Visualization and prediction of spatial deformation using thin-plate splines in the context of scoliosis

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Visualization and prediction of spatial deformation using thin-plate splines in the context of scoliosis

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Modèles animaux pour l’évaluation préclinique des dispositifs médicaux en radiologie interventionnelle au CR21 AP-HP INRA

Dissertação de Mestrado, Engenharia Zootécnica, 14 de Maio de 2015, Universidade dos Açores.

Étude de l'influence de l'activité inflammatoire liée au TNFα sur les altérations cognitives et comportementales et le dépôt de plaques β amyloïdes chez la souris

Résumé Les mutations du gène APP (amyloïde de la protéine de précurseur) sur le chromosome 21 mènent à une surproduction de protéines β amyloïdes dans la maladie d'Alzheimer (MA). Il existe donc un consensus impliquant la cascade amyloïde dans la genèse et le développement de la MA. C'est pourquoi, afin d'évaluer l'hypothèse de la cascade inflammatoire de la MA, on combine des manipulations génétiques chez des modèles de souris transgéniques avec des traitements anti-inflammatoires. Les animaux porteurs d'une mutation génétique induite permettent d'évaluer le rôle de certains gènes dans le développement de la maladie. Pour ce faire j'ai étudié les performances de différentes cohortes de souris soumises à un ensemble de trois épreuves comportementales complémentaires ; la première étudiant les conduites exploratoires, la deuxième évaluant la capacité de l'animal à effectuer un apprentissage de lieu et la troisième explorant l'efficacité des animaux dans une tâche dite d'élimination. Enfin, une évaluation complémentaire a été fondée sur le répertoire des troubles du comportement des animaux. Chez les animaux APP homozygotes, l'organisation de la mémoire se dégrade et se modifie avec l'âge. Chez ces animaux, le déficit des mémoires de références et de travail se manifeste déjà chez les souris jeunes (dès l'âge de 50 jours).De plus, il est apparu un certain nombre de troubles comportementaux. Enfin les APP homozygotes sont ceux qui ont le plus de dépôt de plaques amyloïdes localisé dans l'hippocampe. Chez les animaux APP hétérozygotes, tant la mémoire de référence, utilisée au cours d'un apprentissage de lieu, que la mémoire de travail permettant d'éviter des bras déjà visités, ne sont affectées que chez les sujets de 15 mois. De plus, tous les troubles du comportement sont présents à 15 mois, mais de manière moins intense que chez les animaux APP homozygotes. Un traitement anti-TNF administré aux APP hétérozygotes n'a pas permis d'améliorer leur performance mais a un effet bénéfique sur les troubles du comportement. Enfin, le pourcentage des dépôts de plaques a été estimé à trois fois moins élevé chez ces animaux hétérozygotes de 16 mois que chez les APP homozygotes de 8 mois. Chez les animaux APP hétérozygotes dont le gène TNFα est bloqué, les mémoires de travail et de référence sont altérées déjà à l'âge de 6 mois, en dépit du blocage de l'expression de TNF. Ces jeunes animaux ont même une capacité cognitive inférieure à celle des animaux hétérozygotes APP, en gardant toutefois leur activité et performance exploratoires intactes. Ainsi, il semble que le blocage de l'expression du gène TNFα chez des souris APP n'influence pas leurs capacités cognitives mais permet, d'une part, d'éviter l'apparition des troubles du comportement et d'autre part, ralentit le processus du déclin cognitif. Enfin, le pourcentage de plaques amyloïdes a été évalué à deux fois plus élevés pour les KO TNF-α APP hétérozygotes de 15 mois par rapport à des APP hétérozygotes sans traitement du même âge. Chez les animaux APP hétérozygotes surexprimant le TNFα, cette association génétique péjore la performance cognitive comparée à celle des APP homozygotes. Ces animaux ont une altération des mémoires de travail et de référence équivalente à celle retrouvée chez des APP homozygotes. Un traitement anti-inflammatoire administré à ces souris n'améliore pas la capacité cognitive mais permet d'une part, d'éviter l'apparition des troubles comportementaux, et d'autre part, d'entraîner la presque disparition des plaques amyloïdes. Abstract Mutations on the amyloid precursor protein (APP) gene on chromosome 21 lead to an overproduction of β amyloid in both human early onset familial Alzheimer's Disease (AD) and transgenic (TG) mice. On the other hand, inflammatory responses in the brain seem to contribute to the genesis and evolution of neurodegenerative damage. To study the influence of inflammatory factors - especially TNFα - on brain amyloid and behavioural components, TG mice expressing mutant amyloid precursor protein were treated with anti-TNFα antibody and compared with controls injected with PBS buffer or human globulins, as well as with APP mice knockout for the TNFα gene. The APP/V717 mutation leads to a brain deposit of amyloid and to significant behavioural deficits in both homozygous at different ages and heterozygous only at 15 months. The percentage of amyloid is almost triple in APP+/+ than in APP+/- animals, indicating a gene dosage effect. There is no significant effect of an anti-TNF treatment on the deposit of brain amyloid nor spatial learning capabilities. Transgenic mice show also stereotyped behaviour but the anti-TNF treatment decreases the production of stereotypies. The blockade of gene TNFα seems several cognitive alterations and increases the production of amyloid in APP mice at 15 months; but this combination allows to avoid the appearance of stereotyped behavior and in addition, the process of the cognitive decline slows down. Tg6074 mice (overexpressing TNF) increase deleterious effects on behavioural adaptive resources. Treatment with anti-TNF doesn't show changes in cognitive performances but seems to increase the production of amyloid and the stereotyped behaviour.

