Probabilité de fixation dans des modèles génétiques de populations à plusieurs allèles

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Probabilité et temps de fixation à l’aide de processus ancestraux

Ce mémoire analyse l’espérance du temps de fixation conditionnellement à ce qu’elle se produise et la probabilité de fixation d’un nouvel allèle mutant dans des populations soumises à différents phénomènes biologiques en uti- lisant l’approche des processus ancestraux. Tout d’abord, l’article de Tajima (1990) est analysé et les différentes preuves y étant manquantes ou incomplètes sont détaillées, dans le but de se familiariser avec les calculs du temps de fixa- tion. L’étude de cet article permet aussi de démontrer l’importance du temps de fixation sur certains phénomènes biologiques. Par la suite, l’effet de la sé- lection naturelle est introduit au modèle. L’article de Mano (2009) cite un ré- sultat intéressant quant à l’espérance du temps de fixation conditionnellement à ce que celle-ci survienne qui utilise une approximation par un processus de diffusion. Une nouvelle méthode utilisant le processus ancestral est présentée afin d’arriver à une bonne approximation de ce résultat. Des simulations sont faites afin de vérifier l’exactitude de la nouvelle approche. Finalement, un mo- dèle soumis à la conversion génique est analysé, puisque ce phénomène, en présence de biais, a un effet similaire à celui de la sélection. Nous obtenons finalement un résultat analytique pour la probabilité de fixation d’un nouveau mutant dans la population. Enfin, des simulations sont faites afin de détermi- nerlaprobabilitédefixationainsiqueletempsdefixationconditionnellorsque les taux sont trop grands pour pouvoir les calculer analytiquement.

Une nouvelle approche computationnelle pour la découverte des sites de fixation de facteurs de transcription à l’ADN, adaptée aux données de ChIP-chip et de ChIP-séquençage

Les facteurs de transcription sont des protéines spécialisées qui jouent un rôle important dans différents processus biologiques tel que la différenciation, le cycle cellulaire et la tumorigenèse. Ils régulent la transcription des gènes en se fixant sur des séquences d’ADN spécifiques (éléments cis-régulateurs). L’identification de ces éléments est une étape cruciale dans la compréhension des réseaux de régulation des gènes. Avec l’avènement des technologies de séquençage à haut débit, l’identification de tout les éléments fonctionnels dans les génomes, incluant gènes et éléments cis-régulateurs a connu une avancée considérable. Alors qu’on est arrivé à estimer le nombre de gènes chez différentes espèces, l’information sur les éléments qui contrôlent et orchestrent la régulation de ces gènes est encore mal définie. Grace aux techniques de ChIP-chip et de ChIP-séquençage il est possible d’identifier toutes les régions du génome qui sont liées par un facteur de transcription d’intérêt. Plusieurs approches computationnelles ont été développées pour prédire les sites fixés par les facteurs de transcription. Ces approches sont classées en deux catégories principales: les algorithmes énumératifs et probabilistes. Toutefois, plusieurs études ont montré que ces approches génèrent des taux élevés de faux négatifs et de faux positifs ce qui rend difficile l’interprétation des résultats et par conséquent leur validation expérimentale. Dans cette thèse, nous avons ciblé deux objectifs. Le premier objectif a été de développer une nouvelle approche pour la découverte des sites de fixation des facteurs de transcription à l’ADN (SAMD-ChIP) adaptée aux données de ChIP-chip et de ChIP-séquençage. Notre approche implémente un algorithme hybride qui combine les deux stratégies énumérative et probabiliste, afin d’exploiter les performances de chacune d’entre elles. Notre approche a montré ses performances, comparée aux outils de découvertes de motifs existants sur des jeux de données simulées et des jeux de données de ChIP-chip et de ChIP-séquençage. SAMD-ChIP présente aussi l’avantage d’exploiter les propriétés de distributions des sites liés par les facteurs de transcription autour du centre des régions liées afin de limiter la prédiction aux motifs qui sont enrichis dans une fenêtre de longueur fixe autour du centre de ces régions. Les facteurs de transcription agissent rarement seuls. Ils forment souvent des complexes pour interagir avec l’ADN pour réguler leurs gènes cibles. Ces interactions impliquent des facteurs de transcription dont les sites de fixation à l’ADN sont localisés proches les uns des autres ou bien médier par des boucles de chromatine. Notre deuxième objectif a été d’exploiter la proximité spatiale des sites liés par les facteurs de transcription dans les régions de ChIP-chip et de ChIP-séquençage pour développer une approche pour la prédiction des motifs composites (motifs composés par deux sites et séparés par un espacement de taille fixe). Nous avons testé ce module pour prédire la co-localisation entre les deux demi-sites ERE qui forment le site ERE, lié par le récepteur des œstrogènes ERα. Ce module a été incorporé à notre outil de découverte de motifs SAMD-ChIP.

