Dissertations / Theses on the topic 'Placenta, placental pathology, pathology'

Introduction: The placenta is a complex, disk-shaped organ vital to a successful pregnancy and responsible for materno-fetal exchange of vital gases and biochemicals. Instances of compromised placental development or function – collectively termed placenta dysfunction - underlies the most common and devastating pregnancy complications observed in North America, including preeclampsia (PE) and fetal growth restriction (FGR). A comprehensive histopathology examination of the placenta following delivery can help clarify obstetrical disease etiology and progression and offers tremendous potential in the identification of patients at risk of recurrence in subsequent pregnancies, as well as patients at high risk of chronic diseases in later life. However, these types of examinations require a high degree of specialized training and are resource intensive, limiting their availability to tertiary care centers in large city centres. The development of machine learning algorithms tailored to placenta histopathology applications may allow for automation and/or standardization of this important clinical exam – expanding its appropriate usage and impact on the health of mothers and infants. The primary objective of the current project is to develop and pilot the use of machine learning models capable of placental disease classification using digital histopathology images of the placenta. Methods: 1) A systematic review was conducted to identify the current methods being applied to automate histopathology screening to inform experimental design for later components of the project. Of 230 peer-reviewed articles retrieved in the search, 18 articles met all inclusion criteria and were used to develop guidelines for best practices. 2) To facilitate machine learning model development on placenta histopathology samples, a villi segmentation algorithm was developed to aid with feature extraction by providing objective metrics to automatically quantify microscopic placenta images. The segmentation algorithm applied colour clustering and a tophat transform to delineate the boundaries between neighbouring villi. 3) As a proof-of-concept, 2 machine learning algorithms were tested to evaluated their ability to predict the clinical outcome of preeclampsia (PE) using placental histopathology specimens collected through the Research Centre for Women’s and Infant’s Health (RCWIH) BioBank. The sample set included digital images from 50 cases of early onset PE, 29 cases of late onset PE and 69 controls with matching gestational ages. All images were pre-processed using patch extraction, colour normalization, and image transformations. Features of interest were extracted using: a) villi segmentation algorithm; b) SIFT keypoint descriptors (textural features); c) integrated feature extraction (in the context of deep learning model development). Using the different methods of feature extraction, two different machine learning approaches were compared - Support Vector Machine (SVM) and Convolutional Neural Network (CNN, deep learning). To track model improvement during training, cross validation on 20% of the total dataset was used (deep learning algorithm only) and the trained algorithms were evaluated on a test dataset (20% of the original dataset previously unseen by the model). Results: From the systematic review, 5 key steps were found to be essential for machine learning model development on histopathology images (image acquisition and preparation, image preprocessing, feature extraction, pattern recognition and classification model training, and model testing) and recommendations were provided for the optimal methods for each of the 5 steps. The segmentation algorithm was able to correctly identify individual villi with an F1 score of 80.76% - a significantly better performance than recently published methods. A maximum accuracy of 73% for the machine learning experiments was obtained when using textural features (SIFT keypoint descriptors) in an SVM model, using onset of PE disease (early vs. late) as the output classification of interest. Conclusion: Three major outcomes came of this project: 1) the range of methods available to develop automated screening tools for histopathology images with machine learning were consolidated and a set of best practices were proposed to guide future projects, 2) a villi segmentation tool was developed that can automatically segment all individual villi from an image and extract biologically relevant features that can be used in machine learning model development, and 3) a prototype machine learning classification tool for placenta histopathology was developed that was able to achieve moderate classification accuracy when distinguishing cases of early onset PE and late onset PE cases from controls. The collective body of work has made significant contributions to the fields of placenta pathology and computer vision, laying the foundation for significant progress aimed at integrating machine learning tools into the clinical setting of perinatal pathology.

Human placental villi are covered by a layer of trophoblast epithelia in direct contact with maternal blood, which exist in a constant steady-state of turnover and renewal ensuring both maternal and fetal health. The process of trophoblast turnover involves proliferation, differentiation and fusion of cytotrophoblast cells to form a terminally differentiated outer syncytiotrophoblast layer which functions as the active transport compartment between mother and fetus. Alterations in the balance between these three processes are thought to diminish both the structural and functional integrity of the syncytiotrophoblast, potentially leading to placental insufficiency associated with severe complications of pregnancy such as pre-eclampsia (PET), intrauterine growth restriction (IUGR) and sudden infant death syndrome (SIDS). Placentas from early (<32 weeks) and late-onset (>33 weeks) pregnancies complicated by PET, IUGR, SIDS and gestational age-matched controls were systematically uniform randomly sampled to assess the morphological basis of placental villous structure and trophoblast turnover (villi, cytotrophoblast, syncytiotrophoblast, apoptotic syncytial knots) using unbiased stereological techniques (volumes and numbers). Villous cytotrophoblast proliferation was assessed using double immunohistochemistry for Ki67 and cytokeratin 7 (CK-7). Severe early-onset IUGR placentas (n=5) were smaller displaying significant reductions in the total number of CT cells, within which the density of proliferating CT was further reduced by 50%. Syncytiotrophoblast volume and number was significantly reduced with an increase in apoptotic syncytial knots. Late-onset IUGR placentas (n=4) also displayed significant reductions in the total number of CT and proliferating CT, but were not associated with changes in the density of proliferating CT. SCT numbers were significantly reduced with an increase in apoptotic knots. Placentas from severe early-onset PET (n=11) were similar to preterm controls, except for a significant increase in apoptotic syncytial knots. However, late-onset PET (n=6) displayed a significant decrease in total CT number, the percentage of which undergoing proliferation was significantly increased for structural villi. There were increased numbers of apoptotic syncytial knots in peripheral villi.

