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Signal, image, vision
/ 06-10-2022
Dahman Batoul
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Les ultrasons focalisés de haute intensité (HIFU) par voie transoesophagienne peuvent être utilisés pour traiter l'arythmie cardiaque de manière efficace et non invasive. L'œsophage étant situé juste aux abords du cœur, il offre une fenêtre acoustique parfaite pour que les HIFU puissent être dirigés vers le cœur afin de mener l’ablation nécessaire au traitement de l’arythmie. Cependant, afin de guider l'ablation, le thérapeute doit faire le lien, par recalage, entre les images per-opératoires (images échographiques fournies par la sonde HIFU dual-mode) et l'imagerie anatomique préopératoire à haute résolution, dans laquelle la ligne d'ablation a été définie (volume scanner X ou IRM). Dans ce travail de thèse, nous avons proposé plusieurs solutions pour améliorer ce recalage pendant la chirurgie si possible en temps réel. Premièrement, nous avons intégré un second plan image perpendiculaire au premier dans la solution classique itérative de recalage. Ensuite, nous nous sommes concentrés sur le recalage rigide d’une image échographique 2D dans un volume scanner X 3D à l’aide d’une approche par apprentissage profond supervisé afin d'estimer la position en temps réel de la sonde d'imagerie/thérapie pendant la chirurgie. L’utilisation d’un réseau a permis d’effectuer le recalage sur des paires d'images inconnues de manière non itérative réduisant ainsi drastiquement le temps de calcul de la méthode classique. En dernier, nous avons abordé une approche d'apprentissage non supervisée. Cette étude visait à effectuer un recalage non rigide entre l’image échographique et une coupe du scanner X afin de prendre en compte, pour une certaine phase du cycle cardiaque, les légères déformations du cœur résultant de la respiration du patient ou de l'insertion de la sonde.
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Signal, image, vision
/ 16-12-2019
Shao Clémentine
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La décision clinique, concernant le traitement de la dissection aortique de type B, est encore actuellement controversée dans certaines configurations. La simulation numérique est envisagée pour obtenir des informations sur l’hémodynamique de manière non-invasive. Nous avons ; i) proposé une méthode de segmentation semi-automatique pour la simulation fluide ; ii) implémenté des simulations spécifiques patient basées sur une nouvelle méthode pour la définition des conditions aux limites ; iii) créé des modèles d’ordre réduit à partir des simulations fluides dynamiques. Ces modèles permettent de calculer rapidement les contraintes de pression et de cisaillement pour différents scénarios cliniques.
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Analyse et traitement de l'information et des images médicales
/ 07-11-2022
Ben Abid Amal
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L’implantation d’un dispositif d’assistance ventriculaire gauche (DAVG) est envisagée au stade final de l’insuffisance cardiaque. Elle peut cependant entraîner des complications. L’objectif de cette thèse est d’étudier l’influence des caractéristiques (longueur et angulation) de la Canule Apicale (CA) sur le risque de thrombose en considérant l’anatomie ventriculaire par une approche de la Mécanique des Fluides Numérique (MFN). Nous proposons, un modèle simplifié. L’hypothèse 2D est d’abord vérifiée en comparant un modèle 3D et son modèle 2D correspondant, les mêmes tendances hémodynamiques ont été trouvées. Le modèle proposé est ensuite utilisé pour analyser l’hémodynamique ventriculaire en fonction des caractéristiques de la CA et construire un Marqueur du Potentiel Thrombogène Personalisé (MPTP) sur la base de la formation de vortex et de la morphologie ventriculaire. Pour évaluer l’efficacité du marqueur, plusieurs cas cliniques sont étudiés (19 patients implantés avec HM2 & HM3). Les résultats sont comparés aux résultats cliniques. Le marqueur semble capable de distinguer avec précision les patients avec et sans complications pour les deux types pompes. Un large intervalle d’angulations de la CA est étudié et les résultats obtenus révèlent que le marqueur proposé semble capable de mettre en évidence des configurations et des profils thrombogènes. Si les caractéristiques de la CA influencent le risque de thrombose, les simulations suggèrent également que l’anatomie ventriculaire semble être un facteur déterminant de l’étendue de cette influence. Le pipeline de simulation proposé est une piste prometteuse vers le développement d’un système d’aide à la décision clinique.
