Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Encore aujourd’hui, l’électroencéphalogramme (EEG) reste la seule modalité permettant d’étudier facilement l’activité neuronale. Toutefois, l’interprétation de l’enregistrement EEG est un processus essentiellement qualitatif, ce qui limite grandement son utilisation clinique. Bien que certaines mesures aient été conçues pour évaluer quantitativement les modulations d’amplitude du signal EEG, leur grande variabilité empêche l’établissement de critères qui en permettraient une utilisation clinique. Par exemple, la désynchronisation liée à un évènement (DLE), une mesure reflétant l’activation corticale lors d’une tâche, pourrait être utilisée pour investiguer de nombreuses pathologies neuropsychiatriques et être intégrée au développement d’interface neuronale directe. Toutefois, pour une même tâche dans les mêmes conditions certains individus génèrent une forte DLE alors qu’elle est très faible pour d’autres. Curieusement, lors d’un mouvement de la main droite, la DLE est retrouvée au niveau des électrodes situées au centre de l’hémisphère gauche, mais aussi au niveau de celles situées au centre de l’hémisphère droit. Cette symétrie s’accorde avec une théorie de plus en plus répandue proposant une organisation bilatérale du système moteur. Ainsi, l’interaction interhémisphérique serait essentielle à la réalisation de mouvements mêmes unimanuels. Le corps calleux (CC), étant la principale structure responsable de cette interaction, revêt donc un intérêt particulier et cette étude vise à évaluer sa contribution à la variabilité interindividuelle de la puissance de la DLE élicitée par un mouvement des doigts. L’imagerie par résonnance magnétique a été utilisée afin de mesurer non seulement l’aire du CC sur la coupe mi-sagittale, mais aussi d’autres mesures reflétant son organisation et qui proviennent des techniques d’imagerie par résonnance magnétique de diffusion. Ces mesures sont la diffusivité moyenne, l’anisotropie fractionnelle et la longueur moyenne des fibres transcalleuses reconstruites par tractographie. Bien que nos résultats ne démontrent pas la présence d’une relation statistiquement significative entre la puissance de la DLE et aucune de ces mesures, deux tendances intéressantes émergent. En effet, la puissance de la DLE au niveau des électrodes centrales semble présenter une relation positive avec la diffusivité moyenne et une relation négative avec l’anisotropie fractionnelle. Ces deux mesures pourraient être particulièrement prometteuses pour de prochaines études visant à expliquer la variabilité de la puissance du signal EEG.

Résumé: La majorité des femmes ayant un cancer du sein en stade précoce sont traitées par radiothérapie impliquant souvent l’irradiation du sein entier. Malgré l’efficacité de cette modalité de traitement, la dose de radiation n’est pas optimale pour éliminer toutes les cellules cancéreuses résiduelles, mais plutôt pour obtenir les meilleurs résultats à long terme avec le moins de complications possibles. Les effets secondaires observés résultent tous de processus inflammatoires engendrés par la radiation. L’augmentation de l’expression et de l’activité de molécules inflammatoires, notamment la cyclooxygénase-2, dans les tissus normaux et malins stimulent l’invasion et l’angiogenèse tumorales, deux mécanismes importants menant à l’établissement de métastases. Le but global de ce projet de recherche est d’améliorer la radiothérapie en tentant de réduire la récurrence du cancer du sein. Les objectifs spécifiques étaient de déterminer grâce à l’imagerie par résonance magnétique que l’irradiation du stroma sain pouvait augmenter in vivo la capacité d’invasion des cellules cancéreuses du sein, stimuler la néovascularisation tumorale et qu’une co-administration à la radiothérapie d’un agent anti-inflammatoire inhibiteur sélectif de la cyclooxygénase-2 pouvait prévenir l’augmentation radio-induite de cette invasion. Dans notre étude, nous avons établi une méthode utilisant l’imagerie par résonance magnétique pour mesurer rapidement l’angiogenèse in vivo chez la souris dans des implants de Matrigel. Cette méthode servira ultérieurement à analyser l’effet de la radiation sur l’angiogenèse tumorale. Nous avons également suivi chez un modèle de souris l’invasion des cellules cancéreuses mammaires implantées après irradiation du tissu sain. Nous avons démontré que l’irradiation du tissu sain augmente l’invasion des cellules cancéreuses mammaires. L’invasion radio-induite est stimulée par une irradiation unique de 30 Gy tout comme avec un protocole d’irradiations fractionnées de 5x7,5 Gy se rapprochant plus des doses utilisées en clinique. Ensuite, un traitement avec un inhibiteur sélectif de cyclooxygénase-2, soit le NS-398, a été effectué. Le NS-398 limite l’augmentation radio-induite de l’invasion. Ces résultats supporteraient le développement de nouveaux traitements basés sur des inhibiteurs de COX-2 pour augmenter l’efficacité de la radiothérapie chez les femmes ayant un cancer du sein. / Abstract: Most women with early breast cancer are treated with radiotherapy to the whole breast. Despite the efficiency of this treatment, the dose of radiation is not calculated to eliminate all the residual cancer cells, but rather to obtain the best long-term results with minimal side-effects. The observed side-effects all result from inflammatory processes caused by radiation. Increase of inflammatory molecules expression and activity, such as cyclooxygenase-2, in normal and malignant tissues induce invasion and tumour angiogenesis. Both of these important mechanisms lead to metastasis formation. The general aim of this research project is to improve radiotherapy by decreasing breast cancer recurrence. Specific objectives were to determine with magnetic resonance imaging that irradiation of normal tissues could increase breast cancer cells invasiveness in vivo, stimulate tumour neovascularization and prevent radiation-enhanced invasion by the administration of an anti-inflammatory agent inhibiting selectively the cyclooxygenase-2 during radiotherapy. In this study, we have developed a new assay to monitor angiogenesis in Matrigel plugs in live mice using magnetic resonance imaging. This method would be a promising tool to test the effect of radiation on tumour angiogenesis. We also followed in a mouse model the invasion of mammary cancer cells implanted post-irradiation of healthy tissues. We demonstrated that irradiation of healthy tissues leads to an increase in mammary cancer cells invasion. Radiation-induced invasion was observed with a unique 30 Gy dose as well as with a more clinically-relevant fractionated protocol consisting in 5 irradiations of 7.5 Gy. Then, mice were treated with NS-398, a selective inhibitor of cyclooxygenase-2. NS-398 limits the increase of invasion stimulated by radiation. These results could support new treatments development based on COX-2 inhibition to increase radiotherapy efficiency for women with breast cancer.

