Après traitement d’un AIC par thrombolyse, les lésions ischémiques en diffusion peuvent être réversibles, stables et/ou progresser. Cette thèse a pour objectif d’étudier en IRM ces phénomènes de réversibilité et de progression, de mieux comprendre leur physiopathologie, et d’appréhender le rôle pronostic du volume des lésions en diffusion. La réversibilité en diffusion a été rapportée après recanalisation artérielle, chez l’animal et chez l’homme. Dans notre cohorte de 155 patients, nous avons étudié ce phénomène par une analyse voxel à voxel sur des IRM avant et 24h après thrombolyse. Nous avons montré que la réversibilité des anomalies en diffusion à 24h était fréquente et surtout persistait sur une IRM plus tardive (médiane 54h) pour plus de 70% des voxels [58.0-85.9], suggérant que ce phénomène n’était pas transitoire. De plus, seule la réversibilité permanente était associée à une amélioration neurologique à 24h (OR=1.15, CI95%[ 1.03-1.27], P=0.008 par mL). La substance blanche a été décrite comme plus résistante à l’ischémie sur des modèles murins. Chez l’homme, nous avons confirmé la prédominance en substance blanche des phénomènes de réversibilité, avec une probabilité de régression plus importante pour un voxel de substance blanche que pour un voxel de substance grise. Ces résultats pourraient aider à identifier avant décision thérapeutique les lésions potentiellement réversibles, c'est-à-dire celles prédominant en substance blanche. Même s’il existe une association entre le volume de lésion en diffusion avant traitement et le pronostic fonctionnel à 3 mois, la réversibilité des lésions pourrait remettre en cause les seuils de volume au-delà desquels une revascularisation pourrait être futile. En effet, en limitant la progression des anomalies en diffusion et en favorisant leur régression, la revascularisation pourrait aussi avoir un impact sur le pronostic fonctionnel des patients avec un large volume lésionnel (≥70mL). Dans une population de 267 patients avec un infarctus de l’artère cérébrale moyenne traités par thrombolyse, 54 avaient un volume en diffusion ≥70mL, dont 12(22%) avaient un pronostic fonctionnel favorable à 3 mois. L’odds-ratio de la recanalisation pour le pronostic fonctionnel favorable dans le groupe ≥70mL était de 4.87 [1.15-20.73], P=0.03 en faveur d’un impact positif de la recanalisation même dans ce groupe. En l’absence de reperfusion, les anomalies en diffusion progressent au sein de la pénombre ischémique. Selon le modèle « core/pénombre », cette progression lésionnelle ne doit pas s’accompagner d’une aggravation neurologique. Nous avons formulé l’hypothèse que si elle survenait au-delà de la pénombre (dans des zones asymptomatiques), elle s’accompagnerait d’une détérioration neurologique. La détérioration neurologique précoce non expliquée (absence de transformation hémorragique, d’œdème malin ou d’autre cause identifiable) est observée chez 7% de nos 309 patients thrombolysés. Nous avons validé l’hypothèse initiale d’une progression des anomalies en diffusion au-delà de la pénombre chez ces patients. Par une analyse voxel à voxel, elle était présente chez 9 cas/10 (7-137mL; > 10mL chez 8 cas), et son volume était significativement supérieur à celui des 30 contrôles sans détérioration précoce (P=0.047). De plus, sa topographie était congruente avec les fonctions neurologiques qui s’étaient détériorées. L’ensemble de ces résultats participe à une meilleure compréhension de l’évolution des lésions ischémiques aiguës en IRM de diffusion et offre des perspectives pour adapter la prise en charge individuelle afin d’améliorer le pronostic fonctionnel. / Within the first 24 hours after IV-rtPA, diffusion-weighted ischemic lesions can reverse, remain stable or grow. The aim of this thesis is to study these reversal and growth phenomena, to better understand their pathophysiology and to gain insight into the prognostic value of diffusion lesion volume. Diffusion lesion reversal was reported in animals and humans after arterial recanalization. In our sample of 155 patients, we studied this phenomenon with MRI performed before and 24 hours after thrombolysis using a voxel-based approach. First, we demonstrated that 24 hours diffusion reversal was frequent and sustained on a late MRI (median 54h) for over two-thirds of the voxels. Second, sustained reversal was associated with 24hr neurological improvement (OR=1.15, IC95%[ 1.03-1.27], P=0.008 per 1mL). Animal studies have suggested that white matter is more resistant to ischemia than gray matter. In humans, we confirmed that diffusion lesion reversal was more frequent in white matter than in gray matter and disclosed that white matter voxels were more prone to reverse than gray matter voxels. The amount of white matter in the initial diffusion lesion may therefore be a significant determinant of reversibility. Large diffusion lesion volume is associated with poor outcome. However, revascularization therapy can prevent infarct growth or even promote lesion reversal. It is still unclear whether these treatments are beneficial in patients with large diffusion volumes (≥70mL). In our series including 267 patients with middle cerebral artery stroke treated with thrombolysis, 54 patients had a ≥70mL diffusion volume, of which 12(22%) had a 3 month favorable outcome. Odds-ratio of recanalization for favorable outcome in the ≥70mL group was 4.87 [1.15-20.73], P=0.03 supporting a benefit of recanalization in this subgroup. Diffusion lesions growth is usually located within the ischemic penumbra. We hypothesized that if it occurred beyond its boundaries, it would translate into neurological deterioration. Unexplained early neurological deterioration is frequent (70% of early neurological deteriorations, 7% in our series of 309 thrombolysed patients) and its causes are not well-known (no symptomatic intra cerebral hemorrhage, malignant edema or post-stroke seizure). We confirmed our hypothesis in these patients with diffusion growth beyond the penumbra. This growth occurred in 9 of the 10 studied patients (7-137mL; > 10mL in 8 patients) and it was significantly larger than in the 30 controls with early neurological deterioration (P=0.047). Moreover its topography matched the neurological items that deteriorated. All together, these results contribute to a better understanding of acute ischemic lesions using diffusion-weighted imaging and may offer perspectives to adapt individual patient care.

