Les microARN sont des petits ARN non codants d’une vingtaine de nucléotides qui ont pour fonction de réguler l’expression des gènes en se fixant sur l’extrémité 3’UTR d’ARNm cibles, permettant ainsi leur dégradation ou l’arrêt de leur traduction en protéines. A ce jour, de nombreuses études ont montré l’implication des microARN dans divers processus physiologiques ou pathologiques ; leur rôle dans la réponse de l’organisme aux substances toxiques environnementales commence à être évoqué.La FPI appartient au groupe des pneumopthies interstitielles diffuses idiopathique dont elle est la forme la plus fréquente. Elle se caractérise par la présence de foyers de prolifération de fibroblastes/myofibroblastes responsables d’une production excessive de matrice extracellulaire, une destruction progressive et irréversible de l’architecture pulmonaire entrainant la perte de la fonction respiratoire. L’agression répétée de l’épithélium respiratoire par des composés chimiques environnementaux (ou xénobiotiques) est fortement suspectée dans le déclenchement de la FPI.Le premier objectif de mes travaux de recherche a été d’identifier des microARN susceptibles d’intervenir dans la pathogenèse de la fibrose pulmonaire idiopathique (FPI) et de préciser la (les) fonction(s) de ces microARN d’intérêt. Pour atteindre cet objectif, nous avons étudié deux microARN, le miR-199a-5p et le miR-214-3p qui présentaient la particularité d’être significativement surexprimés dans les poumons de souris souffrant de fibrose pulmonaire. L’analyse systématique des profils d’expression des gènes de fibroblastes surexprimant le miR-199a-5p et le miR-214-3p nous a permis d’identifier un grand nombre de gènes qui étaient significativement modulés par ces deux microARN. Nous avons pu établir l’implication respective du miR-199a-5p et du miR-214-3p dans la régulation de la voie profibrotique TGFβ et dans l’apoptose des fibroblastes pulmonaires médiée par le Fas-ligand. L’ensemble de nos résultats nous permet de suggérer l’utilisation de molécules ciblées contre ces 2 microARN dans le traitement de la FPI.Le second objectif de mes travaux de recherche a été d’identifier le modèle cellulaire in vitro le plus proche du tissu pulmonaire afin d’étudier l’impact des composés toxiques environnementaux sur la pathogenèse des maladies respiratoires et, en particulier, de la FPI. Pour cela, nous avons comparé les profils d’expression génique de l’ensemble des protéines impliquées dans le métabolisme et l’éliminations des xénobiotiques, de 10 lignées cellulaires et de 4 cultures primaires de cellules épithéliales bronchiques humaines, à ceux précédemment observés par notre équipe dans les tissus broncho-pulmonaires humains. L’exposition du modèle cellulaire le plus pertinent à des polluants atmosphériques permettra d’identifier les microARN associés à la toxicité pulmonaire de ces composés chimiques et de vérifier si ces microARN régulent des voies de signalisations communes à celles impliquées dans la pathogenèse de la FPI. / MicroRNAs are small non-coding RNAs with about 20 nucleotides that regulate gene expression by binding to the 3' UTR end of target mRNAs, thus allowing their degradation or stopping their translation into proteins. To date, many studies have shown the involvement of microRNAs in various physiological or pathological processes; their role in the body's response to environmental toxic substances is beginning to be mentioned. It is characterized by the presence of fibroblast/myofibroblast proliferation foci responsible for excessive extracellular matrix production, progressive and irreversible destruction of lung architecture leading to loss of respiratory function. The repeated aggression of the respiratory epithelium by environmental (or xenobiotic) chemicals is strongly suspected in the initiation of IVF. The first objective of my research was to identify microRNAs that may be involved in the pathogenesis of idiopathic pulmonary fibrosis (IVF) and to specify the function(s) of these microRNAs of interest. To achieve this objective, we studied two microRNAs, miR-199a-5p and miR-214-3p, which had the particularity of being significantly overexpressed in the lungs of mice with pulmonary fibrosis. Systematic analysis of the expression profiles of fibroblast genes overexpressing miR-199a-5p and miR-214-3p allowed us to identify a large number of genes that were significantly modulated by these two microRNAs. We were able to establish the respective involvement of miR-199a-5p and miR-214-3p in the regulation of the profibrotic pathway TGFβ and in Fas-ligand mediated apoptosis of pulmonary fibroblasts. The second objective of my research was to identify the in vitro cellular model closest to lung tissue in order to study the impact of environmental toxic compounds on the pathogenesis of respiratory diseases and, in particular, of IVF. To do this, we compared the gene expression profiles of all proteins involved in the metabolism and elimination of xenobiotics, 10 cell lines and 4 primary cultures of human bronchial epithelial cells, with those previously observed by our team in human bronchopulmonary tissues. Exposure of the most relevant cellular model to air pollutants will identify the microRNAs associated with the pulmonary toxicity of these chemical compounds and verify whether these microRNAs regulate signaling pathways common to those involved in the pathogenesis of IVF.

