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Auteur
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Signal, image, vision
/ 12-07-2021
Al Helou Bernard
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Plusieurs techniques de traitement de l'athérosclérose sont cliniquement pratiquées. En tant qu'option moins invasive, l'angioplastie transluminale percutanée (ATP) est généralement une alternative privilégiée aux traitements invasifs, notamment afin d'éviter les complications rencontrées avec les chirurgies conventionnelles. Bien qu'il s'agisse d'une technique fréquemment utilisée, le choix clinique du ballon approprié (type et taille) qui permettrait d'optimiser les résultats post-opératoires pour un patient spécifique sténosé reste un défi à ce jour. Cela peut influencer de manière significative les résultats du traitement, et donc les décisions thérapeutiques ultérieures. Dans ce contexte, cette thèse présente la méthodologie de modélisation que nous proposons pour simuler l’ATP (d'abord dans un modèle générique, puis pour des cas spécifiques de patients), et évaluer l'influence de différentes combinaisons de caractéristiques du ballon et de la plaque (type de ballon, composition de la plaque, taille du ballon) sur les résultats post-opératoires à court terme après le dégonflement du ballon, sans implantation de stent. Elle est basée sur la combinaison d'une analyse par éléments finis structurels implicite, de l'identification de la loi matériau et du traitement d'images médicales. L'approche originale proposée est une étape vers un système d'aide à la décision clinique pour améliorer la sélection, avant la chirurgie, du ballon d'angioplastie optimal, en fonction de la sténose du patient considéré.
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Signal, Image, Vision
/ 12-07-2019
Cabon Sandie
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L'objectif de ces travaux, conduits dans le cadre du projet européen Digi-NewB et d'une thèse CIFRE, était de proposer une nouvelle approche non-invasive de monitoring en unités de soins intensifs néonatales (NICU). Ce nouveau monitoring doit permettre d'évaluer de façon continue l'évolution neurocomportementale des nouveau-nés prématurés à partir de modalités non-invasives telles que la vidéo et l'audio. Après une étude bibliographique de plus de 150 documents, une première étude portant sur une estimation semi-automatique des stades de sommeil a été effectuée. L'approche proposée combinait pour la première fois des analyses vidéo et audio. Les limites identifiées lors de cette étude ont permis de proposer un nouveau système audio-vidéo et d'étudier son intégration en NICU. Des méthodes d'analyse vidéo, du son et de classification (Random Forest, KNN, Réseaux de Neurones…) ont été proposées. Elles permettent une caractérisation continue du comportement des nouveau-nés en termes de quantification des mouvements et d'analyse des pleurs. Les difficultés liées aux contraintes des conditions réelles de NICU ont été étudiées et des solutions pour écarter les périodes non analysables (e.g., parents ou personnel médical dans le champ de la caméra, alarmes provenant des appareils médicaux) ont été développées. Les résultats sont encourageants et montrent qu'il est aujourd'hui possible d'imaginer une nouvelle génération de monitoring basée sur des analyses non-invasives pour caractériser le développement neurocomportemental du nouveau-né.
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Traitement du Signal et Télécommunications
/ 10-12-2013
Ojeda Avellaneda David
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Cette thèse présente trois apports principaux dans le cadre de la modélisation et la simulation des systèmes physiologiques. Le premier apport est la formalisation des aspects qui concernent la modélisation multi-formalisme et multi-résolution. Le deuxième est la présentation et amélioration d'une librairie et un cadre général de modélisation et simulation qui intègre un ensemble d'outils pour aider la définition, l'analyse, l'utilisation et le partage des modèles mathématiques complexes. Le troisième apport est l'application du cadre de modélisation pour améliorer le diagnostic et les stratégies thérapeutiques des applications cliniques concernant le système cardiovasculaire, notamment l'insuffisance cardiaque associée à l'hypertension et les maladies coronariennes. Des applications potentielles associées à la thérapie de resynchronisation cardiaque et l'apnée-bradycardie du nouveau-né prématuré ont été aussi présentées. Ces cas d'étude incluent une intégration d'un cœur pulsatile dans un modèle globale du système cardiovasculaire qui prend en compte i) les mécanismes de régulation à long terme, ainsi que la représentation d'un type d'insuffisance cardiaque, ii) l'analyse de l'hémodynamique coronarienne et sa circulation collatérale pour des patients atteints d'une maladie tri-tronculaire et qui subissent une chirurgie de pontage aorto-coronarien, iii) l'intégration du système électrique cardiaque et son comportement mécanique pour l'optimisation du délai atrio-ventriculaire d'un stimulateur cardiaque, et iv) l'estimation basée sur modèles de l'activité des voies vagale et sympathique du baroreflèxe en période néonatale.
