La récupération fonctionnelle des patients victimes d'un accident vasculaire cérébral (AVC) ischémique est largement sous-tendue par les propriétés plastiques du cerveau et plus précisément par sa capacité à remodeler les réseaux de neurones épargnés par l'infarctus. Les études réalisées sur différents modèles animaux d'infarctus cérébral s'accordent à montrer que ces changements plastiques sont induits par le BDNF (Brain-Derived Neurotrophic Factor). Aussi, augmenter les taux cérébraux de BDNF est considéré comme une stratégie thérapeutique prometteuse de réduction des déficiences post-AVC. Dans ce contexte, notre travail avait 2 objectifs : 1) chez le rat, identifier les cellules impliquées dans la surproduction de BDNF et évaluer la pertinence de la mesure des taux circulants de BDNF pour estimer les taux de BDNF présents dans le cerveau, 2) chez le patient victime d'un infarctus cérébral, étudier l'efficacité de la fluoxétine sur la récupération motrice à 3 mois, la fluoxétine étant un inhibiteur spécifique de la recapture de la sérotonine commercialisé comme antidépresseur et capable non seulement d'augmenter la production cérébrale de BDNF mais aussi de stimuler la plasticité post-lésionnelle.Les études précliniques ont été réalisées chez le rat soumis à l'embolisation unilatérale du cerveau par un nombre variable de microsphères (en carbone et calibrées à 50 µm) afin de reproduire le large panel de souffrance cérébrale rencontré en clinique. Le BDNF a été mesuré dans le cerveau et dans le sang (plasma et sérum par technique ELISA) avant et après (4, 24h et 8j) embolisation. Nos résultats montrent :- que la production de BDNF est plus intense et plus durable dans l'hémisphère embolisé que dans l'hémisphère non embolisé et que cette production est indépendante du degré d'embolisation, marqueur indirect de la souffrance cérébrale. - que les cellules non-neuronales deviennent une source non négligeable de BDNF en cas d'ischémie, notamment les cellules endothéliales et microgliales avant 24h et les astrocytes au temps 8j.- que les taux circulants et cérébraux de BDNF ne sont pas corrélés mais qu'il existe une corrélation entre le BDNF plasmatique mesuré au temps 4h et le degré d'embolisation.L'étude clinique correspond à un essai randomisé contrôlé en double aveugle comparant la fluoxétine (20mg/j, voie orale, pendant 3 mois et débutée entre 5 et 10j après les premiers symptômes) au placebo chez des patients présentant un déficit moteur modéré à sévère sur l'échelle motrice de Fugl-Meyer (n=59 dans chaque groupe). Nos résultats montrent que l'amélioration de la fonction motrice est meilleure sous fluoxétine que placebo. En conclusion, notre travail montre l'intérêt des médicaments capables d'augmenter le BDNF et la plasticité post-lésionnelle pour améliorer le pronostic clinique de l'AVC et identifie pour la première fois les cellules endothéliales cérébrales comme une cible potentielle de ces médicaments. Il remet également en cause l'idée largement répandue selon laquelle les taux circulants de BDNF varient dans le même sens que les taux cérébraux.

