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La drépanocytose est associée à un état d’hypercoagulabilité qui se manifeste sur le plan clinique par un risque augmenté de thromboses artérielles et veineuses. L’exploration de la coagulation chez les patients drépanocytaires montrait surtout une activation de la coagulation et des altérations des acteurs pro- et anticoagulants du système hémostatique. Les tests de coagulation globale de routine tels que l’aPTT et le PT sont peu sensibles aux états d’hypercoagulabilité. La fonction hémostatique globale des patients drépanocytaires était donc peu connue. Le test de génération de thrombine est un test de coagulation globale, sensible aux états d’hypo- et d’hypercoagulabilité, facile à réaliser de nos jours avec une bonne reproductibilité. Nous l’avons utilisé pour démontrer que la coagulation globale des enfants drépanocytaires était caractérisée par une accélération des réactions de formation de la thrombine et par une augmentation du potentiel de thrombine endogène. Nous avons par la suite montré que les taux élevés de microparticules pro-coagulantes et du facteur VIII chez les enfants drépanocytaires seraient les facteurs déterminant l’accélération des réactions de formation de thrombine tandis que la réduction de l’activité anticoagulante du système protéine C / protéine S serait le facteur déterminant l’augmentation du potentiel de thrombine endogène. Les marqueurs de l’hémolyse corrélaient significativement avec ces facteurs ainsi qu’avec les paramètres de génération de thrombine, suggérant que l’hémolyse serait le mécanisme pathologique à la base de l’augmentation du potentiel de génération de thrombine chez les enfants drépanocytaires. Les paramètres de génération de thrombine n’étaient pas significativement différents entre l’état de stabilité clinique et l’état de crise vaso-occlusive. Chez les enfants hétérozygotes composites, ces paramètres avaient des valeurs intermédiaires entre celles des enfants contrôles et celles des enfants drépanocytaires homozygotes. Près de 40 % des enfants drépanocytaires homozygotes avaient un potentiel hémostatique supérieur à la moyenne + 2DS des enfants contrôles du même âge. Ces enfants présentant une génération de thrombine élevée se distinguaient des autres par leur plus jeune âge, une plus grande intensité de l’hémolyse, une plus courte durée de traitement par l’hydroxyurée et des vélocités du flux sanguin au doppler transcrânien plus élevées. Ces données suggèrent davantage un lien entre le potentiel de génération de thrombine et la vasculopathie cérébrale chez les enfants drépanocytaires. L’analyse de 4 enfants ayant reçu une greffe de cellules souches hématopoïétiques montrait une tendance à la réduction du potentiel de génération de thrombine et des autres altérations de la coagulation trois mois après la greffe. Le test de génération de thrombine permet une meilleure exploration de la coagulation globale des enfants drépanocytaires. Sa réalisation sur sang total permettrait une analyse plus globale en intégrant la participation des éléments figurés du sang particulièrement les globules rouges./<p>Sickle cell disease is associated with a hypercoagulable state that express clinically by an increased risk of arterial and venous thrombosis. The exploration of coagulation in sickle cell patients showed mainly activation of coagulation and alterations pro-and anticoagulants actors of the hemostatic system. Routine global testing of coagulation such as the prothrombin time and the activated partial thromboplastin time are insensitive to hypercoagulable states. The overall hemostatic function in sickle cell disease was so little known. The thrombin generation test is a test of overall coagulation. It is sensitive to both hypo- and hypercoagulable states. It is easy to perform nowadays with good reproducibility. We used it to demonstrate that the overall coagulation of sickle cell disease children was characterized by an acceleration of the reactions of thrombin formation and an increase of the endogenous thrombin potential. We have subsequently shown that high levels of procoagulant microparticles and high levels of factor VIII in children with sickle cell disease are the factors determining the acceleration of reactions leading to thrombin formation. Our results also showed that the reduced activity of the protein C / S anticoagulant pathway is a determining factor of the increased endogenous thrombin potential in sickle cell children. Markers of hemolysis correlated significantly with these factors as well as the parameters of thrombin generation, suggesting that hemolysis is probably the pathological mechanism underlying the increased potential for thrombin generation in children with sickle cell disease. Nearly 40% of children with homozygous sickle cell disease had their hemostatic potential above the mean + 2SD that of controls children of the same age. These children with high thrombin generation differed from others by their younger age, greater intensity of hemolysis, a shorter duration of treatment with hydroxyurea. They also had higher velocity of blood flow using transcranial Doppler. These data further suggest a potential link between thrombin generation and cerebral vasculopathy in children with sickle cell disease. Analysis of four children who received hematopoietic stem cells transplantation showed a tendency towards a reversibility of thrombin generation and other alterations of coagulation three months after the transplant. Thrombin generation assay allows a better exploration of the global coagulation of sickle cell disease children. Its realization on whole blood would be a more comprehensive analysis as it would integrate the participation of blood cells particularly red blood cells. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Introduction<p><p>La drépanocytose, affection génétique concernant 1 à 2% de la population en Afrique sub-saharienne, est une maladie chronique dont l’un des traitements essentiels est la transfusion sanguine. Kisangani, une ville du Nord-est de la République Démocratique du Congo, compte environ un million d’habitants et près de 30 000 naissances par an. Elle est caractérisée entre autre par l’endémie malarienne, la fréquence élevée dans la population des virus de l’immunodéficience humaine (VIH), des virus des hépatites B (VHB) et C (VHC) et la carence d’autosuffisance en sang. Le don de sang est fait par des donneurs volontaires et par des donneurs de remplacement. Les tests VIH et VHB sont réalisés chez les donneurs depuis les années 80, celui de VHC depuis fin 2004. Dans ce contexte, définir des actions prioritaires pour assurer, en général et en particulier pour les patients drépanocytaires, la sécurité transfusionnelle la plus optimale possible est essentiel. <p><p>Méthodologie<p><p>Afin de déterminer les prévalences d’infections virales, les marqueurs sérologiques du VIH, VHB et VHC ont été recherchés chez 4637 donneurs de sang (2236 volontaires et 2401 de remplacement) du Centre Provincial de Transfusion et des hôpitaux de Kisangani. Chez 140 patients drépanocytaires suivis dans un centre médical de Kisangani, 127 ont été transfusés. Parmi eux, 79 sont « polytransfusés » et 94 ont été transfusés avant 2004. Outre la sérologie VIH, VHB et VHC, l’allo-immunisation anti-HLA et anti-érythrocytaire ont été recherchées et les indications de transfusion déterminées. Afin d’estimer la prévalence de la drépanocytose à la naissance, l’HbS a été identifiée systématiquement par focalisation isoélectrique sur du sang du cordon ombilical de 520 nouveau-nés suivis dans cinq maternités de Kisangani. Afin de déterminer les indications transfusionnelles dans la drépanocytose à Kisangani, un relevé de ces indications a été réalisé pour ces mêmes 127 patients drépanocytaires transfusés. Afin de comparer l’usage de la transfusion à Kisangani et à Bruxelles pour des complications non liées à l’environnement, les 140 patients drépanocytaires suivis à Kisangani ont été comparés à 195 patients suivis à Bruxelles ;parmi eux, 71 patients ont pu être appariés pour l’âge. <p><p>Résultats<p><p>La prévalence des marqueurs viraux chez les donneurs de sang est de l’ordre de 4% pour le VIH, de 5% pour le VHB et de 4% pour le VHC. Les séroprévalences de VIH (2,2 vs 4,1%) et VHB (3,0 vs 4,6%) sont moindres chez les donneurs bénévoles par rapport aux donneurs de remplacement. La prévalence du VIH et du VHB observée chez les donneurs bénévoles était plus élevée en 2006 qu’en 2004. Treize patients drépanocytaires non transfusés ne sont pas porteurs des marqueurs viraux. Six pourcent des patients qui ont une sérologie VHC positive sont des polytransfusés ;1% chez ceux qui avaient reçu une ou deux transfusions. Suite au retard d’introduction du dépistage VHC chez les donneurs, une séroprévalence pour le VHC de 7 % des malades pour seulement 0,7% pour celle du VIH et de 1,4% pour celle du VHB a été démontrée. Le fait qu’aucun patient transfusé après 2004, n’a été trouvé positif au VHC alors que 10 % l’ont été parmi ceux transfusés avant 2004 montre le bénéfice de l’introduction de moyens simples et peu coûteux. Deux (1,6 %) patients étaient porteurs d’anticorps anti-HLA et 13 (10%) des anticorps anti-érythrocytaires (2 anti-C-D, 1 anti-E et 1 anti-C-D-E). Aucun des patients n’étaient porteurs des anticorps anti-Kell (K), anti-Kidd (Jka et Jkb) ou anti-Duffy. La prévalence de la drépanocytose chez les nouveau-nés de Kisangani est d’environ 1 %. A Kisangani, outre l’anémie liée à la malaria (46 %), un facteur environnemental, 34 % des transfusions ont été administrées pour des crises douloureuses simples. En comparaison, aucun patient suivi à Bruxelles n’a été transfusé pour cette indication. Cette attitude est probablement à mettre en relation avec la méconnaissance de la maladie par le personnel médical et par les familles des malades. L’anémie chronique de ces patients est souvent mal connue et interprétée comme une anémie aiguë. <p><p>Conclusion<p><p>Un encouragement des dons bénévoles sans exclure les donneurs de remplacement est nécessaire pour continuer à accroître l’approvisionnement en sang. Afin d’améliorer la sécurité transfusionnelle, la