Optimization and validation of a new 3D-US imaging robot to detect, localize and quantify lower limb arterial stenoses

L’athérosclérose est une maladie qui cause, par l’accumulation de plaques lipidiques, le durcissement de la paroi des artères et le rétrécissement de la lumière. Ces lésions sont généralement localisées sur les segments artériels coronariens, carotidiens, aortiques, rénaux, digestifs et périphériques. En ce qui concerne l’atteinte périphérique, celle des membres inférieurs est particulièrement fréquente. En effet, la sévérité de ces lésions artérielles est souvent évaluée par le degré d’une sténose (réduction >50 % du diamètre de la lumière) en angiographie, imagerie par résonnance magnétique (IRM), tomodensitométrie ou échographie. Cependant, pour planifier une intervention chirurgicale, une représentation géométrique artérielle 3D est notamment préférable. Les méthodes d’imagerie par coupe (IRM et tomodensitométrie) sont très performantes pour générer une imagerie tridimensionnelle de bonne qualité mais leurs utilisations sont dispendieuses et invasives pour les patients. L’échographie 3D peut constituer une avenue très prometteuse en imagerie pour la localisation et la quantification des sténoses. Cette modalité d’imagerie offre des avantages distincts tels la commodité, des coûts peu élevés pour un diagnostic non invasif (sans irradiation ni agent de contraste néphrotoxique) et aussi l’option d’analyse en Doppler pour quantifier le flux sanguin. Étant donné que les robots médicaux ont déjà été utilisés avec succès en chirurgie et en orthopédie, notre équipe a conçu un nouveau système robotique d’échographie 3D pour détecter et quantifier les sténoses des membres inférieurs. Avec cette nouvelle technologie, un radiologue fait l’apprentissage manuel au robot d’un balayage échographique du vaisseau concerné. Par la suite, le robot répète à très haute précision la trajectoire apprise, contrôle simultanément le processus d’acquisition d’images échographiques à un pas d’échantillonnage constant et conserve de façon sécuritaire la force appliquée par la sonde sur la peau du patient. Par conséquent, la reconstruction d’une géométrie artérielle 3D des membres inférieurs à partir de ce système pourrait permettre une localisation et une quantification des sténoses à très grande fiabilité. L’objectif de ce projet de recherche consistait donc à valider et optimiser ce système robotisé d’imagerie échographique 3D. La fiabilité d’une géométrie reconstruite en 3D à partir d’un système référentiel robotique dépend beaucoup de la précision du positionnement et de la procédure de calibration. De ce fait, la précision pour le positionnement du bras robotique fut évaluée à travers son espace de travail avec un fantôme spécialement conçu pour simuler la configuration des artères des membres inférieurs (article 1 - chapitre 3). De plus, un fantôme de fils croisés en forme de Z a été conçu pour assurer une calibration précise du système robotique (article 2 - chapitre 4). Ces méthodes optimales ont été utilisées pour valider le système pour l’application clinique et trouver la transformation qui convertit les coordonnées de l’image échographique 2D dans le référentiel cartésien du bras robotisé. À partir de ces résultats, tout objet balayé par le système robotique peut être caractérisé pour une reconstruction 3D adéquate. Des fantômes vasculaires compatibles avec plusieurs modalités d’imagerie ont été utilisés pour simuler différentes représentations artérielles des membres inférieurs (article 2 - chapitre 4, article 3 - chapitre 5). La validation des géométries reconstruites a été effectuée à l`aide d`analyses comparatives. La précision pour localiser et quantifier les sténoses avec ce système robotisé d’imagerie échographique 3D a aussi été déterminée. Ces évaluations ont été réalisées in vivo pour percevoir le potentiel de l’utilisation d’un tel système en clinique (article 3- chapitre 5).

Exploration du rôle du fragment LG3 sur les cellules souches mésenchymateuses dans le contexte du rejet vasculaire

La vasculopathie du greffon est une pathologie caractérisée par un rétrécissement progressif et oblitérant des vaisseaux sanguins menant à une ischémie et une perte de fonction du greffon. Le rétrécissement vasculaire est dû à une accumulation de matrice extracellulaire (MEC) et de cellules mononuclées positives pour l’actine musculaire lisse alpha (alphaSMA) dont les cellules souches mésenchymateuses, le tout formant une néointima oblitérante. Cette pathologie est la cause principale de la perte des greffons rénaux et cardiaques à long terme. Le rejet vasculaire aigu est un prédicteur de la vasculopathie du greffon. L’équipe du Dr Hébert a démontré que l’apoptose endothéliale, qui joue un rôle important dans le développement du rejet vasculaire, initie la libération de LG3, un fragment du protéoglycan perlécan. Les taux sanguins et urinaires de LG3 sont augmentés chez les receveurs d’allogreffe rénale avec rejet vasculaire et vasculopathie du greffon. Les résultats obtenus en laboratoire durant ma maîtrise ont permis de mieux caractériser l’impact du LG3 sur un type cellulaire important participant à la formation de néointima : les cellules souches mésenchymateuses. Mes travaux ont démontré que le LG3 induit à la fois la migration horizontale des MSC et la transmigration des MSC. Cette migration est dépendante de la voie de signalisation d’ERK1/2, précédemment identifiée comme voie centrale dans la formation de néointima. De plus, nos résultats démontrent que la kinase Src est activée en amont de l’activation de la voie MAPK. La migration horizontale et la transmigration induites par le LG3 sont aussi dépendantes des intégrines alpha2beta1, ainsi que l’activation de la voie MAPK. Dans un modèle de transplantation murin, nous avons également démontré que l’injection sérique de LG3 recombinant favorise l’accumulation de cellules positives pour alphaSMA dans la néointima. En outre, lorsque le receveur est déficient pour l’intégrine alpha2, mais que le greffon est sauvage, la formation de néointima induite par l’injection de LG3 est diminuée dans le greffon suggérant que les cellules du receveur jouent un rôle important dans la formation de la néointima. Enfin, nous avons démontré que l’injection de LG3 augmente aussi le nombre de cellules positives pour la forme phosphorylée d’ERK1/2 (p-ERK1/2) dans la néointima du greffon et que cette accumulation est dépendante de la présence des intégrines 2 1 chez les cellules du receveur.Lorsque le receveur est sauvage, il y a une augmentation du nombre de cellules positives pour p-ERK1/2. L’investigation de ces mécanismes dans le remodelage vasculaire expose de nouvelles opportunités pour inhiber la réponse cellulaire qui mène au remodelage inadapté lors d’un dommage vasculaire chronique et ainsi prolonger la survie du greffon.