Le concept de "cognition incarnée" considère que le schéma classique Perception-Cognition-Action proposant un flux séquentiel de traitement de l’information n'est pas approprié pour comprendre l'effet comportemental des troubles neurodégénératifs et trouver des solutions thérapeutiques innovantes. La découverte des neurones miroirs (NM) a donné un substrat biologique à cette théorie: on pense maintenant que les NM relient les connaissances sur les actions et les perceptions non seulement pour intégrer la perception dans la planification et l'exécution, mais aussi pour soutenir un large éventail de fonctions cognitives, par ex. empathie et langage. En même temps, il est maintenant clair que dans chaque maladie neurodégénérative les symptômes cognitifs et moteurs sont représentés le long d'un continuum. Les maladies neurodégénératives liées au vieillissement, comme la maladie d'Alzheimer (MA), la forme la plus courante de démence, sont devenues un enjeu social très important. Comme il n'y a pas de remède pour la MA, les études se concentrent sur la prévention. Une catégorie qui représente maintenant une cible privilégiée est le trouble cognitif léger (TCL), considéré comme une étape intermédiaire entre le vieillissement normal et la MA. Même si MA et TCL ont été caractérisées comme des maladies «cognitives» jusqu'à présent, un lien entre la fonction motrice et le risque de développer la MA a été reconnu.Le but principal de cette recherche est d'étudier l'intégrité du réseau NM dans la MA, le TCL et le vieillissement normal. La caractérisation de son fonctionnement dans les maladies neurodégénératives serait utile pour une meilleure compréhension de leurs mécanismes fonctionnels et manifestations cliniques. Cela permettrait également d’exploiter le NM dans la réhabilitation des symptômes.La thèse comprend deux parties : la première inclue une vaste recherche bibliographique destinée à décrire le cadre scientifique qui justifie une telle recherche.Nous avons d'abord passé en revue les preuves sur l'existence d'un système NM chez les singes et les humains, et ses multiples rôles possibles et après brièvement décrit le tableau clinique des principaux troubles neurodégénératifs, en montrant comment les symptômes cognitifs et moteurs s’entrecroisent. Ensuite, nous avons détaillé les résultats de la recherche documentaire sur les maladies neurodégénératives, NM et cognition incarnée, en les commentant à la lumière de cette théorie.La deuxième partie de la thèse décrit la procédure expérimentale qui a été réalisée dans le but de la recherche.Trois groupes appariés de 16 sujets chacun (CA-contrôles âgées, TCL amnésique avec atrophie hippocampique et MA) ont été évalués avec une batterie neuropsychologique centrée sur les fonctions liées au système NM, et une tâche IRMf spécifiquement créée pour tester les NM: celle- ci était constituée d'une tache d’observation, où aux sujets ont été montrés des vidéos d'une main droite saisissant différents objets, et d'une tache motrice où les sujets ont observé des images d'objets orientés pour être saisis avec la main droite, et ont fait le geste correspondant.Chez les CA, l'analyse de conjonction (comparant l'activation de l'IRMf pendant l'observation et l'exécution) a indiqué l'activation d'un réseau bilatéral fronto-pariétal dans les zones NM « classiques» et du gyrus temporal supérieur (STG), entrée visuelle corticale aux NM. Le groupe TCL a montré une activation similaire, cependant, les zones pariétales ont été moins activées et le STG n'a pas été activé, tandis que l'inverse était vrai pour la zone de Broca droite. Nous n'avons observé aucune activation du réseau fronto-pariétal chez le groupe MA. Dans tous les tests neuropsychologiques (y compris les tests de fonctions attribuées à NM), les sujets MA ont été plus mauvais que les CA, alors que les sujets TCL montraient seulement des troubles de mémoire épisodique et fluidité sémantique (...). / The concept of “embodied cognition” considers that the classical Perception-Cognition-Action architecture proposing a sequential flow of processing with clean cuts between all modules is not appropriate to understand the behavioral effect of neurodegenerative disorders and to find innovative therapeutic solutions. In the last decades, the discovery of the mirror neurons (MN) has given a biological substrate to this theoretical perspective: the MN are now thought linking together knowledge about actions and perceptions not only to integrate perception in action planning and execution but also as a neural mechanism supporting a wide range of cognitive functions, e.g. empathy and language. At the same time, it is now clear that in each neurodegenerative disease both cognitive and motor symptoms are represented along a continuum. In the current demographic context, neurodegenerative diseases linked to aging have become a very important social issue. Alzheimer Disease (AD), the most common form of dementia, is a neurodegenerative disease strictly linked to aging. As actually there is no cure, several studies are focusing on prevention. A category which now represents a preferential target of intervention is Mild Cognitive Impairment (MCI), considered as an intermediate stage between normal aging and AD. Even if AD and MCI have been characterized as “cognitive” diseases until now, a link between motor function and the risk of developing AD has been recognized.The main purpose of this research is to investigate the integrity of the MN network in AD, MCI and normal aging. Characterizing the functioning of the MN network in neurodegenerative diseases would be useful to better understand functional mechanisms and their clinical manifestations. It would also allow to capitalize on these kinds of neurons in the rehabilitation of motor and cognitive symptoms.The thesis consists of two parts: the first part includes an extensive bibliographic research intended to describe the scientific frame which justifies such a research.We first reviewed the evidence about the existence of a MN system in monkeys and humans, and its multiple possible roles in humans.We then briefly reviewed the clinical picture of the main neurodegenerative disorders, showing how cognitive and motor symptoms intersect in all of them.Next, we detailed the results of literature searching on neurodegenerative diseases, MN, and embodied cognition, commenting them at the light of this hypothesis.The second part of the thesis describe the experimental procedure which has been performed to evaluate the integrity of the MN network in normal elderly and people with AD and MCI, and its results.Three matched groups of 16 subjects each (normal elderly-NE, amnesic MCI with hippocampal atrophy and AD) were evaluated with a neuropsychological battery centered on functions thought to be linked to the MN system, and a fMRI task specifically created to test MN: that comprised of an observation run, where subjects were shown videos of a right hand grasping different objects, and of a motor run, where subjects observed visual pictures of objects oriented to be grasped with the right hand, and made the corresponding gesture.In NE subjects, the conjunction analysis (comparing fMRI activation during observation and execution), indicated the activation of a bilateral fronto-parietal network in “classical” MN areas, and of the superior temporal gyrus (STG), an area thought to provide the cortical visual input to the MN. The MCI group showed the activation of areas belonging to the same network, however, parietal areas were activated to a lesser extent and the STG was not activated, while the opposite was true for the right Broca’s area. We did not observe any activation of the fronto-parietal network in AD participants (...).

