Objectif De nombreux travaux ont souligné le rôle de la Cyclosporine A (CsA) dans la prévention des lésions d'ischémie-reperfusion (I/R) mais aucun n'a été effectué sur poumons isolés de grands mammifères. Notre objectif était de mesurer pour la première fois les effets de la CsA sur les lésions d'I/R dans un modèle de poumons porcins reperfusés ex vivo, en évaluant plusieurs doses de CsA pour différents temps d'ischémie. Méthodes L'expérimentation A a été conduite sur 4 groupes de 8 paires de poumons chacune : un groupe contrôle et 3 groupes recevant différentes concentrations de CsA (1, 10 ou 30 μM) au moment de l'ischémie et au début de la reperfusion, après 2 heures d'ischémie. L'expérimentation B a été conduite sur 3 groupes de 5 paires de poumons chacune. Les poumons de chaque paire étaient séparés juste après le début de l'ischémie. Les premiers poumons étaient évalués après une ischémie de 2 heures (jour 0), sans CsA. Les seconds poumons étaient évalués après une ischémie de 24 heures (jour 1), soit sans soit avec CsA (1 ou 5 μM), administrée le cas échéant au début de la reperfusion. Résultats La CsA augmentait le rapport PO2/FiO2 avec un effet dose mais augmentait également la pression artérielle pulmonaire, la pression capillaire et les résistances vasculaires pulmonaires, à 10 et 30 μM mais pas à 1 ni 5 μM. Les poumons qui recevaient 30 μM de CsA affichaient des concentrations élevées en cytokines pro-inflammatoires. La concentration en RAGE (receptor for advanced glycation endproducts) dans le lavage broncho-alvéolaire diminuait avec la CsA à J1 en comparaison à J0. Conclusions Lors de l'I/R pulmonaire, les bénéfices cellulaires des doses élevées de CsA sont contrebalancés par ses effets hémodynamiques sur la microvascularisation. A faibles doses, la CsA semble améliorer la fonction pulmonaire. / Objective Several works highlighted the role of Cyclosporine A (CsA) in the prevention of ischemia reperfusion (I/R) injuries but none on isolated lungs of big mammals. Our objective was to measure for the first time the effects of CsA in I/R injuries in an ex vivo reperfused pig lungs model, by evaluating several doses of CsA for different times of ischemia. Methods Experimentation A was performed on 4 groups of 8 pairs of lungs each: a control group and 3 groups receiving different concentrations of CsA (1, 10 or 30 μM) at the time of ischemia and at the beginning of the reperfusion, after a 2 hours ischemia. Experimentation B was performed on 3 groups of 5 pairs of lungs each. Lungs from each pair were separated just after the beginning of ischemia. The first lungs were evaluated after a 2 hours ischemia (day 0), without CsA. The second lungs were evaluated after a 24 hours ischemia (day 1), either without or with CsA (1 or 5 μM), administered when appropriate at the beginning of the reperfusion. Results CsA improved the PO2/FiO2 ratio with a dose dependent effect but increased pulmonary arterial pressure, capillary pressure, and pulmonary vascular resistances, at 10 and 30 μM but neither at 1 or 5 μM. Lungs receiving 30 μM of CsA displayed elevated concentrations in pro-inflammatory cytokines. Concentrations in RAGE (receptor for advanced glycation endproducts) in broncho-alveolar lavage decreased with CsA at day 1 compared to day 0. Conclusions During pulmonary I/R, the cellular benefits of high doses of CsA are counterbalanced by its hemodynamic effects on microvascularisation. At low doses, CsA seems to improve lung function.

La délimitation précise du contour des lésions pigmentées sur des images est une première étape importante pour le diagnostic assisté par ordinateur du mélanome. Cette thèse présente une nouvelle approche de la détection automatique du contour des lésions pigmentaires sur des images couleurs ou multispectrales de la peau. Nous présentons d'abord la notion de minimisation d'énergie par coupes de graphes en terme de Maxima A-Posteriori d'un champ de Markov. Après un rapide état de l'art, nous étudions l'influence des paramètres de l'algorithme sur les contours d'images couleurs. Dans ce cadre, nous proposons une fonction d'énergie basée sur des classifieurs performants (Machines à support de vecteurs et Forêts aléatoires) et sur un vecteur de caractéristiques calculé sur un voisinage local. Pour la segmentation de mélanomes, nous estimons une carte de concentration des chromophores de la peau, indices discriminants du mélanomes, à partir d'images couleurs ou multispectrales, et intégrons ces caractéristiques au vecteur. Enfin, nous détaillons le schéma global de la segmentation automatique de mélanomes, comportant une étape de sélection automatique des "graines" utiles à la coupure de graphes ainsi que la sélection des caractéristiques discriminantes. Cet outil est comparé favorablement aux méthodes classiques à base de coupure de graphes en terme de précision et de robustesse. / Accurate border delineation of pigmented skin lesion (PSL) images is a vital first step in computer-aided diagnosis (CAD) of melanoma. This thesis presents a novel approach of automatic PSL border detection on color and multispectral skin images. We first introduce the concept of energy minimization by graph cuts in terms of maximum a posteriori estimation of a Markov random field (MAP-MRF framework). After a brief state of the art in interactive graph-cut based segmentation methods, we study the influence of parameters of the segmentation algorithm on color images. Under this framework, we propose an energy function based on efficient classifiers (support vector machines and random forests) and a feature vector calculated on a local neighborhood. For the segmentation of melanoma, we estimate the concentration maps of skin chromophores, discriminating indices of melanomas from color and multispectral images, and integrate these features in a vector. Finally, we detail an global framework of automatic segmentation of melanoma, which comprises two main stages: automatic selection of "seeds" useful for graph cuts and the selection of discriminating features. This tool is compared favorably to classic graph-cut based segmentation methods in terms of accuracy and robustness.