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Cancérologie
/ 08-06-2021
Limia León Celia María
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Les cellules tumorales sont exposées à des perturbations intrinsèques et extrinsèques qui altèrent le bon fonctionnement du réticulum endoplasmique (RE); une condition cellulaire connue sous le nom de stress du RE. Cette condition engage une réponse adaptative appelée « Unfolded Protein Response » (UPR). IRE1 est le capteur du stress du RE qui est le plus conservé dans l’évolution. L'activation de l'activité RNase d’IRE1 contrôle l'expression du facteur de transcription XBP1s et la dégradation d’ARNm par un processus appelé RIDD. L'activité IRE1 a été liée à la migration et à l'invasion cellulaires dans différents types de tumeurs. Cependant, aucune preuve concernant le rôle de l'IRE1 dans la migration / l'invasion des cellules de mélanome n'a été publiée jusqu’ici. Il est important de noter qu'en 2018, notre groupe a décrit une nouvelle fonction de l'IRE1 indépendante de son activité catalytique, dans laquelle IRE1 agissait comme un échafaudage favorisant la migration cellulaire via la filamin A (FLNA), une protéine de réticulation de l'actine impliquée dans la migration cellulaire. Cela a été démontré dans des cellules non tumorales. Par conséquent, dans cette thèse, mon objectif initial était de tester et caractériser la contribution de la signalisation IRE1/FLNA dans la migration cellulaire et l'invasion dans les cellules de mélanome, son impact sur le processus métastatique. En utilisant des approches génétiques et pharmacologiques, j’ai constaté que le déficit d'expression d'IRE1 et/ou l'inhibition de son activité RNase augmentent les propriétés de migration et d'invasion des lignées cellulaires de mélanome métastatique humain, indiquant que la branche IRE1 pourrait agir comme un suppresseur de la migration et de l'invasion dans ces cellules. Notamment, nous n'avons pas été en mesure de corroborer la phosphorylation dépendante d’IRE1 de la FLNA. Surtout, les structures et processus connus pour être régulés par la FLNA comme le cytosquelette d'actine et l'adhésion cellulaire ne sont pas affectés par la déplétion de l'IRE1 dans les cellules de mélanome métastatique humain. Ces résultats suggèrent que la régulation de la migration/invasion par IRE1 est un mécanisme indépendant du FLNA. En analysant une base de données d'expression génique de tumeurs de mélanome, nous avons constaté que les tumeurs identifiées avec une activité RIDD élevée présentaient une diminution significative de l'expression des gènes impliqués dans les métastases du mélanome. Nos résultats suggèrent que IRE1 (via le RIDD) pourrait agir comme un suppresseur de la migration et de l'invasion des cellules de mélanome métastatique. Les résultats obtenus dans cette thèse constituent une première étape dans la caractérisation de l'implication d'IRE1 dans les processus liés aux métastases dans le mélanome.
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Traitement du signal et télécommunications
/ 07-12-2017
Shamas Mohamad
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Cette étude a été divisée en 2 parties principales. Dans la première partie, nous examinons la relation entre l'activité des sources neuronales et les HFOs observés sur les électrodes intracérébrales. La deuxième partie traite de l'étude des conditions d'observabilité des HFO sur les électrodes du cuir chevelu. Les simulations ont montré que le modèle de champ neuronal proposé est capable de générer des HFOs montrant une forte ressemblance avec les signaux réels dans les deux cas EEG (cuir chevelu) et SEEG (intracérébral). De plus, nous avons pu relier les mécanismes physiopathologiques (GABA dépolarisant, inhibition directe, activité désynchronisée des populations neuronales) aux différentes caractéristiques morphologiques et spectrales des HFOs intracérébrales. Une hypothèse unifiée pour la production des HFOs et des pointes intercritiques est également formulée. Enfin, nous avons réussi à établir les conditions nécessaires sur l'activité temporelle et l'organisation spatiale des sources neuronales pour observer des HFOs sur les électrodes intracérébrales.
