Effect of hypoxia on cerebral blood flow regulation during rest and exercise : role of cerebral oxygen delivery on performance

Adequate supply of oxygen to the brain is critical for maintaining normal brain function. Severe hypoxia, such as that experienced during high altitude ascent, presents a unique challenge to brain oxygen (O2) supply. During high-intensity exercise, hyperventilation-induced hypocapnia leads to cerebral vasoconstriction, followed by reductions in cerebral blood flow (CBF), oxygen delivery (DO2), and tissue oxygenation. This reduced O2 supply to the brain could potentially account for the reduced performance typically observed during exercise in severe hypoxic conditions. The aims of this thesis were to document the effect of acute and chronic exposure to hypoxia on CBF control, and to determine the role of cerebral DO2 and tissue oxygenation in limiting performance during exercise in severe hypoxia. We assessed CBF, arterial O2 content (CaO2), haemoglobin concentration ([Hb]), partial pressure of arterial O2 (PaO2), cerebrovascular CO2 reactivity, ventilatory response to CO2, cerebral autoregulation (CA), and estimated cerebral DO2 (CBF ⨉ CaO2) at sea level (SL), upon ascent to 5,260 m (ALT1), and following 16 days of acclimatisation to 5,260 m (ALT16). We found an increase in CBF despite an elevated cerebrovascular CO2 reactivity at ALT1, which coincided with a reduced CA. Meanwhile, PaO2 was greatly decreased despite increased ventilatory drive at ALT1, resulting in a concomitant decrease in CaO2. At ALT16, CBF decreased towards SL values, while cerebrovascular CO2 reactivity and ventilatory drive were further elevated. Acclimatisation increased PaO2, [Hb], and therefore CaO2 at ALT16, but these changes did not improve CA compared to ALT1. No differences were observed in cerebral DO2 across SL, ALT1, and ALT16. Our findings demonstrate that cerebral DO2 is maintained during both acute and chronic exposure to 5,260 m, due to the reciprocal changes in CBF and CaO2. We measured middle cerebral artery velocity (MCAv: index of CBF), cerebral DO2, ventilation (VE), and performance during incremental cycling to exhaustion and 15km time trial cycling in both normoxia and severe hypoxia (11% O2, normobaric), with and without added CO2 to the inspirate (CO2 breathing). We found MCAv was higher during exercise in severe hypoxia compared in normoxia, while cerebral tissue oxygenation and DO2 were reduced. CO2 breathing was effective in preventing the development of hyperventilation-induced hypocapnia during intense exercise in both normoxia and hypoxia. As a result, we were able to increase both MCAv and cerebral DO2 during exercise in hypoxia with our CO2 breathing setup. However, we concomitantly increased VE and PaO2 (and presumably respiratory work) due to the increased hypercapnic stimuli with CO2 breathing, which subsequently contributed to the cerebral DO2 increase during hypoxic exercise. While we effectively restored cerebral DO2 during exercise in hypoxia to normoxic values with CO2 breathing, we did not observe any improvement in cerebral tissue oxygenation or exercise performance. Accordingly, our findings do not support the role of reduced cerebral DO2 in limiting exercise performance in severe hypoxia. -- Un apport adéquat en oxygène au niveau du cerveau est primordial pour le maintien des fonctions cérébrales normales. L'hypoxie sévère, telle qu'expérimentée au cours d'ascensions en haute altitude, présente un défi unique pour l'apport cérébral en oxygène (O2). Lors d'exercices à haute intensité, l'hypocapnie induite par l'hyperventilation entraîne une vasoconstriction cérébrale suivie par une réduction du flux sanguin cérébral (CBF), de l'apport en oxygène (DO2), ainsi que de l'oxygénation tissulaire. Cette réduction de l'apport en O2 au cerveau pourrait potentiellement être responsable de la diminution de performance observée au cours d'exercices en condition d'hypoxie sévère. Les buts de cette thèse étaient de documenter l'effet de l'exposition aiguë et chronique à l'hypoxie sur le contrôle du CBF, ainsi que de déterminer le rôle du DO2 cérébral et de l'oxygénation tissulaire comme facteurs limitant la performance lors d'exercices en hypoxie sévère. Nous avons mesuré CBF, le contenu artériel en oxygène (CaO2), la concentration en hémoglobine ([Hb]), la pression partielle artérielle en O2 (PaO2), la réactivité cérébrovasculaire au CO2, la réponse ventilatoire au CO2, et l'autorégulation cérébrale sanguine (CA), et estimé DO2 cérébral (CBF x CaO2), au niveau de la mer (SL), au premier jour à 5.260 m (ALT1) et après seize jours d'acclimatation à 5.260 m (ALT16). Nous avons trouvé des augmentations du CBF et de la réactivité cérébrovasculaire au CO2 après une ascension à 5.260 m. Ces augmentations coïncidaient avec une réduction de l'autorégulation cérébrale. Simultanément, la PaO2 était grandement réduite, malgré l'augmentation de la ventilation (VE), résultant en une diminution de la CaO2. Après seize jours d'acclimatation à 5.260 m, le CBF revenait autour des valeurs observées au niveau de la mer, alors que la réactivité cérébrovasculaire au CO2 et la VE augmentaient par rapport à ALT1. L'acclimatation augmentait la PaO2, la concentration en hémoglobine, et donc la CaO2, mais n'améliorait pas l'autorégulation cérébrale, comparé à ALT1. Aucune différence n'était observée au niveau du DO2 cérébral entre SL, ALT1 et ALT16. Nos résultats montrent que le DO2 cérébral est maintenu constant lors d'expositions aiguë et chronique à 5.260m, ce qui s'explique par la réciprocité des variations du CBF et de la CaO2. Nous avons mesuré la vitesse d'écoulement du sang dans l'artère cérébrale moyenne (MCAv : un indice du CBF), le DO2 cérébral, la VE et la performance lors d'exercice incrémentaux jusqu'à épuisement sur cycloergomètre, ainsi que des contre-la-montres de 15 km en normoxie et en hypoxie sévère (11% O2, normobarique) ; avec ajout ou non de CO2 dans le mélange gazeux inspiré. Nous avons trouvé que MCAv était plus haute pendant l'exercice hypoxique, comparé à la normoxie alors que le DO2 cérébral était réduit. L'ajout de CO2 dans le gaz inspiré était efficace pour prévenir l'hypocapnie induite par l'hyperventilation, qui se développe à l'exercice intense, à la fois en normoxie et en hypoxie. Nous avons pu augmenter MCAv et le DO2 cérébral pendant l'exercice hypoxique, grâce à l'ajout de CO2. Cependant, nous avons augmenté la VE et la PaO2 (et probablement le travail respiratoire) à cause de l'augmentation du stimulus hypercapnique. Alors que nous avons, grâce à l'ajout de CO2, efficacement restauré le DO2 cérébral au cours de l'exercice en hypoxie à des valeurs obtenues en normoxie, nous n'avons observé aucune amélioration dans l'oxygénation du tissu cérébral ou de la performance. En conséquence, nos résultats ne soutiennent pas le rôle d'un DO2 cérébral réduit comme facteur limitant de la performance en hypoxie sévère.