Rapport M/L de disques de galaxies issus de modèles CSPE et contrôle des contraintes mécaniques dans la conception de revêtements optiques

La thèse qui suit est organisée en deux volets: un premier volet portant sur les modèles de masse de galaxies et un second volet sur la conception de revêtements optiques et le contrôle de leurs propriétés mécaniques. Les modèles de masse présentés dans cette thèse ont été réalisés sur un sous-échantillon de dix galaxies de l'étude SINGS comprenant neuf galaxies normales et une galaxie naine. Ce travail visait à fixer le rapport masse-luminosité du disque à tout rayon en utilisant les résultats de modèles d'évolution galactique chimio-spectrophotométriques ajustés spécifiquement à chaque galaxie grâce à son profil de photométrie multi-bandes. Les résultats montrent que les disques stellaires tels que normalisés par les rapports masse-luminosité issus des modèles ont des masses cohérentes dans toutes les bandes étudiées de l'ultra-violet, du visible ainsi que du proche infrarouge (bandes FUV à IRAC2). Ces disques peuvent être considérés comme maximaux par rapport aux données cinématiques des galaxies étudiées. Ceci est dû au fait que le rapport M/L est plus élevé au centre que sur les bords. Les disques étant maximaux et physiquement justifiés, on ne peut dès lors ignorer les effets de composants tels que les bulbes ou les barres et les corrections nécessaires doivent être apportées aux profils de luminosité et de vitesses de rotation de la galaxie. Dans les travaux de la seconde partie, le logiciel en développement libre OpenFilters a été modifié afin de tenir compte des contraintes mécaniques dans la conception numérique de revêtements optiques. Les contraintes mécaniques dans les couches minces ont un effet délétère sur leurs performances optiques. Un revêtement destiné à rendre réflectives les lames d'un étalon Fabry-Perot utilisé en astronomie a été conçu et fabriqué afin d'évaluer les performances réelles de la méthode. Ce cas a été choisi à cause de la diminution de la finesse d'un étalon Fabry-Perot apporté par la courbure des lames sous l'effet des contraintes. Les résultats montrent que les mesures concordent avec les modèles numériques et qu'il est donc possible à l'aide de ce logiciel d'optimiser les revêtements pour leur comportement mécanique autant que pour leurs propriétés optiques.