Les maladies à Prions sont des maladies neurodégénératives fatales, touchant l'homme et l'animal. Même si le risque de transmission de la maladie de la vache folle à l'homme semble maîtrisé, il persiste actuellement un risque de santé publique lié à la transmission iatrogène de cette forme, notamment par transfusion sanguine. Pour contrôler cette transmission, il est donc essentiel de mieux comprendre les mécanismes moléculaires et cellulaires de réplication et de dissémination des Prions. Ces mécanismes de réplication se produisent à des échelles de temps et de taille difficilement accessibles expérimentalement, et ont ainsi fait l'objet de nombreuses modélisations théoriques utiles pour aider à la compréhension des mécanismes. L'objectif de cette thèse est de compléter ces modèles mathématiques, afin d'étudier plus spécifiquement les conséquences dynamiques sur la réplication des Prions, des propriétés de réplication taille-dépendante d'une part, et de l'hétérogénéité des cellules impliquées dans la réplication d'autre part. Dans un premier temps, nous avons généralisé un modèle de polymérisation nucléée pour prendre en compte un taux d'élongation des fibrilles dépendant de leur taille. Nous avons principalement déduit de cette étude que la distribution en taille des agrégats semble une donnée expérimentale très informative sur les mécanismes élémentaires de réplication, au contraire du profil cinétique d'accumulation de la PrPres peu sensibles aux propriétés de réplication taille-dépendantes. Dans un second temps, après une caractérisation expérimentale de l'hétérogénéité cellulaire de réplication, nous avons intégré le mécanisme de réplication intracellulaire à un modèle multicellulaire par automate cellulaire continu stochastique. De manière appliquée, cette étude nous a permis d'identifier des étapes du processus de culture cellulaire critiques pour l'établissement d'une infection chronique, et nous a permis de proposer plusieurs protocoles pour augmenter la sensibilité des cultures cellulaires aux infections à Prions. / Prion diseases are neurodegenerative, fatal and transmissible diseases, with no effective treatment. The risk of transmission of bovine spongiform encephalopathy to humans is now under control ; however the risk of human-to-human transmission of variant Creutzfeldt-Jakob disease via medical treatments (notably through blood transfusion) remains. Thus, understanding cellular and molecular mechanisms responsible for Prion replication and dissemination is critical to efficiently control Prion transmission. The mechanisms of Prion replication are poorly characterised and occur at time and size scale achieved experimentally with difficulty. Thus, mathematical models can help us understand prion multiplication by testing which mechanisms best fit to experimental data. Therefore the objectives of our study are to complete existing mathematical model in order to investigate the size-dependent replicative properties of prion aggregates and the cellular heterogeneity. Firstly, we have extended a previous study of the nucleated polymerization model to take into account size dependent replicative properties of prion aggregates. This is achieved by a choice of coefficients in the model that are not constant. Our results suggest that the size distribution of prion aggregates could be one of the most informative experimental data to study elementary replication mechanisms and to investigate strain phenomenon. Secondly, we have modelled the multicellular dynamics of prion replication by integrating intracellular replication (by nucleated polymerization) into a continuous and stochastic cellular automaton. The model formulation is based on an experimental characterisation of cellular heterogeneity. From an applicative point of view, this theoretical study has allowed us to propose several protocols to increase cell culture sensitivity to prion infection.

La prévalence de l’asthme a doublé dans les pays occidentaux depuis environ 1980. Une croissance alarmante qui fait face aux changements de mode de vie : hygiène (l’exposition à des agents infectieux), alimentation, ou encore pollution. Ces éléments sont des co-facteurs de risque, potentiellement responsables de l’installation de l’asthme ou de son aggravation. Cependant aucun mécanisme clair n’est déterminé à ce jour. Ce travail de thèse s’est focalisé sur le rôle des protagonistes centraux de la réponse immune, les populations lymphoïdes innées et adaptatives, dans l’exacerbation de l’asthme par ces différents co-facteurs. L’obésité est associée à une prévalence accrue d’asthme. Récemment, les cellules lymphoïdes innées (ILC) ont été impliquées dans ces pathologies. L’axe principal de mon travail a été de caractériser la contribution des lymphocytes T comparativement aux ILC dans un modèle murin d’exacerbation de l’asthme induit par des allergènes d’acariens liée à l'obésité. Un régime riche en graisse aboutit à l’exacerbation des caractéristiques de l’asthme, incluant l’hyperréactivité bronchique, la réponse humorale, le recrutement des éosinophiles circulants et tissulaires. Parallèlement à une exacerbation des profils pulmonaires Th2 et Th17, la quantité des ILC2 et ILC3 activées est amplifiée chez les souris asthmatiques obèses et associée à une augmentation de l’expression de l’IL-33, l’IL-1β et une diminution des marqueurs des ILC dans le tissu adipeux viscéral. La déplétion des ILC dans ce modèle a confirmé leur implication dans