Subthalamic nucleus deep brain stimulation for Parkinson's disease : "Are we where we think we are ?

ABSTRACT High frequency electrical deep brain stimulation (DBS) of the subthalamic nucleus (STN) is a worldwide recognized therapy for the motor symptoms of Parkinson's disease in fluctuating patients who are progressively disabled despite medical treatment adjustments. However, such improvements emerge despite a lack of understanding of either the precise role of STN in human motor control or the mechanism(s) of action of DBS. Through the question "are we where we think we are", this thesis is first dedicated to the control of the position of the preoperatively defined target and of the implanted electrodes on magnetic resonance imaging (MRI). This anatomical approach will provide a way to identify more precisely the structure(s) involved by electrical stimulation. Then, a study of the correlation existing between the position of the preoperative target and the position of the electrode is performed. In this part, a unique opportunity is given to identify factors that may affect these correlation results. Finally, the whole work represents a « quality assessment » of the crucial steps of STN DBS: first, the target and the implanted electrode localisation procedures that have been developed in collaboration with the Radiological department; second the implantation procedure that has been performed nowadays on more than 50 parkinsonian patients in the Neurosurgical department of the Centre Hospitalier Universitaire Vaudois in collaboration with the Neurological department. This work is especially addressed to the multidisciplinary medical team involved in the surgical treatment of movement disorders, including also neurophysiologists, neuropsychologists and psychiatrists. RESUME La stimulation électrique à haute fréquence du noyau sous-thalamique est à ce jour mondialement reconnue pour le traitement des symptômes moteurs de la maladie de Parkinson chez des patients sévèrement atteints et chez qui la réponse fluctuante au traitement médicamenteux ne peut être améliorée de façon satisfaisante. Cependant, les résultats observés surviennent malgré une compréhension approximative et controversée du rôle réel du noyau sous-thalamique dans le contrôle du mouvement volontaire aussi bien que des mécanismes d'action de la stimulation cérébrale profonde. A travers la question « sommes-nous où nous pensons être », cette thèse est tout d'abord consacrée à l'étude du contrôle de la position de la cible définie avant l'intervention et de la position des électrodes implantées sur l'imagerie par résonance magnétique (IRM). Cette approche anatomique permettra d'identifier plus précisément la (les) structure(s) influencées par la stimulation électrique. Ensuite, une étude de la corrélation existant entre la position de la cible préopératoire et la position des électrodes implantées est effectuée. Elle a pour but de mettre en évidence les facteurs influençant les résultats de cette corrélation. Enfin, le travail dans son ensemble est un « contrôle de qualité » des étapes cruciales de la stimulation du noyau sous-thalamique : premièrement, des méthodes de localisation de la cible et des électrodes implantées effectuées sur IRM, développées en collaboration avec le service de Radiologie ; deuxièmement, de la méthode d'implantation utilisée à ce jour chez plus de 50 patients dans le service de Neurochirurgie du Centre Hospitalier Universitaire Vaudois en collaboration avec le service de Neurologie. Ce travail s'adresse spécialement aux équipes médicales pluridisciplinaires impliquées dans le traitement chirurgical des mouvements anormaux, incluant également des neurophysiologistes, des neuropsychologues et des psychiatres.

Numerical simulation of ambient seismic wavefield modification caused by pore-fluid effects in an oil reservoir

We have modeled numerically the seismic response of a poroelastic inclusion with properties applicable to an oil reservoir that interacts with an ambient wavefield. The model includes wave-induced fluid flow caused by pressure differences between mesoscopic-scale (i.e., in the order of centimeters to meters) heterogeneities. We used a viscoelastic approximation on the macroscopic scale to implement the attenuation and dispersion resulting from this mesoscopic-scale theory in numerical simulations of wave propagation on the kilometer scale. This upscaling method includes finite-element modeling of wave-induced fluid flow to determine effective seismic properties of the poroelastic media, such as attenuation of P- and S-waves. The fitted, equivalent, viscoelastic behavior is implemented in finite-difference wave propagation simulations. With this two-stage process, we model numerically the quasi-poroelastic wave-propagation on the kilometer scale and study the impact of fluid properties and fluid saturation on the modeled seismic amplitudes. In particular, we addressed the question of whether poroelastic effects within an oil reservoir may be a plausible explanation for low-frequency ambient wavefield modifications observed at oil fields in recent years. Our results indicate that ambient wavefield modification is expected to occur for oil reservoirs exhibiting high attenuation. Whether or not such modifications can be detected in surface recordings, however, will depend on acquisition design and noise mitigation processing as well as site-specific conditions, such as the geologic complexity of the subsurface, the nature of the ambient wavefield, and the amount of surface noise.