Rôle des cellules myéloïdes dans des modèles murins de la neuroinflammation

L’inflammation du système nerveux central (SNC), appelée neuroinflammation, est un aspect inséparable des maladies neurodégénératives chroniques comme la sclérose en plaques (SEP) et la maladie d’Alzheimer (MA). La caractérisation de la signature moléculaire spécifique à chaque population cellulaire dans des pathologies distinctes va aboutir à la compréhension et donc au contrôle de la neuroinflammation. Le présent ouvrage a pour but de mieux comprendre les mécanismes d’action de deux types cellulaires myéloïdes, la microglie et les neutrophiles, au cours des affections neuroinflammatoires du SNC. Ainsi, le premier objectif a été de comprendre le rôle des cytokines IL-36 dans la neuroinflammation établie au cours de l’encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE). Dans une seconde partie, l’objectif a été d’explorer l’action du GPR84, un récepteur couplé à la protéine G spécifique à la microglie dans le SNC, lors de l’altération des fonctions cérébrales dans un modèle de souris transgénique de la MA. Nos résultats démontrent que la voie de signalisation IL-36/IL36R est augmentée dans trois modèles différents de l’EAE, mais ne contribue pas au développement ni à la progression de la pathologie. En utilisant l’approche de cytométrie en flux nous identifions les neutrophiles comme la source majeure de l’IL-36γ. De plus, nous démontrons que la microglie exprime l’IL-36R et sa stimulation par l’IL-36γ conduit à la production de cytokines pro-inflammatoires. Dans un second temps, nous caractérisons l’augmentation de l’expression du GPR84 par la microglie dans le modèle murin de la MA APP/PS1. Ainsi, le croisement de ces souris avec des souris déficientes en GPR84 diminue l’activation et le recrutement de la microglie autour des plaques d’amyloïde-β et accélère le déclin cognitif. Nos études impliquent le GPR84 comme un acteur important dans le maintien de l’homéostasie neuronale puisque son absence favorise la dégénérescence des dendrites dans le cerveau. Les résultats obtenus dans cette thèse apportent de nouveaux éléments qui peuvent contribuer au développement des thérapies qui ciblent les cellules myéloïdes dans diverses pathologies du SNC. Ces données ouvrent de nouvelles pistes pour élucider le rôle de l’IL-36γ dans des maladies neurodégénératives. Enfin, pour une première fois, nous présentons un modèle murin permettant d’identifier le(s) ligand(s) endogène(s) du GPR84, une cible thérapeutique potentielle pour la prévention et/ou le traitement de la MA.

Auto-antibodies do not influence development of atherosclerotic plaques in rheumatoid arthritis

Background: Many questions remain unanswered about premature atherosclerosis in rheumatoid arthritis (RA). Besides inflammation, some studies have suggested the role of autoantibodies on its pathogenesis. Objective: The aim of this study was to investigate the presence of antibodies against phospholipids, beta2-glycoproteinl (beta2-gpl), lipoprotein lipase, and heat shock proteins (Hsp) in RA patients and to evaluate their possible association with subclinical carotid atherosclerosis. Methods: Seventy-one RA patients and 53 age- and sex-matched controls were selected to perform anticardiolipin antibodies (aCL) (IgG and IgM), anti-beta2-gpl (IgG, IgM, and IgA), anti-lipoprotein lipase (anti-LPL), anti-Hsp 60, and anti-Hsp 65 by ELISA tests. Intima-medial thickness (IMT) of common carotid and presence of plaques were assessed by high-resolution B-mode ultrasonography. Exclusion criteria were smoking, diabetes, and arterial hypertension. Lipoproteins, erythrocyte sedimentation rate (ESR), C-reactive protein (CRP), and fibrinogen levels, as well as health assessment questionnaire (HAQ) and disease activity score (DAS) 28 were also evaluated. Results: Age (48.93 +/- 12.31 vs. 45.37 +/- 9.37 years; p = 0.20) and body mass index (BMI) (p = 0.69) were similar in RA and controls, as well as female gender (p = 0.56). The mean IMT was similar between RA and controls (0. 721 +/- 0.16 vs. 0.667 +/- 0.14 turn, p = 0.07) but the frequency of plaques was higher in RA (14.1% vs. 1.9%; p = 0.02). In RA patients, IMT measurements did not differ according to the presence or absence of these antibodies: IgG aCL (0.62 +/- 0.64 vs. 0.72 +/- 0.17 mm, p = 0.24), IgM aCL (0.65 +/- 0.79 vs. 0.73 +/- 0.17 mm, p = 0.33), anti-Hsp 60 (0.78 +/- 0.20 vs. 0.71 +/- 0.16 mm, p = 0.27), anti-Hsp 65 (0.73 +/- 0.16 vs. 0.72 +/- 0.17 mm, p = 0.77), IgG anti-beta2-gpl (0.73 +/- 0.16 vs. 0.71 +/- 0.17 mm, p = 0.72), and anti-CCP (0.71 +/- 0.16 vs. 0.76 +/- 0.20 mm, p = 0.36). In addition, IMT did not correlate with antibodies titers: IgG aCL (r = -0.09, p = 0.47), IgM aCL (r = - 0.15, p = 0.21), anti-Hsp 60 (r = 0.10, p = 0.42), anti-Hsp 65 (r = 0.05, p = 0.69), IgG anti-beta2-gpl (r = - 0.07, p = 0.57), IgM anti-beta2-gpl (r = - 0.05, p = 0.69), IgA anti-beta2-gpl (r = 0.03, p = 0.79), and anti-CCP (r = - 0.07, p = 0.57). RA patients with plaques had a significantly higher age compared to those without plaques (p = 0.001), as well as higher mean IMT (p < 0.001), total cholesterol (p = 0.001), and LDL (p = 0.003). Conclusions: In RA a clear association between all autoantibodies studied herein and increased IMT or presence of plaques was not observed. The great prevalence of carotid atherosclerosis in RA was related to age, total and LDL cholesterol, as identified in normal population. (c) 2008 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.