Thesis (MMed)--Stellenbosch University, 2014.
ENGLISH ABSTRACT: The aim of this pilot project was to determine whether mothers with laboratory confirmed or clinically suspected tuberculosis (TB) had evidence of TB in the placenta. A secondary objective was to correlate evidence of placental TB with neonatal outcome. A total of 56 placentas were examined to determine if there were any specific histopathological features predictive of tuberculosis together with Ziehl-Neelsen (ZN) staining. A total of 30 cases were positive for maternal TB and one case was a false positive maternal diagnosis of TB, whilst 25 cases were negative for maternal TB. Biopsies from these 56 placentas were collected for conventional PCR from the paraffin embedded tissue blocks. The performance of these two diagnostic modalities (histopathology and PCR) was assessed coll ectively and individually, and compared to the neonatal outcome (presence or absence of active clinical mycobacterial tuberculosis infection) and evidence of maternal pulmonary and extra pulmonary tuberculosis. The recognition of specific sites of lesions in the placenta (e.g. membranes vs. intervillous space) may lead to an understanding of the pathogenic mechanisms involved in matern alfetal transmission of tuberculosis, and thereby pave the way for further studies in understanding the pathogenesis of congenital TB. Invaluable knowledge was obtained in the diagnoses of M.tuberculosis in the placenta as it was found that micro abscesses and intervillositis were strong indicators of TB infection in the placenta, however, ZN staining still remains the gold standard for diagnosing M.tuberculosis infection in the placenta. PCR is found to have limitations, because only M.tuberculosis DNA is amplified and does not distinguish live from dead bacteria. The conclusion reached is that PCR is of limited value in the diagnosis of active M.tuberculosis infection in the placenta using FFPE tissue, while certain histological changes may be indicative of such infection; however confirmation of the organism by ZN staining is still essential.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Die hoofdoelwit van hierdie projek was om vas te stel of moeders met bevestigde of vermoedelike TB enige indikasie van TB in die plasenta toon. ‘n Tweede doelwit was om die neonatale uitkoms teenoor die plasentale TB te korreleer. ‘n Totale getal van 56 plasentas is ondersoek om vas te stel of daar enige spesifieke histopatologiese indikasies is van tuberkulose met die hulp van die ZN spesiale kleuring. Die totale getal positiewe vir TB was 30 asook ‘n vals positiewe geval vir TB en daar was 25 TB negatiewe gevalle. Ses en vyftig biopsies is versamel van paraffien in gebedteerde weefsel vir die gebruik in PKR. Die uitvoering van hierdie twee diagnostiese modaliteite is elk individueel ondersoek asook gesamentlik om dit te vergelyk met die neonatale uitkoms (m.a.w die teenwoordigheid of aanwesigheid van mikobakteriale tuberkulose infeksie) asook die teenwoordigheid van moederlike pulmunere en ekstra-pulmunere tuberkulose. Die spesifieke ligging van die letsels in die plasenta (bv. membrane vs. intervillus spasie) kan lei tot verbeterde begrip van die patogeniese meganismes betrokke in die moeder fetale oordrag van tuberkulose en dit kan lei tot toekomstige navorsing. Waardevolle kennis is opgedoen in die diagnose van M.tuberkulose in die plasenta, want die letsels van mikro abbesses en intervillisitus gee ‘n goeie aanduiding van TB infeksie in die plasenta. Die ZN kleuring bly nog steeds die standaard metode om M.tuberculose in die plasenta te diagnoseer. PKR het baie limiete want dit kan slegs die M.tuberkulose DNA vermeningvuldig, maar dit kan nie onderskeid tref tussen lewendige en dooie bakterie nie. The slotsom in hierdie projek is dat PKR ‘n be pperkte waarde het in die diagnose van aktiewe M .tuberkulose in die plasenta, deur die gebruik van formalien gefikseerde paraffien ingebedteerde weefsel nie terwyl sekere histologiese veranderinge ‘n aa nduiding van sodanige infeksie kan wees maar dat dit deur die spesiale kleruring (ZN) bevestig moet word.
National Health Laboratory Service (NHLS)

Despite Neospora caninum being recognised as a major cause of bovine abortion, its pathogenesis is only partially understood. Evidence of immune mediated placental pathology has been reported as being responsible for compromising pregnancy probably due to an exacerbated Th1 immune response at the maternal-foetal interface. Different clinical outcomes are known to follow experimental infections at different stages of gestation, with foetal death being the most common finding during early gestation infections, and the birth of live congenitally infected calves following infection in mid or late gestation. The aim of the current study was to characterise the placental cellular immune responses and cytokine expression following experimental Neospora infection during pregnancy. Placentomes were collected from cattle experimentally inoculated with the tachyzoites of the Nc-1 strain during early, mid and late gestation. Inflammation in early gestation was generally moderate to severe. Differently in mid gestation, inflammation was mild to moderate and minimal to mild in late gestation. Generally cellular infiltrates were mainly characterised by the presence of CD3+, CD4+ and γδ T-cells; whereas CD8+ and NK cells were less numerous. Macrophages were detected in larger numbers during later time-points after infection. A moderate to severe infiltration of IL-12, IFN-γ and TNF-α expressing cells was observed in the placentas collected in early gestation. This infiltration was more pronounced in the samples of placentome collected from dams carrying a dead foetus or in those that had aborted, compared with mothers carrying live foetuses at the time of sampling. The distribution of the cellular subsets observed in the three studies was similar. However, cellular infiltrates were more severe following infection during the first trimester in comparison to the second and third trimester. Similarly, the infiltration of Th1 cytokine expressing-cells was more severe in early gestation compared with the milder and more minimal infiltrations observed following N. caninum infection in mid and late gestation, respectively. These results may explain the milder clinical outcome observed when animals are infected in later stages of pregnancy.