Le syndrome d'Ehlers-Danlos (SEDv) est une maladie artérielle génétique autosomique dominante, affectant le collagène de type III au sein de la matrice extracellulaire de la paroi artérielle notamment. Les patients atteints de SEDv ont une prédisposition aux ruptures artérielles, digestives et utérines qui font toute la sévérité de cette maladie. Les mutations du gène COL3A1 codant pour le collagène de type III sont le plus souvent des mutations hétérozygotes faux-sens, responsables de la substitution d'une glycine par un autre acide aminé, affectant la structure en triple hélice du collagène de type III. Des variants d'un site d'épissage, des insertions-délétions sont également rencontrées, et plus rarement des mutations faux-sens n'affectant pas une glycine, ou des mutations responsables d'haploinsuffisance. Les mutations du COL3A1 sont presque exclusivement privées, et une corrélation entre le phénotype observé et les mutations retrouvées n'a jamais été mise en évidence. Nous avons rapporté l'expérience du centre de référence français du SEDv sur 215 patients, et retrouvé une sévérité de la maladie plus importante chez ceux avec une substitution glycine, ou une insertion/délétion du cadre de lecture dans région de la triple hélice comparativement aux autres génotypes: variants responsables d'haploinsuffisance, variants faux-sens n'affectant pas une glycine, ou les altérations des extrémités N ou C-terminales. Par ailleurs, le phénotype de ces 3 derniers groupes de génotype ne rassemblait pas l'ensemble des symptômes habituellement décrits dans le SEDv et notamment pas de complication digestive. Afin de mieux comprendre l'altération des propriétés biomécaniques de la paroi artérielle des patients atteints de SEDv nous avons utilisé une nouvelle technologie ultrasonore, ultrafastécho, permettant de visualiser et mesurer la vitesse de l'onde de pouls (VOP) localement au niveau carotidien et tout au long du cycle cardiaque. La VOP est un marqueur de rigidité artérielle bien étudié dans l'athérosclérose, et connu pour être un facteur indépendant de mortalité cardiovasculaire. Nous avons établi des valeurs normales des paramètres de l'ultrafastécho chez 102 volontaires sains et analysés 37 patients avec SEDv. Cette étude n'a pas retrouvé de différence de la VOP, donc de rigidité artérielle, en début de systole. En revanche, au cours du cycle cardiaque on a pu observer une moindre rigidification de la paroi artérielle avec l'augmentation de la pression artérielle chez les patients SEDv. Nous avons poursuivi nos explorations par ultrafastécho sur un modèle murin haploinsuffisant pour le collagène de type III (souris Col3a1 hétérozygote) et retrouvé le même profil de réponse. En effet une moindre augmentation de la rigidité artérielle alors que la pression artérielle était augmentée par perfusion de vasopresseur était constatée chez les souris col3a1 hétérozygotes comparativement aux souris sauvages. En conclusion, l'altération du collagène de type III dans le SEDv affecte les propriétés biomécaniques de la paroi artérielle des patients, avec notamment une moindre rigidification lors de l'augmentation de la pression artérielle. Nos travaux ont permis d’affiner la physiopathologie du SEDv, de préciser le phénotype vasculaire par une nouvelle mesure de la VOP et ouvrent des pistes de recherche thérapeutiques d'un traitement augmentant la rigidité artérielle afin de tenter de réduire les risques de ruptures artérielles. / Vascular Elhers-Danlos syndrome (vEDS) is an autosomal dominant genetic vascular disease, affecting the collagen type III, a component in the extracellular matrix of the arterial wall. Patients with vEDS are prone to arterial, intestine or uterine ruptures, which explain the severity of the disease. Mutations in COL3A1, gene encoding for collagen type III are usually heterozygous missense mutations responsible for the substitution of a glycine amino acid for another, which affects the triple helical conformational structure of the collagen type III. Variants of a splice site, deletions/insertions, are also encountered, and more rarely missense mutations not affecting a glycine residue, or alterations responsible for haploinsufficiency. The COL3A1 mutations are almost exclusively private, and a genotype/phenotype correlation has not been clearly studied. We reported the experience of the French reference center for vEDS of 215 patients and found a greater severity of the disease in those with a glycine substitution, or in frame insertion / deletion within the triple helix domain than in other genotypes: responsible variants of haploinsufficiency, missense variants not affecting glycine, or alteration of the N- or C-terminal ends. Furthermore, the phenotype of these last three genotype groups did not combine the complete phenotype described in vEDS especially no gastrointestinal complication. To better understand the alteration of the biomechanical properties of the arterial wall of patients with vEDS we used a new ultrasound technology, ultrafastecho, to visualize and measure the pulse wave velocity (PWV) locally on carotids, over the cardiac cycle. The PWV is a marker of arterial stiffness studied in atherosclerosis, and well known to be an independent risk factor for cardiovascular mortality. We have established normal values ultrafastecho parameters in 102 healthy volunteers and 37 patients with vEDS. This study found no difference in PWV, thus arterial stiffness, in early systole cardiac at diastolic blood pressure. However, in patients with vEDS, weaker stiffening of the arterial wall was observed when blood pressure increases during the cardiac cycle. We continued our explorations by ultrafastecho on a mouse model of vEDS, haploinsufficient for the collagen type III (Col3a1 heterozygous mice). We figured out that Col3a1 heterozygous mice presented the same response profile. Indeed a smaller increase in arterial stiffness while blood pressure was increasing secondary to vasopressor infusion was revealed in the mice compared to the wild mice. In conclusion, alterations of collagen type III in the vEDS affect the biomechanical properties of the arterial wall of the patient, through lower stiffening during the increase of blood pressure over the cardiac cycle. This provides a therapeutic approach for targeting treatment increasing arterial stiffness in vEDS in order to reduce the risk of arterial rupture.

