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

Les cellules T spécifiques d'antigène dans la peau participent au contrôle des infections cutanées. Toutefois, leurs mécanismes d'induction après infection ou vaccination ainsi que leur rôle dans la protection et leur maintenance restent à étudier. Nous avons émis l'hypothèse que l'infection cutanée ou la vaccination cutanée pouvaient programmer une réponse cellulaire T spécifique d'antigène cutanée. Notre premier objectif était le développement de modèle d'étude de la peau humaine, des cellules T cutanées et de la vaccination par la peau. Un modèle de greffes de peau humaine à des souris immunodéficientes, a permis de montrer un maintien et la fonctionnalité des cellules présentatrices d'antigènes et cellules T cutanées plusieurs semaines après greffe. J'ai ainsi mis en place un modèle d'étude in vivo des cellules humaines cutanées.Dans un deuxième temps, un essai clinique randomisé chez le volontaire sain, a étudié l'impact de la voie d'administration - intradermique, transcutanée ou intramusculaire - du vaccin antigrippal sur les réponses immunitaires. Cette étude de longue durée et multiparamétrique n'étant pas terminée, nous aborderons les résultats de l'impact de l'inflammation, en particulier CXCL-10, dans l'induction des réponses adaptatives.Enfin, le rôle des lymphocytes T cutanés dans la protection contre les herpesvirus - VZV, HSV-1, HSV-2 - restant méconnus et notamment la potentielle réactivité croisée des cellules T cutanées contre ces 3 virus, j'ai mis en place un modèle murin préclinique permettant d'étudier les réponses T spécifiques cutanées et systémiques à la varicelle après vaccination. Une étude clinique est maintenant en cours de montage. En conclusion, au cours de mon doctorat, j’ai pu mettre en évidence l’importance des LT cutanés notamment mémoires dans la mise en place de la réponse immunitaire après vaccination et/ou infection. Ces données sont importantes pour l’amélioration des stratégies vaccinales. / Antigen -specific T cells in the skin represents a considerable advantage. It has been proposed that these cells may participate in the control of skin infections. However, further investigation is needed to understand their mechanism of induction after infection or vaccination, their maintenance in the skin tissue and their role in the protection upon re-infection. We hypothesized that the skin vaccination or infection can program a cutaneous population of antigen-specific T cell response. In order to study T cell populations in the skin, we set up different in vivo and clinical models of study of human skin T cells. A model of human skin grafts in immunodeficient mice, allowed us to show the persistance of antigen-presenting cells as well as antigen-specific effector T skin cells in human skin engrafted explants. We have demonstrated their functionality several weeks after skin transplantation. This study provides an in vivo model for studying in vivo human skin T cells upon infection or vaccination. In a second part, we performed a randomized clinical trial of healthy volunteers, to study the impact of routes of immunization using trivalent-influenza vaccine (TIV) by intradermal, transcutaneous (hair follicular targeting) or intramuscular routes on immune responses. This long-term study is not completed yet. However, we will discuss the first results of the impact of inflammation including cytokine, CXCL10 on vaccination local side effects and in the induction of adaptive responses. In a third part, we asked the role of T lymphocytes in human skin infections or mucous membranes against herpèsviruses (VZV, HSV-1, and HSV-2). We hypothesized cross-reactive T cell skin against these three viruses. A preclinical mouse model for studying cutaneous and systemic T cell specific responses to varicella after vaccination has been developed. A clinical study is in progress.

