Coronary magnetic resonance angiography for assessment of the stent lumen: a phantom study.

PURPOSE: To evaluate the feasibility of visualizing the stent lumen using coronary magnetic resonance angiography in vitro. MATERIAL AND METHODS: Nineteen different coronary stents were implanted in plastic tubes with an inner diameter of 3 mm. The tubes were positioned in a plastic container filled with gel and included in a closed flow circuit (constant flow 18 cm/sec). The magnetic resonance images were obtained with a dual inversion fast spin-echo sequence. For intraluminal stent imaging, subtraction images were calculated from scans with and without flow. Subsequently, intraluminal signal properties were objectively assessed and compared. RESULTS: As a function of the stent type, various degrees of in-stent signal attenuation were observed. Tantalum stents demonstrated minimal intraluminal signal attenuation. For nitinol stents, the stent lumen could be identified, but the intraluminal signal was markedly reduced. Steel stents resulted in the most pronounced intraluminal signal voids. CONCLUSIONS: With the present technique, radiofrequency penetration into the stents is strongly influenced by the stent material. Thesefindings may have important implicationsforfuture stent design and stent imaging strategies.

Magnetic resonance cholangiography features of biliary abnormalities due to cavernous transformation of the portal vein.

BACKGROUND: The aim of this retrospective and monocentric study was to describe the magnetic resonance cholangiography (MRC) features of biliary abnormalities related to extrahepatic obstruction of the portal vein (EHOPV). METHODS: From September 2001 to May 2003, MRC was performed in 10 consecutive patients who had a portal thrombosis. RESULTS: Biliary ductal pathology was demonstrated via MRC in nine patients. It consisted of stenoses, ductal narrowing or irregularities involving the common bile duct for three patients with extrahepatic portal vein thrombosis discovered a mean of 1.5 years ago, or involving both right and left intrahepatic bile ducts and common bile duct for six patients with extrahepatic portal vein thrombosis discovered a mean of 16.2 years ago. Dilation of intrahepatic bile ducts was seen for seven patients, four of them having cholestasis. For three patients with symptomatic cholestasis, direct cholangiography (DC) was performed and showed the same findings as MRC which nevertheless overestimated the degree of bile duct stenosis. CONCLUSIONS: MRC seems to constitute an accurate tool to investigate noninvasively patients with portal biliopathy.

Simultaneous B(0)- and B(1)+-map acquisition for fast localized shim, frequency, and RF power determination in the heart at 3 T.

High-field (>or=3 T) cardiac MRI is challenged by inhomogeneities of both the static magnetic field (B(0)) and the transmit radiofrequency field (B(1)+). The inhomogeneous B fields not only demand improved shimming methods but also impede the correct determination of the zero-order terms, i.e., the local resonance frequency f(0) and the radiofrequency power to generate the intended local B(1)+ field. In this work, dual echo time B(0)-map and dual flip angle B(1)+-map acquisition methods are combined to acquire multislice B(0)- and B(1)+-maps simultaneously covering the entire heart in a single breath hold of 18 heartbeats. A previously proposed excitation pulse shape dependent slice profile correction is tested and applied to reduce systematic errors of the multislice B(1)+-map. Localized higher-order shim correction values including the zero-order terms for frequency f(0) and radiofrequency power can be determined based on the acquired B(0)- and B(1)+-maps. This method has been tested in 7 healthy adult human subjects at 3 T and improved the B(0) field homogeneity (standard deviation) from 60 Hz to 35 Hz and the average B(1)+ field from 77% to 100% of the desired B(1)+ field when compared to more commonly used preparation methods.