Le cancer du rein est un problème majeur de santé publique. Un diagnostic précoce améliore les chances de survie. Le diagnostic repose essentiellement sur les examens d'imagerie comme l'échographie, la tomodensitométrie et l'IRM. Ces examens sont parfois associés à la biopsie et sont couteux et parfois invasifs. De plus, l'imagerie n'est pas capable de faire la distinction entre les tumeurs bénignes et les tumeurs malignes et entre les sous-types histologiques de carcinome à cellules claires qui est le plus fréquent. Il n'existe pas dans le cancer rénal de marqueur comme la PSA dans le cancer de la prostate ou la Foetoprotéine et l'HCG dans le cancer du testicule. Le but de cette étude est concentré sur la recherche des marqueurs mARNs ou miARNs dans les liquides biologiques (sérum, plasma, urine) pour le cancer du rein à cellules claires. Nous avons montré que les petits ARNs dans le sérum et les urines et l'intégrité des ARNs dans les urines étaient des outils diagnostiques dans le cancer du rein à cellules claires. Si ces petits ARNs circulants sont validés, on peut éventuellement imaginer l'intérêt pratique en clinique comme la détection des petits ARNs circulants dans l'urine pour prédire le cancer, la classification de la tumeur pour aider le clinicien, la prédiction d'une récidive ou d'une progression soit après néphrectomie soit au cours d'un traitement médical

La récupération fonctionnelle des patients victimes d’un accident vasculaire cérébral (AVC) ischémique est largement sous-tendue par les propriétés plastiques du cerveau et plus précisément par sa capacité à remodeler les réseaux de neurones épargnés par l’infarctus. Les études réalisées sur différents modèles animaux d’infarctus cérébral s’accordent à montrer que ces changements plastiques sont induits par le BDNF (Brain-Derived Neurotrophic Factor). Aussi, augmenter les taux cérébraux de BDNF est considéré comme une stratégie thérapeutique prometteuse de réduction des déficiences post-AVC. Dans ce contexte, notre travail avait 2 objectifs : 1) chez le rat, identifier les cellules impliquées dans la surproduction de BDNF et évaluer la pertinence de la mesure des taux circulants de BDNF pour estimer les taux de BDNF présents dans le cerveau, 2) chez le patient victime d’un infarctus cérébral, étudier l’efficacité de la fluoxétine sur la récupération motrice à 3 mois, la fluoxétine étant un inhibiteur spécifique de la recapture de la sérotonine commercialisé comme antidépresseur et capable non seulement d’augmenter la production cérébrale de BDNF mais aussi de stimuler la plasticité post-lésionnelle.Les études précliniques ont été réalisées chez le rat soumis à l’embolisation unilatérale du cerveau par un nombre variable de microsphères (en carbone et calibrées à 50 µm) afin de reproduire le large panel de souffrance cérébrale rencontré en clinique. Le BDNF a été mesuré dans le cerveau et dans le sang (plasma et sérum par technique ELISA) avant et après (4, 24h et 8j) embolisation. Nos résultats montrent :- que la production de BDNF est plus intense et plus durable dans l’hémisphère embolisé que dans l’hémisphère non embolisé et que cette production est indépendante du degré d’embolisation, marqueur indirect de la souffrance cérébrale. - que les cellules non-neuronales deviennent une source non négligeable de BDNF en cas d’ischémie, notamment les cellules endothéliales et microgliales avant 24h et les astrocytes au temps 8j.- que les taux circulants et cérébraux de BDNF ne sont pas corrélés mais qu’il existe une corrélation entre le BDNF plasmatique mesuré au temps 4h et le degré d’embolisation.L’étude clinique correspond à un essai randomisé contrôlé en double aveugle comparant la fluoxétine (20mg/j, voie orale, pendant 3 mois et débutée entre 5 et 10j après les premiers symptômes) au placebo chez des patients présentant un déficit moteur modéré à sévère sur l’échelle motrice de Fugl-Meyer (n=59 dans chaque groupe). Nos résultats montrent que l’amélioration de la fonction motrice est meilleure sous fluoxétine que placebo. En conclusion, notre travail montre l’intérêt des médicaments capables d’augmenter le BDNF et la plasticité post-lésionnelle pour améliorer le pronostic clinique de l’AVC et identifie pour la première fois les cellules endothéliales cérébrales comme une cible potentielle de ces médicaments. Il remet également en cause l’idée largement répandue selon laquelle les taux circulants de BDNF varient dans le même sens que les taux cérébraux. / Functional recovery after ischemic stroke largely involves brain plasticity and more accurately its ability to reorganize the neuronal networks spared by the