Alpha1-adrenoceptors are required for normal male sexual function.

BACKGROUND AND PURPOSE: Alpha(1)-adrenoceptor antagonists are extensively used in the treatment of hypertension and lower urinary tract symptoms associated with benign prostatic hyperplasia. Among the side effects, ejaculatory dysfunction occurs more frequently with drugs that are relatively selective for alpha(1A)-adrenoceptors compared with other drugs of this class. This suggests that alpha(1A)-adrenoceptors may contribute to ejaculation. However, this has not been studied at the molecular level. EXPERIMENTAL APPROACH: The physiological contribution of each alpha(1)-adrenoceptor subtype was characterized using alpha(1)-adrenoceptor subtype-selective knockout (KO) mice (alpha(1A)-, alpha(1B)- and alpha(1D)-AR KO mice) since the subtype-specific drugs available are only moderately selective. We analysed the role of alpha(1)-adrenoceptors in the blood pressure and vascular response as well as ejaculation by determining these variables in alpha(1)-adrenoceptor subtype-selective KO mice and in mice with all their alpha(1)-adrenoceptor subtypes deleted (alpha(1)-AR triple-KO mice). KEY RESULTS: The pregnancy rate was reduced by 50% in alpha(1A)-adrenoceptor KO mice, and this reduction was dramatically enhanced in alpha(1)-adrenoceptor triple-KO mice. Contractile tension of the vas deferens in response to noradrenaline was markedly decreased in alpha(1A)-adrenoceptor KO mice, and this contraction was completely abolished in alpha(1)-adrenoceptor triple-KO mice. This attenuation of contractility was also observed in the electrically stimulated vas deferens. CONCLUSIONS AND IMPLICATIONS: These results demonstrate that alpha(1)-adrenoceptors, particularly alpha(1A)-adrenoceptors, are required for normal contractility of the vas deferens and consequent sperm ejaculation as well as having a function in fertility.

Spatially-resolved eigenmode decomposition of red blood cells membrane fluctuations questions the role of ATP in flickering.

Red blood cells (RBCs) present unique reversible shape deformability, essential for both function and survival, resulting notably in cell membrane fluctuations (CMF). These CMF have been subject of many studies in order to obtain a better understanding of these remarkable biomechanical membrane properties altered in some pathological states including blood diseases. In particular the discussion over the thermal or metabolic origin of the CMF has led in the past to a large number of investigations and modeling. However, the origin of the CMF is still debated. In this article, we present an analysis of the CMF of RBCs by combining digital holographic microscopy (DHM) with an orthogonal subspace decomposition of the imaging data. These subspace components can be reliably identified and quantified as the eigenmode basis of CMF that minimizes the deformation energy of the RBC structure. By fitting the observed fluctuation modes with a theoretical dynamic model, we find that the CMF are mainly governed by the bending elasticity of the membrane and that shear and tension elasticities have only a marginal influence on the membrane fluctations of the discocyte RBC. Further, our experiments show that the role of ATP as a driving force of CMF is questionable. ATP, however, seems to be required to maintain the unique biomechanical properties of the RBC membrane that lead to thermally excited CMF.