Athletic injuries of the extensor carpi ulnaris subsheath: MRI findings and utility of gadolinium-enhanced fat-saturated T1-weighted sequences with wrist pronation and supination

Purpose: To report the magnetic resonance imaging (MRI) findings in athletic injuries of the extensor carpi ulnaris (ECU) subsheath, assessing the utility of gadolinium-enhanced (Gd) fat-saturated (FS) T1-weighted sequences with wrist pronation and supination. Methods and Materials: Sixteen patients (13 males, 3 females; mean age 30.3 years) with athletic injuries of the ECU subsheath sustained between January 2003 and June 2009 were included in this retrospective study. Initial and follow‑up 1.5-T wrist MRIs were performed with transverse T1-weighted and STIR sequences in pronation, and Gd FS T1-weighted sequences with wrist pronation and supination. Two radiologists assessed the type of injury (A to C), ECU tendon stability, associated lesions and rated pulse sequences using a three-point scale: 1 = poor, 2 = good and 3 = excellent. Results: Gd-enhanced FS T1-weighted transverse sequences in supination (2.63) and pronation (2.56) were most valuable, compared with STIR (2.19) and T1 weighted (1.94). Nine type A, one type B and six type C injuries were found. There were trends towards diminution in size, signal intensity and enhancement of associated pouches on follow‑up MRI and tendon stabilisation within the ulnar groove. Conclusion: Gd-enhanced FS T1-weighted sequences with wrist pronation and supination are most valuable in assessing and follow‑up athletic injuries of the ECU subsheath on 1.5-T MRI.

Preclinical evaluation of implantable cardioverter-defibrillator developed for magnetic resonance imaging use.

BACKGROUND: Many patients with an implantable cardioverter-defibrillator (ICD) have indications for magnetic resonance imaging (MRI). However, MRI is generally contraindicated in ICD patients because of potential risks from hazardous interactions between the MRI and ICD system. OBJECTIVE: The purpose of this study was to use preclinical computer modeling, animal studies, and bench and scanner testing to demonstrate the safety of an ICD system developed for 1.5-T whole-body MRI. METHODS: MRI hazards were assessed and mitigated using multiple approaches: design decisions to increase safety and reliability, modeling and simulation to quantify clinical MRI exposure levels, animal studies to quantify the physiologic effects of MRI exposure, and bench testing to evaluate safety margin. RESULTS: Modeling estimated the incidence of a chronic change in pacing capture threshold >0.5V and 1.0V to be less than 1 in 160,000 and less than 1 in 1,000,000 cases, respectively. Modeling also estimated the incidence of unintended cardiac stimulation to occur in less than 1 in 1,000,000 cases. Animal studies demonstrated no delay in ventricular fibrillation detection and no reduction in ventricular fibrillation amplitude at clinical MRI exposure levels, even with multiple exposures. Bench and scanner testing demonstrated performance and safety against all other MRI-induced hazards. CONCLUSION: A preclinical strategy that includes comprehensive computer modeling, animal studies, and bench and scanner testing predicts that an ICD system developed for the magnetic resonance environment is safe and poses very low risks when exposed to 1.5-T normal operating mode whole-body MRI.

Spread spectrum magnetic resonance imaging.

We propose a novel compressed sensing technique to accelerate the magnetic resonance imaging (MRI) acquisition process. The method, coined spread spectrum MRI or simply s(2)MRI, consists of premodulating the signal of interest by a linear chirp before random k-space under-sampling, and then reconstructing the signal with nonlinear algorithms that promote sparsity. The effectiveness of the procedure is theoretically underpinned by the optimization of the coherence between the sparsity and sensing bases. The proposed technique is thoroughly studied by means of numerical simulations, as well as phantom and in vivo experiments on a 7T scanner. Our results suggest that s(2)MRI performs better than state-of-the-art variable density k-space under-sampling approaches.

Athletic injuries of the extensor carpi ulnaris subsheath: MRI findings and utility of gadolinium-enhanced fat-saturated T1-weighted sequences with wrist pronation and supination.

