Si la médicalisation a permis de réduire drastiquement la morbi-mortalité dans les pays industrialisés, les données de la littérature suggèrent qu’un excès de médicalisation pourrait, à l’inverse, avoir des effets iatrogènes et représenter un surcoût évitable pour les systèmes de santé. Cette thèse s’inscrit dans une approche salutogène en périnatalité, en évaluant les effets de l’accompagnement délivré en filière physiologique (structures intégrées aux maternités, dédiées à l’accouchement physiologique et proposant un suivi continu et personnalisé par les sages-femmes) ainsi que l’effet de l’allaitement maternel sur la santé des mères et des enfants. Elle repose sur les données issues de deux cohortes françaises multicentriques : la cohorte PhysioCare, incluant des femmes à bas risque, et la cohorte mère-enfant PELAGIE. Les résultats montrent que les filières physiologiques sont sécuritaires et moins interventionnistes, avec des effets positifs sur le déroulement du travail, l’allaitement maternel et la santé mentale maternelle, notamment une réduction du risque de dépression du post-partum, comparativement aux filières conventionnelles. A l’inverse, un excès de risque d’hémorragie du post-partum est observé, mais celui-ci pourrait être atténué par une administration prophylactique d’oxytocine plus systématique. Concernant l’allaitement maternel, une durée plus longue semble associée à de meilleures performances aux tests neurodéveloppementaux chez les enfants à six ans. Ces résultats soutiennent le développement des filières physiologiques en France et les stratégies de promotion de l’allaitement maternel.

La caractérisation de l’exposition médicamenteuse hospitalière constitue un enjeu méthodologique majeur, dans un contexte marqué par la complexité croissante des prescriptions. En pratique, l’exposition est le plus souvent appréhendée à travers l’évaluation de déterminants de prescription tels que la polypharmacie (PP), l’hyperpolypharmacie (HPP), les interactions médicamenteuses (DDI) et les médicaments potentiellement inappropriés (PIM), généralement mesurés à des temps définis du séjour. Ces approches ne permettent toutefois pas de décrire la dynamique temporelle ni la charge médicamenteuse cumulée supportée par les patients au cours de l’hospitalisation. Cette thèse propose une approche méthodologique pour caractériser l’exposition médicamenteuse à partir de données de santé en vie réelle et développer des métriques d’exposition cumulée. La première partie repose sur une étude incluant 57 960 patients atteints de cancer, exploitant l’appariement entre le SNDS et des entrepôts de données de santé au sein de la cohorte HUGOSHARE. La seconde partie décrit le développement de deux métriques originales, la Cumulative Drug Exposure (CDE) et la Cumulative Drug Exposure Density (CDED), construites à partir des données d’administration hospitalière. La troisième partie évalue ces métriques chez 339 patients greffés de cellules souches hématopoïétiques. Ce travail montre que les métriques cumulatives permettent de décrire finement l’exposition médicamenteuse hospitalière et d’analyser des profils d’exposition associés aux réhospitalisations et à la mortalité. Il met en évidence l’apport de métriques intégrant la dimension temporelle de l’exposition et ouvre des perspectives pour leur mobilisation dans les systèmes d’information hospitaliers à des fins d’analyse et de suivi des prescriptions.

Introduction – Le cancer du sein triple-négatif (CSTN) est un sous-type moléculaire moins fréquent mais plus agressif de cancer du sein que l’on retrouve notamment chez des patientes plus jeunes. S’il ne possède pas de cible thérapeutique spécifique, la découverte de sa forte immunogénicité a permis le développement de nouvelles thérapeutiques sous forme d’immunothérapie, y compris en situation néoadjuvante. Néanmoins, pour mieux comprendre et prédire la réponse aux traitements, une meilleure caractérisation immune est nécessaire. Méthodes – Après une caractérisation de 91 CSTN par cytométrie en flux (CMF), 19 de ces tumeurs ont été caractérisées par IHC multiplexe par technique Hyperion et 25 par analyse transcriptomique. En parallèle, un modèle murin a été développé tout comme une étude radiomique prospective. Résultats – Après caractérisation des sous-populations immunes par CMF, seuls les lymphocytes CD4+ (LT CD4+) Th2 avaient une valeur pronostique pour la survie sans récidive et globale, notamment plus forte que les TILs. Les tentatives de validations orthogonales ont permis de retrouver des valeurs de leucocytes CD45+, LT CD4+, voire CD 8+, corrélées en IHC et transcriptomique mais ont manqué de puissance pour que cela puisse être le cas pour les Th2. Par ailleurs, pour une meilleure corrélation aux schémas néoadjuvants actuels, un modèle murin a été créé permettant l’étude des sous-populations immunes et une analyse radiomique a été menée sur une cohorte prospective. Conclusion – Les LT CD4+ Th2 mesurés par CMF ont une valeur pronostique en adjuvant mais celle-ci, tout comme celle prédictive, restent à prouver en néoadjuvant par différentes techniques utilisables en pratique clinique.