Subluxation de la tête radiale suite au malalignement du cubitus proximal : une étude biomécanique

Le cubitus proximal détient une courbe sagittale unique pour chaque individu, nommée « Proximal Ulna Dorsal Angulation (PUDA) ». Une reconstruction non-anatomique du cubitus proximal, suite à une fracture complexe peut engendrer une malunion, de l’arthrose et de l’instabilité. L’objectif de cette étude était d’évaluer la magnitude de malalignement au niveau de l’angulation proximale dorsale du cubitus qui causerait un malalignement radio-capitellaire, avec et sans un ligament annulaire intact. Afin d’atteindre cet objectif, une étude biomécanique fut conduite sur six spécimens frais congelés avec un simulateur de mouvement du coude. Des fractures simulées au niveau du PUDA, furent stabilisées avec une fixation interne dans cinq configurations différentes. Des images fluoroscopiques furent prises dans différentes positions du coude et de l’avant-bras, avec le ligament annulaire intact, puis relâché. Le déplacement de la tête radiale fut quantifié avec le ratio radio-capitellaire. Une interaction significative fut découverte entre les positions du coude, les angles de malalignement et l’intégrité du ligament annulaire. La subluxation de la tête radiale fut accentuée lors de la déchirure du ligament annulaire. Une augmentation de la subluxation antérieure de la tête radiale fut observée lorsque le malalignement était fixé en extension et lors de mouvements de flexion progressive du coude. D’autre part, un malalignement en flexion et une extension graduelle du coude occasionnait une subluxation postérieure. En conclusion, les résultats ont démontré l’importance d’une reconstruction anatomique du cubitus proximal, car un malalignement de 5 degrés engendre une subluxation de la tête radiale, surtout lors d’une déchirure du ligament annulaire.

Développement d’une approche quantitative pour l’étude du poumon équin : fixation et échantillonnage pour l’application des principes de la stéréologie

La présente étude visait à développer un protocole de fixation et d'échantillonnage pour le poumon équin suivant les directives publiées sur l’utilisation d’une approche stéréologique de type « design-based ». Les poumons gauches de chevaux contrôles et atteints du souffle ont été fixés avec du formaldéhyde 10% pendant 48h à une pression constante de 25-30 cm d’H2O. Les poumons ont été sectionnés en 20-21 tranches d’une épaisseur d'environ 2,5 cm chacune; de 10-11 tranches ont été sélectionnées de façon aléatoire et systématique pour la mesure du volume de référence avec la méthode de Cavalieri. Un protocole d’échantillonnage systématique, aléatoire et uniforme utilisant le principe du « smooth fractionator » et un poinçon à biopsie de 17 mm ont été utilisés pour échantillonner une fraction représentative de chaque poumon. Les méthodes d’échantillonnage de sections verticales, uniformes et aléatoires (VUR) et d’échantillonnage isotropique, uniforme et aléatoire (IUR) ont toutes deux été effectuées pour comparer le nombre de voies respiratoires en coupe perpendiculaire obtenues à partir de chaque méthode. L'architecture globale et la qualité des tissus fixés ont également été évaluées. Des spécimens pulmonaires équins ont été échantillonnés avec succès selon un protocole visant à produire des données morphométriques valides. Les tissus ont été fixés avec un minimum d'artéfacts et contenaient une quantité suffisante de voies respiratoires en coupe perpendiculaire dans les deux types d’échantillons. En conclusion, un protocole de fixation et d'échantillonnage adapté au poumon équin permettant l'utilisation d'une approche stéréologique de type « design-based » a été élaboré pour l’étude du remodelage des voies respiratoires.