La radiothérapie thoracique peut induire le développement de pneumopathies aiguës et de fibroses. La dysfonction du système vasculaire participe au développement de lésions radiques. Dans l'intestin, un KO endothélial de PAI-1 protège les souris de la fibrose radique. Le premier objectif de ce projet est d'explorer le rôle de PAI-1 dans l'apparition de la fibrose radique pulmonaire. L'irradiation thoracique de souris à 17 Gy altère sévèrement le parenchyme pulmonaire et l'analyse histologique révèle que l'invalidation de PAI-1 aggrave les lésions à 2 et 13 semaines. Cette invalidation ne protège donc pas les animaux des dommages radiques pulmonaires. L'organisation en parallèle du poumon permet d'envisager une tolérance à de fortes doses par fraction sur des petits volumes. Des irradiations en conditions stéréotaxiques ont donc été réalisées chez la souris. Les analyses histologiques montrent une déstructuration alvéolaire et un fort infiltrat inflammatoire au niveau de la zone cible. Un œdème est observable dans l'ensemble du poumon ipsilatéral deux semaines après irradiation. Le poumon ipsilatéral est également affecté par des altérations de structure, tel un épaississement des septa alvéolaires. Ces bouleversements se traduisent également au niveau transcriptomique. A la vue de l'ensemble de ces altérations, un test à l'effort a été réalisé pour évaluer l'impact potentiel sur la fonction pulmonaire. Les résultats mettent en évidence une diminution des performances des animaux. Les analyses sont à approfondir mais elles démontrent l'importance de s'intéresser aux tissus sains situés hors du volume cible mais recevant des fractions variables de la dose délivrée. / Radiation-induced endothelial dysfunction is known to participate to the development of normal tissue damage. PAI- is implicated in the phenotypic changes of irradiated endothelial cells and KOendo mice are protected from radiation damage to the gut. Whole thorax of PAI-1 KOendo and floxed mice were exposed to 17 Gy. Histological analyzes showed that PAI-1 KOendo induces a worsening of injuries at 2 and 13 weeks. Consequently, contrary to the gut no protection from radiation-induced lung damage is observed in PAI-1 KOendo mice. Our second aim was to study the effects of a single high dose stereotactic irradiation on pulmonary tissues. Histological analyzes and scanner imaging show important injuries on the targeted volume. An ipsilateral edema can also be observed 2 weeks after irradiation. Ipsilateral lung is moreover importantly damaged. A thickening of alveolar septa is notably observable. A transcriptomic analysis show important similarities between tissues from the ipsilateral lung and the focal lesion. As really highly damages have been observed in both scanner and histological analyzes, we decided to perform forced physical activity test on treadmill. A drastic decrease of maximal distance traveled has been observed from two weeks. These experiments highlighted a deficiency in respiratory function and all of these results show the importance of non-targeted irradiated pulmonary volume in the development of radiation-induced fibrosis. Effect of an endothelium-specific deletion of HIF-1α has been investigated in this model of stereotactic irradiation. Only few differences have been observed between KOendo and control mice. Experiments are still ongoing.