infarct. Studies conducted on animals using different ischemic stroke models have demonstrated that plastic changes are induced by BDNF (Brain-Derived Neurotrophic Factor). Hence, increasing levels of BDNF in the brain is considered a promising therapeutic strategy to reduce post-stroke impairments. In this context, our work had 2 aims: 1) In a rat model, to identify cells involved in the over-production of BDNF and to evaluate the pertinence of the measurement of circulating BDNF levels to estimate brain BDNF levels; 2) In ischemic stroke patients, to study the effectiveness of fluoxetin on 3-month motor recovery. This drug is a selective serotonin-reuptake inhibitor commercialized as an antidepressant treatment that is not only able to increase brain production of BDNF, but also to stimulate post-lesion plasticity. Animal studies were performed on rats that underwent unilateral embolization of the brain with various amounts of carbonized calibrated (50 µm) micropsheres in order to mimick the large panel of brain injury observed in humans. BDNF levels were measured in the brain and the blood (plasma and serum, ELISA method) before and after (4, 24h, and 8d) embolization. Our results show that:- The production of BDNF was more intense and longer lasting in the embolized than in the non-embolized hemisphere, and this production was independent of the degree of embolization, an indirect marker of brain injury.- Several non-neuronal cells become a non-negligible source of BDNF after ischemia, particularly endothelial cells and microglia before 24h, and astrocytes at 8d.- Brain and circulating levels of BDNF did not correlate, but a correlation between plasma BDNF at 4h and the degree of embolization was noted.Our clinical study was a randomized placebo-controlled trial that evaluated the efficacy of fluoxetine (20mg/d, oral route, over 3 months, and starting between 5 and 10d after stroke onset) in patients with moderate to severe motor impairment measured by the Fugl-Meyer motor scale (n=59 in each group). Our results showed a greater improvement in motor recovery under fluoxetin than placebo.To conclude, our work underlines the fact that treatments able to increase BDNF levels and post-lesion brain plasticity are of interest to improve the prognosis after stroke. We have shown, for the first time, that endothelial cells are a potential target for these treatments. Our study also calls into question the widespread idea according to which circulating levels of BDNF vary in the same way as levels of BDNF in the brain.

L'essor des thérapies régénératives au cours des 10 dernières années a entraîné un effort de recherche important, mais l'obtention des cellules souches humaines en quantité suffisante reste cependant encore problématique, notamment concernant les cellules souches mésenchymateuses (CSM). Ces travaux ont donc mis en œuvre une approche à la croisée de la biologie et du génie des procédés afin d'identifier les verrous limitant la croissance des CSM. L'étude des méthodes d'intensification de culture a été entreprise grâce à l'utilisation de microporteurs et d'une plateforme de minibioréacteurs de 200~mL. Puis le développement d'un milieu de culture sans sérum a été testé dans le but de maximiser la croissance cellulaire dans des conditions biochimiques contrôlées. Les CSM humaines en tant que modèle type en thérapie cellulaire ont été démontrées comme extrêmement sensibles aux phases de congélation/décongélation, aux variations de température, à un vieillissement prématuré et nécessitant un milieu de culture complexe riche en facteurs de croissance et d'adhérence. Suite à cette étude, plusieurs écueils pourront être évités lors de la montée en échelle d'un procédé de culture de CSM afin d'intégrer leurs paramètres biologiques intrinsèques aux paramètres d'ingénierie des bioréacteurs (transfert de chaleur, contraintes hydrodynamiques, surface d'adhérence) / Progress in regenerative medicines over the past ten years have led to an important research mobilisation, but obtaining a sufficient amount of human stem cells remains nonetheless problematic, especially for mesenchymal stem cells (MSC). Hence, this work developed an approach coupling biology and process engineering to identify barriers limiting MSC growth. The study of scaled-up amplification methods was performed using microcarriers and a 200~mL minibioreactors platform. In order to maximise MSC growth in a biochemically controlled environment, a serum free medium development was tested as well. Human MSC as model cell type for cellular therapies have thus been demonstrated as extremely sensitive to freeze/thaw cycles, temperature variations, subject to premature aging and needing a complex medium enriched in multiple growth and adherence factors. Following this study, several pitfalls might be avoided during MSC process scale-up by integrating the cells biology into the bioreactors' process engineering parameters (heat transfer, hydrodamic stress, adhesion surface)