Évolution de la gestion pharmacologique de la polyarthrite rhumatoïde et impact sur le risque de fracture ostéoporotique non vertébrale

Au cours des dernières années, le développement des connaissances au niveau de l’étiologie de la maladie ainsi que l’arrivée de nouveaux médicaments et de lignes directrices guidant la pratique clinique sont susceptibles d’avoir entraîné une meilleure gestion de la polyarthrite rhumatoïde (PAR) et de l’ostéoporose, une comorbidité fréquente chez ces patients. Dans cette thèse, trois questions de recherche sont étudiées à l’aide des banques de données administratives québécoises (RAMQ, MED-ÉCHO). Une première étude documente l’utilisation des médicaments pour la PAR au Québec. À ce jour, il s’agit de la seule étude canadienne à rapporter les tendances d’utilisation des DMARD (disease-modifying antirheumatic drug) biologiques depuis leur introduction dans la pratique clinique. Au cours de la période à l’étude (2002-2008), l’utilisation de DMARD (synthétiques et biologiques) a augmenté légèrement dans la population atteinte de PAR (1,9%, 95% CI : 1,1 - 2,8). Cependant, malgré la présence de recommandations cliniques soulignant l’importance de commencer un traitement rapidement, et la couverture de ces traitements par le régime général d’assurance médicaments, les résultats démontrent une initiation sous-optimale des DMARD chez les patients nouvellement diagnostiqués (probabilité d’initiation à 12 mois : 38,5%). L’initiation de DMARD était beaucoup plus fréquente lorsqu’un rhumatologue était impliqué dans la provision des soins (OR : 4,31, 95% CI : 3,73 - 4,97). Concernant les DMARD biologiques, le facteur le plus fortement associé avec leur initiation était l’année calendrier. Chez les sujets diagnostiqués en 2002, 1,2 sur 1 000 ont initié un DMARD biologique moins d’un an après leur diagnostic. Pour ceux qui ont été diagnostiqués en 2007, le taux était de 13 sur 1 000. Les résultats démontrent que si la gestion pharmacologique de la PAR s’est améliorée au cours de la période à l’étude, elle demeure tout de même sous-optimale. Assurer un meilleur accès aux rhumatologues pourrait, semble-t-il, être une stratégie efficace pour améliorer la qualité des soins chez les patients atteints de PAR. Dans une deuxième étude, l’association entre l’utilisation des DMARD biologiques et le risque de fractures ostéoporotiques non vertébrales chez des patients PAR âgés de 50 ans et plus a été rapportée. Puisque l’inflammation chronique résultant de la PAR interfère avec le remodelage osseux et que les DMARD biologiques, en plus de leur effet anti-inflammatoire et immunosuppresseur, sont des modulateurs de l’activité cellulaire des ostéoclastes et des ostéoblastes pouvant possiblement mener à la prévention des pertes de densité minérale osseuse (DMO), il était attendu que leur utilisation réduirait le risque de fracture. Une étude de cas-témoin intra-cohorte a été conduite. Bien qu’aucune réduction du risque de fracture suivant l’utilisation de DMARD biologiques n’ait pu être démontrée (OR : 1,03, 95% CI : 0,42 - 2,53), l’étude établit le taux d’incidence de fractures ostéoporotiques non vertébrales dans une population canadienne atteinte de PAR (11/1 000 personnes - années) et souligne le rôle d’importants facteurs de risque. La prévalence élevée de l’ostéoporose dans la population atteinte de PAR justifie que l’on accorde plus d’attention à la prévention des fractures. Finalement, une troisième étude explore l’impact de la dissémination massive, en 2002, des lignes directrices du traitement de l’ostéoporose au Canada sur la gestion pharmacologique de l’ostéoporose et sur les taux d’incidence de fractures ostéoporotiques non vertébrales chez une population de patients PAR âgés de 50 ans et plus entre 1998 et 2008. Étant donné la disponibilité des traitements efficaces pour l’ostéoporose depuis le milieu des années 1990 et l’évolution des lignes directrices de traitement, une réduction du taux de fractures était attendue. Quelques études canadiennes ont démontré une réduction des fractures suivant une utilisation étendue des médicaments contre l’ostéoporose et de l’ostéodensitométrie dans une population générale, mais aucune ne s’est attardée plus particulièrement sur une population adulte atteinte de PAR. Dans cette étude observationnelle utilisant une approche de série chronologique, aucune réduction du taux de fracture après 2002 (période suivant la dissémination des lignes directrices) n’a pu être démontrée. Cependant, l’utilisation des médicaments pour l’ostéoporose, le passage d’ostéodensitométrie, ainsi que la provision de soins pour l’ostéoporose en post-fracture ont augmenté. Cette étude démontre que malgré des années de disponibilité de traitements efficaces et d’investissement dans le développement et la promotion de lignes directrices de traitement, l’effet bénéfique au niveau de la réduction des fractures ne s’est toujours pas concrétisé dans la population atteinte de PAR, au cours de la période à l’étude. Ces travaux sont les premiers à examiner, à l’aide d’une banque de données administratives, des sujets atteints de PAR sur une période s’étalant sur 11 ans, permettant non seulement l’étude des changements de pratique clinique suivant l’apparition de nouveaux traitements ou bien de nouvelles lignes directrices, mais également de leur impact sur la santé. De plus, via l’étude des déterminants de traitement, les résultats offrent des pistes de solution afin de combler l’écart entre la pratique observée et les recommandations cliniques. Enfin, les résultats de ces études bonifient la littérature concernant la qualité des soins pharmacologiques chez les patients PAR et de la prévention des fractures.