A ce jour, une trentaine de virus dont plusieurs virus émergents, majoritairement responsables d’infections aigües, ont été détectés dans le tractus génital masculin et/ou associés à des cas de transmission sexuelle. La réplication du virus Zika (ZIKV) dans les cellules germinales testiculaires humaines (TGC) ex vivo et in vitro, associée à une absence d’effet cytopathique et à une faible réponse immune innée, ainsi que leur infection persistante dans le sperme d’hommes infectés des mois après la clairance systémique, les désigne comme un réservoir pour ce virus. D’autres orthoflavivirus proches de ZIKV tels que le virus du Nil Occidental (WNV) et de la dengue (DENV) ont été récemment détectés dans le sperme de patients infectés, tandis que le virus de l’encéphalite japonaise (JEV) a un tropisme testiculaire chez le verrat. Dans ce contexte, j’ai étudié l’infection du testicule humain adulte par WNV (lignage 1), DENV-2 et JEV (génotype III) dans un modèle ex vivo et mis en évidence le tropisme de WNV pour cet organe, dont les cellules germinales, tandis que DENV et JEV ne se répliquent pas ou peu. L’infection du testicule par WNV n’induit ni effet cytopathogène ni réponse pro-inflammatoire notable (contrairement au virus des Oreillons dans ce même modèle), et seule la stéroïdogenèse est altérée. Ces résultats suggèrent un potentiel de persistance de WNV dans le testicule, à l’instar de ZIKV. J’ai ensuite exploré le tropisme de WNV dans le tractus génital mâle in vivo dans un modèle murin et confirmé l’infection du testicule ainsi que des TGC lors de la phase aigüe. Ce modèle a également révélé l’infection de l’épididyme, principalement localisée dans le canal épididymaire chez les animaux ayant survécu à l’infection, évoquant la possibilité d’une transmission sexuelle. En parallèle, j’ai investigué la réponse immune innée antivirale des TGC. Les résultats obtenus indiquent que les TGC infectées par ZIKV, WNV ou stimulées avec du poly(I :C) ou diABZI présentent peu d’expression d’interférons de type I et d'effecteurs antiviraux comparativement aux cellules péritubulaires testiculaires. La faible réponse antivirale observée dans les cellules germinales pourrait s’expliquer par leur faible expression des protéines MAVS, STING et TRIF, indispensables à la signalisation par les voies dépendantes de RIG-1, cGAS et TLR3 respectivement. En conclusion, mes travaux révèlent le tropisme de WNV pour le testicule et les TGC en particulier, alertant ainsi quant à sa potentielle présence dans le sperme. Ils contribuent également à la compréhension du privilège immunitaire testiculaire et de la persistance virale dans cet organe.

La maladie de Parkinson est la deuxième maladie neurodégénérative la plus répandue dans le monde. L’apparition des premières modifications physiologiques liées à la maladie peuvent apparaître jusqu’à 15 ans avant les premiers tremblements. L’objectif de ces travaux est de développer des méthodes d’IRM quantitatives permettant de quantifier avec précision deux neuromarqueurs de la maladie. Le premier neuromarqueur identifié est un dépôt anormal de fer dans les noyaux gris centraux du cerveau. Des approches d’acquisition IRM pondérées en susceptibilité magnétique ont été optimisées pour obtenir un temps d’acquisition réduit couplé avec une quantification robuste. La partie reconstruction des cartes de susceptibilité magnétique a permis d’identifier une chaîne de traitement suffisamment robuste pour distinguer deux groupes d’âge. Le second neuromarqueur est l’agrégation la protéine alpha-synucléine. Des approches d’acquisition par CEST (chemical exchange saturation transfer) ont été développées pour cibler au mieux les protéines de manière non-invasive. Une séquence a notamment été développée en ce sens. Ces différentes approches ont permis d’affiner la quantification et visualisation de neuromarqueurs liés à la maladie de Parkinson. Elles pourront servir en clinique à orienter au plus tôt les patients vers une offre thérapeutique adaptée.