Can eccentric arterial plaques alone cause flow stagnation points and favour thrombus incorporation?

We have used an experimental model of aorta stenosis, with a Plexiglas plug, simulating a stable atheromatous plaque that promotes local turbulence and thrombosis. With animal survival of more than 24 h, we followed the partial fibrinolysis of the thrombus as well as its posterior organization and incorporation to the arterial wall as a neointima for up to 30 days. The mushroom plug form permitted the development of recirculation and stasis areas around it, favouring this evolution. Despite noted limitations, this study demonstrates that thrombus incorporation can contribute to plaque extension, as it can promote recirculation and stasis areas.

Molecular imaging agents for detection of β-amyloid plaques in Alzheimer’s disease

The formation of amyloid structures is a neuropathological feature that characterizes several neurodegenerative disorders, such as Alzheimer´s and Parkinson´s disease. Up to now, the definitive diagnosis of these diseases can only be accomplished by immunostaining of post mortem brain tissues with dyes such Thioflavin T and congo red. Aiming at early in vivo diagnosis of Alzheimer´s disease (AD), several amyloid-avid radioprobes have been developed for b-amyloid imaging by positron emission tomography (PET) and single-photon emission computed tomography (SPECT). The aim of this paper is to present a perspective of the available amyloid imaging agents, special those that have been selected for clinical trials and are at the different stages of the US Food and Drugs Administration (FDA) approval.

Carotid Intima-Media Thickness and Carotid Plaques Improves Prediction of Obstructive Angiographic Coronary Artery Disease in Women

Does carotid intima-media thickness (cIMT), a surrogate marker of cardiovascular events, have predictive incremental value over established risk factors for stable coronary artery disease (CAD)? Prospective study of 300 patients, with suspected stable CAD, admitted for an elective coronary angiography and carotid ultrasound. The CAD patients had a higher cIMT, which showed a modest predictive accuracy for CAD (area under the receiver-operating characteristic curve 0.638, 95% confidence interval 0.576-0.701, P < .001). The cIMT was an independent predictor of CAD, together with age, gender, and diabetes. C-statistic for CAD prediction by traditional risk factors was not significantly different from a model that included cIMT, carotid plaque presence, or both. However, in women, it was significantly increased by the addition of cIMT or carotid plaque presence. Although cIMT cannot be used as a sole indicator of CAD, it should be considered in the panel of investigations that is requested, particularly in women who are candidates for coronary angiography.

Great amount of C.pneumoniae in ruptured plaque vessel segments at autopsy. A comparative study with stable plaques

A possible relationship between C.pneumoniae (CP) infection, atherosclerosis and acute myocardial infarction is a debated matter. Now we performed the search of CP in histological segments of fatal ruptured plaques and of stable plaques by histochemistry (Macchiavello stain), immunohistochemistry and in situ hybridization techniques. Electron microscopy and confocal laser microscopy techniques were used in two additional cases. The semi-quantitification of CP + cells (0-4+) and quantification of lymphocytes demonstrated greater amount of CP + cells and more inflammation in the adventitia of vulnerable plaque vessel segments than of stable ones, larger amount of CP + cells in adventitia than in the plaque and high frequency of CP + cells in all groups studied. This preliminary study strongly suggests a direct pathogenetic involvement of adventitial CP in the rupture of the atheromatous plaque, development of acute myocardial infarction and also in the development of atherosclerosis.