OBJECTIVE: To report the magnetic resonance imaging (MRI) findings in athletic injuries of the extensor carpi ulnaris (ECU) subsheath, assessing the utility of gadolinium-enhanced (Gd) fat-saturated (FS) T1-weighted sequences with wrist pronation and supination. METHODS: Sixteen patients (13 male, three female; mean age 30.3 years) with athletic injuries of the ECU subsheath sustained between January 2003 and June 2009 were included in this retrospective study. Initial and follow-up 1.5-T wrist MRIs were performed with transverse T1-weighted and STIR sequences in pronation, and Gd FS T1-weighted sequences with wrist pronation and supination. Two radiologists assessed the type of injury (A to C), ECU tendon stability, associated lesions and rated pulse sequences using a three-point scale: 1=poor, 2=good and 3=excellent. RESULTS: Gd-enhanced FS T1-weighted transverse sequences in supination (2.63) and pronation (2.56) were most valuable, compared with STIR (2.19) and T1-weighted (1.94). Nine type A, one type B and six type C injuries were found. There were trends towards diminution in size, signal intensity and enhancement of associated pouches on follow-up MRI and tendon stabilisation within the ulnar groove. CONCLUSION: Gd-enhanced FS T1-weighted sequences with wrist pronation and supination are most valuable in assessing and follow-up athletic injuries of the ECU subsheath on 1.5-T MRI.

Selective resonance suppression 1H-[13C] NMR spectroscopy with asymmetric adiabatic RF pulses.

Despite obvious improvements in spectral resolution at high magnetic field, the detection of 13C labeling by 1H-[13C] NMR spectroscopy remains hampered by spectral overlap, such as in the spectral region of 1H resonances bound to C3 of glutamate (Glu) and glutamine (Gln), and C6 of N-acetylaspartate (NAA). The aim of this study was to develop, implement, and apply a novel 1H-[13C] NMR spectroscopic editing scheme, dubbed "selective Resonance suppression by Adiabatic Carbon Editing and Decoupling single-voxel STimulated Echo Acquisition Mode" (RACED-STEAM). The sequence is based on the application of two asymmetric narrow-transition-band adiabatic RF inversion pulses at the resonance frequency of the 13C coupled to the protons that need to be suppressed during the mixing time (TM) period, alternating the inversion band downfield and upfield from the 13C resonance on odd and even scans, respectively, thus suppressing the detection of 1H resonances bound to 13C within the transition band of the inversion pulse. The results demonstrate the efficient suppression of 1H resonances bound to C3 of Glu and Gln, and C4 of Glu, which allows the 1H resonances bound to C6 of NAA and C4 of Gln to be revealed. The measured time course of the resolved labeling into NAA C6 with the new scheme was consistent with the slow turnover of NAA.

Assessing the added value of wastewater-based epidemiology to monitor illicit drug use