L’exposition aux polluants environnementaux tels que les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) constitue un enjeu majeur de santé publique. Parmi eux, le Benzo[a]Pyrène (B[a]P), considéré comme le prototype de ces composés, est le seul HAP classé cancérigène avéré. Cette thèse visait à explorer les réponses cellulaires de la lignée endothéliale humaine HMEC-1 exposée à une concentration réaliste de B[a]P. Les résultats montrent qu’à cette dose, le B[a]P perturbe l’homéostasie mitochondriale sans induire immédiatement la mort cellulaire. Il déclenche une phase transitoire d’élongation mitochondriale et de surproduction d’ATP, caractéristiques du phénomène de Stress-Induced Mitochondrial Hyperfusion (SIMH), mécanisme adaptatif de résistance, possiblement régulé par le facteur de transcription NRF2. La seconde partie du travail révèle que les cellules HMEC-1 sécrètent physiologiquement des vésicules extracellulaires (VE) contenant des mitochondries entières (Mito-VE), dont la sécrétion est amplifiée par le B[a]P. Cette induction des Mito-VE est possiblement liée à l’élimination des mitochondries altérées, un processus appelé mitophagie sécrétoire. Par ailleurs, deux sous-populations de Mito-VE ont été identifiées, renfermant respectivement des mitochondries polarisées ou dépolarisées et régulées différemment par un mécanisme dépendant du récepteur P2X7 (rP2X7). Enfin, les VE produites par les cellules HMEC-1 contiennent et produisent de l’ATP, suggérant une boucle autocrine ATP/rP2X7 pouvant renforcer leur biogenèse, mais aussi promouvoir une réponse pro-inflammatoire. Ces résultats révèlent la dynamique mitochondriale et la libération de Mito-VE comme des marqueurs précoces du stress endothélial induit par le B[a]P, reliant le contrôle de qualité mitochondriale, la communication intercellulaire et la vectorisation de la toxicité des polluants via les VE.

L'augmentation massive du nombre de substances chimiques interroge sur leur impact sur la santé humaine et environnementale. Cependant, les méthodes réglementaires actuelles de détection et de caractérisation des agents cancérogènes reposent principalement sur des études à long terme sur des animaux de laboratoire, qui ne sont pas suffisantes pour évaluer la toxicité d'un si grand nombre de produits chimiques dont ils pourraient être susceptibles de causer le cancer chez l'humain. De plus, ces méthodes ont des limites scientifiques, notamment en ce qui concerne les différences de sensibilité entre les humains et les animaux, le coût élevé, le faible débit et les considérations éthiques liées à la souffrance animale qui ne peuvent plus être ignorées. Les cancérogènes sont généralement classés en cancérogènes génotoxiques (GTxC) et en cancérogènes non génotoxiques (NGTxC). Alors que l'identification des cancérogènes génotoxiques repose sur une batterie relativement robuste de tests de génotoxicité in vitro et in vivo, les essais biologiques sur 2 ans sur les rongeurs représentent l'étalon-or pour l'identification du NGTxC. Par conséquent, il apparaît urgent d'élaborer une stratégie basée sur des méthodologies de nouvelle approche (NAM) pour l'identification et la caractérisation des substances chimiques potentiellement cancérogènes pour l'homme. Pour cela, ce travail, qui s'inscrit dans le cadre du projet européen PARC (Partnership for the Assessment of Risks from Chemicals), vise à étudier l'applicabilité de différentes approches basées sur les NAM pour identifier et caractériser les NGTxC avec différents modes d'action (MoA). Les objectifs de ce travail de recherche ont été abordés à travers trois axes complémentaires : Dans un premier temps, un criblage à haut contenu couplé à différents critères de toxicité a été appliqué à des modèles HepaRG 2D et 3D. Cette application consistait à générer des profils de toxicité de produits chimiques ayant divers modes d'action et à comparer la sensibilité des deux modèles cellulaires afin de sélectionner le modèle cellulaire le plus approprié pour les objectifs ultérieurs. Deuxièmement, nous avons effectué le séquençage du transcriptome des cellules HepaRG 3D exposées à différents ensembles de produits chimiques. Une analyse génotoxique ciblée à l'aide de biomarqueurs transcriptomiques GENOMARK et TGx-DDI a été appliquée pour déterminer les réponses du modèle 3D HepaRG pour détecter les composés génotoxiques. Ensuite, grâce à une analyse non ciblée, nous avons analysé les profils transcriptomiques générés pour chaque produit chimique et étudié les principaux événements moléculaires sous-jacents aux mécanismes NGTxC. Enfin, nous avons étudié la réponse des NGTxC dans le test de transformation cellulaire (CTA) Bhas42 afin de déterminer la sensibilité et la spécificité de ce test dans la détection des cancérogènes humains. En résumé, ce travail de thèse contribue à proposer un cadre multi-NAM pour l'identification et la caractérisation du NGTxC.