Comparison between Adventitial and Intimal Inflammation of Ruptured and Nonruptured Atherosclerotic Plaques in Human Coronary Arteries

OBJECTIVE: To verify the possible role of adventitial inflammation in atherosclerotic plaque vulnerability and coronary artery remodelling. METHODS: We compared the mean numbers of lymphocytes in the adventitia and in the plaque of ruptured thrombosed and stable equi-stenotic coronary segments of 34 patients who died due to acute myocardial infarction. We also analysed adventitial microvessels, adventitial fibrosis and the external elastic membrane. RESULTS: In the adventitia, the numbers of lymphocytes and microvessels/mm² were 69.5±88.3 and 60.9± 32.1 in culprit lesions and 16.4 ± 21.1 and 44.3±16.1 in stable lesions (p<0.05); within the plaques, the mean number of lymphocytes was 24±40.8 in culprit lesions and 10.9±13.2 in stable ones (p=0.17). The mean percent area of adventitial fibrosis/cross-sectional area of the vessel was significantly lower in unstable plaques (p<0.001). The confocal images showed holes in the external elastic membrane. CONCLUSION: Unstable plaques exhibit chronic pan-arteritis, accompanied by enlargement, medial thinning, and less fibrosis than in stable lesions, which is compatible with vessel aneurysm. Adventitial inflammation may contribute significantly to atheroma instability.

Coinfection with Mycoplasma Pneumoniae and Chlamydia Pneumoniae in ruptured plaques associated with acute myocardial infarction

OBJECTIVE: To study atheromas, Mycoplasma pneumoniae (M. pneumoniae), and Chlamydia pneumoniae (C. pneumoniae). METHODS: C. pneumoniae was studied with immunohistochemistry and M. pneumoniae with in situ hybridization (ISH), in segments of coronary arteries (SCA) as follows: group A - thrombosed ruptured plaques (TRP) of 23 patients who died due to acute myocardial infarction (AMI); group B - 23 nonruptured plaques (NRP) of group A patients; group C - NRP of 11 coronary patients who did not die due to AMI; and group D - 11 SCA from patients with dilated cardiomyopathy or Chagas' disease without atherosclerosis. RESULTS: The mean number of C. pneumoniae+ cells/400x in groups A, B, C, and D was, respectively, 3.3±3.6; 1.0±1.3; 1.2±2.4; and 0.4±0.3; and the percentage of M. pneumoniae area was, respectively, 3.9±3.5; 1.5± 1.6; 0.9±0.9; and 0.4±0.2. More M. pneumoniae and C. pneumoniae were found in of group A than in group B (P<0.01). Good correlation was seen between the area of the vessel and the M. pneumoniae area in the plaque (r = 0.46; P=0.001) and between C. pneumoniae+ cells and CD4+ T lymphocytes (r = 0.42; P<0.01). The number of C. pneumoniae+ cells correlated with CD20+ B cells (r=0.48; P<0.01). CONCLUSION: M. pneumoniae and C. pneumoniae are more frequently found in TRP correlate with the intensity of the inflammation and diameter of the vessel (positive remodeling).

Comparison between MDCT and Grayscale IVUS in a Quantitative Analysis of Coronary Lumen in Segments with or without Atherosclerotic Plaques

Background: The diagnostic accuracy of 64-slice MDCT in comparison with IVUS has been poorly described and is mainly restricted to reports analyzing segments with documented atherosclerotic plaques. Objectives: We compared 64-slice multidetector computed tomography (MDCT) with gray scale intravascular ultrasound (IVUS) for the evaluation of coronary lumen dimensions in the context of a comprehensive analysis, including segments with absent or mild disease. Methods: The 64-slice MDCT was performed within 72 h before the IVUS imaging, which was obtained for at least one coronary, regardless of the presence of luminal stenosis at angiography. A total of 21 patients were included, with 70 imaged vessels (total length 114.6 ± 38.3 mm per patient). A coronary plaque was diagnosed in segments with plaque burden > 40%. Results: At patient, vessel, and segment levels, average lumen area, minimal lumen area, and minimal lumen diameter were highly correlated between IVUS and 64-slice MDCT (p < 0.01). However, 64-slice MDCT tended to underestimate the lumen size with a relatively wide dispersion of the differences. The comparison between 64-slice MDCT and IVUS lumen measurements was not substantially affected by the presence or absence of an underlying plaque. In addition, 64-slice MDCT showed good global accuracy for the detection of IVUS parameters associated with flow-limiting lesions. Conclusions: In a comprehensive, multi-territory, and whole-artery analysis, the assessment of coronary lumen by 64-slice MDCT compared with coronary IVUS showed a good overall diagnostic ability, regardless of the presence or absence of underlying atherosclerotic plaques.