Mécanismes de contrôle du mouvement humain lors du port de verres à foyer progressif

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Régulation épigénétique au locus humain de la [bêta]-globine lors de la différenciation de cellules ES

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

Caractérisation de l'inactivation du chromosome X chez l'humain à la naissance : distribution et transmission des ratios d'inactivation

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

Modélisation et détermination des paramètres pharmacocinétiques du trans-resvératrol par voie topique chez le lapin et prédiction de la pharmacocinétique chez l'humain

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

Analyse et modélisation de la préhension pouce-index lors de mouvements du bras chez l'humain

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

Étude des effets de l'âge sur les aberrations monochromatiques de l'oeil humain

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

Antioxidant status in J774A.1 macrophage cell line during chronic exposure to glycated serum

Advanced glycation end-products (AGEs) are linked to aging and correlated diseases. The aim of present study was to evaluate oxidative stress related parameters in J774A.1 murine macrophage cells during chronic exposure to a subtoxic concentration of AGE (5% ribose-glycated serum (GS)) and subsequently for 48 h to a higher dose (10% GS). No effects on cell viability were evident in either experimental condition. During chronic treatment, glycative markers (free and bound pentosidine) increased significantly in intra- and extracellular environments, but the production and release of thiobarbituric acid reactive substances (TBARs), as an index of lipid peroxidation, underwent a time-dependent decrease. Exposure to 10% GS evidenced that glycative markers rose further, while TBARs elicited a cellular defence against oxidative stress. Nonadapted cultures showed an accumulation of AGEs, a marked oxidative stress, and a loss of viability. During 10% GS exposure, reduced glutathione levels in adapted cultures remained constant, as did the oxidized glutathione to reduced glutathione ratio, while nonadapted cells showed a markedly increased redox ratio. A constant increase of heat shock protein 70 (HSP70) mRNA was observed in all experimental conditions. On the contrary, HSP70 expression became undetectable for a longer exposure time; this could be due to the direct involvement of HSP70 in the refolding of damaged proteins. Our findings suggest an adaptive response of macrophages to subtoxic doses of AGE, which could constitute an important factor in the spread of damage to other cellular types during aging.Key words: in vitro cytotoxicity, AGE, pentosidine, glycoxidation, oxidative stress, TBARs.

Exaggerated inflammation and monocytosis associate with diastolic dysfunction in heart failure with preserved ejection fraction: evidence of M2 macrophage activation in disease pathogenesis

BACKGROUND: Heart failure with preserved ejection fraction (HFPEF) is a major health problem associated with myocardial leukocyte infiltration, inflammation, and fibrosis. Monocyte and macrophage subsets play a role in HFPEF but have not been studied. We analyzed peripheral blood monocyte phenotype and plasma markers of monocyte activation in patients with HFPEF, asymptomatic LV diastolic dysfunction (aLVDD), and asymptomatic hypertension (aHTN).

METHODS AND RESULTS: Peripheral blood was collected from 23 aHTN, 30 aLVDD, and 30 HFPEF patients. Peripheral cytokines of classic/pro-inflammatory (tumor necrosis factor alpha, interleukin (IL) 12, IL-6, monocyte chemoattractant protein 1, C-X-C motif chemokine 10) and alternative/anti-inflammatory monocytes (chemokine-C-C motif ligand (CCL) 17, CCL-18, soluble CD163) were increased in aLVDD and HFPEF. Peripheral blood mononuclear cells and monocytes were purified and surface-stained for CD14, CD16, CD163, and CD206. Peripheral monocyte percentage was increased in aLVDD and HFPEF and correlated with echocardiographic LVDD indices. Classic/pro-inflammatory monocyte numbers were increased in aLVDD and HFPEF, and alternative/anti-inflammatory monocyte numbers were increased in HFPEF. CD163 M2-macrophage receptor was reduced in HFPEF. Culture of healthy donor monocytes (n = 3) with HFPEF patient-derived sera (n = 6) promoted M2 macrophage features as evidenced by altered morphology and genes (CD206, IL-10).

CONCLUSIONS: Increased peripheral inflammation, monocytosis, and monocyte differentiation to anti-inflammatory/profibrotic M2 macrophages likely associate with HFPEF and its precedent asymptomatic LVDD phase.