Le récepteur à l'IGF1 (IGF-1R) ainsi que ses voies de régulation sous-jacentes ont été largement étudié pour leur importance au cours du développement et leur rôle mitotique sur divers types cellulaires. A l'échelle de la peau, l'IGF-1R contribue à l'homéostasie épidermique et est souvent associé au compartiment basal pour son effet pro-prolifératif. Très peu d'études ont montré son implication au niveau de la différenciation épidermique et celles-ci présentent des résultats contradictoires. Au cours du vieillissement, la peau s'amincit et la barrière épidermique présente des défauts de perméabilité. Parallèlement, l'activité de l'IGF- 1R, maximale à l'adolescence, diminue avec l'âge. Cette étude a contribué à éclaircir le rôle de l'IGF-1R sur la différenciation épidermique et à montrer un lien entre vieillissement, perte en qualité de la peau et diminution d'activité de l'IGF-1R. L'élaboration de modèles 2D et 3D mimant le vieillissement par diminution d'activité de l'IGF-1R, nous a permis de confirmer le rôle mitotique de l'IGF-1R sur les kératinocytes et les progéniteurs et de démontrer son effet régulateur sur la différenciation épidermique par augmentation ou diminution de ces marqueurs. L'IGF-1R renforce l'adhésion cellulaire sur différentes matrices, impliquant de possibles interactions avec les intégrines α6 et β1. Ces résultats ont été corrélés aux observations de biopsies de peaux jeunes et âgées. Nous avons aussi montré que l'IGF-1R conférait un état sénescent aux cellules soumises à de fortes doses d'H2O2. Ces travaux montrent ainsi que l'IGF-1R est nécessaire pour le processus de différenciation épidermique et pour en assurer sa protection face au stress oxydant / Insulin-like growth factor 1 receptor (IGF-1R) and its signaling pathway have been widely studied for their growth promoting role on many cell types and their implication in development. On skin, the IGF-1R function has been associated to basal proliferation and contributes to epidermal morphogenesis, but very little is known about its involvement on keratinocytes differentiation and the few studies existing depict contradictory results. IGF-1R activity is maximal during teenage and tend to decrease during aging. Aged skin depicts major thinning and defects in permeability of skin barrier. Our work consisted in clarifying IGF-1R role on epidermal differentiation process and emphasized a correlation between aging, loss of skin quality and IGF-1R activity. By building 2D and 3D aging like models with low IGF-1R activity, we confirmed IGF-1R mitogenic role on both basal and progenitor-like keratinocytes. We demonstrated that IGF-1R activity regulated keratinocytes differentiation by either enhancing or slowing down differentiation markers deposition. More importantly, we highlighted the importance of IGF-1R activity for keratinocytes adhesion on both laminin-332 and collagen I/IV coatings, implying possible interactions with α6 and β1 integrins. This relationship was further correlated on skin biopsies of young and aged donors. In a parallel study, we showed that IGF-1R could induce cell senescence under acute H2O2 stress. Taken together, IGF-1R is necessary for the epidermal differentiation process and protects epidermis from acute oxidative stress induced damages

Dix chaussettes ont été étudiées, toutes en coton : quatre d’entre elles pour évaluer l’influencede la structure tricotée sur le frottement (jerseys bouclette, simple, double et ponts de fil), trois sontidentiques au titre du fil près, et les trois dernières à la pointure près. Nous nous sommes attachés aucas des phlyctènes apparaissant lors de la course à pied. Les zones du pied sujettes aux ampoules ontété déterminées grâce à un sondage. La pression s’exerçant sur ces zones et la fréquence des fouléesont été mesurées. Nous avons ainsi programmé une platine oscillante qui reproduit le frottement dansla chaussure. Les mesures obtenues sur ce dispositif ont été comparées à celles du Textile FrictionAnalyser de l’EMPA. En croisant ces résultats avec des mesures de compression et une premièreapproche de test d’absorption des chocs, nous avons observé que le jersey simple est plus indiquédans le cas de la marche car il exerce un frottement moins important que la bouclette et apporte unmeilleur amortissement quasi-statique. Dans le cas de la course à pied, il reste à déterminer si le choca un effet plus dommageable que le frottement et la compression exercée sur la peau. Si le choc estprimordial, le jersey bouclette sera recommandé, sinon le jersey simple. Nous avons développé unmodèle du frottement textile-peau en nous intéressant tout d’abord au cas des tricots bouclette. Lemouvement des bouclettes lors d’un cycle de frottement est assimilé à une rotation entre un anglemaximal en sens bouclette et un angle maximal en sens inverse. Ce modèle donne des résultats trèsproches de l’expérience. / Ten cotton-made athletic socks were studied: four in order to evaluate the influence of theknitted structure on the sock - to - skin friction (terry, simple, double and yarn bridges jerseys), threediffer from the yarn count and three from the size. We focused our research on the case of skinblisters generated during running. The areas of the foot where these skin affections may appear weredetermined using a survey. The pressure exerted on these areas and the stride frequency weremeasured whereby a linear alternative tribometer reproducing the friction in the shoe has beenprogrammed. The results obtained on this device were compared with the results obtained on theEMPA’s Textile Friction Analyser. Complementary compression and shock absorption tests wererealised. It was observed that the best knitted structure for hiking socks is the simple jersey structure.For running socks, if the effect of the friction force and the compression energy is more importantthan the influence of the maximal compression force on the formation of blisters, then we recommendwearing simple jersey otherwise we advise to wear terry jersey socks. A discrete model for thefriction of textile surfaces recovered with terries in contact with the skin is proposed. Terries aresupposed to rotate from an initial to a final position both in the forward and the reverse direction.After fitting, theoretical and experimental results are very similar.