Wastewater-based epidemiology consists in acquiring relevant information about the lifestyle and health status of the population through the analysis of wastewater samples collected at the influent of a wastewater treatment plant. Whilst being a very young discipline, it has experienced an astonishing development since its firs application in 2005. The possibility to gather community-wide information about drug use has been among the major field of application. The wide resonance of the first results sparked the interest of scientists from various disciplines. Since then, research has broadened in innumerable directions. Although being praised as a revolutionary approach, there was a need to critically assess its added value, with regard to the existing indicators used to monitor illicit drug use. The main, and explicit, objective of this research was to evaluate the added value of wastewater-based epidemiology with regards to two particular, although interconnected, dimensions of illicit drug use. The first is related to trying to understand the added value of the discipline from an epidemiological, or societal, perspective. In other terms, to evaluate if and how it completes our current vision about the extent of illicit drug use at the population level, and if it can guide the planning of future prevention measures and drug policies. The second dimension is the criminal one, with a particular focus on the networks which develop around the large demand in illicit drugs. The goal here was to assess if wastewater-based epidemiology, combined to indicators stemming from the epidemiological dimension, could provide additional clues about the structure of drug distribution networks and the size of their market. This research had also an implicit objective, which focused on initiating the path of wastewater- based epidemiology at the Ecole des Sciences Criminelles of the University of Lausanne. This consisted in gathering the necessary knowledge about the collection, preparation, and analysis of wastewater samples and, most importantly, to understand how to interpret the acquired data and produce useful information. In the first phase of this research, it was possible to determine that ammonium loads, measured directly in the wastewater stream, could be used to monitor the dynamics of the population served by the wastewater treatment plant. Furthermore, it was shown that on the long term, the population did not have a substantial impact on consumption patterns measured through wastewater analysis. Focussing on methadone, for which precise prescription data was available, it was possible to show that reliable consumption estimates could be obtained via wastewater analysis. This allowed to validate the selected sampling strategy, which was then used to monitor the consumption of heroin, through the measurement of morphine. The latter, in combination to prescription and sales data, provided estimates of heroin consumption in line with other indicators. These results, combined to epidemiological data, highlighted the good correspondence between measurements and expectations and, furthermore, suggested that the dark figure of heroin users evading harm-reduction programs, which would thus not be measured by conventional indicators, is likely limited. In the third part, which consisted in a collaborative study aiming at extensively investigating geographical differences in drug use, wastewater analysis was shown to be a useful complement to existing indicators. In particular for stigmatised drugs, such as cocaine and heroin, it allowed to decipher the complex picture derived from surveys and crime statistics. Globally, it provided relevant information to better understand the drug market, both from an epidemiological and repressive perspective. The fourth part focused on cannabis and on the potential of combining wastewater and survey data to overcome some of their respective limitations. Using a hierarchical inference model, it was possible to refine current estimates of cannabis prevalence in the metropolitan area of Lausanne. Wastewater results suggested that the actual prevalence is substantially higher compared to existing figures, thus supporting the common belief that surveys tend to underestimate cannabis use. Whilst being affected by several biases, the information collected through surveys allowed to overcome some of the limitations linked to the analysis of cannabis markers in wastewater (i.e., stability and limited excretion data). These findings highlighted the importance and utility of combining wastewater-based epidemiology to existing indicators about drug use. Similarly, the fifth part of the research was centred on assessing the potential uses of wastewater-based epidemiology from a law enforcement perspective. Through three concrete examples, it was shown that results from wastewater analysis can be used to produce highly relevant intelligence, allowing drug enforcement to assess the structure and operations of drug distribution networks and, ultimately, guide their decisions at the tactical and/or operational level. Finally, the potential to implement wastewater-based epidemiology to monitor the use of harmful, prohibited and counterfeit pharmaceuticals was illustrated through the analysis of sibutramine, and its urinary metabolite, in wastewater samples. The results of this research have highlighted that wastewater-based epidemiology is a useful and powerful approach with numerous scopes. Faced with the complexity of measuring a hidden phenomenon like illicit drug use, it is a major addition to the panoply of existing indicators. -- L'épidémiologie basée sur l'analyse des eaux usées (ou, selon sa définition anglaise, « wastewater-based epidemiology ») consiste en l'acquisition d'informations portant sur le mode de vie et l'état de santé d'une population via l'analyse d'échantillons d'eaux usées récoltés à l'entrée des stations d'épuration. Bien qu'il s'agisse d'une discipline récente, elle a vécu des développements