“All work and no play … ?” : a critical investigation of an emerging public health discourse on children’s play.

Dans de nombreuses sociétés industrialisées, une grande valeur est attribuée au jeu des enfants, principalement parce que le jeu est considéré comme étant une composante essentielle de leur développement et qu’il contribue à leur bonheur et à leur bien-être. Toutefois, des inquiétudes ont récemment été exprimées au regard des transformations qui s’opèrent dans le jeu des enfants, notamment en ce qui a trait à la réduction du temps de jeu en plein air. Ces transformations ont été attribuées, en grande partie, à une perception de risques accrus associés au jeu en plein air et à des changements sociaux qui favorisent des activités de loisirs plus structurées et organisées. L’inquiétude concernant la diminution de l’espace-temps accordé au jeu des enfants est d’ailleurs clairement exprimée dans le discours de la santé publique qui, de plus, témoigne d’un redoublement de préoccupations vis-à-vis du mode de vie sédentaire des enfants et d’une volonté affirmée de prévention de l'obésité infantile. Ainsi, les organisations de santé publique sont désormais engagées dans la promotion du jeu actif pour accroître l'activité physique des enfants. Nous assistons à l’émergence d’un discours de santé publique portant sur le jeu des enfants. À travers quatre articles, cette thèse explore le discours émergeant en santé publique sur le jeu des enfants et analyse certains de ses effets potentiels. L'article 1 présente une prise de position sur le sujet du jeu en santé publique. J’y définis le cadre d'analyse de cette thèse en présentant l'argument central de la recherche, les positions que les organisations de santé publique adoptent vis-à-vis le jeu des enfants et les répercussions potentielles que ces positions peuvent avoir sur les enfants et leurs jeux. La thèse permet ensuite d’examiner comment la notion de jeu est abordée par le discours de santé publique. L'article 2 présente ainsi une analyse de discours de santé publique à travers 150 documents portant sur la santé, l'activité physique, l'obésité, les loisirs et le jeu des enfants. Cette étude considère les valeurs et les postulats qui sous-tendent la promotion du jeu comme moyen d’améliorer la santé physique des enfants et permet de discerner comment le jeu est façonné, discipliné et normalisé dans le discours de santé publique. Notre propos révèle que le discours de santé publique représente le jeu des enfants comme une activité pouvant améliorer leur santé; que le plaisir sert de véhicule à la promotion de l’activité physique ; et que les enfants seraient encouragés à organiser leur temps libre de manière à optimiser leur santé. Étant donné l’influence potentielle du discours de santé publique sur la signification et l’expérience vécue du jeu parmi les enfants, cette thèse présente ensuite une analyse des représentations qu’ont 25 enfants âgés de 7 à 11 ans au regard du jeu. L’article 3 suggère que le jeu est une fin en soi pour les enfants de cette étude; qu'il revêt une importance au niveau émotionnel; et qu'il s’avère intrinsèquement motivé, sans but particulier. De plus, l’amusement que procure le jeu relève autant d’activités engagées que d’activités sédentaires. Enfin, certains enfants expriment un sentiment d'ambivalence concernant les jeux organisés; tandis que d’autres considèrent parfois le risque comme une composante particulièrement agréable du jeu. De tels résultats signalent une dissonance entre les formes de jeux promues en santé publique et le sens attribué au jeu par les enfants. Prenant appui sur le concept de « biopédagogies » inspiré des écrits de Michel Foucault, le quatrième article de cette thèse propose un croisement des deux volets de cette étude, soit le discours de santé publique sur le jeu et les constructions du jeu par les enfants. Bien que le discours de la santé publique exhortant au «jeu actif» soit reproduit par certains enfants, d'autres soulignent que le jeu sédentaire est important pour leur bien-être social et affectif. D’autre part, tandis que le « jeu actif » apparait, dans le discours de santé publique, comme une solution permettant de limiter le risque d'obésité, il comporte néanmoins des contradictions concernant la notion de risque, dans la mesure où les enfants ont à négocier avec les risques inhérents à l’activité accrue. À terme, cet article suggère que le discours de santé publique met de l’avant certaines représentations du jeu (actifs) tandis qu’il en néglige d’autres (sédentaires). Cette situation pourrait donner lieu à des conséquences inattendues, dans la mesure où les enfants pourraient éventuellement reconfigurer leurs pratiques de jeu et les significations qu’ils y accordent. Cette thèse n'a pas pour but de fournir des recommandations particulières pour la santé publique au regard du jeu des enfants. Prenant appui sur la perspective théorique de Michel Foucault, nous présentons plutôt une analyse d’un discours émergeant en santé publique ainsi que des pistes pour la poursuite de recherches sur le jeu dans le domaine de l’enfance. Enfin, compte tenu des effets potentiels du discours de la santé publique sur le jeu des enfants, et les perspectives contemporaines sur le jeu et les enfants, la conclusion offre des pistes de réflexion critique.