« Maitrise en pédagogie des sciences de la santé »--Site Web du CHUM / La formation interprofessionnelle fait partie des objectifs de formation de la plupart des programmes de formation dans le domaine de la santé. Ainsi, il importe de s'intéresser aux modalités pédagogiques disponibles pour ce type de formation. La simulation de table est une modalité pédagogique à laquelle des éducateurs médicaux de partout dans le monde s'intéressent, et ce, particulièrement dans les cinq dernières années. Le nombre de publications concernant la simulation de table a bondi depuis 2015. Alors qu'elle était réservée principalement aux formations dans le domaine de la médecine de désastre, on note une transition vers des contextes non reliés à la médecine de désastre dans les dernières années. Cette modalité pédagogique versatile s'adapte à la fois à divers scénarios, à la formation interprofessionnelle, à un format en présentiel ou en virtuel et avec ou sans jeu de table. Elle convient à plusieurs types de professionnels œuvrant dans le domaine de la santé et en sécurité civile. La majorité du temps, les apprenants l'apprécient et ils améliorent leurs connaissances suite à ces simulations. Certaines études ont également démontré que les apprenants changent leur comportement au quotidien suite à ce type de formation, mais nous ne savons pas si ce changement de comportement améliore nécessairement la qualité et la sécurité des soins aux patients. / Interprofessional education is now part of the learning objectives of the vast majority of training programs in healthcare education. Hence, educators are interested in knowing more about different teaching methods for interprofessional education. Tabletop simulation is a teaching method about which medical educators from all around the world are interested, especially in the past five years. The number of publications about tabletop exercises exploded since 2015. While its focus was principally disaster medicine, we note a transition towards other areas in the past years. This versatile teaching method adapts to different scenarios, to interprofessional education, to a face to face or virtual format and with or without a board game. It is suitable for multiple healthcare professions and even for the interactions with civil security. Most of the time, learners have appreciated it and have improved their knowledge following tabletop exercises. Some studies even demonstrate that learners have changed their behavior at work following their training, but we don't know if these behavioral changes have led to improved quality and security of patient care.

Plusieurs patients atteints d’un cancer de la prostate (CaP) se verront prescrire l'hormonothérapie (HT) en raison du stade avancé ou en cas d’une récidive de la maladie, pour freiner la progression de la maladie et améliorer leur survie. Cependant, l’HT présente des effets pouvant nuire significativement à la santé du patient. / Many prostate cancer patients will be treated with hormonotherapy (HT), depending of the cancer stage. But HT presents some side effects that could be harmful to the patient.

Les microARNs sont des petits ARNs non codants d'environ 22 nucléotides qui régulent négativement la traduction de l'ARN messager cible (ARNm) et ont donc des fonctions cellulaires. Le microARN-16 (miR-16) est connu pour ses effets antiprolifératifs. Nous avons observé que l’expression de miR-16 est diminuée dans les cellules endothéliales humaines sénescentes et quiescentes en comparaison à des cellules prolifératives. Une analyse informatique des sites potentiels de liaison de miR-16 prévoit que GLUT-4, un transporteur du glucose insulinodépendant, pourrait être une cible potentielle du miR-16. Nous avons donc testé l'hypothèse que miR-16 régule négativement le métabolisme du glucose cellulaire. Dans des HUVEC, l'inhibition de miR-16 endogène avec des anti-miRNA oligonucléotides (AMO) augmente les niveaux protéiques de GLUT-4 de 1,7 ± 0,4 fois (p=0,0037 ; n=9). Dans des souris nourries avec un régime alimentaire normal ou riche en graisse et en sucre, l’expression de GLUT-4 dans le muscle squelettique a tendance à corréler négativement avec les niveaux de miR-16 (p=0,0998, r2=0,3866, n=4). Ces résultats suggèrent que miR-16 est un régulateur négatif de GLUT-4 et qu’il pourrait être impliqué dans la régulation du métabolisme cellulaire du glucose. / MicroRNAs are small noncoding RNAs of approximately 22 nucleotides that negatively regulate translation of the target messenger RNA (mRNA) and therefore have cellular functions. MicroRNA-16 (miR-16) is known to display anti-proliferative effects. We observed that miR-16 was down-regulated in non-proliferative human senescent endothelial cells. Computational analysis of the potential binding sites of miR-16 predicted that GLUT-4, an insulin-dependent glucose transporter, is a potential target of miR- 16. We therefore tested the hypothesis that miR-16 down-regulates cellular glucose metabolism. In HUVEC, inhibition of using anti-miRNA oligonucleotides (AMO) endogenous miR-16 up-regulated GLUT-4 protein levels 1,7 ± 0,39 folds (p=0,0037; n=9). In mice fed a regular or high fat diet, skeletal muscle expression of GLUT-4 tended to negatively correlate with miR- 16 levels (p=0,0998, r2=0,3866, n=4). These results suggest that miR-16 is a negative regulator of GLUT-4 and may be involved in the regulation of cellular glucose metabolism.

