Les acouphènes touchent une grande proportion de Canadiens. Cette condition est associée à de nombreuses comorbidités et affecte de manière significative la qualité de vie des patients qui en souffrent. Malheureusement, les mécanismes de génération et de persistance des acouphènes sont méconnus et il demeure de nombreux questionnements dans la communauté scientifique. Notamment, aucun traitement curatif n’est disponible pour l’instant. Ce mémoire fait état des différents types d’acouphènes qui peuvent se manifester ainsi que des diverses thérapies étudiées pour le traitement des acouphènes. Les grands modèles neurobiologiques prédominants dans la littérature sont aussi présentés. De plus, ce mémoire étudie la neuromodulation non invasive comme nouvelle avenue de traitement pour les acouphènes. Nous avons réalisé une méta-analyse et une étude de modélisation afin d’évaluer l’efficacité de ce traitement pour les acouphènes ainsi que les impacts sur les substrats neurobiologiques des acouphènes. Les résultats de cette étude montrent que la neuromodulation non invasive magnétique (SMTr) diminue de manière statistiquement significative les scores d’évaluation de l’acouphène, et que ces effets sont plus marqués chez les femmes. Les résultats montrent aussi que la neuromodulation du cortex auditif est l’approche qui diminue le plus les acouphènes et qu’elle génère un champ électrique plus fort dans l’insula en comparaison à d’autres régions d’intérêt. Finalement, ce mémoire discute des principales méthodes d’évaluation des acouphènes ainsi que de l’effet placébo présent lors du traitement des acouphènes. Des parallèles avec la douleur chronique sont établis, afin d’orienter la recherche sur de prochains traitements. Le futur de la neuromodulation non invasive pour le traitement des acouphènes est aussi discuté en marge de perspectives et de limites du travail. / Tinnitus impacts a large proportion of Canadians. It is linked to various comorbidities that significantly affect the quality of life of those who suffer from it. Unfortunately, generation and maintenance mechanisms are still unclear and numerous questions remain in the scientific community. Notably, no cure is available for tinnitus as of now. This dissertation reports the different types of tinnitus that can occur, besides the diverse therapies that have been reviewed for the treatment of tinnitus. The main neurobiological models of tinnitus prevailing in the literature are also presented. Furthermore, this dissertation investigates noninvasive neuromodulation as a new approach to treat tinnitus. A meta-analysis and modeling study have evaluated the efficacy of this treatment for tinnitus along with its impact on neurobiological substrates of tinnitus. The results of the study show that repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) decreases statistically significantly tinnitus scores and that those effects are more marked in women. The results also show that noninvasive neuromodulation of the auditory cortex is the approach that decreases tinnitus the most and that this approach generates a stronger electric field in the insula among other regions of interest. Finally, this dissertation discusses the main methods to rate tinnitus and the placebo effect measured during tinnitus treatment. We also draw parallels with chronic pain, to orient prospective research. The future of noninvasive neuromodulation is also discussed in terms of treatment for tinnitus alongside perspectives and limits of the work.

Les études sur la prévalence des troubles anxieux auprès de patients psychotiques rapportent des taux extrêmement variables. La variabilité de ces taux pourrait être en partie expliquée les différences méthodologiques observées entre les études. À ce jour, aucune étude n'a encore examiné cette question systématiquement. L'objectif principal de cette étude était d'évaluer la prévalence des troubles anxieux chez 19 patients en début de traitement pour une psychose. À cette fin, un instrument semi-structure basé sur les critères du DSM-IV (EDDPC) fut administré. Deuxièmement, cette étude visait à : a) évaluer la relation entre le diagnostic clinique de troubles anxieux et le diagnostic de recherche, b) comparer les taux de prévalence des patients atteints de schizophrénie et des patients atteints d'un autre trouble psychotique, c) comparer les patients avec et sans comorbidité selon neuf variables cliniques et démographiques, d) évaluer la relation entre les symptômes anxieux et les symptômes positifs et négatifs de la psychose, e) déterminer le moment d'apparition des troubles anxieux par rapport à la psychose, f) évaluer l'EDDPC à partir d'un questionnaire composé de sept items. Les résultats de l'étude révèlent des taux de prévalence élevés et variables. D'autre part, des concordances entre les diagnostics cliniques et de recherche ont été observées pour le trouble obsessionnel-compulsif, l'agoraphobie, le trouble de stress post-traumatique et la phobie sociale. Les patients avec comobrbidité anxieuse ont obtenu des scores significativement moins élevés à la SOFAS et significativement plus élevés à l'Échelle Négative de la PANSS, comparativement aux patients sans comorbidité. Des corrélations significatives ont été observées entre les scores des patients à l'Échelle Psychopathologique Générale de la PANSS et ceux obtenus à l'Échelle Obsession-Compulsion de la Y-BOCS. Finalement, selon les patients, l'EDDPC possède des qualités appréciables tant dans sa structure que dans son contenu. Les études ultérieures devront tenir compte des facteurs susceptibles de faire varier les taux de prévalence dans leurs analyses afin de faciliter les comparaisons entre les études.