La dextérité manuelle est au centre de notre interaction physique avec le monde. La sophistication des mouvements des doigts chez l’homme nécessite le contrôle de plusieurs composants clés comme la force, l’indépendance, le timing et le séquençage des mouvements des doigts. La dextérité est souvent affectée dans de nombreuses pathologies impactant l’indépendance et la vie quotidienne des patients. Le but global de cette thèse est d’améliorer la rééducation de la dextérité chez ces patients par une meilleure mesure et compréhension de la dextérité et de ses composants. Nous avons développé le Finger Force Manipulandum (FFM), un outil permettant de quantifier les principaux composants de la dextérité chez des sujets sains et des patients. Afin de valider cet appareil, nous avons testé la faisabilité de son utilisation chez des patients souffrant d’un important déficit de dextérité après un accident vasculaire cérébral. Le FFM permet, chez ces patients (N= 10 vs N= 10 sujets sains), de quantifier les différents composants de la dextérité et d’identifier des déficits dans chacun d’entre eux (exemple : les patients font trois fois plus d’erreur que les témoins pour le contrôle de force ; P=0,0002). Les mesures sont plus sensibles que certains tests cliniques comme l’ARAT : elles permettent de détecter des déficits de la dextérité même chez des patients atteignant le score maximum de l’ARAT. Le FFM permet également de créer un profil de dextérité affectée chez chaque patient permettant ainsi de détecter quel composant est significativement affecté et permet aussi de suivre la récupération. Dans une maladie affectant légèrement la dextérité, comme la schizophrénie, lorsque l’on compare les scores FFM des patients stabilisés (N= 35) avec ceux des témoins (N= 20) on constate que les patients ont une performance diminuée de façon significative dans chacun des quatre composants de la dextérité. Certaines des mesures du FFM corrèlent avec des échelles cliniques comme la PANSS (R=0,53, P=0,0019) mais aussi avec des échelles neuropsychologiques. Ces mesures FFM sont également assez sensibles pour détecter une évolution au cours du temps : certains composants restent stables après une remédiation cognitive alors que d’autres s’améliorent. En conclusion, le FFM est un nouvel outil qui permet de quantifier les différents composants de la dextérité. Il est utilisable même chez des patients avec un important déficit manuel et permet d’identifier des profils individuels de dextérité affectée. Il est également assez sensible pour détecter de faibles diminutions de performances motrices comme celles retrouvées chez des patients schizophrènes et pourrait permettre d’identifier certains marqueurs moteurs ayant trait au background neuro-développemental des patients schizophrènes (détection précoce) et à l’évolution de la maladie. / Manual dexterity is essential for our physical interaction with the world. The high degree of dexterity in humans requires sophisticated control of several key components such as the control of force, of independence, timing and sequencing of finger movements. Manual dexterity is affected in various pathologies, impacting activities of daily living and leading to loss of independence. The main purpose of this thesis is to improve rehabilitation of dexterity in these patients by a better behavioral quantification and a clearer understanding of manual dexterity and its components of control. We developed the Finger Force Manipulandum (FFM), a new tool allowing for the quantification of the main components of the dexterity in healthy subjects and in patients. To validate this device, we tested the feasibility of its use with stroke patients suffering from moderate-to-severe deficits of dexterity. In these patients, the FFM allowed for quantification of four components of dexterity and for identification of deficits in each of them (example: patients (N=10) made three times more error than controls (N=10) in force control; P=0.0002). These measures (components) are more sensitive than clinical tests, such as the ARAT: patients reaching the maximum ARAT score still showed deficits of dexterity with the FFM. Based on the four FFM scores, individual profiles of affected dexterity were calculated, highlighting the individual deficit of each patient. This allowed for quantitative longitudinal follow up during recovery. In a disease affecting dexterity mildly, such as schizophrenia, the FFM scores of stabilized patients (N = 35) indicated a significantly lower performance compared to control subjects (N = 20) in each of the four dexterity components. Some of the FFM measures correlated with clinical scales, such as the PANSS (R=0.53, P=0.0019), and also with some neuropsychological scales. These FFM measures also provide indicators for the evolution of dexterity over time: certain components remained stable after cognitive remediation, while others improved. In conclusion, the FFM is a new tool, which allows for quantification of manual dexterity (by measuring various underlying components). It is suitable for patients with moderate-to-sever manual deficits and allows for identification of individual profiles of affected dexterity. It also detects minor manual deficits in schizophrenic patients, and may allow for identification of potential behavioral markers related to the neurodevelopmental background of schizophrenic patients (early detection) and to the evolution of the disease.

