Добірка наукової літератури з теми "Médecine fonctionnelle de précision"

Le consentement libre et éclairé comme manifestation de l’adhésion à un acte thérapeutique en médecine est central dans la relation patient-médecin. Malgré d’importantes avancées, la médecine de précision fragilise la relation patient-médecin et ainsi la capacité du patient à consentir, du fait de la complexification de l’analyse des données disponibles et de l’intervention de nombreux médecins spécialistes dans la trajectoire des soins. Cet article propose d’interroger les conséquences de la médecine de précision sur la transmission et la nature de l’information, pour repenser la relation patient-médecin et les conditions de possibilité du consentement. Au-delà des impacts de la médecine de précision, nous pensons que le rôle du médecin s’apparente à celui d’un référent capable d’assurer la transmission et la cohérence des informations communiquées aux patients selon ses besoins en vue de restaurer sa compréhension de la maladie et des propositions thérapeutiques qui lui sont faites.

L'adénocarcinome canalaire pancréatique (PDAC) est un cancer de plus en plus fréquent, dont les options thérapeutiques sont limitées et le pronostic mauvais. Les chimiothérapies conventionnelles ont une efficacité limitée, ce qui souligne la nécessité de nouvelles approches thérapeutiques. La médecine de précision génomique, rendue permise par l'amélioration des techniques de séquençage haut débit, a connu un essor important en oncologie au cours de la dernière décennie. Néanmoins, l'utilité du profilage moléculaire dans le PDAC n'a pas encore été établie, malgré l'amélioration de la survie globale lorsque les patients reçoivent un traitement adapté sur le plan moléculaire. La médecine de précision fonctionnelle (MPF) est une autre stratégie prometteuse qui repose sur des tests d'un panel de médicaments sur des cellules tumorales vivantes afin d'identifier le profil de sensibilité et de résistance de chaque tumeur. Les organoïdes sont à ce titre des outils robustes et prometteurs pour tester la sensibilité d'une tumeur donnée à divers médicaments et identifier la meilleure option thérapeutique pour chaque patient.Trois axes ont été développés dans cette thèse. Premièrement, un axe translationnel qui a évalué l'impact des organoïdes comme outils pour la médecine de précision fonctionnelle dans le cancer du pancréas. L'objectif principal de ce projet était d'établir un cadre pour intégrer les tests de sensibilité aux médicaments basés sur les organoïdes dans la gestion clinique des patients atteints de PDAC. La réponse des organoïdes à un panel de médicaments anticancéreux a été corrélée avec les réponses observées en clinique chez les patients, suggérant un potentiel bénéfice clinique pour les patients. Par ailleurs, l'apport des organoïdes aux études précliniques a été testé en testant l'efficacité d'un inhibiteur de KRASG12D, le MRTX1133, en monothérapie qu'en combinaison avec d'autres inhibiteurs. La combinaison MRTX1133 et anti-EGFR s'est avérée la plus prometteuse.Deuxièmement, un axe clinique qui a évalué l'impact de la mutation KRAS dans le PDAC, en termes de caractéristiques cliniques, moléculaires, réponse au traitement et de pronostic, notamment si un traitement ciblé a été reçu. En comparant les tumeurs KRAS non-mutées et les tumeurs KRAS mutées, on a montré des différences cliniques et également un pronostic meilleur pour les tumeurs non mutées. Par ailleurs, l'impact des différents codons mutés de KRAS a été étudié en comparant tumeurs mutées KRASG12 vs KRASautre. Les mutations KRASG12 se sont révélées de plus mauvais pronostic, cependant sans différence de sensibilité aux traitements.Enfin, un axe fondamental pour étudier le phénotype invasif des PDAC. En effet, un nouveau programme « onco-morphogénétique » a été identifié comme médiateur de la dissémination métastatique des cancers colorectaux (CRC) via des TSIP (sphères tumorales à polarité inversée, intermédiaires tumoraux malins). Nous avons pu mettre en évidence la présence de TSIP dans les cancers du pancreas, et caractérisé leur programme transcriptionnel ainsi que leur chimiosensibilité à l'aide d'organoïdes. L'impact clinique et pronostic de la présence de TSIP dans le cancer du pancréas ne semble néanmoins pas majeur.Ainsi, ce projet de doctorat a visé à développer un cadre complet pour l'utilisation des PDO comme outil de modélisation des PDAC (axe fondamental), de sélection de traitements personnalisés et de tests de médicaments en pré-cliniques (axe translationnel et clinique). En comblant le fossé entre les essais précliniques et la pratique clinique, ce projet vise à nous rapprocher de la médecine de précision dans la gestion des PDAC
Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is an increasingly common cancer with limited therapeutic options and a poor prognosis. Conventional chemotherapies have limited efficacy, emphasizing the need for new therapeutic approaches. Genomic precision medicine, made possible by advances in high-throughput sequencing technologies, has seen significant development in oncology over the past decade. However, the utility of molecular profiling in PDAC has not yet been established, despite improved overall survival when patients receive molecularly matched treatment. Functional precision medicine (FPM) is another promising strategy that relies on testing a panel of drugs on live tumor cells to identify the sensitivity and resistance profile of each tumor. Organoids are robust and promising tools for assessing a specific tumor's sensitivity to various drugs and identifying the best therapeutic option for each patient.Three axes were developed in this thesis. First, a translational axis evaluated the impact of organoids as tools for functional precision medicine in pancreatic cancer. The primary objective of this project was to establish a framework for integrating organoid-based drug sensitivity testing into the clinical management of PDAC patients. Organoid responses to a panel of anticancer drugs were correlated with clinical responses in patients, suggesting potential clinical benefits. Additionally, the