l’exacerbation de l’asthme chez les souris obèses, notamment via une activation des profils Th2 et Th17. Parallèlement, nous avons évalué l’incidence des HAP, polluants provenant d’échappement diesel, en mesurant les caractéristiques moléculaires de l’asthme sévère. Parmi les cellules mononucléaires du sang activées, les particules d’échappement du diesel (DEP)-HAP et celles du benzo[a]pyrène (B[a]P) induisent une augmentation de la production d’IL-22 plus élevée chez les sujets allergiques asthmatiques (AA), et une diminution de l’IL-17A. Cette production d’IL-22 est majoritairement issue des cellules Th22, et son mécanisme d’induction est principalement dépendant de l’AhR sous l’effet des DEP-HAP contrairement au B[a]P. Enfin, nous avons étudié l’impact des infections. L’activation de NOD1 des cellules dendritiques (DC) humaines, indépendamment de l’allergène, promeut un profil Th2, induit préférentiellement la production de CCL17 chez un patient asthmatique, leur maturation et perturbe la production de CCL22 et de l’IL-10. Chez la souris, l’activation systémique de NOD1 exacerbe l’asthme allergique, via l’augmentation de la réponse pulmonaire de type Th2 dépendamment de CCL17.Dans une autre étude, la costimulation de DC immatures humaines par un allergène de chien et le ligand de TLR3 ou TLR9 accentue la différentiation, l’expression de marqueurs d’activation et la production cytokinique des DC, avec l’induction d’un profil Th22/Th1 chez les sujets saints, contrairement à un profil Th22/Th17/Th2 chez les patients AA. Cette activation spécifique des DC, induite par la costimulation chez un patient AA, provoque la sécrétion d’IL-17A, IL-17F et d’IL-13, ainsi qu’une amplification de la production d’IL-22 par les lymphocytes Th22. Tout ceci suggère que la costimulation par certains allergènes et/ou pathogènes peut induire une réponse Th22 et Th17 chez les sujets asthmatiques, et contribuerait à la sévérité de certains asthmes.L'ensemble de ces travaux ont permis d’établir de nouvelles appréhensions des déterminants potentiels dans l’asthme ainsi que de nouvelles notions des mécanismes moléculaires et cellulaires gouvernant la réponse immune. / The prevalence of asthma has increased twice in Western countries since about 1980. An alarming growth which correlates with lifestyle changes: sanitary conditions (exposure to infectious agents), nutrition, or pollution. These elements are risk co-factors, involved in asthma development or aggravation. However, no clear mechanism is determined to date. This work focused on the role of central players in the immune response, the innate and adaptive lymphoid populations in asthma exacerbation by these different cofactors.Obesity is associated with an increased prevalence of asthma. Recently, the innate lymphoid cells (ILC) were involved in these 2 pathologies. The main focus of my work was to characterize the T cells compared to ILC contribution in a murine model of asthma exacerbation induced by mite allergens linked to obesity. A high fat diet leads to the exacerbation of the main asthma features, including bronchial hyperresponsiveness, humoral response, recruitment of circulating and tissue eosinophils. In parallel to the exacerbation of Th2 and Th17 profiles, the amount of activated ILC2 and ILC3 is amplified in the lung of obese asthmatic mice and associated with increased expression of IL-33, IL-1β and reduced ILC markers in visceral adipose tissue. ILC depletion in this model confirmed their involvement in asthma exacerbation in obese mice, especially through Th2 and Th17 profiles activation.On the other hand, we evaluated the impact of PAH, pollutants from diesel exhaust, by monitoring the molecular characteristics of severe asthma. Among the activated blood mononuclear cells, diesel exhaust particles (DEP)-PAH and those of benzo[a]pyrene (B[a]P) enhance IL-22 production in asthmatic allergic patients (AA), and decrease IL-17A. Th22 cells are the major source of this IL-22 production and its induction mechanism is mainly dependent on AhR under the effect of DEP-PAH contrary to B[a]P.Finally, we investigated the impact of infections. NOD1 priming of human dendritic cells (DC), independently of the allergen presentation, promoted a Th2 polarization profile which involved the production of both CCL17 and CCL22 in nonallergic subjects but only CCL17 in allergic patients. Moreover, NOD1-primed DC from allergic donors exhibited enhanced maturation that led to abnormal CCL22 and IL-10. In mice, systemic NOD1 activation exacerbates allergic asthma, via the increase in pulmonary Th2 response depending on CCL17.In another study, the costimulation of human immature DC, by dog allergen and TLR3 or TLR9 ligands, increases the DC differentiation, expression of activation markers and cytokine production, with the induction of a Th22/Th1 profile in healthy subjects, unlike a Th22/Th17/Th2 profile in AA patients. This specific DC activation, induced by costimulation in AA patients, leads to the IL-17A, IL-17F and IL-13 secretion, as well as the amplification of IL-22 production by Th22 cells. All this suggests that costimulation by certain allergens and/or pathogens can induce Th22 and Th17 response in asthmatic subjects, and may contribute to the severity of some asthma cases.Taken together, the results presented in this work establish new apprehensions of potential asthma determinants, as well as new concepts of molecular and cellular mechanisms underlying the immune response.