Depuis le milieu du XXème siècle, les techniques d’imagerie fonctionnelles ont un rôle grandissant dans notre compréhension sur les fonctions du cerveau en conditions physiologique et pathologique. Bien que l’IRMf fasse partie des techniques les plus communément utilisées pour l’imagerie du cerveau complet lors d’études préclinique et clinique, cette modalité souffre de sa résolution spatiotemporelle et sa sensibilité pour enregistrer finement les fonctions et activités cérébrales. Récemment l’imagerie fonctionnelle par ultrason (ifUS) a subi des développements permettant d’être complémentaires à l’IRMf ainsi qu’aux autres techniques d’imagerie cérébrales classiquement employées. Contrairement aux ultrasons focalisés conventionnels, l’imagerie hémodynamique proposé par l’ifUS repose sur une illumination ultrasonore plane permettant la détection des globules rouges en mouvement et la mesure de leur vitesse dans les micro-vaisseaux cérébraux. De ce fait, l’ifUS est indirectement lié à l’activité cérébrale d’où l’importance d’une meilleure compréhension des mécanismes du couplage neuro-vasculaire liant l’activité neuronale et les variations cérébrales d’apport en sang. De plus, cette technique a le potentiel pour fournir des informations précises sur les processus de certaines pathologies à la fois sur des modèles précliniques et chez l’homme. Dans un premier temps, j’exposerais mes travaux sur les récents développements techniques permettant l’ifUS in vivo (i) en condition chronique, (ii) sur l’animal éveillé, libre de mouvement et effectuant une tache comportementale et (iii) des vaisseaux capillaires chez le rongeur et l’homme. Dans un second temps, je démontrerais que l’ifUS in vivo peut fournir des informations nouvelles sur des pathologies telles que l’accident vasculaire cérébrale. / Since the middle of the 20th century, functional imaging technologies are making an increasing impact on our understanding on brain functions in both physiological and pathological conditions. Even if fMRI is nowadays one of the most used tool for whole brain imaging in pre-clinical and clinical studies, it lacks sufficient spatiotemporal resolution and sensitivity to assess fine brain function and activity. Functional ultrasound imaging (fUSi) has been recently developed and presents a potential to complement fMRI and other existing brain imaging modalities. Contrary to conventional ultrasound using focus beams, fUSi relies on hemodynamic imaging based on ultrasound plane-wave illumination to detect red blood cells movement and velocity in brain micro-vessels. Consequently, the fUSi signal is indirectly related to brain activity and it is therefore important to better understand the mechanisms of the neurovascular coupling linking neural activity and cerebral blood changes. Here again, fUSi may provide relevant information about disease processes in preclinical models but also in humans. First, I will present recent technical developments allowing in vivo fUSi (i) in chronic condition, (ii) in freely moving and behaving rats and (iii) in rodents and human brain capillaries. Second, I will demonstrate how fUSi could provide new insights in brain pathologies such as stroke.