Les isoenzymes du CYP450 sont grandement impliquées dans le métabolisme oxydatif des médicaments et des variations dans leur activité (interactions médicamenteuses, polymorphismes génétiques) peuvent occasionner des changements importants dans les concentrations plasmatiques et tissulaires des médicaments. Le foie régit de façon prédominante les concentrations plasmatiques des médicaments en raison d’une forte concentration des CYP450s dans cet organe. En moyenne, l’élimination d’un médicament par métabolisme représente environ 75% des mécanismes de clairance par rapport à 20% par voie rénale et 10% par la bile sous forme inchangée. Les CYP450s contribuent à environ 75% du métabolisme des médicaments. Il est ainsi logique de s’attarder au comportement et facteurs influençant l’expression et l’activité des CYP450s. L’abondance et la variété des CYP450s exprimés diffèrent entre le foie et les tissus extra-hépatiques. Le rôle de ces isoenzymes dans le devenir extra-hépatique des composés endogènes et exogènes demeure peu étudié malgré leur implication et association reconnue dans certains échecs thérapeutiques, interactions médicamenteuses ou toxicités tissulaires. Le ventricule de cœur humain exprime (ARNmessager) de façon variable certaines isoenzymes dont le CYP1A1, 2B6, 2C8, 2C9, 2D6, 2E1, 2J2, 3A5 et 4A11. La participation de ces isoenzymes exprimées dans la paroi ventriculaire cardiaque dans le métabolisme des médicaments reste à ce jour inconnue. Établir l’existence d’une participation active de certains CYP450s, étudier leur profil métabolique et leur contribution dans la clairance locale tout en déterminant les facteurs responsables de leur variabilité en terme d’activité et d’expression (ARNm) dans le tissu ventriculaire cardiaque humain représente l’objectif principal des travaux de recherche présentés dans cette thèse. Le premier volet fût le développement de cocktails médicamenteux afin d’optimiser la quantité de résultats à travers l’usage unique d’un tissu avec des substrats sélectifs jumelés à des méthodes analytiques ultra-sensibles et spécifiques (manuscrit 1). Parmi les 9 composés testés, les substrats ébastine et chlorzoxazone, substrats-cibles reconnus des isoenzymes CYP2J2 et CYP2E1 respectivement, ont démontré des activités menant à l’étude approfondie de leur profil métabolique généré par la fraction microsomale de ventricules de cœurs humains explantés (MCH). Ces travaux ont démontré une cinétique préférentielle et de très haute affinité par les MCH envers la voie d’hydroxylation de l’ébastine décrite par un modèle Michaelis-Menten. Jumelé à des essais d’inhibition, un lien fût établi, pour la toute première fois, entre l’hydroxylation de l’ébastine et l’isoenzyme CYP2J2 (manuscrit 2). L’hydroxylation de l’ébastine par les MCH fût aussi reconnue comme étant hautement variable entre des individus adressés à une transplantation cardiaque présentant des cardiomyopathies potentiellement mortelles n’étant plus maîtrisées par les thérapies ou traitements standards. L’objectif de ce dernier volet était d’étudier des facteurs (extrinsèques et intrinsèques, dont le polymorphisme du CYP2J2*7) connus chez ces patients et leur implication dans la variabilité de l’expression du CYP2J2 (ARNm) et de son activité enzymatique, déduite par l’étude du comportement métabolique du marqueur ébastine suite à une analyse des paramètres de cinétique enzymatique (Km, Vmax, CLint). Il a été démontré que le sexe, le côté gauche du ventricule, la prise d’amiodarone et le diagnostic clinique d’ischémie sont associés à la variabilité d’expression (ARNm) et d’activité (Km, Vmax, CLint) du CYP2J2 et expliquent environ 20% de la variabilité observée entre les individus. Il s’agit des premiers travaux expliquant une portion de la variabilité associée à l’expression (ARNm) et l’activité du CYP2J2 dans le ventricule du cœur humain (manuscrit 3). Finalement, nos résultats suggèrent que la capacité métabolique du CYP2J2 au sein des MCH est réelle et importante et pourrait participer aux fluctuations locales des concentrations de médicaments. L’extrapolation des résultats obtenus in vitro à l’échelle in vivo (organe entier) a permis de mettre en perspective la contribution métabolique du CYP2J2 dans le contexte locale physiologique du tissu ventriculaire cardiaque étudié. Nos résultats appuient la proposition que la concentration libre plasmatique ne reflète pas nécessairement la concentration tissulaire efficace puisque des mécanismes locaux de métabolisme enzymatique (CYP2J2) peuvent grandement faire varier la concentration libre au site d’action intracellulaire. Les résultats obtenus répondent à un besoin en recherche de comprendre le comportement et l’ampleur de la participation de différentes isoenzymes du CYP450 connues s’exprimant dans le cœur humain envers le métabolisme de médicaments s’y distribuant et ultimement prédire leurs concentrations intracellulaires. / CYP450 isoenzymes are greatly involved in oxidative drug metabolism and changes in their activity (drug interactions, genetic polymorphisms) can cause significant changes in plasma and tissue concentrations of the drugs. The liver predominantly governs plasma concentrations of drugs because of a high concentration of CYP450s. On average, the elimination of a drug through metabolism accounts for about 75% of clearance mechanisms compared to 20% via renal excretion and 10% via the bile excretion. The CYP450s contribute to about 75% of drug metabolism. It is thus logical to study factors influencing the expression and activity of CYP450s. Abundance and variety of expressed CYP450s differ between the liver and extrahepatic tissues. The role of these enzymes endogenous and drugs concentrations in the extrahepatic tissues is poorly studied despite