La maladie de Parkinson (MP) est la deuxième maladie neurodégénérative la plus fréquente touchant 3 % de la population âgée de 65 ans et plus. La perte neuronale au niveau de la substantia nigra (SN) et induisant une réduction de la dopamine (DA) striatale ainsi que la présence d'agrégats formées principalement de la protéine α-Synuclein (α-Syn) caractérisent la MP. Bien que le diagnostic clinique soit basé sur la présence de déficits moteurs spécifiques, la MP est également associée à des dysfonctionnements de divers mécanismes cellulaires, notamment la dégradation de α-Syn, la fonctionnalité mitochondriale, le trafic axonal, la réponse neuroinflammatoire et l'augmentation du stress oxydatif. Jusqu'à présent, aucune thérapie n'est en mesure de ralentir et/ou de restaurer la dégénérescence neuronale. Les traitements actuellement utilisés se basent principalement sur le remplacement pharmacologique de la DA striatale et sont accompagné d'approches non-dopaminergiques, ciblant, par exemple, les récepteurs adrénergiques et sérotoninergiques pour mieux traiter les symptômes moteurs et non-moteurs. Des stratégies non-pharmacologiques, telles que la stimulation cérébrale profonde (SCP), ont permis une meilleure prise en charge des personnes qui ne répondent plus aux traitements pharmacologiques classiques. Des thérapies expérimentales en cours tentent, quant à elles, de restaurer la DA striatale par des approches génétiques et cellulaires, et plus récemment, des études cliniques évaluant de nouvelles stratégies basées sur l'agrégation de l'α-Syn et le transport cellulaire ont vu le jour. Deux défis majeurs demeurent toujours: 1) Identifier de nouveaux composés capables de ralentir, de sauver et/ou d'induire la régénérescence des neurones et 2) identifier des biomarqueurs caractéristiques de la phase prodromique de la maladie permettant des interventions précoces. Parmi les différents candidats potentiels présentant un tel effet, notre laboratoire a identifié une molécule, la cystamine, et son métabolite actif, la cystéamine. Tous deux ont déjà été testés chez l'homme pour d'autres indications, telle que pour la maladie de Huntington (MH). Les molécules cystamine/cystéamine agissent par de multiples voies jugées critiques à la pathogenèse de la MP. En particulier, la cystamine est capable de traverser la barrière hémato-encéphalique. De plus, les molécules cystamine/cystéamine peuvent favoriser la sécrétion de facteurs neurotrophiques, inhiber le stress oxydatif et réduire les réponses inflammatoires. Au cours des dernières décennies, notre laboratoire a cumulé plusieurs données suggérant que les molécules cystamine/cystéamine peuvent ralentir, et même inverser les processus neurodégénératifs induits dans de nombreux modèles de la MP. Afin d'approfondir nos connaissances sur les potentiels bénéfiques de l'utilisation de la cystéamine dans la MP, nous avons testé ce composé sous conditions in vivo. Nous avons utilisé des souris transgéniques Thy1-α-Syn présentant une pathogenèse progressive de type MP, accompagnés d'importants déficits moteurs et tout particulièrement, de la voie nigrostriée. L'utilisation de ce modèle nous a permis d'évaluer si un traitement à la cystéamine pouvait avoir un impact sur l'accumulation de l'α-Syn humaine et son implication dans la formation de corps de Lewy. Les résultats obtenus ont montré que le médicament peut améliorer les capacités motrices des souris traitées, présentant entre autres une action spécifique sur la voie nigrostriée. Cet effet peut être partiellement dû à la réduction des niveaux d'α-Syn de type « sauvage » et d'autres formes de la protéine (phosphorylée et filamentée) détectées par des analyses post-mortem chez les souris traitées. L'effet thérapeutique de la cystéamine a également été démontré in vitro en utilisant des neurones dopaminergiques (DAergiques) dérivés de cellules souches pluripotentes induites d'un patient atteint de la MP et porteur de la triplication du gène SNCA. Cette étude a montré l'activité bénéfique de la cystéamine dans la restauration des ramifications neuronales et dans l'augmentation de la viabilité cellulaire des neurones DAergiques exposés à la neurotoxine 6-hydroxy-DA. Les résultats présentés ici, ainsi que ceux de nos études antérieures, suggèrent des propriétés bénéfiques de la cystéamine à l'égard de plusieurs marqueurs de la MP ainsi que des capacités à modifier le cours évolutif de la maladie. / Parkinson's disease (PD) is the second most common neurodegenerative disorder affecting 3% of the population aged 65 years of age and older. The disease hallmarks include neuronal loss at the level of the substantia nigra (SN) that leads to a decrease in striatal dopamine (DA) and the presence of inclusions mainly composed of the protein α-Synuclein (α-Syn). Although clinical diagnosis is based on the appearance of motor deficits, PD also presents with a number of non-motor symptoms that worsen the patient's quality of life. Neuropathologically, PD is characterized by the malfunction of various cellular mechanisms including α-Syn degradation, mitochondrial function, axonal trafficking, neuroinflammation and increased oxidative stress. To date, not a single compound/approach has shown the capacity to reverse or slow down neuronal degeneration. Therefore, PD therapy is still anchored to the pharmacological replacement of striatal DA levels and is often accompanied by non-dopaminergic approaches targeting, for example, the adrenergic and serotoninergic receptors, to better manage motor and non-motor symptomatology. Non-pharmacological strategies, such as deep brain stimulation (DBS), have allowed better symptomatic management, especially for individuals developing intractable motor contraindications due to DA replacement therapy. Promising experimental therapies have attempted to re-establish striatal DA through gene and cell-based strategies. More recently, new strategies targeting α-Syn aggregation and cellular transport have entered clinical trials. The most significant challenges in PD research include the: 1) identification of new disease-modifying agents able to slow down, rescue and/or induce regeneration of dying neurons and the 2) identification of biomarkers for the prodromal disease stages, which would allow early intervention. Among the various potential candidates displaying disease-modifying proprieties, our laboratory has identified cystamine, and its active metabolite cysteamine, already under trial in humans for other clinical indications, including another neurodegenerative disorder, Huntington's disease (HD). The molecule cystamine/cysteamine acts via multiple pathways that have been determined critical to the pathogenesis of PD. In particular, cystamine is capable of crossing the blood-brain barrier, and both agents (cystamine and cysteamine) can promote the secretion of neurotrophic factors, inhibit oxidative stress and reduce inflammatory responses. Over the last decade, our laboratory has accumulated compelling evidence that both cystamine and cysteamine can halt, and even reverse, ongoing neurodegenerative processes in various PD models. To expand our knowledge on the potential efficacy of cysteamine to treat PD, my thesis focused on testing the drug in vivo using the Thy1-α-Syn transgenic mouse model that displays a progressive PD-like pathogenesis and a number of behavioural motor deficits due to an age-related impairment of the nigro-striatal pathway. The use of this model has also allowed us to investigate whether treatment with cysteamine could impact the accumulation of human α-Syn and its related forms involved in Lewy body formation. The results obtained have shown how the drug can improve the motor skills of treated mice and specificity of action towards the nigro-striatal pathway. This effect may be partially due to the reduction of wild type (WT) α-Syn levels and other forms of the protein, e.g. phosphorylated and filamented that were detected in post-mortem analyses of the treated mice. The potential therapeutic effect of cysteamine on DA neurons has further been demonstrated in vitro using induced pluripotent stem cell- (iPSC) derived dopaminergic (DAergic) neurons from a PD patient carrying a triplication of the SNCA gene. This study showed the ability of the drug to restore neurite ramifications and increase cell viability of dying DAergic neurons exposed to the neurotoxin 6-hydroxy-DA. The findings herein, presented together with results from our previous investigations, suggest the potential efficacy of cysteamine towards multiple PD hallmarks as well as disease-modifying properties.