importants depuis sa première mise en oeuvre en 2005, notamment dans le domaine de l'analyse des résidus de stupéfiants. Suite aux retombées médiatiques des premiers résultats de ces analyses de métabolites dans les eaux usées, de nombreux scientifiques provenant de différentes disciplines ont rejoint les rangs de cette nouvelle discipline en développant plusieurs axes de recherche distincts. Bien que reconnu pour son coté objectif et révolutionnaire, il était nécessaire d'évaluer sa valeur ajoutée en regard des indicateurs couramment utilisés pour mesurer la consommation de stupéfiants. En se focalisant sur deux dimensions spécifiques de la consommation de stupéfiants, l'objectif principal de cette recherche était focalisé sur l'évaluation de la valeur ajoutée de l'épidémiologie basée sur l'analyse des eaux usées. La première dimension abordée était celle épidémiologique ou sociétale. En d'autres termes, il s'agissait de comprendre si et comment l'analyse des eaux usées permettait de compléter la vision actuelle sur la problématique, ainsi que déterminer son utilité dans la planification des mesures préventives et des politiques en matière de stupéfiants actuelles et futures. La seconde dimension abordée était celle criminelle, en particulier, l'étude des réseaux qui se développent autour du trafic de produits stupéfiants. L'objectif était de déterminer si cette nouvelle approche combinée aux indicateurs conventionnels, fournissait de nouveaux indices quant à la structure et l'organisation des réseaux de distribution ainsi que sur les dimensions du marché. Cette recherche avait aussi un objectif implicite, développer et d'évaluer la mise en place de l'épidémiologie basée sur l'analyse des eaux usées. En particulier, il s'agissait d'acquérir les connaissances nécessaires quant à la manière de collecter, traiter et analyser des échantillons d'eaux usées, mais surtout, de comprendre comment interpréter les données afin d'en extraire les informations les plus pertinentes. Dans la première phase de cette recherche, il y pu être mis en évidence que les charges en ammonium, mesurées directement dans les eaux usées permettait de suivre la dynamique des mouvements de la population contributrice aux eaux usées de la station d'épuration de la zone étudiée. De plus, il a pu être démontré que, sur le long terme, les mouvements de la population n'avaient pas d'influence substantielle sur le pattern de consommation mesuré dans les eaux usées. En se focalisant sur la méthadone, une substance pour laquelle des données précises sur le nombre de prescriptions étaient disponibles, il a pu être démontré que des estimations exactes sur la consommation pouvaient être tirées de l'analyse des eaux usées. Ceci a permis de valider la stratégie d'échantillonnage adoptée, qui, par le bais de la morphine, a ensuite été utilisée pour suivre la consommation d'héroïne. Combinée aux données de vente et de prescription, l'analyse de la morphine a permis d'obtenir des estimations sur la consommation d'héroïne en accord avec des indicateurs conventionnels. Ces résultats, combinés aux données épidémiologiques ont permis de montrer une bonne adéquation entre les projections des deux approches et ainsi démontrer que le chiffre noir des consommateurs qui échappent aux mesures de réduction de risque, et qui ne seraient donc pas mesurés par ces indicateurs, est vraisemblablement limité. La troisième partie du travail a été réalisée dans le cadre d'une étude collaborative qui avait pour but d'investiguer la valeur ajoutée de l'analyse des eaux usées à mettre en évidence des différences géographiques dans la consommation de stupéfiants. En particulier pour des substances stigmatisées, telles la cocaïne et l'héroïne, l'approche a permis d'objectiver et de préciser la vision obtenue avec les indicateurs traditionnels du type sondages ou les statistiques policières. Globalement, l'analyse des eaux usées s'est montrée être un outil très utile pour mieux comprendre le marché des stupéfiants, à la fois sous l'angle épidémiologique et répressif. La quatrième partie du travail était focalisée sur la problématique du cannabis ainsi que sur le potentiel de combiner l'analyse des eaux usées aux données de sondage afin de surmonter, en partie, leurs limitations. En utilisant un modèle d'inférence hiérarchique, il a été possible d'affiner les actuelles estimations sur la prévalence de l'utilisation de cannabis dans la zone métropolitaine de la ville de Lausanne. Les résultats ont démontré que celle-ci est plus haute que ce que l'on s'attendait, confirmant ainsi l'hypothèse que les sondages ont tendance à sous-estimer la consommation de cannabis. Bien que biaisés, les données récoltées par les sondages ont permis de surmonter certaines des limitations liées à l'analyse des marqueurs du cannabis dans les eaux usées (i.e., stabilité et manque de données sur l'excrétion). Ces résultats mettent en évidence l'importance et l'utilité de combiner les résultats de l'analyse des eaux usées aux indicateurs existants. De la même façon, la cinquième partie du travail était centrée sur l'apport de l'analyse des eaux usées du point de vue de la police. Au travers de trois exemples, l'utilisation de l'indicateur pour produire du renseignement concernant la structure et les activités des réseaux de distribution de stupéfiants, ainsi que pour guider les choix stratégiques et opérationnels de la police, a été mise en évidence. Dans la dernière partie, la possibilité d'utiliser cette approche pour suivre la consommation de produits pharmaceutiques dangereux, interdits ou contrefaits, a été démontrée par l'analyse dans les eaux usées de la sibutramine et ses métabolites. Les résultats de cette recherche ont mis en évidence que l'épidémiologie par l'analyse des eaux usées est une approche pertinente et puissante, ayant de nombreux domaines d'application. Face à la complexité de mesurer un phénomène caché comme la consommation de stupéfiants, la valeur ajoutée de cette approche a ainsi pu être démontrée.