contribution of organoids to preclinical studies was tested by assessing the efficacy of a KRASG12D inhibitor, MRTX1133, in monotherapy and in combination with other inhibitors. The combination of MRTX1133 and anti-EGFR proved to be the most promising.Secondly, a clinical axis assessed the impact of KRAS mutation in PDAC in terms of clinical and molecular characteristics, treatment response, and prognosis, particularly in cases where targeted treatment was received. Comparing non-mutated KRAS tumors to mutated KRAS tumors revealed clinical differences and better prognosis for non-mutated tumors. Furthermore, the impact of different KRAS mutated codons was studied by comparing KRASG12 mutated tumors versus other KRAS mutations. KRASG12 mutations were associated with a worse prognosis, although there was no difference in treatment sensitivity.Finally, a fundamental axis investigated the invasive phenotype of PDAC. A new "onco-morphogenetic" program was identified as a mediator of metastatic dissemination in colorectal cancers (CRC) through TSIPs (tumor spheres with reversed polarity, malignant tumor intermediates). The presence of TSIPs in pancreatic cancers was confirmed, and their transcriptional program and chemosensitivity were characterized using organoids. However, the clinical and prognostic impact of TSIP presence in pancreatic cancer appears to be minor.In conclusion, this doctoral project aimed to develop a comprehensive framework for the use of PDOs as a tool for modeling PDAC (fundamental axis), selecting personalized treatments, and conducting preclinical drug tests (translational and clinical axes). By bridging the gap between preclinical trials and clinical practice, this project aims to bring us closer to precision medicine in managing PDAC

Chaque année, plus de 150 000 décès sont associés aux cancers épithéliaux de l’ovaire dans le monde, notamment en raison du développement d’une résistance à la chimiothérapie. Environ la moitié de ces cancers présentent des altérations moléculaires provoquant une déficience de la réparation de l’ADN par recombinaison homologue (HRD) qui les sensibilise à l’action des inhibiteurs de la protéine PARP (PARPi). A ce jour, il n’existe pas de test capable d’appréhender le phénotype HRD dans sa globalité, limitant ainsi l’accès à ces traitements. Dans ce contexte, nous avons entrepris de mettre au point des tests fonctionnels basés sur l’utilisation d’explants tumoraux tranchés puis sur l’utilisation d’organoïdes tumoraux dérivés de tumeurs ovariennes de patientes chimio-naïves ou antérieurement traitées. La culture d’explants s’est révélée inappropriée pour la réalisation de ces tests et nous avons alors focalisé nos travaux sur les organoïdes tumoraux. Ces derniers ont été exposés au carboplatine (traitement de 1e ligne) et à deux inhibiteurs de PARP (l’olaparib et le niraparib) utilisés en traitement d’entretien. En parallèle, nous avons collecté les données cliniques des patientes (survie, intervalle sans platine, RECIST, traitements) afin d’évaluer le potentiel prédictif de ces modèles. Les organoïdes tumoraux établis ont répondu de façon hétérogène aux différents médicaments testés, et nos résultats montrent que les tests réalisés sur les organoïdes sont capables d’identifier des patientes présentant un niveau de résistance élevé au carboplatine, suggérant que ce test fonctionnel pourrait présenter un intérêt prédictif vis-à-vis de ce médicament. Concernant le potentiel prédictif des organoïdes vis-à-vis des PARPi, des profils de sensibilité variés ont été identifiés, mais la corrélation avec la réponse clinique reste à établir par des études menées sur des échantillons de tumeurs issus de patientes traitées par ces médicaments
Worldwide each year, more than 150 000 women die from epithelial ovarian cancer largely due to emergence of resistance to chemotherapy. Approximately half of these cancers display molecular alterations that cause deficiency of DNA repair via homologous recombination (HRD), which confer sensitivity to PARP protein inhibitors (PARPi). To date, there is no test capable of fully identifying the HRD phenotype, thus limiting access to these treatments. In this context, we are developing functional assays based on the use of tumor explant slices and then, on the use of tumor organoids derived from ovarian tumors of chemotherapy-naive or previously treated patients. The culture of explants was unsuitable for this application and we then focused our work on tumor organoids. Tumor organoids were exposed to carboplatin (first-line treatment) and two PARP inhibitors (olaparib and niraparib) used for maintenance therapy. In parallel, we collected clinical data from patients (survival, platinum-free interval, RECIST, treatments) to evaluate the predictive potential of these models. The established tumor organoids responded heterogeneously to different drugs, and our results show that the organoid-based assay is capable of identifying patients highly resistant to carboplatin, suggesting that this functional assay could have a predictive value for patients treated with carboplatin. Regarding the potential of organoids in predicting PARPi response, multiple sensitivity profiles have been identified, but the correlation with clinical response has yet to be determined by studies conducted on tumor samples from patients treated with these drugs