Syndromes cliniquement isolés dans l'accident vasculaire cérébral

Chaque année, près de 14000 personnes sont victimes d'un accident vasculaire cérébral (AVC) en Suisse (1). Parmi elles, 3000-4000 individus décèdent des suites de leur attaque et environ 2000 personnes survivent avec des séquelles qui peuvent être relativement importantes. Cette affection a donc un poids non négligeable en terme de morbidité et de mortalité ; dans les pays indistrualisés, elle représente la première cause de handicap, la deuxième cause de démence ainsi que la troisième cause de mortalité. Il existe deux types d'AVC : les accidents ischémiques et les accidents hémorragiques (2,3). Dans environ 80% des cas, les AVC sont des accidents ischémiques, résultant d'une occlusion artérielle ou veineuse - les ischémies sur occlusion veineuse étant rares en comparaison de celles sur occulsion artérielle. En outre, on parle d'accident ischémiques transitoires (AIT) lorsque les symptomes sont spontanément résolutifs en moins de 24 heures. Les accidents hémorragiques, quant à eux, ne constituent qu'une minorité des AVC (20%) et sont secondaires à une rupture de vaisseau. La physiopathologie des différents types d'AVC a été particulièrement bien étudiée, ce qui a permis de mettre en évidence un certain nombre de causes. Un AVC peut donc être d'origine cardiaque (embole à point de départ cardiaque, fibrillation auriculaire), d'origine athéromateuse (embole sur plaque d'athéromatose des vaisseaux pré-cérébraux) ou encore, la conséquence directe d'une hypertension artérielle (maladie des petits vaisseaux, hémorragies intracérébrales) (3). Il existe également des causes un peu moins fréquentes, telles que les dissections aortiques, les ruptures d'anévrisme, les malformations artério-veineuses, les états pro-coagulants, les vasculites, la prise de toxiques. De nombreux facteurs de risque ont été mis en évidence (3). Certains d'entre eux, tels que l'âge, le sexe ou l'éthnie, ne sont pas modifiables. Mais il en est d'autres sur lesquels il est possible d'avoir un impact positif et leur identification fait donc partie intégrante du bilan de base chez les patients victimes d'AVC. Il s'agit de l'hypertension artérielle, du diabète, du tabagisme actif et de l'hypercholestérolémie. La présentation clinique de l'AVC est fonction du territoire vasculaire touché (3). Historiquement, la localisation et la compréhension des fonctions cérébrales ont été le fruit de corrélations anatomo-clinique puis radiologico-clinique (2). Dans la majorité des cas, on étudiait la partie commune à toutes les lésions de différents patients présentant un symptôme, et cette partie était présumée responsable de cette fonction. Néanmoins, le patient pouvait présenter d'autres symptômes associés, ce qui peut représenter un certain biais. A l'heure actuelle, l'imagerie fonctionnelle remplace progressivement ces corrélations radiologico- cliniques (2). Finalement, des études de cas isolés, avec lésions relativement circonscrites, ont également contribués à la compréhension des fonctions cérébrales (4-12). Le but principal de cette étude est d'analyser les syndromes cliniquement isolées (CIS, atteinte d'une fonction cérébrale, d'un segment corporel) dans le registre lausannois des accidents vasculaires cérébraux en terme de facteurs de risques, et de caractéristiques de l'AVC (origine, localisation) afin de déterminer des facteurs indépendants de survenue de telles atteintes, d'un point de vue général et pour chacune d'entre elles.

A pedicled bone graft from the acromion: an anatomical investigation regarding surgical feasibility.

OBJECTIVE: To investigate the technical feasibility of harvesting a vascularized bone graft from the acromion pedicled on the acromial branch. BACKGROUND: Complex fractures of the proximal humerus may result in partial or total avascular necrosis of the head fragment. Treatment of avascular necrosis of the humeral head is dependent upon the stage of disease as well as the dimension and location of necrosis. In general, the outcome is poor and complete restoration of the shoulder function is rarely attained. Contrary to osteonecrosis of carpal bones (where vascularized bone grafts have been routinely carried out for decades), reports of analogous procedures at the humeral head are anecdotal. METHODS: Based on selective post-mortem computer-tomographic angiography of 5 and the dissection of 30 embalmed human cadaver shoulders, we describe the anatomy of the acromial branch of the thoracoacromial trunk. The main focus was the constancy of its anatomical course, its dimensions and potential use as a nutrient vessel for a pedicled bone graft from the acromion. RESULTS: The course of the acromial branch revealed a constant topographic relationship to anatomical landmarks. Its terminal branches reliably supplied the anterior part of the acromion. The vascularized bone graft could be sufficiently mobilized to allow tension-free transfer to the humeral head as well as to the lateral two-thirds of the clavicle. CONCLUSION: We demonstrated the feasibility of vascularized bone graft harvesting from the acromion. This technique could be a joint-preserving procedure for osteonecrosis of the humeral head or may assist in the revision of a clavicular pseudoarthrosis.

Psychological transformations in kidney transplantation: A prospective qualitative study

The aim of this IRB-approved study was to prospectively analyze psychological transformations in ESRD patients before and after transplantation (KT). Semi-structured interviews were conducted in 30 patients (mean age = 53±10) after their inclusion on the waiting-list (Gr. A). Follow-up interviews were performed 6 months later in 15 patients still awaiting KT (Gr. B6), and in 15 patients 6 months (Gr. C6) and 12 months (Gr. C12) after KT. Qualitative analysis was performed. Gr: A:All patients underlined loss of freedom, 87% devoted much energy to maintain normality, 57% modified medical directives. All reported emotional fragility related to dialysis and loss of quality of life (QOL), negative (43%) or suicidal thoughts (20%). Professional stigma was underlined (26%). Gr: B6:40% reported no change, 60% mentioned increase of illness intrusiveness, 46% dialysis side-effects, 40% communication problems, 33% tension with medical staff and waiting list handling. Fear of emotional breakdown (40%), couple problems (47%) and worsened professional difficulties (20%) were reported. Gr: C6:All patients mentioned improved QOL and freedom recovery (87%). All expressed concerns about possible acute rejection, 73% were anxious about laboratory results, 93% experienced dependence to immunosuppressants, 47% reported difficulties in handling medication, 21% feared to forget them, 47% were concerned about side-effects, 67% had resumed work but medical constraints led to professional tension (40%). Gr: C12:All mentioned recovered QOL. Medical controls were accepted as a routine (87%) and adherence to medication was mandatory (100%). All mentioned the limited long-term graft survival and 47% were anxious about possible return to dialysis, especially younger patients (27%). Positive identity and existential changes were reported (60%). This prospective qualitative study identifies psychological modifications in the course of KT. It provides a basis to adequately address concerns, but it shows also that KT is clearly associated with positive psychological transformations.