Les milliers d’espèces de microorganismes présentes dans les océans sont essentiellement connus pour être planctoniques ou benthiques. Moins décrits, de nombreux micro-organismes colonisent également la surface et le tube digestif des macro-organismes marins, formant des communautés appelées microbiomes. Ces microbiomes ont des conséquences cruciales sur la fitness de leur hôte. Les récents progrès en biologie moléculaire ont ouvert la voie à une caractérisation des différentes facettes de sa biodiversité, à la fois taxonomique, phylogénétique, et fonctionnelle. L’objectif de cette thèse est donc de caractériser la biodiversité des microbiomes cutanés des organismes marins, d’identifier ses échelles de variabilité, ses déterminants, et son importance à l’échelle de l’écosystème. Dans un premier temps j’ai mesuré l’efficacité d’indices de biodiversité à détecter des signaux écologiques dans le cas spécifique de communautés microbiennes. Puis, j’ai décrit le microbiome cutané des principaux grands clades d’animaux marins (poissons téléostéens, cétacés et invertébrés de plusieurs classes). J’ai démontré que le microbiome cutané était très différent des communautés présentes dans l’eau environnante. J’ai aussi montré qu’il était variable, à la fois entre individus et entre espèces, mais ne présentait pas de patron de phylosymbiose. Enfin, j’ai évalué la contribution de la diversité des microbiomes cutanés à la diversité de la communauté microbienne globale d’un écosystème corallien. J’ai ainsi démontré que les animaux marins hébergent collectivement une richesse microbienne presque vingt fois supérieure à celle de l’eau les environnant, et 75% de la richesse phylogénétique à l’échelle de l’écosystème. Dans un contexte d’érosion massive de la diversité des macro-organismes marins, ces résultats soulignent la nécessité d’évaluer plus exhaustivement la biodiversité microbienne marine et sa vulnérabilité face aux pressions anthropiques. / Oceans contain thousands of microbial species playing crucial roles for the functioning of the marine ecosystem. These microorganisms are present everywhere in the water column. Some microorganisms also colonize the surface and the digestive tract of marine macro-organisms, forming communities called microbiomes. These microbiomes have positive effects for their host’s fitness. The diversity of these marine animal surface microbiome is still largely understudied, despite recent progress in molecular biology that now permits to fully assess its different facets of biodiversity, i.e. taxonomic, phylogenetic and functional. The goal of this thesis is therefore to describe the diversity of the surface microbiome of marine animals, to assess its variability at different levels, as well as its determinants, and the significance of such diversity at the ecosystem’s scale. Firstly, I have assessed the efficiency of various diversity indices to detect ecological signals in the specific case of microbial communities. Secondly, I have described the surface microbiome of major marine animal clades (teleostean fishes, cetaceans and several classes of invertebrates). I found that these microbiomes are highly distinct from the surrounding planktonic communities. I demonstrated that these microbiomes are variable both between individuals from the same species and between species, but do not show a phylosymbiosis pattern. Last, I assessed the contribution of surface microbiomes to the global microbial community at the scale of a coral reef ecosystem. I demonstrated that marine animal surfaces host almost twenty times more microbial species than the water column, and 75% of the phylogenetic richness present in the ecosystem. In a context of massive erosion of marine macroscopic organisms, it is therefore urgent to exhaustively assess marine microbial biodiversity and its vulnerability facing anthropic pressures.