L'obésité est une maladie multifactorielle complexe avec une forte composante génétique. Contrairement à l'obésité commune qui est une maladie polygénique, les formes d'obésité monogénique sont causées par un seul variant génétique rare avec un effet fort et délétère. Ces formes sont rares, précoces et généralement sévères, affectant environ 5% des individus atteints d'obésité. La plupart des mutations rares liées aux formes monogéniques de l'obésité ont été identifiées dans les gènes de la voie leptine-mélanocortine, qui est essentielle pour la régulation de la prise alimentaire. L'identification de ces gènes est cruciale dans la compréhension de la physiopathologie de l'obésité et l'élaboration de nouveaux traitements.J'ai tout d'abord étudié les variants rares hétérozygotes du gène PCSK1 qui code l'enzyme prohormone convertase 1 (PC1/3). PC1/3 est impliqué dans la voie leptine-mélanocortine. Les mutations bialléliques de PCSK1 causent une obésité précoce avec une endocrinopathie sévère. Les patients déficients en PCSK1 (hétérozygotes ou homozygotes) peuvent dorénavant être traités avec des injections de setmélanotide pour perdre du poids. Or l'impact des variants rares hétérozygotes de PCSK1 sur l'obésité, et leur pertinence en médecine de précision sont encore mal définis. Dans l'étude RaDiO incluant 9320 participants, 65 variants rares hétérozygotes de PCSK1 ont été identifiés et analysés in vitro. Ces variants ont été classés en cinq groupes suivant la sévérité de leur impact sur l'activité enzymatique de PC1/3. Les résultats d'analyses d'association ont révélé que les variants rares induisant une perte totale de fonction augmentaient fortement le risque d'obésité et l'indice de masse corporelle (IMC) alors que les variants des autres groupes avec un effet partiel ou neutre sur l'activité de PC1/3 n'avaient aucun effet sur l'adiposité. Nous avons observé que les outils de prédiction in silico étaient peu fiables pour détecter les mutations entraînant une perte totale de fonction.Dans un second temps, je me suis intéressée aux variants rares du gène DYRK1B. Bien que ce gène ne soit pas impliqué dans la voie leptine-mélanocortine, des variants pathogènes de DYRK1B ont été décrits chez plusieurs patients avec une obésité centrale, un diabète de type 2 (DT2) et une maladie des artères coronaires. Cependant, l'impact des variants rares de DYRK1B n'a pas été évalué à grande échelle. A partir de l'étude RaDiO incluant 9353 participants, 65 variants rares dans DYRK1B ont été détectés. Après une analyse in vitro de chaque variant, nous avons identifié 20 variants pathogènes ou probablement pathogènes (P/LP) d'après les critères de l'American College of Medical Genetics and Genomics. Parmi ces variants P/LP, six montraient un effet entrainant une perte totale de fonction de DYRK1B (P/LP-full). Les analyses d'association ont montré que les variants P/LP-full de DYRK1B étaient fortement associés à une augmentation de l'IMC et de la glycémie à jeun, et à un risque accru d'obésité et de DT2, alors que les variants P/LP n'avaient qu'un effet modeste sur l'adiposité et aucun impact sur l'homéostasie glucidique.En conclusion, l'utilisation de la génétique fonctionnelle a permis de mettre en évidence que seuls les variants hétérozygotes de PCSK1 et DYRK1B avec une perte de fonction totale causaient une obésité monogénique. Pour DYRK1B, l'obésité est en plus associée à un DT2. Ces résultats soulignent l'importance cruciale de déterminer in vitro l'impact fonctionnel des mutations en vue du diagnostic génétique et de l'éventuel choix d'un traitement approprié. Nous avons démontré que les tests de prédiction in silico ne sont pour l'heure pas assez précis
Obesity is a complex multifactorial disease with a strong genetic component. Unlike common obesity, which is a polygenic disease, monogenic forms of obesity are caused by a single rare genetic variant with a strong and deleterious effect. These monogenic forms are rare, early-onset and generally very severe, affecting around 5% of individuals with obesity. Most rare mutations associated with monogenic obesity are found in genes within the leptin-melanocortin pathway, which is crucial for the regulation of food intake. Identifying these genes is crucial for understanding the pathophysiology of obesity and developing new treatments.I initially studied rare heterozygous variants of the PCSK1 gene, which encodes the prohormone convertase 1 (PC1/3) enzyme. PC1/3 is involved in the leptin-melanocortin pathway. Biallelic mutations in PCSK1 cause early-onset obesity with severe endocrinopathy. Patients with PCSK1 deficiency (heterozygous or homozygous) can now be treated with setmelanotide injections to promote weight loss. However, the impact of rare heterozygous variants of PCSK1 on obesity and their relevance in precision medicine are still not well-defined. In the RaDiO study, which included 9,320 participants, 65 rare heterozygous variants of PCSK1 were identified and assessed in vitro. These variants were classified into five groups based on the severity of their impact on the enzymatic activity of PC1/3. Association analysis results revealed that rare variants inducing a complete loss of function significantly increased the risk of obesity and body mass index (BMI), whereas variants in other groups with partial or neutral effects on PC1/3 activity had no impact on adiposity. We observed that in silico prediction tools were unreliable in detecting mutations leading to a complete loss of function.Subsequently, I focused on rare variants of the DYRK1B gene. Although this gene is not directly involved in the leptin-melanocortin pathway, pathogenic variants of DYRK1B have been described in several patients with central obesity, type 2 diabetes (T2D), and coronary artery disease. However, the impact of rare DYRK1B variants has not been assessed on a large scale. In the RaDiO study, which included 9,353 participants, 65 rare variants in DYRK1B were detected. Following in vitro analysis of each variant, we identified 20 pathogenic or likely pathogenic variants (P/LP) according to the criteria of the American College of Medical Genetics and Genomics. Among these P/LP variants, six showed an effect leading to a complete loss of function of DYRK1B (P/LP-full). Association analyses showed that P/LP-full variants of DYRK1B were strongly associated with increased BMI and fasting glucose levels, as well as a heightened risk of obesity and T2D, whereas P/LP variants had only a modest effect on adiposity and no impact on glucose homeostasis.In conclusion, the use of functional genetics has demonstrated that only heterozygous variants of PCSK1 and DYRK1B with a complete loss of function cause monogenic obesity. For DYRK1B, obesity is additionally associated with T2D. These results underscore the critical significance of assessing the functional impact of mutations in vitro for genetic diagnosis and the potential selection of appropriate treatments. We have demonstrated that in silico prediction tests are currently not precise enough