their involvement and association recognized in some treatment failures, drug interactions or tissue toxicity. The ventricles of the human heart express (messenger RNA) variably some isoenzymes including CYP1A1, 2B6, 2C8, 2C9, 2D6, 2E1, 2J2, 3A5 and 4A11. The participation of these isoenzymes expressed in the cardiac ventricular wall in drug metabolism remains unknown to this day. Establishing the existence of an active participation of some CYP450s, their metabolic profile and contribution to the local clearance and determining factors responsible for variability in activity and expression (mRNA) in the cardiac ventricular tissue human is the main objective of the research presented in this thesis. The first module was the development of drug cocktails to maximize the amount of results through the use of low amount of heart tissue with selective substrates matched with highly sensitive and specific analytical methods (manuscript 1). Of the nine compounds tested 2 substrates, ebastine and chlorzoxazone, probe of CYP2E1 and CYP2J2 respectively, have demonstrated activities leading to a thorough study of their metabolic profile generated by the microsomal fraction of the ventricles of explanted human hearts (MCH). This work demonstrated preferential kinetics, described by a Michaelis-Menten model, and very high affinity towards the MCH hydroxylation pathway for ebastine. Combined with inhibition assays, a link was established, for the first time, between the hydroxylation of ebastine and the isoenzyme CYP2J2 (manuscript 2). Hydroxylation of ebastine by MCH was also recognized as being highly variable between individuals that went through a heart transplant with life-threatening cardiomyopathies that are no longer controlled by standard therapies or treatments. The aim of this last part was to study factors (extrinsic and intrinsic, such as polymorphism of CYP2J2 * 7) known in these patients and their involvement in the variability of expression (mRNA) and enzymatic activity of CYP2J2 studied through the analysis of the enzyme kinetic profile of ebastine (Km, Vmax, CLint). It has been shown that gender, the left ventricle, use of amiodarone and clinical diagnosis of ischemia were associated with the variability of expression (mRNA) and activity (Km, Vmax, CLint) of CYP2J2 and those factors account for about 20% of the observed variability between individuals. This is the first work to explain a portion of the variability associated with the expression (mRNA) and activity of CYP2J2 in the ventricle of the human heart (manuscript 3). Overall, our results suggested that the metabolic capacity of CYP2J2 by MCH is real and important and could participate in local fluctuations of drug levels. The extrapolation of in vitro results to in vivo scale (whole body) helped to put into perspective the contribution of CYP2J2 in the local physiological context of the cardiac ventricular tissue studied. Our results support the proposal that the free plasma concentration does not necessarily reflect the effective tissue concentration as local mechanisms, in this case enzymatic metabolism by CYP2J2, could greatly provoke variation in free intracellular concentration at the site of action. The results obtained meet a need in research to understand the behavior and extent of participation of various CYP450 isoenzymes known to be expressed in the human heart on the local metabolism of drugs that are distributed locally and ultimately developing tools to predict the intracellular drug concentrations in the physiological context.

Le but de cette étude consiste à démontrer l’impact positif d’une supplémentation en glutamine chez des nageurs élites, afin d’améliorer le statut immunitaire et d’évaluer si les changements plasmatiques de la glutamine peuvent expliquer l’incidence d’infections des voies respiratoires (IVRS). En parallèle, ce projet évalue si les apports alimentaires influencent la glutamine plasmatique et l’incidence d’IVRS. L’étude s’est effectuée auprès de 14 athlètes élites (8 hommes, 6 femmes). Chaque athlète a participé aux deux conditions expérimentales : un supplément de glutamine et une solution placebo isocalorique. Les périodes de supplémentation se déroulaient sur sept jours, incluant trois journées consécutives de compétition. Le profil hématologique, après les compétitions, montre qu’un supplément de glutamine n’améliore pas significativement la concentration plasmatique en glutamine ni les niveaux de cytokines comparativement à une solution placebo. Bien que les résultats soient semblables sous les deux conditions, les niveaux post-compétition ont tendance à être supérieurs aux valeurs pré-supplémentation, lorsqu’un apport exogène en glutamine est fourni à l’organisme alors que les concentrations plasmatiques de glutamine tendent à diminuer lorsqu’une solution placebo est administrée (p=0.067). L'incidence d’IVRS ne peut être expliquée par une faible concentration plasmatique de glutamine ni par un apport exogène de glutamine. On observe cependant une augmentation d’IVRS suite aux compétitions, soient de 8 athlètes pour le groupe placebo contre 3 au groupe glutamine. Les athlètes atteints d'IVRS semblent consommer moins d'énergie totale (kcal) et de protéines que les athlètes sains (p=0.060). Les résultats obtenus ne démontrent pas qu’une supplémentation en glutamine améliore le profil immunitaire et ne prévienne l’incidence d’IVRS, mais ils soulèvent l’hypothèse qu’un apport exogène en glutamine stabilise les niveaux plasmatiques de glutamine, permettant aux athlètes de poursuivre leurs entraînements et de récupérer efficacement. / The purposes of this study were to determine the positive impacts of glutamine supplementation upon immune system status and to determine whether changes in plasma