La maladie d’Alzheimer (MA) est la plus répandue des maladies neurodégénératives. Elle se caractérise par une déficience cognitive puis fonctionnelle souvent associée à des Symptômes Psychologiques et Comportementaux des Démences (SPCD). Les études longitudinales de corrélations physiopathologiques des SPCD sont rares et difficiles à évaluer en raison de grandes hétérogénéités dans les populations étudiées. Associée à l’expertise clinique, la neuroimagerie fournit des indices cruciaux pour comprendre les corrélats neuroanatomiques des SPCD les plus invalidants dans la MA. Dans les travaux de recherche, il apparaît déterminant de considérer la MA associée à certaines co-pathologies neurodégénératives et vasculaires. En effet, alors que les patients jeunes sont les plus touchés par des lésions pures, le vieillissement favorise l'apparition de co-lésions liées à la MA et aux Maladies à Corps de Lewy (MCL) et Maladies CérébroVasculaires (MCV).Soutenu par un travail bibliographique sur la MA et ses co-lésions, ce travail de thèse s’appuie sur 3 études complémentaires. La 1ière porte sur une revue de littérature ayant pour objectif d’évaluer les corrélats neuroradiologiques des SPCD dans la MA. Différents moteurs de recherche de données bibliographiques ont permis d’identifier 118 études évaluant cet objectif. Un modèle global des corrélats cérébraux des SPCD a été proposé pour soutenir la forte implication de la région frontale. Aussi, des stratégies méthodologiques ont été suggérées pour aider à diriger de futures recherches. La 2ième étude avait pour objectif d’évaluer si le profil d’atrophie cérébrale pouvait déterminer le risque de développer des SPCD dans la MA. Une analyse volumétrique de données IRM a été effectuée pour évaluer l’atrophie régionale en incluant 53 patients MA sans SPCD significatifs à l’inclusion et 40 contrôles. Vingt-quatre structures dans les régions frontale, temporale, pariétale, occipitale et sous-corticale ainsi que dans le cervelet ont été identifiées comme associées aux SPCD. L'atrophie frontale semble être le prédicteur le plus significatif des SPCD. La 3ième étude s’inscrit en continuité et en perspective de ce travail de thèse. Elle a pour but d’explorer ces questions chez des patients atteints de MA associée à des co-lésions de MCL et MCV / Alzheimer's disease (AD) is the most common neurodegenerative disease. AD is characterized by cognitive and functional impairment often associated with Behavioural and Psychological Symptoms of Dementia (BPSD). Longitudinal studies of pathophysiological correlations of BPSD are rare and difficult to evaluate due to large heterogeneities in the populations studied. Associated with clinical expertise, neuroimaging provides crucial clues to understand the neuroanatomic correlates of the most disabling BPSD in AD. It seems important to consider in the research, AD with some neurodegenerative and vascular co-pathologies. Indeed, while young patients are the most affected by pure lesions, aging favors the appearance of co-lesions related to AD and Lewy body disease and cerebrovascular diseases.Supported by a bibliographic work on AD and its co-lesions, this work is based on 3 complementary studies. The first concerns a literature review aimed at evaluating neuroradiological correlates of BPSD in AD. Bibliographic search has led to 118 studies evaluating this objective. A global pattern of cerebral cortical brain regions has been proposed to support the strong involvement of the frontal region. Also, methodological strategies have been suggested to help direct future research. The aim of the second study was to evaluate whether the profile of cerebral atrophy could determine the risk of developing BPSD in AD. A volumetric analysis of MRI data was performed to evaluate regional atrophy by including 53 patients with no significant BPSD at baseline and 40 controls. Twenty-four structures in the frontal, temporal, parietal, occipital and subcortical regions as well as in the cerebellum were identified as associated with BPSD. Frontal atrophy appears to be the most significant predictor of BPSD. The third study is in continuity of this work of thesis. It is intended to explore these issues in patients with AD associated with co-lesions

De nombreuses méthodes ont été développées pour estimer l’âge au décès de l’adulte mature. De plus, l’observation de certaines lésions dégénératives amène parfois l’anthropologue à classer un sujet chez les individus âgés, plus spécifiquement lorsqu’elles atteignent la colonne vertébrale. Or si l’ostéoarthrose rachidienne a fait l’objet de nombreux articles en paléopathologie, l’exploitation de l’ensemble des articulations vertébrales au sein d’une méthodologie est quasi inexistante. Ainsi, afin de déterminer le rôle d’une étude paléopathologique dans le vieillissement osseux, nous avons mis au point une méthode originale d’enregistrement des données.Cette méthode, basée sur un découpage topographique du rachis et un système de cotation des lésions arthrosiques, permet d’étudier l’atteinte dégénérative grâce à l’obtention d’un score de sévérité pondéré à l’état de conservation de la vertèbre. Le matériel d’étude est constitué de 750 individus répartis équitablement sur 3 périodes historiques (médiévale, moderne et contemporaine) permettant ainsi d’effectuer une comparaison diachronique des résultats. Les 250 individus constituant l’échantillon contemporain proviennent de collections documentées (Schoten, Belgique ; Bologne, Italie ; Sassari, Sardaigne). L’âge des sujets ostéoarchéologiques a été estimé grâce aux méthodes utilisant la surface auriculaire de l’os coxal (Lovejoy, 1985 et Schmitt, 2005). La même estimation a été faite sur les collections âge/sexe connus afin de déterminer le pourcentage d’erreur commis sur nos échantillons médiéval et moderne. Pour chaque articulation rachidienne nous avons