Btk regulates macrophage polarization in response to lipopolysaccharide

Bacterial Lipopolysaccharide (LPS) is a strong inducer of inflammation and does so by inducing polarization of macrophages to the classic inflammatory M1 population. Given the role of Btk as a critical signal transducer downstream of TLR4, we investigated its role in M1/M2 induction. In Btk deficient (Btk (-\-)) mice we observed markedly reduced recruitment of M1 macrophages following intraperitoneal administration of LPS. Ex vivo analysis demonstrated an impaired ability of Btk(-/-) macrophages to polarize into M1 macrophages, instead showing enhanced induction of immunosuppressive M2-associated markers in response to M1 polarizing stimuli, a finding accompanied by reduced phosphorylation of STAT1 and enhanced STAT6 phosphorylation. In addition to STAT activation, M1 and M2 polarizing signals modulate the expression of inflammatory genes via differential activation of transcription factors and regulatory proteins, including NF-κB and SHIP1. In keeping with a critical role for Btk in macrophage polarization, we observed reduced levels of NF-κB p65 and Akt phosphorylation, as well as reduced induction of the M1 associated marker iNOS in Btk(-/-) macrophages in response to M1 polarizing stimuli. Additionally enhanced expression of SHIP1, a key negative regulator of macrophage polarisation, was observed in Btk(-/-) macrophages in response to M2 polarizing stimuli. Employing classic models of allergic M2 inflammation, treatment of Btk (-/-) mice with either Schistosoma mansoni eggs or chitin resulted in increased recruitment of M2 macrophages and induction of M2-associated genes. This demonstrates an enhanced M2 skew in the absence of Btk, thus promoting the development of allergic inflammation.

Implications de l’hétérogénéité comportementale et biologique pour la vaccination contre les virus du papillome humain au niveau de la population : modélisation mathématique, revue systématique et méta-analyse