glutamine relate to the appearance of upper respiratory tract infections (URTI) in elite swimmers. Furthermore, this study evaluated dietary intakes and its influence on immune parameters and URTI incidence. Fourteen athletes (8 men, 6 women) took part of the study. Each athlete participated in both experimental conditions: glutamine supplement and an isocaloric solution placebo. The supplementation period lasted seven day, including three consecutive competing days. Post competing hematologic profils of swimmers show that glutamine supplement does not significantly improve plasma glutamine neither cytokines levels, compared to a placebo solution. Even if plasma glutamine concentrations are similar with both conditions, the post competiting levels tend to be higher than pre competing values, when glutamine is supplemented. Futhermore, plasma glutamine levels show a decreasing trend under control conditions (p=0.060). In this study, URTI can not be explained by low plasma glutamine or supplemented glutamine. However, URTI incidence is higher after competitions, where 8 athletes showed symptoms (control group) and 3 only in the experimental group. Athletes with URTI seem to consume less energy and proteins than healthy athletes (p=0.060). These data does not suggest that glutamine supplementation improves immune function or prevents URTI in highly trained swimmers during competition. However, results support the hypothesis that exogenous glutamine stabilizes plasma glutamine levels, allowing athletes to tolerate training workload and recover properly.

La technique du laser femtoseconde (fs) a été précédemment utilisée pour la production de nanoparticules d'or dans un environnement aqueux biologiquement compatible. Au cours de ce travail de maîtrise, cette méthode a été investiguée en vue d'une application pour la fabrication de nanocristaux de médicament en utilisant le paclitaxel comme modèle. Deux procédés distincts de cette technologie à savoir l'ablation et la fragmentation ont été étudiés. L'influence de la puissance du laser, de point de focalisation, et de la durée du traitement sur la distribution de taille des particules obtenues ainsi que leur intégrité chimique a été évaluée. Les paramètres ont ainsi été optimisés pour la fabrication des nanoparticules. L’évaluation morphologique et chimique a été réalisée par microscopie électronique et spectroscopie infrarouge respectivement. L'état cristallin des nanoparticules de paclitaxel a été caractérisé par calorimétrie differentielle et diffraction des rayons X. L'optimisation du procédé de production de nanoparticules par laser fs a permis d'obtenir des nanocristaux de taille moyenne (400 nm, polydispersité ≤ 0,3). Cependant une dégradation non négligeable a été observée. La cristallinité du médicament a été maintenue durant la procédure de réduction de taille, mais le paclitaxel anhydre a été transformé en une forme hydratée. Les résultats de cette étude suggèrent que le laser fs peut générer des nanocristaux de principe actif. Cependant cette technique peut se révéler problématique pour des médicaments sensibles à la dégradation. Grâce à sa facilité d'utilisation et la possibilité de travailler avec des quantités restreintes de produit, le laser fs pourrait représenter une alternative valable pour la production de nanoparticules de médicaments peu solubles lors des phases initiales de développement préclinique. Mots-clés: paclitaxel, nanocristaux, laser femtoseconde, ablation, fragmentation / Femtosecond (fs) laser ablation and fragmentation, a novel technique based upon the breakdown of material using laser energy was previously used for the production of fine gold nanoparticles in suspension. This technique has been newly investigated for the fabrication of paclitaxel nanocrystals in aqueous solution. In this work, we report the fabrication and characterization of paclitaxel nanocrystals generated by fs laser technology. Two distinct methods of this technology have been explored: ablation and fragmentation. The influence of the laser power, focusing position and treatment time on the particle size, size distribution and chemical integrity of the drug has been studied. Morphology and chemical composition of the finest paclitaxel nanocrystal formulation was studied by scanning electron microscopy and Fourier-transform infrared spectroscopy respectively. Differential scanning calorimetry and X-ray diffraction analyses were employed to evaluate the polymorphic state of the paclitaxel nanocrystals. Optimal laser fabrication parameters have been established for the fabrication of uniformly small sized paclitaxel nanocrystals. Those optimal conditions generated finely-sized paclitaxel nanoparticles (400 nm, PDI ≤ 0.3) with a considerable degradation. The drug remained crystalline upon nanonization at high power, though the anhydrous crystals were converted to a partially hydrated form. These findings suggest that drug nanocrystals could be produced using the fs laser technology; however, this technique may be inappropriate for drugs sensitive to degradation. Moreover, the simple fabrication of drug nanocrystals using the fs laser fragmentation presents a great asset for the intial phases of preclinical development of many poorly soluble drug candidates, which are not as sensitive as paclitaxel. Keywords: paclitaxel, nanocrystals, femtosecond, ablation, fragmentation