L'inflammasome est complexe protéique intracellulaire de l'immunité innée permettant la reconnaissance de pathogènes intracellulaires. NLRC4, un Nod-like récepteur permettant l'activation de l'inflammasome est impliqué dans la reconnaissance du flagelle ainsi que du système de sécrétion de type 3 (SST3) de Pseudomonas aeruginosa, une bactérie majoritairement extracellulaire. Nous avons donc déterminer l'impact de la reconnaissance de P. aeruginosa par le NLRC4-inflammasome in vivo dans un modèle murin de pneumonie aiguë. De façon surprenante, l'activation du NLRC4-inflammasome par le SST3 de P. aeruginosa contribue à diminuer la survie de l'hôte en diminuant la clairance bactérienne pulmonaire et en augmentant la lésion pulmonaire induite. En effet, la perte de l'activation de l'inflammasome chez les souris NLRC4/- permet d'une part, une réponse précoce méfiée par l'IL-17A. Cette réponse dépendant de l'IL-17A conduit à une expression majeure de peptides antimicrobiens par l'épithélium pulmonaire et diminue la lésion pulmonaire en diminuant le recrutement des cellules immunitaires inflammatoires. L'administration d'IL-18 recombinante murine ou l'inhibition de cette voie par un anticorps anti-IL-17A inhibe cette réponse IL-17A dépendante. Ces résultats mettent en évidence un nouveau rôle du SST3 de P. aeruginosa, qui en plus de son effet cytotoxique et de la translocation d'exotoxines, permet d'activer l'inflammasome pour échapper à la réponse immunitaire innée de l'hôte en inhibant une voie IL-17 dépendante. / The inflammasome is thought to function as a cytosolic surveillance system against intracellular pathogens. However, we report that Pseudomonas aeruginosa, an extracellular pathogen responsible for acute lung infection, relies upon inflammasome activation to persist and worsen disease. Specifically, we show that loss of either NLRC4 expression or type-3 secretion system (T3SS)-driven activation of NLRC4, surprisingly, resulted in a robust Th-17-like immune response that enhanced bacterial clearance and attenuated virulence independently of exotoxins. This Th-17-like response correlated with marked upregulation of antimicrobial peptides and was suppressed by either neutralization of IL-17A or exogenous IL-18 administration in vivo. Together, these results unveil an adaptation mechanism through which the problem pathogen manages to evade Th17-mediated immunity and invade the lung, providing a potential mechanism for infectious complications of anti-IL17 therapy in inflammatory diseases. The T3SS exploitation of NLRC4-coupled inflammasome response may therefore represent a novel gene-for-gene model of pathogen evolution alongside host immunity.

Le vieillissement de la population s'accompagne de l'augmentation du nombre de patients souffrant de maladies chroniques. Ceci entraîne une augmentation du nombre de visites et d'examens à l'hôpital. La télémédecine peut apporter un bénéfice tant en matière de qualité et de sécurité des soins qu'en matière de réduction des dépenses de santé. Elle apparaît comme une piste prometteuse, mais encore insuffisamment déployée. Nous avons déterminé les pathologies chroniques les plus fréquentes compatibles avec la télémédecine, à savoir l'insuffisance cardiaque, le diabète, l'insuffisance respiratoire et l'insuffisance rénale. Cette étude a mis en exergue la présence d'un ensemble de comorbidités associées à ces quatre pathologies et montré la nécessité d'une prise en charge globale du patient. Un état de l'art des différentes expériences de télémédecine dans le monde pour ces maladies a mis en évidence que les différentes applications proposées sont partiellement redondantes et ne sont pas interopérables entre elles. Ainsi, les patients peuvent réaliser deux fois la même mesure pour le même examen médical, mais pour deux pathologies différentes. Ces deux problèmes peuvent induire des développements redondants pour chaque application de télémédecine, des risques de diminution de l'efficience des applications de télémédecine lors de leur déploiement, ainsi que des risques d'aggravation de la santé du patient dès lors que l'action d'un professionnel de santé sur une pathologie peut avoir des répercussions sur une autre pathologie. Par ailleurs, cette étude a fait apparaître les besoins communs à ces pathologies. Nos travaux ont donc consisté à développer une architecture générique permettant à différentes applications de télémédecine spécifiques à une pathologie chronique de partager un plateau technique commun. L'originalité de ce travail porte d'une part sur l'étude des normes et des standards de communication nécessaires à l'interopérabilité de l'infrastructure envisagée, et d'autre part sur une modélisation des données relatives aux signes vitaux analysés et à leur contexte. En effet, ces dernières contiennent toutes les informations pouvant influer sur l'interprétation des résultats, telles que la date et l'horaire de la mesure réalisée, la nature de la donnée acquise et les caractéristiques des capteurs utilisés. Pour valider notre modèle d'application de télésurveillance des maladies chroniques, nous avons réalisé deux expérimentations. La première, menée en collaboration avec la société AZNetwork, a consisté à mettre en œuvre une plate-forme digitale de recueil et d'archivage des données médicales pour les seniors dans le cadre du projet Silver@Home. La seconde expérimentation réalisée en partenariat avec le réseau de soins TELAP sur le projet Domoplaies a permis d'étendre notre modèle à un système d'échanges d'information médicale entre les professionnels de santé. Ces travaux constituent une proposition de modèle d'application de télémédecine qui est non seulement conforme au Cadre d'Interopérabilité des Systèmes d'Information de Santé (CI-SIS) de l'Agence des Systèmes d'Information Partagés de Santé (ASIP Santé), mais qui constitue une proposition d'extension de ce dernier à l'acquisition des données au domicile du patient. / The current trend in aging population leads to an increasing number of chronic diseases cases and consequently, to an increase of the number of medical examinations and hospital stays. Telemedicine system can contribute to both increase or maintain care quality and safety, as well as to reduce costs. In spite of this potential, telemedicine deployment is currently limited. We identified the most frequent chronic diseases consistent with telemedicine, namely heart failure, diabetes, respiratory failure and kidney failure. This study highlighted a number of comorbidities associated to these four diseases, reflecting the need for overall patient care. A state of the art report on worldwide Telemedicine experiments for the four chronic diseases showed that the current applications are partially redundant and hardly interoperable. Thus, the same measure can be performed twice for the same medical examination, but for two different diseases. These two problems can induce redundant developments, a risk of a decreased efficiency of a telemedicine application during its deployment, as well as risks of making the patient health worse when the intervention of a healthcare professional can have an impact on another chronic disease. Furthermore, this study revealed common requirements for these chronic diseases and their specific features. We developed a generic architecture that allows different telemedicine applications associated with specific diseases to share a common technical platform. The original aspects of this work are first, a study of communication standards to achieve an interoperable system, and, on the other hand second, a health data model for the patient's vital signs. This model contains all the necessary information to interpret the results, such as the date and time of the measurement, the acquired data format and the sensor characteristics. To validate our telemedicine application model, we conducted two experiments. The first one was a collaboration with AZNetwork company. It consisted in the development of a digital platform to collect and archive seniors' data in the context of the Silver@Home project. The second experiment was a partnership with the TELAP network on the Domoplaies project. It allowed us to extend our telemedicine model to a medical data exchange system among healthcare providers. This led us to propose a telemedicine application model, which is not only in conformity with the Health Information Systems Interoperability Framework (HIS-IF) of the "Agence des Systèmes d'Information Partagés de Santé" (ASIP Santé), but also constitutes a proposed extension of this framework to the patient's home.