Studies on the fracture behaviour of polymer blends with special reference to PP/HDPE and PS/HIPS blends

Investigations on the fracture behaviour of polymer blends is the topic of this thesis. The blends selected are PP/HDPE and PS/HIPS. PP/HDPE blend is chosen due to its commercial importance and PS/HIPS blend is selected to study the transition from brittle fracture to ductile fracture.PP/HDPE blends were prepared at different compositions by melt blending at 180°C and fracture failure process was investigated by conducting notch sensitivity test and tensile test at different strain rates. The effects of two types of modifiers (particulate and elastomer) on the fracture behaviour and notch sensitivity of PP/HDPE blends were studied. The modifiers used are calcium carbonate, a hard particulate filler commonly used in plastics and Ethylene Propylene Diene Monomer (EPDM). They were added in 2%, 4% and 6% by weight of the blends.The study shows that the mechanical properties of PP/HDPE blends can be optimized by selecting proper blend compositions. The selected modifiers are found to alter and improve the fracture behaviour and notch sensitivity of the blends. Particulate fillers like calcium carbonate can be used for making the mechanical behaviour more stable at the various blend compositions. The resistance to notch sensitivity of the blends is found to be marginally lower in the presence of calcium carbonate. The elastomeric modifier EPDM produces a better stability of the mechanical behaviour. A low concentration of EPDM is sufficient to effect such a change. EPDM significantly improves the resistance to notch sensitivity of the blends. The study shows that judicious selection of modifiers can improve the fracture behaviour and notch sensitivity of PP/HDPE blends and help these materials to be used for critical applications.For investigating the transition in fracture behaviour and failure modes, PS/HIPS blends were selected. The blends were prepared by melt mixing followed by injection moulding to prepare the specimens for conducting tensile, impact and flexure tests. These tests were used to simulate the various conditions which promote failure.The tensile behaviour of unnotched and notched PS/HIPS blend samples were evaluated at slow speeds. Tensile strengths and moduli were found to increase at the higher testing speed for all the blend combinations whereas maximum strain at break was found to decrease. For a particular speed of testing, the tensile strength and modulus show only a very slight decrease as HIPS content is increased up to about 40%. However, there is a drastic decrease on increasing the HIPS content thereafter.The maximum strain at break shows only a very slight change up to about 40% HIPS content and thereafter shows a remarkable increase. The notched specimens also follow a comparable trend even though the notch sensitivity is seen high for PS rich blends containing up to 40% HIPS. The notch sensitivity marginally decreases with increase in HIPS content. At the same time, it is found to increase with the increase in strain rate. It is observed that blends containing more than 40% HIPS fail in ductile mode.The impact characteristics of PSIHIPS blends studied were impact strength, the energy absorbed by the test specimen and impact toughness. Remarkable increase in impact strength is observed as HIPS content in the blend exceeds 40%. The energy absorbed by the test specimens and the impact toughness also show a comparable trend.Flexural testing which helps to characterize the load bearing capacity was conducted on PS/HIPS blend samples at the two different testing speeds of 5mmlmin and 10 mm/min. The flexural strength increases with increase in testing speed for all the blend compositions. At both the speeds, remarkable reduction in flexural strength is observed as HIPS content in the blend exceeds 40%. The flexural strain and flexural energy absorbed by the specimens are found to increase with increase in HIPS content. At both the testing speeds, brittle fracture is observed for PS rich blends whereas HIPS rich blends show ductile mode of failure.Photoelastic investigations were conducted on PS/HIPS blend samples to analyze their failure modes. A plane polariscope with a broad source of light was utilized for the study. The coloured isochromatic fringes formed indicate the presence of residual stress concentration in the blend samples. The coverage made by the fringes on the test specimens varies with the blend composition and it shows a reducing trend with the increase in HIPS content. This indicates that the presence of residual stress is a contributing factor leading to brittle fracture in PS rich blends and this tendency gradually falls with increase in HIPS content and leads to their ductile mode of failure.