La thérapie cellulaire régénératrice permet de soigner un organe ou un tissu lésé par la transplantation de cellules saines isolées chez le patient ou un donneur sain. Les cellules transplantées se substitueront aux cellules défaillantes et régénéreront le tissu endommagé.Les cellules stromales mésenchymateuses (MSC) utilisées dans le cadre de la thérapie cellulaire sont amplifiées par culture ex vivo avant leur implantation chez le patient. Cette étape requiert la présence de facteurs de croissance généralement apportés par l’ajout de sérum, souvent d’origine animale (sérum fœtal bovin [FBS]), au milieu de culture. L’origine animale du FBS pose de nombreux problèmes de biosécurité. En effet, le risque de contamination du FBS par des virus et/ou des prions n’est pas négligeable et des anticorps dirigés contre les protéines animales ont été mis en évidence dans le sérum de certains patients transplantés. La mise au point de milieux de culture dépourvus de sérum mais préservant la viabilité et les fonctions des cellules représente dès lors un enjeu important.Au cours de ce travail, nous avons étudié les effets de la privation en sérum sur la viabilité de MSC isolées à partir de moelle osseuse humaine et des cellules SaOS-2, une lignée cellulaire ostéoblastique. Dans ces cellules, la carence en sérum inhibe les voies de signalisation MAPK ERK1/2, p38 MAPK ainsi que la voie de la PKB et favorise l’expression et l’activation des membres pro-apoptotiques de la famille des Bcl-2. In fine, elle conduit à l’activation des caspases-3/7 et à l’apoptose. Les MSC présentent toutefois une certaine tolérance à la privation en sérum.Nous avons ensuite évalué l’action de deux facteurs, le Glucose-dependent Insulinotropic Peptide (GIP) et l’adénosine triphosphate (ATP) sur les effets délétères et la mortalité induits par la carence en sérum. En effet, dans d’autres types cellulaires, le GIP et l’ATP exercent une action anti-apoptotique en réponse à différents stress cellulaires dont la privation en sérum.Après avoir vérifié la présence et la fonctionnalité du récepteur au GIP (GIPR) dans les MSC humaines ainsi que dans les cellules SaOS-2, nous avons montré que le GIP diminue de moitié la mortalité cellulaire et l’activation des caspases-3/7 observées dans les MSC carencées en sérum. L’utilisation de la forskoline et d’un inhibiteur spécifique de l’adénylate cyclase nous a permis de montrer que l’effet protecteur du GIP nécessite l’activation de la voie de l’adénylate cyclase et l’accumulation d’AMPc intracellulaire. Le GIP est cependant sans effet sur les voies de signalisation MAPK ERK1/2, p38 MAPK et PKB.L’expression des différents membres de la famille des récepteurs purinergiques avait déjà été documentée dans les MSC humaines. Nos résultats ont montré que l’ATP protège partiellement les MSC et les cellules SaOS-2 de la mort cellulaire provoquée par la culture en absence de sérum. De manière intéressante, nous avons observé que le nucléotide abolit l’activation des caspases-3/7. La présence d’ATP permet également de restaurer l’activité des MAPK ERK1/2 et p38 MAPK. Le nucléotide ne module pas la voie de signalisation de la PKB. Ensuite, nous avons confirmé l’implication des différentes voies de signalisation MAPK ERK1/2 et p38 MAPK grâce à l’utilisation de PD0325901, un inhibiteur des MEK1/2, et de SB203580, un inhibiteur de l’activité de la p38 MAPK. Ces deux inhibiteurs contrecarrent l’effet protecteur de l’ATP sur la viabilité des MSC. En outre, à l’instar du GIP, l’ATP entraine une augmentation de l’AMPc intracellulaire, probablement via l’activation du récepteur P2Y11. Cette accumulation d’AMPc participe à l’effet protecteur de l’ATP. L’ajout d’ATP dans le milieu de culture sans sérum module également l’expression des membres de la famille des Bcl-2 dont, notamment, mcl-1 qui code pour une protéine anti-apoptotique, et puma et bmf, deux gènes codant pour des protéines pro-apoptotiques. L’ATP inhibe l’activité de la protéine pro-apoptotique Bad en prévenant sa déphosphorylation.Enfin, nous avons montré que les MSC carencées en sérum libèrent de l’ATP dans le milieu extracellulaire à des concentrations 10 fois supérieures à celles mesurées dans des conditions de culture standards (10% FBS). Ceci pourrait représenter un mécanisme intrinsèque de