L'objectif de ce travail de thèse vise à élaborer un dispositif de dépistage de maladies à prions à partir de la synthèse et greffage sur support de molécules actives vis-à-vis de la structure de la protéine prion pathogène (PrPSc). Dans les résultats antérieurs, l'équipe du Dr. Mike Robitzer a mis en évidence des molécules qui présentent une forte affinité vis-à-vis de la protéine prion pathologique. Les tests réalisés (du type Western-Blot) avec les homogénats de cerveaux contaminés avec le prion traités avec ces composés, montrent la formation d'oligomères (dimères et trimères) de la PrPSc uniquement avec les échantillons contaminés. L'identification de ces formes oligomériques caractérise l'échantillon comme étant contaminé. Les molécules synthétisées ouvrent les portes à une nouvelle famille de molécules avec une activité sélective confirmée avec la PrPSc.Parmi les molécules synthétisées par l'équipe du Dr. Mike Robitzer, une en particulier présente une affinité accentuée dans le processus d'oligomerisation de la protéine prion pathologique. Cette molécule, nommée MR100, porte deux fonctions du type 1,3,5-triazine-2,4-diamine couplées à un espaceur quaterthiophène et présente une forte activité d'oligomerization de la PrPSc.Les tests réalisés et le mécanisme d'action de cette molécule sont encore en début d'étude (en partenariat avec l'unité 710 d'INSERM et l'EFS) et pour cela, l'amélioration de la synthèse du MR100 et la synthèse de nouvelles molécules porteuses de fonctions chimiques différentes augmentant l'affinité avec la PrPSc ont été réalisée dans cette thèse doctorale.La synthèse du dispositif de dépistage de maladies à prion a été réalisée en deux étapes principales. La première était basée sur la synthèse de molécules actives et les tests in vitro pour l'induction de l'oligomérisation du prion pathogène.La deuxième étape a consisté à sélectionner et à greffer les meilleurs candidats sur des supports solides pour tester leur stabilité, réactivité et réponse vis-à-vis des échantillons contaminés.Ces dispositifs sensibles au prion pathogène ont été utilisés pour la détection de la maladie avec les échantillons contaminés. / The objective of this thesis was to develop a diagnostic device to prion diseases departing from the synthesis and functionalization of molecules having a high selectivity with the pathogenic form of the prion protein (PrPSc).In previous results, the Dr. Mike Robtizer's team has highlighted molecules that exhibit a strong affinity with the pathological form of the prion protein. The Western-Blot tests with contaminated brains homogenates treated with these compounds showed the formation of oligomeric forms (dimers and trimers) of the PrPSc only with contaminated samples. The identification of these oligomeric forms characterizes the sample as contaminated. The synthesized molecules represent a new family of compounds with a confirmed selectivity with the PrPSc.Among the synthesized molecules, one in particular has a pronounced affinity in the process of oligomerization of the pathological prion protein. This molecule, named MR100, has two 1,3,5-triazine-2,4-diamines functions coupled to a quaterthiophene spacer presents a high activity with the PrPSc.The tests with this molecule are still in the beginning (in partnership with INSERM - Unité 710 and EFS) and for this reason the improved synthesis of MR100 and the synthesis of new compounds carrying different chemical functions were developed in this doctoral thesis.The elaboration of the diagnostic device was made in two main steps. The first one was based on the synthesis of active molecules and its in vitro tests to verify their oligomeric-induced activity with PrPSc contaminated samples, inspired by the molecular approach developed in previous work.The active molecules have a high selectivity and specificity to the pathogenic forms of prion proteins and induce the formation of dimers and trimers of the PrPSc. The identification by Western Blot of these oligomeric forms characterizes the sample as contaminated.The second step was to select and graft the best candidates on solid supports to test their stability, reactivity and response in the same conditions.

