L'informatique: un outil remarquable pour l'enseignement de la médecine interne générale [The informatics: a remarkable tool for teaching general internal medicine].

INTERMED training implies a three week course, integrated in the "primary care module" for medical students in the first master year at the school of medicine in Lausanne. INTERMED uses an innovative teaching method based on repetitive sequences of e-learning-based individual learning followed by collaborative learning activities in teams, named Team-based learning (TBL). The e-learning takes place in a web-based virtual learning environment using a series of interactive multimedia virtual patients. By using INTERMED students go through a complete medical encounter applying clinical reasoning and choosing the diagnostic and therapeutic approach. INTERMED offers an authentic experience in an engaging and safe environment where errors are allowed and without consequences.

Progressive multifocal leukoencephalopathy in common variable immunodeficiency: mitigated course under mirtazapine and mefloquine.

Demonstration of survival and outcome of progressive multifocal leukoencephalopathy (PML) in a 56-year-old patient with common variable immunodeficiency, consisting of severe hypogammaglobulinemia and CD4+ T lymphocytopenia, during continuous treatment with mirtazapine (30 mg/day) and mefloquine (250 mg/week) over 23 months. Regular clinical examinations including Rankin scale and Barthel index, nine-hole peg and box and block tests, Berg balance, 10-m walking tests, and Montreal Cognitive Assessment (MoCA) were done. Laboratory diagnostics included complete blood count and JC virus (JCV) concentration in cerebrospinal fluid (CSF). The noncoding control region (NCCR) of JCV, important for neurotropism and neurovirulence, was sequenced. Repetitive MRI investigated the course of brain lesions. JCV was detected in increasing concentrations (peak 2568 copies/ml CSF), and its NCCR was genetically rearranged. Under treatment, the rearrangement changed toward the archetype sequence, and later JCV DNA became undetectable. Total brain lesion volume decreased (8.54 to 3.97 cm(3)) and atrophy increased. Barthel (60 to 100 to 80 points) and Rankin (4 to 2 to 3) scores, gait stability, and box and block (7, 35, 25 pieces) and nine-hole peg (300, 50, 300 s) test performances first improved but subsequently worsened. Cognition and walking speed remained stable. Despite initial rapid deterioration, the patient survived under continuous treatment with mirtazapine and mefloquine even though he belongs to a PML subgroup that is usually fatal within a few months. This course was paralleled by JCV clones with presumably lower replication capability before JCV became undetectable. Neurological deficits were due to PML lesions and progressive brain atrophy.