En ce qui concerne la deuxième partie, la baisse inexpliquée de fréquence dans les HFOs collectées sur les électrodes du cuir chevelu a été abordée. Nous avons constaté que les mécanismes «non oscillatoires» de la génération de HFOs sont à l'origine de la faible fréquence (<200Hz) des HFOs du cuir chevelu et que le rapport signal / bruit (SNR) influe fortement sur la fréquence des oscillations. De plus, nous avons étudié la topographie des HFOs sur les électrodes du cuir chevelu et analysé comment cette topographie est affectée par différents paramètres (étendue spatiale épileptique, SNR, géométrie 3D). Enfin, nous avons montré que les HFOs du cuir chevelu peuvent être utilisés efficacement pour identifier la zone épileptique lorsque le rapport signal sur bruit des signaux enregistrés est suffisamment élevé. Une perspective de ce travail est l'identification non-invasive de la zone épileptique sans la nécessité d'enregistrements intracérébraux pré-chirurgicaux.
Pour les deux études (HFO observés sur les électrodes intracérébrales et du cuir chevelu), un logiciel original et convivial a été développé. Ce logiciel a fortement facilité la simulation des signaux dans l'environnement cerveau/électrode virtuel, signaux obtenus en résolvant le problème direct de l’EEG (projection de la contribution électrique des sources neuronales sur les capteurs).
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Signal, Image, Vision
/ 06-04-2018
Pérez Trenard Diego Oswaldo
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Le syndrome d'apnée du sommeil (SAS) est une maladie multifactorielle caractérisée par des épisodes récurrents de pauses respiratoires ou des réductions significatives de l'amplitude respiratoire pendant le sommeil. Ces épisodes peuvent provoquer des réactions cardiorespiratoires aiguës; délétères à long terme. Plusieurs thérapies ont été proposées, étant la pression positive continue des voies respiratoires (CPAP) le traitement de référence. Malgré ces excellents résultats chez les patients symptomatiques, le taux de refus initial est de 15% et une adhésion à long terme est difficile à atteindre. Par conséquent, le développement de méthodes de traitement non invasives, avec une meilleure acceptabilité, reste d’une importance majeure. Dans ce contexte, l’hypothèse qui sous-tend ce travail est qu’une stimulation kinesthésique contrôlée, délivrée au cours de la phase précoce de l’apnée, peut réduire la durée des événements respiratoires et, par la suite, limiter les désaturations d’oxygène associées, par une activation contrôlée du réflexe de sursaut. La première partie de ce manuscrit est consacrée à la description d'un nouveau système (PASITHEA) de surveillance en temps réel et de neuromodulation thérapeutique, qui fonctionne comme un dispositif polyvalent de diagnostic et de traitement de SAS par stimulation kinesthésique. Les principales contributions de cette thèse se concentrent sur les aspects du traitement du signal et du contrôle de ce système, ainsi que sur l'électronique associée. Une autre contribution est liée à l'évaluation de ces méthodes et dispositifs par des protocoles cliniques spécifiques. Dans une deuxième partie, nous proposons une première méthode de contrôle On/Off optimale pour délivrer la stimulation, en utilisant comme variable de contrôle la sortie d'un détecteur d'événements respiratoires en temps réel. Lors de la détection d'un événement, une stratégie de stimulation unique avec amplitude de stimulation constante est appliquée, cette dernière a été mise en œuvre dans le cadre d'un premier protocole clinique dédié à l'évaluation de la réponse du patient au traitement. Les résultats ont montré que 75% des patients répondaient correctement au traitement en termes de durées des épisodes respiratoires. De plus, des diminutions significatives de la variabilité du SaO2 ont également été constatées lors de la mise en œuvre d'une nouvelle méthode d'analyse aiguë. Puisque nous avons supposé qu'une sélection inappropriée des patients pourrait expliquer l'absence de réponse observée chez 25% des patients. Nous avons proposé une méthode pour différencier les patients qui pourraient bénéficier de cette thérapie, basée sur l'estimation d'indices de variabilité cardiaque. Les résultats de ces analyses ont montré que l'efficacité de cette thérapie semble corrélée à un système nerveux autonome fonctionnel. Enfin, une méthode améliorée de contrôle en boucle fermée, intégrant des correcteurs proportionnels-dérivés (PD) couplés et simultanés a été proposée afin de modifier de façon adaptative l’amplitude de stimulation kinesthésique délivrée au patient par le système thérapeutique, en utilisant comme variables de contrôle des signaux physiologiques enregistrés en temps réel. Un deuxième protocole clinique visant à valider l'algorithme de contrôle de la stimulation kinesthésique adaptative spécifique au patient a été initié. Plusieurs améliorations ont été effectuées à la première version du système afin de permettre l'intégration du contrôleur proposé. Les résultats préliminaires de cette étude ont validé le fonctionnement de notre contrôleur et ont montré que notre système était capable de fournir une stimulation kinesthésique adaptative en fonction des réponses propres au patient. Une autre phase de cette étude, mettant en œuvre le contrôleur avec un ensemble des paramètres de contrôle présélectionnés, est actuellement en cours.