Un nouveau paradigme tente de s’imposer en oncologie ; identifier les anomalies moléculaires dans la tumeur d’un patient, et proposer une thérapie ciblée, en relation avec ces altérations moléculaires. Nous discutons ici des altérations moléculaires considérées pour une orientation thérapeutique, ainsi que de leurs méthodes d’identification : parmi les altérations recherchées, les anomalies de nombre de copies tiennent une place importante, et nous nous concentrons plus précisément sur leur identification par hybridation génomique comparative (aCGH). Nous montrons, d’abord à partir de lignées cellulaires caractérisées, que l’analyse du nombre de copies par aCGH n’est pas triviale et qu’en particulier le choix de la centralisation peut être déterminant ; différentes stratégies de centralisation peuvent conduire à des profils génomiques différents, certains aboutissant à des interprétations erronées. Nous montrons ensuite, à partir de cohortes de patients, qu’une conséquence majeure est de retenir ou non certaines altérations actionnables dans la prise de décision thérapeutique. Ce travail nous a conduit à développer un workflow complet dédié à l’analyse aCGH, capable de prendre en charge les sources de données les plus courantes. Ce workflow intègre les solutions discutées, assure une entière traçabilité des analyses, et apporte une aide à l’interprétation des profils grâce à des solutions interactives de visualisation. Ce workflow, dénommé rCH, a été implémenté sous forme d’un package R, et déposé sur le site Bioconductor. Les solutions de visualisation interactives sont disponibles en ligne. Le code de l’application est disponible pour une installation sur un serveur institutionnel
In oncology, a new paradigm tries to impose itself ; analyzing patient’s tumors, and identifying molecular alterations matching with targeted therapies to guide a personalized therapeutic orientation. Here, We discuss the molecular alterations possibly relevant for a therapeutic orientation, as well as the methods used for their identification : among the alterations of interest, copy number variations are widely used, and we more specifically focus on comparative genomic hybridization (aCGH). We show, using well characterized cell lines, that identification of CNV is not trivial. In particular, the choice for centralizing profiles can be critical, and different strategies for adjusting profiles on a theoretical 2n baseline can lead to erroneous interpretations. Next, we show, using tumor samples, that a major consequence is to include, or miss, targetable alterations within the decision procedure. This work lead us to develop a comprehensive workflow, dedicated to aCGH analysis. This workflow supports the major aCGH platforms, ensure a full traceability of the entire process and provides interactive visualization tools to assist the interpretation. This workflow, called rCGH, has been implemented as a R package, and is available on Bioconductor. The interactive visualization tools are available on line, and are ready to be installed on any institutional server

Cette thèse de sciences s'est consacrée à une exploration approfondie de la composante génétique de cas de diabète, d'obésité et de lipodystrophies familiales (FPLD). Ces maladies métaboliques d'origine multifactorielle sont des enjeux de santé cruciaux en raison de leurs impact majeur sur l'espérance et la qualité de vie des malades, mais aussi sur les systèmes collectifs de santé. L'objectif central était d'exploiter les capacités du séquençage de nouvelle génération (NGS), par exome, pour détecter des variants au sein de gènes déjà associés à ces affections chez des patients en errance diagnostic. Il est maintenant démontré qu'au moins 2% des cas de diabète de type 2 peuvent être attribués à des variants pathogènes dans des gènes liés au diabète Maturity-Onset Diabetes of the Young (MODY). Cette étude avait pour objectif d'améliorer le processus de diagnostic et d'optimiser la prise en charge thérapeutique de ces patients, tout en démontrant l'efficacité de l'approche de séquençage dans la gestion globale de ces affections complexes. Dans un premier cas, nous avons démontré l'importance de cette démarche en examinant un patient présentant un diabète atypique de forme syndromique. Nous avons identifié un variant hétérozygote pathogène dans WFS1, transmis par le père atteint de diabète. Cette découverte a eu un impact majeur sur le traitement de ce patient, mettant en évidence l'efficacité d'un traitement par analogue du GLP1 pour optimiser la gestion de son diabète. Notre étude a aussi examiné l'impact d'une délétion en 16q24.2 de novo, ayant le potentiel d'affecter la régulation d'un gène voisin, FOXC2, impliqué dans le syndrome lymphœdème-distichiasis. Ce cas soulevait aussi des questions sur les troubles neurodéveloppementaux, liés potentiellement à la délétion et à un variant hérité de sa mère dans USP9X. Ces résultats mettent en lumière l'importance cruciale du diagnostic précis dans le choix des traitements appropriés. Notre recherche a aussi porté sur PDX1 (MODY4), en analysant les porteurs hétérozygotes de variants pathogènes. Nos investigations ont révélé une pénétrance complète du diabète, une augmentation de l'indice de masse corporelle et un risque accru d'insuffisance pancréatique chez ces individus. Une fois de plus, l'utilisation d'analogues du GLP1 s'est révélée bénéfique pour optimiser la gestion de la glycémie.Ensuite, nous avons exploré le cas d'une patiente souffrant d'obésité morbide, présentant un déficit hypophysaire combiné et une hétérozygotie composite en POMC. Cette observation a remis en question la notion selon laquelle l'hétérozygotie en POMC pouvait être la cause d'une obésité monogénique. Cela soulève la question de l'efficacité du traitement par agonistes de MC4R chez ces patients, qu'il convient de réserver aux cas dont l'étiologie génétique est avérée.Enfin, nous avons étudié une famille présentant un syndrome métabolique associé à une possible FPLD. L'analyse génétique a