La majorité des infections par le VIH de l’enfant sont acquises par transmission de la mère à l’enfant en période périnatale. Le fait que le système immunitaire des nourrissons soit « immature » par certains aspects et le fait que le virus transmis ait déjà échappé au contrôle de l’environnement immunitaire maternel, génétiquement proche de celui de l’enfant, sont probablement responsables du risque important que l’évolution naturelle soit extrêmement rapide lorsque l’infection est acquise en tout début de vie. En l’absence d’un traitement antirétroviral, la réplication virale va en effet se maintenir à un niveau très élevé pendant les premières années de vie chez tous les enfants et jusque 25% d’entre eux vont évoluer jusqu’au stade SIDA ou le décès durant leur 1ère année de vie. L'utilisation des traitements antirétroviraux puissants actuellement disponibles permet de réduire drastiquement la réplication virale et a profondément modifié le pronostic de l’infection par le VIH. D’une infection inéluctablement fatale, elle est devenue une affection chronique peu ou pas évolutive pour autant que le traitement antirétroviral soit pris de façon ininterrompue. Dans ce travail, nous présentons les résultats d’une étude prospective qui incluait les patients chez qui un traitement antirétroviral efficace était débuté pour la première fois. Nous avons pu démontrer que le nombre de lymphocytes CD4+ naïfs était d’autant plus rapidement reconstitué après l’initiation d’un traitement antiviral que celui-ci avait été débuté jeune. Non seulement les patients restauraient leurs nombres de cellules CD4+, et leurs cellules CD4+ naïves en particulier, mais des tests plus fonctionnels des lymphocytes (réponses lymphoprolifératives aux mitogènes) montraient également une nette amélioration sous traitement antirétroviral. Malgré cela, certaines anomalies, et en particulier l’activation des lymphocytes CD8+ persistaient après un an de traitement.Dans une étude cross-sectionnelle ayant inclus 46 patients, nous avons ensuite démontré qu’un traitement antirétroviral de longue durée débuté lorsque l’immunodépression est déjà sévère permet de récupérer des réponses lymphoprolifératives semblable à celles des progresseurs lents, y compris contre un antigène spécifique du VIH ce qui n’est généralement pas le cas chez les adultes. Toutefois, des altérations dans la sécrétion des cytokines en réponse à un mitogène (la phytohémagglutinine) persistent, et la sécrétion de cytokines après stimulation par un antigène spécifique du VIH est biaisée vers une réponse de type Th2, montrant encore une fois que si les capacités d’immunorestauration des enfants sont très importantes, des anomalies immunitaires persistent même après un traitement de longue durée lorsque le traitement est débuté à un stade avancé dans l’évolution de la maladie.Dans le contexte de l’absence d'espoir d'atteindre l'éradication du virus par la seule utilisation des drogues antirétrovirales, la caractérisation du phénotype des patients « non progresseurs » prend tout son sens. Nous avons donc axé notre travail suivant sur la caractérisation des patients chez qui la maladie progresse lentement et qui gardent une réplication virale basse sans prendre de traitement antirétroviral. Ces patients ont une faible activation et une faible différentiation de leurs lymphocytes CD4+ et un profil particulier de réponses CD4 vis-à-vis de la protéine Gag du VIH.Enfin, la dernière partie du travail décrit les bénéfices de ces traitements lorsqu’ils sont administrés très précocement (dans les 2 mois après la naissance) et le devenir à long terme de ces enfants en se basant sur la cohorte suivie au sein du CHU Saint-Pierre. L’histoire naturelle de l’infection par le VIH de l’enfant contaminé par sa mère est en effet caractérisée par une évolution bi-modale. Trois quarts des enfants infectés vont avoir une évolution comparable aux patients infectés à l’âge adultes, mais le dernier quart aura une évolution beaucoup plus rapide menant au développement d’une affection classant l’enfant au stade SIDA ou au décès dans la première année de vie. De plus, à cet âge, il y a un large recouvrement entre les valeurs des taux de lymphocytes CD4+ des enfants qui vont évoluer rapidement ou plus lentement. Nous avons participé activement à la démonstration qu’un traitement antirétroviral très précoce est très bien supporté par les nourrissons, est capable d’empêcher la réplication virale de façon durable et réduit la quantité de DNA proviral intracellulaire prévenant de ce fait les manifestations cliniques ou biologiques de l’infection. Alors que les adultes infectés par le VIH expriment quasi toujours des anticorps contre le VIH, même lorsqu’ils sont traités très précocement par une trithérapie, les enfants traités précocement deviennent souvent séronégatifs. Ils perdent les anticorps spécifiques contre le VIH transmis durant la grossesse mais n’en sécrètent pas par la suite, alors qu’ils peuvent les synthétiser dès que le traitement antirétroviral est interrompu. Ces patients traités très précocement ont un profil particulier caractérisé par un système immunitaire non altéré par l’infection par le VIH mais aussi par l’absence de défenses spécifiques contre ce virus et un réservoir viral très faible. / Doctorat en Sciences médicales (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

RésuméAvec près de 17 millions de décès chaque année, les maladies cardiovasculaires (MCV) restent la première cause de mortalité dans le monde. De plus, le nombre de décès est inexorablement appelé à augmenter avec le vieillissement de la population, l’urbanisation et les nouveaux comportements alimentaires. Leur surveillance est basée sur l’évaluation de facteurs de risque cardiovasculaire. Ces facteurs sont liés à un état physiologique, une pathologie ou une habitude de vie corrélée à une incidence accrue d'une maladie cardiovasculaire. Il existe des facteurs de risque non modifiables, des facteurs de risque comportementaux et des facteurs de risques physiologiques. L'obésité est considérée comme un facteur de risque critique pour l’apparition d'autres facteurs de risques de MCV. La lutte contre l’obésité contribuerait à réduire l’incidence des MCV dans le monde. Le développement de l'obésité résulte d’un déséquilibre entre la consommation et la dépense énergétiques ;l'organisme recevant plus qu'il ne dépense, il stocke une partie de l'apport sous forme de triglycérides dans le tissu adipeux. Un tissu adipeux dysfonctionnel est caractérisée par :une accumulation préférentielle de graisse au niveau