Dans la génération et la manipulation d'images basées sur les GANs, l'injection de style par Adaptive Instance Normalization (AdaIN) est devenue la norme pour paramétrer la génération avec une représentation latente du domaine des images. AdaIN fonctionne en modulant les statistiques des caractéristiques de l'image : il normalise d'abord les caractéristiques en soustrayant leur moyenne et en divisant par leur écart type puis injecte un vecteur de style par l'inverse de cette opération. Bien que cette méthode ait été utilisée avec succès dans une variété de scénarios de traduction d'image à image, la représentation statistique d'AdaIN est limitée en ce qu'elle ne tient pas compte des corrélations entre les caractéristiques. Cependant, dans la littérature du transfert de style, la transformation par blanchiment et coloration (Whitening & Coloring Transformation WCT) est devenue l'approche privilégiée, car elle prend compte de l'existence de ces corrélations. Toutefois, malgré ses bonnes performances en matière de transfert de style, l'utilisation du WCT n'a jusqu'à présent pas été explorée de manière approfondie dans le contexte de l'injection de style. Dans ce travail, nous comblons cette lacune en remplaçant AdaIN par une opération de WCT explicite pour l'injection de style dans les GAN. Plus précisément, nous introduisons un module qui peut être utilisé en remplacement des blocs AdaIN (sans changement additionnel) dans les architectures GAN populaires existantes et présentons son impact sur les tâches de génération. Effectivement, dans la génération d'images conditionnelles, où l'espace latent est destiné à représenter le style des images, nous constatons que le blanchiment aide à s'assurer que l'espace n'encode que des informations stylistiques, ce qui permet au contenu de l'image conditionnelle d'être plus visible. Nous démontrons les performances de notre méthode dans deux scénarios : 1) dans un context d'entraînement supervisé à l'aide du jeu de données Google Maps et 2) en ayant recours à l'architecture StarGANv2 multi-domaine et multi-modale dans une situation d'entraînement non-supervisé et ce en utilisant le jeu de données Animal Faces-HQ (AFHQ). / In the GAN-based images generation and manipulation domain, style injection by Adaptive Instance Normalization (AdaIN) has become the standard method to allow the generation with a latent representation of the image domain. AdaIN works by modulating the statistics of the characteristics of the image: it first normalizes the characteristics by subtracting their mean and dividing by their standard deviation then it injects a style vector by the reverse of this operation. Although this method has been used successfully in a variety of image-to-image translation scenarios, the statistical representation of AdaIN is limited in that it does not take into account the existing correlations between the features. However, in the style transfer literature, the transformation by whitening and coloring (Whitening & Coloring Transformation WCT) has become the preferred approach because it takes into account the existence of these correlations. Yet, despite its good performance in terms of style transfer, the use of WCT has so far not been explored in depth in the style injection literature. In this work, we fill this gap by replacing AdaIN by an explicit operation of WCT for style injection in GAN. More specifically, we introduce a module that can be used as a replacement for the AdaIN blocks (without any additional change) in the existing popular GAN architectures and we present its impact on generation tasks. Indeed, in the conditional image generation task, where the latent space is intended to represent the style of the images, we find that whitening helps ensure that the space encodes only stylistic information which allows the content of the input image to be more visible. We demonstrate the performance of our method in two scenarios: 1) in a supervised training context using the Google Maps dataset and 2) using multi-domain and multi-modal StarGANv2 architecture in an unsupervised training setup using the Animal Faces-HQ (AFHQ) dataset.