révélé un variant dans ZMPSTE24, déjà identifié dans la même région géographique, ce qui a soulevé la question d'un variant fondateur. Cependant, la contribution de ce variant hétérozygote à la FPLD reste à confirmer, nécessitant des études complémentaires pour établir définitivement son rôle.En conclusion, cette thèse a mis en évidence l'efficacité du NGS pour élucider des cas complexes de diabète et d'obésité atypiques, mettant en avant des formes monogéniques de ces affections. Cette recherche a élargi la portée de ses investigations en examinant ces données à l'échelle de la population générale, grâce à une revue de la littérature et à l'analyse de différentes bases de données, telles que Human Gene Mutation Database, RaDIO et UK Biobank. Nous espérons que ces résultats convaincants contribueront à encourager une adoption plus répandue du séquençage génétique, ouvrant ainsi la voie à une personnalisation accrue des traitements en fonction du génotype des patients dans un avenir proche
This scientific thesis delves deeply into critical health issues, specifically diabetes, obesity, and rare familial lipodystrophies. These health concerns hold immense importance due to their substantial medical and financial implications, impacting individuals, healthcare systems, and national economies. The central aim of this research was to harness the capabilities of next-generation sequencing (NGS), such as exome sequencing, to detect genetic mutations within genes already associated with these conditions in diagnostically challenging patients. It is now established that up to 2% of cases of type 2 diabetes can be attributed to pathogenic variants in genes related to Maturity-Onset Diabetes of the Young (MODY). This study sought to enhance the diagnostic process and optimize therapeutic management for these complex conditions while demonstrating the effectiveness of the sequencing approach in comprehensive disease management.In a first case, we showcased the significance of this approach by examining a patient with an atypical syndromic form of diabetes. Through in-depth genetic analysis using NGS, we identified a pathogenic heterozygous variant in the WFS1 gene inherited from the diabetic father. This discovery had a profound impact on the patient's treatment, highlighting the effectiveness of GLP1 analog therapy in optimizing diabetes management. Furthermore, our study investigated the impact of a de novo deletion in 16q24.2, which had the potential to affect the regulation of a neighboring gene, FOXC2, implicated in lymphedema-distichiasis syndrome. This case also raised questions about neurodevelopmental disorders, potentially linked to this deletion and a variant located in USP9X inherited from the patient's mother. These results underscore the critical importance of precise diagnosis in selecting appropriate treatments.In a second article, our research focused on the PDX1 gene, responsible for MODY 4, by analyzing heterozygous carriers of pathogenic variants. Our investigations revealed complete penetrance of diabetes, an increase in body mass index, and an elevated risk of pancreatic insufficiency in these individuals. Once again, the judicious use of GLP1 analogs proved beneficial in optimizing glycemic control.Next, we explored the case of a patient suffering from morbid obesity, presenting with combined pituitary deficiency and composite heterozygosity in POMC. This observation challenged the previous notion that heterozygosity in POMC could cause monogenic obesity. This reconsideration raises crucial questions about the effectiveness of targeted treatment with MC4R agonists in POMC heterozygotes, posing significant financial challenges for its use in this indication.Finally, we studied a large family with a severe metabolic syndrome associated with partial lipodystrophy. Genetic analysis revealed a variant in the ZMPSTE24 gene, previously identified in the same geographic region, raising the question of a founder variant. However, the contribution of this heterozygous variant to partial lipodystrophy remains to be confirmed, necessitating further studies to definitively establish its role.In conclusion, this thesis has highlighted the remarkable efficacy of next-generation sequencing in elucidating complex cases of atypical diabetes and obesity, shedding light on monogenic forms of these conditions. Moreover, this research expanded its investigations to the broader population through comprehensive literature reviews and analysis of various databases, including the Human Gene Mutation Database, RaDIO, and UK Biobank. We hope that these compelling results will encourage wider adoption of genetic sequencing, paving the way for increased customization of treatments based on patients' genotypes in the near future

Les techniques de prototypage rapide (PR) représentent une classe de processus de fabrication qui permet, automatiquement, l'obtention des pièces par dépôt d'un substrat par couches successives. La génération des couches se fait directement à partir des modèles virtuels issus des systèmes de Conception Assistée par Ordinateur (CAO). Actuellement, les pièces obtenues des machines de PR sont, généralement, employées pour l'inspection visuelle rapide, l'analyse de la forme et l'évaluation ergonomique au cours des diverses étapes du développement du produit. Cependant, la validation visuelle du modèle ne constitue pas le seul besoin en ingénierie car pour réaliser un assemblage fonctionnel, on doit aussi tenir compte de la précision dimensionnelle des pièces constituant cet assemblage. Or, les pièces issues des machines de PR ne permettent généralement pas un assemblage de précision fonctionnel. En effet, la précision des pièces produites par le PR est fortement liée au plan programmé de fabrication et à la précision du procédé lui-même. Malheureusement, ceux-ci sont rarement compatibles avec les exigences du modèle CAO en termes de dimension et de tolérance. Le sujet de ce mémoire porte sur l'apport des techniques de prototypage rapide pour la validation fonctionnelle des assemblages de précision. À cet effet, deux étapes ont été préconisées."--Résumé abrégé par UMI.