La drépanocytose (SCD) et l’athérosclérose sont deux maladies très diffèrentes et distinctesqui partagent les même caractéristiques. La drépanocytose est une maladie autosomalerécessive appartenant à la classe des hémoglobinopathies causée par la mutation del’hémoglobine (Hb) A en HbS. En réponse à des stress physiques tels que l’hypoxie,l’acidose, la déshydratation ou l’hyperthermie, HbS devient plus vulnérable à lapolymérisation et favorise le processus de falciformation des globules rouges. La répétitiondes cycles de polymérisation et dépolymérisation de HbS altère la forme saine desérythrocytes et conduisent aux manifestations cliniques principales de la drépanocytose:anémie, épisodes vaso-occlusifs aigus et crises hémolytiques. Il est aujourd’hui largementadmis que le stress oxydatif et l’inflammation jouent un rôle majeur dans la pathogènèse et lesconséquences physiopathologiques de la drépanocytose. L’athérosclérose, quant à elle, estune maladie inflammatoire chronique qui se caractérise par l’accumulation de plaques àl’intérieur des parois vasculaires au niveau de l’endothélium. Le stress oxydatif et la mise enjeu de phénomènes inflamatoires sont impliqués dans l’oxydation des lipides de faible densité(LDL), étape essentielle dans la pathogenèse de cette maladie.D’autre part, l’activité physique est un mécanisme important de modulation bénéfique dustress oxydatif et de l'inflammation au travers de plusieurs voies d'adaptation : l’améliorationdes enzymes antioxydantes, de la vasodilatation et des cytokines anti-inflammatoires, et labaisse des contraintes de cisaillement. Nous avons donc cherché à déterminer dans ce travailde thèse comment le contrôle du stress oxydatif et de l’inflammation par l’activité physiquepourrait réduire les complications de ces 2 pathologies (SCD et athérosclérose). / Sickle cell disease (SCD) and atherosclerosis are two very different and distinct diseases thatshare similar underlying characteristics. Sickle cell disease is a hemoglobinopathycharacterized by a genetic mutation which causes the normal blood cells to become rigid andweak. The resulting pathophysiological effects, including sickling, vaso-occlusion, andadhesion, involve the production of oxidative stress and inflammation. Atherosclerosis is achronic inflammatory disease that is characterized by plaque buildup within the vessel walls.An initial step in the pathogenesis of this disease involves the oxidation of lipids, which notonly produces inflammation, but more oxidative stress as well. We sought to determine howthe control of oxidative stress and inflammation could ameliorate complications stemmingfrom the disease.Exercise training is an important mechanism for the beneficial modulation oxidative stressand inflammation through several adaptive pathways: antioxidants, shear stress, vasodilation,and anti-inflammatory cytokines. The purpose of this thesis was to determine if thesebeneficial effects of exercise training could improve oxidative stress and consequentlyinflammation in sickle cell trait (SCT) and atherosclerosis.

Le taux du diabète de type 2 (DT2) est en augmentation partout dans le monde, y compris dans les régions du monde où le trait drépanocytaire (TD) est très prévalent. Le TD, la forme hétérozygote de la drépanocytose, est généralement considéré comme bénin. Cependant, une dysfonction vasculaire plus importante a été récemment observée chez les patients DT2 porteurs du TD (DT2-TD) par rapport à des patients DT2 non-porteurs du TD. En outre, certaines études démontrent que le TD pourrait rendre le dépistage du DT2 plus complexe. De ce fait, les deux objectifs principaux de ma thèse étaient d’étudier les difficultés liées au dépistage et le suivi du DT2 chez les porteurs du TD, et d’évaluer les mécanismes et conséquences de la dysfonction vasculaire amplifiée chez les porteurs du TD. La 1ère étude a comparé deux mesures typiques (l’HbA1c et la glycémie à jeun) et une mesure atypique (fructosamine) de la glycémie chez des adultes sénégalais avec et sans le TD. Cette étude a démontré une disparité entre ces mesures qui étaient plus marquées chez des porteurs du TD. La 2ème étude a observé que les prévalences d’hypertension, de rétinopathie, et de néphropathie étaient plus élevées chez les sujets DT2-TD que chez les sujets diabétiques. La dysfonction vasculaire à l’origine de ces complications plus fréquentes semble impliquer les produits de glycation avancés. Les études 3 et 4 étaient réalisées dans un modèle murin du DT2-TD. L’étude 3 a montré une vasodilatation endothélium-dépendante significativement réduite chez des souris DT2-TD. Enfin, l’étude 4 a montré que la vasodilatation in-vivo induite par acétylcholine était augmentée chez la souris DT2-TD via un mécanisme dépendant de la cyclooxygenase-2. Ce travail de thèse a permis de mieux comprendre les difficultés liées au dépistage du DT2 chez les porteurs du TD, de montrer que le TD est un facteur de risque de complications vasculaire dans le DT2 et d’explorer les mécanismes à l’origine de cette dysfonction vasculaire plus marquée / Rates of type 2 diabetes (T2D) are rapidly increasing worldwide, including in regions, and among populations, of the globe where sickle cell trait (SCT) is prevalent. SCT, the heterozygote form of sickle cell disease, is generally considered a benign condition. However, evidence shows that vascular function is more severely impaired in people with combined T2D and SCT (T2D-SCT) than in those with T2D only. Furthermore, evidence suggests that SCT could complicate screening for T2D, thereby increasing the risk of delayed diagnosis of T2D. In light of this information, the main objectives of this thesis were to study the challenges related to diagnosing and monitoring T2D in individuals with SCT, and to evaluate the mechanisms and consequences of the amplified vascular dysfunction observed in T2D-SCT. Study 1 compared the agreement between two standard measures of glycemia, HbA1c and fasting glucose, and one alternative measure of glycemia, fructosamine, in Senegalese adults with and without SCT. The findings revealed substantial disparities between the markers of glycemia, and these differences were exaggerated in individuals with SCT. Study 2 illustrated that SCT could potentially augment the risk of developing retinopathy, nephropathy, and hypertension in T2D, and demonstrated that AGEs are likely implicated in the vascular dysfunction observed in T2D-SCT. Studies 3 and 4 studied microvascular function in a mouse model of T2D-SCT. Study 3 showed that T2D-SCT mice had significantly impaired endothelium-dependent vasodilation in-vivo. Study 4 revealed that ACH-mediated vasodilation in-vivo was significantly elevated in the microvasculature of mice with combined T2D and SCT due to cyclooxygenase-2 dependent mechanisms. Overall these findings deepen our understanding about the complexities related to diagnosing and managing T2D in individuals with SCT