Saturable metabolism of continuous high-dose ifosfamide with mesna and GM-CSF: a pharmacokinetic study in advanced sarcoma patients. Swiss Group for Clinical Cancer Research (SAKK).

BACKGROUND: The aim of this study was to assess the pharmacology, toxicity and activity of high-dose ifosfamide mesna +/- GM-CSF administered by a five-day continuous infusion at a total ifosfamide dose of 12-18 g/m2 in adult patients with advanced sarcomas. PATIENTS AND METHODS: Between January 1991 and October 1992 32 patients with advanced or metastatic sarcoma were entered the study. Twenty-seven patients were pretreated including twenty-three with prior ifosfamide at less than 8 g/m2 total dose/cycle. In 25 patients (27 cycles) extensive pharmacokinetic analyses were performed. RESULTS: The area under the plasma concentration-time curve (AUC) for ifosfamide increased linearly with dose while the AUC's of the metabolites measured in plasma by thin-layer chromatography did not increase with dose, particularly that of the active metabolite isophosphoramide mustard. Furthermore the AUC of the inactive carboxymetabolite did not increase with dose. Interpatient variability of pharmacokinetic parameters was high. Dose-limiting toxicity was myelosuppression at 18 g/m2 total dose with grade 4 neutropenia in five of six patients and grade 4 thrombocytopenia in four of six patients. Therefore the maximum tolerated dose was considered to be 18 g/m2 total dose. There was one CR and eleven PR in twenty-nine evaluable patients (overall response rate 41%). CONCLUSION: Both the activation and inactivation pathways of ifosfamide are non-linear and saturable at high-doses although the pharmacokinetics of the parent drug itself are dose linear. Ifosfamide doses greater than 14-16 g/m2 per cycle appear to result in a relative decrease of the active metabolite isophosphoramide mustard. These data suggest a dose-dependent saturation or even inhibition of ifosfamide metabolism by increasing high dose ifosfamide and suggest the need for further metabolic studies.

Serial protein labeling with infrared maleimide dyes to identify cysteine modifications

Cysteine thiol modifications are increasingly recognized to occur under both physiological and pathophysiological conditions, making their accurate detection, identification and quantification of growing importance. However, saturation labeling of thiols with fluorescent dyes results in poor protein recuperation and therefore requires the use of large quantities of starting material. This is especially important in sequential dye-labeling steps when applied for an identification of cysteine modifications. First, we studied the effects of different detergents during labeling procedure, i.e. Tween 20, Triton X-100 and CHAPS, on protein yield and composition. Tween 20 and Triton X-100 resulted in yields of around 50% labeled proteins compared to only 10% with PBS alone and a most diversified 2-DE protein pattern. Secondly, Tween 20 was used for serial protein labeling with maleimid fluorophores, first to conjugate to accessible thiols and after a reduction to label with another fluorophore previously masked di-sulphide and/or oxidized proteins in frontal cortex autopsy tissue of a subject with mild Alzheimer's disease. Two-DE DIGE revealed a complex protein pattern of readily labeled thiols and di-sulphide and/or oxidized proteins. Seventeen proteins were identified by MALDI-TOF and by peptide fingerprints. Several proteins were oxidized and involved in Alzheimer's disease. However methionine oxidation was prevalent. Infrared DIGE may provide an additional tool for an identification of oxidation susceptible proteins.