Robot Motion Vision by Fixation

In many motion-vision scenarios, a camera (mounted on a moving vehicle) takes images of an environment to find the "motion'' and shape. We introduce a direct-method called fixation for solving this motion-vision problem in its general case. Fixation uses neither feature-correspondence nor optical-flow. Instead, spatio-temporal brightness gradients are used directly. In contrast to previous direct methods, fixation does not restrict the motion or the environment. Moreover, fixation method neither requires tracked images as its input nor uses mechanical tracking for obtaining fixated images. The experimental results on real images are presented and the implementation issues and techniques are discussed.

Concordancia interobservador entre ortopedistas de urgencias y cirujanos de codo en fracturas de cúpula radial

El trauma de codo y la fractura de cúpula radial resultan ser un motivo de consulta frecuente en nuestro medio. Es común en nuestro medio que a pesar de tener radiografías de codo en las que se evidencia fractura de cúpula radial se solicite un TAC de codo. Consideramos que el TAC es una herramienta útil en algunos casos de fracturas de la cúpula radial, es decir, no se debe tomar de forma rutinaria el TAC de codo en los pacientes con fracturas de cúpula radial como es usual en nuestro medio. Existen pocos estudios que comparan la concordancia inter observador de las clasificaciones utilizadas para las fracturas de cúpula radial, pero, no existe en la literatura mundial un estudio que evalué las diferencias entre la clasificación de la fractura en base a radiografías y tomografía entre un grupo ortopedistas traumatólogos y sub-especialistas de miembro superior. La realización de este estudio permite elaborar guías de manejo de pacientes con fractura de cúpula radial en la que se racionalizara el uso del TAC de codo.

¿La tomografía de codo cambia la conducta tomada previamente con radiografía en fracturas de cúpula radial? un estudio de concordancia

Las fracturas de la cúpula radial corresponden a un tercio de todas las fracturas del codo en adultos (1), por lo que se toman radiografías o tomografías, sin embargo no existe literatura que soporte la realización de la tomografía como estudio complementario, por lo que preguntamos ¿La tomografía de codo cambia la conducta tomada previamente con radiografía en fracturas de cúpula radial? Se propone un estudio de concordancia, donde se evalúan las radiografías y tomografías por parte de dos cirujanos de codo, de pacientes con diagnóstico de fractura de cúpula radial valorados en urgencias de dos hospitales de tercer nivel de Bogotá desde enero 2011 a enero 2013. Se revisaron 116 historias, 99 cumplieron los criterios, las radiografías fueron revisadas por dos ortopedistas de codo quienes realizaron clasificación de Mason obteniendo un κ 1 (p˂ 0,00), propuesta de tratamiento postradiografía κ 0,934 (p˂ 0,000 IC95% 0.85, 1). Tratamiento post-tomografía de codo κ 0.949 (p˂ 0,00 IC95% 0.867,1). Concordancia intra-ortopedista de la conducta pre y post-tomografía hay cambio en la conducta del ortopedista 1 en 32.6% (κ 0.674 p˂ 0,00 IC95% 0.52, 0.818) y del ortopedista 2 en 36% (κ 0.64 p˂ 0,00 IC95% 0.452, 0.792). Se dividieron los pacientes en Mason I, II, III con concordancia considerable en los pacientes Mason I y III, mientras que en Mason II fue una concordancia aceptable lo que significa que el uso de tomografía de codo cambia la conducta en general pero sobretodo en pacientes clasificados Masson II.