Objectifs : Dans plusieurs pays la couverture vaccinale contre les virus du papillome humain (VPH) est associée aux déterminants sociaux des comportements sexuels et la participation au dépistage du cancer du col utérin. Ces vaccins protègent uniquement contre certains types de VPH, donc leur impact futur sur les VPH nonvaccinaux demeure incertain. L’hétérogénéité comportementale entre individus et biologique entre types de VPH affectera l’efficacité populationnelle de la vaccination contre les VPH. Les objectifs spécifiques de cette thèse étaient 1) de modéliser comment une couverture vaccinale inégale entre filles préadolescentes qui différeront selon leur activité sexuelle et leur participation au dépistage du cancer du col affectera l’efficacité populationnelle de la vaccination, 2) faire une synthèse et comparer les estimés d’efficacité croisée des vaccins contre les VPH dans des populations ADN-négatives aux VPH et 3) d’identifier, avec la modélisation, les devis d’étude épidémiologique qui réduisent les biais dans l’estimation des interactions biologiques entre types de VPH. Méthode : Nous avons utilisé des modèles de transmission dynamique et une revue systématique de la littérature pour répondre aux objectifs. 1) Nous avons modélisé une couverture vaccinale inégale entre filles qui différeront selon leur activité sexuelle et leur participation au dépistage, et examiné les changements postvaccination dans l’inégalité dans la prévalence des VPH et l’incidence des carcinomes malpighien (SCC) du col de l’utérus entre femmes ayant différents comportements. 2) Nous avons effectué une revue systématique et méta-analyse des efficacités croisées des vaccins contre les VPH estimées dans des populations ADNnégatives aux VPH. 3) Nous avons développé des modèles de transmission dynamique et d’interaction de deux types de VPH pour simuler les études épidémiologiques d’interactions entre les VPH. Résultats : Pour l’objectif 1), notre modèle de transmission prédit que l’efficacité populationnelle du vaccin dépendra de la distribution du vaccin dans la population. Après la vaccination, les inégalités absolues dans l’incidence de l’infection et des SCC entre groupes de femmes qui diffèrent selon leur activité sexuelle et leur participation au dépistage devraient diminuer. Inversement, les inégalités relatives pourraient augmenter si les femmes plus sexuellement actives et celles qui ne se font jamais dépister ont une couverture vaccinale moins élevée que les autres. Le taux d’incidence des SCC demeurera élevé chez les femmes qui ne sont jamais dépistées après la vaccination. L’efficacité croisée vaccinale et les interactions biologiques entre VPH ne sont pas encore assez bien caractérisées pour pouvoir prédire l’impact du vaccin sur les types de VPH nonvaccinaux. Pour l’objectif 2), notre méta-analyse des essais cliniques des vaccins suggère que le vaccin bivalent a une efficacité croisée significativement plus élevée que le quadrivalent contre les infections persistantes et lésions précancéreuses avec les VPH-31, 33 et 45. Les essais cliniques plus longs estiment une efficacité croisée plus faible. La modélisation des études épidémiologiques d’interactions pour l’objectif 3) montre que l’estimation des interactions biologiques entre types de VPH dans les études épidémiologiques est systématiquement biaisée par la corrélation entre le temps à risque d’infection avec un type de VPH et le temps à risque d’infection avec d’autres types de VPH. L’ajustement pour des marqueurs d’activité sexuelle ne réussit pas à contrôler ce biais. Une mesure valide des interactions biologiques entre types de VPH peut être obtenue uniquement avec des études épidémiologiques prospectives qui restreignent les analyses à des individus susceptibles ayant des partenaires sexuels infectés. Conclusion : L’hétérogénéité comportementale entre individus et l’hétérogénéité biologique entre VPH affecteront l’efficacité populationnelle du vaccin contre les VPH. Dans les contextes où les déterminants sociaux des comportements sexuels et la participation au dépistage sont aussi associés à la couverture vaccinale chez les préadolescentes, l’inégalité relative dans l’incidence des SCC risque d’augmenter. Ces comportements demeureront des facteurs de risque importants du cancer du col à l’avenir. L’effet à long terme du vaccin sur les types de VPH non-vaccinaux demeure incertain. Quoique nos résultats suggèrent que les vaccins offrent une efficacité croisée contre certains types de VPH, celle-ci pourrait diminuer après quelques années. Des interactions compétitives entre VPH pourraient exister malgré les associations observées entre les incidences des infections VPH, donc une augmentation post-vaccination de la prévalence des VPH non-vaccinaux demeure possible. Des devis d’analyse plus complexes sont nécessaires pour mesurer de façon valide les interactions biologiques entre les VPH dans les études épidémiologiques.

Modélisation de la sécurité des tâches coopératives humain-robot

L’interaction physique humain-robot est un domaine d’étude qui s’est vu porter beaucoup d’intérêt ces dernières années. Une optique de coopération entre les deux entités entrevoit le potentiel d’associer les forces de l’humain (comme son intelligence et son adaptabilité) à celle du robot (comme sa puissance et sa précision). Toutefois, la mise en service des applications développées reste une opération délicate tant les problèmes liés à la sécurité demeurent importants. Les robots constituent généralement de lourdes machines capables de déplacements très rapides qui peuvent blesser gravement un individu situé à proximité. Ce projet de recherche aborde le problème de sécurité en amont avec le développement d’une stratégie dite "pré-collision". Celle-ci se caractérise par la conception d’un système de planification de mouvements visant à optimiser la sécurité de l’individu lors de tâches d’interaction humain-robot dans un contexte industriel. Pour ce faire, un algorithme basé sur l’échantillonnage a été employé et adapté aux contraintes de l’application visée. Dans un premier temps, l’intégration d’une méthode exacte de détection de collision certifie que le chemin trouvé ne présente, a priori, aucun contact indésirable. Ensuite, l’évaluation de paramètres pertinents introduit notre notion de sécurité et définit un ensemble d’objectifs à optimiser. Ces critères prennent en compte la proximité par rapport aux obstacles, l’état de conscience des êtres humains inclus dans l’espace de travail ainsi que le potentiel de réaction du robot en cas d'évènement imprévu. Un système inédit de combinaison d’objectifs guide la recherche et mène à l’obtention du chemin jugé comme étant le plus sûr, pour une connaissance donnée de l’environnement. Le processus de contrôle se base sur une acquisition minimale de données environnementales (dispositif de surveillance visuelle) dans le but de nécessiter une installation matérielle qui se veut la plus simple possible. Le fonctionnement du système a été validé sur le robot industriel Baxter.