Ces dernières années, l’intérêt pour les nanoparticules dans le domaine biomédical n’a cessé de grandir. On peut citer l’exemple des nanoparticules lipidiques en tant que vecteurs pour la délivrance de thérapies ciblées, ou celui des vésicules extracellulaires, nanoparticules biologiques secrétées par les cellules du corps humain. Ces dernières sont impliquées dans de nombreux processus physiologiques et pathologiques, faisant d’elles de potentiels biomarqueurs de diagnostic précoce par biopsie liquide. Les enjeux de caractérisation de ce type de particules sont majeurs, que ce soit en termes de contrôle de qualité en vue d’une utilisation clinique, ou simplement afin de connaître leurs propriétés biophysiques (taille, masse volumique, rigidité, etc.). Cependant, en raison de leur taille nanométrique et de leur hétérogénéité potentielle, peu de méthodes de référence sont adaptées pour caractériser à elles seules ce type de populations. La technologie MEMS SMR (Suspended Microchannel Resonator), utilisant des résonateurs à canal microfluidique suspendu, a déjà prouvé sa capacité à caractériser très précisément des microparticules, à l’échelle de la cellule unique. Son principe repose sur la mesure en boucle fermée de la fréquence de résonance d’une poutre micromécanique creuse, intégrant un canal microfluidique. Cette configuration permet de confiner le fluide à l’intérieur du résonateur, lui-même suspendu dans une cavité sous vide, et donc de préserver ses propriétés mécaniques et son faible amortissement dans son environnement. Lorsque qu’une particule circule à travers le canal microfluidique, elle induit un décalage de la fréquence de résonance, directement dépendant de sa masse. Fabriqués à l’aide de techniques dérivées de la microélectronique, les dimensions micrométriques des SMRs leur permettent d’atteindre une grande précision et de peser individuellement des cellules ou des bactéries, avec une résolution de 1 fg (10^-15g).L’objectif de cette thèse est d’explorer une version miniaturisée de ce principe, appelée SNR (Suspended Nanochannel Resonator), et de l’implémenter afin de caractériser des nanoparticules lipidiques. Grâce à leurs dimensions réduites, il devient possible de peser des nanoparticules à l’échelle de l’attogramme (10^-18 g), telles que des nanoparticules d’or d’une dizaine de nanomètres. Dans un premier temps, un banc d’instrumentation a été mis en place afin de mener des caractérisations de nanoparticules d’or à l’aide des capteurs SNR. Cette méthode a ensuite été mise à l’épreuve de la caractérisation de nanoparticules d’origine biologique, pour lesquelles il est nécessaire de mener une passivation de surface efficace et robuste pour éviter l’adsorption non spécifique de l’échantillon à la surface des canaux. D’autre part, une nouvelle architecture microfluidique a été explorée, afin de mesurer la densité de nanoparticules à l’aide de deux résonateurs en série. Enfin, l’instrumentation a été adaptée afin d’intégrer et de caractériser de nouvelles puces SNR miniaturisées ultrasensibles, dans le but de baisser la limite de détection de cette technologie. A terme, les différentes briques développées au cours de la thèse pourraient permettre de faire émerger une plateforme de caractérisation multiparamétrique (masse, taille, densité, rigidité), ultrasensible et sans marquage, mettant en œuvre cette unique technologie, afin de mener un contrôle de qualité pour des applications de bio-production, d’assurer des fonctions de diagnostic ou de pronostic, ou encore de lever des verrous sur la compréhension des mécanismes physiologiques et pathologiques des vésicules extracellulaires
Over the past few years, nanoparticles have sparked a great interest in the biomedical field. Examples include lipid nanoparticles as drug delivery systems for targeted therapy or biological nanoparticles such as extracellular vesicles, which are released by all human cells. Extracellular vesicles have been shown to be involved in many physiological and pathological mechanisms, demonstrating their strong potential as new biomarkers for the early detection of a number of diseases using liquid biopsy. Precise characterization of such particles is of utmost importance, to ensure quality control of samples dedicated to clinical use, or simply to characterize their biophysical properties (size, density, stiffness, etc.). However, due to their nanometric size and their potential heterogeneity, standard methods are usually not sufficient to characterize properly such particles. Over the past few years, MEMS technologies such as Suspended Microchannel Resonators (SMR) have already proven their potential to characterize precisely microparticles, at a single cell level. Such sensors are composed of a hollow microcantilever beam containing a buried nanofluidic channel, suspended in a vacuum cavity. This configuration allows the fluid to be confined inside the resonator, thus maintaining its mechanical properties and low damping in its environment. As an individual nanoparticle flows through the channel, it induces a transient shift in resonance frequency, which is directly proportional to its buoyant mass. Using fabrication methods derived from microelectronics, microscale dimensions of SMR sensors allows them to weigh single