testé statistiquement la relation entre l’âge au décès et les scores de sévérité, ainsi que les dissemblances d’atteinte en fonction du sexe et de la latéralité. Des études qualitatives ont également été entreprises, permettant ainsi d’observer l’expansion des modifications dégénératives en fonction des différentes classes d’âge.Au terme de ce travail de recherche, nous avons constaté l’existence d’une relation entre l’âge et la sévérité des atteintes dégénératives vertébrales. Cependant ce lien est modéré par divers facteurs variant en fonction des articulations et des segments vertébraux. Parmi ces facteurs, nous avons relevé le sexe et la latéralité. Des informations concernant le mode de développement des lésions dégénératives rachidiennes ont également été acquises. Ainsi, nous avons observé que l’OA se développait dans un premier temps de manière progressive le long du rachis, puis, avec l’âge et selon le type d’articulation, les lésions se concentrent sur les mêmes vertèbres (celles étant le plus soumises aux forces biomécaniques). C’est également sur ces mêmes vertèbres que se manifestent les lésions les plus sévères. Ainsi, il semble indispensable, lors d’une étude paléoépidémiologique, d’avoir un nombre minimum de vertèbres et parmi celles-ci les vertèbres les plus sollicitées en pré requis. De plus, nous préconisons lors d’un examen paléopathologique, de considérer plus que la sévérité même de la lésion, le nombre de zone atteintes comme estimateur de l’âge au décès. / Various methods have been developed to estimate age at death of adults and anthropologists sometimes use degenerative vertebral lesions. In paleopathology contrary to vertebral degenerative disease (VDD) that has been extensively studied, the whole vertebral joints have almost never been investigated by standardized methodology that allows approximating the epidemiological performance of various vertebral joints in relation to articular degeneration. In order to better define the paleoepidemiological aspects of bone ageing we have developed a research program based on the recording of degenerative lesions in the vertebral joints.This approach is based on a topographic division of spine and a grading system of degenerative lesions, permits the study VDD using “a severity score” according to the state of vertebral preservation. We studied 750 spines provided equally from three samples (medieval, modern and contemporary) to compare periods. The 250 contemporary spines are from documented collections of Schoten (Belgium), Bologna (Italy) and Sassari (Sardinia). Age estimation was made for each archaeological sample using methods based on the observation of the sacro-iliac joint surface (Lovejoy, 1985 and Schmitt, 2005). The same estimation of age has been made with known sex and age collections in order to calculate error estimates. For each joint of the spine, statistical tests have been made to study relationship between the age at death and “the severity score” and to compare variability between sex and spine laterality. Quantitative studies have also been made to observe degenerative change resulting from advancing age.At the end of this work, we observed the relation between age and the severity of VDD. That link can vary according to joint type, spinal segment and various factors such as sex or laterality. Information concerning the evolution of degenerative lesions has been acquired. VDD appears initially to progressively affect the entire spine and then with aging, degenerative lesions focus on the same vertebrae (those that are the most used biomechanically). Those vertebrae always show the most severe lesions. Thus it is essential for paleoepidemiologic studies to include a minimal number of vertebrae and among them those that are the most used. We also suggest considering the number of affected zones to estimate age at death instead of the lesion severity.

La respiration des prématurés est marquée par des apnées à l'origine d'épisodes d'hypoxie cérébrale répétés. Les effets physiopathologiques des apnées sur le développement sont difficiles à étudier chez l'enfant. Nous avons étudié ces effets chez le souriceau nouveau-né, qui présente une immaturité cérébrale similaire à celle des prématurés humains. Notre objectif était d'étudier l'effet de l'hypoxie intermittente sur développement chez des souriceaux nouveau-nés. Nous avons étudié des souriceaux sains ou porteurs de lésions cérébrales excitotoxiques similaires à celles des prématurés humains. Notre hypothèse était que l'hypoxie intermittente modérée pouvait exercer des effets neuroprotecteurs sur le développement et les lésions cérébrales. Nous avons développé des méthodes d'évaluation cognitive du souriceau, et montré que les lésions cérébrales excitotoxiques provoquent des troubles cognitifs qui peuvent être évités grâce à des traitements neuroprotecteurs. L'hypoxie intermittente modérée (6 heures par jour, 20 épisodes/heure) protège les souriceaux des effets délétères de la séparation maternelle sur la mémoire, active la synthèse de facteurs trophiques BDNF et de VEGF et la neurogenèse dans l'hippocampe, et réduit la taille des lésions cérébrales. Le souriceau est donc un bon modèle des troubles du développement et permet d'étudier l'efficacité des traitements neuroprotecteurs. Les apnées du prématuré pourraient exercer un effet protecteur sur le développement cérébral. La stimulation de la synthèse de BDNF et VEGF pourrait constituer une stratégie thérapeutique pour prévenir les troubles du développement des prématurés / Preterm infant's breathing pattern is characterized by apneas associated with repeated episodes of brain hypoxia. Pathophysiological effects of apneas on development are difficult to investigate in newborn infants. We have studied these effects in newborn mice, the immaturity of which is similar to human preterm's immaturity. We have developed methods for cognitive assessment of newborn mice, and we have shown that excitotoxic brain lesions caused cognitive disorders. These disorders were prevented by neuroprotective treatments. Moderate intermittent hypoxia (6 hrs/day, 20 events/hour) protected newborn mice against adverse effects of maternal separation on memory, activated the synthesis of trophic factors, BDNF and VEGF, increased neurogenesis in the hippocampus, and reduced brain lesion size. Newborn mice are therefore a valid model of neurodevelopmental disorders and they may be used to assess the efficacy of neuroprotective treatments. Apneas of prematurity may exert a neuroprotective effects of brain development. The stimulation of synthesis of neurotrophic factors may provide a new therapeutic strategy to prevent neurodevelopmental disorders in preterm infants