Introduction : Les statines ont prouvé leur efficacité dans le traitement des dyslipidémies. Cependant, ces molécules sont associées à des effets secondaires d’ordre musculaire. Puisque ces effets peuvent avoir des conséquences graves sur la vie des patients en plus d’être possiblement à l’origine de la non-observance d’une proportion importante des patients recevant une statine, un outil pharmacogénomique qui permettrait d’identifier a priori les patients susceptibles de développer des effets secondaires musculaires induits par une statine (ESMIS) serait très utile. L’objectif de la présente étude était donc de déterminer la valeur monétaire d’un tel type d’outil étant donné que cet aspect représenterait une composante importante pour sa commercialisation et son implantation dans la pratique médicale courante. Méthode : Une première simulation fut effectuée à l’aide de la méthode de Markov, mais celle-ci ne permettait pas de tenir compte de tous les éléments désirés. C’est pourquoi la méthode de simulation d'évènements discrets fut utilisée pour étudier une population de 100 000 patients hypothétiques nouvellement initiés sur une statine. Cette population virtuelle a été dupliquée pour obtenir deux cohortes de patients identiques. Une cohorte recevait le test et un traitement approprié alors que l'autre cohorte recevait le traitement standard actuel—i.e., une statine. Le modèle de simulation a permis de faire évoluer les deux cohortes sur une période de 15 ans en tenant compte du risque de maladies cardio-vasculaires (MCV) fatal ou non-fatal, d'ESMIS et de mortalité provenant d’une autre cause que d’une MCV. Les conséquences encourues (MCV, ESMIS, mortalité) par ces deux populations et les coûts associés furent ensuite comparés. Finalement, l’expérience fut répétée à 25 reprises pour évaluer la stabilité des résultats et diverses analyses de sensibilité ont été effectuées. Résultats : La différence moyenne des coûts en traitement des MCV et des ESMIS, en perte de capital humain et en médicament était de 28,89 $ entre les deux cohortes pour la durée totale de l’expérimentation (15 ans). Les coûts étant plus élevés chez celle qui n’était pas soumise au test. Toutefois, l’écart-type à la moyenne était considérable (416,22 $) remettant en question la validité de l’estimation monétaire du test pharmacogénomique. De plus, cette valeur était fortement influencée par la proportion de patients prédisposés aux ESMIS, par l’efficacité et le coût des agents hypolipidémiants alternatifs ainsi que par les coûts des traitements des ESMIS et de la valeur attribuée à un mois de vie supplémentaire. Conclusion : Ces résultats suggèrent qu’un test de prédisposition génétique aux ESMIS aurait une valeur d’environ 30 $ chez des patients s’apprêtant à commencer un traitement à base de statine. Toutefois, l’incertitude entourant la valeur obtenue est très importante et plusieurs variables dont les données réelles ne sont pas disponibles dans la littérature ont une influence importante sur la valeur. La valeur réelle de cet outil génétique ne pourra donc être déterminée seulement lorsque le modèle sera mis à jour avec des données plus précises sur la prévalence des ESMIS et leur impact sur l’observance au traitement puis analysé avec un plus grand nombre de patients. / Introduction: Statins have proven their efficacy in the treatment of dyslipidemias. However, these molecules are associated with muscular side effects. Since these side effects may have adverse consequences on patients’ daily life and have an important role in the discontinuation of statin therapy in a large proportion of patients, it would be useful to develop a pharmacogenomic test that identifies a priori the individuals who are likely to develop statin-related muscular side effects (SRMSE). The objective of the present study was to determine of the monetary value of such a type of test considering that this aspect would represent an important component of its marketing and implementation into medical practice. Method: The first simulation was carried out using the method of Markov, but this one did not allow consider all the desired elements. This is why the discrete events simulation method have been used to study a population of 100 000 hypothetical patients newly initiated on a statin. This virtual population was duplicated to have two identical cohorts of patients. The first one was administered the test and a suitable treatment while the second received the current standard treatment—that is, a statin. The model allowed the two cohorts to evolve over a period of 15 years taking into account the risks of fatal and non fatal cardiovascular diseases (CVD), SRMSE and mortality from other causes than CVD. The consequences (CVD, SRMSE, death) incurred in these two populations and the associated costs were then compared. Finally, the process was repeated 25 times to assess the stability of the results and various sensitivity analyses were carried out. Results: The mean difference of CVD and SRMSE treatments, lost of human capital and drugs costs between the two cohorts was of 28.89 $, these costs being higher in the cohort who was not administered the test. However, the standard deviation with the average was considerable (416.22 $) calling in question the validity of the monetary estimate of the test pharmacogenomic.This difference varied a lot as a function of the proportion of patients being predisposed to SRMSE, the efficacy and the costs of the alternative treatments, the SRMSE cost, and the value assigned to one additional month of life. Conclusion: The results suggest that a test of genetic predisposition to SRMSE would have a value around 30 $ in patients who start a statin treatment. However, uncertainty surrounding the value obtained is very important and several variables for which the real data are not available in the literature have an important influence on the value. The real value of this genetic tool could thus be given only when the model is updated with more precise data on the prevalence of the ESMIS and their impact on the observance at the treatment and then analyzed with a higher number of patients.