Multisensory Integration and Perceptual Enhancement

We perceive our environment through multiple sensory channels. Nonetheless, research has traditionally focused on the investigation of sensory processing within single modalities. Thus, investigating how our brain integrates multisensory information is of crucial importance for understanding how organisms cope with a constantly changing and dynamic environment. During my thesis I have investigated how multisensory events impact our perception and brain responses, either when auditory-visual stimuli were presented simultaneously or how multisensory events at one point in time impact later unisensory processing. In "Looming signals reveal synergistic principles of multisensory integration" (Cappe, Thelen et al., 2012) we investigated the neuronal substrates involved in motion detection in depth under multisensory vs. unisensory conditions. We have shown that congruent auditory-visual looming (i.e. approaching) signals are preferentially integrated by the brain. Further, we show that early effects under these conditions are relevant for behavior, effectively speeding up responses to these combined stimulus presentations. In "Electrical neuroimaging of memory discrimination based on single-trial multisensory learning" (Thelen et al., 2012), we investigated the behavioral impact of single encounters with meaningless auditory-visual object parings upon subsequent visual object recognition. In addition to showing that these encounters lead to impaired recognition accuracy upon repeated visual presentations, we have shown that the brain discriminates images as soon as ~100ms post-stimulus onset according to the initial encounter context. In "Single-trial multisensory memories affect later visual and auditory object recognition" (Thelen et al., in review) we have addressed whether auditory object recognition is affected by single-trial multisensory memories, and whether recognition accuracy of sounds was similarly affected by the initial encounter context as visual objects. We found that this is in fact the case. We propose that a common underlying brain network is differentially involved during encoding and retrieval of images and sounds based on our behavioral findings. - Nous percevons l'environnement qui nous entoure à l'aide de plusieurs organes sensoriels. Antérieurement, la recherche sur la perception s'est focalisée sur l'étude des systèmes sensoriels indépendamment les uns des autres. Cependant, l'étude des processus cérébraux qui soutiennent l'intégration de l'information multisensorielle est d'une importance cruciale pour comprendre comment notre cerveau travail en réponse à un monde dynamique en perpétuel changement. Pendant ma thèse, j'ai ainsi étudié comment des événements multisensoriels impactent notre perception immédiate et/ou ultérieure et comment ils sont traités par notre cerveau. Dans l'étude " Looming signals reveal synergistic principles of multisensory integration" (Cappe, Thelen et al., 2012), nous nous sommes intéressés aux processus neuronaux impliqués dans la détection de mouvements à l'aide de l'utilisation de stimuli audio-visuels seuls ou combinés. Nos résultats ont montré que notre cerveau intègre de manière préférentielle des stimuli audio-visuels combinés s'approchant de l'observateur. De plus, nous avons montré que des effets précoces, observés au niveau de la réponse cérébrale, influencent notre comportement, en accélérant la détection de ces stimuli. Dans l'étude "Electrical neuroimaging of memory discrimination based on single-trial multisensory learning" (Thelen et al., 2012), nous nous sommes intéressés à l'impact qu'a la présentation d'un stimulus audio-visuel sur l'exactitude de reconnaissance d'une image. Nous avons étudié comment la présentation d'une combinaison audio-visuelle sans signification, impacte, au niveau comportementale et cérébral, sur la reconnaissance ultérieure de l'image. Les résultats ont montré que l'exactitude de la reconnaissance d'images, présentées dans le passé, avec un son sans signification, est inférieure à celle obtenue dans le cas d'images présentées seules. De plus, notre cerveau différencie ces deux types de stimuli très tôt dans le traitement d'images. Dans l'étude "Single-trial multisensory memories affect later visual and auditory object recognition" (Thelen et al., in review), nous nous sommes posés la question si l'exactitude de ia reconnaissance de sons était affectée de manière semblable par la présentation d'événements multisensoriels passés. Ceci a été vérifié par nos résultats. Nous avons proposé que cette similitude puisse être expliquée par le recrutement différentiel d'un réseau neuronal commun.

RF pulse concatenation for spatially selective inversion

It is shown that spatially selective inversion and saturation can be achieved by concatenation of RF pulses with lower flip angles. A concatenation rule which enables global doubling of the flip angle of any given excitation pulse applied to initial z magnetization is proposed. In this fashion, the selectivity of the single pulse is preserved, making the high selectivity achievable in the low flip-angle regime available for inversion and large flip-angle saturation purposes. The profile quality achievable with exemplary concatenated pulses is investigated in comparison with adiabatic inversion. It is verified that by using concatenated inversion in the transfer insensitive labeling technique (TILT), the MT artifact is suppressed. Copyright 2000 Academic Press.

Low prevalence of atrial fibrillation in asymptomatic adults in Geneva, Switzerland