L'acide docosahexaénoïque (DHA, 22:6n-3) est un acide gras polyinsaturé (AGPI) oméga-3. Il est particulièrement abondant dans le cerveau et la rétine et est nécessaire pour le bon développement et fonctionnement du cerveau. Tandis qu'une déficience en DHA a été montrée être liée à l'émergence de maladies cérébrales (i.e. maladie d'Alzheimer ou maladie de Parkinson), des études ont également montré qu'un apport alimentaire en AGPI oméga-3 pouvait empêcher ou atténuer les perturbations neurologiques liées au vieillissement ou aux maladies neurodégénératives. Il est alors primordial de transporter efficacement le DHA au cerveau. Le laboratoire français a synthétisé auparavant une forme stabilisée de la lysophosphatidylcholine-DHA, qui est le vecteur principal d'apport de DHA au cerveau, de structure 1-acétyl,2-docosahexaénoyl-glycérophosphocholine, brevetée et nommée AceDoPC®. L'injection d'AceDoPC ou de DHA après un accident vasculaire cérébral ischémique provoqué expérimentalement a montré que ces deux molécules étaient neuroprotectrices. Ces effets sont supposés être dus en partie à la conversion du DHA en métabolites oxygénés. Notre étude vise à examiner les effets du DHA et de ses métabolites dérivés, estérifiés ou non dans des phospholipides structurés sur un modèle de neurogenèse in vitro en conditions physiologiques ou pathologiques. Le premier objectif de ce travail a été de synthétiser le phospholipide structuré contenant du DHA, l’AceDoPC®, la protectine DX (métabolite oxygéné du DHA), et un nouveau phospholipide structuré contenant la protectine: 1-acétyl,2-protectine DX-glycérophosphocholine (AceDoxyPC). Le second objectif était d’étudier les effets du DHA, de l'AceDoPC et de la PDX sur la neurogenèse en utilisant un modèle in vitro de neurogenèse, constitué de cultures de cellules souches progénitrices neurales (NSPCs) dérivées de cerveaux de souris adultes, dans des conditions physiologiques ou pathologiques (ischémiques ici). Enfin, le troisième objectif de cette thèse a été d'identifier les mécanismes impliqués dans la réponse des cellules aux conditions ischémiques. La synthèse du phospholipide structuré AceDoxyPC a été réalisée avec succès par une double lipoxygénation enzymatique de l'AceDoPC, et l'identification du produit a été possible grâce à l'utilisation de techniques avancées de chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse (LC/ESI/MS). De futures études sur ce transporteur de molécule neuroprotectrice potentielle doivent être réalisées prochainement. Les cellules incubées en présence d’AceDoPC présentent une augmentation de neurogenèse comparativement à celles cultivées avec addition de DHA non estérifié ou du véhicule contrôle, notamment sous conditions pathologiques. Les études préliminaires des mécanismes potentiellement impliqués dans la neuroprotection indiquent que les effets neuroprotecteurs et régénératifs de l'AceDoPC pourraient être en partie dus à des effets anti-oxidants. / Docosahexaenoic acid (DHA, 22:6n-3) is an essential omega-3 polyunsaturated fatty acid (PUFA). It is specifically enriched in the brain and the retina and it is required for visual acuity, proper brain development and cerebral functions. While DHA deficiency in the brain was shown to be linked to the emergence of cerebral diseases (i.e. Alzheimer’s disease or Parkinson’s disease), studies showed that a dietary intake of omega-3 PUFA could prevent or attenuate neurologic disturbances linked with ageing or neurodegenerative diseases. In this context, it is primary to deliver DHA efficiently to the brain. Targeting the brain with DHA might offer great promise in developing new therapeutics for neurodegenerative diseases. The French host laboratory previously synthesized a stabilized form of lysophosphatidylcholine-DHA, which is main vector of DHA transportation to the brain, of structure 1-acetyl,2-docoshexaenoyl-glycerophosphocholine, patented and named AceDoPC®. Injection of AceDoPC or DHA after experimental ischemic stroke showed that both molecules also had neuroprotective effects. These potential neuroprotective effects are expected to be due, in part, to DHA conversion into oxygenated metabolites. This study aims to investigate the beneficial effects of DHA and its derived metabolites either unesterified or esterified within structured phospholipids on a model of neurogenesis in vitro under physiological or pathological conditions. The first objective of this work was then to synthesize the DHA-containing structured phospholipid AceDoPC®, DHA oxygenated derivative protectin DX (PDX) and a novel structured phospholipid of protectin: 1-acetyl,2-protectinDX-glycerophosphocholine (AceDoxyPC). The second objective was to investigate the effects of DHA, AceDoPC and PDX on neurogenesis using an in vitro model of neurogenesis, namely cultures of neural stem progenitor cells (NSPCs) derived from the adult mouse brain under physiological or pathological conditions (ischemic conditions). Following this, the third objective of this work was to identify the mechanisms involved in such response to stress induced under pathological conditions. Synthesis of the novel structured phospholipid AceDoxyPC was successfully performed by double enzymatic lipoxygenation of AceDoPC and identification of the product was possible using advanced techniques of liquid chromatography (LC)/electrospray ionization (/ESI)/mass spectrometry (/MS). Future studies on this potential neuroprotective molecule transporter are to be investigated in the near future. Neurogenesis study of cell cultures with AceDoPC showed enhanced neurogenesis compared to addition of unesterified DHA or vehicle control, especially under pathological conditions. Preliminary studies of the potential mechanisms involved in neuroprotection hinted that AceDoPC neuroprotective and regenerative effects might be due in part to its anti-oxidative effects.