Oculomotor nerve schwannoma associated with ophthalmoplegic migraine.

PURPOSE: To describe a patient with an oculomotor nerve schwannoma who had symptoms of ophthalmoplegic migraine. METHODS: Case report. RESULTS: A 23-year-old woman had a history of recurrent headache accompanied by transient right oculomotor palsy since age 7 years. Ophthalmoplegic migraine was diagnosed. She was subsequently found to have a structural lesion of her right oculomotor nerve on magnetic resonance imaging. The magnetic resonance image characteristics were consistent with schwannoma originating from the oculomotor nerve. CONCLUSIONS: This case illustrates that an intrinsic lesion of the oculomotor nerve (schwannoma) may be associated with a painful relapsing-remitting oculomotor palsy mimicking the clinical syndrome of ophthalmoplegic migraine.

New human kallikrein 14: enzymatic characterization and inhibitors development.

RESUME DESTINE A UN LARGE PUBLIC En biologie, si une découverte permet de répondre à quelques questions, en général elle en engendre beaucoup d'autres. C'est ce qui s'est produit récemment dans le monde des kallicréines. De la famille des protéases, protéines ayant la faculté de couper plus ou moins spécifiquement d'autres protéines pour exercer un rôle biologique, la famille des kallicréines humaines n'était composée que de 3 membres lors du siècle dernier. Parmi eux, une kallicréine mondialement utilisée pour détecter le cancer de la prostate, le PSA. En 2000, un chercheur de l'hôpital universitaire Mont Sinaï à Toronto, le Professeur Eleftherios Diamandis, a découvert la présence de 12 nouveaux gènes appartenant à cette famille, situés sur le même chromosome que les 3 premières kallicréines. Cette découverte majeure a placé les spécialistes des kallicréines face à une montagne d'interrogations car les fonctions de ces nouvelles protéases étaient totalement inconnues. La kallicréine humaine 14 (hK14) présente un intérêt particulier, car elle se retrouve associée à différents cancers, notamment les carcinomes ovariens et mammaires. Cette association ne répond cependant pas à la fonction de cette protéase. L'objectif de ce travail de thèse était donc de découvrir, dans un premier temps, la spécificité de cette nouvelle kallicréine, c'est-à-dire le type de coupure qu'elle engendre au niveau des protéines qu'elle cible. Utilisant une technologie de pointe qui exploite la propriété des bactériophages à se répliquer dans les bactéries à l'infini, des dizaines de millions de combinaisons protéiques aléatoires ont été présentées à hK14, qui a pu sélectionner celles qui lui étaient favorables pour la coupure. Cette technique qualitative porte le nom de Phage Display Substrate. Une fois la sélection réalisée, il fallait transférer ces séquences coupées ou substrats dans un système permettant de donner une valeur quantitative à l'efficacité de coupure. Pour cela nous avons développé une technologie qui permet d'évaluer cette efficacité en utilisant des protéines fluorescentes de méduse, modifiées génétiquement, dont l'excitation de la première (CFP : cyan fluorescent protein) par la lumière à une certaine longue d'onde permet le transfert d'énergie à la seconde (YFP : yellow fluorescent protein), via un substrat qui les lie. Pour que ce transfert d'énergie se produise, il faut que les deux protéines fluorescentes soient proches, comme c'est le cas lorsqu'elles sont liées par un substrat. La coupure de ce lien provoque un changement de transfert d'énergie qui est quantifiable en utilisant un spectrofluoromètre. Cette technologie permet donc de suivre la réaction d'hydrolyse (coupure) des protéases. Afin de poursuivre certaines expériences permettant de mieux comprendre la fonction biologique d'hK14 ainsi que son éventuelle implication dans le cancer, nous avons développé des inhibiteurs spécifiques d'hK14. Les séquences qui on été le plus efficacement coupées par hK14 ont été utilisées pour transformer deux types d'inhibiteurs classiques, qui circulent dans notre sang, en inhibiteurs d'hK14 hautement efficaces et spécifiques. Selon les résultats obtenus in vitro, ils pourront être évalués in vivo en tant que traitement potentiel contre le cancer. RESUME Les protéases sont des