Rapport de synthèse « Faible prévalence de la fibrillation auriculaire chez des adultes asymptomatiques à Genève, Suisse » But : l'augmentation de la prévalence de la fibrillation auriculaire (FA) est dans les pays développés un problème de santé publique. L'ampleur de cette augmentation demeure cependant peu claire. L'objectif de ce travail est de déterminer la prévalence de la FA au sein d'un échantillon représentatif d'adultes asymptomatiques de plus de 50 ans. Méthode : entre janvier 2005 et décembre 2007, des individus résidants du canton de Genève et ayant déjà participé précédemment à une étude randomisée ont été invités pour un examen de contrôle. Le diagnostic de FA a été posé à l'aide d'un tracé électrocardiographique 6 pistes. Tous les tracés ont étés revus par un cardiologue. Les prévalences de FA ont ensuite été standardisées pour la distribution d'âge dans la population genevoise. Une prise de sang veineuse a été réalisée chez tous les participants après 8 heures de jeûne et la glycémie, la triglyceridémie, le cholestérol sérique total ainsi que le cholestérol HDL sérique ont été déterminés. Résultats : la participation a été de 72.8%. 29 cas de FA (22 hommes) ont été diagnostiqués parmi 3285 sujets (1696 hommes). La prévalence de la FA (95% Cl) était de 0.88% (0.86, 0.90). La prévalence standardisée pour l'âge était légèrement plus élevée [0.94% (0.91, 0.97), hommes: 1.23% (1.19, 1.27), femmes; 0.54% (0.47, 0.61)]. Les sujets avec une FA étaient plus âgés (72.1 vs. 63.1 ans, ρ < 0.0001), plus souvent de sexe masculin (75.9% vs. 50.4%, ρ = 0.0087), avaient un indice de masse corporelle plus élevé (27.9 vs. 25,9 kg/m2, ρ = 0.011), un périmètre abdominal plus important (98.8 vs. 90.2 cm, ρ = 0.0034), une tension artérielle diastolique plus élevée (80.9 vs. 75.7mmhg, ρ = 0.0093), un cholestérol sérique total plus bas (5.16 vs. 5.75mmol/L, ρ = 0.0019) et un HDL cholestérol sérique plus bas (1.31 vs. 1.48 mmol/L, ρ = 0.02). A l'anamnèse un antécédent « d'embolie artérielle » (cérébrale ou membres inférieurs) était significativement plus fréquent chez les sujets avec une FA (10.3 vs. 3.3%, ρ = 0.03). Conclusion : cette étude basée sur une population suisse asymptomatique montre une prévalence de la FA inférieure à 1%. Ces résultats sont moins alarmants que ceux obtenus lors de précédentes études.

Numerical analysis of wave-induced fluid flow effects on seismic data: Application to monitoring of CO2 storage at the Sleipner Field

In this work we analyze how patchy distributions of CO2 and brine within sand reservoirs may lead to significant attenuation and velocity dispersion effects, which in turn may have a profound impact on surface seismic data. The ultimate goal of this paper is to contribute to the understanding of these processes within the framework of the seismic monitoring of CO2 sequestration, a key strategy to mitigate global warming. We first carry out a Monte Carlo analysis to study the statistical behavior of attenuation and velocity dispersion of compressional waves traveling through rocks with properties similar to those at the Utsira Sand, Sleipner field, containing quasi-fractal patchy distributions of CO2 and brine. These results show that the mean patch size and CO2 saturation play key roles in the observed wave-induced fluid flow effects. The latter can be remarkably important when CO2 concentrations are low and mean patch sizes are relatively large. To analyze these effects on the corresponding surface seismic data, we perform numerical simulations of wave propagation considering reservoir models and CO2 accumulation patterns similar to the CO2 injection site in the Sleipner field. These numerical experiments suggest that wave-induced fluid flow effects may produce changes in the reservoir's seismic response, modifying significantly the main seismic attributes usually employed in the characterization of these environments. Consequently, the determination of the nature of the fluid distributions as well as the proper modeling of the seismic data constitute important aspects that should not be ignored in the seismic monitoring of CO2 sequestration problems.

Cell locations AQP1, AQP4 and 9 in the non-human primate brain

Rapport de synthèse : La présence de trois canaux d'eau, appelés aquaporines AQP1, AQP4 et AQP9, a été observée dans le cerveau sain ainsi que dans plusieurs modèles des pathologies cérébrales des rongeurs. Peu est connu sur la distribution des AQP dans le cerveau des primates. Cette connaissance sera utile pour des futurs essaies médicamenteux qui visent à prévenir la formation des oedèmes cérébraux. Nous avons étudié l'expression et la distribution cellulaire des AQP1, 4 et 9 dans le cerveau primate non-humain. La distribution des AQP4 dans le cerveau primate non-humain a été observée dans des astrocytes périvasculaires, comparable à l'observation faite dans le cerveau du rongeur. Contrairement à ce qui a été décrit chez le rongeur, l'AQPI chez le primate est exprimée dans les processus et dans les prolongations périvasculaires d'un sous-type d'astrocytes, qui est avant tout localisé dans la matière blanche et dans la glia limitans et qui est peut-être impliqué dans l'homéostasie de l'eau. L'AQPI a aussi été observée dans les neurones qui innervent des vaisseaux sanguins de la pie-mère, suggérant un rôle possible dans la régularisation de la vascularisation cérébrale. Comme décrit chez le rongeur, le mRNA et les protéines de l'AQP9 ont été détectés dans des astrocytes et dans des neurones catécholaminergiques. Chez le primate, des localisations supplémentaires ont été observées dans des populations de neurones placées dans certaines zones corticales. Cet article décrit une étude détaillée sur la distribution des AQP1, 4 et 9 dans le cerveau primate non-humain. Les observations faites s'additionnent aux data déjà publié sur le cerveau du rongeur. Ces importantes différences entre les espèces doivent être considérées dans l'évaluation des médicaments qui agiront potentiellement sur des AQP des primates non-humains avant d'entrer dans la phase des essais cliniques sur des humains.

Etude de l'activation et de l'inactivation pH-dépendantes des canaux ASICs (Acide-Sensing Ion Channels)

RESUME: Etude de l'activation et de l'inactivation pH-dépendantes des canaux ASICs (Acid-Sensing Ion Channels) Benoîte BARGETON, Département de Pharmacologie et de Toxicologie, Université de Lausanne, rue du Bugnon 27, CH-1005 Lausanne, Suisse Les canaux sodiques ASICs (Acid-Sensing Ion Channels) participent à la signalisation neuronale dans les systèmes nerveux périphérique et central. Ces canaux non voltage dépendants sont impliqués dans l'apprentissage, l'expression de la peur, la neurodégénération consécutive à une attaque cérébrale et la douleur. Les bases moléculaires sous-tendant leur activité ne sont pas encore totalement comprises. Ces canaux sont activés par une acidification du milieu extracellulaire et régulés, entre autres, par des ions tels que le Ca2+, le Zn2+ et le CI". La cristallisation de ASIC inactivé a été publiée. Le canal est un trimére de sous-unités identiques ou homologues. Chaque sous-unité a été décrite en analogie à un avant bras, un poignet et une main constituée d'un pouce, d'un doigt, d'une articulation, une boule β et une paume. Nous avons appliqué une approche bioinformatique systématique pour identifier les pH senseurs putatifs de ASICIa. Le rôle des pH senseurs putatifs a été testé par mutagénèse dirigée et des modifications chimiques combinées à une analyse fonctionnelle afin de comprendre comment les variations de ρ H ouvrent ces canaux. Les pH senseurs sont des acides aspartiques et glutamiques éparpillés sur la boucle extracellulaire suggérant que les changements de pH contrôlent l'activation et l'inactivation de ASIC en (dé)protonant ces résidus en divers endroits de la protéine. Par exemple lors de l'activation, la protonation des résidus à l'interface entre le pouce, la boule β et le doigt d'une même sous-unité induit un mouvement du pouce vers la bouie β et le doigt. De même lors de l'inactivation du canal les paumes des trois sous-unités formant une cavité se rapprochent. D'après notre approche bioinformatique, aucune histidine n'est impliquée dans la détection des variations de pH extracellulaire c'est-à-dire qu'aucune histidine ne serait un pH-senseur. Deux histidines de ASIC2a lient le Zn2+ et modifient l'affinité apparente du canal pour les protons. Une seule des deux est conservée parmi tous les ASICs, hASICIa H163. Elle forme un réseau de liaison hydrogène avec ses voisins conservés. L'étude détaillée de ce domaine, Pinterzone, montre son importance dans l'expression fonctionnelle des canaux. La perturbation de ce réseau par l'introduction d'un résidu hydrophobe (cystéine) par mutagénèse dirigée diminue l'expression du canal à la membrane plasmique. La modification des cystéines introduites par des réactifs spécifiques aux groupements sulfhydryle inhibe les canaux mutés en diminuant leur probabilité d'ouverture. Ces travaux décrivent les effets de l'acidification du milieu extracellulaire sur les canaux ASICs. ABSTRACT: Study of pH-dependent activation and inactivation of ASIC channels Benoîte BARGETON, Department of Pharmacology and Toxicology, University of Lausanne, Rue du Bugnon 27, CH-1G05 Lausanne, Switzerland The ASIC (Acid-Sensing Ion Channels) sodium channels are involved in neuronal signaling in the central and peripheral nervous system. These non-voltage-gated channels are involved in learning, the expression of fear, neurodegeneration after ischemia and pain sensation. The molecular bases underlying their activity are not yet fully understood. ASICs are activated by extracellular acidification and regulated, eg by ions such as Ca2+, the Zn2+ and CI". The crystallization of inactivated ASIC has been published. The channel is a trimer of identical or homologous subunits. Each subunit has been described in analogy to a forearm, wrist and hand consisting of a thumb, a finger, a knuckle, a β-ball and a palm. We applied a systematic computational approach to identify putative pH sensor(s) of ASICIa. The role of putative pH sensors has been tested by site-directed mutagenesis and chemical modification combined with functional