protection contre la mort cellulaire. En conclusion, nous avons montré que le GIP et l’ATP protègent les MSC humaines et les cellules SaOS-2 de la mort cellulaire induite par la privation en sérum. Nous avons déterminé que la voie de l’adénylate cyclase-AMPc est impliquée dans cet effet protecteur. De même, l’ATP préserve l’activité des voies de signalisation MAPK ERK1/2 et p38 MAPK. Le facteur de transcription CREB pourrait être l’élément central de l’action protectrice du GIP et de l’ATP. Enfin, nos résultats suggèrent que, lorsqu’elles sont carencées en sérum, les MSC seraient capables d’activer un processus intrinsèque de survie via la libération de facteurs tels que l’ATP dans le milieu extracellulaire. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le travail de la thèse présente une série de (bio)capteurs conductimétriques, à base de la clinoptilolite, pour la détermination de l’ammonium, de l’urée et de la L-arginine. La clinoptilolite, le matériau nanométrique, possédant des propriétés de la sorption intrinsèque et une capacité d’échange cationique vis-à-vis des espèces ammonium, a été d’abord utilisée pour la réalisation d’un microcapteur conductimétrique sélectif à NH4+. Ci-après, une application de ce nanomatériau dans les biocapteurs est favorable pour le fonctionnement dans les solutions tampons multicomposants. Parmi plusieurs variantes de biocapteurs à l’urée à base de la zéolite, la plus intéressante est le biocapteur, dans lequel la couche de la clinoptilolite, déposée sur le transducteur, a été recouverte par le dépôt de la couche de l’uréase et de la zéolite. Pour l’élaboration d’un biocapteur conductimétrique hautement sensible pour la détermination de la L-arginine, l’arginase et l’uréase ont été co-réticulées sur le transducteur. Une détermination quantitative de la L-arginine dans une solution buvable « Arginine Veyron » a montré un fort accord avec les données fournies par le producteur. Une procédure détaillée de l’optimisation du biocapteur conductimétrique pour la détection de la L-arginine dans le sérum bovin a été proposée. La clinoptilolite a été également appliquée comme un modificateur dans la co-immobilisation de l’arginase et l’uréase pour améliorer les caractéristiques analytiques de biocapteur conductimétriques pour la détermination de la L-arginine / Currentwork presents a serie of conductometric (bio)sensors based on clinoptilolite, for ammonium, urea and L-arginine determination. Clinoptilolite, a nanoscale material possessing exceptional sorption and cation-exchange properties toward ammonium species, was initially used for the development of NH4+-selective conductometric microsensor. The clinoptilolite-based microsensor was selective toward ammonium in the presence of interferences that are commonly found along with ammonium in natural waters. Hereafter, an application of this nanomaterial in biosensors is favorable for operation in multicomponent buffer solutions. Among the several variants of the urea biosensors based on zeolite, considerably better characteristics were obtained for the biosensor comprising a clinoptilolite adlayer and an upper layer of immobilized urease and zeolite. In the work, for first time was developed a highly sensitive conductometric biosensor for L-arginine determination based on arginase and urease co-immobilized in a single membrane. The results of a quantitative determination of L-arginine in a drinkable solution “Arginine Veyron”, obtained by the biosensor, were in high correlation with the data provided by the producer. The L-arginine conductometric biosensor was optimized for the serum analysis. Clinoptilolite was also applied as a modifier in co-immobilization of arginase and urease for the improvement of analytical characteristics of the conductometric biosensor for L-arginine determination

This master’s thesis describes mechanism of lubricating film forming and its thickness in contact of a metal hip joint ball and a glass disc with chromium layer with presence of bovine serum as substitute of synovial fluid occured in a natural joint. Lubricating film thickness is evaluated by a thin film colorimetric interferometry, results are ploted at graphs representing dependence of lubricating film thickness on experiment duration or on mutual speed of articulating surfaces. There is described the influence of concentration of bovine serum and different kinematic conditions on lubricating film forming. From observed interferograms is apparent the adsorption of proteins to glass disc and femoral head surfaces, denaturation and formation of protein aggregations affecting the residual lubricating film thickness.