Embolie gazeuse dans un contexte suicidaire

L'embolie gazeuse représente une pathologie rare, potentiellement létale, rencontrée le plus souvent comme complication iatrogène d'un geste invasif chirurgical ou médical (insertion de voie veineuse centrale), mais également dans d'autres situations (accidents de plongée, traumatismes, ventilation non invasive) ou même intentionnelle suicidaire. Nous rapportons le cas d'une patiente de 31 ans connue pour des troubles de la personnalité, avec de multiples antécédents de tentamens médicamenteux, par ingestion de débris de verre ou de solution désinfectante pour les mains (Sterilium®), ayant nécessité plus d'une centaine d'hospitalisations dans le milieu psychiatrique. Cette patiente est admise aux urgences pour un nouvel abus médicamenteux par 20 comprimés de Détensor® (chlorhydrate de diphénhydramine et 8-chlor-théophylline), médicament sédatif et hypnotique en vente libre. Environ 16 heures après l'admission, la patiente s'injecte par le cathéter veineux du pli du coude gauche une quantité inconnue d'air à l'aide d'une seringue de 10 ml dérobée dans le service. L'examen clinique révèle une patiente normotendue, normocarde, avec une saturation de 95% à l'air ambiant et un status sans particularité. La gazométrie montre une insuffisance respiratoire partielle avec légère hypoxémie (pression artérielle d'oxygène (PaO2) à 73,1 mm Hg; borne inférieure prédite pour l'âge à 80,2 mm Hg). L'électrocardiogramme est sans particularité et la radiographie du thorax ne montre pas d'anomalie décelable, en l'occurrence pas d'air dans les troncs pulmonaires. La patiente est mise immédiatement sous oxygénothérapie à haute concentration de 100% et gardée en position couchée et monitorée. L'adhérence au traitement est limitée, de seulement 20 minutes. Nous n'avons pas recours à la manoeuvre de Durant (décubitus latéral gauche). La voie veineuse périphérique est rapidement enlevée. L'évolution est favorable, la gazométrie se normalisant après 4 heures (PaO2 à 94 mm Hg à l'air ambiant). La patiente est transférée en milieu psychiatrique pour suite de prise en charge de sa pathologie psychiatrique. Conclusions: Ce cas clinique illustre une pathologie rare, un tentamen par embolie gazeuse dans un contexte hospitalier et nous a déterminé à revoir la littérature sur l'épidémiologie, la présentation clinique, l'évolution, les tests diagnostiques, les complications, le traitement et le pronostic de l'embolie gazeuse qu'elle soit iatrogène, accidentelle ou auto-infligée.

Paralysis of ventilated newborn babies does not influence resistance of the total respiratory system.

Paralysis with pancuronium bromide is used in newborn infants to facilitate ventilatory support during respiratory failure. Changes in lung mechanics have been attributed to paralysis. The aim of this study was to examine whether or not paralysis per se has an influence on the passive respiratory mechanics, resistance (Rrs) and compliance (Crs) of the respiratory system in newborn infants. In 30 infants with acute respiratory failure, Rrs was measured during paralysis with pancuronium bromide and after stopping pancuronium bromide (group A). Rrs was also measured in an additional 10 ventilated infants in a reversed fashion (group B): Rrs was measured first in nonparalysed infants and then they were paralysed, mainly for diagnostic procedures, and the Rrs measurement repeated. As Rrs is highly dependent on lung volume, several parameters, that depend directly on lung volume were recorded: inspiratory oxygen fraction (FI,O2), arterial oxygen tension/alveolar oxygen tension (a/A) ratio and volume above functional residual capacity (FRC). In group A, the Rrs was not different during (0.236+/-0.09 cmH2O x s x mL(-1)) and after (0.237+/-0.07 cmH2O x s x mL(-1)) paralysis. Also, in group B, Rrs did not change (0.207+/-0.046 versus 0.221+/-0.046 cm x s x mL(-1) without versus with pancuronium bromide). FI,O2, a/A ratio and volume above FRC remained constant during paralysis. These data demonstrate that paralysis does not influence the resistance of the total respiratory system in ventilated term and preterm infants when measured at comparable lung volumes.

The CoLaus study : a population-based study to investigate the epidemiology and genetic determinants of cardiovascular risk factors and metabolic syndrome

Rapport de synthèse : Les maladies cardio-vasculaires constituent les causes principales causes de morbidité et de mortalité dans les pays industrialisés. Des études épidémiologiques ont démontré l'implication de facteurs de risques comme l'hypertension, l'hypercholestérolémie, l'obésité abdominale, le diabète et le tabagisme dans le développement des affections cardiovasculaires comme l'infarctus du myocarde ou l'accident vasculaire cérébral. De larges études génétiques cas-contrôle ont contribué modestement à l'identification de gènes de susceptibilité au développement de ces FRCV. Une étude populationnelle offre par contre l'avantage d'effectuer des études associatives pour des traits phénotypiques continus correctement mesurés et aussi pour des traits de catégories utilisant des protocoles d'étude cas-contrôle très discordants. ~ Elle permet l'exploration des déterminants génétiques comme par exemple le syndrome métabolique. Cette approche permet également de procéder à des analyses de séquençage sur l'ADN des participants chez qui un trait phénotypique spécifique est étudié mais distribué de manière opposée. A titre d'exemple, le séquençage de l'ADN de participants à taux très élevé d'HDL-cholestérol versus très bas de ce marqueur lipidique permet d'identifier des variants génétiques rares localisés sur les parties codantes de gènes spécifiques associés aux dyslipidémies. Pour ce faire, nous avons recruté 6'188 personnes âgées de 35 à 75 ans, d'origine caucasienne et résidant en ville de Lausanne (3251 femmes et 2937 hommes). L'obtention d'un tel collectif a nécessité l'échantillonnage aléatoire de quelque 19'830 personnes de cette tranche d'âge. Les participants ont fait l'objet d'une anamnèse approfondie et d'un examen clinique. Le bilan était complété par une prise de sang pour le dosage de paramètres biologiques ainsi qu'une analyse .génétique. Cette dernière a été effectuée après extraction d'ADN au moyen d'une puce Affimetrix qui évalue la présence de quelques 500'000 SNPs. Les données récoltées lors de cette étude dévoilent que l'obésité (index de masse corporelle > 30 kg/m2), le tabagisme, l'hypertension (pression artérielle >_ 140/90 mmHg et/ou hypertension traitée), une dyslipidémie (LDL cholestérol élevé et/ou HDL cholestérol bas et/ou triglycéride élevé) et le diabète (glucose à jeun >_ 7 mmol/l et/ou traitement) affectent respectivement 947 (15,7%), 1673 (27%), 2268 (36,7%), 2113 (34,2%) et 407 (6,6%) participants. La prévalence de ces FRCV est plus marquée chez les hommes que chez les femmes. Dans les deux genres les prévalences de l'obésité, de l'hypertension et du diabète augmentent drastiquement avec l'âge. En conclusion la prévalence des FRCV est élevée au sein d'une population représentative de Lausanne âgée de 35 à 75 ans. A l'avenir, l'étude CoLaus constituera par la richesse de ses données phénotypiques et génétiques, une source unique pour investiguer l'épidémiologie et l'identification de gènes associés à ces FRCV.

Nitric ocide mediates the blood pressure response to mental stress in humans

Objectif : Le monoxyde d'azote (NO) régule la pression artérielle en modulant le tonus vasculaire périphérique et l'activité sympathique vasoconstrictrice. La synthèse du NO est altérée dans plusieurs maladies cardiovasculaires importantes. La perte de l'effet vasodilatateur du NO et de son effet freinateur sur la décharge sympathique pourrait entraîner une réponse vasopressive exagérée au stress mental. Méthodes : Nous avons donc comparé les réponses sympathique (activité nerveuse musculaire sympathique) et hémodynamique au stress mental pendant une perfusion isotonique de NaCI et lors de l'administration d'un inhibiteur systémique de la NO- synthase (NG-monomethyl-L-arginine, L-NMMA). Résultats : Le résultat principal est que le stress mental qui pendant la perfusion saline augmente l'activité nerveuse sympathique d'environ 50% et la pression artérielle moyenne d'environ 15%, n'a eu aucun effet sympathoexcitateur et vasopresseur détectable lors de la perfusion de L-NMMA. Ces observations ne sont pas liées à une atteinte généralisée de la réponse hémodynamique et/ou sympathique lors de la perfusion de L-NMMA, car ces réponses étaient conservées lors de l'immersion de la main dans de l'eau glacée. Conclusions : Le stress mental induit des effets vasopresseurs et sympathoexcitateurs chez l'homme qui sont médiés par le NO. Ces résultats laissent penser que, contrairement à ce qui a été généralement supposé, le NO peut dans certaines circonstances augmenter la pression artérielle in vivo.

Characterization of functional role of α-ketoglutarate receptor in the kidney : role of the intrinsic circadian timing system in renin expressing cells

Le rein joue un rôle essential dans le maintien de l'homéostasie des fluides extracellulaires (FEC) et la pression artérielle. L'objectif de notre groupe est d'identifier de nouveaux mécanismes impliqués dans le contrôle de l'homéostasie des FEC et de la pression artérielle par le rein. Projet 1) Caractérisation du rôle fonctionnel du récepteur à l'a-cétogluatarate Oxgrl dans le rein Oxgrl est le récepteur spécifique de l'a-cétogluatarate, une moléule intermédiaire du cycle de l'acide citrique, filtrée par le rein et réabsorbée ou secrétée au niveau des tubules proximaux. Le rôle fonctionnel de ces deux récepteurs reste inconnu. Nos résultats montrent qu'Oxgrl est localisé au niveau des cellules intercalaires du tube collecteur (CCD). Des souris (Oxgrr/_) montrent une diminution du pH urinaire ,une augmentation de la concentration de l'acide urinaire titrable et une augmentation des niveaux d'a-cétoglutarate. Le traitement au Na-bicarbonate provoque une augmentation plus prononcée de l'alcalose métabolique chez les souris Oxgrl"7"' accompagnée d'une augmentation de la concentration de bicarbonate et une diminution du niveau de chlore plasmatique. En parallèle, des études de microperfusion ont montré que a-cétoglutarate stimule la réabsorption éléctroneutre de NaCl dans le CCD des souris de type sauvage mais pas des souris Oxgrl"7". En résumé, ces résultats montrent que l'a-cétoglutarate joue un rôle de molécule messagère du tubule proximal jusqu'au tube collecteur au niveau du rein et qu'Oxgrl pourrait être impliqué dans la régulation de l'échange Cl/bicarbonate et la réabsorption du NaCl dans les cellules intercalées. Projet 2) Rôle du système circadien dans les cellules productrices de rénine. Le système chronologique circadien est un mécanisme moléculaire ubiquitaire qui permet à l'organisme de coordonner ses fonctions principales en fonction du temps géophysique. Comme l'activité de la rénine plasmatique montre une rythmicité circadienne nette chez l'homme et la souris ; dans ce projet, nous avons abordé la question à savoir dans quelle mesure le système circadien est impliqué dans cette variabilité circadienne. Pour cela, le gène Bmall, élément principal de l'horloge moléculaire, a été perturbé dans les cellules granulaires productrices de rénine par le système Cre-LoxP. Nos résultats montrent que les souris Renld- Cre/Bmalllox/lox (cKO) présentent de faibles taux d'ARNm de Reni, altèrent la dynamique d'expression de la protéine rénine, mais il le niveau de concentration plasmatique de la rénine reste le même. Cependant, les souris cKO montrent une réduction significative de la concentration plasmatique de l'aldostérone. Nos analyses de l'urine récupérée dans des intervalles de temps de 24 et 1 heure montrent une augmentation du volume urinaire, une tendance à une hypercalciurie, ainsi qu'une altération de la dynamique d'excrétion urinaire de sodium chez les souris cKO. Plusieurs gènes impliqués dans la production/sécrétion de la rénine et dans le contrôle de la fonction rénale montrent une altération de l'expression circadienne d'ARNm. Par ailleurs, les souris cKO montrent une baisse significative de la pression artérielle. Nos résultats suggèrent que l'horloge intrinsèque des cellules productrices de la rénine joue un rôle important dans le control des FEC et l'homéostasie de la pression artérielle via régulation de la fonction rénale.

Etude rétrospective de la prévalence des comorbidités associées aux patients hospitalisés au CHUV entre 2008 et 2010 et atteints de goutte

Objectifs : Il s'agit d'une étude descriptive, rétrospective, de la prévalence des comorbidités dans une population de patients atteints de la maladie de la goutte et hospitalisés dans le Centre Hospitalier Universitaire de Lausanne (CHUV) entre le 1er janvier 2008 et le 31 décembre 2010, ainsi qu'une analyse descriptive des différents traitements employés. Méthode : Les codes diagnostiques AP-DRG des archives électroniques du CHUV ont été utilisés dans le but de faire une analyse manuelle des dossiers. 259 dossiers de patients ont étés analysés et ont permis une description démographique, une analyse de la prévalence des comorbidités, ainsi qu'une description des différents traitements et complications. Résultats : La goutte à Lausanne touche principalement les hommes (78% des patients), l'âge moyen est de 76 ans et 7 mois chez les hommes contre 80 ans et 7 mois chez les femmes. Les tranches d'âge les plus concernées, avec 34.2% des hommes et 42.11% des femmes sont les 75-85 ans. L'espérance de vie est supérieure de 6 ans et demie chez les femmes. 75% des patients ont un excès de poids, 26 % sont obèses. Les comorbidités principales sont l'hypertension artérielle (85% des patients), L'insuffisance rénale chronique (50.2%), les cardiopathies ischémiques (35.7%), le diabète de type II (34.4%), l'alcoolisme chronique (22.5%), les néoplasies (16.7%) et les lithiases rénales (5.4%). La goutte se présente principalement (92.8%) sous forme de crise. La prise en charge par le service de rhumatologie concerne seulement 21.4% des patients. 82.5% des patients suivent un traitement médicamenteux, qui comprend principalementdes AINS (79% des patients), de l'allopurinol (53%, dont 3.6% d'intolérance), de la colchicine (34.6%) et des corticoïdes (27%). Les traitements des comorbidités sont les traitements antihypertenseurs (56.7% d'inhibiteurs de l'enzyme de conversion de l'angiotensine et 56.6% des diurétiques de l'anse). Parmi les patients traités avec un AINS, 54.4% sont en insuffisance rénale chronique, 62% en insuffisance cardiaque et 41% ont un épisode de cardiopathie ischémique. 50% des patients traités avec de la colchicine ont une insuffisance cardiaque et 30% ont eu une cardiopathie ischémique. Parmi les patients qui ont eu un épisode infectieux, la crise de goutte est apparue chez 80% d'entre eux avant l'infection. Conclusion : La goutte est une maladie concernant une tranche de la population qui présente des comorbidités importantes sur le plan cardiovasculaire et métabolique, dont il faut tenir compte lors de l'élaboration d'un traitement de la crise ou d'un plan de traitement préventif de l'hyperuricémie.

Dose-dependent acute and sustained renal effects of the endothelin receptor antagonist avosentan in healthy subjects

Enjeu : L'incidence d'insuffisance rénale terminale augmente d'environ 5-6% par année dans nos régions. L'une des causes majeures d'insuffisance rénale est la néphropathie diabétique qui représente selon les pays entre 25 et 40% des néphropathies terminales. La progression de la néphropathie diabétique peut être ralentie de manière efficace par un bon contrôle du diabète et de l'hypertension artérielle et par le blocage du système rénine-angiotensine. Néanmoins, malgré l'application stricte de ces thérapies préventives, la néphropathie de bons nombres de patients diabétiques continue de progresser. Il est donc important de développer de nouvelles stratégies permettant de préserver la fonction rénale des patients diabétiques soit en améliorant le contrôle de la pression artérielle soit en diminuant la protéinurie. Contexte : Il existe un certain nombre d'évidences expérimentales que le blocage des récepteurs de l'endothéline pourrait avoir un effet positif sur le devenir de la néphropathie diabétique en diminuant de manière efficace la protéinurie même chez des animaux déjà traités efficacement avec un bloqueur du système rénine-angiotensine. Dans des études de phase 2 impliquant l'avosentan, un antagoniste des récepteurs de l'endothéline actuellement en cours de développement pour le traitement de la néphropathie diabétique, on a pu démontrer que cet antagoniste, prescrit à des doses oscillant entre 5 et 50 mg par jour per os, diminue la protéinurie d'environ 20-40% chez des patients déjà traités avec un IEC ou un antagoniste de l'angiotensine. Toutefois, une grande étude de phase III conduite avec ce médicament chez des patients diabétiques a du être interrompue précocement en raison de l'apparition d'oedèmes et d'une surcharge hydrosodée conduisant dans certains cas à une décompensation cardiaque aiguë. La rétention hydrosodée est un effet secondaire connu des antagonistes de l'endothéline déjà sur le marché. Toutefois, pour l'avosentan, on ne savait pas si des doses plus faibles du médicament avaient aussi un effet négative sur la balance hydrosodée. En outre, les mécanismes rénaux responsables de la rétention hydrosodée sont encore mal connus chez l'homme. C'est pourquoi, nous avons organisé et réalisé cette étude de pharmacologie clinique chez le volontaire sain posant 2 questions : 1) des doses faibles d'avosentan produisent-elles aussi une rétention hydrosodée chez l'homme ? et 2) quels sont les mécanismes rénaux pouvant expliquer la rétention hydrosodée ? Cette thèse est donc une étude clinique de phase I testant chez 23 volontaires sains les effets rénaux de différentes doses d'avosentan ou d'un placebo pour établir la courbe dose-réponse des effets rénaux de ce médicament. L'idée était également de définir quelle dose est sure et bien tolérée pour être utilisée dans une nouvelle étude de phase II. L'avosentan a été administré par voie orale une fois par jour pendant 8 jours à des doses de 0.5, 1.5, 5 et 50 mg. Les effets rénaux hémodynamiques et tubulaires ont été étudiés chez chaque sujet lors de la première administration (jour 1) et après une semaine de traitement (jour 8). Le médicament a induit une prise de poids dose-dépendante déjà présente à 5 mg et maximale à 50 mg (+ 0.8 kg au jour 8). Nous n'avons pas mesuré d'impact de l'avosentan sur l'hémodynamique rénale ni sur les électrolytes plasmatiques. En revanche, nous avons constaté une diminution dose-dépendante de la fraction d'excrétion de sodium (jusqu'à -8.7% avec avosentan 50 mg). Cette diminution était en rapport avec une augmentation dose-dépendante de la réabsorption proximale de sodium. Nous avons également constaté une baisse de la pression artérielle aux doses élevées et une hémodilution marquée par une baisse de l'hématocrite suggérant une rétention hydrique à la plus haute dose. Nos résultats suggèrent donc que l'avosentan induit une rétention sodée rénale dose-dépendante expliquée avant tout par une rétention du sodium au niveau du tubule proximal. Cet effet n'est pas observé à des doses plus basses que 5 mg chez le volontaire sain, suggérant que ce médicament devrait être évalué pour son activité réno-protectrice à des doses inférieures ou égales à 5 mg par jour. La raison pour laquelle les hautes doses produisent plus de rétention sodée est peut être liée à une perte de sélectivité pour les sous-types (A et B) de récepteurs à l'endothéline lorsque l'on administre des doses plus élevées que 5 mg. Perspectives : Les résultats de ce travail de thèse ont donc permis de caractériser les propriétés rénales d'un nouvel antagoniste des récepteurs de l'endothéline chez l'homme. Ces résultats ont aussi permis de guider le développement futur de ce médicament vers des doses plus faibles avec l'espoir de garder les effets bénéfiques sur la protéinurie tout en améliorant le profil de tolérance du médicament par l'utilisation de doses plus faibles. ANGLAIS The endothelin receptor antagonist avosentan may cause fluid overload at doses of 25 and 50 mg, but the actual mechanisms of this effect are unclear. We conducted a placebo-controlled study in 23 healthy subjects to assess the renal effects of avosentan and the dose dependency of these effects. Oral avosentan was administered once daily for 8 days at doses of 0.5, 1.5, 5, and 50 mg. The drug induced a dose-dependent median increase in body weight, most pronounced at 50 mg (0.8 kg on day 8). Avosentan did not affect renal hemodynamics or plasma electrolytes. A dose-dependent median reduction in the fractional renal excretion of sodium was found (up to 8.7% at avosentan 50 mg); this reduction was paralleled by a dose-related increase in proximal sodium reabsorption. It is suggested that avosentan dose-dependently induces sodium retention by the kidney, mainly through proximal tubular effects. The potential clinical benefits of avosentan should therefore be investigated at doses of ≤ 5 mg.

Molecular and functional characterization of a novel cardiac-specific human tropomyosin isoform.

BACKGROUND: Tropomyosin (TM), an essential actin-binding protein, is central to the control of calcium-regulated striated muscle contraction. Although TPM1alpha (also called alpha-TM) is the predominant TM isoform in human hearts, the precise TM isoform composition remains unclear. METHODS AND RESULTS: In this study, we quantified for the first time the levels of striated muscle TM isoforms in human heart, including a novel isoform called TPM1kappa. By developing a TPM1kappa-specific antibody, we found that the TPM1kappa protein is expressed and incorporated into organized myofibrils in hearts and that its level is increased in human dilated cardiomyopathy and heart failure. To investigate the role of TPM1kappa in sarcomeric function, we generated transgenic mice overexpressing cardiac-specific TPM1kappa. Incorporation of increased levels of TPM1kappa protein in myofilaments leads to dilated cardiomyopathy. Physiological alterations include decreased fractional shortening, systolic and diastolic dysfunction, and decreased myofilament calcium sensitivity with no change in maximum developed tension. Additional biophysical studies demonstrate less structural stability and weaker actin-binding affinity of TPM1kappa compared with TPM1alpha. CONCLUSIONS: This functional analysis of TPM1kappa provides a possible mechanism for the consequences of the TM isoform switch observed in dilated cardiomyopathy and heart failure patients.

Effect of an I.V. bolus of phenylephrine or ephedrine on skin blood flow during spinal anesthesia

Effet d'un bolus intraveineux de phénylephrine ou d'éphedríne sur le flux sanguin cutané lors d'une anesthésie rachidienne Introduction : La phénylephrine et l'éphedrine sont des substances vaso-actives utilisées de routine pour corriger des épisodes d'hypotension artérielle induits par l'anesthésie intrarachidienne. L'influence de ces deux vasopresseurs sur le flux sanguin cutané (FSC) dans ce contexte n'a jusqu'à maintenant pas été décrite. Cette étude évalue l'effet d'une injection intraveineuse de 75 µg de phénylephrine ou de 7.5 mg d'éphedrine sur le FSC mesuré par Laser Doppler, dans les zones concernées parle bloc sympathiqué induit par l'anesthésie intrarachidienne (membres inférieurs) et dans les zones non concernées (membres supérieurs). Méthode :Après acceptation par le Comité d'Éthique, et obtention de leur accord écrit, 20 patients devant subir une intervention chirurgicale élective en décubitus dorsal sous anesthésie. intrarachidienne ont été inclus dans cette étude randomisée en double insu. Le FSC a été mesuré en continu par deux sondes fixées l'une à la cuisse (zone avec bloc sympathique) et l'autre sur l'avantbras (zone sans bloc sympathique). Les valeurs de FSC ont été enregistrées après l'anesthésie rachidienne (valeur contrôle), puis après l'injection i.v. dè phénylephrine (10 patients) ou d'éphedrine (10 patients) pour corriger une hypotension définie comme une chute de 20 mmHg de la pression artérielle systolique. Les variations de FSC exprimées en pourcentage de la valeur contrôle moyenne (+/- écart type) ont été analysées par le test t de Student. Résultats :Les données démographiques des patients et le niveau sensitif induit par l'anesthésie rachidienne sont similaires dans les deux groupes. Aux doses utilisées, seule l'éphedrine restaure la pression artérielle aux valeurs précédant l'anesthésie rachidienne. La phénylephrine augmente le FSC de l'avant-bras de 44% (+/- 79%) et de la cuisse de 34% (+/-24%), alors que l'éphedrine diminue le débit sanguin cutané de l'avant-bras de 16% (+/- 15%) et de la cuisse de 22% (+/-11%). Conclusion : L'injection intraveineuse de phénylephrine et d'éphedrine ont des effets opposés sur le flux sanguin cutané, et cette réponse n'est pas modifiée par le bloc sympathique.. Cette différence peut s'expliquer par la distribution des sous-types de récepteurs adrénergiques alpha et leur prédominance relative dans les veines et les artères de différents diamètres perfusant le tissu sous-cutané et la peau. L'éphedrine, èn raison de sa meilleure efficacité pour traiter les épisodes d'hypotension artérielle après anesthésie intrarachidienne devrait être préféré à la phénylephrine, leurs effets opposés sur le flux sanguin cutané n'étant pas pertinents en pratique clinique. SUMMARY Background: Phenylephrine or ephedrine is routinely used to correct hypotensive episodes fallowing spinal anaesthesia (SA). The influence of these two vasopressors on skin blood flow (SBF) has not yet been described. We have therefore evaluated the effects of an i.v. bolus of 75 µg phenylephrine or 7.5 mg of ephedrine on SBF measured by laser Doppler flowmetry during sympathetic blockade induced by SA. Methods: With Ethical Committee approval and written consent, 20 patients scheduled for elective procedures in supine position under SA were enrolled in this double-blind randomized study. SBF was measured continuously by two probes fixed at the thigh (area with sympathic blockade) and forearm level (area without sympathic blockade) respectively. SBF values were recorded after SA (control values) and then after a bolus administration of phenylephriné (n=10) or ephedrine (n=10) when systolic blood pressure decreased by 20 mmHg. Changes were expressed as percentage of control SBF values and analysed by Student's paired t-test. Results: Patient characteristics and dermatomal sensory levels were similar in both groups. Phenylephrine increases mean SBF at the forearm level by 44% (79%) [mean (SD)j and at the thigh by 34% (24%). Ephedrine decreases SBF at the forearm level by 16% (15%) and at the thigh by 22% (il%). Ephedrine bolus restores arterial blood pressure to pre-anaesthesia values, whereas phenylephrine does not. Conclusion: Administratión of phenylephrine and ephedrine has opposite effects on skin blood flow and sympathetic blockade does not modify this response. These findings could be explained by the distribution of the alpha-adrenoréceptor subtypes and their relative predominance among veins and arteries of different size perfusing the subcutaneous tissue and the skin. Ephedrine, due to its better efficacy to correct hypotensive episodes following SA, should be preferred, to phenylephrine, their opposite effects on SBF being not relevant for clinical practice.