Le psoriasis est une maladie inflammatoire qui touche 3% de la population¹[exposant],² et qui induit une hyperprolifération des kératinocytes. De nos jours, il existe de nombreux traitements pour le psoriasis, mais aucun ne s'avère curatif. Des recherches pour mieux comprendre la maladie sont toujours en cours. Grâce à la culture cellulaire, il est aujourd'hui possible de construire des modèles tridimensionnels par la méthode d'autoassemblage. Ces modèles, composés d'un épiderme et d'un derme, reproduisent en partie le phénotype psoriasique du patient donneur. Ces substituts actifs métaboliquement⁴[exposant],⁵ peuvent être utilisés afin d'évaluer l'activité antipsoriasique in vitro de nouveaux médicaments. Des recherches antérieures effectuées par les experts de l'entreprise Lucas Meyer Cosmetics ont démontré différentes activités biologiques d'ingrédients ayant un lien avec le psoriasis. Ces ingrédients sont actuellement utilisés dans les cosmétiques pour d'autres applications, mais pourraient devenir utiles dans des formulations cosméceutiques accompagnant les traitements du psoriasis. Le but de cette recherche était donc de cibler, parmi les différents ingrédients sélectionnés, celui ayant le meilleur potentiel antipsoriasique dans le but de développer des cosméceutiques adaptés à la pathologie du psoriasis. Pour ce faire, des tests MTT (3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide) et SRB (Sulforhodamine B) ont été effectués sur des kératinocytes psoriasiques afin de déterminer leur potentiel antiprolifératif en monocouche ainsi que de définir les concentrations à tester sur le modèle tridimensionnel. Les substituts sains et psoriasiques ont ensuite été créés grâce à la méthode d'autoassemblage et les actifs ayant le meilleur potentiel antiprolifératif ont ensuite été testés à deux concentrations différentes. Parmi les huit ingrédients initiaux, un seul a présenté une action antiproliférative significative sur les substituts psoriasiques aux deux concentrations. Afin de valider son effet sur la prolifération et la différenciation des kératinocytes, des analyses par immunofluorescence permettant de visualiser des marqueurs de différenciation et de prolifération ont été effectuées. Cela a permis de constater que l'ingrédient en question agit à la fois sur la prolifération et la différenciation des kératinocytes. / Psoriasis is an inflammatory disease affecting 3%¹[superscript],²[superscript],⁵ of the population, which induces hyperproliferation of keratinocytes. Nowadays, there are multiple treatments for psoriasis, but none of them are curative and the understanding of the disease is still in progress. According to tissue engineering techniques, it is now possible to reconstruct 3D skin substitutes according to the self-assembly method, showing dermis and epidermis that keep the patient psoriatic phenotype. These metabolically active substitutes can be used to test the antipsoriatic activity of new drugs. Previous studies from Lucas Meyer Cosmetics have shown results on different mechanisms of action related to psoriasis. Those ingredients are already used for other applications like dryness and redness but could be useful for skincare adapted to psoriatic skin. This could help the efficiency of the treatments and the decrease of side effects. MTT (3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide) and SRB (Sulforhodamine B) assays were performed on psoriatic keratinocytes to determine the active ingredient concentration for the 3D experiment. Psoriatic and healthy skin substitutes have been reconstructed according to the self-assembly method and the molecules have been added to the culture medium to evaluate their antipsoriatic activity. Among the eight initial ingredients, one of them showed a significant antiproliferative action on psoriatic substitutes for the two concentrations tested. Living epidermis thickness has been measured and immunofluorescence of Ki-67 and involucrin have been performed to determine the effects on hyperproliferation. The results showed that the ingredient acts both on the proliferation and on the differentiation of keratinocytes.

Le cancer est une maladie très hétérogène avec une multitude de facettes différentes. Cependant, même les différents types de cancer partagent un ensemble de caractéristiques qui peuvent être exploitées à des fins thérapeutiques. Dans notre groupe, nous nous intéressons aux dommages et à la réparation de l'ADN, en particulier dans le contexte du cancer, car l'instabilité génomique est considérée comme l'une des "caractéristiques du cancer". La recombinaison homologue (RH) est un mécanisme utilisé par les cellules pour réparer les cassures double brin, le type de dommage le plus dangereux de l'ADN. Des déficiences dans cette voie de réparation de l'ADN entraînent une instabilité génomique accrue et ont été observées dans une grande variété de tumeurs, notamment dans les cancers de l'ovaire et du sein. Les événements les plus fréquemment associés aux défauts de la voie de réparation de l'ADN sont des altérations génétiques dans les gènes liés à la voie de réparation de l'ADN, tels que BRCA1, BRCA2 et PALB2, identifié plus récemment. Le concept de létalité synthétique décrit l'incompatibilité ou la létalité de deux événements simultanés qui sont individuellement tolérables. La recherche sur le cancer tire parti de cette idée pour développer de nouveaux traitements ciblés. Le succès le plus important du développement de thérapies basées sur la létalité synthétique est le cas des inhibiteurs de PARP. Il a été observé que l'inhibition de PARP-1, une protéine abondante impliquée dans de nombreux processus cellulaires, y compris la réparation de l'ADN, entraîne une létalité synthétique avec des défauts de recombinaison homologue. Par conséquent, les inhibiteurs de PARP ont été développés pour cibler spécifiquement les tumeurs déficientes en RH tout en épargnant les tissus normaux déficients en RH. Néanmoins, comme pour la plupart des médicaments, de nombreux patients développent une résistance aux inhibiteurs de la PARP, ce qui peut entraîner une récidive de la maladie, soulignant ainsi la nécessité de trouver d'autres options thérapeutiques. Les recherches récentes se sont concentrées non seulement sur la découverte de nouvelles interactions létales synthétiques, mais aussi sur le développement de nouvelles combinaisons de molécules pour potentialiser leur effet et prévenir et contrecarrer les résistances aux médicaments. Suivant cette idée, l'objectif principal de mon travail de doctorat était de trouver de nouveaux traitements potentiels pour les tumeurs déficientes en RH, seuls ou en combinaison avec des inhibiteurs de PARP. Dans le cadre de ce projet, nous avons également développé un nouveau système de criblage in cellulo, basé sur l'analyse des effets des composés étudiés sur des populations cellulaires ayant des capacités RH différentes. Nous avons transfecté de manière stable des lignées cellulaires déficientes et déficientes en RH pour qu'elles expriment respectivement des protéines fluorescentes rouges ou vertes, et nous les avons mises en co-culture avec plus de 1000 médicaments d'une bibliothèque de composés. Nous avons identifié le CB1954, précédemment étudié en tant que promédicament, pour cibler spécifiquement les cellules déficientes en RH. Il est intéressant de noter que le CB1954 agit en synergie avec les inhibiteurs de PARP à la fois dans les cellules déficientes en RH et dans les cellules compétentes, constituant ainsi une combinaison prometteuse avec un potentiel intéressant. De plus, nous avons identifié une synergie entre l'inhibition de la PARP (Talazoparib) et l'inhibition de la PRMT de type I (MS023) dans des cellules de CBNPC et de cancer ovarien MTAP-négatif, à la fois sensibles et résistantes aux PARPi. Les deux combinaisons doivent faire l'objet d'un examen plus approfondi afin de mieux caractériser leurs mécanismes d'action et d'identifier les biomarqueurs de sensibilité et de résistance aux traitements. Nous étudions actuellement les effets de CB1954+PARPi sur le destin cellulaire et, puisque nous avons confirmé les effets des médicaments et la synergie dans des cellules cultivées en 3D, nous testons la combinaison dans des modèles de souris xénogreffes pour le cancer de l'ovaire. En résumé, nous avons développé une nouvelle méthode basée sur la fluorescence pour cribler les composés ayant un effet létal synthétique, qui pourrait être adaptée à l'étude d'autres pathologies. Nous avons également identifié et testé deux nouvelles combinaisons de composés qui pourraient potentiellement être appliquées au traitement des tumeurs résistantes aux inhibiteurs de PARP. / Cancer is a very heterogeneous disease with a multitude of different facets. However, even different types of cancer share a set of characteristics that can be exploited for therapeutic purposes. In our group we are interested in DNA damage and repair, particularly in the context of cancer, since genomic instability is considered one of the "Hallmarks of Cancer". Homologous Recombination (HR) is a mechanism used by cells to repair Double-Strand Breaks, the most harmful type of DNA damage. Deficiencies in this pathway of DNA repair results in increased genomic instability and has been observed in a wide variety of tumours, notably in ovarian and breast cancer. The events most commonly associated with HR defects are genetic alterations in HR related genes such as BRCA1, BRCA2 and the more recently identified PALB2. The concept of synthetic lethality describes the incompatibility or lethality of two simultaneous events that are individually tolerable. Cancer research is taking advantage of this idea to develop new targeted treatments. The most important success of synthetic lethality-based therapy development is the case of PARP inhibitors. It was observed that inhibition of PARP-1, an abundant protein involved in many cellular processes, including DNA repair, is synthetically lethal with defects in Homologous Recombination. Therefore, PARP inhibitors were developed to specifically target HR-deficient tumours while sparing normal HR-proficient tissues. Nevertheless, as with most drugs, many patients develop resistance to PARP inhibitors, which can lead to disease recurrence, thus highlighting the need for alternative treatment options. Recent research has focused not only on finding new synthetic lethal interactions but also on developing new combinations of molecules to potentiate their effect and both prevent and counteract resistances to drugs. Following this idea, the main objective of my doctoral work was to find new potential treatments for HR-deficient tumours, alone or in combination with PARP inhibitors. Within this project, we also developed a new in cellulo screen system, based on analyzing the effects of the studied compounds on cell populations with different HR capacities. We stably transfected HR-proficient and deficient cell lines to express either red or green fluorescent proteins, respectively, and co-cultured them with more than 1000 drugs of a library of compounds. We identified CB1954, previously studied as a prodrug, to specifically target HR-deficient cells. Interestingly, CB1954 synergizes with PARP inhibitors in both HR-deficient and proficient cells, thus constituting a promising combination with interesting potential. Additionally, we identified synergy between PARP inhibition (Talazoparib) and type I PRMT inhibition (MS023) in MTAP-negative NSCLC and ovarian cancer cells, both PARPi sensitive and resistant. Both combinations need further examination to better characterize their mechanisms of action and identify the biomarkers for sensitivity and resistance to the treatments. We are currently studying the effects of CB1954+PARPi on cell fate and, since we have confirmed the effects of the drugs and the synergy in 3D cultured cells, we are testing the combination in ovarian cancer xenograft mouse models. In summary, we have developed a new fluorescence-based method to screen for compounds having a synthetic lethal effect, which could be adapted to the study of other pathologies. We have also identified and tested two new compound combinations that could potentially be applied to the treatment of tumours resistant to PARP inhibitors.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / Plus d'un siècle s'est écoulé depuis le premier signalement de la furonculose, une maladie affectant les salmonidés. Au Québec, la furonculose représente environ 25 à 50 % des maladies diagnostiquées chez les salmonidés chaque année. Les options thérapeutiques contre la furonculose se limitent pour la plupart aux vaccins et aux antibiotiques. L'utilisation de vaccins chez les poissons est lourde, coûteuse et peu disponible au Québec. Les antibiotiques constituent le traitement le plus commun. L'utilisation excessive d'antibiotiques augmente le risque de développement de souches résistantes aux antibiotiques. *Aeromonas salmonicida* subsp. *salmonicida*, l'agent causal de la furonculose, a été identifié comme une source importante de gènes de résistance aux antibiotiques, et on sait maintenant que cette bactérie peut transférer ou acquérir des éléments génétiques mobiles même à partir d'autres espèces bactériennes dans les milieux aquatiques. Il est donc impératif d'introduire des traitements alternatifs plus durables. La phagothérapie a retenu l'attention en raison de ses nombreux avantages par rapport aux options thérapeutiques potentielles. L'utilisation de phages individuels, sous forme de cocktail ou même comme adjuvant aux antibiotiques, peut constituer une option thérapeutique prometteuse contre l'infection par la furonculose. Les objectifs de la présente thèse de doctorat étaient: (1) l'étude de la dynamique des cocktails de phages et des interactions bactériennes en milieu liquide; (2) l'isolement de nouveaux phages pour augmenter l'efficacité du futur cocktail qui sera utilisé dans les fermes piscicoles du Québec; (3) le développement d'une métrique fiable pour une interprétation plus facile des courbes de croissance bactérienne traitées avec des phages afin de faciliter la comparaison de plusieurs courbes prenant en compte des profils de croissance de tout type. Avant de réaliser des tests *in vivo*, il était crucial de rationaliser le processus de sélection des phages grâce à des mesures de densité optique de la croissance bactérienne influencée par les phages. Ce travail d'optimisation a confirmé qu'un cocktail de quatre phages à multiplicité d'infection (MOI) de 1 présente la plus grande efficacité lytique contre une bactérie modèle. Cependant, l'utilisation du même cocktail à une MOI identique contre des souches porteuses du Prophage 3 a conduit à un phénomène de résistance qui n'a été observé qu'en milieu liquide. Le phénomène de résistance a été confirmé en testant le même cocktail sur des souches sensibles lysogénéisées par le Prophage 3. Afin de contourner la résistance aux phages observée, et d'augmenter le potentiel lytique du futur cocktail contre la furonculose, une solution consistait à isoler de nouveaux phages en utilisant des souches résistantes comme hôte bactérien. Par conséquent, MQM1, un podophage virulent, a été isolé du mucus de poissons probablement morts à cause de la furonculose. Il a été confirmé que ce phage est dépourvu d'enzymes associées au cycle lysogène et de facteurs de virulence, ce qui indique qu'il pourrait être utilisé en phagothérapie. De plus, en plus de présenter un fort phénotype bactéricide perceptible au moins 24 heures après l'infection chez 87 % des souches porteuses de Prophage 3 trouvées dans la collection *A. salmonicida* subsp. *salmonicida*, MQM1 présentait un taux d'adsorption élevé sur l'hôte bactérien. Dans le cadre de cette thèse, une nouvelle métrique permettant de mesurer quantitativement et de manière fiable l'efficacité lytique des phages contre des hôtes bactériens a été décrite. Cette métrique vise à rationaliser les comparaisons entre les courbes de densité optique non canoniques des bactéries affectées par les phages. Dans le dernier chapitre de cette thèse, les résultats préliminaires des tests *in vivo* menés au LARSEM sont présentés. L'objectif principal de ce premier test *in vivo* était d'évaluer l'impact de la présence de phages sur la santé des poissons et d'évaluer la persistance des phages dans l'eau des poissons en l'absence d'hôte bactérien. Le phage Riv-10 a montré une plus grande persistance dans l'aquarium après 22 jours, mais en général, le titre des phages a considérablement diminué en raison de l'absence d'hôte bactérien. De plus, aucune mortalité ou retard de croissance n'ont été observés chez les poissons suite à l'ajout de phages. Au final, cette thèse de doctorat a montré que pour disposer d'une phagothérapie efficace en aquaculture, il est important d'enrichir constamment le cocktail de phages prêt à l'emploi, par une enquête perpétuelle de l'interaction phage-bactérie, et d'adapter les procédures nécessaires en conséquence. / Over a century has passed since the initial report of the disease "furunculosis" affecting brown trout. Yet, it remains a significant challenge in ensuring the sustainability of the aquaculture industry. In Quebec, furunculosis accounts for approximately 25% to 50% of diagnosed diseases in salmonids. The treatment options for furunculosis are mostly limited to vaccines and antibiotics. The use of vaccines in fish is cumbersome, expensive, and not quite being used in Quebec, and the antibiotics are the prominent treatment currently available. The excessive antibiotics utilization increases the risk of development of antibiotic resistant strains. *Aeromonas salmonicida* subsp. *salmonicida*, the causal agent of furunculosis, has been identified as a significant source of antibiotic-resistant genes, and it is now known that it could transfer/acquire mobile genetic elements both between species and within the same species in aquatic environments. Therefore, it is imperative to introduce alternative treatments that are more sustainable. Phage therapy has garnered attention due to its numerous advantages over potential treatment options. Thus, using phages individually, in a form of cocktail, or even as adjuvant to antibiotics may provide a promising treatment opportunity against furunculosis infection. The objectives of the present doctoral thesis were as follows: (1) to investigate the dynamics of phage cocktails and bacteria interaction in liquid assay; (2) to isolate new phages to increase the efficiency of the future « prêt-à-porter » phage cocktail which will be used in Quebec fish farms; (3) to develop a trustable quantitative metric for easier interpretation of phage-treated bacterial growth curves to facilitate the comparison of multiple curves taking into account growth profiles of all types. To adhere to the 3R rule (Replacement, Reduction, & Refinement) before conducting *in vivo* tests involving various combinations of phages, it was crucial to streamline the selection process through optical density measurements of bacterial growth when mixed with phages Additionally, the optical density measurements could help to better understand the dynamics of phage-bacteria interactions. A four-phage cocktail at multiplicity of infection (MOI) of 1 was confirmed to provide the highest lytic efficiency against a model bacterium. However, using the same cocktail at the same MOI against strains bearing Prophage 3 led to a resistance phenomenon which was only observed in liquid media. The resistance phenomenon was confirmed by testing the same cocktail on sensitive strains which were lysogenized by Prophage 3. In order to bypass the observed phage resistance, and to increase the lytic potential of the future phage cocktail against furunculosis, one solution was to isolate new phages by using resistant strains as the bacterial host. Consequently, MQM1, a virulent podophage, was isolated from the mucus of deceased fish suspected of having furunculosis. This phage was confirmed to lack enzymes associated with the lysogenic cycle and virulence, indicating that it may be useful in phage therapy. Additionally, apart from displaying a strong bactericidal phenotype that was noticeable at least 24 hours after infection in 87% of the Prophage 3-bearing strains found in the *Aeromonas* collection, MQM1 exhibited a high adsorption rate on the bacterial host. As part of this thesis, the development of a novel metric for quantitatively and reliably measuring the lytic efficiency of phages against bacterial hosts was introduced. This metric aims to streamline comparisons among non-canonical optical density curves of bacteria challenged with phages. In the final chapter of this thesis, the preliminary results of *in vivo* tests conducted at the LARSEM facility are presented. The primary objective of this initial *in vivo* test was to assess the impact of phages on fish health and to evaluate the persistence of phages in fish water in the absence of a bacterial host. Phage Riv-10 displayed greater persistence in the fish tank after 22 days, but in general, phage titers dramatically decreased due to the absence of a bacterial host. Also, no mortality was seen in fish as a result of phage addition. At the end, this doctoral thesis showed that to have an efficient phage therapy strategy in aquaculture, it is important to constantly enrich the ready-to-use phage cocktail, by perpetual investigation of phage-bacteria interactions, and adapt the necessary procedures accordingly.

Contexte: Près de la moitié des patients souffrant de traumatismes orthopédiques subissent la transition d'une douleur aiguë à une douleur chronique. Cependant, peu d'études ont porté jusqu'à maintenant sur les stratégies (pharmacologiques et non pharmacologiques) de gestion de la douleur utilisées dans cette population (par les professionnels de la santé et les patients eux-mêmes) ainsi que sur les préférences des patients et les effets indésirables (EI) associés à ces traitements. Objectifs: Dans cette étude, nous avons cherché à examiner : 1) les stratégies de gestion de la douleur utilisées chez les patients souffrant de douleurs aiguës et chroniques après un traumatisme orthopédique et l'efficacité perçue de ces stratégies par les patients, 2) les effets indésirables associés aux traitements pharmacologiques, en particulier les opioïdes et le cannabis, et 3) les perceptions des patients sur les stratégies de gestion de la douleur qui devraient être appliquées après un traumatisme orthopédique ainsi que le soutien qu'ils devraient obtenir des professionnels de la santé dans l'utilisation de ces stratégies, y compris le cannabis comme nouveau traitement pharmacologique potentiel. Méthodes: Cette étude à méthodes mixtes utilisant un modèle séquentiel explicatif a été menée dans un centre de traumatologie de niveau 1. Les données ont été recueillies à partir de questionnaires destinés aux patients et d'entretiens individuels semi-structurés à l'hôpital (T1) et trois mois après la blessure (T2) pour examiner les stratégies de gestion de la douleur, leur efficacité perçue, les besoins et les perceptions des patients, ainsi que les EI des opioïdes et du cannabis. Des statistiques descriptives ont été calculées et une analyse thématique a été effectuée. Résultats: Soixante et onze patients ont été recrutés et 30 entretiens ont été menés. Les stratégies pharmacologiques de gestion de la douleur utilisées à T1 et T2 étaient principalement les opioïdes (95,8% ; 20,8%) et l'acétaminophène (91,5% ; 37,5%). Les stratégies non pharmacologiques comprenaient le sommeil (95,6 %), le positionnement physique (89,7 %) et l'environnement confortable (88,2%) principalement appliqués à T1, et le massage (46,3 %) et la relaxation (32,5 %) à T2. Les résultats des analyses quantitatives et qualitatives ont confirmé que les stratégies non pharmacologiques, telles que le confort, le massage, la distraction et la physiothérapie, étaient perçues comme les plus efficaces par les participants. Les EI les plus courants liés aux opioïdes étaient la sécheresse buccale (78,8 %), la fatigue (66,1 %) et la somnolence (63,3%) à T1, et l'insomnie (30,0 %), la fatigue (20,0 %) et la constipation (20,0%) à T2. La sécheresse buccale (28,6 %) et la somnolence (14,3 %) étaient les EI les plus signalés par les patients utilisant du cannabis. Un besoin important d'information à la sortie de l'hôpital et un suivi personnalisé ont été identifiés quant à l'application des stratégies de soulagement de la douleur. Conclusion: Malgré ses EI, nous avons constaté que les opioïdes restent la principale stratégie de gestion de la douleur après un traumatisme orthopédique et que des efforts supplémentaires sont nécessaires pour mettre en œuvre des stratégies non pharmacologiques. Le cannabis était principalement consommé à des fins récréatives, mais les patients étaient ouverts à son utilisation pour soulager la douleur. Le soutien des professionnels de la santé est nécessaire pour promouvoir l'utilisation adéquate de ces stratégies. / Background: Nearly half of patients suffering from orthopaedic trauma make the transition from acute to chronic pain. However, few studies have focused on pain management strategies (pharmacological and non-pharmacological) used in this population (by healthcare professionals and patients themselves) as well as patient's preferences and adverse effects (AEs) associated those treatments. Objectives: In this study, we aimed to examine: 1) pain management strategies used in patients with acute and chronic pain after an orthopaedic trauma and their perceived effectiveness, 2) AEs associated with pharmacological treatments, particularly opioid and cannabis, and 3) patients' perceptions on pain management strategies that should be applied after an orthopaedic trauma and support that they should obtain from health professionals in the use of these strategies, including cannabis as a new potential pharmacological treatment. Methods: This mixed methods study was conducted at a Level 1 trauma center. Data were collected from patient questionnaires and individual semi-structured interviews at hospital (T1) and at 3 months after injury (T2) to examine pain management strategies, their perceived effectiveness, patients' needs and perceptions, along with opioids and cannabis AEs. Descriptive statistics were computed and thematic analysis were used. Results: Seventy-one patients were recruited and 30 interviews were undertaken. Pharmacological pain management strategies used at T1 and T2 were mainly opioids (95.8%; 20.8%) and acetaminophen (91.5%; 37.5%). Non-pharmacological strategies included sleep (95.6%), physical positioning (89.7%) and comfortable environment (88.2%) mostly applied at T1, and massage (46.3%) and relaxation (32.5%) at T2. Findings from quantitative and qualitative analyses confirmed that non-pharmacological strategies, such as comfort, massage, distraction, and physical therapy, were perceived as the most effective by participants. Most common AEs related to opioids were dry mouth (78.8%), fatigue (66.1%) and drowsiness (63.3%) at T1, and insomnia (30.0%), fatigue (20.0%) and constipation (20.0%) at T2. Dry mouth (28.6%) and drowsiness (14.3%) were the most reported AEs by patients using cannabis. An important need for information at hospital discharge and for a personalized follow-up were identified by participants regarding the application of the pain management strategies. Conclusion: Despite its AEs, we found that opioids are still the leading pain management strategy after an orthopaedic trauma and that more efforts are needed to implement non-pharmacological strategies. Cannabis was mainly taken for recreational purposes but patients were open to its use for pain relief. Support from health professionals is needed to promote the adequate use of these strategies.