généralisation des tests simples de dépistage des donneurs de sang comme ceux du VHC devrait constituer une priorité dans les centres de transfusion. Avec une prévalence d’environ 1%, la drépanocytose est une affection fréquente à Kisangani. Pour ces patients drépanocytaires, établir des recommandations concernant les indications transfusionnelles permettrait de leur éviter des transfusions inappropriées. <p><p>Abstract<p><p>Introduction <p><p>Sickle cell disease (SCD), a genetic disorder that affects 1% to 2% of the population in sub-Saharan Africa, is a chronic disease in which blood transfusion is one of the essential treatments. Kisangani, a town in north-eastern Democratic Republic of Congo, has about one million inhabitants and nearly 30 000 births per year. It is characterized among others by the endemic malarial, a high frequency in the population of human immunodeficiency virus (HIV), hepatitis B (HBV) and C (HCV) virus, but also a lack of self-sufficiency in blood. Blood donation is given by volunteers and replacement donors. HBV and HIV screening tests are performed in donors since the 80s, while for HCV it is available only since late 2004. In that context in view to ensure blood transfusion safety, it is essential to define priority actions, in general and especially for patients with sickle cell disease.<p><p>Methodology <p><p>To determine the prevalence of viral infections, serological markers for HIV, HBV and HCV were investigated in 4637 blood donors (2236 volunteers and 2401 replacement) of the Provincial Center of Transfusion and hospitals in Kisangani. Among 140 SCD-patients followed in a medical centre in Kisangani, 127 were transfused; 79 were considered as “multiple-transfused” and 94 were transfused before 2004. HIV, HBV and HCV seroprevalences, alloimmunization anti-HLA and against red blood cells were determined as well as the indications for transfusion. <p>To estimate the prevalence of SCD at birth, HbS was identified by isoelectric focusing on umbilical cord blood of 520 newborns in five maternities of Kisangani.<p>To determine the indications for transfusion in SCD patients at Kisangani, these indications were recorded for the 127 SCD transfused patients.<p>To compare the use of transfusion in Kisangani and in Brussels for clinical events unrelated to the environment, the 140 SCD-patients followed in Kisangani were compared with the 195 SCD-patients followed in Brussels and 71 patientsin both groups could be matched for age. <p><p><p>Results <p><p>The prevalence of viral markers among blood donors is around 4% for HIV, 5% for HBV and 4% for HCV. The seroprevalence of HIV (2.2 vs. 4.1%) and HBV (3.0 vs. 4.6%) were lower among volunteer donors compared to replacement donors. The prevalence of HIV and HBV infection observed among blood donors was higher in 2006 than in 2004.<p>Thirteen non-transfused sickle cell patients were not carriers of any serological viral marker. The SCD-patients HCV(+) were “multiple-transfused” patients (6%) or those who received one or two transfusions (1%). Following the delayed introduction of HCV donor screening, a HCV seroprevalence of 7% of patients for only 0.7% for the HIV and 1.4% for the HBV was demonstrated. The fact that no patients transfused after 2004 were HCV(+) compared to 10% of those transfused before 2004 shows the benefit of the introduction of a simple and inexpensive screening test. Two (1.6%) patients had anti-HLA antibodies and 13 (10%) red blood cells antibodies (2 anti-CD, 1 anti-E and an anti-C-D-E). None of the patients displayed Kell (K), Kidd (Jka and Jkb) or Duffy red cells antibodies.<p>The prevalence of sickle cell disease in newborns of Kisangani is about 1%. In Kisangani, in addition to anaemia due to malaria (46%), an environmental factor, 34% of transfusions were administered for uncomplicated painful crises. In comparison, no patient followed in Brussels were transfused for that indication. This attitude is likely to be related with the ignorance of the disease by the medical staff and patients’ families. The chronic anaemia of those patients is often poorly understood and interpreted as acute anaemia.<p><p>Conclusion<p><p>Encouragement of voluntary donations without excluding the replacement donors is needed to pursue to increase the blood supply. To improve blood safety, the generalization of simple tests for screening blood donors as those for HCV should be a priority in transfusion centres. With a prevalence of about 1%, the SCD is a common disease in Kisangani. For those SCD-patients, establish guidelines for indications of transfusion would avoid inappropriate transfusion.