L’obésité est un véritable problème de santé publique. De nombreuses études ont été menées à l’échelle de l’individu mais le phénomène ne cesse de s’amplifier surtout chez les enfants et les adolescents. Nous proposons donc un angle de vue différent à savoir l’étude du fonctionnement familial en vue d’apporter un nouveau sens au symptôme en le resituant au cœur des relations intersubjectives. Pour cela, nous avons opté pour une perspective psychanalytique à travers l’utilisation d’outils projectifs spécifiquement groupaux à savoir l’épreuve de génographie projective (ou dessin libre de l’arbre généalogique) et l’épreuve de spatiographie projective (ou dessin de la maison de rêve). Ces outils, par un processus de projection, investiguent les dimensions diachronique et synchronique permettant une approche complète de l’image inconsciente du corps familial. Nous avons donc effectué une étude longitudinale sur 43 familles dont un adolescent est atteint d’obésité. Les résultats mettent en évidence une grande fragilité du groupe familial notamment en ce qui concerne son enveloppe. Sur le plan des liens intersubjectifs, nous avons repéré une indifférenciation psychique conduisant à des liens de type isomorphique. Enfin, nous avons repéré que la séparation entre l’adolescent et sa famille s’est effectuée sur un mode traumatique venant réactiver des traumas anciens. Ainsi, les familles mettent en place d’importantes résistances vis-à-vis du changement de l’un des leurs, contraignant l’adolescent à reprendre sa place en reprenant le poids perdu dans le but de préserver l’homéostasie familiale / Obesity has become a real health problem. So far, research has only considered obesity in an individual point of view, but this scourge is still getting increasing, especially among children and teenagers. For this reason, we have decided to bring a new point of view and focus upon the family and the way its members behave with one another, thus placing obesity at the heart of inter-subjective relationships. Hence we chose a psychoanalytical perspective and used groupal projective tools, the projective genography test (a free drawing of a family tree) and the family projective spatiography test (a drawing of the dream house). These projective tests examine the diachronic and synchronic dimensions and materialize a unconscious picture of the family body. We therefore carried out a longitudinal study with a representative sample of 43 families whose teenager suffered from obesity. The results show how weak and vulnerable the envelope of the family group can be. Concerning intersubjective bonds, we spotted a psychic undifferenciation leading to isomorphic relationships. Finally, we noticed that the teenage having been separated from his family proved to be traumatic, and that it reactivated former traumas. Thus families build strong strategies of resistance to counteract the fact that one member is changing, forcing the teenager to regain his previous position within the family, by regaining weight, in order to maintain family homeostasis

L’incidence des cancers cutanés est en constante progression. Leur diagnostic précoce et leur caractérisation in vivo constituent donc un enjeu important. Une approche multimodale et non invasive en spectroscopie fibrée résolue spatialement a été implémentée. L’instrumentation développée permet des mesures co-localisées en multiple excitation d’AutoFluorescence (AF, 7 pics entre 360 et 430 nm) et en Réflectance Diffuse (RD, 390 à 720 nm) résolues spatialement à 5 distances inter-fibres (entre 271 et 1341 µm). Le protocole expérimental a porté sur les stades précoces de cancers cutanés UV-induits sur un modèle pré-clinique. L’analyse histopathologique a permis de définir 4 classes de référence de tissus cutanés : Sain (S), Hyperplasie Compensatoire (HC), Hyperplasie Atypique (HA) et Dysplasie (D), menant à 6 combinaisons de paires histologiques à discriminer. Suite au prétraitement des spectres bruts acquis, puis à l’extraction, la sélection et la réduction de jeux de caractéristiques spectroscopiques, les performances de trois algorithmes de classification supervisée ont été comparées : k-Plus Proches Voisins, Analyse Discriminante Linéaire et Machine à Vecteur de Support. Différentes modalités ont également été évaluées : mono-excitation d’AF seule, Matrices d’Excitation-Emission en AF seules (EEMs), RD seule, couplage EEMs – RD et couplage EEMs – RD résolue spatialement. L’efficacité finale de notre méthode diagnostique a été évaluée en termes de sensibilité (Se) et de spécificité (Sp). Les meilleures résultats obtenus sont : Se et Sp ≈ 100% pour discriminer HC vs autres ; Sp ≈ 100% et Se > 95% pour discriminer S vs HA ou D ; Sp ≈ 74% et Se ≈ 63% pour HA vs D / The incidence of skin cancers is steadily increasing. Their in vivo early diagnosis and characterization is an important issue. An approach noninvasive: the spatially resolved multi-modality spectroscopy has been implemented. The instrumentation developed allows to co-localized measures in multiple AutoFluorescence excitation (AF, 7 peaks between 360 and 430 nm) and Diffuse Reflectance (DR, 390 to 720 nm) spatially resolved at 5 inter-fiber distances (between 271 and 1341 μm). The experimental protocol was focused on the early stages of skin cancer UV-induced in a preclinical model. Four reference classes were defined based on the histopathological analysis of the skin samples: Healthy (H), Compensatory Hyperplasia (CH), Atypical Hyperplasia (AH) and Dysplasia (D), leading to 6 combinations of class pairs to be discriminated. After preprocessing of the raw spectra, extraction, selection and reduction of the most discriminative spectroscopic data set were performed. Then, the efficacy of three supervised classification algorithms was compared: k-Nearest Neighbors, Linear Discriminant Analysis and Support Vector Machine. The contribution of the different modalities was also evaluated: single AF excitation alone, Excitation-Emission Matrices AF (EEMs) alone, DR alone, coupling of EEMs and RD, coupling of EEMs and DR with spatial resolution. The final efficiency of our diagnostic method was evaluated in terms of sensitivity (Se) and specificity (Sp). The best results obtained are: Se and Sp ≈ 100% for discriminating CH vs others; Sp ≈ 100% and Se> 95% for discriminating AH or D vs H; Sp ≈ 74% and Se ≈ 63% to discriminate AH vs D

Dans les écoulements de convection naturelle en canal, de nombreuses structures cohérentes se développent. Leur rôle dans les transferts de masse et de chaleurs reste aujourd’hui mal connu. Des études numériques basées sur des Simulations aux Grandes Echelles d’un canal vertical dont un des côtés est chauffé uniformément à flux constant ont donc été entreprises. Différentes étapes de la transition laminaire-turbulente sont identifiées et deux bandes de fréquences sont observées en proche paroi chauffée. Une méthode, basée sur la Proper Orthogonal Decomposition (POD), a aussi été utilisée et a permis une très nette séparation spatio-temporelle des modes les plus énergétiques de l’écoulement en fonction des fréquences précédemment identifiées. Il devient donc possible d’étudier la contribution de ces modes à l’écoulement. Une analyse POD des champs de vitesses expérimentaux permet l’identification de similarités avec les structures observées numériquement.Les variations du gradient de température extérieur au canal, ont été identifiées comme l’une des sources de ces différences et ont fait l’objet d’études expérimentales et numériques. Il est montré qu’un augmentation du gradient positif de température diminue le débit mais aussi déplace la transition plus bas dans le canal. Les études numériques permettent également d’étudier le cas de gradients de température faibles ou négatifs, gradients qui sont difficile à obtenir expérimentalement. Un modèle théorique de l’influence de la stratification extérieure sur le débit massique induit est aussi développé. L’accord entre les résultats prédits et les résultats expérimentaux et numériques est excellent. Ce dernier point souligne que la stratification thermique est un facteur clé dans ce type d’écoulement et que son influence est précisément quantifiée dans ce travail / In natural convective flows, complex coherent structures develop whose the role in heat and mass transfer are not well understood. A numerical study, based on Large-Eddy-Simulations of a vertical channel with one side uniformly was therefore carried out. Different stages of transitional flow development were identified numerically with two characteristic frequency bands being observed in the flow, near the heated wall. Methods derived from the Proper Orthogonal Decomposition (POD) was also used and allows the most