analysis in order to understand how changes in pH open these channels. The pH sensors are aspartic and glutamic acids distributed throughout the extracellular loop, suggesting that changes in pH control activation and inactivation of ASIC by protonation / deprotonation of many residues in different parts of the protein. During activation the protonation of various residues at the interface between the finger, the thumb and the β-ball induces the movement of the thumb toward the finger and the β-ball. During inactivation of the channel the palms of the three subunits forming a cavity approach each other. No histidine has been shown to be involved in extracellular pH changes detection, i.e. no histidine is a pH- sensor. Two histidines of ASIC2 bind Zn2+ and alter the apparent affinity of channel for protons. Only one of the two His is conserved among all ASICs, hASICIa H163. This residue is part of a network of hydrogen bonding with its conserved neighbors. The detailed study of this area, the interzone, shows its importance in the functional expression of ASICs. Disturbance of this network by the introduction of hydrophobic residues decreases the cell surface channel expression. Chemical modification of the introduced cysteines by thiol reactive compounds inhibits the mutated channels by a reduction of their open probability. These studies describe the effects of extracellular acidification on ASICs. RESUME GRAND PUBLIC: Etude de l'activation et de l'inactivation pH-dépendantes des canaux ASICs (Acid-Sensing Ion Channels) Benoîte BARGETON, Département de Pharmacologie et de Toxicologie, Université de Lausanne, rue du Bugnon 27, CH-1005 Lausanne, Suisse La transmission synaptique est un processus chimique entre deux neurones impliquant des neurotransmetteurs et leurs récepteurs. Un dysfonctionnement de certains types de synapses est à l'origine de beaucoup de troubles nerveux, tels que certaine forme d'épilepsie et de l'attention. Les récepteurs des neurotransmetteurs sont de très bonnes cibles thérapeutiques dans de nombreuses neuropathologies. Les canaux ASICs sont impliqués dans la neurodégénération consécutive à une attaque cérébrale et les bloquer pourraient permettre aux patients d'avoir moins de séquelles. Les canaux ASICs sont des détecteurs de l'acidité qui apparaît lors de situations pathologiques comme l'ischémie et l'inflammation. Ces canaux sont également impliqués dans des douleurs. Cibler spécifiquement ces canaux permettrait d'avoir de nouveaux outils thérapeutiques car à l'heure actuelle l'inhibiteur de choix, l'amiloride, bloque beaucoup d'autres canaux empêchant son utilisation pour bloquer les ASICs. C'est pourquoi il faut connaître et comprendre les bases moléculaires du fonctionnement de ces récepteurs. Les ASICs formés de trois sous-unités détectent les variations de l'acidité puis s'ouvrent transitoirement pour laisser entrer des ions chargés positivement dans la cellule ce qui active la signalisation neuronale. Afin de comprendre les bases moléculaires de l'activité des ASICs nous avons déterminé les sites de liaison des protons (pH-senseurs), ligands naturels des ASICs et décrit une zone importante pour l'expression fonctionnelle de ces canaux. Grâce à une validation systématique de résultats obtenus en collaboration avec l'Institut Suisse de Bioinformatique, nous avons décrit les pH-senseurs de ASICIa. Ces résultats, combinés à ceux d'autres groupes de recherche, nous ont permis de mieux comprendre comment les ASICs sont ouverts par une acidification du milieu extracellulaire. Une seconde étude souligne le rôle structural crucial d'une région conservée parmi tous les canaux ASICs : y toucher c'est diminuer l'activité de la protéine. Ce domaine permet l'harmonisation des changements dus à l'acidification du milieu extracellulaire au sein d'une même sous-unité c'est-à-dire qu'elle participe à l'induction de l'inactivation due à l'activation du canal Cette étude décrit donc quelle région de la protéine atteindre pour la bloquer efficacement en faisant une cible thérapeutique de choix.

Murine alpha1-adrenoceptor subtypes. I. Radioligand binding studies.