Le concept de DOHaD (Developmental Origins of Health and Disease) qui découle de la théorie de Barker, replace l'origine des maladies métaboliques de l'adulte au moment du développement fœtal et/ou périnatal. De nombreuses données épidémiologiques indiquent qu'une dysnutrition maternelle (dénutrition, surnutrition) a des répercussions sur la croissance fœtale qui se traduisent par une anomalie du poids à la naissance (retard de croissance intra utérin : RCIU / gros poids de naissance : Macrosomie) et prédisposent l'individu au développement des maladies métaboliques. Afin de mieux comprendre les mécanismes susceptibles de transmettre de génération en génération cette vulnérabilité métabolique, nous avons développé un modèle transgénérationnel chez le rat associant la programmation fœtale chez la F0 par dénutrition maternelle (modèle FR30) et une dysnutrition chez la F1 avec un régime alimentaire hyperlipidique.Nos résultats montrent qu'une restriction alimentaire de 70% durant toute la grossesse (modèle FR30) contribue à une sensibilité accrue chez la descendance F1 femelle au développement de traits de syndrome métabolique. Les femelles F1 issues de mères dénutries présentent à l'âge adulte une intolérance au glucose et une hyperleptinémie. Les femelles de la F1 soumises à un régime hyperlipidique " high fat " (HF) ne présentent pas d'obésité que ce soit celles issues de mères contrôle que de mères dénutries. La faible appétence du régime, et la carence en hydrates de carbone qui l'accompagnent ne permettent pas le développement de l'obésité. En revanche, ce régime accentue les perturbations métaboliques chez des animaux sensibilisés par la programmation.Lorsque les femelles F1 sont mises en reproduction, on observe qu'en réponse à la programmation fœtale (FR) et/ou au régime alimentaire (Standard ou HF) la trajectoire de croissance dans la descendance F2 conduit à des phénotypes différents à la naissance. Les nouveau-nés de mères F1 issues de mères C ou FR et ayant suivi un régime HF en prégestation et en gestation (C HF-HF et FR HF-HF) ont un RCIU. A l'inverse, les nouveau-nés issus de mères F1 issues de mères dénutries et ayant eu un régime HF en prégestation puis un régime standard durant la gestation (FR HF-S) ont une macrosomie. Les perturbations métaboliques et hormonales des mères F1 ne pouvant expliquer à elles seules la survenue de ces phénotypes, nous nous sommes intéressés à l'organe situé à l'interface entre les compartiments maternels et fœtaux permettant le dialogue entre la mère et le fœtus : le placenta.L'analyse morphologique et moléculaire du placenta nous indique que cet organe est non seulement sensible aux modifications métaboliques de la mère, mais s'adapte à la demande du fœtus. On observe de fortes variations géniques qui se traduisent par une surexpression ou sous expressions géniques selon le phénotype observé RCIU ou macrosomie. Il est important de noter que les variations présentent un dimorphisme sexuel. Nos travaux suggèrent donc que les phénotypes de RCIU ou macrosomie sont le résultat d'anomalies métaboliques et hormonales maternelles mais également de l'adaptation génique placentaire sexe-spécifique.

Preeclampsia (PE) is the leading cause of poor maternal and perinatal outcomes in both developed and developing countries. Even though the condition is treatable in the developed world, mothers from developing countries still suffer dramatic events due to limited resources. There is the need to identify readily available measures in addition to existing biomarkers that can predict PE. Thus, this thesis evaluated suboptimal health status (SHS) and prospective levels of oxidative stress (OS) biomarkers and angiogenic growth mediators (AGMs) with placental anatomy and pathology in normotensive and preeclamptic births in a Ghanaian Population. This longitudinal nested case-control study was based on the Ghanaian Suboptimal Health Status Cohort Study (GHOACS) that recruited 593 normotensive pregnant women (NTN-PW) at baseline (10-20 weeks gestation) from the Komfo Anokye Teaching Hospital between June 2017 and May 2019. Suboptimal health status, a subjective health measure was evaluated using the Suboptimal Health Status Questionnaire-25 (SHSQ-25) at baseline, and participants were subsequently classified into suboptimal health status (SHS) and optimal health status (OHS). Baseline participants were followed at 21-31 weeks, 32-42 weeks of pregnancy and 48 hours-2 weeks postpartum. Of the 593, 488 pregnant mothers aged 18-45 years completed the study and 105 were lost to follow-up. Data on sociodemographic, clinical, obstetric and anthropometric characteristics were collected from participants in addition to urine and venous blood samples. The panel of objective biomarkers of AGMs (placental growth factor [PIGF], vascular endothelial growth factor-A [VEGF-A], soluble endoglin [sEng] and soluble VEGF receptor-1 also known as soluble fms-like tyrosine kinase [sFlt-1]) in addition to OS biomarkers (8-epiprostaglandinF2 alpha [8-epi-PGF2α], 8-hydroxy-2-deoxyguanosine [8-OHdG] and total antioxidant capacity [TAC]) were evaluated across the 4-time sampling periods (10-20, 21-31, 32-42 weeks, and 48 hours-2 weeks postpartum) using ELISA. Placenta tissues were collected after delivery and examined for macroscopical, histopathological and immunohistochemical analyses. Data were analysed using SPSS, GraphPad Prism, XLSTAT and R Core. There were significant associations between SHS and imbalances in AGMs and OS (Study I: cross-sectional). The incidence of PE was high among SHS pregnant women (30.7%) compared to OHS pregnant women (8.8%), and SHS was an independent risk indicator for PE (Study II: longitudinal nested case-control). Compared to using the biomarkers alone, combining biomarkers of AGMs and OS, particularly 8- OHdG/PlGF ratio measured at 21-31 weeks (mid-pregnancy) yielded the best area under the curve, sensitivity, specificity, positive and negative predicted values for predicting the likelihood of SHS and OHS pregnant women developing PE (Study III: longitudinal nested case-control). Placental abnormalities and imbalance in the expression of AGMs and OS were associated more with SHS pregnant mothers who developed PE, particularly early-onset PE than late-onset PE (Study IV: case-control). In contrast to normotensive pregnancy, longitudinal profiling of AGMs and OS showed different patterns across the 4-time sampling periods with significant imbalance among SHS more than OHS mothers who later developed PE. Unlike, the single biomarkers, combined AGMs and OS ratios measured at mid-pregnancy yielded more significant hazard ratios in association with PE development (Study V: longitudinal cohort). Thus, combined evaluation of SHS, biomarkers of AGMs and OS together with placental examination increased the understanding of the aetiology, diagnosis and prognosis of PE, and created a window of opportunity for developing potentially predictive, preventive and personalised medicine in both high-and low-resource maternal and child health settings.

La prééclampsie est une maladie fréquente de la grossesse, caractérisée par l'apparition de novo d'une hypertension et d'une protéinurie à partir de la 20ème semaine d'aménorrhée. Ces symptômes s'aggravent au long de la grossesse, conduisant éventuellement à la mort maternelle en l'absence de prise en charge médicalisée. La thérapeutique définitive l'extraction du placenta, et donc du fœtus, ce qui induit une importante prématurité iatrogène. Les causes restent mal définies, mais il est bien admis que des anomalies au niveau de la mise en place du placenta sont au cœur de sa physiopathologie. Un défaut d'invasion trophoblastique des artères spiralées utérines semble être une constante de la maladie. Des données épidémiologiques démontrent qu'il existe une forte composante génétique dans la prééclampsie, et en 2005, un clonage positionnel dans des familles hollandaises, aboutit à l'identification de STOX1 comme le premier gène lié à cette maladie. STOX1 code un facteur de transcription intervenant dans le contrôle de la prolifération et de l'invasion des trophoblastes. Dans notre laboratoire, l'étude de STOX1 a été initiée par surexpression dans des cellules de choriocarcinome humain (modèle de trophoblastes) suivie d'une analyse transcriptomique. Celle-ci a révélé que les altérations d'expression génique observées suite à la surexpression de STOX1 étaient significativement corrélées à celles trouvées dans des placentas prééclamptiques. La création de souris transgéniques exprimant la version humaine de STOX1 sous le contrôle d'un promoteur ubiquitaire a alors été entreprise. Mes travaux de thèse ont principalement consisté à caractériser le phénotype de ces souris. Nous avons décidé de croiser des mâles transgéniques avec des souris sauvages afin de limiter l'expression du transgène à l'unité fœto-placentaire. Ces souris sauvages développent au cours de leur gestation une hypertension sévère, et une protéinurie. Elles constituent donc un nouveau modèle de prééclampsie. De plus, nous avons observé des anomalies que l'on trouve également chez les patientes : une fibrose rénale, une élévation des taux sériques de facteurs pro-angiogéniques (le récepteur soluble du VEGF et l'endogline soluble). Ces souris ont également des marqueurs d'hypertrophie cardiaque, attestant de l'impact sévère de l'hypertension. Pour mieux comprendre comment STOX1 peut induire ce syndrome, nous avons étudié son impact dans le modèle cellulaire surexprimant STOX1 et nous avons pu montré une altération de la gestion du stress oxydatif et de la fonction mitochondriale. En conclusion, nous avons obtenu et caractérisé un modèle de prééclampsie sévère, le seul existant montrant un phénotype hypertensif très marqué et très précoce. Ce modèle est un outil puissant pour découvrir de nouvelles voies impliquées dans la physiopathologie de la prééclampsie, pour rechercher de potentiels marqueurs diagnostiques précoces, tester des approches thérapeutiques innovantes et explorer les mécanismes responsables des conséquences à long terme de la prééclampsie.

Актуальність. Спостерігаючи тенденцію останніх років до подальшого погіршення демографічної ситуації в Україні, на якісно новий рівень виходить необхідність своєчасної діагностики та профілактики перинатальної патології. Дані сучасної літератури свідчать, що плацентарна дисфункція займає чинне місце серед причин, що впливають на підвищення цих інтегральних показників.

La PE est définie par une hypertension significative apparaissant au-delà de 20 semaines de grossesse associée à une protéinurie. C'est une pathologie fréquente (5-10% des grossesses) responsable d'une forte morbidité et mortalité materno-fœtale (éclampsie, hématome rétro-placentaire, prématurité induite, RCIU. . . ). La physiopathologie de la PE reste mal connue. Récemment, par clonage positionnel, le premier gène de prédisposition à la PE, STOX1 en 10q22 a été identifié. Le but de ce travail est d'évaluer le rôle de STOX1 et de ses cibles moléculaires dans la cascade complexe de la physiopathologie de la PE. Nous avons mené une analyse du transcriptome de cellules de type JEG-3 surexprimant STOX1, que nous avons créé. Cette étude a permis de mettre en évidence 2500 gènes modifiés par la surexpression du facteur transcriptionnel STOX1 qui ont pu être classés en 30 clusters fonctionnels. Ces voies sont directement impliquées dans la physiopathologie de la PE et des résultats préliminaires d'études fonctionnelles à partir de notre modèle cellulaire tendent à confirmer l'implication de STOX1 dans : la réponse à l'hypoxie ou au stress oxydatif, l'implantation, le développement précoce et la différenciation du placenta et l’interaction immunologique mère-fœtus. Au cours de l'année 2007, trois articles ont remis en question l'implication de STOX1 dans la PE. Nous pouvons grâce à nos résultats réhabiliter STOX1 comme gène candidat dans la PE et sommes en train d'envisager un modèle de souris transgéniques surexprimant STOX1. Ceci permettrait d'aller au-delà des modèles in vitro de PE. Créer un modèle in vivo de PE est un tremplin pour le décryptage de la PE mais surtout pour l'identification de nouveaux moyens de dépistage et de traitement quasi inexistants à l'heure actuelle. En conclusion, l'utilisation de l'outil génomique à haut débit dans la PE a permis d'affiner les connaissances physiopathologiques sur la PE et trace de nouvelles voies de recherche dans les domaines du diagnostic et des applications thérapeutiques
Preeclampsia (PE) is defined by a significant high blood pressure appearing beyond 20 weeks of pregnancy associated with a proteinuria. It is a frequent pathology occurring in 5-10 % of the pregnancies, responsible for a strong morbidity and mortality materno-fœtale (eclampsia, placenta abrupto, prematurity, intra uterin growth restriction. . . ). The physiopathology of PE remains badly known. Recently, the first gene of predisposition in PE, STOXl 10q22 has been identified by positional cloning. The purpose of this work is to estimate the role of STOX1 and its molecular targets in the complex physiopathology of PE. We analysed the transcriptome of type JEG-3's cells over expressing STOX1 which we created. This study using micro array technology brought to light 2500 genes modified by the over expression of the transcriptionnal factor STOX1. Those have been classified into 30 functional clusters. These axis are directly involved in the physiopathology of PE. Our preliminary results of functional studies from our cellular model tend to confirm the implication of STOX1 in: i) the answer to the hypoxie or to the oxydatif stress, ii) the setting-up, the early development and the differentiation of the placenta and iii) the immunological interaction mother-foetus. During year 2007, three articles questioned the implication of STOX1 in PE. We thus rehabilitated STOXl as gene candidate in PE and therefore we envisaged a model of transgenic mice over-expressing STOX1. This allowed us to go beyond the in vitro models of PE. To create an in vivo model of PE is a means for the deciphering of this complexe disease and especially for the identification of new almost non-existent means of screening and treatment at the moment. In conclusion, the use of the genomic tool in PE allowed to refine the physiopathological knowledge on PE and to experiment new ways of research in the demains of the diagnosis and the therapeutic applications

Le placenta assure les échanges materno-fœtaux et possède une fonction endocrine autonome. Les hormones placentaire lactogène (hPL) et chorionique gonadotrope (hCG) sont synthétisées par le syncytiotrophoblaste. A ce jour, les mécanismes impliqués dans le contrôle de la sécrétion de ces deux hormones ne sont pas connus. In vitro, l’influx d’ions Ca2+ entraîne une augmentation immédiate et soutenue de la libération d’hPL et d’hCG à partir d’explants de placentas à terme. En outre, l’élévation de la concentration extracellulaire en albumine, principale protéine maternelle circulante en contact direct avec le trophoblaste, stimule de manière immédiate et transitoire la libération d’hPL et d’hCG.

L’objectif de nos travaux a été de vérifier la spécificité de l’activité sécrétagogue de l’albumine au niveau du placenta, de caractériser les messagers cellulaires potentiellement impliqués dans la libération d’hPL et d’hCG, et de définir l’interaction entre l’albumine et le trophoblaste, en utilisant des explants provenant de placentas humains à terme.

Nos travaux démontrent que la riposte sécrétoire à l’albumine (5%, m/v) est largement mimée par d’autres agents colloïdaux (dextran et polygéline). Cette stimulation colloïdale de la libération d’hPL et d’hCG impliquerait une mobilisation de Ca2+ à partir de réserves intracellulaires. L’intervention de 3 messagers cellulaires a été envisagée: les IPs/DAG, l’AMPc, et le GMPc. Le fluorure de sodium, la forskoline, ou le nitroprussiate sodique, activateurs connus de la production respective des IPs, de l’AMPc, et du GMPc, augmentent de manière significative les taux placentaires de chacun de ces messagers, sans toutefois affecter la libération d’hPL ou d’hCG. De plus, l’élévation de la concentration extracellulaire en albumine (5%, m/v) ne modifie pas les taux des IPs, de l’AMPc et du GMPc dans les explants placentaires, tandis qu’elle stimule la sécrétion hormonale. Ces systèmes de signalisation, bien que fonctionnels au niveau du trophoblaste, ne joueraient donc pas un rôle majeur dans la régulation de la libération d’hPL et d’hCG.

Nos résultats mettent en évidence une internalisation rapide d’albumine marquée, avec de l’125I ou de la fluorescéïne, dans le syncytiotrophoblaste. Une large fraction de cette albumine est recyclée, intacte, vers la circulation maternelle selon un processus sensible à l’abaissement de la température et indépendant du cytosquelette. L’albumine marquée restant dans les explants placentaires est partiellement dégradée. Trois mécanismes ont été envisagés pour expliquer ces mouvements d’entrée et de sortie de l’albumine au sein du placenta humain: l’endocytose médiée par l’albondine via les caveolae, le système des coated pits clathrine-dépendant, et l’endocytose médiée par la mégaline. Par immunohistochimie, nous avons montré que, dans le tissu placentaire, la caveoline-1, protéine caractéristique des caveolae, est localisée uniquement dans l’endothelium des capillaires fœtaux. La clathrine, au niveau des coated pits, et la mégaline se trouvent au contraire dans le syncytiotrophoblaste. La méthyl-b-cyclodextrine et l’hydrochlorure de chlorpromazine, inhibiteurs d’une endocytose dépendant de la clathrine, réduisent significativement l’internalisation placentaire de l’albumine marquée. Par contre, le DIDS ou le NPPB, susceptibles de perturber l’endocytose médiée par la mégaline, n’affectent pas la captation d’albumine marquée par les explants placentaires. L’albumine pénétrerait donc dans le syncytiotrophoblaste principalement par un processus clathrine-dépendant. La mégaline ne jouerait ici qu’un rôle mineur dans l’entrée de la protéine. Un tel processus de recyclage de l’albumine pourrait être similaire à celui décrit pour les immunoglobulines G au niveau du syncytiotrophoblaste.

Ces mouvement d’entrée et de sortie de l’albumine ne semblent pas associés à la stimulation de la libération d’hPL et d’hCG par l’albumine. Ils pourraient par contre participer significativement, étant donné leur ampleur, à la nutrition fœtale. L’albumine est en effet un transporteur notoire d’ions et d’acides gras, molécules qui pourraient être acheminées au fœtus via le phénomène de recyclage placentaire de l’albumine mis en évidence par ce travail. /

The human placenta is the site of all maternal-fetal exchanges, and is also an active endocrine organ. Placental lactogen (hPL) and chorionic gonadotrophin (hCG) hormones are synthesized by the syncytiotrophoblast. So far, the mechanisms involved in the regulation of both hormones secretion remain elusive. In vitro, calcium inflow causes an immediate and sustained rise in the hPL and hCG releases from human term placenta explants. Moreover, increasing the extracellular concentration of albumin, the major maternal plasma protein in direct contact with the human trophoblast, stimulates the hPL and hCG releases in an immediate and transient way.

Our study have aimed to check the specificity of this secretory effect of albumin, to investigate the potential cellular messengers involved in the hPL and hCG releases, and to define the interaction between albumin and the throphoblast layer, using human term placenta explants.

Our results indicate that the triggering effect of albumin (5%, w/v) is largely mimicked by two other colloidal agents (dextran and polygelin). This “colloidal” stimulation of the hPL and hCG releases would involve the mobilization of calcium from intracellular pools. Three cellular messengers have been considered to mediate this process: the IPs/DAG, the cAMP, and the cGMP. Sodium fluoride, forskolin, or sodium nitroprusside, known activators of respectively the IPs, cAMP, and cGMP production, significantly increase the placental content of each of those messengers, without modifying the hPL and hCG releases. In addition, raising the extracellular concentration of albumin does not cause any change in the placental level of IPs, cAMP, and cGMP, while stimulating the hormonal release. These three signaling pathways are thus functional in human term trophoblast but do not appear to significantly modulate the hPL and hCG secretions.

Our findings show that albumin, labeled with 125I or with fluorescein, is rapidly internalized into the syncytiotrophoblast. Thereafter, the intact protein is largely recycled to the maternal circulation, through a temperature-sensitive and cytoskeleton-independent process. The labeled albumin remaining in placental explants is partially degraded. Three different mechanisms could participate to the albumin entry into the human placenta: the albondin-mediated endocytosis via the caveolae, the clathrin-dependent coated pits system, and the megalin-mediated endocytosis. Using immunohistochemistry, caveolin-1, marker of the caveolae, is localized in the endothelium of the fetal capillaries and not in the syncytiotrophoblast. By contrast, clathrin and megalin are observed only in the syncytiotrophoblast. Methyl-b-cyclodextrin, and chlorpromazine hydrochloride, known inhibitors of the clathrin-dependent endocytotic process, significantly reduce the placental uptake of labeled albumin. On the other hand, DIDS or NPPB, able to perturb the megalin-mediated endocytosis, do not affect the labeled albumin uptake. Thus, albumin seems to be internalized into the syncytiotrophoblast mainly through a clathrin-dependent mechanism. Megalin would only play a minor role in this process. Such movements of albumin in the human placenta may be similar to the recycling process reported for IgG at that site.

The placental apical recycling of albumin is not associated to the albumin triggering effect on the hPL and hCG releases. This quantitatively significant internalization process may participate to the fetus’ nutrition. Indeed, Albumin carries ions and fatty acid, which could be brought to the fetus via the protein recycling evidenced by our study.

Doctorat en sciences biomédicales
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Le rôle du EG-VEGF a été exploré dans le placenta humain et murin. Des hypothèses ont été émises quant à sa contribution dans les pathologies de la grossesse dont la toxémie gravidique et le retard de croissance intra-utérin
The role of EG-VEGF was explored in human and murine placenta. Assumptions were made about its contribution in pathologies of pregnancy including pre-eclampsia and intrauterine growth restriction

De nombreuses données indiquent qu'un petit poids à la naissance, résultant en partie d'une sous-nutrition materno-fœtale, est associé à une augmentation de la morbidité et de la mortalité durant la période néonatale, et conduit également à un risque accru de développer à l'âge adulte un syndrome métabolique (diabète de type 2, obésité, hypertension artérielle et dyslipidémie). Les mécanismes de cette programmation prénatale sont encore mal connus et impliqueraient plusieurs molécules et systèmes physiologiques distincts. De nombreuses études suggèrent que le placenta serait impliqué dans la programmations de ces pathologies métaboliques. En effet, celui-ci constitue un organe de communication entre la mère et son fœtus et participe à la régulation de l'homéostasie fœtale. En raison de la proportion croissante de femmes présentant des troubles de la nutrition durant la grossesse et en lien avec leurs répercussions potentielles chez la descendance, il est nécessaire de mieux comprendre les interactions entre l'alimentation maternelle et l'unité fœto-placentaire et d'identifier les mécanismes impliqués dans les altérations de la croissance fœtale. En conséquent, le placenta constitue un organe de choix pour étudier les interactions entre l'alimentation maternelle et le fœtus au cours de la grossesse. Durant cette thèse, nous avons tenté d'identifier de nouvelles voies moléculaires placentaires impliquées dans le contrôle de la croissance fœtale chez le rat, puis d'étudié l'expression de ces facteurs dans des placentas humains provenant de grossesses impliquant des anomalies de la croissance fœtale. Comme la malnutrition maternelle constitue une part importante dans l'étiologie de la restriction de croissance intra-utérine (RCIU), nous avons utilisé un modèle expérimental effectué chez le rat, qui consiste en une réduction (de 50% à 70%) de la ration alimentaire quotidienne maternelle durant la gestation. Ces régimes conduisent à des troubles de la croissance de l'unité fœto-placentaire révélés par des réductions drastiques du poids du placenta et des poids de naissance à terme. Afin d'identifier de nouvelles voies placentaires impliquées dans RCIU, nous avons utilisé deux méthodologies différentes: une approche protéomique et une évaluation de deux protéines récemment caractérisées.Premièrement, nous avons étudié le protéome placentaire chez le rat RCIU provenant de mères dénutris par une analyse protéomique (2D-PAGE et spectrométrie de masse). Cette stratégie nous a permis de découvrir de nouvelles voies modulées par le RCIU et, étonnamment, des modulations importantes ont été observées pour plusieurs protéines mitochondriales, suggérant un effet ciblé de la dénutrition sur ces organites. Par la suite, en utilisant diverses techniques d'analyses moléculaires, protéomiques et fonctionnelles, nous avons montré que ces organites élaborent une réponse adaptative à la restriction alimentaire maternelle qui pourrait avoir des conséquences sur la régulation de la croissance fœtale. Deuxièmement, nous avons étudié deux autres protéines atypiques: le brain-derived neurotrophic factor et l'hormone apéline. Nos résultats suggèrent que ces deux facteurs pourraient être impliqués, au niveau placentaire, dans le contrôle de la croissance fœtale à la fois chez le rat et chez l'homme. En conclusion, comme les techniques cliniques actuelles ne permettent pas de diagnostiquer avec précision un RCIU, nos résultats pourraient permettre une meilleure compréhension de la physiopathologie placentaire et permettre de développer de nouveaux marqueurs de diagnostique et/ou de traitement dans le but d'améliorer la croissance placentaire et fœtale en conditions pathologiques.

Human papillomavirus (HPV) is a double-stranded DNA virus, typically infecting mucosal or cutaneous epithelial keratinocytes. Today, more than 118 different HPV types have been formally described. Sexual transmission of mucosal HPVs is very common and generally asymptomatic, but HPV infection can be associated with benign lesions such as condylomata acuminata or, in rare cases, with malignant lesions such as cervical cancer. Two prophylactic vaccines are currently available in Europe, protecting against HPV-16 and HPV-18 (Cervarix&63720;) or against HPV-6, HPV-11, HPV-16 and HPV-18 (Gardasil&63720;). In order to assess the impact of the vaccination program, it is mandatory to obtain geographically widespread date on the baseline HPV prevalence and type distribution in cervical samples from women, presenting or not, normal or abnormal cytologic or histologic results. We undertook an epidemiological study in the Capital Region of Brussels to determine the HPV prevalence and type-distribution in 1526 cervical samples of women presenting a cytology within normal limits (WINL), atypical squamous cells of undetermined significance (ASC-US), low-grade squamous intra-epithelial lesions (LSIL), high-grade squamous intra-epithelial lesions (HSIL) or invasive cervical cancer (ICC). The HPV prevalence was 10.8% (95%CI: 8.8-12.8) for NILM, 34.5% (95%CI: 28.3-40.8) for ASC-US, 54.0% (95%CI: 47.4-60.6) for LSIL and 100% for HSIL and ICC. With an HPV-16 and HPV-18 prevalence of 63.3% (95%CI: 44.1-67.7) and 73.5% (95%CI: 63.0-84.0) in mono-infected HSIL and ICC, respectively, HPV 16/18 L1 VLP vaccines would be expected to significantly reduce the management and treatment of women suffering from HSIL and ICC in the Capital Region of Brussels. We also detected HPV-30, HPV-53, HPV-66 and HPV-68 in mono-infected HSIL and ICC samples, possibly providing arguments for the reconsideration of the carcinogenicity of these types.

Vertical transmission of HPV was also previously reported, but in most cases one could not exclude a placental contamination by HPV positive cells from an infected birth canal. In order to confirm that the placenta can be infected with HPV, we analysed residual cells from 35 transabdominally obtained placental samples from pregnant women undergoing chorionic villous sampling for screening of suspected foetal abnormalities and found that two samples were positive for HPV-16 and HPV-62, respectively. The clinical importance of these results remains to be elucidated, but the previously observed association between placental HPV infection and pregnancy loss might gain further in importance. HPV gene regulation in placental trophoblastic cells has not been studied so far. We studied the HPV-16 early gene expression regulation in transiently transfected monolayer cultured trophoblastic cells with an HPV-16 long control region (LCR) driven reporter plasmid. We observed important differences in constitutive HPV-16 LCR activities between trophoblastic cell lines and could identify progesterone as an important inducer of HPV-16 early gene expression. Steroid hormones are induced during pregnancy and could therefore lead to an enhanced expression of the E5, E6 and E7 proteins upon placental HPV infection. Since these proteins were previously shown to affect trophoblast adhesion, survival, migration and invasion, their enhanced expression might eventually contribute to pregnancy loss. We furthermore found that the transcription of episomally maintained HPV-16 is not regulated by E2 or E1, but by E5, E6 and/or E7.

Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques
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Etude réalisée pendant la gestation chez la rate rendue diabétique par injection de streptozotocine, dans le but d'identifier quelques facteurs impliqués dans le développement de l'hypotrophie foetale: sont évalués le rôle des perturbations hémodynamiques utéroplacentaires, et l'hypertonie du myomètre, avec les facteurs neuro-endocriniens impliqués dans ces modifications

Trypanosoma cruzi est un parasite protozoaire à multiplication intracellulaire, agent de la maladie de Chagas, infectant 16 à 18 millions de personnes en Amérique latine. Il peut être transmis de la mère infectée au fœtus dans 2 à 10 % des cas, mais ses autres effets sur la gestation ont été peu étudiés. Par ailleurs, les cytokines ont des effets sur la gestation. Certaines d’entre elles, comme l’interleukine-1, l’IL-4, l’IL-5, l’IL-10, le GM-CSF et le TGF-b2, sont bénéfiques pour la gestation, tandis que d’autres, comme l’IL-2, l’IL-12, l’IFN-g et le TNF-a ont des effets nocifs sur celle-ci. L’impact de l’infection à T. cruzi, stimulant la production de TNF-a et d’IFN-g, sur l'implantation et la croissance fœtale n’a pas été étudié.

Le but de notre travail était d’étudier les effets de l’infection aiguë à T. cruzi sur la capacité de reproduction de la souris. Nous avons ainsi évalué les effets de cette infection sur la fertilité, le développement et la viabilité des fœtus de souris et le rôle de l’IFN-g et du TNF produits au cours de l’infection sur le développement de la gestation.

Nous avons montré que l’infection aiguë à T. cruzi :i) diminue la capacité de reproduction de la souris ;ii) provoque une mortalité fœtale massive précoce (résorptions), tardive et néonatale associée à un retard de croissance intra-utérin, et ce, iii) en dehors de toute transmission congénitale du parasite.

Par ailleurs nos travaux montrent que la mortalité fœtale/néonatale est associée à une invasion parasitaire massive du placenta qui présente d’importantes lésions à type d’infiltrats inflammatoires, de nécrose ischémique, de dépôts de fibrine et de thromboses vasculaires. Nous avons noté qu’il existe une relation inverse entre la charge parasitaire des unités utéro-placentaires et la viabilité du conceptus, suggérant que ces lésions placentaires contribuent à la mortalité fœtale en limitant les échanges materno-fœtaux.

Enfin, nous avons également étudié le rôle de cytokines abortogènes comme le TNF et l’IFN-g, produites abondamment pendant l’infection aiguë de la souris par T. cruzi. Les taux sanguins maternels d’IFN-g étaient augmentés au 9ième mais pas aux 17ième et 19ième jours de gestation, alors que les taux de TNF sanguin et la production placentaire de cette cytokine augmentaient aux 17ième et 19ième jours de gestation. Afin d’évaluer le rôle de ces deux cytokines dans la mortalité fœtale, des souris ont été traitées par la pentoxifylline, pour inhiber la transcription du gène de TNF-a et diminuer la production d’IFN-g. Ces souris montraient une réduction de la mortalité fœtale à mi-gestation, associée à une diminution de la production du TNF placentaire, sans modifications des taux systémiques et sans effets sur l’IFN-g, suggérant la contribution du TNF dans la mortalité fœtale associée à l’infection aiguë par T. cruzi.

En conclusion, notre travail montre que l’infection aiguë à Trypanosoma cruzi exerce un effet particulièrement néfaste sur la capacité de reproduction et le développement de la gestation chez la souris et que les lésions placentaires liées à l’infection et la production de TNF par le placenta infecté contribuent à cet effet.

Doctorat en sciences biomédicales
info:eu-repo/semantics/nonPublished

Preeclampsia and molar pregnancy are two devastating placental pathologies characterized by an immature proliferative trophoblast phenotype accompanied by excessive cell death. It is therefore of paramount importance to study the regulation of cell fate in the placenta, to gain a further understanding of the mechanisms that contribute to these diseases. In this dissertation we report that during normal placental development and in preeclampsia, Matador (Mtd), a pro-apoptotic member of the Bcl-2 family, has a dual function in regulating trophoblast cell proliferation and death. Importantly, we reveal a novel role of Mtd-L in promoting cyclin E1 expression and cell cycle progression. Of clinical importance, we also identify that both cyclin E1 and the CDK inhibitor p27, are increased in severe early onset preeclampsia. However, the inhibitory function of p27 in this pathology may be hampered due to its increased phosphorylation at Ser10, resulting in its nuclear export. Of equal importance, data presented demonstrate that placentae from severe early onset preeclampsia display a molecular profile distinct from late onset preeclampsia or intrauterine growth restricted pregnancies. In the final data chapter we demonstrate that Mtd is highly expressed in molar tissue, where it localizes to both apoptotic and proliferative cells. Our data suggests that an abundance of Mtd and cyclin E1 in conjunction with the low level of p27 may contribute to the hyperproliferative nature of the disorder. The body of work in this dissertation uncovers novel insights into the regulation of trophoblast cell fate. Importantly, the impact of Mtd on cyclin E1 to promote G1-S transition is a novel mechanism found to regulate trophoblast cell proliferation in normal and pathological placentation. Equally important is our identification of molecular differences between placental pathologies that may help to differentiate early and late onset preeclampsia, IUGR and molar pregnancy.

This study is designed to investigate the nature of pathologically significant placentas and their corresponding fetal and neonatal outcomes in term infants. We aim to examine the correlation between specific placental pathologies and neonatal clinical conditions, including brain injury, requiring admission to a neonatal care unit and subsequent follow-up in our High Risk Newborn Follow-up Program (HRFU). A retrospective cohort study was conducted through review of maternal and neonatal reports. Overall 48 neonates had placentas submitted for examination. Sixty-one percent of placentas in the HRFU group and 62% of placentas in the non-HRFU group had findings consistent with ischemic changes, meconium staining and calcifications. Three infants had hypoxic ischemic encephalopathy. This study found no difference in placental pathology between non-HRFU infants and infants enrolled in the HRFU Program. This raises questions and warrants further study on the efficacy for placental submission as a predictive measure for neonatal outcomes.

Le rôle du EG-VEGF a été exploré dans le placenta humain et murin. Des hypothèses ont été émises quand à sa contribution dans les pathologies de la grossesse dont la toxémie gravidique et le retard de croissance intra-utérin.

Maternai peripheral hyperinsulinemia and fetal hyperinsulinism that occurs as a conséquence of the treatment of diabetic pregnancy hâve been associated with both gross and microscopic, cellular changes. Thèse include an apparent hyperplacentation and fetal macrosomia and trophoblastic morphofunctional pathology, which may contribute to increased morbidity and mortality rates. Reports hâve indicated that fetal and placental macrosomia does not always resuit from maternai hyperglycemia and that insulin m a y stimulate cellular prolifération in vitro. A family of growth factors known as the Insulin-like Growth Factors (IGFs) hâve been identified and shown to share insulin's biological activities. Thèse, too, are thought to play an important rôle in the growth and development of the fétus. Due to the structural similarities, insulin and the IGFs m a y bind with each other's receptors to elicit a response. The aim of this study was to investigate and compare the effects of insulin and the IGFs on the prolifération and differentiation of cells isolated from the human placenta.