Introduction : Le système nerveux autonome (SNA) est en situation supralévatorienne, le système somatique en situation infra lévatorienne. Le sympathique assurerait les fonctions de sécrétion et le parasympahtique, les fonctions dʼérection. Le rectum est en rapport étroit avec ces éléments nerveux. La protectomie avec exérèse totale du mésorectum pour cancer est associée à des séquelles sexuelles par lésion iatrogène des nerfs pelviens.Objectifs : Étudier la physiologie et lʼanatomie topographique et structurelle de l'innervation pelvipérinéale Matériels et méthodes : Cinq pelvis de foetus et dix pelvis dʼadultes féminins ont été prélevés pour études macroscopiques, microscopiques etimmunohistochimiques des nerfs pelviens. Les coupes ont été colorées puis immunomarquées pour détecter les fibres nerveuses (PS-100), somatiques(PMP22), autonomes adrénergiques (TH), cholinergiques (VAChT), sensitives(CGRP) et les fibres pro-érectiles (nNOS). Les lames ont été numérisées et reconstruites en 3D.Résultats : Les fibres nerveuses du SNA, richement interconnectées,véhiculent de façon mixte lʼinflux sympathique et parasympathique.Celles issues du plexus hypogastrique inférieur contrôlant les fonctions sexuelles sont regroupées avec le pédicule vaginal long et forment la bandelette neuro-vasculaire (BNV) sur la face antérolatérale du rectum à « 2et 10h ». Cette BNV est en avant de lʼexpansion postérolatérale du septum recto vaginal (SRV) qui la protège et qui est lʼéquivalent chez lʼhomme du fascia de Denonvilliers. Cette BNV concentre lʼensemble des fibres nerveusespro-érectiles destinées au périnée. Une lésion tronculaire de cette bandelette pourrait conduire à un trouble de lʼérection clitoridienne et de la lubrification vulvaire car, à ce niveau, les efférences sympathiques et parasympathiques coexistent.Conclusion: Un modèle anatomo-physiologique et pédagogiquedʼinnervation pelvipérinéale féminine a été développé. Ces travaux offrent des perspectives dʼétudes cliniques afin de mieux évaluer les dysfonctions sexuelles postopératoires. / Introduction: The nerve supply of the autonomic nervous system (ANS) to the pelvis is located above the levator ani muscle, and the somatic nerve supply to the pelvis is situated below levator ani. Sympathetic innervation assures secretory functions and parasympathetic innervation allows erection. The rectum is anatomically closely associated with these nerves. Protectomy with total excision of the mesorectum for cancer is associated with sexual sequellae due to iatrogenic damage to the pelvic nerves.Objectives: To study the physiology and topographic and structural anatomy of the innervation of the pelvis.Materials and methods: Five fœtal pelvises and ten adult female pelvises were collected for macroscopic, microscopic, and immunohistochemical studies of pelvic nerves. Sections were stained and then immunostained to reveal nerve fibres (PS-100), somatic nerves (PMP22), adrenergic autonomic nerves (TH), cholinergic autonomic nerves (VAChT), sensory nerves (CGRP) and pro-erectile nerves (nNOS). Sections were numbered and reconstructed in 3D.Results: ANS nerve fibres, densely interconnected, carry a combination of sympathetic and parasympathetic fibres.Nerve fibres controlling sexual function from the inferior hypogastric plexus are clustered along the vaginal pedicle and form the neurovascular bundle (NVB) on the anterolateral face of the rectum between “2 and 10 o’clock”. This NVB is in front of the expansion of the rectovaginal septum (RVS) which protects it. In males, the equivalent structure is the rectoprostratic fascia. This NVB contains all of the pro-erectile nerves supplying the perineum. A truncal lesion to this bundle could result in erectile dysfunction of the clitoris as well as difficulties in vulvar lubrication because sympathetic and parasympathetic efferent fibres are both present at this site.Conclusion: An educational anatomical and physiological model of the innervation of the female pelvis and perineum has been developed. This work offers perspectives for clinical studies to facilitate better evaluation of cases of post-operative sexual dysfunction.