<p> / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Against the background of a dilemma experienced by researchers during a genomics study at an established biomedical research centre in Kenya, the broad aims of this thesis are to develop appropriate responses to important ethical questions on sharing information on a common and serious genetic condition, sickle cell disorder, and assess the responsibilities of researchers in this regard. Using an empirical approach to normative reflection across two phases of qualitative research, I explore the nature of important moral concerns related to sharing sickle cell disease information from researchers’ and community members’ points of view; and develop a bottom-up normative analysis around the questions generated. This analysis interweaves community experiences, processes of community reasoning and ex situ normative reflection; placing community views and values centrally while referencing these to wider ethical debates, commentaries and guidelines in the literature. Two main outputs of this thesis are to provide recommendations for information sharing on SCD findings in the genomics study in Kilifi; and to propose a set of key issues to consider for this type of information in other studies and geographic settings. I conclude that researchers have a strong responsibility to share SCD information on affected children with families as a form of ancillary service (validating tests, counselling and care); but less responsibility to actively share carrier information. Concurrent responsibilities are working collaboratively with the Ministry of Health/District General Hospital to plan and implement services for SCD; ensuring counselling services support family stability as far as reasonably possible; and to build forms of community engagement and informed consent that counter risks of diagnostic interpretations of research.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

L’anémie falciforme est une maladie monogénique causée par une mutation dans le locus de la β-globine. Malgré le fait que l’anémie falciforme soit une maladie monogénique, cette maladie présente une grande hétérogénéité clinique. On présume que des facteurs environnementaux et génétiques contribuent à cette hétérogénéité. Il a été observé qu’un haut taux d’hémoglobine fœtale (HbF) diminuait la sévérité et la mortalité des patients atteints de l’anémie falciforme. Le but de mon projet était d’identifier des variations génétiques modifiant la sévérité clinique de l’anémie falciforme. Dans un premier temps, nous avons effectué la cartographie-fine de trois régions précédemment associées avec le taux d’hémoglobine fœtale. Nous avons ensuite effectué des études d’association pan-génomiques avec deux complications cliniques de l’anémie falciforme ainsi qu’avec le taux d’hémoglobine fœtale. Hormis les régions déjà identifiées comme étant associées au taux d’hémoglobine fœtale, aucun locus n’a atteint le niveau significatif de la puce de génotypage. Pour identifier des groupes de gènes modérément associés au taux d’hémoglobine fœtale qui seraient impliqués dans de mêmes voies biologiques, nous avons effectué une étude des processus biologiques. Finalement, nous avons effectué l’analyse de 19 exomes de patients Jamaïcains ayant des complications cliniques mineures de l’anémie falciforme. Compte tenu de la taille des cohortes de réplication disponibles, nous n’avons pas les moyens de valider statistiquement les variations identifiées par notre étude. Cependant, nos résultats fournissent de bons gènes candidats pour des études fonctionnelles et pour les réplications futures. Nos résultats suggèrent aussi que le β-hydroxybutyrate en concentration endogène pourraient influencer le taux d’hémoglobine fœtale. De plus, nous montrons que la cartographie-fine des régions associées par des études pan-génomiques peut identifier des signaux d’association additionnels et augmenter la variation héritable expliquée par cette région. / Sickle cell disease is a monogenic disease caused by a mutation in the β-globin locus. Although it is a monogenic disease, it shows a high clinical heterogeneity. Environmental and genetic factors are thought to play a role in this heterogeneity. It has been observed that a high fetal hemoglobin (HbF) levels correlates with a diminution of the severity and mortality of patients with sickle cell disease. The goal of my project was to identify genetic modifiers of the clinical severity of sickle cell disease. First, I performed the fine-mapping of three regions previously associated with HbF levels. Second, I performed genome-wide association studies with two clinical complications of sickle cell disease as well as with HbF levels. Since no new loci reached array-wide significance for HbF levels, I performed a pathway analysis to identify additional HbF loci of smaller effect size that might implicate shared biological processes. Finally, I performed the analysis of 19 whole exomes from Jamaican sickle cell disease patients with very mild complications. In conclusion, given the sample size of the replication cohorts available, we do not currently have the means to statistically validate the association signals. However, these results provide good candidate genes for functional studies and for future replication. Our results also suggest that β-hydroxybutyrate in endogenous levels could influence HbF levels. Furthermore, we show that fine-mapping the loci associated in genome-wide association studies can identify additional signals and increase the explained heritable variation.

Contexte : L’anémie falciforme ou drépanocytose est un problème de santé important, particulièrement pour les patients d’origine africaine. La variation phénotypique de l’anémie falciforme est problématique pour le suivi et le traitement des patients. L’architecture génomique responsable de cette variabilité est peu connue. Principe : Mieux saisir la contribution génétique de la variation clinique de cette maladie facilitera l’identification des patients à risque de développer des phénotypes sévères, ainsi que l’adaptation des soins. Objectifs : L’objectif général de cette thèse est de combler les lacunes relatives aux connaissances sur l’épidémiologie génomique de l’anémie falciforme à l’aide d’une cohorte issue au Bénin. Les objectifs spécifiques sont les suivants : 1) caractériser les profils d’expressions génomiques associés à la sévérité de l’anémie falciforme ; 2) identifier des biomarqueurs de la sévérité de l’anémie falciforme ; 3) identifier la régulation génétique des variations transcriptionelles ; 4) identifier des interactions statistiques entre le génotype et le niveau de sévérité associé à l’expression ; 5) identifier des cibles de médicaments pour améliorer l’état des patients atteints d’anémie falciforme. Méthode : Une étude cas-témoins de 250 patients et 61 frères et soeurs non-atteints a été menée au Centre de Prise en charge Médical Intégré du Nourrisson et de la Femme Enceinte atteints de Drépanocytose, au Bénin entre février et décembre 2010. Résultats : Notre analyse a montré que des profils d’expressions sont associés avec la sévérité de l’anémie falciforme. Ces profils sont enrichis de génes des voies biologiques qui contribuent à la progression de la maladie : l’activation plaquettaire, les lymphocytes B, le stress, l’inflammation et la prolifération cellulaire. Des biomarqueurs transcriptionnels ont permis de distinguer les patients ayant des niveaux de sévérité clinique différents. La régulation génétique de la variation de l’expression des gènes a été démontrée et des interactions ont été identifiées. Sur la base de ces résultats génétiques, des cibles de médicaments sont proposées. Conclusion: Ce travail de thèse permet de mieux comprendre l’impact de la génomique sur la sévérité de l’anémie falciforme et ouvre des perspectives de développement de traitements ciblés pour améliorer les soins offerts aux patients. / Background: Sickle Cell Disease (SCD) is an important public health issue, particularly in Africa. Phenotypic heterogeneity of SCD is problematic for follow-up and treatment of patients. Little is known about the underlying genomic architecture responsible for this variation. Rationale: Understanding the genetic contribution to the inter-patient variability will help in identifying patients at risk of developing more severe clinical outcomes, as well as help guide future developments for treatment options. Objectives: To characterize genome-wide gene expression patterns associated with SCD clinical severities and to identify genetic regulators of this variation. More specifically, our objectives were to associate gene expression profiles with SCD severity, identify transciptional biomarkers, characterise the genetic control of gene expression variation, and propose drug targets. Methods: A case-control population of 250 SCD patients and 61 unaffected siblings from the National SCD Center in Benin were recruited. Genome-wide gene expression profiles and genotypic data were generated. Results: Genome-wide gene expression patterns associated with SCD clinical variation were enriched in B-lymphocyte development, platelet activation, stress, inflammation and cell proliferation pathways. Transcriptional biomarkers that can discriminate SCD patients with respect to clinical severities were identified. Hundreds of genetic regulators were significantly associated with gene expression variation and potential drug targets are suggested. Conclusion: This work improves our understanding of the biological basis of SCD clinical variation and has the potential to guide development of targeted treatments for SCD patients.

La drépanocytose, ou anémie falciforme, présente une variabilité interindividuelle considérable, conditionnée par de multiples facteurs, dynamiques et interactifs, depuis le niveau moléculaire jusqu’au niveau du patient. L’hémoglobine drépanocytaire, ou hémoglobine S (HbS, tétramère a2bS 2), est un mutant de l’hémoglobine A (a2b2) : elle possède à sa surface une valine (hydrophobe) substituant un acide glutamique natif (négativement chargé). Cette mutation entraîne l’agrégation de l’HbS désoxygénée en polymères, ainsi que l’altération des propriétés de l’érythrocyte -dont sa rhéologie et ses interactions avec les différentes cellules vasculaires. C’est pourquoi la polymérisation de l’HbS constitue un facteur étiologique clef, sinon le primum movens, de la drépanocytose, et une hypothèse thérapeutique (étayée par l’observation) postule que la réduction des fibres intra-érythrocytaires de HbS pourrait améliorer le statut clinique des patients en abaissant la fréquence et la sévérité des crises vasoocclusives. Dans l’optique de mieux comprendre et de mieux gérer la variabilité individuelle drépanocytaire, il apparaît donc indispensable de disposer, en premier lieu, d’une description réaliste de la polymérisation de l’HbS. L’objectif de ce travail de thèse est la mise en place et la validation d’un modèle mathématique de la polymérisation de l’HbS désoxygénée, en tant que processus cinétiquethermodynamique, sous l’influence de la concentration et de la température –les deux facteurs modulateurs les plus importants. A partir d’un modèle existant, mais linéaire et incomplet (Ferrone et al., 1985), nous avons procédé à son implémentation, à sa correction et à sa mise à jour, ainsi qu’à l’évaluation quantitative de ses performances dynamiques, par intégration complète et simulation numérique (Simulink©). Ceci nous a permis de réaliser un diagnostic et d’effectuer un certain nombre de raffinements, concernant en particulier (i) la voie de nucléation hétérogène (formation de néo-fibres sur les fibres préexistantes), (ii) la non-idéalité de la solution protéique de HbS, induite par le volume exclus des fibres polymères (coefficients d’activité calculé à partir de la « théorie des particules convexes »), ainsi que (iii) la structuration spatiale des polymères en domaines. Le modèle développé dans ce travail servira de base pour une description (i) de l’influence dynamique de l’oxygénation et des hémoglobines non-polymérisantes sur la polymérisation de HbS, puis (ii) des polymères de HbS sur les propriétés membranaires et rhéologiques de l’érythrocyte drépanocytaire. / Sickle cell disease pathology exhibits a strong interindividual variability, which depends upon multiple, dynamic and interacting factors, from the molecular to the patient level. Sickle hemoglobin, hemoglobin S (HbS, a2bS 2 tetramer), is a mutant of HbA (a2b2), with a surface valine (hydrophobic) substituting a native glutamic acid (negatively charged). Such a mutation endows deoxygenated HbS with the propensity to agregate into polymers, altering erythrocyte properties –including its rheology and its interactions with vascular and circulatory cells. Thus HbS polymerization is a key etiological factor of sickle cell disease, if not the primum movens. Indeed, one therapeutical hypothesis (supported by observation) postulates that the reduction of intra-erythrocytic HbS fibers could improve patients clinical status by lowering the frequency and the severity of vasooclusive crisis. In order to better understand and manage sickle cell disease variability, it is essential to have a realistic description of HbS polymerization. This work aims at developing and validating a mathematical model of deoxygenated HbS polymerization, as a kinetic and thermodynamic process under the influence of concentration and temperature –the two most important modulators. Building on an existing, but linearized and uncomplete (Ferrone et al., 1985) model, we have implemented, corrected and updated, and quantitatively evaluated its dynamical performances: this was done by full numerical integration using Simulink©. This allowed us to make several improvements, related in particular to : (i) the heterogeneous nucleation pathway (seeding and formation of new fibers from pre-existing ones), (ii) the non-ideality of the HbS protein solution, caused by polymer fibers excluded volume (activity coefficients were calculated with the CPT, Convex Particle Theory), and (iii) the spatial organization of polymers into domains. The model developped in this work will ground the description of the dynamic influence (i) oxygenation and non-polymerizing hemoglobins, (ii) HbS polymers interactions with membrane and consequences upon rheological properties of sickle cell erythrocyte.

Introdução - Alterações cardíacas na anemia falciforme (AF) são frequentes e iniciam-se precocemente. Há evidências de que exista também disfunção na regulação do sistema nervoso autônomo o que pode contribuir com eventos de morbidade. Objetivos Avaliar a modulação autonômica cardíaca por meio da variabilidade da frequência cardíaca em crianças e adolescentes com anemia falciforme. Método - Estudo analítico no qual foi realizada uma comparação da variabilidade da frequência cardíaca em 45 crianças e adolescentes, menores de 20 anos, com anemia falciforme, com um grupo controle pareado um a um por idade e sexo. A frequência cardíaca foi obtida pelo frequencímetro de pulso e analisada, batimento a batimento. Estes pacientes são usuários do ambulatório de hematologia pediátrica do Sistema Único de Saúde. Esta pesquisa está em consonância com a resolução 466/2012 do Ministério da Saúde. Resultados - Observamos diferença significativa nos índices do domínio da frequência (VLF, LF, HF e LF/HF). Estas diferenças não foram observadas nos pacientes em uso de hidroxiureia. Conclusão - Existe uma disfunção autonômica na AF que ocorre desde a infância, podendo estar relacionada a uma menor modulação do simpático e uma maior modulação do parassimpático. Esta diferença não foi observada em pacientes em uso de hidroxiureia / Introduction - Cardiac changes in sickle cell disease (AF) are frequent and begin early. There is evidence that there is also dysfunction in the regulation of the autonomic nervous system, which may contribute to morbidity events. Objectives - To evaluate the autonomic cardiac modulation by heart rate variability in children and adolescents with sickle cell anemia. Method - An analytical study comparing the heart rate variability of 45 children and adolescents, younger than 20 years, with sickle cell anemia, with a control group matched one by one by age and sex. The heart rate was obtained by pulse frequency and analyzed, beat by beat. These patients are attending the pediatric hematology outpatient of the National Health System. Results - We observed a significant difference in the frequency domain indexes (VLF, LF, HF and LF / HF). The results of this study are in agreement with resolution 466/2012 of the Ministry of Health of Brazil. These differences were not observed in patients taking hydroxyurea. Conclusion - There is an autonomic dysfunction in AF that occurs from childhood, and may be related to a lower modulation of the sympathetic and greater modulation of the parasympathetic. This difference was not observed in patients taking hydroxyurea

As doenças falciformes (DF) constituem um grupo de doenças hereditárias monogênicas. São doenças extremamente relevantes no contexto de saúde pública no Brasil, portanto diferentes estratégias terapêuticas devem ser avaliadas. As oclusões vasculares afetam praticamente todos os órgãos, inclusive o baço e a medula óssea, porém não existem dados na literatura se estas comprometem também o tecido tímico. Os pacientes apresentam maior suscetibilidade às infecções cujas causas não são ainda totalmente esclarecidas Embora as infecções observadas nos pacientes sejam atribuídas à disfunção esplênica, o quadro inflamatório crônico e possíveis alterações no timo e na medula óssea, também poderiam causar uma disfunção imunológica. O objetivo deste trabalho foi avaliar a neogênese de células T e B e a diversidade do repertório de células T periféricas em pacientes com anemia falciforme (AF) sem tratamento (N = 15), tratados com hidroxiuréia (N = 20) ou transfusão crônica (N = 21) e em pacientes com DF tratados com transplante de células-tronco hematopoéticas (TCTH) alogênico (N = 29). Pacientes sem tratamento apresentaram menores níveis de sjTREC e ?-TREC, e menor taxa de divisão celular intratímica, demonstrando alterações importantes na neogênese das células T. A produção tímica de novas células T naïve foi reestabelecida em um ano pós-transplante, com normalização dos níveis de sjTREC e ?-TREC. O desenvolvimento de doença do enxerto contra o hospedeiro (DECHa) e reativação de citomegalovírus comprometeu a timopoiese nos primeiros seis meses pós-transplante, com diminuição significativa dos níveis de sjTRECs e ?