Sleep in vitro : Erk pathway regulates sleep duration and sleep related genes

To date, for most biological and physiological phenomena, the scientific community has reach a consensus on their related function, except for sleep, which has an undetermined, albeit mystery, function. To further our understanding of sleep function(s), we first focused on the level of complexity at which sleep-like phenomenon can be observed. This lead to the development of an in vitro model. The second approach was to understand the molecular and cellular pathways regulating sleep and wakefulness, using both our in vitro and in vivo models. The third approach (ongoing) is to look across evolution when sleep or wakefulness appears. (1) To address the question as to whether sleep is a cellular property and how this is linked to the entire brain functioning, we developed a model of sleep in vitro by using dissociated primary cortical cultures. We aimed at simulating the major characteristics of sleep and wakefulness in vitro. We have shown that mature cortical cultures display a spontaneous electrical activity similar to sleep. When these cultures are stimulated by waking neurotransmitters, they show a tonic firing activity, similar to wakefulness, but return spontaneously to the "sleep-like" state 24h after stimulation. We have also shown that transcriptional, electrophysiological, and metabolic correlates of sleep and wakefulness can be reliably detected in dissociated cortical cultures. (2) To further understand at which molecular and cellular levels changes between sleep and wakefulness occur, we have used a pharmacological and systematic gene transcription approach in vitro and discovered a major role played by the Erk pathway. Indeed, pharmacological inhibition of this pathway in living animals decreased sleep by 2 hours per day and consolidated both sleep and wakefulness by reducing their fragmentation. (3) Finally, we tried to evaluate the presence of sleep in one of the most primitive species with a neural network. We set up Hydra as a model organism. We hypothesized that sleep as a cellular (neuronal) property may occur with the appearance of the most primitive nervous system. We were able to show that Hydra have periodic rest phases amounting to up to 5 hours per day. In conclusion, our work established an in vitro model to study sleep, discovered one of the major signaling pathways regulating vigilance states, and strongly suggests that sleep is a cellular property highly conserved at the molecular level during evolution. -- Jusqu'à ce jour, la communauté scientifique s'est mise d'accord sur la fonction d'une majorité des processus physiologiques, excepté pour le sommeil. En effet, la fonction du sommeil reste un mystère, et aucun consensus n'est atteint le concernant. Pour mieux comprendre la ou les fonctions du sommeil, (1) nous nous sommes d'abord concentré sur le niveau de complexité auquel un état ressemblant au sommeil peut être observé. Nous avons ainsi développé un modèle du sommeil in vitro, (2) nous avons disséqué les mécanismes moléculaires et cellulaires qui pourraient réguler le sommeil, (3) nous avons cherché à savoir si un état de sommeil peut être trouvé dans l'hydre, l'animal le plus primitif avec un système nerveux. (1) Pour répondre à la question de savoir à quel niveau de complexité apparaît un état de sommeil ou d'éveil, nous avons développé un modèle du sommeil, en utilisant des cellules dissociées de cortex. Nous avons essayé de reproduire les corrélats du sommeil et de l'éveil in vitro. Pour ce faire, nous avons développé des cultures qui montrent les signes électrophysiologiques du sommeil, puis quand stimulées chimiquement passent à un état proche de l'éveil et retournent dans un état de sommeil 24 heures après la stimulation. Notre modèle n'est pas parfait, mais nous avons montré que nous pouvions obtenir les corrélats électrophysiologiques, transcriptionnels et métaboliques du sommeil dans des cellules corticales dissociées. (2) Pour mieux comprendre ce qui se passe au niveau moléculaire et cellulaire durant les différents états de vigilance, nous avons utilisé ce modèle in vitro pour disséquer les différentes voies de signalisation moléculaire. Nous avons donc bloqué pharmacologiquement les voies majeures. Nous avons mis en évidence la voie Erkl/2 qui joue un rôle majeur dans la régulation du sommeil et dans la transcription des gènes qui corrèlent avec le cycle veille-sommeil. En effet, l'inhibition pharmacologique de cette voie chez la souris diminue de 2 heures la quantité du sommeil journalier et consolide l'éveil et le sommeil en diminuant leur fragmentation. (3) Finalement, nous avons cherché la présence du sommeil chez l'Hydre. Pour cela, nous avons étudié le comportement de l'Hydre pendant 24-48h et montrons que des périodes d'inactivité, semblable au sommeil, sont présentes dans cette espèce primitive. L'ensemble de ces travaux indique que le sommeil est une propriété cellulaire, présent chez tout animal avec un système nerveux et régulé par une voie de signalisation phylogénétiquement conservée.

Genomic insights into the Ixodes scapularis tick vector of Lyme disease.

Ticks transmit more pathogens to humans and animals than any other arthropod. We describe the 2.1 Gbp nuclear genome of the tick, Ixodes scapularis (Say), which vectors pathogens that cause Lyme disease, human granulocytic anaplasmosis, babesiosis and other diseases. The large genome reflects accumulation of repetitive DNA, new lineages of retro-transposons, and gene architecture patterns resembling ancient metazoans rather than pancrustaceans. Annotation of scaffolds representing ∼57% of the genome, reveals 20,486 protein-coding genes and expansions of gene families associated with tick-host interactions. We report insights from genome analyses into parasitic processes unique to ticks, including host 'questing', prolonged feeding, cuticle synthesis, blood meal concentration, novel methods of haemoglobin digestion, haem detoxification, vitellogenesis and prolonged off-host survival. We identify proteins associated with the agent of human granulocytic anaplasmosis, an emerging disease, and the encephalitis-causing Langat virus, and a population structure correlated to life-history traits and transmission of the Lyme disease agent.

Prevalence and determinants of periodic limb movements in the general population.

OBJECTIVE: Periodic limb movements during sleep (PLMS) are sleep phenomena characterized by periodic episodes of repetitive stereotyped limb movements. The aim of this study was to describe the prevalence and determinants of PLMS in a middle to older aged general population. METHODS: Data from 2,162 subjects (51.2% women, mean age = 58.4 ± 11.1 years) participating in a population-based study (HypnoLaus, Lausanne, Switzerland) were collected. Assessments included laboratory tests, sociodemographic data, personal and treatment history, and full polysomnography at home. PLMS index (PLMSI) was determined, and PLMSI > 15/h was considered as significant. RESULTS: Prevalence of PLMSI > 15/h was 28.6% (31.3% in men, 26% in women). Compared to subjects with PLMSI ≤ 15/h, subjects with PLMSI > 15/h were older (p < 0.001), were predominantly males (p = 0.007), had a higher proportion of restless legs syndrome (RLS; p < 0.001), had a higher body mass index (p = 0.001), and had a lower mean glomerular filtration rate (p < 0.001). Subjects with PLMSI > 15/h also had a higher prevalence of diabetes, hypertension, and beta-blocker or hypnotic treatments. The prevalence of antidepressant use was higher, but not statistically significant (p = 0.07). Single nucleotide polymorphisms (SNPs) within BTBD9 (rs3923809), TOX3 (rs3104788), and MEIS1 (rs2300478) genes were significantly associated with PLSMI > 15/h. Conversely, mean hemoglobin and ferritin levels were similar in both groups. In the multivariate analysis, age, male gender, antidepressant intake, RLS, and rs3923809, rs3104788, and rs2300478 SNPs were independently associated with PLMSI > 15/h. INTERPRETATION: PLMS are highly prevalent in our middle-aged European population. Age, male gender, RLS, antidepressant treatment, and specific BTBD9, TOX3, and MEIS1 SNP distribution are independent predictors of PLMSI > 15/h. ANN NEUROL 2016;79:464-474.

No Accumulation of Transposable Elements in Asexual Arthropods.

Transposable elements (TEs) and other repetitive DNA can accumulate in the absence of recombination, a process contributing to the degeneration of Y-chromosomes and other nonrecombining genome portions. A similar accumulation of repetitive DNA is expected for asexually reproducing species, given their entire genome is effectively nonrecombining. We tested this expectation by comparing the whole-genome TE loads of five asexual arthropod lineages and their sexual relatives, including asexual and sexual lineages of crustaceans (Daphnia water fleas), insects (Leptopilina wasps), and mites (Oribatida). Surprisingly, there was no evidence for increased TE load in genomes of asexual as compared to sexual lineages, neither for all classes of repetitive elements combined nor for specific TE families. Our study therefore suggests that nonrecombining genomes do not accumulate TEs like nonrecombining genomic regions of sexual lineages. Even if a slight but undetected increase of TEs were caused by asexual reproduction, it appears to be negligible compared to variance between species caused by processes unrelated to reproductive mode. It remains to be determined if molecular mechanisms underlying genome regulation in asexuals hamper TE activity. Alternatively, the differences in TE dynamics between nonrecombining genomes in asexual lineages versus nonrecombining genome portions in sexual species might stem from selection for benign TEs in asexual lineages because of the lack of genetic conflict between TEs and their hosts and/or because asexual lineages may only arise from sexual ancestors with particularly low TE loads.

Characterization of local and systemic immune-modulation in melanoma patients

Le mélanome cutané est un des cancers les plus agressifs et dont l'incidence augmente le plus en Suisse. Une fois métastatique, le pronostic de survie moyenne avec les thérapies actuelles est d'environ huit mois, avec moins de 5% de survie à cinq ans. Les récents progrès effectués dans la compréhension de la biologie de la cellule tumorale mais surtout dans l'importance du système immunitaire dans le contrôle de ce cancer ont permis le développement de nouveaux traitements novateurs et prometteurs. Ces thérapies, appelées immunothérapies, reposent sur la stimulation et l'augmentation de la réponse immunitaire à la tumeur. Alors que les derniers essais cliniques ont démontré l'efficacité de ces traitements chez les patients avec des stades avancés de la maladie, le contrôle de la maladie à long- terme est seulement atteint chez une minorité des patients. La suppression locale et systémique de la réponse immunitaire spécifique anti-tumorale apparaitrait comme une des raisons expliquant la persistance d'un mauvais pronostic clinique chez ces patients. Des études sur les souris ont montré que les vaisseaux lymphatiques joueraient un rôle primordial dans ce processus en induisant une tolérance immune, ce qui permettrait à la tumeur d'échapper au contrôle du système immunitaire et métastatiser plus facilement. Ces excitantes découvertes n'ont pas encore été établi et prouvé chez l'homme. Dans cette thèse, nous montrons pour la première fois que les vaisseaux lymphatiques sont directement impliqués dans la modulation de la réponse immunitaire au niveau local et systémique dans le mélanome chez l'homme. Ces récentes découvertes montrent le potentiel de combiner des thérapies visant le système lymphatique avec les immunothérapies actuellement utilisées afin d'améliorer le pronostic des patients atteint du mélanome. -- Cutaneous melanoma is one of the most invasive and metastatic human cancers and causes 75% of skin cancer mortality. Current therapies such as surgery and chemotherapy fail to control metastatic disease, and relapse occurs frequently due to microscopic residual lesions. It is, thus, essential to develop and optimize novel therapeutic strategies to improve curative responses in these patients. In recent decades, tumor immunologists have revealed the development of spontaneous adaptive immune responses in melanoma patients, leading to the accumulation of highly differentiated tumor-specific T cells at the tumor site. This remains one of the most powerful prognostic markers to date. Immunotherapies that augment the natural function of these tumor-specific T cells have since emerged as highly attractive therapeutic approaches to eliminate melanoma cells. While recent clinical trials have demonstrated great progress in the treatment of advanced stage melanoma, long-term disease control is still only achieved in a minority of patients. Local and systemic immune suppression by the tumor appears to be responsible, in part, for this poor clinical evolution. These facts underscore the need for a better analysis and characterization of immune- related pathways within the tumor microenvironment (TME), as well as at the systemic level. The overall goal of this thesis is, thus, to obtain greater insight into the complexity and heterogeneity of the TME in human melanoma, as well as to investigate immune modulation beyond the TME, which ultimately influences the immune system throughout the whole body. To achieve this, we established two main objectives: to precisely characterize local and systemic immune modulation (i) in untreated melanoma patients and (ii) in patients undergoing peptide vaccination or checkpoint blockade therapy with anti-cytotoxic T- lymphocyte-asisctaed protein-4 (CTLA-4) antibody. In the first and main part of this thesis, we analyzed lymphatic vessels in relation to anti-tumor immune responses in tissues from vaccinated patients using a combination of immunohistochemistry (IHC) techniques, whole slide scanning/analysis, and an automatic quantification system. Strikingly, we found that increased lymphatic vessel density was associated with high expression of immune suppressive molecules, low functionality of tumor-infiltrating CD8+ T cells and decreased cytokine production by tumor-antigen specific CD8+ T cells in the blood. These data revealed a previously unappreciated local and systemic role of lymphangiogenesis in modulating T cell responses in human cancer and support the use of therapies that target lymphatic vessels combined with existing and future T cell based therapies. In the second objective, we describe a metastatic melanoma patient who developed pulmonary sarcoid-like granulomatosis following repetitive vaccination with peptides and CpG. We demonstrated that the onset of this pulmonary autoimmune adverse event was related to the development of a strong and long-lasting tumor-specific CD8+ T cell response. This constitutes the first demonstration that a new generation tumor vaccine can induce the development of autoimmune adverse events. In the third objective, we assessed the use of Fourier Transform Infrared (FTIR) imaging to identify melanoma cells and lymphocyte subpopulations in lymph node (LN) metastasis tissues, thanks to a fruitful collaboration with researchers in Brussels. We demonstrated that the different cell types in metastatic LNs have different infrared spectral features allowing automated identification of these cells. This technic is therefore capable of distinguishing known and novel biological features in human tissues and has, therefore, significant potential as a tool for histopathological diagnosis and biomarker assessment. Finally, in the fourth objective, we investigated the role of colony- stimulating factor-1 (CSF-1) in modulating the anti-tumor response in ipilimumab-treated patients using IHC and in vitro co-cultures, revealing that melanoma cells produce CSF-1 via CTL-derived cytokines when attacked by cytotoxic T lymphocytes (CTLs), resulting in the recruitment of immunosuppressive monocytes. These findings support the combined use of CSF-1R blockade with T cell based immunotherapy for melanoma patients. Taken together, our results reveal the existence of novel mechanisms of immune modulation and thus promote the optimization of combination immunotherapies against melanoma. -- Le mélanome cutané est un des cancers humains les plus invasifs et métastatiques et est responsable de 75% de la mortalité liée aux cancers de la peau. Les thérapies comme la chirurgie et la chimiothérapie ont échoué à contrôler le mélanome métastatique, par ailleurs les rechutes sous ces traitements ont été montrées fréquentes. Il est donc essentiel de développer et d'optimiser de nouvelles stratégies thérapeutiques pour améliorer les réponses thérapeutiques de ces patients. Durant les dernières décennies, les immunologistes spécialisés dans les tumeurs ont démontré qu'un patient atteint du mélanome pouvait développer spontanément une réponse immune adaptative à sa tumeur et que l'accumulation de cellules T spécifiques tumorales au sein même de la tumeur était un des plus puissants facteurs pronostiques. Les immunothérapies qui ont pour but d'augmenter les fonctions naturelles de ces cellules T spécifiques tumorales ont donc émergé comme des approches thérapeutiques très attractives pour éliminer les cellules du mélanome. Alors que les derniers essais cliniques ont démontré un progrès important dans le traitement des formes avancées du mélanome, le contrôle de la maladie à long-terme est seulement atteint chez une minorité des patients. La suppression immune locale et systémique apparaitrait comme une des raisons expliquant la persistance d'un mauvais pronostic clinique chez ces patients. Ces considérations soulignent la nécessité de mieux analyser et caractériser les voies immunitaires non seulement au niveau local dans le microenvironement tumoral mais aussi au niveau systémique dans le sang des patients. Le but de cette thèse est d'obtenir une plus grande connaissance de la complexité et de l'hétérogénéité du microenvironement tumoral dans les mélanomes mais aussi d'investiguer la modulation immunitaire au delà du microenvironement tumoral au niveau systémique. Afin d'atteindre ce but, nous avons établi deux objectifs principaux : caractériser précisément la modulation locale et systémique du système immunitaire (i) chez les patients atteints du mélanome qui n'ont pas reçu de traitement et (ii) chez les patients qui ont été traités soit par des vaccins soit par des thérapies qui bloquent les points de contrôles. Dans la première et majeure partie de cette thèse, nous avons analysé les vaisseaux lymphatiques en relation avec la réponse immunitaire anti-tumorale dans les tissus des patients vaccinés grâce à des techniques d'immunohistochimie et de quantification informatisé et automatique des marquages. Nous avons trouvé qu'une densité élevée de vaisseaux lymphatiques dans la tumeur était associée à une plus grande expression de molécules immunosuppressives ainsi qu'à une diminution de la fonctionnalité des cellules T spécifiques tumoral dans la tumeur et dans le sang des patients. Ces résultats révèlent un rôle jusqu'à là inconnu des vaisseaux lymphatiques dans la modulation directe du système immunitaire au niveau local et systémique dans les cancers de l'homme. Cette recherche apporte finalement des preuves du potentiel de combiner des thérapies visant le système lymphatique avec des autres immunothérapies déjà utilisées en clinique. Dans le second objectif, nous rapportons le cas d'un patient atteint d'un mélanome avec de multiples métastases qui a développé à la suite de plusieurs vaccinations répétées et consécutives avec des peptides et du CpG, un évènement indésirable sous la forme d'une granulomatose pulmonaire sarcoid-like. Nous avons démontré que l'apparition de cet évènement était intimement liée au développement d'une réponse immunitaire durable et spécifique contre les antigènes de la tumeur. Par là- même, nous prouvons pour la première fois que la nouvelle génération de vaccins est aussi capable d'induire des effets indésirables auto-immuns. Pour le troisième objectif, nous avons voulu savoir si l'utilisation de la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) était capable d'identifier les cellules du mélanome ainsi que les différents sous-types cellulaires dans les ganglions métastatiques. Grâce à nos collaborateurs de Bruxelles, nous avons pu établir que les diverses composantes cellulaires des ganglions atteints par des métastases du mélanome présentaient des spectres infrarouges différents et qu'elles pouvaient être identifiées d'une façon automatique. Cette nouvelle technique permettrait donc de distinguer des caractéristiques biologiques connues ou nouvelles dans les tissus humains qui auraient des retombées pratiques importantes dans le diagnostic histopathologique et dans l'évaluation des biomarqueurs. Finalement dans le dernier objectif, nous avons investigué le rôle du facteur de stimulation des colonies (CSF-1) dans la modulation de la réponse immunitaire anti-tumorale chez les patients qui ont été traités par l'Ipilimumab. Nos expériences in vivo au niveau des tissus tumoraux et nos co-cultures in vitro nous ont permis de démontrer que les cytokines secrétées par les cellules T spécifiques anti-tumorales induisaient la sécrétion de CSF-1 dans les cellules du mélanome ce qui résultait en un recrutement de monocytes immunosuppresseurs. Dans son ensemble, cette thèse révèle donc l'existence de nouveaux mécanismes de modulation de la réponse immunitaire anti-tumorale et propose de nouvelles optimisations de combinaison d'immunothérapies contre le mélanome.

Reciprocal Effects on Neurocognitive and Metabolic Phenotypes in Mouse Models of 16p11.2 Deletion and Duplication Syndromes.

The 16p11.2 600 kb BP4-BP5 deletion and duplication syndromes have been associated with developmental delay; autism spectrum disorders; and reciprocal effects on the body mass index, head circumference and brain volumes. Here, we explored these relationships using novel engineered mouse models carrying a deletion (Del/+) or a duplication (Dup/+) of the Sult1a1-Spn region homologous to the human 16p11.2 BP4-BP5 locus. On a C57BL/6N inbred genetic background, Del/+ mice exhibited reduced weight and impaired adipogenesis, hyperactivity, repetitive behaviors, and recognition memory deficits. In contrast, Dup/+ mice showed largely opposite phenotypes. On a F1 C57BL/6N × C3B hybrid genetic background, we also observed alterations in social interaction in the Del/+ and the Dup/+ animals, with other robust phenotypes affecting recognition memory and weight. To explore the dosage effect of the 16p11.2 genes on metabolism, Del/+ and Dup/+ models were challenged with high fat and high sugar diet, which revealed opposite energy imbalance. Transcriptomic analysis revealed that the majority of the genes located in the Sult1a1-Spn region were sensitive to dosage with a major effect on several pathways associated with neurocognitive and metabolic phenotypes. Whereas the behavioral consequence of the 16p11 region genetic dosage was similar in mice and humans with activity and memory alterations, the metabolic defects were opposite: adult Del/+ mice are lean in comparison to the human obese phenotype and the Dup/+ mice are overweight in comparison to the human underweight phenotype. Together, these data indicate that the dosage imbalance at the 16p11.2 locus perturbs the expression of modifiers outside the CNV that can modulate the penetrance, expressivity and direction of effects in both humans and mice.