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a group of diseases characterized by avascular obstruction leading to a progressive increase of the resistances in the pulmonary blood flow. The recent progress in the understanding of mechanisms at the origin of this disease underlines the role of extrapulmonary cells, such as circulating stem cells and bone marrow-derived progenitor cells in vascular remodeling and in PAH development. In this thesis we have shown implication of the progenitor cells and chemotactic axis in the vascular remodeling in human and experimental PAH. This work could help to develop new therapies allowing more specific and more effective treatments leading to improved survival of PAH patients. / L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est un groupe de maladies qui se caractérise par une obstruction vasculaire conduisant à une augmentation progressive des résistances à l’écoulement sanguin. Le remodelage vasculaire qui implique toutes les couches de la paroi du vaisseau est considéré comme un élément clé dans la pathogenèse de l'HTAP. Les progrès récents dans la compréhension des mécanismes à l'origine de cette maladie soulignent le rôle de cellules extrapulmonaires, telles que des cellules souches circulantes et des progéniteurs dérivés de la moelle osseuse, dans le remodelage vasculaire et dans le développement de l’HTAP. Les thérapeutiques ciblées sur la dysfonction endothéliale ne permettent pas à l'heure actuelle de guérir cette maladie, il est donc nécessaire d’identifier d'autres mécanismes physiopathologiques permettant de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques. C’est pourquoi nous avons exploré l’implication des cellules progénitrices et des signaux chimiotactiques dans le remodelage vasculaire au cours de l’HTAP humaine et expérimentale. Nous avons mis en évidence un recrutement de cellules c-kit+ (incluant des progéniteurs et des mastocytes) ainsi que l’expansion de vasa vasorum dans les poumons des patients atteints d’HTAP. Grâce à l’utilisation du modèle expérimentale d’HTAP induit par l’hypoxie chez la souris, nous avons montré le rôle central de la chimiokine CXCL12 et de ses deux récepteurs CXCR4 et CXCR7 dans le recrutement des progéniteurs c-kit+. Le traitement combiné par les antagonistes AMD3100 et CCX771, grâce à leurs actions synergiques, inhibe le remodelage vasculaire pulmonaire, l’hypertrophie cardiaque droite, ainsi que le recrutement des progéniteurs c-kit+, induits par l’hypoxie. Par ailleurs, le blocage de c-kit par l’imatinib améliore également les paramètres d’hémodynamique et diminue le recrutement périvasculaire des cellules c-kit+, probablement en inhibant leurs expansion dans la moelle osseuse. Nous avons également mis en évidence une altération d’une population de progéniteurs mésenchymateux d’origine hématopoïétique, appelés fibrocytes, dans le sang des patients souffrant d’HTAP.Ce travail pourrait contribuer à développer des actions thérapeutiques ciblées permettant la mise en place de traitements à la fois plus spécifiques et plus efficaces susceptibles d’améliorer la survie des patients HTAP.

Les accidents vasculaires cérébraux (AVC) ischémiques sont un problème majeur de santé publique. Les thérapies actuellement disponibles se fondent sur une approche vasculaire de la prise en charge. L’arrivée de la thrombectomie mécanique comme traitement de routine de l’AVC, expose le patient à des lésions de reperfusion comme les transformations hémorragiques (TH). L’hyperglycémie aiguë, augmente ce risque. Nous avons mis au point un modèle préclinique pertinent et reproductible chez la souris permettant d’étudier les mécanismes de ces TH. Les lipoprotéines de haute densité (HDL) sont des complexes moléculaires ayant des propriétés protectrices. Nous avons démontré que lors de la phase aiguë de l’AVC, ces HDL subissaient des modifications structurelles et devenaient dysfonctionnelles. Un des mécanismes de cette altération est représenté par l’oxydation des protéines de surface notamment l’apoA-1 par la myéloperoxydase (MPO) libérée par les neutrophiles recrutés dans la zone ischémiée. Le dosage du taux plasmatique de MPO en phase aiguë d’AVC pourrait permettre de mieux caractériser ce mécanisme. L’injection de HDL a déjà prouvé son efficacité dans la diminution de la taille des infarctus cérébraux ainsi que dans la survenue des complications hémorragiques sur des modèles murin d’ischémie cérébrale. L’hypothèse d’un défaut d’efficacité des HDL dans cette condition pathologique particulière nous conduit à envisager une amélioration de leurs fonctions grâce à leur propriété de vecteur de molécules protectrices. Ces HDL seraient alors utilisées comme transporteur de molécules augmentant leur potentiel neuro- et endothélio-protecteur dans le traitement de l’AVC ischémique. / Ischemic stroke is a major public health problem. Currently, available therapies are based on a vascular approach. The advent of mechanical thrombectomy as a routine treatment for stroke exposes the patient to reperfusion injury such as hemorrhagic transformation (HT). Acute hyperglycemia increases this risk. We have developed a relevant and reproducible preclinical model in mice to study the mechanisms of these HT. High density lipoproteins (HDL) are molecular complexes with protective properties. We demonstrated that during the acute phase of stroke, these HDLs become dysfunctional. One of the mechanisms of this alteration is represented by the oxidation of surface proteins including apoA-1 by myeloperoxidase (MPO) released by neutrophils recruited into the ischemic zone. The MPO plasmatic level determination in the acute phase of stroke could be relevant. The injection of HDL has already proved effective in reducing the size of infarct and in the occurrence of HT in murine models of stroke. The hypothesis of a lack of efficiency of HDL in this particular pathological condition leads us to consider an improvement of their functions thanks to their vector property of protective molecules. These HDLs would then be used as a transporter of molecules increasing their neuro- and endothelio-protective potential in the treatment of ischemic stroke.