cells or bacteria with a resolution of 1 fg (10^-15 g).The aim of this work is to use a miniaturized version of this technology, called SNR (Suspended Nanochannel Resonators), and to implement it to characterize lipid nanoparticles. Due to the reduced dimensions, it becomes possible to weigh single particles at the attogram scale (10^-18 g), such as 10-15 nm diameter gold nanoparticles. First, a test bench has been developed to conduct gold nanoparticle characterizations using this type of sensors. Then, this method has been challenged to weigh nanoparticles of biological origin, for which an efficient and robust passivation strategy is crucial to prevent non-specific adsorption of the sample to the channel walls. On the other hand, a new type of microfluidic architecture has been explored, containing two cantilevers connected in series, to measure the density of nanoparticles. Lastly, the test bench has been adapted to integrate and characterize miniaturized sensors, showing signs of enhanced sensitivity and a reduced limit of detection. In the future, the building blocks developed during this work could lead to a label-free, multiparametric characterization platform (mass, size, density, stiffness), using this unique technology to perform quality control measurements for bioproduction applications, to provide diagnostic or prognostic information, or to better understand physiological and pathological processes involving extracellular vesicles

Les médicaments sont des substances chimiques exerçant un ou plusieurs effets pharmacodynamiques par l'intermédiaire de leurs interactions sur des systèmes biologiques plus ou moins complexe. Pour chaque individu, cette réponse, qu’elle soit souhaitée ou indésirable, est variable car modulée par de nombreux facteurs dépendant notamment des propriétés pharmacocinétiques du médicament et de facteurs génétiques, physiopathologiques ou environnementaux. Dans cette thèse, des travaux de pharmacologie de précision ont été menés afin d’identifier les sources de variabilité de la réponse individuelle à certains médicaments cardiovasculaires.Dans la première partie, il est montré que les paramètres actuellement utilisés en échocardiographie (notamment E/e’) pour estimer les pressions de remplissage ventriculaire gauche de manière non invasive afin de guider les thérapeutiques de déplétion ou de remplissage des patients insuffisants cardiaques systoliques décompensés ne sont pas fiables en cas d’utilisation concomitante d’inotropes.Une seconde partie détaille les sources de variabilité de l’effet de l’amiodarone sur le contrôle de la fréquence cardiaque dans le traitement des arythmies cardiaques supra-ventriculaires en réanimation. La co-administration de magnésium et le remplissage permettent d’améliorer l’efficacité de l’amiodarone tandis que l’utilisation de dobutamine a un effet inverse.La dernière partie rapporte les résultats d’une étude d’association pangénomique chez 1000 personnes dont le but était d’identifier des sources génétiques de variabilité des modifications de la repolarisation ventriculaire de type inhibition du canal IKr induites par le Sotalol chez des sujets sains
Drugs are chemical substances leading to pharmacodynamic responses through interactions with biological systems of variable complexity. For each individual, this response, whether desired or not, is variable and modulated by many parameters including the pharmacokinetic properties of the drug and pathophysiological, genetic and environmental factors. In this thesis, personalized medicine work were conducted to identify sources of variability in individual response to several cardiovascular drugs.In the first part, it is shown that parameters currently used in echocardiography (including E/e') to estimate non-invasively left ventricular filling pressures in patients with decompensated systolic heart failure, in order to guide depletion or filling therapeutics, are not reliable in case of concomitant use of inotropes.The second part details the pharmacodynamics modeling work that identified sources of variability altering the effect of amiodarone on heart rate control in the treatment of supra-ventricular arrhythmias in unstable patients admitted in Intensive Care. Co-administration of magnesium and fluid repletion improved the effectiveness of amiodarone to slow heart rate while the use of dobutamine had an opposite effect.The last part reported the results of a study where 1000 individuals were challenged by a same dose of sotalol in order to perform a genome-wide association study aiming at identifying genetic sources of variability of sotalol induced IKr block ventricular repolarization abnormalities in healthy subjects. Another study evaluating the impact of sex hormones on ventricular repolarization is also detailed