Cette thèse traite de la détection de zones de convergence dans une image, dans un cadre a contrario. C'est un travail théorique préliminaire qui explore différentes altérations du cadre a contrario. Elle a pour application dans le domaine médical la détection des lésions stellaires dans les mammographies, responsables de nombreux cancers du sein et qui se matérialisent par un centre intense vers lequel convergent les spicules, structures linéaires normalement présents dans le sein. Les lésions stellaires et distorsions architecturales ont suscité de nombreux travaux. La plupart des méthodes de détection sont basées sur l'extraction de caractéristiques locales de l'image (orientation du gradient, orientation des pixels, variance de l'histogramme de l'orientation...) puis utilisent une méthode de classification pour attribuer à chaque pixel une probabilité d'appartenir à une lésion stellaire. Ces méthodes nécessitent souvent l'utilisation de filtres en pré-traitement et en post-traitement afin de réduire le bruit, ou de seuiller les résultats finaux. La méthodologie a contrario offre un nouveau cadre pour la détection de structures dans les images. Elle s'appuie sur la définition d'un modèle de bruit, et sur une mesure de l'écart des observations à ce modèle. Le modèle porte sur des structures élémentaires et est souvent choisi "uniforme" : c'est-à-dire que les structures sont supposées suivre la loi uniforme et indépendantes. Or dans les mammographies on observe que les spicules ont une orientation privilégiée, et ne sont pas uniformément distribuées. Nous proposons l'utilisation de la méthode a contrario dans un cadre anisotrope pour mieux tenir compte de la distribution normale des spicules dans une mammographie. Les modèles anisotropes proposés modélisent le fait qu'une partie des structures linéaires est normalement convergentes vers un point commun. Ils portent soit sur les droites de l'image quand il s'agit de détecter les convergences globales, soit sur les segments quand on chercher les convergences locales dans une image. Concernant la détection des convergences locales, le cadre a contrario offre de nombreuses possibilités : sur le choix du nombre de fausses alarmes ou sur le choix du modèle de bruit. Ces choix sont détaillés sur des exemples synthétiques, sur des mammographies et sur des images naturelles. Les modèles a contrario que l'on étudie sont donnés sous la forme de mélanges paramétriques de deux termes : un terme uniforme et un terme "gaussien", modélisant le fait qu'une partie des structures est naturellement convergente. Pour ces différents types de modèles nous proposons d'estimer leurs paramètres. Le point de convergence globale est estimé par minimisation du nombre de fausses alarmes, et l'estimation des autres paramètres est faite par maximisation de la log-vraisemblance. Les modèles estimés sont ensuite testés en tant que modèles a contrario pour la détection des convergences et les résultats sont comparés à ceux que donnait le modèle uniforme. / This thesis deals with the detection of points of convergences in images, in an a contrario framework. This is a preliminar work which studies various alterations of the a contrario framework such as the naive model. An application in the medical field is the detection of stellate lesions in mammograms, which are highly suspicious signs of breast cancer and are characterized by a radiating pattern of spicules with a bright center. There are plenty of work regarding stellate lesions and architectural distortions. Most of them are based on the extraction of local features such as the gradient orientation, or the pixel orientation and more generally statistics of the orientation histogram. These features are then used in a classifier to assign to each pixel its probability of malignancy. The a contrario methods sets a different framework for the detection of geometric structures in images. A naïve model on line structures is defined and is often chosen as the uniform model, which is not well suited for mammograms where there is a privileged orientation of spicules. We propose in this thesis an anisotropic a contrario framework for a better description of the normal distribution of spicules in a mammogram. The designed models describe the convergence of some of the line structures to a single point. They either concern the lines or the line segments of an image wether we detect global or local convergences. In the last case we explore several definitions of the number of false alarms and several a contrario models on synthetic, natural images and mammograms. We give the a contrario models as two terms mixtures, one uniform and the other of Gaussian type. These are parametric models and we propose an algorithm to estimate their parameters (the point of convergence is estimated with an a contrario method and the other parameters are approached by maximization of the likelihood). The resulting models are used as a contrario models and the results are compared with those against the uniform model.