Dans le domaine des applications multimédia, les futurs standards vont permettre de créer de nouvelles voies de communication, d'accès et de manipulation de l'information audiovisuelle qui vont bien au-delà de la simple compression à laquelle se limitaient les standards de codage précédents. Parmi les nouvelles fonctionnalités, il est espéré que l'utilisateur pourra avoir accès au contenu des images par édition et manipulation des objets présents. Néanmoins, la standardisation ne couvre que la représentation et le codage de ces objets, en laissant ouvert un large champ de développement pour ce qui concerne la probl ématique liée à leur extraction et à leur suivi lorsqu'ils évoluent au long d'une séquence vidéo. C'est précisément sur ce point que porte cette thèse. Dans un premier temps, nous avons procédé à l' étude et à la mise au point d'algorithmes de filtrage et de segmentation à caractère générique, car ces outils sont à la base de tout système d'analyse du contenu d'une image ou d'une séquence. Plus concr ètement, nous avons étudié en détail une nouvelle classe de filtres morphologiques connus sous le nom de nivellements ainsi qu'une variation des algorithmes de segmentation basée sur l'inondation contrainte d'une image gradient. Les techniques de segmentation ont pour but de produire une partition de l'image aussi proche que possible de celle faite par l' oeil humain, en vue de la reconnaissance postérieure des objets. Néanmoins, dans la plupart des cas, cette dernière tâche ne peut être faite que par interaction humaine et, pourtant, lorsqu'on veut retrouver un objet dans une large collection d'images, ou suivre son évolution au long d'une s équence, la surveillance de chacune des partitions devient impossible. S'impose alors le développement d'algorithmes de mise en correspondance capables de propager l'information dans une série d'images, en limitant l'interaction humaine à une seule étape d'initialisation. En faisant le passage des images fixes aux séquences, la partie centrale de cette thèse est consacrée à l' étude du problème de la mise en correspondance de partitions. La méthode que nous avons développée, nommée technique de Segmentation et Appariement Conjoint (SAC), peut être définie comme étant de nature hybride. Elle combine des algorithmes classiques de mise en correspondance de graphes avec de nouvelles techniques d' édition, basées sur les hiérarchies de partitions fournies par la segmentation morphologique. Cette combinaison a donné lieu à un algorithme très robuste, malgré l'instabilité typiquement associée aux processus de segmentation. La segmentation de deux images peut différer fortement si on la considère du seul point de vue d'une partition unique ; néanmoins nous avons montré qu'elle est beaucoup plus stable si on considère des hiérarchies de partitions emboîtées, dans lesquelles tous les contours présents apparaissent, chacun avec une valuation indiquant sa force. Les résultats obtenus par la technique SAC ont fait d'elle une approche très prometteuse. Souple et puissante, elle est capable de reconnaître un objet lorsqu'il réapparaît après occultation grâce à la gestion d'un graphe de mémoire. Bien que nous nous soyons int éressés tout particulièrement à la problématique du suivi, les algorithmes mis au point ont un champ d'application beaucoup plus vaste dans le domaine de l'indexation, en particulier pour la recherche d'objets dans une base de données d'images ou de séquences. Finalement, dans le cadre du projet européen M4M (MPEG f(o)ur mobiles) nous avons abordé la mise en oeuvre d'un démonstrateur de segmentation en temps réel capable de détecter, segmenter et suivre un personnage dans des séquences de vidéophonie. Dans le cadre de cette application, la contrainte du temps réel est devenue le grand d éfi à surmonter, en nous obligeant a simplifier et à optimiser nos algorithmes. L'int erêt principal en termes des nouveaux services est double : d'un côté le détourage automatique du locuteur permettrait d'adapter le codage à l'objet, économisant du débit sans perte de qualité sur les régions d'int erêt ; d'un autre côté il permettrait de faire l' édition personnalisée des séquences en changeant la composition de la scène, par exemple en introduisant un nouveau fond, ou en disposant plusieurs locuteurs dans une salle de conférence virtuelle.

Thèse de doctorat : Génie Biologique et Médical : Villeurbanne, INSA : 1997. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 220-228.