Les maladies cardio-vasculaires demeurent une cause majeure de mortalité et morbidité dans les sociétés développées. La recherche de déterminants prédictifs d’évènements vasculaires représente toujours un enjeu d’actualité face aux coûts croissants des dépenses reliées aux soins médicaux et à l’élargissement des populations concernées, notamment face à l’occidentalisation des pays émergeants comme l’Inde, le Brésil et la Chine. La cardiologie nucléaire occupe depuis trente ans, une place essentielle dans l’arsenal des méthodes diagnostiques et pronostiques des cardiopathies. De plus, de nouvelles percées permettront de dépister d’une façon plus précoce et précise, la maladie athérosclérotique cardiaque et périphérique chez les populations atteintes ainsi qu’en prévention primaire. Nous présenterons dans cette thèse, deux approches nouvelles de la cardiologie nucléaire. La dysfonction endothéliale est considérée comme le signal pathologique le plus précoce de l’athérosclérose. Les facteurs de risques cardiovasculaires traditionnels atteignent la fonction endothéliale et peuvent initier le processus d’athérosclérose même en l’absence de lésion endothéliale physique. La quantification de la fonction endothéliale coronarienne comporte donc un intérêt certain comme biomarqueur précoce de la maladie coronarienne. La pléthysmographie isotopique, méthodologie développée lors de ce cycle d’étude, permet de quantifier la fonction endothéliale périphérique, cette dernière étant corrélée à la fonction endothéliale coronarienne. Cette méthodologie est démontrée dans le premier manuscrit (Harel et. al., Physiol Meas., 2007). L’utilisation d’un radiomarquage des érythrocytes permet la mesure du flot artériel au niveau du membre supérieur pendant la réalisation d’une hyperémie réactive locale. Cette nouvelle procédure a été validée en comparaison à la pléthysmographie par jauge de contrainte sur une cohorte de 26 patients. Elle a démontré une excellente reproductibilité (coefficient de corrélation intra-classe = 0.89). De plus, la mesure du flot artérielle pendant la réaction hyperémique corrélait avec les mesure réalisées par la méthode de référence (r=0.87). Le deuxième manuscrit expose les bases de la spectroscopie infrarouge comme méthodologie de mesure du flot artériel et quantification de la réaction hyperémique (Harel et. al., Physiol Meas., 2008). Cette étude utilisa un protocole de triples mesures simultanées à l’aide de la pléthysmographie par jauge de contrainte, radio-isotopique et par spectroscopie infrarouge. La technique par spectroscopie fut démontrée précise et reproductible quant à la mesure des flots artériels au niveau de l’avant-bras. Cette nouvelle procédure a présenté des avantages indéniables quant à la diminution d’artéfact et à sa facilité d’utilisation. Le second volet de ma thèse porte sur l’analyse du synchronisme de contraction cardiaque. En effet, plus de 30% des patients recevant une thérapie de resynchronisation ne démontre pas d’amélioration clinique. De plus, ce taux de non-réponse est encore plus élevé lors de l’utilisation de critères morphologiques de réponse à la resynchronisation (réduction du volume télésystolique). Il existe donc un besoin urgent de développer une méthodologie de mesure fiable et précise de la dynamique cardiaque. Le troisième manuscrit expose les bases d’une nouvelle technique radio-isotopique permettant la quantification de la fraction d’éjection du ventricule gauche (Harel et. al. J Nucl Cardiol., 2007). L’étude portant sur 202 patients a démontré une excellente corrélation (r=0.84) avec la méthode de référence (ventriculographie planaire). La comparaison avec le logiciel QBS (Cedar-Sinai) démontrait un écart type du biais inférieur (7.44% vs 9.36%). De plus, le biais dans la mesure ne démontrait pas de corrélation avec la magnitude du paramètre pour notre méthodologie, contrairement au logiciel alterne. Le quatrième manuscrit portait sur la quantification de l’asynchronisme intra-ventriculaire gauche (Harel et. al. J Nucl Cardiol, 2008). Un nouveau paramètre tridimensionnel (CHI: contraction homogeneity index) (médiane 73.8% ; IQ 58.7% - 84.9%) permis d’intégrer les composantes d’amplitude et du synchronisme de la contraction ventriculaire. La validation de ce paramètre fut effectuée par comparaison avec la déviation standard de l’histogramme de phase (SDΦ) (médiane 28.2º ; IQ 17.5º - 46.8º) obtenu par la ventriculographie planaire lors d’une étude portant sur 235 patients. Ces quatre manuscrits, déjà publiés dans la littérature scientifique spécialisée, résument une fraction des travaux de recherche que nous avons effectués durant les trois dernières années. Ces travaux s’inscrivent dans deux axes majeurs de développement de la cardiologie du 21ième siècle. / Cardiovascular diseases remain a major cause of mortality and morbidity in developed countries. The search for predictive determinants of vascular events represents a relevant and timely goal, considering the increasing costs of medical care and the progress in developing countries such as India, Brazil and China. Nuclear cardiology has, for 30 years, played an essential role in the diagnosis and prognosis of various cardiac and vascular diseases. Moreover, new developments will allow earlier and more specific detection of cardiac and peripheral atherosclerosis disease in affected individuals