Alpha1-adrenoceptors were identified in murine tissues by [3H]prazosin saturation binding studies, with a rank order of cerebral cortex > cerebellum > liver > lung > kidney > heart > spleen, with the spleen not exhibiting detectable expression. Competition binding studies were performed with 5-methylurapidil, BMY 7378, methoxamine, (+)-niguldipine, noradrenaline, SB 216469 and tamsulosin. On the basis of monophasic low-affinity competition by BMY 7378, alpha1D-adrenoceptors were not detected at the protein level in any tissue. On the basis of competition studies with the alpha1A/alpha1B-discriminating drugs, alpha1B-adrenoceptors appeared to be the predominant or even the sole subtype in murine liver, lung and cerebellum, whereas murine cerebral cortex and kidney contained approximately 30% and 50% of alpha1A-adrenoceptors, respectively. The affinities of the various competitors in the murine tissues were quite similar to those reported from other species. The ratio of high- and low-affinity sites for tamsulosin did not in all cases match the percentages of alpha1A- and alpha1B-adrenoceptors detected by the other competitors; however, the low-affinity component of the tamsulosin competition curves was abolished in the cerebral cortex of alpha1B-adrenoceptor knockout mice. Treatment with chloroethylclonidine (10 microM, 30 min, 37 degrees C) inactivated the alpha1-adrenoceptors in all tissues by >75%. When the concentration-dependent inactivation of tissue alpha1B-adrenoceptors (liver) and tissue alpha1A-adrenoceptors (cerebral cortex from alpha1B-adrenoceptor knockout mice) was compared, alpha1A-adrenoceptors were only slightly less sensitive toward chloroethylclonidine than alpha1B-adrenoceptors. We conclude that murine tissues express alpha1A- and alpha1B-adrenoceptors, which are largely similar to those in other species. However, the tissue-specific distribution of subtypes may differ from that of other species.

Incidence and mechanisms of cerebral ischemia in early clinical head injury.

Antemortem demonstration of ischemia has proved elusive in head injury because regional CBF reductions may represent hypoperfusion appropriately coupled to hypometabolism. Fifteen patients underwent positron emission tomography within 24 hours of head injury to map cerebral blood flow (CBF), cerebral oxygen metabolism (CMRO2), and oxygen extraction fraction (OEF). We estimated the volume of ischemic brain (IBV) and used the standard deviation of the OEF distribution to estimate the efficiency of coupling between CBF and CMRO2. The IBV in patients was significantly higher than controls (67 +/- 69 vs. 2 +/- 3 mL; P < 0.01). The coexistence of relative ischemia and hyperemia in some patients implies mismatching of perfusion to oxygen use. Whereas the saturation of jugular bulb blood (SjO2) correlated with the IBV (r = 0.8, P < 0.01), SjO2 values of 50% were only achieved at an IBV of 170 +/- 63 mL (mean +/- 95% CI), which equates to 13 +/- 5% of the brain. Increases in IBV correlated with a poor Glasgow Outcome Score 6 months after injury (rho = -0.6, P < 0.05). These results suggest significant ischemia within the first day after head injury. The ischemic burden represented by this "traumatic penumbra" is poorly detected by bedside clinical monitors and has significant associations with outcome.

Ponction lombaire [Lumbar puncture]

La ponction lombaire (PL) est un geste fréquent en médecine interne, en particulier dans les services d'urgences. Dans cet article, nous présentons une description détaillée de ce geste en donnant quelques conseils pratiques pour sa réussite, la gestion des cas difficiles et la prévention des complications. Nous abordons aussi des questions pratiques comme l'indication à une imagerie cérébrale avant le geste et la mobilisation après la PL. La connaissance des indications, des détails de la procédure ainsi que des complications potentielles et de leur prise en charge constitue la base pour une information complète à donner au patient. Lumbar puncture (LP) is a procedure frequently performed by internists. The aim of this article is to describe in detail the procedure, to give some practical advices to always succeed in doing a lumbar puncture and to discuss the most frequent complications, how to prevent them and how to treat them. We will also answer some frequently asked questions, such as indications to perform neuroimaging before a lumbar puncture, or patient mobilisation after LP. Knowledge of these points is key to give a complete information to the patients and obtain an informed consent

Reversible and irreversible pollutant-induced bacterial cellular stress effects measured by ethidium bromide uptake and efflux.

Chemical pollution is known to affect microbial community composition but it is poorly understood how toxic compounds influence physiology of single cells that may lay at the basis of loss of reproductive fitness. Here we analyze physiological disturbances of a variety of chemical pollutants at single cell level using the bacterium Pseudomonas fluorescens in an oligotrophic growth assay. As a proxy for physiological disturbance we measured changes in geometric mean ethidium bromide (EB) fluorescence intensities in subpopulations of live and dividing cells exposed or not exposed to different dosages of tetradecane, 4-chlorophenol, 2-chlorobiphenyl, naphthalene, benzene, mercury chloride, or water-dissolved oil fractions. Because ethidium bromide efflux is an energy-dependent process any disturbance in cellular energy generation is visible as an increased cytoplasmic fluorescence. Interestingly, all pollutants even at the lowest dosage of 1 nmol/mL culture produced significantly increased ethidium bromide fluorescence compared to nonexposed controls. Ethidium bromide fluorescence intensities increased upon pollutant exposure dosage up to a saturation level, and were weakly (r(2) = 0.3905) inversely correlated to the proportion of live cells at that time point in culture. Temporal increase in EB fluorescence of growing cells is indicative for toxic but reversible effects. Cells displaying high continued EB fluorescence levels experience constant and permanent damage, and no longer contribute to population growth. The procedure developed here using bacterial ethidium bromide efflux pump activity may be a useful complement to screen sublethal toxicity effects of chemicals.