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Microbiologie, virologie, parasitologie
/ 17-06-2022
Bourgeau Salomé
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La transmission sexuelle des virus est une préoccupation majeure de santé publique. Plus de 30 virus contemporains et émergents ont été retrouvés dans le sperme, et une partie d’entre eux sont excrétés de façon prolongée malgré une clairance systémique. Le testicule, en tant qu’organe immuno-privilégié, est suspecté être responsable de cette excrétion prolongée. A ce jour l’origine tissulaire de la plupart des virus excrétés dans le sperme, ainsi que l’effet de ces infections sur la fertilité masculine et le système endocrinien, restent mal caractérisés. Lors d’une récente épidémie, le virus Zika (ZIKV), un arbovirus en émergence, a été retrouvé de manière inattendue dans le sperme de patients plus d’un an après l’apparition des symptômes (dps). Notre équipe a révélé que le ZIKV se réplique dans le testicule humain. Mes travaux ont contribué à la mise en évidence de cellules germinales testiculaires infectées dans le sperme de patients jusqu’à 160 dps, indiquant que le testicule est un réservoir pour ZIKV. Le SARS-CoV-2, un nouveau beta coronavirus, est responsable d’une pandémie en cours. Son principal recepteur d’entrée, ACE2, est fortement exprimé dans le testicule et des modifications hormonales et des paramètres du sperme ont été observées chez les hommes infectés. Mes travaux indiquent que le SARS-CoV-2 se réplique dans le testicule humain ex vivo et qu’il cible principalement les cellules de Leydig et de Sertoli, impactant la transcription d’enzymes de la stéroïdogènese. La détection de cellules de Sertoli infectées dans le sperme d’un patient confirme l’infection du testicule. Finalement, afin d’aider à prédire la sensibilité du testicule humain à d’autres virus émergents, j’ai établi une liste de récepteurs viraux et analysé leur expression dans les celules testiculaires à partir de données de transcriptomique à l’échelle de la cellule unique (scRNA-seq). L’ensemble de mon travail de thèse a ainsi contribué à dévoiler les intéractions entre les virus émergents et le testicule humain.
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Sciences pharmaceutiques
/ 07-01-2022
Hameed Huma
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Les hépatopathies sont caractérisées par une destruction des cellules hépatiques, une inflammation, qui, lorsqu'elles sont chroniques, induisent une fibrose et conduisent éventuellement au développement d'un carcinome hépatocellulaire (CHC). Mon projet de recherche portait à la fois sur les hépatites aiguës et chroniques. Partie-1 (Hépatites aiguës) : L'hépatite aiguë induite par l'acétaminophène (APAP) ou le tétrachlorure de carbone (CCl4) chez la souris a été utilisée comme modèles d'études. La mort cellulaire étant intrinsèquement liée à la maladie inflammatoire du foie et sachant que RIPK1 possède des fonctions d'échafaudage pro-survie et des fonctions pro-mort médiées par son activité kinase, l'intérêt du ciblage thérapeutique sur RIPK1 a été évalué. Deux lignées différentes de souris génétiquement modifiées, soit déficientes (1) pour Ripk1 spécifiquement dans les cellules du parenchyme hépatique (Ripk1LPC-KO) ou (2) pour l'activité kinase de RIPK1 (Ripk1K45A) avec leurs congénères WT (Ripk1fl/fl, Ripk1wt/wt) ont été intégrées aux protocoles expérimentaux. Un inhibiteur pharmacologique de RIPK1 a également été évalué. Nos résultats ont démontré que la nécrose induite par la transition de perméabilité mitochondriale (MPT), la voie de mort cellulaire qui survient lors d’une intoxication à l'APAP, ne semble pas être influencée par l'activité kinase de RIPK1. Par ailleurs, les propriétés d’échafaudage de RIPK1 protègent les hépatocytes de l'apoptose lors d'une intoxication au CCl4. Dans ce dernier modèle, TNF-α et FasL sont apparus comme des facteurs favorisant la survie des hépatocytes. Ces effets protecteurs sont apparus au moins en partie indépendants de RIPK1 pour le TNF-α mais dépendants de RIPK1 pour le FasL. Partie-2 (Hépatites chroniques et CHC) : La stéato-hépatite non