur sur le modèle d’aorte isolée. En conclusion, notre travail montre qu’il est possible de sélectionner, chez des rats sains, des protocoles d’AP capables d’augmenter la neuroplasticité dépendante du BDNF chez des rats ischémiés. Il identifie également le BDNF d’origine endothéliale comme un marqueur potentiel de la fonction endothéliale et un acteur jusque-là ignoré des changements neuroplastiques induits par l’AP. / The regular practice of physical activity is an important message for public health as it has both cardiovascular and brain benefits. Furthermore, rehabilitation programs involving movement especially the treadmill exercise are being used increasingly to accelerate post stroke recovery. It is recognised that the physical activity has a positive impact on brain function through increased levels of BDNF (brain-derived neurotrophic factor) in the brain and that its cardiovascular benefit is connected to a change in endothelial phenotype. As a first step, we developped the dosage by Western blotting of proBDNF and mature BDNF (mBDNF) and the immunohistochemical techniques in order to localise BDNF in the cell floor. As a second step, we compared the effect of physical activity (treadmill exercise, 30min/d, 18m/min, 7 consecutive days) on the metabolism and localisation of BDNF in healthy rats versus rats subjected to focal cerebral ischemia. As a final step, we looked into the expression of cardiovascular BDNF in normotensive or hypertensive rats, sedentary or subjected to the same physical activity. The main results show that 1) physical activity increases the levels of proBDNF and mBDNF in both brain (neurons and endothelial cells) and cardiovascular system (heart and vascular endothelium), 2) cerebral ischemia does not change the cerebral effects of physical activity on mBDNF, 3) endothelial expression (heart, aorta, coronary artery) of BDNF is reduced in the presence of hypertension, 4) the synthesis and secretion of BDNF by endothelial cells in culture increase when the cells are subjected to shear stress, 5) BDNF has a vasodilatator effect on the isolated aorta model. In conclusion, our work shows that it is possible to select, in healthy rats, protocols of physical activity that are able to increase the BDNF-dependent neuroplasticity in ischemic rats. It also identifies endothelial BDNF as a potential marker of endothelial function as well as a potential contributor of physical activity-induced neuroplasticity.

L’ischémie reperfusion pulmonaire et sa traduction clinique la dysfonction primaire du greffon sont responsables d’une morbi-mortalité importante en transplantation pulmonaire aussi bien à court terme qu’à long terme. Nous avons voulu faire la démonstration de la pertinence des microparticules comme marqueur de l’ischémie reperfusion pulmonaire. Nous avons reproduit et validé la stabilité d’un modèle de perfusion ventilation ex vivo de poumon de rat aussi bien en conditions normales (pas d’ischémie pulmonaire avant reperfusion) qu’en conditions extrêmes (1 h d’ischémie chaude avant reperfusion pulmonaire). Nous avons étudié la génération de microparticules par des poumons soumis à des conditions variables d’ischémie froide et d’ischémie chaude. Les poumons soumis à de fortes conditions d’ischémie froide (20h) produisent un pic précoce de microparticules d’origine épithéliale alvéolaire, leucocytaire et endothéliale. Nous en concluons que le modèle de perfusion ventilation ex vivo de poumons de rats est un modèle pertinent pour l’étude des réactions d’ischémie reperfusion. Les microparticules apparaissent comme un marqueur précoce des lésions d’ischémie reperfusion pulmonaires dans ce modèle. / Lung ischemia reperfusion and its clinical expression as primary graft dysfunction are provider of immediate and long term morbidity and mortality for patients. We aimed at demonstrating the usefulness and relevance of microparticles as biomarkers for lung ischemia reperfusion injury. We first reproduced an ex vivo rat lung perfusion and ventilation experimental model. Stability of the model was validated for normal conditions (no ischemia before reperfusion) as well as for extreme conditions (1 hour warm ischemia before reperfusion). The generation of microparticles was studied in that model for variable conditions of cold ischemia and for warm ischemia. Lung submitted to strong ischemic injury (20hours cold ischemia) generate an early pike of microparticles originated from leukocyes, endothelial cells, and epithelial alveolar cells. We may conclude the ex vivo model of rat lung perfusion and ventilation is relevant for the study of lung ischemia reperfusion injury. Microparticles are relevant markers of rat lung ischemia reperfusion injury in our model.