Les patients nécessitant une surveillance, une thérapeutique ou une prise en charge particulière sont hospitalisés dans les Centres médicaux des armées soutenant les régiments de la Légion étrangère. Cette étude rétrospective sur 12 ans propose d’étudier la variété et les spécificités des pathologies des patients hospitalisés dans le Centre médical des armées de Calvi soutenant le 2e Régiment étranger de parachutistes, et d’évaluer la qualité de leur prise en charge. Les critères d’inclusion de l’étude étaient tout militaire hospitalisé au CMA de Calvi pour une durée d’un jour minimum et ayant fait l’objet de l’ouverture d’une fiche d’admission par un médecin au cours de la période allant du 1er/1/2000 au 31/12/2011. Au total 2 512 patients ont été hospitalisés, soit 210 patients par année en moyenne ; 59 % d’entre eux pour des pathologies traumatiques et 41 % pour des pathologies médicales. Ces patients étaient âgés en moyenne de 27 ans; la durée d’hospitalisation moyenne était de 12,8 jours. Les causes d’admission étaient des accidents de sport (26 %), des accidents survenant lors d’exercices ou de missions aéroportées (26 %), des pathologies médicales (34 %), des suivis postopératoires (9 %), des conséquences de rixes (4 %), et des accidents de la voie publique (1 %). On note que 95 % des hospitalisés ont retrouvé leurs aptitudes sans restriction après cette prise en charge. L’activité médicale du Centre médical de Calvi est donc variée et possède (ou présente) des spécificités. La traumatologie est majoritaire. Les causes des hospitalisations sont pour plus de la moitié des cas dues à une activité typiquement militaire, (saut en parachute, sport). Les étiologies médicales majoritaires (80 %) relèvent de la médecine générale « classique ». L’éventail de ces pathologies doit conduire les jeunes médecins des armées qui se destinent à servir dans une antenne médicale au profit des forces, à effectuer des formations complémentaires dédiées au cours de leurs études (médecine du sport, orthopédie, rééducation fonctionnelle, dermatologie, médecine tropicale) mais également à adapter leur formation continue tout au long de leur carrière à ces besoins spécifiques.

Les dernières technologies informatiques ainsi que le développement des imprimantes 3D ouvrent des perspectives intéressantes en terme de diagnostic et de thérapeutique en implantologie (1). Le plan de traitement prothétique doit guider le choix du nombre et du positionnement des implants. Les logiciels de planification implantaire permettent de superposer les fichiers DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) de limagerie tridimensionnelle issue du CBCT et les données numériques de surface issues d’empreintes optiques ou de la numérisation de modèles conventionnels (2). Les modélisations occlusales peuvent être elles aussi réalisées virtuellement en statique et dynamique via l’utilisation darticulateurs virtuels (3,4). Un guide chirurgical est alors imprimé permettant de positionner les implants selon la planification virtuelle. Dans certains cas, la restauration provisoire peut être prévue à l’avance et mise en place à lissue de lintervention (5,6). Bien quil soit établit que la chirurgie guidée soit plus précise que la chirurgie à main levée (7), son utilisation en pratique quotidienne a été ralentie en grande partie à cause du coût de fabrication élevé. Le développement récent dimprimantes 3D de bureau de haute précision (8,9) et la multiplicité des logiciels de planification implantaire ont permis le développement de la chirurgie guidée. Cependant, à chaque étape du flux numérique, des imprécisions peuvent se cumuler pouvant aboutir à des erreurs de positionnement ayant des conséquences potentiellement graves : proximité avec les racines adjacentes, perforation des racines, lésion nerveuse. La précision des guides chirurgicaux sté- réolithographiques dépend de nombreux paramètres : lempreinte, l’impression du guide, le matériau utilisé, la nature du support, lexpérience du praticien. Les empreintes optiques réalisées avec des scanners intra-oraux de plus en plus puissants présentent de nombreux avantages par rapport aux techniques conventionnelles en terme de rapidité, de précision et de reproductibilité. (10-14). Les guides peuvent être à appui osseux, muqueux, dentaire ou mixte. Une revue systématique de la littérature de Gallardo et coll. en 2017 (15) compare la précision des guides chirurgicaux en fonction du type de support. Cette revue conclut que les guides à appui osseux présentent le plus de déviation au niveau de langle, du point dentrée et de la localisation de lapex de l’implant par rapport aux guides à appuis dentaires. Les guides à appuis muqueux montrent moins de déviation par rapport aux guides à appuis osseux. Les auteurs nont pas trouvé de différence statistiquement significative entre les guides à appuis dentaires et muqueux. Selon L’étude de Cassetta publiée en 2017 (16), lexpérience du praticien influence la précision du positionnement des implants en chirurgie guidée. Un praticien novice en implantologie présente plus de déviation sur le positionnement des implants avec lutili- sation d’un guide chirurgical stéréolithographique quun praticien expérimentée. La chirurgie implantaire guidée reste un outil et nécessite une expérience chirurgicale. Le flux numérique en implantologie peut aujourdhui se réaliser de la prise d’empreintes d’étude à la fabrication de la restauration prothétique implantaire en passant par la conception et l’impression d’un guide chirurgi- cal. Ce flux est une aide précieuse en terme de communication avec le patient mais aussi avec le prothésiste, il permet daugmenter la reproductibilité des résultats et daboutir à une restauration prothétique esthétique et fonctionnelle.