alcoolique (NASH) qui affecte le monde entier est caractérisée par une stéatose hépatique, une inflammation, des lésions hépatique et une hépatomégalie avec ou sans fibrose. Ce dernier symptôme, la fibrose, est un élément prédictif clé du pronostic de la NASH. Des rapports contradictoires discutent de l'efficacité d'une intervention diététique sur la réversibilité de la fibrose avancée établie au cours de la NASH. L'impact d’un retour à un régime standard sur une fibrose préalablement établie par un régime riche en lipides et en cholesterol (HFHCD) a été étudié. Cette gestion du régime alimentaire a entraîné une réduction drastique de la stéatose, des lésions hépatiques, des marqueurs inflammatoires, de l'hépatomégalie et du stress oxydatif mais l’état fibrotique du foie ne s’est amélioré que progressivement. L’ensemble de nos résultats démontre qu'une intervention sur l’hygiène alimentaire peut partiellement inverser la fibrose hépatique préalablement induite par un régime déséquilibré. Par ailleurs, nous avons exploré l’évolution de l’expression hépatique (ARNm et protéines) de 39 points de contrôle immunitaire (ICPs) différents chez des souris développant une NASH puis un CHC. Cette étude révèle que les molécules de point de contrôle immunitaire se comportent différemment dans les modèles NASH selon la composition du régime hyperlipidémique.
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Traitement du signal et télécommunications
/ 28-11-2017
Dergachyova Olga
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L'assistance informatique est devenue une partie indispensable pour la réalisation de procédures chirurgicales modernes. Le désir de créer une nouvelle génération de blocs opératoires intelligents a incité les chercheurs à explorer les problèmes de perception et de compréhension automatique de la situation chirurgicale. Dans ce contexte de prise de conscience de la situation, un domaine de recherche en plein essor adresse la reconnaissance automatique du flux chirurgical. De grands progrès ont été réalisés pour la reconnaissance des phases et des gestes chirurgicaux. Pourtant, il existe encore un vide entre ces deux niveaux de granularité dans la hiérarchie du processus chirurgical. Très peu de recherche se concentre sur les activités chirurgicales portant des informations sémantiques vitales pour la compréhension de la situation. Deux facteurs importants entravent la progression. Tout d'abord, la reconnaissance et la prédiction automatique des activités chirurgicales sont des tâches très difficiles en raison de la courte durée d'une activité, de leur grand nombre et d'un flux de travail très complexe et une large variabilité. Deuxièmement, une quantité très limitée de données cliniques ne fournit pas suffisamment d'informations pour un apprentissage réussi et une reconnaissance précise. À notre avis, avant de reconnaître les activités chirurgicales, une analyse soigneuse des éléments qui composent l'activité est nécessaire pour choisir les bons signaux et les capteurs qui faciliteront la reconnaissance. Nous avons utilisé une approche d'apprentissage profond pour évaluer l'impact de différents éléments sémantiques de l'activité sur sa reconnaissance. Grâce à une étude approfondie, nous avons déterminé un ensemble minimum d'éléments suffisants pour une reconnaissance précise. Les informations sur la structure anatomique et l'instrument chirurgical sont de première importance. Nous avons également abordé le problème de la carence en matière de données en proposant des méthodes de transfert de connaissances à partir d'autres domaines ou chirurgies. Les méthodes de ''word embedding'' et d'apprentissage par transfert ont été proposées. Ils ont démontré leur efficacité sur la tâche de prédiction d'activité suivante offrant une augmentation de précision de 22%. De plus, des observations pertinentes
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Neurosciences, éthologie
/ 22-03-2019
D'Ingeo Serenella