Le muscle strié squelettique subit de graves lésions d’ischémie-reperfusion (IR) au cours de la progression de l’artériopathie oblitérante des membres inférieurs et lors d’interventions chirurgicales qui nécessitent l’interruption transitoire du flux sanguin dans les artères des membres. Dans ce contexte, nos objectifs étaient de mettre à profit deux modèles expérimentaux d’IR des membres inférieurs par clampage aortique et garrotage unilatéral pour : ° tester l’efficacité d’une alternative médicamenteuse au postconditionnement ischémique par l’utilisation de la cyclosporine A (CsA). En se liant à la cyclophiline D, la CsA empêche l’ouverture du pore de transition mitochondrial (mPTP) à un niveau très distal de la cascade d’évènements qui conduit à la nécrose après IR. ° déterminer de quelle façon deux comorbidités fréquemment retrouvées chez des patients souffrant d’atteinte artérielle (le diabète et l’âge) influencent l’effet de la cyclosporine. Avec les protocoles de conditionnement et aux doses que nous avons utilisées, la cyclosporine a des effets différents sur les conséquences musculaires de l’ischémie-reperfusion des membres inférieurs, dépendant de la pathologie sous-jacente des animaux étudiés. Il semble intéressant d’étudier l’effet dose-réponse de la cyclosporine A pour déterminer l’intervalle thérapeutique optimal, celui-ci pouvant être différent chez l’animal sain et pathologique. D’autre part, étant donné l’importance considérable du stress oxydant chez les animaux diabétiques et sénescents, la co-administration de cyclosporine et d’un antioxydant au moment de la reperfusion pourrait rétablir une protection. / Peripheral arterial disease and many surgical procedures (requiring vascular clamping or tourniquet application) induce severe skeletal muscle ischemia-reperfusion (IR) injuries. As a result, using experimental hind limb ischemia-reperfusion models, our goals were: ° To test a pharmacologic substitute to ischemic postconditioning by using cyclosporine A, that acts on a very downstream step of IR injury cascade by binding to cyclophilin D and inhibiting mitochondrial transition pore opening. We wondered if cyclosporine could alleviate mitochondrial dysfunction and reduce ROS production in skeletal muscles submitted to IR. ° To determine how diabetes and senescence would influence cyclosporine A protective effects. In conclusion, the protective effects of pharmacologic postconditioning with cyclosporine A seem to critically depend on the model under study. A variable and narrow dose-effect relationship is likely and makes it necessary to perform a dose finding study in every pathologic model. Considering the narrow relationships between mitochondrial protection and oxidative stress, combing cyclosporine A postconditioning with antioxidant therapy may restore a more robust protective effect but this hypothesis has to be validated.

La pénurie d'organes a amené les équipes de transplantation à élargir l'acceptation des greffons à des organes provenant de donneurs marginaux.Le recours aux greffons marginaux impose de réduire les lésions induites durant l'IR, et doit conduire à une prise en charge optimisée de façon à limiter le risque de PNF et de RRF.C'est face à cette situation, que la question de la perfusion d'organe et de l'utilisation des machines de perfusion s'est posée et a justifié la réalisation de ce travail.Un modèle d'autotransplantation chez le porc a été choisi car il permet d'évaluer les effets de l'IR sur le rein.Les reins ont subi une ischémie contrôlée. La conservation des reins a été randomisée soit en incubation statique dans IGL-1 ou Belzer MPS soit sur machine de perfusion.Nous avons utilisé comme paramètre d'étude : la survie des animaux, différents dosages biologiques, une analyse histologique et une évaluation immunologique par RTqPCR des certains gènes impliqués dans le mécanisme lésionnel d'IR.Nos résultats montrent au total :-Que la machine de perfusion RM3 diminue le risque de RRF et PNF post greffe.-La supériorité de l'IGL-1 sur le Belzer MPS ; il existe un effet propre de la solution IGL-1 pour moduler les mécanismes inflammatoires et immunologiques liés aux lésions d'IR.-Que la reprise de fonction et la PNF dépendent du liquide utilisé et qu'il existe un effet d'addition entre l'IGL-1 et la machine de perfusion. / Organ shortage has led transplant teams to re-evaluate their acceptance criteria and to increase their use of marginal donor organs (ECD and DDAC). For this reason, it is necessary to reduce the lesions due to IR. By optimizing organ conservation, the risk of PNF and RRF can be limited, and organ survival increased. The question of organ perfusion and the use of perfusion machines arose in this context, leading to the work we present here.We chose to evaluate the effects of IR on a porcine auto-graft model, that being the gold standard for the study of IR lesions.The kidneys were subject to hot ischemia for 60 minutes, and then to cold ischemia for 22 hours, during which they were randomly conserved either through static incubation in IGL-1 or Belzer MPS or on a perfusion machine.We studied the animal survival rate, various bioassays, histological analysis and immune reactions though RTqPCR of certain genes involved in IR lesion mechanisms.Our results show:-That the RM3 perfusion machine decreases the RRF and PNF post-graft risk and thus the perfusion machine conservation is better than static conservation.-IGL-1 superiority over Belzer MPS; IGL-1 solution independently modulates inflammatory and immunological mechanisms linked to IR lesions.-That function recovery and PNF depend on the liquid used where there is an additive effect between the use of IGL-1 and the use of a perfusion machine.