L’épilepsie est l’une des maladies neurologiques les plus fréquentes, et près d’un tiers des patients sont résistants aux traitements médicamenteux, nécessitant une intervention chirurgicale pour retirer les zones cérébrales à l’origine des crises. La localisation de ces zones épileptogènes repose sur la résolution d’un problème inverse mal posé, nécessitant l’ajout de contraintes pour obtenir une solution stable. Parmi les approches existantes, les méthodes de localisation de sources basées sur les sous-espaces, telles que MUSIC, échouent lorsque les sources sont corrélées, une situation fréquente dans l’épilepsie. Cette thèse propose un cadre unifié de régularisation intégrant la métrique sous-espaces comme terme d’attache aux données dans un problème d’optimisation. Différentes contraintes ont été explorées pour mieux approcher la réalité physiologique des sources épileptiques : la parcimonie pour traiter les corrélations entre sources, la continuité spatiale pour modéliser les sources étendues, et l’intégration d’informations structurelles issues de l’IRM de diffusion. Enfin, des extensions méthodologiques ont été proposées, notamment l’usage de statistiques d’ordre supérieur et une stratégie séquentielle de recherche de sources, afin d’améliorer la robustesse et la précision de la localisation.

Des études ont montré qu’une stimulation sensorielle intervenant dans un délai restreint après le départ de crise peut interrompre les absences épileptiques (AE) typiques de l’épilepsie absence de l’enfant. Nous avons développé des algorithmes de détection précoce des AE à partir de données électroencéphalographiques (EEG) destinés à être intégrés dans un système en boucle fermée capable d’interférer avec les crises par stimulation sensorielle. Dans le but de comprendre la dynamique des AE, nous proposons également un modèle computationnel d’AE basé sur un formalisme de type masses neurales. Ce modèle informé par la neurophysiologie et impliquant des circuits corticaux-sous-corticaux constitue une base pour l’étude de l’effet de stimulations sensorielles et nous a permis de tester et d’évaluer certaines hypothèses concernant les mécanismes impliqués dans l’initiation, la dynamique et la terminaison des AE. Un protocole permettant la génération d’EEG patients-spécifiques réalistes est également introduit. Ce protocole implique une localisation de sources avec une nouvelle méthode parcimonieuse (APESISSY) – ici présentée et évaluée – ainsi qu’un algorithme génétique intégrant un nouvel indice de similarité entre séries temporelles intrinsèquement normalisé (Vecmatch) – également présenté et évalué – permettant une comparaison quantitative entre EEG réels et simulés. L’ensemble des études (modélisation + localisation de sources) menées dans le cadre de cette thèse permet de dresser le portrait d’une épilepsie typiquement inhibitrice impliquant des circuits associatifs.

L’épilepsie est une maladie neurologique fréquente et invalidante. Sa définition repose sur des critères électroencéphalographiques. L’électroencéphalographie (EEG) est donc un examen essentiel pour poser le diagnostic de la maladie. Parmi les multiples causes de l’épilepsie, nous avons choisi d'étudier les dysplasies corticales focales (FCD) et les accidents vasculaires cérébraux (AVC). Pour ce faire, nous avons simulé, via un modèle computationnel appelé eCOALIA, des EEG de participants sains, mais également de patients atteints d’une épilepsie due à une FCD ou AVC, en état de repos. Ces différentes simulations, dans des contextes physiologiques ou pathologiques, nous ont permis d'étudier, via le modèle, les modifications neurobiologiques en cause et leur localisation au sein du cortex cérébral. Pour que les simulations soient le plus proches possible des EEG réels des participants, nous avons également développé des méthodes de comparaison des EEG, via le calcul d'index de similarité. Enfin, nous avons automatisé une partie des simulations afin de permettre l’utilisation de ce modèle en pratique clinique à l’avenir. Ce travail porte sur la modélisation d’EEG proches d’EEG réels pour simuler des « jumeaux » virtuels, ce qui permet de personnaliser la compréhension de la maladie et la prise en charge de celle-ci à un niveau individuel.