Les lésions musculaires sont des événements fréquents. Le diagnostic repose sur la mesure de biomarqueurs sanguins. Les outils actuels présentent des limites qui justifient la recherche de nouveaux candidats biomarqueurs. Récemment, des petits ARNs non codants, les microARNs (miARNs), ont été identifiés. Détectables dans le plasma, certains sont spécifiques d’un tissu et ont été proposés comme de potentiels biomarqueurs de lésions tissulaires. Toutefois, leur intérêt dans le diagnostic des lésions musculaires chez l’individu sain n’est pas connu. Le but de ce travail était d’identifier et de caractériser la réponse des miARNs circulants à des lésions musculaires chez le rat.Nous avons premièrement étudié les profils plasmatiques des miARNs en réponse à des lésions musculaires myotoxiques chez le rat sain pour identifier des candidats biomarqueurs et leurs cinétiques de détection. Un criblage par RT-qPCR nous a conduits à identifier l’augmentation importante des niveaux plasmatiques de miARNs spécifiques du tissu musculaire, miR-1-3p, -133a-3p, -133b-3p, -206-3p, -208b-3p et -499-5p avec un pic de détection à 12 h. De plus, deux miARNs non spécifiques du muscle, miR-378a-3p et miR-434-3p, avaient des profils comparables. L’évaluation des performances diagnostiques a montré que les miARNs sélectionnés pouvaient discriminer les rats lésés des rats non lésés avec peu d’erreurs et une approche combinatoire nous permettait d’améliorer encore ces performances. Ces résultats ont été confirmés chez des rates femelles et des rats mâles âgés. Par ailleurs, nous avons évalué la robustesse des miARNs que nous avons sélectionnés. Malgré des profils d’expression différents des miARNs dans les fibres lentes ou rapides, le phénotype du muscle lésé avait une influence limitée sur la réponse des miARNs. Nous avons ensuite observé que la lésion d’une masse musculaire croissante ne s’accompagnait pas d’une réponse proportionnelle des miARNs circulants. Les miARNs sélectionnés n’augmentaient pas en réponse à des lésions musculaires traumatiques. Néanmoins, nous avons observé que miR-133a-3p et -133b-3p pourraient être des marqueurs intéressant pour détecter un remodelage musculaire précoce après des lésions neurologiques. Enfin, l’hémolyse et la contamination plaquettaire, deux paramètres préanalytiques connus pour induire des modifications des profils circulants, n’avaient pas d’effet sur les miARNs que nous avions identifiés.Pris dans leur ensemble, nos résultats montrent que les miARNs circulants spécifiques du muscle ainsi que miR-378a-3p et miR-434-3p, sont des biomarqueurs robuste et prometteur de lésions musculaires aigues chez le rat. / Skeletal muscle damage is an often-occuring event. Diagnosis is based on blood biomarkers assessment. Yet, the markers currently available suffer limitations and new biomarker candidates are needed. Recently, small non-coding RNA, microRNAs (miRNAs), were identified. Detectable in plasma, some miRNAs are tissue-specific and have been proposed as biomarkers of tissue damage. However, their relevance as biomarkers of skeletal muscle damage in healthy individuals is unknown. The aim of this work was to identify and characterize the circulating miRNAs response to muscle damage in rats.First, we studied circulating miRNAs response to myotoxic muscle damage in healthy rats in order to identify biomarker candidates and their detection kinetics. RT-qPCR profiling led to the identification of muscle-specific miRNAs that subtantially increased in plasma in response to muscle damage, namely miR-1-3p, -133a-3p, -133b-3p, -206-3p, -208b-3p, and -499-5p with a peak value at 12 h. Two non-muscle-specific miRNAs, miR-378a-3p and miR-434-3p, had similar profiles. The evaluation of the diagnostic accuracy has shown that selected miRNAs were able to discriminate damaged from non-damaged rats with almost no error and a combinatory approach was able to further increase this accuracy. Similar results were found in female and aged rats. Moreover, we sought to evaluate the robustness of selected miRNAs. Despite diferente expression of selected miRNAs in slow and fast fibers, the phenotype of injured muscle had a very limited influence on the plasma miRNA response. Then, we induced muscle damage in an increasing muscle mass and we observed that damage responsive miRNA response was not proportional to the extent of muscle damage. Selected miRNAs did not increased in response to traumatic muscle damage. However, we observed that miR-133a-3p et -133b-3p could be useful markers to detect an early muscle remodeling following neurologic damage. Finally, hemolysis and platelet contamination, two pre-analytical factors known to affect circulating miRNA profiles, had no effect on the miRNAs we selected.Taken together, our results show that circulating muscle-specific miRNAs as well as miR-378a-3p and miR-434-3p, are robust and promising biomarkers of acute muscle damage in rats.