Le cordon ombilical humain, source de cellules pour le génie tissulaire : Isolement, caractérisation et production de substituts humains

Le cordon ombilical humain suscite beaucoup d’intérêt comme source de cellules à des fins de recherche et de thérapie. Quatre types cellulaires majeurs - les cellules épithéliales, stromales, musculaires lisses et endothéliales - composent les tissus solides du cordon ombilical. Quelques-uns de ces types cellulaires ont été utilisés en recherche scientifique depuis longtemps, alors que d’autres commencent à peine à dévoiler leur potentiel. Nous avons développé un protocole unique pour l’extraction séquentielle de tous ces types cellulaires d’un seul cordon ombilical, permettant ainsi la reconstruction à partir d’une même source. La combinaison des techniques de perfusion, immersion et explants a mené à la mise en culture et à l’expansion de ces cellules, dont les cellules épithéliales et les cellules stromales de la gelée de Wharton qui ont été caractérisées plus en détail par l’immunomarquage de protéines spécifiques. Leur potentiel pour la médecine régénératrice a été démontré par la production de tissus par génie tissulaire. Un vaisseau sanguin composé de cellules stromales et de cellules musculaires lisses du cordon ombilical démontra une résistance substantielle à l’éclatement. Les capacités de différenciation des cellules épithéliales ont été étudiées dans le contexte d’une peau bilamellaire reconstruite en combinaison avec des kératinocytes, des fibroblastes dermiques, et des cellules stromales de la gelée de Wharton. Les cellules épithéliales ont montré une différenciation similaire à celle des kératinocytes lorsque cultivées sur des fibroblastes dermiques et exposées à l’air, tandis que sur des cellules stromales du cordon, elles ont subi une désorganisation. Finalement, la différenciation des cellules stromales a été induite en culture vers plusieurs types cellulaires afin de compléter cette étude. L’ensemble des résultats fait ressortir l’importance non seulement de l’influence du milieu physique sur la croissance et la différenciation des cellules, mais également de l’impact de la provenance des cellules sur la qualité des tissus reconstruits.

Impact populationnel de la vaccination contre les virus du papillome humain : revue systématique et synthèse des prédictions de 16 modèles mathématiques dynamiques

Introduction: En 2015, 65 pays avaient des programmes de vaccination contre les VPH. La modélisation mathématique a joué un rôle crucial dans leur implantation. Objectifs: Nous avons réalisé une revue systématique et analysé les prédictions de modèles mathématiques de l’efficacité populationnelle de la vaccination sur la prévalence des VPH-16/18/6/11 chez les femmes et les hommes, afin d’évaluer la robustesse/variabilité des prédictions concernant l’immunité de groupe, le bénéfice ajouté par la vaccination des garçons et l’élimination potentielle des VPH-16/18/6/11. Méthodes: Nous avons cherché dans Medline/Embase afin d’identifier les modèles dynamiques simulant l’impact populationnel de la vaccination sur les infections par les VPH-16/18/6/11 chez les femmes et les hommes. Les équipes participantes ont réalisé des prédictions pour 19 simulations standardisées. Nous avons calculé la réduction relative de la prévalence (RRprev) 70 ans après l’introduction de la vaccination. Les résultats présentés correspondent à la médiane(10ème;90èmeperccentiles) des prédictions. Les cibles de la vaccination étaient les filles seulement ou les filles & garçons. Résultats: 16/19 équipes éligibles ont transmis leurs prédictions. Lorsque 40% des filles sont vaccinées, la RRprev du VPH-16 est 53%(46%;68%) chez les femmes et 36%(28%;61%) chez les hommes. Lorsque 80% des filles sont vaccinées, la RRprev est 93%(90%;100%) chez les femmes et 83%(75%;100%) chez les hommes. Vacciner aussi les garçons augmente la RRprev de 18%(13%;32%) chez les femmes et 35%(27%;39%) chez les hommes à 40% de couverture, et 7%(0%;10%) et 16%(1%;25%) à 80% de couverture. Les RRprev étaient plus élevées pour les VPH-18/6/11 (vs. VPH-16). Si 80% des filles & garçons sont vaccinés, les VPH-16/18/6/11 pourraient être éliminés. Interprétation: Même si les modèles diffèrent entre eux, les prédictions s’accordent sur: 1)immunité de groupe élevée même à basse couverture, 2)RRprev supérieures pour les VPH-18/6/11 (vs. VPH-16), 3)augmenter la couverture chez les filles a un meilleur impact qu’ajouter les garçons, 4)vacciner 80% des filles & garçons pourraient éliminer les VPH-16/18/6/11.

Macrophage adaptation leads to parallel evolution of genetically diverseEscherichia colismall-colony variants with increased fitness in vivo and antibiotic collateral sensitivity

Small-colony variants (SCVs) are commonly observed in evolution experiments and clinical isolates, being associated with antibiotic resistance and persistent infections. We recently observed the repeated emergence of Escherichia coli SCVs during adaptation to the interaction with macrophages. To identify the genetic targets underlying the emergence of this clinically relevant morphotype, we performed whole-genome sequencing of independently evolved SCV clones. We uncovered novel mutational targets, not previously associated with SCVs (e.g. cydA, pepP) and observed widespread functional parallelism. All SCV clones had mutations in genes related to the electron-transport chain. As SCVs emerged during adaptation to macrophages, and often show increased antibiotic resistance, we measured SCV fitness inside macrophages and measured their antibiotic resistance profiles. SCVs had a fitness advantage inside macrophages and showed increased aminoglycoside resistance in vitro, but had collateral sensitivity to other antibiotics (e.g. tetracycline). Importantly, we observed similar results in vivo. SCVs had a fitness advantage upon colonization of the mouse gut, which could be tuned by antibiotic treatment: kanamycin (aminoglycoside) increased SCV fitness, but tetracycline strongly reduced it. Our results highlight the power of using experimental evolution as the basis for identifying the causes and consequences of adaptation during host-microbe interactions.

Étude des mécanismes de localisation auditive et de leur plasticité dans le cortex auditif humain

Pouvoir déterminer la provenance des sons est fondamental pour bien interagir avec notre environnement. La localisation auditive est une faculté importante et complexe du système auditif humain. Le cerveau doit décoder le signal acoustique pour en extraire les indices qui lui permettent de localiser une source sonore. Ces indices de localisation auditive dépendent en partie de propriétés morphologiques et environnementales qui ne peuvent être anticipées par l'encodage génétique. Le traitement de ces indices doit donc être ajusté par l'expérience durant la période de développement. À l’âge adulte, la plasticité en localisation auditive existe encore. Cette plasticité a été étudiée au niveau comportemental, mais on ne connaît que très peu ses corrélats et mécanismes neuronaux. La présente recherche avait pour objectif d'examiner cette plasticité, ainsi que les mécanismes d'encodage des indices de localisation auditive, tant sur le plan comportemental, qu'à travers les corrélats neuronaux du comportement observé. Dans les deux premières études, nous avons imposé un décalage perceptif de l’espace auditif horizontal à l’aide de bouchons d’oreille numériques. Nous avons montré que de jeunes adultes peuvent rapidement s’adapter à un décalage perceptif important. Au moyen de l’IRM fonctionnelle haute résolution, nous avons observé des changements de l’activité corticale auditive accompagnant cette adaptation, en termes de latéralisation hémisphérique. Nous avons également pu confirmer l’hypothèse de codage par hémichamp comme représentation de l'espace auditif horizontal. Dans une troisième étude, nous avons modifié l’indice auditif le plus important pour la perception de l’espace vertical à l’aide de moulages en silicone. Nous avons montré que l’adaptation à cette modification n’était suivie d’aucun effet consécutif au retrait des moulages, même lors de la toute première présentation d’un stimulus sonore. Ce résultat concorde avec l’hypothèse d’un mécanisme dit de many-to-one mapping, à travers lequel plusieurs profils spectraux peuvent être associés à une même position spatiale. Dans une quatrième étude, au moyen de l’IRM fonctionnelle et en tirant profit de l’adaptation aux moulages de silicone, nous avons révélé l’encodage de l’élévation sonore dans le cortex auditif humain.