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Le bien-être animal est considéré un phénomène multidimensionnel basé sur les conditions et les expériences de vie de chaque individu, et lié aux fonctions organiques et à la sensibilité de l’individu même. L’étude des émotions animales est complexe mais les hypothèses sur leurs états émotifs peuvent être formulées sur la base de mesures neurophysiologiques, comportementales et cognitives. Des études récentes ont montré que la latéralité cérébrale et comportementale, la fréquence cardiaque et l'activité cérébrale (mesurée par électroencéphalographie sont des paramètres qui permettent d’évaluer la perception de la valence et du niveau stimulant des émotions chez l’animal et l'Homme. Le but principal de ce projet de thèse était d’étudier la perception que les chiens et les chevaux ont du contenu émotionnel des signaux humains et l’impact potentiel que peuvent avoir ces signaux sur l’état émotionnel de ces animaux et par conséquent sur leur bien-être. Dans ce but, nous avons présenté à ces animaux des stimuli exprimant diverses émotions. Nous avons utilisé une approche intégrée combinant l’analyse de la latéralité comportementale, de la fréquence cardiaque, de l’activité cérébrale et du comportement des sujets afin de répondre à 2 questions: 1) les chiens et les chevaux perçoivent-ils le contenu émotionnel des signaux humains? 2) Les chiens et les chevaux attribuent-ils une valence et une intensité différentes selon les émotions humaines perçues. Les résultats de ce travail de thèse montrent que les chiens et les chevaux traitent différemment les signaux émotionnels en fonction de leur valence et de leur intensité. La perception de la voix de l'homme par le cheval est modulée par la valence des interactions homme-cheval antérieures et par les conditions de vie des chevaux. En ce qui concerne les chiens, nos résultats montrent qu’ils discriminent et perçoivent les émotions contenues dans les signaux visuels, auditifs et olfactifs humains différemment, et nous fournissent de nouvelles connaissances sur le fonctionnement émotionnel du cerveau du chien. Les résultats de ce travail de thèse apportent un cadre théorique pour définir des paramètres utiles à l'évaluation du bien-être animal.
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Signal, image, vision
/ 09-11-2020
Alvarez Pablo A.
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La résection des nodules pulmonaires par chirurgie thoracique vidéo-assistée (VATS) est une intervention de plus en plus utilisée pour le diagnostic et le traitement des cancers du poumon. La localisation de ces nodules pendant la chirurgie étant difficile visuellement et/ou par palpation, de nombreuses techniques d'aide à la localisation sont actuellement utilisées en pratique clinique. Cependant, ces techniques reposent essentiellement sur le placement, avant l'intervention, de marqueurs physiques dans le nodule par des techniques proches de la ponction. Par contre ce placement est souvent sujet à des complications. Pour éviter cela, une nouvelle approche consiste à repérer le nodule pulmonaire sur le scanner X préopératoire puis de localiser sa position sur l'imagerie CBCT peropératoire. Le problème vient du fait que lors de l'intervention, un pneumothorax (déflation du poumon) entraîne des déformations importantes du poumon ainsi qu'un changement des densités tissulaires, ce qui rend impossible la localisation directe du nodule dans le CBCT peropératoire. Les travaux effectués dans cette thèse ont porté sur la compensation des différentes déformations subies par le poumon pendant la VATS, afin de pouvoir suivre et ainsi reporter sur le CBCT peropératoire la position du nodule repéré dans le scanner X préopératoire. Cela a été fait à l'aide d'une méthode hybride basée sur des techniques de recalage d'image et d'un modèle poroélastique du poumon capable de simuler l'évacuation d'air. L'évaluation de cette méthode a été réalisée par le suivi de points de repère du poumon (structures vasculaires) définis par un chirurgien sur 5 patients. Cette évaluation a permis de montrer que l'erreur moyenne de suivie de ces points était de l'ordre du centimètre, ce qui suggère la faisabilité de l'approche proposée comme une possible solution pour la localisation des nodules pulmonaires pendant la VATS.