and in primary prevention. In this thesis, we will focus on advances in two major themes of nuclear cardiology. Endothelial dysfunction is regarded as the earliest pathological markers of atherosclerosis. Traditional cardiovascular risks factors impair endothelial function and can initiate the atherosclerosis process, even in the absence of overt endothelial disruption. Quantification of coronary endothelial function is, therefore, of considerable interest as an early biomarker for coronary disease. The radionuclide plethysmography methodology developed during the course of my doctoral studies allows the quantification of peripheral endothelial function, which has been correlated with coronary endothelial function. This methodology is detailed in the first manuscript (Harel et. al., Physiol Meas., 2007). The use of red blood cell radio-labeling permits arterial flow to be measured in the upper limb during local reactive hyperemia. This new procedure was validated against strain gauge plethysmography in a cohort of 26 patients with excellent reproducibility (intraclass coefficient of correlation = 0.89). Moreover, the arterial measurements of flow during the hyperemic reaction correlated well with the reference method (r=0.87). The second manuscript exposes the basis of infrared spectroscopy as a method for measuring arterial flow and quantifying the hyperemic reaction (Harel et. al., Physiol Meas., 2008). The study protocol consisted of simultaneous measurements by strain gauge, radionuclide and infrared spectroscopy plethysmography. The spectroscopy technique was shown to be precise and reproducible for forearm measurement of arterial blood flow. This novel procedure came major advantages in reducing artifacts and in its ease of use. The second axis of my thesis relates to the analysis of cardiac contraction synchrony. Indeed, more than 30% of patients receiving resynchronization therapy do not show clinical improvement. Moreover, this non-response rate is even higher if we consider morphological criteria of resynchronization (end-systolic volume reduction). There is therefore, an urgent need to improve a methodology to reliably and precisely measure cardiac dynamics so as to identify and monitor potential responders. The third manuscript exposes the basis of a new radionuclide technique to quantify left ventricle ejection fraction (Harel et. al. J Nucl Cardiol., 2007). The study of 202 patients showed an excellent correlation (r=0.84) with the reference method (planar ventriculography). The comparison with QBS software (Cedar-Sinai), showed a lower standard deviation of bias (7.44% vs 9.36%). Moreover, unlike the alternative software, the bias did not correlate with the magnitude of the ejection fraction. The fourth manuscript relates to the quantification of the left intra-ventricular synchronism (Harel et. al. J Nucl Cardiol, 2008). A new three-dimensional parameter (CHI: contraction homogeneity index) (median 73.8%; IQ 58.7% - 84.9%) was defined to allow the integration of amplitude and synchrony components of ventricular contraction. Validation of this parameter was undertaken out by comparing the standard deviation of the histogram of phase (SDΦ) (median 28.2º; IQ 17.5º- 46.8º) obtained by planar ventriculography in a study of 235 patients. These four manuscripts, already published in the specialized scientific literature, summarize a fraction of the research tasks that we have carried out during the three last years, representing two major axes of nuclear cardiology advancement in the 21st century.

Sommaire L’oxygène fait partie intégrante de l’environnement et ceci jusqu’au fonctionnement même des structures cellulaires qui composent le corps humain. Deux systèmes sont intimement liés à la distribution de l’oxygène, ce sont les systèmes cardiovasculaire et respiratoire. La transparence du système optique de l’œil peut être exploitée afin de mesurer de façon non invasive la concentration en oxyhémoglobine du sang qui alimente le système nerveux central. L’oxygénation capillaire de l’œil a été mesurée par spectro-réflectométrie dans deux régions de l’œil: d’une part les capillaires de la zone du nerf optique qui représentent principalement la circulation rétinienne; d’autre part, les capillaires du limbe cornéen. Cinq sujets volontaires, non fumeurs, sains, âgés de 20 à 45 ans et cinq sujets volontaires, fumeurs, sains, âgés de 20 à 40 ans ont participé à cette étude. Tous ces sujets ont été exposés à des conditions d’hyper et d’hypo oxygénation. Une séance d’expérimentations était composée d’un enregistrement continu de 360 secondes. Durant la première étape de 60 secondes, le sujet respirait de l’air ambiant. Durant une deuxième étape de 180 secondes, le sujet était exposé soit à une condition d’hyper (60% O2) soit, à une condition d’hypo oxygénation (15% O2), tandis que les 120 dernières secondes de la séance de mesure permettait d’exposer le sujet, une fois de plus à l’air ambiant. Le rythme cardiaque et les changements d’oxygénation artérielle au niveau du doigt étaient mesurés pendant ce temps vec le sphygmo-oxymètre. Les variations du taux d’oxyhémoglobine du sang au niveau capillaire de l’œil (nerf optique ou sclérotique) étaient toujours en corrélation directe avec les variations du taux d’oxyhémoglobine artériel. Toutefois, les capillaires du nerf optique offrent plus