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Signal, Image, Vision
/ 29-03-2018
Collin Sophie
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L'utilisation d'Assistance Circulatoire Mécanique (ACM) augmente dans le cas d'insuffisance cardiaque terminale ne répondant pas aux traitements médicaux. Dans ce contexte nous avons: 1) présenté une vue d'ensemble des problématiques cliniques, 2) élaboré une nouvelle approche de planification assistée par ordinateur pour l'implantation d'ACM, 3) implémenté un modèle CFD pour comprendre l'hémodynamique ventriculaire induite par la canule apicale. Afin de diminuer les complications, des critères quantitatifs optimisant la décharge ventriculaire pourraient être déterminés par CFD. La planification fournirait des informations permettant de choisir le dispositif et adapter la stratégie clinique.
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Traitement du signal et télécommunications
/ 12-12-2016
Chatelain Pierre
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La manipulation robotique d'une sonde échographique a été un important sujet de recherche depuis plusieurs années. Plus particulièrement, des méthodes d'asservissement visuel guidé par échographie ont été développées pour accomplir différentes tâches, telles que la compensation de mouvement, le maintien de la visibilité d'une structure pendant la téléopération, ou le suivi d'un instrument chirurgical. Cependant, en raison de la nature des images échographiques, garantir une bonne qualité d'image durant l'acquisition est un problème difficile, qui a jusqu'ici été très peu abordé. Cette thèse traite du contrôle de la qualité des images échographiques acquises par une sonde robotisée. La qualité du signal acoustique au sein de l'image est représentée par une carte de confiance, qui est ensuite utilisée comme signal d'entrée d'une loi de commande permettant d'optimiser le positionnement de la sonde échographique. Une commande hybride est également proposée pour optimiser la fenêtre acoustique pour une cible anatomique qui est détectée dans l'image. L'approche proposée est illustrée dans le cas d'un scénario de télé-échographie, où le contrôle de la sonde est partagé entre la machine et le téléopérateur.
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Épidémiologie, analyse de risque, recherche clinique
/ 15-02-2022
Siebert Maximilian
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Plusieurs chercheurs ont décrit l’existence potentielle de difficulté de reproductibilité des travaux scientifiques. Diverses pratiques de science ouverte pourraient néanmoins maximiser la reproductibilité. Cette thèse porte sur l'une de ces pratiques, le partage de données, dans les sciences biomédicales. Dans la première partie, nous voulions explorer la mise en oeuvre de la politique de partage de données du Comité international des éditeurs de revues médicales (ICMJE), qui est entrée en vigueur en juillet 2018. La mise en oeuvre des exigences de partage de données n'était pas optimale pour les revues membres de l'ICMJE et médiocre pour les revues affiliées à l'ICMJE. Dans une deuxième étape, nous avons mené une « scoping review » pour explorer l'impact des initiatives de partage de données sur l'intention de partager des données, sur le partage réel des données, sur l'utilisation des données partagées et sur les résultats de la recherche et l'impact des données partagées. Nous avons conclu qu'il existe actuellement un manque de connaissance important concernant la pratique du partage des données issues des essais cliniques, en particulier en ce qui concerne l’impact de cette pratique. Il y a de grandes incertitudes sur l’impact potentiel des politiques actuelles de partage des données. En outre, des preuves de bonne qualité sont nécessaires pour évaluer si la valeur de la recherche médicale augmente avec les pratiques de partage de données. Dans la troisième partie de la thèse, l'accent a été mis sur la transparence concernant les essais cliniques utilisés dans le cadre réglementaire de l’évaluation des thérapeutiques. Nous avons essayé de ré-analyser 62 études considérées comme des essais principaux par l'Agence Européenne du médicament dans les demandes d'autorisation de mise sur le marché. Nos résultats ont montré que les données individuelles des patients n'étaient disponibles que pour 10 des 62 essais (16,1 %). Le message clair de cette recherche est que les données d'essais cliniques pour les médicaments mis sur le marché restent inaccessibles au public et à la communauté des chercheurs. Il est important de noter que les ré-analyses des quelques essais avec des données disponibles ont montré une bonne reproductibilité. Dans la dernière partie, nous proposons d’aller un peu au-delà de la notion de partage des données et de réfléchir dans quelle mesure la science ouverte pourrait améliorer les pratiques des autorités sanitaires. En résumé, le partage des données dans la recherche thérapeutique est sous-optimal. Les politiques de partage, quand elles existent, sont laxistes et mal implémentées. Nous proposons plusieurs pistes pour aller vers un changement.