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Cancérologie
/ 03-05-2022
Risso Vesna
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Le prototype de récepteur CD95 est une glycoprotéine transmembranaire de type I qui, comme d'autres membres de la famille des récepteurs du TNF, est exprimée de manière ubiquitaire dans les tissus sains et pathologiques. Son ligand naturel CD95L est une protéine transmembranaire de type II principalement exprimée à la surface des lymphocytes T cytotoxiques. La stimulation de CD95 par son ligand physiologique va induire son oligomérisation et le recrutement, via ses domaines intracellulaires, de plusieurs protéines impliquées dans la transduction soit des signaux apoptotiques, soit des signaux non-apoptotiques. Au cours des vingt dernières années, plusieurs études ont démontré l'implication du couple CD95L/CD95 dans l'étiologie de diverses pathologies. Il apparaît que la forme clivée de CD95L joue un rôle clé dans l'induction de plusieurs voies non-apoptotiques, telles que la prolifération cellulaire et la migration. De plus, il a récemment été observé que la concentration de CD95L clivé est augmentée dans le sérum de patients atteints de pathologies telles que certains cancers, maladies auto-immunes et inflammations chroniques et, plus important encore, elle est corrélée à la progression de ces maladies. Il est donc important de comprendre les mécanismes moléculaires qui contrôlent ce clivage. Les métalloprotéases matricielles sont des enzymes protéolytiques capables de dégrader tous les composants de la matrice extracellulaire. Des études antérieures ont montré leur implication dans le clivage de certains membres de la superfamille des ligands TNF. Ma thèse de doctorat vise à identifier les protéases impliquées dans le clivage de CD95L et à localiser précisément ces sites de clivage. Nous avons identifié quatre métalloprotéases impliquées dans le clivage du domaine extracellulaire de CD95L, en utilisant des approches biochimiques basées sur le clivage in vitro de protéines recombinantes et de peptides synthétiques. Par la suite, en utilisant la spectrométrie de masse couplée à la LC (LC-MS/MS), nous cartographions précisément les sites de clivage. Cette étude fournit le premier criblage systématique du clivage de CD95L par les métalloprotéases, qui jusqu'à présent n'avait été que très partiellement décrit. Nous confirmons une partie des données précédemment décrites de la littérature, identifions de nouvelles protéases impliquées dans le clivage de CD95L et décrivons de nouveaux sites de clivage. Dans l'ensemble, nos observations soulignent que si les études sur le potentiel thérapeutique du CD95L soluble sont prometteuses, on en sait peu sur les mécanismes moléculaires et physiologiques associés à la libération protéolytique du CD95L soluble. Ces travaux ont contribué à combler un manque de la littérature scientifique et apportent des observations essentielles pour le développement de nouvelles options thérapeutiques ciblant la forme soluble du CD95L.
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Signal, image, vision
/ 17-06-2021
Owashi Vallejo Kimi Piedad
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Le ''speckle-tracking echocardiography'' (STE) permet la quantification de l’asynchronisme ventriculaire en produisant des signaux de ''strain'' associés à la déformation. Cependant, la majorité des méthodes existantes d’analyse du ''strain'' négligent la morphologie des signaux. De nouvelles méthodes sont donc nécessaires pour analyser conjointement la morphologie des signaux de ''strain'' acquis simultanément dans différentes régions du myocarde. L’objectif du travail de thèse est de proposer une approche à base de modèles afin d’améliorer l’analyse des signaux de ''strain'' issus de l’échocardiographie. Deux applications cliniques sont visées par nos travaux : la sténose aortique et la thérapie de resynchronisation cardiaque. Une première application de cette thèse consiste à proposer une nouvelle approche à base de modèle pour 1) estimer la courbe de pression ventriculaire de manière non-invasive et 2) évaluer les indices de travail cardiaque à partir des signaux de ''strain'' obtenus par échocardiographie. La seconde application de cette thèse consiste à proposer une nouvelle approche à base de modèles afin d’améliorer l’analyse des signaux de ''strain''. Les résultats montrent globalement un bon accord entre les données obtenues à partir des simulations spécifiques au patient et des mesures expérimentales. Les approches proposées dans cette thèse sont prometteuses, non seulement pour l’optimisation du traitement clinique et du développement, mais aussi pour comprendre les origines de la maladie.
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