Le modèle cellulaire de magnétostimulation (MTS) développé dans l'équipe a permis d'obtenir des résultats préliminaires sur les essais de perméabilité endothéliale ainsi que sur les reconstructions et modélisation des fibres d'actine. Les premiers résultats en Magnétocytométrie (MTC) montrent une augmentation de rigidité cellulaire suite à une stimulation mécanique du tapis cellulaire. Les images confocales ont permis de mettre en évidence une restructuration des filaments d'actine dans les cellules endothéliales microvasculaires pulmonaires (HPMEC) soumises au stress mécanique, ainsi qu'une relocalisation des VE-Cadhérines nécessaires aux jonctions intercellulaires. Ces deux résultats concordent avec l'apparition de 'gaps' ou trous inter cellulaires qui permettent d'expliquer l'augmentation de perméabilité mesurée entre les cellules soumises au stress mécanique et la situation contrôle. Des difficultés techniques retardent le travail et l'obtention de résultats en nombre important. Par exemple l'emploi de certaines techniques de marquages difficilement compatibles avec certains supports de culture. Cela empêche dans certains cas la confirmation visuelle de résultats obtenus par MTC. La viabilité cellulaire lors des expérimentation ne permet pas d’allonger les temps d’étude d’une même population cellulaire, ce qui limite certains résultats. Les premiers résultats sont à compéter par une étude plus approfondie des niveaux d'expression de facteurs pro-inflammatoires ainsi que des voies de signalisation et de régulation des VE-Cadhérines et des intégrines AlphaV-Beta3. L’effet de différentes molécules utilisées en clinique devrait être étudié sur le modèle de stress mécanique. / The cellular model of magnétostimulation ( MTS) developed in the team allowed to obtain preliminary results(profits) on the tries(essays) of endothéliale permeability as well as on the reconstructions and the modelling of the fibers of actine. The first results(profits) in Magnétocytométrie ( MTC) show an increase of cellular rigidity further to a mechanical stimulation of the cellular carpet(mat). The confocal images allowed to highlight a restructuring of the strands of actine in cells(units) microvascular lung endothéliales ( HPMEC) subjected(submitted) to the mechanical stress, as well as a relocation of the VE-Cadhérines necessary for the intercellular junctions. These two results(profits) suit to the appearance of ' gaps ' or holes inter cellular which allow to explain the increase.

Les agents ciblant les microtubules sont des médicaments anticancéreux efficaces. Leur utilisation dans le cadre d’un traitement combiné avec des rayonnements ionisants est également une stratégie prometteuse. Cependant, l’apparition de résistances aux produits chimiques et aux radiations nécessite de rechercher d'autres types de traitements. Nos laboratoires ont récemment décrit deux médicaments qui ciblent directement ou indirectement les microtubules. Premièrement, un analogue du 2-méthoxyestradiol, un poison de fuseau se liant à des microtubules et provoquant la formation de fuseaux mitotiques anormaux. Il s'agit du 2-éthyl-3-O-sulphamoyle-estra-1,3,5 (10) 16-tétraène (ESE-16). Deuxièmement, le 9-benzoyloxy-5,11-diméthyl-2H, 6H-pyrido [4,3-b] carbazol-1-one (LimPyr1), un nouvel inhibiteur des LIM kinases induisant indirectement la stabilisation des microtubules. Il a été démontré récemment que LimPyr1 est actif sur les modèles de cancer du sein résistants au taxol. En tant que médicaments ciblant les microtubules, les deux agents, ESE-16 et LimPyr1, induisent des défauts mitotiques. Nous émettons donc l’hypothèse qu’ils pourraient sensibiliser les cellules aux radiations. Le but de ce projet de thèse était de vérifier cette hypothèse et, plus précisément, de déterminer si de faibles doses de ESE-16 et de LimPyr1 pourraient augmenter l'apoptose et retarder la réparation nucléaire induite par le rayonnement dans les cellules du cancer du sein in vitro.Différentes lignées cellulaires cancéreuses, les cellules MCF-7, MDA-MB-231 et BT-20, ont été exposées à ESE-16 et à LimPyr1 pendant 24 heures avant un rayonnement de 8 Gy. Les effets de ces combinaisons thérapeutiques ont été comparés à ceux obtenus à partir de cellules exposées aux composés seuls ou aux seules radiations. L'activation des voies de survie et des voies apoptotiques intrinsèques a été étudiée. Les résultats ont révélé une augmentation de la signalisation de la survie et de la mort dans les cellules exposées aux traitements individuels. Les traitements combinés ont diminué la survie des cellules alors que la signalisation apoptotique augmentait, entraînant une augmentation de l'apoptose. En outre, les traitements combinés ont augmenté de manière significative la présence de micronoyaux dans les cellules BT-20, indiquant une augmentation des dommages à l'ADN. Les cellules MCF-7 et MDA-MB-231 présentent