enzymes impliquées dans des processus physiologiques mais aussi parfois pathologiques. La famille des kallicréines tissulaires humaines représente le plus grand groupe de protéases humaines, dont plusieurs pourraient participer au développement de certaines maladies. D'autre part, ces protéases sont apparues comme des marqueurs de pathogénicité potentiels, notamment dans les cas de cancers hormono-dépendants. La kallicréine humaine 14 a été récemment découverte et son implication dans quelques maladies, particulièrement dans le cas de tumeurs, semble probable. En effet, son expression génique est augmentée au niveau des tissus cancéreux de la prostate et du sein et son expression protéique s'est révélée plus élevée dans le sérum de patientes atteintes d'un cancer du sein ou des ovaires. Cependant, comme c'est le cas pour la plupart des kallicréines, sa fonction est encore inconnue. Afin de mieux connaître son rôle biologique et/ou pathologique, nous avons décidé de caractériser son activité enzymatique. Nous avons tout d'abord mis au point un système de substrats entièrement biologique permettant d'étudier in vitro l'activité des protéases. Ce système est basé sur le phénomène de FRET, à savoir le transfert d'énergie de résonance fluorescente qui intervient entre deux molécules fluorescentes voisines si le spectre d'émission de la protéine donneuse chevauche le spectre d'excitation de la protéine receveuse. Nous avons fusionné de manière covalente une protéine fluorescente bleue (CFP) et une jaune (YFP) en les liant avec diverses séquences. Par clivage de la séquence de liaison, une perte du transfert d'énergie peut être mesurée par un spectrofluoromètre. Cette technologie représente un moyen facile de suivre la réaction d'hydrolyse des protéases. Les conditions optimales de production de ces substrats CFP-YFP ont été déterminées, de même que les paramètres pouvant éventuellement influencer le FRET. Ce système possède une grande résistance à la protéolyse non spécifique et est applicable à un grand nombre de protéase. Contrairement aux substrats fluorogéniques, il permet d'étudier les acides aminés se trouvant des deux côtés du site de clivage. Ce système étant entièrement biologique, il est le reflet des interactions protéine-protéine et représente un outil biologique facile, bon marché et rapide pour caractériser les protéases. Dans un premier temps, hK14 a été mise en présence d' une banque de haute diversité de pentapeptides aléatoires présentée à la surface de phages afin d'identifier des substrats spécifiques. Ensuite, le système CFP-YFP a été employé pour trier les peptides sélectionnés afin d'identifier les séquences de substrats les plus sensibles et spécifiques pour hK14. Nous avons montré, qu'en plus de sa prévisible activité de type trypsine, hK14 possède aussi une très surprenante activité de type chymotrypsine. Les séquences les plus sensibles ont été choisies pour cribler la banque de donnée Swissprot, permettant ainsi l'identification de 6 substrats protéiques humains potentiels pour hK14. Trois d'entre eux, la laminine α-5, le collagène IV et la matriline-4, qui sont des composants de la matrice extracellulaire, ont démontré une grande susceptibilité à l'hydrolyse par hK14. De plus, la séparation éléctrophorétique a montré que la dégradation de la laminine α-5 et de la matriline-4 par hK14 devait se produire aux sites identifiés par la technologie du phage display. Pour terminer, nous avons transformé, par mutagenèse dirigée, deux serpines (inhibiteurs de protéases de type sérine) connues, AAT et ACT (alpha anti-trypsine et alpha anti-chymotrypsine), qui inhibent un vaste éventail d'enzymes humaines en inhibiteurs d'hK14 hautement efficaces et spécifiques. Ces inhibiteurs pourront être utilisés d'une part pour poursuivre certaines expériences permettant de mieux comprendre l'implication d'hK14 dans des voies physiologiques ou dans le cancer et d'autre part pour les évaluer in vivo en tant que traitement potentiel contre le cancer. SUMMARY Proteases consist of enzymes involved in physiological events, but also, in case of dysregulation, in pathogenicity. The human tissue kallikrein family represents the largest human protease cluster and includes