Malgré les progrès réalisés en procréation médicalement assistée, les patientes ayant une infertilité utérine (IU) ne peuvent à ce jour mener une grossesse, contrairement aux patientes présentant une infertilité d’origine ovarienne ou tubaire. La transplantation utérine (TU) pourrait être une alternative à l’adoption et à la gestation pour autrui (GPA). Objectifs : Réalisation d’études expérimentales, translationnelles et cliniques.Méthodologie : Au cours de cette thèse, des travaux expérimentaux chez la brebis ont compris l’évaluation de l’IRM pelvienne, la réalisation d’allo-transplantation utérine, l’étude d’un modèle d’immunosuppression et l’évaluation originale de la tolérance à l’ischémie froide de l’utérus utilisant la membrane chorio-allantoïdienne d’embryon de poulet (CAM). Les études translationnelles et cliniques ont compris l’évaluation du prélèvement utérin (PU) au sein d’un prélèvement multi-organe (PMO) avec analyse de la tolérance à l’ischémie froide de l’utérus humain, l’évaluation de l’expression HLA par immunohistochimie du tissu utérin et l’évaluation de l’intérêt vis-à-vis de la TU.Résultats : L’IRM semble être l’examen de choix pour l’évaluation du greffon utérin. L’allo-transplantation utérine chez la brebis est complexe notamment en raison de la difficulté d’obtenir une immunosuppression optimale. L’administration de ciclosporine à travers une gastrostomie optimise l’exposition au traitement mais n’est pas envisageable à moyen terme. La greffe de tissu utérin sur CAM a révélé la capacité de l’endomètre à proliférer après 24 heures d’ischémie froide suggérant une tolérance à l’ischémie supérieure à celle du myomètre. La réalisation d’un PU au sein d’un PMO semble reproductible. L’exposition des tissus utérins à 24 heures d’ischémie froide n’a pas révélé de modifications histologiques majeures ni de majoration du signal apoptotique par TUNEL ou Caspase 3 clivée. L’expression forte HLA I et II par l’endomètre suggère l’utilisation, en cas de TU, d’un protocole d’immunosuppression optimal et d’un appariement HLA. Enfin, la population de patientes ayant une IU, peu connue jusque-là, est majoritairement représentée par les femmes atteintes du syndrome MRKH. L’intérêt pour la TU semble réel, l’adoption voire la GPA ne semblant satisfaire ces patientes. Perspectives: Nous prévoyons d’évaluer la TU à partir de donneuses en état de mort encéphalique dans le cadre d’un PHRC national. Par ailleurs, nous continuons un entrainement chirurgical chez l’animal avec l’étude de la tolérance à l’ischémie reperfusion de l’utérus de brebis selon une période courte ou prolongée d’ischémie froide. / In case of uterine infertility, uterus transplantation could be an alternative to adoption or surrogacy. We performed different experimental, translationnal and clinical studies in the field of uterus transplantation. We assessed surgery of uterus retrieval, resistance of the uterus to cold ischemia, the HLA expression from the uterus and the demand from patients with uterine infertility for uterus transplantation.