This work analyzes problems of friction and lubrication of total hip replacement (THR). At first, experimental study of friction coefficient under various conditions was conducted using hip joint simulator based on principle of pendulum. After that, lubrication film development was observed, using colorimetric interferometry with head from THR and glass cup with respect of geometry and clearance to cups made originally for THR. With respect to research study [25] it was found that increasing contact conformity leads to increased film thickness. Also protein adsorption on articulating surfaces was observed. Thanks to adsorption 80 nm film thickness was measured even if relative surface speed was zero. Furthermore protein aggregation was observed on the border of contact zone, similar aggregations were observed by Myant et al. [29] or Vrbka et al. [25]. These aggregations are formed when lubricant is under shear stress and it can positively affect film thickness. If the relative motion of articulating surfaces is not sufficient, the protein layer can`t be refreshed enough and film thickness start decreasing. Coefficient of friction 0,13 was measured when lubricating film development was observed. Close to this value are material combinations metal on polyethylene and metal on metal.

Graphene (G) and nanocrystalline diamond (NCD) are carbon allotropes and promising nanomaterials with an excellent combination of their properties, such as high mechanical strength, electrical and thermal conductivity, possibility of functionalization and very high surface area to volume ratio. For these reasons, G and NCD are employed next to electronics in biomedical applications, including implant coating, drug and gene delivery and biosensing. For a fundamental characterization of cell behavior on G and NCD, we studied osteoblast adhesion and proliferation on differently treated G and NCD. Generally, both G and NCD exhibited better properties for osteoblast cultivation than control tissue culture polystyrene. Better cell adhesion but lower cell proliferation were observed on NCD compared to G. The most surprising finding was that hydrophobic G with nanowrinkled topography enhanced cell proliferation extensively, in comparison to hydrophilic and flat G and both NCDs (hydrophobic and hydrophilic) with slightly higher roughness. Promoted cell proliferation enables faster cell colonization of G and NCD substrates, meaning faster new tissue formation which is beneficial in biomedical applications. Furthermore, it was shown that osteoblast adhesion was promoted in the initial absence of fetal bovine...

Alzheimer disease (AD) is the most frequent dementia. The prevalence is approximately 10% in 65 years old people. The current treatment is only progression protective, therefore it is crucial to find a new diagnostic approach for diagnosing AD in early stage. We analysed a set of 55 patients by the drop coating deposition Raman spectroscopy with the goal to verify previously published high sensitivity of the AD spectroscopic diagnosis in cerebral spinal fluid (CSF) and to find a new diagnostic method for blood serum (BS). We optimized measurement conditions for BS. The results were evaluated by the cluster analysis and the principal component analysis. The small set of samples exhibited high sensitivity in both CSF and BS but that distinctly decreased in the whole set. The results for CSF were affected by the choice of the analysed spectral interval. The best for AD diagnose was the interval containing peaks at 980, 1080 and 1249 cm-1.The results for BS have been the most sensitive in the whole spectral range. They have low sensitivity but high specificity for AD (92%). The usage of neural networks has conversely high sensitivity and low specificity in both sets of samples of BS and CSF. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)