Resultados clínicos, radiológicos del manejo de fracturas diafisiarias de fémur con clavos elásticos endomedulares en población pediátrica

Introducción: Las fracturas de fémur en pediatría son una causa de discapacidad por requerir una inmovilización prolongada, convirtiendo su manejo en un reto para el ortopedista. El tratamiento depende de muchos factores, como la edad, el peso, el tipo de fractura y mecanismo de trauma. El estudio evaluará los desenlaces clínicos y radiológicos del paciente pediátrico con fracturas diafisiaria de fémur manejadas quirúrgicamente con clavos elásticos endomedulares. Materiales y métodos: Estudio observacional descriptivo, serie de casos, recolección de información a través de revisión de historias clínicas en pacientes sometidos quirúrgicamente con clavos elásticos. Resultados: Un total de 13 casos; promedio de edad de 8,2±2,86 años; relación hombre mujer es 3: 1. Principal mecanismo de trauma baja energía (9 casos). Con un seguimiento de 12.5±2,82 meses, el postoperatorio evidenció complicaciones menores relacionadas con irritación del punto de entrada del clavo (9 casos). Solo un caso presentó no unión de la fractura. No se documentaron otras complicaciones, existen diferencias estadísticamente significativas en la anteversión femoral del miembro fracturado y el sano (p=0,001) relacionado con problemas rotacionales, igual que la angulación en el plano sagital (p=0,030) sin repercusión para la consolidación ni la marcha. Conclusiones: El análisis de resultados clínicos y radiológicos concuerda con lo descrito en la literatura mundial, los clavos elásticos endomedulares es una técnica reproducible con resultados excelentes y satisfactorios, bajas tasas de complicaciones. Éste estudio presenta limitaciones debido al tamaño de muestra, no podemos hacer recomendaciones definitivas.

Percepción de pacientes mayores de 65 años o cuidadores sobre el posoperatorio de fractura de cadera y su recuperación funcional

Introducción: La fractura de cadera se presenta predominantemente en población mayor; se espera que para el año 2050 se presenten alrededor de 6 millones de fracturas de cadera a nivel global. Parkkari et al (1). Dado que el sistema de salud colombiano dificulta el seguimiento adecuado de los pacientes y su manejo posoperatorio integral, desconocen las estadísticas reales de los desenlaces funcionales, mortalidad y complicaciones asociadas a la fractura de cadera. Método: Estudio observacional descriptivo de corte transversal. Mediante una encuesta telefónica cuyo objetivo fue determinar el manejo intra y extra hospitalario por los servicios de rehabilitación y ortopedia, describir la mortalidad y la recuperación funcional percibidos por los encuestados. Resultados: De 286 pacientes intervenidos, 116 aceptaron participar (24% hombres y 76% mujeres). Edades entre 65 y 99 años (media: 81.3 años). En el primer año después de la cirugía, el 29% de los pacientes presento al menos un reingreso hospitalario; la mortalidad en el grupo femenino fue de 23% frente a un 43% en el grupo masculino. El 98% de los pacientes deambulaba previo a la cirugía, frente a un 78% de los pacientes a un año del procedimiento, 83 pacientes refirieron complicaciones pos-operatorias. En el grupo entre 65 y 74 años la capacidad de deambular posterior al procedimiento fue de 84%, para las edades entre 75 a 84 años fue del 82% y en los mayores de 85 años del 75%. Conclusiones: La recuperación funcional de los pacientes intervenidos por fractura de cadera, difícilmente llegan a alcanzar el estado funcional previo a la fractura, lo cual se traduce en situaciones de dependencia, riesgo de caída y complicaciones médicas.