-TRECs. Análises do repertório da cadeia V? dos receptores de células T (TCRs), pelo método TCRBV CDR3 spectratyping, indicaram que os pacientes com AF apresentaram um repertório menos diverso, composto predominantemente de famílias V? com padrão skewed e picos de CDR3 monoclonais, sendo a família V?3 mais frequente. A composição do repertório de células T foi alterada após o transplante, adquirindo um perfil mais policlonal dos picos de CDR3 ao longo do tempo. A família V?22 foi a mais expressa no período pré-transplante e em todos os seguimentos pós-transplante. Os pacientes com DF apresentaram aumento de linfócitos B naive, demonstrado pelos altos níveis de sjKRECs e pela taxa de proliferação homeostática. As análises multivariadas demonstraram que as alterações esplênicas influenciam diretamente os níveis de sjKREC, indicando que a baixa função esplênica leva ao aumento da produção de células B naive pela medula óssea, sugerindo um mecanismo compensatório. Os resultados desse trabalho demonstraram a existência de um desequilíbrio na neogênese de células T e B e consequentemente nesses compartimentos celulares periféricos, que pode conferir aos pacientes com DF uma maior susceptibilidade a infecções. Entre as diferentes modalidades terapêuticas, o TCTH alogênico sobressaiu-se em relação aos tratamentos convencionais, melhorando a neogênese de células T e B a longo prazo. / Sickle Cell Disease (SCD) are a group of monogenic hereditary diseases. These are extremely relevant diseases in the context of public health in Brazil, thus, different therapeutic strategies must be studied. Vascular occlusions affect practically all organs, including the spleen and bone marrow. However, there are no literature data about the impact of vaso-occlusions on the thymic tissue. Patients are more susceptible to infections whose causes are not fully elucidated. Although the infections observed in these patients are assigned to splenic dysfunction, the chronic inflammatory state and possible alterations of the thymus and bone marrow could also lead to immune dysfunction. The goal of this work was to evaluate the neogenesis of T and B cells and the diversity of peripheral T cell repertoire in patients with sickle cell anemia (SCA) without treatment (N = 15), treated with hydroxyurea (N = 20) or chronic transfusions (N = 21) and in patients with SCD treated with hematopoietic stem cell transplantation (N = 29) allogeneic. Patients without treatment had lower levels of sjTREC and ?-TREC, and lower rate of intrathymic cell division, demonstrating important alterations in the neogenesis of T cells. The thymic production of new naïve T cells was reestablished at one-year post transplantation, with normalization of sjTREC and ?-TREC levels. The development of graft-versus-host disease (aGVHD) and cytomegalovirus activation compromised thymopoiesis in the first six months post transplantation, with a significant decrease of sjTRECs and ?-TRECs levels. Analysis of the TCR V? chain repertoire by TCRBV CDR3 spectratyping indicate that patients with SCA showed a less diverse repertoire, mainly composed by V? families with a skewed pattern and monoclonal CDR3 peaks, being the V?3 family the most frequent one. The composition of the T-cell repertoire was altered after transplantation, changing over time to more polyclonal profile of the CDR3 peaks. The V?22 family was the more expressed at pre-transplantation and at all follow-up periods. Patients with SCD presented increased numbers of naive B cells, demonstrated by higher levels of sjKRECs and homeostatic proliferation. Multivariate analysis demonstrated that splenic function directly influenced sjKREC levels, indicating that compromised splenic function leads to increase of naive B cell output by the bone marrow, suggesting a compensatory mechanism. The results of this study showed the existence of an imbalanced T and B cell neogenesis and, consequently on these peripheral cell compartments, which may confer to patients with SCD an increased susceptibility to infections. Among different therapeutic modalities, allogeneic HSCT stood out in relation to the conventional treatments, improving long-term T and B cell neogenesis.