several members that either could participate in the course of certain diseases or emerged as potential biological markers, especially in hormone dependent cancers. The human kallikrein 14 has been recently discovered and suggested implications in some disorders, particularly in tumors since its gene expression is up-regulated in prostate and breast cancer tissues and its protein expression increased in the serum of patients with breast and ovarian cancers. However, like most kallikreins, its function remains unknown. To better understand hK14 biological and/or pathological role, we decided to characterize its enzymatic activity. First of all, we developped a biological system suitable for in vitro study of protease activity. This system is based on the so-called FRET phenomenon, that is the Fluorescence Resonance Energy Transfer that occurs between two nearby fluorescent proteins if the emission spectrum of the donor overlaps the excitation spectrum of the acceptor. We fused covalently a cyan fluorescent protein (CFP) and a yellow fluorescent protein (YFP) with diverses sequences. Upon cleavage of the linker sequence by protease, the loss of energy transfer can be measured by a spectrofluorometer allowing an easy following of hydrolysis reaction. The optimal conditions to produce in bacterial system these CFP-YFP substrates were determined as well as the parameters that could eventually influence the FRET. This system demonstrated a high degree of resistance to non-specific proteolysis and applicability to various conditions corresponding to a great number of existing proteases. Other avantages are the possibility to study the amino acids located both sides of the cleavage site as well as the interest to work in a full biological system reflecting protein-protein interaction. A phage substrate library with exhaustive diversity was used prior to CFP-substrate-YFP system to isolate specific human kallikrein 14 substrates. After that the CFP-YFP system was used to sort peptides and identify highly sensitive and specific substrate sequences for hK14. We showed that besides its predictable trypsin-like activity, hK14 also possesses a surprising chymotrypsin-like activity. The screening of the Swissprot database was achieved with the most sensitive sequences and allowed the identification of 6 potential human protein substrates for hK14. Three of them, laminin α-5, collagen IV and matrilin-4, which are components of the extracellular matrix were incubated with hK14, by which they were efficiently hydrolyzed. Moreover, electrophoretic separation revealed that degradation of laminin α-5 and matrilin-4 by hK14 generated fragments with identical molecular size than the predicted N-terminal fragments that would result from hK14 specific cleavage, proving the value of phage display substrate to identify potential substrates. Finally, with site-directed mutagenesis, we transformed two well-known serpins (serine protease inhibitors), AAT and ACT (alpha anti-trypsin and alpha anti-chymotrypsin), which inhibit a vast spectrum of human enzymes into highly efficient and specific hK14 inhibitors. These inhibitors will be used to pursue experiments that could help understand hK14 implication in physiological pathways as well as in cancer biology and also to perform their in vivo evalution as potential cancer treatment.

Accelerated MR imaging with spread spectrum encoding

We advocate the use of a novel compressed sensing technique for accelerating the magnetic resonance image acquisition process, coined spread spectrum MR imaging or simply s2MRI. The method resides in pre-modulating the signal of interest by a linear chirp, resulting from the application of quadratic phase profiles, before random k-space under-sampling with uniform average density. The effectiveness of the procedure is theoretically underpinned by the optimization of the coherence between the sparsity and sensing bases. The application of the technique for single coil acquisitions is thoroughly studied by means of numerical simulations as well as phantom and in vivo experiments on a 7T scanner. The corresponding results suggest a favorable comparison with state-of-the-art variable density k-space under-sampling approaches.