de précision pour les mesures d’oxygénation, relativement aux mesures d’oxygénation du sang contenu dans les capillaires de la sclérotique. La précision de la mesure de la concentration d’oxyhémoglobine obtenue dans cette étude par spectro-réflectométrie de l’œil, en fait un instrument utile au diagnostic d’une grande partie des pathologies pulmonaires ou oculaires. / Abstract Oxygen is an integral part of the environment. It has a major role to play in the cellular structures of the human body. The two systems, which are closely related to the distribution of oxygen within the body are the cardiovascular and the respiratory systems. The transparency of the eye can be used as a way to non-invasively measure the concentration of oxyhemoglobin in the blood which feeds the central nervous system. The capillary oxygenation of the eye was measured using multichannel spectro-reflectometry technology. Two areas of the eye were studied: the capillaries of the optical nerve which represent retinal circulation as well as the capillaries of the eye at the corneal limbus. Five healthy non-smoking volunteers aged 20-45 years and five healthy smoking volunteers aged 20-40 years took part in this study. All subjects were exposed to hypo and hyper oxygenation conditions. The experimental session was composed of a continuous recording of 360 seconds. In the first 60 seconds, volunteers breathed ambient air, followed by a second phase of 180 seconds during which the subjects were either exposed to a condition of hyper (60% O2) or hypo oxygenation (15% O2). The final phase of the experimental session was an exposure to ambient air. Cardiac rhythm and arterial oxygenation were measured at the tip of the finger with a sphygmo-oxymeter. Clearly, variations in the oxyhemoglobin blood concentration in the capillaries of the optic nerve or the sclerotic are always directly correlated with variations in the arterial oxyhemoglobin levels. However, the optic nerve capillaries offer more precision for measurements of oxygenation as compared to the sclerotic capillaries. In this study, accurate information has been provided on the oxyhemoglobin concentration using spectro-reflectometry of the eye. This technology could become a tool in the diagnosis of various pulmonary or ocular pathologies.

Le neuroblastome (NB) représente 8% de tous les cancers pédiatriques et est caractérisé par sa grande hétérogénéité clinique. Afin d’évaluer son pronostic, plusieurs facteurs génétiques sont utilisés : amplification de MYCN, délétion 1p, gain 11q et gain 17q. Les buts de notre travail étaient d’abord de vérifier si l’hybridation in situ en fluorescence (FISH) permet une analyse complète de ces anomalies et ensuite, en utilisant une analyse globale du génome telle le polymorphisme nucléotidique simple (SNP), de vérifier la concordance avec les résultats de la FISH et le pronostic potentiel des anomalies du 14q, en particulier du gène AKT. Nous avons donc établi un panel de sondes pour la FISH qui a été appliqué sur 16 tumeurs non-fixées. Après isolation de l’ADN de 36 tumeurs, nous avons effectué une analyse génotypique par SNP utilisant les puces « Affymetrix Genome-Wide Human SNP Array 6.0 » contenant 945,826 sondes non polymorphiques et 906,000 sondes polymorphiques. Nos résultats ont démontré que la FISH permet l’évaluation complète des anomalies génétiques importantes du NB et que les anomalies déséquilibrées sont détectées très précisément par SNP. Les anomalies du 14q tendent à être associées avec des facteurs cliniques comme le grade et l’évolution, contrairement aux anomalies d’AKT. L’analyse du 14q a révélé trois gènes d’intérêt, MAX, BCL11B et GPHN, qui devraient être analysés sur un plus grand échantillon. Ainsi, l’étude par FISH semble adaptée pour détecter les anomalies génétiques classiques du NB, alors que celles retrouvées en 14q représentent de potentielles cibles thérapeutiques pour cette tumeur. / Neuroblastoma (NB) accounts for 8% of all childhood cancers and is characterized by its clinical heterogeneity. To evaluate its prognostic, many genetic markers are used: MYCN amplification, 1p deletion, 11q gain and 17q gain. Our goals were first to verify if fluorescence in situ hybridization (FISH) allows a complete analysis of these abnormalities and, second, using a global genomic analysis as single nucleotide polymorphism (SNP), to verify the concordance with FISH results and the prognostic potential of 14q abnormalities, especially these of AKT gene. We then established a FISH panel that has been applied on 16 unfixed tumors. After DNA isolation of 36 tumors, we made a genotypic analysis by SNP using « Affymetrix Genome-Wide Human SNP Array 6.0 » containing 945,826 nonpolymorphic probes and 906,000 polymorphic probes. Our results have demonstrated that FISH allows a complete evaluation of the NB’s important genetic abnormalities and that unbalanced abnormalities are detected very precisely by SNP. 14q abnormalities seem to be associated with clinical factors such as tumor grading and evolution, unlike AKT abnormalities. Analysis of 14q abnormalities revealed three genes of interest, MAX, BCL11B and GPHN, which should be analyzed on a larger sample. Thereby, FISH study seems appropriate to detect the NB’s classic genetic abnormalities, while those found in 14q represent potential therapeutic targets for this tumor.