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Microbiologie, virologie, parasitologie
/ 22-02-2019
Farooq Muhammad
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La mort cellulaire joue un rôle central dans le développement et la progression des maladies du foie. Quel qu’en soit l’agent étiologique, il en résulte une destruction des hépatocytes, conduisant à une inflammation et à une prolifération compensatoire. En outre, la disparition continue de cellules peut aboutir au développement d’une fibrose, d’une cirrhose, voire d’un carcinome hépatocellulaire, la 3ème cause de décès par cancer. L'expression ou la sécrétion de ligands de mort, tels que le TNF-α, le FAS L et le TRAIL, par les cellules inflammatoires constitue le principal facteur de la progression des maladies du foie. En aval des récepteurs de ces ligands de mort ou de motifs moléculaires associés aux pathogènes (PAMP), la protéine kinase 1 interagissant avec le récepteur (RIPK1) influence le destin de la cellule, que ce soit pour survivre ou pour mourir par apoptose dépendante de caspases ou par nécroptose dépendante de RIPK3 / MLKL. Elle pourrait donc constituer une cible thérapeutique potentielle pour réguler le destin des hépatocytes. RIPK1 peut jouer un rôle distinct sur la mort ou la survie, grâce, respectivement, à ses fonctions kinase ou d’échafaudage. Dans cette optique, nous avons déjà montré le rôle protecteur de RIPK1 dans des modèles animaux d'hépatite aiguë induite par la ConA et le LPS. Au cours de mon travail de thèse, l'objectif était d'évaluer le rôle de RIPK1 dans des modèles murins d’hépatites aiguës (hépatite virale fulminante, dommages au foie induits par le CCl4 ou l'acétaminophène [APAP]) et d'hépatites chroniques (régime à haute teneur en gras et en cholestérol [HFHCD]). Nos résultats ont démontré que RIPK1 protège les hépatocytes du TNF-α sécrété par les macrophages au cours de l'hépatite fulminante induite par le virus MHV3. Ces données révèlent les risques potentiels d'aggravation d'une infection par le VHB chez les personnes atteintes de polymorphisme ou de mutations amorphes homozygotes déjà décrites pour le gène RIPK1. En outre, nous avons établi que RIPK1 dans les cellules parenchymateuses du foie n’influence pas les lésions hépatiques induites par l’APAP chez la souris. L'inhibition supplémentaire de l'activité kinase de RIPK1 chez les souris Ripk1LPC-KO n'a pas limitée les dommages hépatiques, révélant que l'activité kinase de la RIPK1 dans les cellules hépatiques non-parenchymateuses ne contribue pas aux lésions hépatiques induites par l’APAP. Sinon, nous avons démontré que RIPK1 dans les cellules parenchymateuses du foie préserve partiellement le foie des lésions induites par le CC14, lésions ne dépendant pas du TNF-α. Enfin, nous avons montré que RIPK1 dans les cellules parenchymateuses hépatiques avait tendance à limiter le développement de la fibrose induite par HFHCD dans la NASH murine et qu'une intervention alimentaire pouvait améliorer la fibrose hépatique chez la souris atteinte de NASH. Quant au rôle de l'activité kinase de la RIPK1 dans la NASH, elle reste à être explorée pour évaluer son intérêt thérapeutique.
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