Effets sur le métabolisme cérébral par PET au 18F-FDG de la stimulation du nerf vague chez les patients épileptiques

Contexte : La stimulation du nerf vague est une technique neurochirurgicale qui consiste en l'implantation d'une électrode envoyant des impulsions autours de celui-ci. Depuis l'approbation de la FDA en 1997 aux Etats-Unis, elle est utilisée chez certains patients épileptiques pharmaco-résistants et dont la chirurgie classique n'est pas envisageable [1], Par exemple lorsque qu'aucun foyer épileptique n'est identifiable, qu'une zone éloquente du cortex est atteinte ou encore qu'il y a de multiples points de départ. On parle généralement de patient « répondeur » lorsqu'une diminution de plus de 50% des crises est observée après l'opération. La proportion de patients répondeurs est estimée entre 20 à 50% [2], avec une action positive sur l'éveil [3]. Le mécanisme d'action de cette thérapie reste largement inconnu même si quelques ébauches d'hypothèses ont été formulées, notamment une action inhibitrice sur le noyau solitaire du nerf vague qui pourrait avoir comme effet de moduler des projections ascendantes diffuses via le locus coeruleus [3, 4]. Objectifs : Le but de ce travail est d'observer les effets de la stimulation du nerf vague sur le métabolisme cérébral et potentiellement d'élaborer des hypothèses sur le mécanisme d'action de ce traitement. Il faudra plus précisément s'intéresser au tronc cérébral, contenant le locus coeruleus (métabolisme de la noradrénaline) et aux noyaux du raphé (métabolisme de la sérotonine), deux neurotransmetteurs avec effet antiépileptique [5]. Le but sera également d'établir des facteurs prédictifs sur la façon de répondre d'un patient à partir d'une imagerie cérébrale fonctionnelle avant implantation, notamment au niveau du métabolisme cortical, particulièrement frontal (éveil) sera intéressant à étudier. Méthodes : Un formulaire d'information ainsi que de consentement éclairé sera remis à chaque patient avant inclusion dans l'étude. Les informations de chaque patient seront également inscrites dans un cahier d'observation (Case Report Form, CRF). Le travail s'organisera essentiellement sur deux populations. Premièrement, chez les patients déjà opérés avec un stimulateur en marche, nous réaliserons qu'une imagerie PET au F-18-fluorodeoxyglucose (FDG) post-opératoire qui seront comparés à une base de données de patients normaux (collaboration Dr E. Guedj, AP-HM, La Timone, Marseille). Nous confronterons également les images de ces patients entre elles, en opposant les répondeurs (diminution des crises de ≥50%) aux non-répondeurs. Deuxièmement, les patients non encore opérés auront un examen PET basal avant implantation et 3-6 mois après la mise en marche du stimulateur. Nous évaluerons alors les éventuelles modifications entre ces deux imageries PET, à la recherche de différences entre les répondeurs et non-répondeurs, ainsi que de facteurs prédictifs de bonne réponse dans l'imagerie de base. Toutes les comparaisons d'images seront effectuées grâce avec le programme d'analyse SPM08. Résultats escomptés : Nous espérons pouvoir mettre en évidence des modifications du métabolisme cérébral au FDG sur la base de ces différentes images. Ces constatations pourraient nous permettre de confirmer ou d'élargir les hypothèses physiologiques quant aux effets du traitement par stimulation vagale. Nous aimerions, de plus, amener à définir des facteurs prédictifs sur la façon de répondre d'un patient au traitement à l'aide du PET au F-18-FDG de départ avant implantation. Plus value escomptée : Ces résultats pourront donner des pistes supplémentaires quant au fonctionnement de la stimulation vagale chez les patients avec épilepsie réfractaire et servir de base à de nouvelles recherches dans ce domaine. Ils pourraient aussi donner des éléments pronostics avant l'implantation pour aider la sélection des patients pouvant bénéficier de ce type de thérapie.