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On s'intéresse dans ce travail à la simulation des écoulements diphasiques. Différents modèles, tous hyperboliques, sont considérés suivant les configurations étudiées. Dans un premier temps, plusieurs schémas Volumes Finis sont comparés pour l'approximation du modèle HEM (Homogeneous Equilibrium Model), notamment en présence de faibles densités. Ensuite on démontre l'existence et l'unicité de la solution faible entropique d'une loi de conservation scalaire gouvernant l'évolution de la saturation d'un écoulement diphasique dans un milieu poreux. On propose alors deux schémas Volumes Finis tenant compte du caractère résonnant de cette équation. La troisième partie concerne les écoulements en eaux peu profondes et l'approximation des termes sources raides. Une méthode permettant le maintien d'états au repos ainsi que le recouvrement et l'apparition de zones sèches, est présentée et comparée aux méthodes habituellement utilisées dans l'industrie. Enfin, une classe de modèles hyperboliques non conservatifs se basant sur l'approche bifluide à deux vitesses et deux pressions est proposée. Une étude des solutions discontinues du système convectif permet d'exhiber une classe de fermetures sur la vitesse interfaciale et sur la pression interfaciale, tout en permettant de définir de manière unique les produits non conservatifs. L'approximation se fait à l'aide d'une méthode de splitting d'opérateur. On utilise deux schémas Volumes Finis, le schéma de Rusanov et le schéma de Godunov approché VFRoe-ncv pour l'étape de convection. Plusieurs cas tests sont présentés et commentés : tubes à choc, conditions limites de paroi, robinet d'eau, sédimentation.

Le devenir des branches artérielles émergentes de la proximité d’un anévrysme intracrânien et couvertes par un stent à diversion de flux lors le traitement de l’anévrysme reste controversé. Une recherche animalière de caractère translationnel a été conduite afin d’élucider le rôle du flux collatéral dans les changements hémodynamiques apportés par un stent a diversion de flux. La couverture néointimale relative aux modifications hémodynamiques aux ostia de ces artères a été également évaluée. Pour atteindre notre objectif, nous avons cherché à quantifier les changements hémodynamiques dans les artères couvertes à leurs origines et à quantifier leur surface de couverture par le tissu endothélial à 3 mois après le placement du stent à diversion de flux dans un modèle animal porcin.Méthodes Suivant une analyse de pouvoir statistique a priori, deux groupes (A, B), chacun contenant sept porcs de race large white, ont été créés, suivant un modèle de flux de circulation artérielle terminale ou anastomotique. Groupe A correspondait à une configuration artérielle de type anastomotique pour l’artère Pharyngienne ascendante droite et groupe B à une configuration terminale concernant la même branche ; cette configuration terminale a été créée par l’occlusion endovasculaire sélective des apports artériels collatéraux pour le territoire de suppléance de l’artère Pharyngienne ascendante droite. Ensuite, pour chacun des 14 animaux, un stent à diversion de flux a été placé dans la carotide interne droite couvrant ainsi l’ostium de l’artère pharyngienne ascendante homolatérale. Pour mesurer les vélocités à l’origine de cette artère, une séquence IRM de contraste de phase tridimensionnelle avec une résolution temporelle (4D) a été utilisée. Des valeurs ont été obtenues avant et après stenting. Trois mois plus tard, un travail de prélèvement anatomique suivi d’une analyse par microscopie à balayage anatomique a été a été réalisé. Une quantification surfacique a été ainsi obtenue permettant de déterminer la perméabilité des ostia des artères pharyngienne ascendante. Les données ont été ainsi analysées grâce à des tests de statistique descriptive et comparative des deux groupes prédéterminés. Des tests paramétriques et non paramétriques ont également été obtenus. Résultats La faisabilité a pu être obtenue dans tous les spécimens utilisés. Nous n’avons déploré aucune mortalité immédiate ni aucune occlusion intra-stent relatives à la procédure. Les séquences IRM de diffusion ont témoigné de l’absence d’ischémie distale à la phase aigue après la mise en place du stent, Immédiatement, en post stenting, le flux moyen dans les artères pharyngiennes ascendantes droites du groupe a été réduit d’une façon significative, quand on le compare à la valeur moyenne en pré- stenting [P = 0.0008, pouvoir statistique: 0.9548]. Au contraire, le flux moyen dans les artères pharyngiennes ascendantes droites du groupe B est resté comparable à la valeur moyenne pré- stenting. Apres trois mois de suivi, la valeur moyenne de surface perméable était significativement plus élevée dans le groupe B (527,911 ± 306,229 μm2) que dans le groupe A (89,329 ± 59,762 μm2) [P< 0.01, power: 1.00], malgré la similarité les dimensions artérielles initiales (pré-stenting) dans les deux groupes. Une corrélation positive significative a été retrouvée entre les deux groupes concernant le flux moyen post stenting et la surface moyenne de couverture aux ostia, à trois mois de suivi. / The outcome of jailing arterial branches that emerge near intracranial aneurysms during flow-diverting stent deployment remains controversial. We report an animal research study aiming to elucidate the role of collateral supply in the hemodynamic changes and neointimal modifications resulting from jailing arteries with flow-diverting stents. To serve this purpose, we sought to quantify the hemodynamic changes at the jailed arterial branches immediately after stenting, as well as quantify the ostia surface values at three months post-stenting, in the presence or absence of collateral arterial flow. Methods After a priori power analysis, two groups (A, B), each containing seven large white swine, were created according to an animal flow model for terminal and anastomotic arterial circulation. Group A corresponded to an arterial configuration with anastomotic type of arterial supply for the territory of the right Ascending Pharyngeal artery (APhA) and group B to an arterial configuration of terminal type of arterial supply for the territory of the right APhA. Subsequently, all animals were stented by flow-diverting stents, jailing the right ascending pharyngeal arteries. Mean flow rates and velocities inside the jailed branches were quantified before and after stenting by time-resolved, 3D, phase contrast MRA. After three months the jailed ostia surface values were quantified on scanning electron microscopic images. The data were analyzed using descriptive statistics and group comparisons with parametric and non-parametric tests.Results Endovascular procedures were feasible, without in situ thrombus formation or ischemic DWI findings on post-procedure MRIs. Immediately following stenting, mean flow rate values at the jailed right ascending pharyngeal arteries were reduced in group A, as compared to the pre-stenting values [P = 0.0008, power: 0.9548]. In contrast, mean flow rates for group B remained similar to the pre-stenting values. At three months post-stenting, mean ostia surface values were significantly higher for group B (527,911 ± 306,229 μm2) than for group A (89,329 ± 59,762 μm2) [P< 0.01, power: 1.00], even though the initial dimensions of the jailed ostia were similar between groups. A statistically significant correlation was found between group (A or B), mean flow rates post-stenting and ostia surface values at three months. ConclusionWhen important collateral supply was present, jailing side arteries with flow-diverters resulted in an immediate, significant reduction in flow rate inside these arteries, as compared to the pre-stenting values. In contrast, when competitive flow was absent, jailing did not result in significant flow rate reductions inside the jailed arteries. Ostium surface values at three months were significantly higher in the terminal group of jailed arteries, compared to the anastomotic group and strongly correlated with the velocity value reductions post- stenting. Key words: flow-diverting stent, collateral arteries, endothelialization, ostium, embolization, magnetic resonance angiography, magnetic resonance imaging

CETTE thèse est consacrée à la conception d'un système d'aide au diagnostic dédiéau muscle squelettique humain. Au cours du premier volet de ce manuscrit nousproposons une nouvelle représentation basée sur les modèles parcimonieux dans le cadrede la segmentation d'Images de Résonances Magnétiques (IRM) T1 du muscle squelettiquedu mollet. Notre méthode Sparse Shape Model/ Modèle de Formes Parcimonieux(MFP), apprend un modèle statistique de formes et de textures locales annoté et réussità en tirer une représentation réduite afin de reconstruire le mécanisme musculaire sur unexemple test. Dans la seconde partie du manuscrit, nous présentons une approche baséesur des ondelettes de diffusion pour la segmentation du muscle squelettique. Contrairementaux méthodes de l'état de l'art, notre approche au cours de la phase d'apprentissagepermet à optimiser les coefficients des ondelettes, ainsi que leur nombres et leur positions.Le modèle prend en charge aussi bien les hiérarchies dans l'espace de recherche,que l'encodage des dépendances géométriques complexes et photométriques de la structured'intérêt. Notre modélisation offre ainsi l'avantage de traiter des topologies arbitraires.L'évaluation expérimentale a été effectué sur un ensemble de mollets acquisespar un scanner IRM, ainsi qu'un ensemble d'images tomodensitométriques du ventriculegauche.