energetic modes to be separated accordingly to two characteristic frequency bands found numerically. As result, the contribution of the two families of modes to the near wall turbulent heat transfer and velocity-temperature correlation has been evaluated. POD was also performed on experimental measurements showing similarities with the numerically observed structures.In this work, variations of the external thermal stratification have been identified as one possible source of these differences and its influence was therefore investigated experimentally and numerically. It is shown that the increase in the positive gradient of the external stratification not only decreases the mass flow rate but also displaces the transition height to a lower location in the channel. Numerical simulations also allow the study of cases of weak and negative thermal stratifications which are difficult to achieve in laboratories. A theoretical model of the influence of the external thermal stratification on the mass flow rate was also developed. There is an excellent agreement between the theoretical predictions and the experimentally and numerically obtained mass flow rates. This clearly highlights that external temperature distributions are key driving factors and their influence is accurately quantified in this work

La peau constitue l’une des premières lignes de défense contre les menaces extérieures. Elle présente un système nerveux sensoriel particulièrement développé capable d’interagir fonctionnellement avec son système immunitaire. Cependant ces interactions neuro-immunes sont encore très mal comprises et des analyses plus fines sont nécessaires pour décrypter le réel potentiel de ces neurones à réguler les réponses immunitaires. Nos travaux, présentés ici, se concentrent sur le rôle d'une sous-population de neurones sensoriels innervant la peau identifiée par le marqueur GINIP. La déplétion conditionnelle de ces neurones in vivo (souris GINIP-DTR), à révélé leur rôle central dans le contrôle de l'inflammation et de la réparation des tissus cutanés suite à une exposition aux UV. Les souris dépourvues de neurones GINIP+ présentent une augmentation du nombre de macrophages inflammatoires et des lésions profondes du derme comparées aux souris sauvages. Afin de disséquer les mécanismes moléculaires impliqués, nous nous sommes intéressés à la protéine XXX, un médiateur produit par une sous population de neurones GINIP+, les C-LTMR. In vitro, XXX réduit l’expression de cytokines pro-inflammatoires et favorise la production de médiateurs anti-inflammatoires par les macrophages. In vivo, l’absence de cette molécule (souris XXX-KO) accélère la différentiation des monocytes infiltrant en macrophages résidents, les rendant incapables de résoudre la fibrose du derme induite par les UV. Ces résultats suggèrent que les C-LTMR régulent fonctionnellement des cellules myéloïdes via XXX. / The skin is one of the body’s first lines of defense against external threats. This complex tissue contains a highly developed sensory nervous system and an immune system can cooperate to maintain homeostasis. However, these neuro-immune interactions are still poorly understood and further analyses are necessary to understand their role in skin immune response and tissue repair.The goal of the work presented here is to explore the role of a subset of skin sensory neurons identified by the marker GINIP. In vivo, the conditional depletion of these neurons (GINIP-DTR mice) revealed their central role in the control of inflammation and in the repair of skin exposed to UV (ultrat-violet) irradiation. Compared to wild type controls, mice lacking GINIP+ neurons displayed an increase in inflammatory macrophage number in the dermis associated with deep damage. To decipher the molecular mechanisms involved, we focused on the protein XXX, a mediator produced by a subset of GINIP+ neurons, the C-LTMR. In vitro, XXX reduced the expression of pro-inflammatory cytokines and promoted anti-inflammatory factors by macrophages. In vivo, the lack of this molecule (XXX KO mice) accelerated the differentiation of infiltrating monocytes in dermis resident macrophages, making them unable to resolve the fibrosis induced by UV treatment. These results suggest that C-LTMR regulates the myeloid cell response to UV irradiation via XXX.

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