une formation de micronoyaux similaire lorsqu'elles sont exposées à la combinaison de traitements ou au rayonnement uniquement. La phosphorylation de H2AX (γH2AX) (normalement augmentée lors de dommages à l'ADN) et l'expression de Ku70 (nécessaire pour la réparation de l'ADN) étaient diminuées dans les cellules de cancer du sein prétraitées 2 heures après l'irradiation par rapport aux cellules exposées à l'irradiation uniquement. L'expression de H2AX et Ku70 est cependant significativement accrue 24 heures après irradiation des cellules prétraitées par rapport aux cellules exposées aux traitements individuels. Des expériences portant sur la réponse adaptative ont révélé que LimPyr1 diminuait le développement de la résistance aux radiations en augmentant la perméabilité transmembranaire mitochondriale et en générant des ROS, un mécanisme qui n'est pas observé dans cellules traitées par ESE-16. Nous avons également observé une communication intercellulaire entre les cellules exposées au rayonnement et les cellules non exposées via l'effet induit par le rayonnement.En conclusion, le blocage mitotique partiel induit par ESE-16 et LimPyr1 rend les chromosomes plus exposés aux dommages dus aux radiations, comme l'indique l'augmentation de la présence de micronoyaux. De plus, les deux composés diminuent la signalisation et le trafic des protéines de protection et de dommages à l'ADN. En outre, LimPyr1 empêche le développement de résistances aux radiations dans les cellules exposées aux radiations. / Microtubule targeting agents are effective anti-cancer drugs. Their use as part of a combined treatment modality with ionising radiation is also a promising strategy. However, the emergence of resistance to chemical and radiation requires searching for alternative treatments. Our laboratories have recently described two drugs that directly or indirectly target the microtubules. Firstly, an analogue of 2-methoxyestradiol, a spindle poison binding to microtubules and causing the formation of abnormal mitotic spindles. This is 2-ethyl-3-O-sulphamoyl-estra-1,3,5 (10) 16-tetraene (ESE-16). Secondly, 9-benzoyloxy-5,11-dimethyl-2H, 6H-pyrido [4,3-b] carbazol-1-one (LimPyr1), a novel inhibitor of LIM kinases indirectly inducing microtubule stabilization. It has been recently shown that LimPyr1 is active on taxol-resistant breast cancer models. As microtubule-targeting drugs, both agents, ESE-16 and LimPyr1, induce mitotic defects. We thus hypothesize that they could sensitize cells to radiation. The aim of this PhD project was to test that hypothesis and, more specifically, to investigate whether low-dose ESE-16 and LimPyr1 could increase apoptosis and delay nuclear repair induced by radiation in breast cancer cells in vitro.Various cancer cell lines, MCF-7-, MDA-MB-231- and BT-20 cells, were exposed to ESE-16 and LimPyr1 for 24-hours prior to 8 Gy radiation. The effects of these combination therapies were compared to those obtained from cells exposed to the compounds alone or only to radiation. The activation of the survival and intrinsic apoptotic pathways were investigated. Results revealed an increase in survival and -death signaling in cells exposed to the individual treatments. The combination treatments decreased the cell survival while apoptotic signaling was increased, resulting in increased apoptosis. Furthermore, the combination treatments significantly increased the presence of micronuclei in BT-20 cells, indicating an increase in DNA damage. MCF-7- and MDA-MB-231 cells displayed similar micronuclei formation when exposed to the combination treatments or radiation only. Phosphorylation of H2AX (γH2AX) (normally increased upon DNA damage) and Ku70 expression (required for DNA repair) were decreased in pretreated breast cancer cells 2 hours after irradiation compared to cells exposed to irradiation only. The expression of H2AX and Ku70, however, is significantly increased 24 hours after irradiation of the pretreated cells relative to the cells exposed to the individual treatmentsExperiments investigating the adaptive response revealed that LimPyr1 decreased radiation resistance development by increasing the permeability of the mitochondrial transmembrane (flow cytometry measuring Mitocapture™) and the generation of ROS (flow cytometry employing hydroethidine), a mechanism not observed in ESE-16 pre-treated cells. We also observed an intercellular communication between cells exposed to radiation and non-exposed cells via the radiation induced bystander effect.In conclusion, the anti-mitotic effect of ESE-16 and LimPyr1 renders the chromosomes more exposed to radiation damage, as assessed by the increased occurrence of micronuclei. Moreover, both compounds decrease the signaling and trafficking of DNA damage and repair proteins. Additionally, LimPyr1 prevented the development of radiation resistance in cells exposed to radiation.