viscéral; une augmentation du volume et ou du nombre des adipocytes; une augmentation du nombre de cellules immunitaires infiltrant le tissu adipeux; des changements dans la composition cellulaire du tissu adipeux; et une hypersécrétion d'adipokines pro-inflammatoires. Afin de mieux comprendre l’origine des facteurs de risque de MCV au Cameroun, nous nous sommes fixés comme premier objectif de thèse d’évaluer les facteurs de risque de MCV au sein de deux populations du Cameroun à habitude alimentaire distincte mais à valeur énergétique équivalente. Afin de mieux comprendre la pathogenèse de l’obésité, le deuxième objectif de thèse a été d’identifier les voies de signalisation impliquées dans la régulation d’expression d’aquaporines (AQPs), et en particulier d'aquaglycéroporines impliquées dans le métabolisme du glycérol et des triglycérides dans les adipocytes, en réponse à des conditions inflammatoires mimant celles rencontrées dans l’obésité. Enfin, en vue de mieux comprendre les effets bénéfiques engendrés par la forskoline (FK) sur la composition corporelle de patients en surpoids ou obèses, le troisième objectif de thèse a été d’étudier l’effet de la FK, ainsi que les voies de signalisation modulées par celle-ci dans des adipocytes, en réponse à des conditions inflammatoires mimant celles rencontrées dans l’obésité.L’évaluation des facteurs de risque de MCV au Cameroun réalisée à l’aide d’un questionnaire montre que les Camerounais du Sud consomment des huiles saturées, sont obèses, et possèdent des paramètres lipidiques qui sont corrélés avec d'autres facteurs de risque de MCV (diabète, hypertension artérielle). Par contre, les Camerounais du Nord consomment des huiles polyinsaturées et saturées, possèdent des paramètres lipidiques qui ne sont pas corrélés avec leur glycémie et leur pression artérielle. Dans les adipocytes murins 3T3-L1, nos résultats montrent clairement que de nombreuses AQPs y sont exprimées. En outre, dans des conditions inflammatoires (traitement au LPS), mimant celles rencontrées dans l’obésité, nous remarquons que la diminution des taux d'ARNm des AQP7, AQP11 et GPR120 et l’augmentation des taux d'ARNm d’AQP3 et MCP-1. Ces modifications sont susceptibles de contribuer à la physiopathologie de l’obésité. En effet, la FK est un agent impliqué dans la perte de poids chez les sujets obèses qui inhiberait l’augmentation des taux d’ARNm de MCP-1 et la diminution du taux d’ARNm de GPR120 induite par le LPS dans les adipocytes. Enfin, la stimulation de TLR-4 par le LPS induit l'activation de la kinase JNK et/ou du facteur de transcription NFkB et pourrait être impliquée dans la régulation de l’expression des aquaglycéroporines, de MCP-1 et de GPR120 dans les adipocytes. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Abnormal thyroid cell proliferation causes human diseases, such as goiter, thyroid adenoma or carcinoma and primary hypothyroidism resulting from hypoplasia. Thyrotropin (TSH), mainly acting through cAMP and cAMP-dependent protein kinases (PKA), is considered the main regulator of thyrocyte proliferation and differentiation. The general aim of this thesis was to get new mechanistic insights in the regulatory action of the cAMP pathway on various functions of thyrocytes, including proliferation.<p><p>During the first part of this thesis work, we have collaborated to a study of the effects of the TSH/cAMP pathway on small G proteins of the Rho family and their impact on the actin cytoskeleton and thyroid cell function. This study, performed in canine thyrocytes, showed for the first time, that the TSH/cAMP/PKA pathway inactivates the three small G proteins RhoA, Rac1 and Cdc42 and the RhoA/ROCK/LIMK/cofilin pathway. Inactivation of the latter appeared both necessary and sufficient to mediate the action of TSH and PKA on the reorganization of actin microfilaments and its morphological impact. Moreover, this inactivation by PKA of Rho-mediated actin polymerization also played an important role in the cAMP-dependent expression of thyroid differentiation genes. On the other hand, a residual RhoA activity appeared to be required for mitogenesis. This dependence of DNA synthesis on RhoA activity was not mediated by ROCK-dependent events nor by the integrity of the actin cytoskeleton. Indeed, DNA synthesis induction was unexpectedly resistant to actin depolymerisation in canine thyrocytes, which explains how it could be compatible with the cAMP-dependent microfilament disruption. <p><p>This first study did not provide new insights on how the cAMP/PKA-dependent mitogenic stimulus can trigger cell cycle progression, which, in thyrocytes, depends on the phosphorylation of pRb by the cyclin D3-CDK4 complex. In the various in vitro thyroid models, the only convergent early signaling event found in response to TSH/cAMP, insulin and growth factors was the phosphorylation and activation of p70 S6K1 which largely depends on mTOR (mammalian Target Of Rapamycin). The main part of the work in this thesis has been devoted to investigation of the action of TSH/cAMP on the mTOR pathway. mTOR is a therapeutic target for a wide variety proliferative disorders and rapamycin derivates are now considered in anti-cancer treatments.<p><p>We have shown for the first time in PC Cl3 rat thyroid cells that TSH, through cAMP, activates mTORC1, leading to phosphorylation of S6K1 and 4E-BP1. mTORC1-dependent S6K1 phosphorylation in response to both insulin and cAMP required amino acids, whereas inhibition of AMPK and GSK3 enhanced insulin but not cAMP effects. Unlike insulin, TSH/cAMP did not activate PKB, nor induce TSC2 phosphorylation at Thr1462 and Tyr1571. However, like insulin, TSH/cAMP produced a stable increase in mTORC1 kinase activity associated with augmented 4E-BP1 binding to raptor. This could be caused in part by Thr246-phosphorylation of PRAS40, which was found as an in vitro substrate of PKA, but other regulatory events likely remain to be uncovered. Both in PC Cl3 cells and primary dog thyrocytes, rapamycin inhibited DNA synthesis and pRb phosphorylation induced by TSH and insulin. Rapamycin reduced cyclin D3 accumulation but not the abundance of cyclin D3-CDK4 complexes. However, rapamycin inhibited the activity of these complexes and the activating Thr172-phosphorylation of CDK4 stimulated by both TSH and insulin. We propose that mTORC1 activation by TSH, at least in part through PKA-dependent phosphorylation of PRAS40, crucially contributes to mediate cAMP-dependent mitogenesis by regulating CDK4 Thr172-phosphorylation. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished