Les aquaporines 4 et 9 dans le système nerveux central : expression lors de la différenciation cellulaire et implication dans le métabolisme énergétique astrocytaire "in vitro"

RESUME : Les aquaporines (AQPs) sont des protéines membranaires perméables à l'eau (aquaporines strictes) et, pour certaines d'entre elles, également au glycérol (aquaglycéroporines). Ces protéines sont présentes dans les bactéries, les plantes et les différents organes des mammifères. Dans le cerveau, la moindre augmentation de volume hydrique peut avoir de graves conséquences sur son fonctionnement, d'où l'importance de la régulation de l'homéostasie de l'eau grâce aux AQPs. L'AQP4, une aquaporine stricte, est présente dans les astrocytes et est impliquée dans la formation et la résorption des oedèmes cérébraux. En revanche, l'AQP9 est une aquaglycéroporine, qui est localisée non seulement dans les astrocytes mais également dans les neurones catécholaminergiques. Bien que la distribution de l'AQP4 dans le cerveau soit clairement établie, la présence de l'AQP9 est toujours une donnée controversée et son rôle fonctionnel dans le système nerveux central n'est pas connu. Par ailleurs, aucune donnée n'existe sur l'expression des AQP4 et 9 lors de la différenciation de cellules souches neurales foetales (CSNf) en astrocytes ou en neurones catécholaminergiques. Dans la première partie de ce travail, un protocole a été mis au point permettant de différencier des CSNf de souris en astrocytes et neurones, dont des neurones catécholaminergiques. La caractérisation des cultures de CSNf et des cultures mixtes par immunofluorescence a permis de montrer que l'immunomarquage AQP9 est présent dans les CSNf et est conservé lors de leur différenciation en astrocytes ou en neurones catécholaminergiques. Les résultats obtenus ont mis en évidence une très bonne corrélation entre l'expression de la TH (tyrosine hydroxylase: enzyme limitante de la synthèse des catécholamines) et celle de l'AQP9 lors de la différenciation des CSNf en neurones catécholaminergiques. Par contre, l'immunomarquage AQP4 n'est pas présent dans les CSNf alors qu'il est observé dans les astrocytes. De plus, aucun immunomarquage AQP4 ou AQP9 n'a été observé dans les neurones NIAP2-positifs. Dans la deuxième partie de ce travail, l'expression des AQP4 et 9 a été quantifiée dans les CSNf ainsi que dans trois populations d'astrocytes présentant des propriétés métaboliques différentes. Ces trois populations astrocytaires sont issues de la différenciation des CSNf par le CNTF, le LIF ou le sérum de veau foetal. Les analyses par RTPCR quantitative et western blot ont montré une augmentation de l'expression de l'AQP9 et de l'AQP4 corrélée à l'acquisition de propriétés métaboliques spécifiques des astrocytes matures. Dans la dernière partie, la technique d'ARN interférents a permis d'étudier le rôle fonctionnel de l'AQP9 dans le modèle de culture pure d'astrocytes différenciés par le sérum. L'inhibition de l'expression d'AQP9 entraîne une diminution de la perméabilité au glycérol et une augmentation de l'utilisation de glucose, corrélée à une stimulation du métabolisme oxydatif astrocytaire. En revanche, 1a baisse d'expression d'AQP9 n'a aucun effet sur la glycolyse anaérobie ni sur la libération du lactate. En conclusion, dans ce modèle in vitro, seule l'AQP9 est exprimée dans les CSNf et les neurones catécholaminergiques alors que dans Ies astrocytes, à la fois l'AQP9 et l'AQP4 sont exprimées. Cette distribution est identique à celle observée in vivo et confirme la localisation spécifique de l'AQP9 dans les neurones catécholaminergiques. De plus, ces résultats montrent, pour la première fois, l'implication de l'AQP9 dans la perméabilité des astrocytes au glycérol et son implication dans le métabolisme énergétique astrocytaire. ABSTACT : Aquaporins (AQPs) are membrane proteins permeable to water (orthodoxes aquaporins) and some of them are also permeable to glycerol (aquaglyceroporins). These proteins are widely expressed in bacteria, plants and mammals. AQP water homeostasis regulation in brain is of primary importance as the brain volume cannot increase. AQP4, an orthodoxe aquaporin, is present in astrocytes and seems to be involved in edema formation and resorption. On the other hand, AQP9 is an aquaglyceroporin which is localised not only in astrocytes but also in catecholaminergic neurons. Although AQP4 distribution in brain is clearly established, the presence of AQP9 is still a discussed data and its functional role in the central nervous system is unknown. In addition, no data exists on AQP4 or AQP9 expression during fetal neural stem cells (fNSC) differentiation into astrocytes or catecholaminergic neurons. In the first part of this work, a protocol was developed to differentiate mouse fNSC into astrocytes and neurons, with the aim to obtain catecholaminergic neurons. By immunefluorescence, we have shown that AQP9 is expressed in fNSC cultures and also in astrocytes and catecholaminergic neurons in mixt cultures. The results obtained highlighted a very good correlation between TH expression (tyrosin hydroxylase being a limiting enzyme of catecholamines synthesis) and AQP9 in fNSC and all along their differentiation into catecholaminergic neurons. On the other hand, AQP4 immunolabelling is not observed in fNSC whereas it is in astrocytes. Moreover, neitheir AQP4, nor AQP9 immunoreactivity was observed in MAP2-positive neurons. In the second part of this work, AQP4 and AQP9 expression was quantified in fNSC and in three populations of astrocytes presenting different metabolic properties. These three astrocyte populations result from fNSC differentiation by addition of CNTF, LIF or fetal calf serum. Quantitative RT-PCR and western blot analyses have shown an increase in both AQP4 and AQP9 expression, correlated with the acquisition of specific metabolic properties of mature astrocytes. In the last part, siRNA were used to study the functional role of AQP9 in the pure astrocyte culture model differentiated by addition of fetal calf serum. Inhibition of AQP9 expression leads to a decrease of glycerol uptake and to an increase of glucose uptake, correlated with a stimulation of the astrocyte oxydative metabolism. On the other hand, inhibition of AQP9 expression does not have any effect on anaerobic glycolysis nor on lactate release. In conclusion, in this in vitro model, only AQP9 is expressed in fNSC and in catecholaminergic neurons whereas in astrocytes, both AQP9 and AQP4 are expressed. This distribution is identical to that observed in vivo and confirms the specific AQP9 localization in catecholaminergic neurons. IVloreover, these results show, for the first time, that AQP9 is implicated in glycerol uptake and in astrocyte energetic metabolism. Résumé large public : Les aquaporines, des protéines localisées dans les membranes cellulaires sont, comme leur nom l'indique, des canaux à eau. Pendant longtemps, il a été considéré que l'eau diffusait librement dans et à travers les cellules; la caractérisation des AQPs a révolutionné la vision des scientifiques concernant les mouvements d'eau entre les différents compartiments infra et extracellulaires, et a d'ailleurs valu le Prix Nobel à Peter Agre en 1992. Certaines AQPs, dites "strictes", laissent passer uniquement l'eau et participent au contrôle du volume hydrique. Ce contrôle est particulièrement important pour le bon fonctionnement du cerveau en raison de la présence de la boîte crânienne qui limite les variations de volume. D'autres AQPs, les aquaglycéroporines, sont perméables non seulement à l'eau mais également à d'autres molécules comme le glycérol. Elles facilitent, par exemple, la sortie du glycérol des cellules graisseuses et sa capture par les cellules du foie afin de produire du glucose en période de jeûne. Le cerveau est principalement composé de deux types de cellules: les neurones et les cellules gliales, majoritairement des astrocytes. L'AQP4, une AQP stricte, est présente dans les astrocytes et joue un rôle dans la formation et la résorption des oedèmes cérébraux. L'AQP9, une aquaglycéroporine, est également présente dans les astrocytes et dans une population spécifique de neurones, les neurones catécholaminergiques, touchés dans la maladie de Parkinson. A ce jour, la présence de l'AQP9 dans le cerveau est une donnée controversée et son rôle fonctionnel est inconnu. Ce travail de thèse a permis de montrer que l'AQP9 est bien présente d'une part dans les cellules souches neurales foetales et d'autre ,part dans les astrocytes et neurones catécholaminergiques issus de leur différenciation. De plus, ces expériences ont mis en évidence un rôle de l'AQP9 dans l'entrée du glycérol dans les astrocytes, ce qui pourrait être bénéfique dans des conditions d'ischémie. Enfin, les .résultats de cette étude suggèrent également un rôle de l'AQP9 dans le métabolisme énergétique des astrocytes. L'ensemble de ces travaux démontre le rôle important de l'AQP9 dans le cerveau et ouvre de nouvelles perspectives quant aux rôles des AQPs dans des situations pathologiques telles que l'ischémie cérébrale ou encore la maladie de Parkinson.

Pulmonary hypertension associated to sarcoidosis in Switzerland

Introduction: L'hypertension pulmonaire est une complication rare de la sarcoïdose. Elle se rencontre surtout lors d'atteinte pulmonaire associée, particulièrement lorsque celle-ci est avancée. Objectif: Étudier l'épidémiologie et l'évolution clinique des patients souffrant d'hypertension pulmonaire et de sarcoïdose (SAPH) en Suisse. Méthode: Le registre suisse de l'hypertension pulmonaire a été analysé rétrospectivement pour identifier les cas SAPH de 2000 à 2011. Les paramètres cliniques, tels que le sexe, l'âge, le stade radiographique pulmonaire et l'hémodynamique sont étudiés lors de l'inscription des patients dans le registre. La classe fonctionnelle NYHA, la capacité à l'exercice (TM6M), les traitements introduits (oxygénothérapie, traitements spécifiques pour la sarcoïdose et traitements spécifiques pour l'hypertension pulmonaire), la survie et le nombre de transplantations pulmonaires effectués sont étudiés lors du suivi. Résultats: Parmi plus de 977 patients inscrits, 22 répondent aux critères d'inclusion pour la SAPH. La majorité de patients est de sexe féminin et l'âge moyen est de 59,5 +/-29,7. Le stade pulmonaire le plus souvent rencontré est de degré 4. La mPAP au diagnostic est de 44 ± 12.6 mmHg et la saturation veineuse d'oxygène est de 60%. La plupart des patients présentent une classe NYHA de 3 et le TM6M est de 368.6 ± 124.2 m à l'inclusion dans le registre. La durée moyenne du suivi des patients dans le registre est de 19.4 mois (0-57). La médiane est de 14 mois. La classe fonctionnelle NYHA et les moyennes des mètres parcourus ne montrent pas de changements significatifs lors du suivi. Au début de l'étude, comme à la fin, moins de la moitié des patients sont sous oxygénothérapie ; le traitement le plus utilisé pour l'hypertension pulmonaire est la classe des antagonistes de l'endothéline et pour la sarcoïdose les corticostéroïdes. La survie à un an est de 65 % et de 55 % à 3 ans. Pendant la période d'observation 5 patients nécessitent une transplantation pulmonaire, dont 2 sont décédés. La démarche médicamenteuse varie au cours du temps : la tendance récente est de donner plus de médicaments pour l'hypertension pulmonaire et la sarcoïdose et de favoriser les associations. Conclusion: La SAPH est une maladie rare ou tout au moins rarement diagnostiquée avec un sombre pronostic. Le degré d'hypertension est de modéré à sévère avec une limitation à l'effort importante. En cas de symptômes suggestifs chez un patient souffrant de sarcoïdose, un dépistage échocardiographique systématique devrait être proposé.

Ventilation, Oxidative Stress, and Nitric Oxide in Hypobaric versus Normobaric Hypoxia.

PURPOSE: Slight differences in physiological responses and nitric oxide (NO) have been reported at rest between hypobaric hypoxia (HH) and normobaric hypoxia (NH) during short exposure.Our study reports NO and oxidative stress at rest and physiological responses during moderate exercise in HH versus NH. METHODS: Ten subjects were randomly exposed for 24 h to HH (3000 m; FIO2, 20.9%; BP, 530 ± 6 mm Hg) or to NH (FIO2, 14.7%; BP, 720 ± 1 mm Hg). Before and every 8 h during the hypoxic exposures, pulse oxygen saturation (SpO2), HR, and gas exchanges were measured during a 6-min submaximal cycling exercise. At rest, the partial pressure of exhaled NO, blood nitrate and nitrite (NOx), plasma levels of oxidative stress, and pH levels were additionally measured. RESULTS: During exercise, minute ventilation was lower in HH compared with NH (-13% after 8 h, P < 0.05). End-tidal CO2 pressure was lower (P < 0.01) than PRE both in HH and NH but decreased less in HH than that in NH (-25% vs -37%, P < 0.05).At rest, exhaled NO and NOx decreased in HH (-46% and -36% after 24 h, respectively, P < 0.05) whereas stable in NH. By contrast, oxidative stress was higher in HH than that in NH after 24 h (P < 0.05). The plasma pH level was stable in HH but increased in NH (P < 0.01). When compared with prenormoxic values, SpO2, HR, oxygen consumption, breathing frequency, and end-tidal O2 pressure showed similar changes in HH and NH. CONCLUSION: Lower ventilatory responses to a similar hypoxic stimulus during rest and exercise in HH versus NH were sustained for 24 h and associated with lower plasma pH level, exaggerated oxidative stress, and impaired NO bioavailability.

Is pulse oximetry reliable in detecting hyperoxemia in the neonate?

We tested the hypothesis that hyperoxemia defined as arterial PO2 above 12 kPa can be detected by pulse oximetry using 95% oxygen saturation as the upper limit. Thirty artificially ventilated neonates with an indwelling arterial catheter were studied registrating transcutaneous oxygen saturation (Ohmeda Biox 3700 Pulse Oximeter) and transcutaneous PO2 continuously during a 4-hour period and measuring arterial oxygen saturation and PO2 intermittently. 46 episodes of arterial hyperoxemia were observed. Pulse oximetry had a sensitivity of 30%, detecting 14 of these 46 hyperoxemic episodes, and a specificity of 93%. The accuracy for separating hyperoxemia from normoxemia by pulse oximetry could be improved by shifting the cut-off point from 95% to 92%. With this optimal cut-off point sensitivity was 70% and specificity 62%. We conclude that pulse oximetry is not reliable for detection of hyperoxemia.

Independent sources of condition dependency and multiple pathways determine a composite trait: lessons from carotenoid-based plumage colouration.

Many colour ornaments are composite traits consisting of at least four components, which themselves may be more complex, determined by independent evolutionary pathways, and potentially being under different environmental control. To date, little evidence exists that several different components of colour elaboration are condition dependent and no direct evidence exists that different ornamental components are affected by different sources of variation. For example, in carotenoid-based plumage colouration, one of the best-known condition-dependent ornaments, colour elaboration stems from both condition-dependent pigment concentration and structural components. Some environmental flexibility of these components has been suggested, but specifically which and how they are affected remains unknown. Here, we tested whether multiple colour components may be condition dependent, by using a comprehensive 3 × 2 experimental design, in which we carotenoid supplemented and immune challenged great tit nestlings (Parus major) and quantified effects on different components of colouration. Plumage colouration was affected by an interaction between carotenoid availability and immune challenge. Path analyses showed that carotenoid supplementation increased plumage saturation via feather carotenoid concentration and via mechanisms unrelated to carotenoid deposition, while immune challenge affected feather length, but not carotenoid concentration. Thus, independent condition-dependent pathways, affected by different sources of variation, determine colour elaboration. This provides opportunities for the evolution of multiple signals within components of ornamental traits. This finding indicates that the selective forces shaping the evolution of different components of a composite trait and the trait's signal content may be more complex than believed so far, and that holistic approaches are required for drawing comprehensive evolutionary conclusions.

Multimodal MRI analysis of structural and functional networks in the human brain : application to two clinical studies : driving abilities under THC intoxication and early white matter changes in FXTAS

Les approches multimodales dans l'imagerie cérébrale non invasive sont de plus en plus considérées comme un outil indispensable pour la compréhension des différents aspects de la structure et de la fonction cérébrale. Grâce aux progrès des techniques d'acquisition des images de Resonance Magnetique et aux nouveaux outils pour le traitement des données, il est désormais possible de mesurer plusieurs paramètres sensibles aux différentes caractéristiques des tissues cérébraux. Ces progrès permettent, par exemple, d'étudier les substrats anatomiques qui sont à la base des processus cognitifs ou de discerner au niveau purement structurel les phénomènes dégénératifs et développementaux. Cette thèse met en évidence l'importance de l'utilisation d'une approche multimodale pour étudier les différents aspects de la dynamique cérébrale grâce à l'application de cette approche à deux études cliniques: l'évaluation structurelle et fonctionnelle des effets aigus du cannabis fumé chez des consommateurs réguliers et occasionnels, et l'évaluation de l'intégrité de la substance grise et blanche chez des jeunes porteurs de la prémutations du gène FMR1 à risque de développer le FXTAS (Fragile-X Tremor Ataxia Syndrome). Nous avons montré que chez les fumeurs occasionnels de cannabis, même à faible concentration du principal composant psychoactif (THC) dans le sang, la performance lors d'une tâche visuo-motrice est fortement diminuée, et qu'il y a des changements dans l'activité des trois réseaux cérébraux impliqués dans les processus cognitifs: le réseau de saillance, le réseau du contrôle exécutif, et le réseau actif par défaut (Default Mode). Les sujets ne sont pas en mesure de saisir les saillances dans l'environnement et de focaliser leur attention sur la tâche. L'augmentation de la réponse hémodynamique dans le cortex cingulaire antérieur suggère une augmentation de l'activité introspective. Une investigation des ef¬fets au niveau cérébral d'une exposition prolongée au cannabis, montre des changements persistants de la substance grise dans les régions associées à la mémoire et au traitement des émotions. Le niveau d'atrophie dans ces structures corrèle avec la consommation de cannabis au cours des trois mois précédant l'étude. Dans la deuxième étude, nous démontrons des altérations structurelles des décennies avant l'apparition du syndrome FXTAS chez des sujets jeunes, asymptomatiques, et porteurs de la prémutation du gène FMR1. Les modifications trouvées peuvent être liées à deux mécanismes différents. Les altérations dans le réseau moteur du cervelet et dans la fimbria de l'hippocampe, suggèrent un effet développemental de la prémutation. Elles incluent aussi une atrophie de la substance grise du lobule VI du cervelet et l'altération des propriétés tissulaires de la substance blanche des projections afférentes correspondantes aux pédoncules cérébelleux moyens. Les lésions diffuses de la substance blanche cérébrale peu¬vent être un marquer précoce du développement de la maladie, car elles sont liées à un phénomène dégénératif qui précède l'apparition des symptômes du FXTAS. - Multimodal brain imaging is becoming a leading tool for understanding different aspects of brain structure and function. Thanks to the advances in Magnetic Resonance imaging (MRI) acquisition schemes and data processing techniques, it is now possible to measure different parameters sensitive to different tissue characteristics. This allows for example to investigate anatomical substrates underlying cognitive processing, or to disentangle, at a pure structural level degeneration and developmental processes. This thesis highlights the importance of using a multimodal approach for investigating different aspects of brain dynamics by applying this approach to two clinical studies: functional and structural assessment of the acute effects of cannabis smoking in regular and occasional users, and grey and white matter assessment in young FMR1 premutation carriers at risk of developing FXTAS. We demonstrate that in occasional smokers cannabis smoking, even at low concentration of the main psychoactive component (THC) in the blood, strongly decrease subjects' performance on a visuo-motor tracking task, and globally alters the activity of the three brain networks involved in cognitive processing: the Salience, the Control Executive, and the Default Mode networks. Subjects are unable to capture saliences in the environment and to orient attention to the task; the increase in Hemodynamic Response in the Anterior Cingulate Cortex suggests an increase in self-oriented mental activity. A further investigation on long term exposure to cannabis, shows a persistent grey matter modification in brain regions associated with memory and affective processing. The degree of atrophy in these structures also correlates with the estimation of drug use in the three months prior the participation to the study. In the second study we demonstrate structural changes in young asymptomatic premutation carriers decades before the onset of FXTAS that might be related to two different mechanisms. Alteration of the cerebellar motor network and of the hippocampal fimbria/ fornix, may reflect a potential neurodevelopmental effect of the premutation. These include grey matter atrophy in lobule VI and modification of white matter tissue property in the corresponding afferent projections through the Middle Cerebellar Peduncles. Diffuse hemispheric white matter lesions that seem to appear closer to the onset of FXTAS and be related to a neurodegenerative phenomenon may mark the imminent onset of FXTAS.

A prospective, randomized, and controlled study of fluid management in children with severe head injury: lactated Ringer's solution versus hypertonic saline.

OBJECTIVES: Resuscitation in severe head injury may be detrimental when given with hypotonic fluids. We evaluated the effects of lactated Ringer's solution (sodium 131 mmol/L, 277 mOsm/L) compared with hypertonic saline (sodium 268 mmol/L, 598 mOsm/L) in severely head-injured children over the first 3 days after injury. DESIGN: An open, randomized, and prospective study. SETTING: A 16-bed pediatric intensive care unit (ICU) (level III) at a university children's hospital. PATIENTS: A total of 35 consecutive children with head injury. INTERVENTIONS: Thirty-two children with Glasgow Coma Scores of <8 were randomly assigned to receive either lactated Ringer's solution (group 1) or hypertonic saline (group 2). Routine care was standardized, and included the following: head positioning at 30 degrees; normothermia (96.8 degrees to 98.6 degrees F [36 degrees to 37 degrees C]); analgesia and sedation with morphine (10 to 30 microg/kg/hr), midazolam (0.2 to 0.3 mg/kg/hr), and phenobarbital; volume-controlled ventilation (PaCO2 of 26.3 to 30 torr [3.5 to 4 kPa]); and optimal oxygenation (PaO2 of 90 to 105 torr [12 to 14 kPa], oxygen saturation of >92%, and hematocrit of >0.30). MEASUREMENTS AND MAIN RESULTS: Mean arterial pressure and intracranial pressure (ICP) were monitored continuously and documented hourly and at every intervention. The means of every 4-hr period were calculated and serum sodium concentrations were measured at the same time. An ICP of 15 mm Hg was treated with a predefined sequence of interventions, and complications were documented. There was no difference with respect to age, male/female ratio, or initial Glasgow Coma Score. In both groups, there was an inverse correlation between serum sodium concentration and ICP (group 1: r = -.13, r2 = .02, p < .03; group 2: r = -.29, r2 = .08, p < .001) that disappeared in group 1 and increased in group 2 (group 1: r = -.08, r2 = .01, NS; group 2: r = -.35, r2 =.12, p < .001). Correlation between serum sodium concentration and cerebral perfusion pressure (CPP) became significant in group 2 after 8 hrs of treatment (r = .2, r2 = .04, p = .002). Over time, ICP and CPP did not significantly differ between the groups. However, to keep ICP at <15 mm Hg, group 2 patients required significantly fewer interventions (p < .02). Group 1 patients received less sodium (8.0 +/- 4.5 vs. 11.5 +/- 5.0 mmol/kg/day, p = .05) and more fluid on day 1 (2850 +/- 1480 vs. 2180 +/- 770 mL/m2, p = .05). They also had a higher frequency of acute respiratory distress syndrome (four vs. 0 patients, p = .1) and more than two complications (six vs. 1 patient, p = .09). Group 2 patients had significantly shorter ICU stay times (11.6 +/- 6.1 vs. 8.0 +/- 2.4 days; p = .04) and shorter mechanical ventilation times (9.5 +/- 6.0 vs. 6.9 +/- 2.2 days; p = .1). The survival rate and duration of hospital stay were similar in both groups. CONCLUSIONS: Treatment of severe head injury with hypertonic saline is superior to that treatment with lactated Ringer's solution. An increase in serum sodium concentrations significantly correlates with lower ICP and higher CPP. Children treated with hypertonic saline require fewer interventions, have fewer complications, and stay a shorter time in the ICU.

Chirurgie de réduction de volume pulmonaire: Suivi des 26 premiers patients à Lausanne

Ce travail concerne les 26 premiers patients opérés à Lausanne de juillet 1995 à avril 1998 d?une gie de réduction de volume pulmonaire pour un emphysème sévère. Il présente leurs actéristiques préopératoires générales, leur évaluation radiologique et cardiologique, ainsi que mesures fonctionnelles pulmonaires. Il examine ensuite la technique opératoire, la période ériopératoire, ainsi que les résultats fonctionnels postopératoires des patients. De plus il présente les entretiens ayant eu lieu avec chaque patient pour connaître son évaluation de l?opération et de ges résultats. Ces informations sont ensuite comparées avec les résultats présents dans la littérature. Le profil préopératoire, la technique opératoire, la période péripopératoire, et les résultats fonctionnels postopératoires sont comparés. Un groupe de patients qui n?a pas répondu au point de vue fonctionnel A la chirurgie est ensuite examiné afin de tenter de définir des critères préopératoires de bonne ou mauvaise réponse, et ceux-ci sont mis en relation avec les données de la littérature. On compare ensuite le groupe de mauvais répondeurs fonctionnels avec le groupe des patients ne s?estimant pas améliorés par l?opération. En faisant une étude statistiques des valeurs fonctionnelles pré et postopératoire, on observe une amélioration significative du VEMS, du volume résiduel, de la PaC02, de la distance parcounie au test de marche de six minutes et de la dyspnée engendrée par le test sur une échelle de Borg. L?amélioration de la Pa02 postopératoire et de la saturation en oxygène pendant le test de marche n?était pas significative statistiquement. On peut voir que ce collectif de patients lausannois est comparable aux autres séries au niveau du profil préopératoire et de la gravité de l?atteinte fonctionnelle, au niveau de la technique opératoire, de la mortalité et morbidité, et des résultats fonctionnels postopératoires. On observe comme différence un volume résiduel moyen préopératoire plus élevé et davantage amélioré en postopératoire que dans la littérature. Cette étude ne met pas en évidence - et c?est également le cas dans la littérature - de critères clairs préopératoires prédictifs d?une bonne réponse à la chirurgie. De même elle n?a pas mis en évidence de concordance entre l?amélioration de la symptomatologie des patients et les résultats fonctionnels postopératoires. 11 serait donc intéressant de poursuivre ce travail par une évaluation prospective plus systématique des patients opérés et de pouvoir la comparer avec les résultats des patients récusés ou refusant la chirurgie de réduction de volume pulmonaire, afin de pouvoir mieux en évaluer les bénéfices à long terme.

Survey of management of first-ever seizures in a hospital based community

Résumé Contexte: Bon nombre d'études épidémiologiques concernant les premières crises comitiales ont été effectuées principalement sur des populations générales. Cependant, les patients admis dans un hôpital peuvent présenter des éléments cliniques différents. Nous avons donc mené une étude prospective auprès de sujets dans une population hospitalière ayant subi une première crise d'épilepsie, afin d'étudier leur pronostic et le rôle des examens complémentaires (examen neurologique, imagerie cérébrale, examens sanguins, EEG) dans le choix de l'administration d'une médication antiépileptique. Méthodes : Sur une période d'une année, nous avons suivi 177 patients adultes, admis consécutivement, ayant présenté une crise d'épilepsie dont l'évaluation aiguë a été effectuée dans notre hôpital. Pendant 6 mois, nous avons pratiqué pour chaque patient un suivi du traitement antiépileptique, des récidives de crises et d'un éventuel décès. Résultats : L'examen neurologique était anormal dans 72.3% des cas, l'imagerie cérébrale dans 54.8% et les examens sanguins dans 57.1%. L'EEG a montré des éléments épileptiformes dans 33.9% des cas. L'étiologie la plus fréquemment représentée était constituée par des intoxications. Un traitement antiépileptique a été prescrit chez 51% des patients. 31.6% des sujets suivis à six mois ont subi une récidive ; la mortalité s'est élevée à 17.8%. Statistiquement, l'imagerie cérébrale, l'EEG et l'examen neurologique étaient des facteurs prédictifs indépendants pour l'administration d'antiépileptiques, et l'imagerie cérébrale le seul facteur associé au pronostic. Conclusions : Les patients évalués en aigu dans un hôpital pour une première crise comitiale présentent un profil médical sous-jacent, qui explique probablement leur mauvais pronostic. L'imagerie cérébrale s'est avérée être le test paraclinique le plus important dans la prévention du traitement et du pronostic. Mots-clés : première crise d'épilepsie, étiologie, pronostic, récidive, médication antiépileptique, population hospitalière Summary Background: Epidemiological studies focusing on first-ever seizures have been carried out mainly on community based populations. However, since hospital populations may display varying clinical features, we prospectively analysed patients with first-ever seizure in a hospital based community to evaluate prognosis and the role of complementary investigations in the decision to administer antiepileptic drugs (AED). Methods: Over one year, we recruited 177 consecutive adult patients with a first seizure acutely evaluated in our hospital. During six months' follow-up data relating to AED treatment, recurrence of seizures and death were collected for each patient. Results:. Neurological examination was abnormal in 72.3%, neuroimaging in 54.8% and biochemical tests in 57.1%. Electroencephalogram (EEG) showed epileptiform features in 33.9%. Toxicity represented the most common aetiology. AED was prescribed in 51% of patients. Seizure recurrence at six months involved 31.6% of patients completing the follow-up; mortality was 17.8%. Statistical analysis showed that brain CT, EEG and neurological examination are independent predictive factors for AED administration, but only CT scan is associated with outcome. Conclusions: Patients evaluated acutely for first- ever seizure in a hospital setting have severe underlying clinical conditions apparently related to their relatively poor prognosis. Neuroimaging represents the most important paraclinical test in predicting both treatment administration and outcome.

Métabolisme d'antidépresseurs dans différentes espèces : aspects méthodologiques et pharmacogénétiques, perspectives cliniques

Résumé pour large public Unité de Biochimie et Psychopharmacologie Clinique, Centre de neurosciences Psychiatrique, Département de Psychiatrie Adulte, Faculté de Biologie et de Médecine, Université de Lausanne Lors de la prise d'un médicament, celui-ci va passer par différentes étapes que sont l'absorption, la distribution, le métabolisme et enfin l'élimination. Ces quatre étapes sont regroupées sous le nom de pharmacocinétique. A noter que ces quatre paramètres sont dynamiques et en constante évolution. Durant cette thèse, nous avons investigué différents aspects de la pharmacocinétique, tout d'abord par une revue de la littérature sur la glycoprotéine-P (Pgp). Récemment découverte, cette protéine de membrane est située aux endroits stratégiques de l'organisme comme la barrière hématoencéphalée, le placenta ou les intestins où elle influencera l'entrée de différentes substances, en particulier les médicaments. La Pgp serait impliquée dans les phénomènes de résistances aux agents thérapeutiques en oncologie. La Pgp influence donc l'absorption des médicaments, et son impact en clinique, en termes d'efficacité de traitement et de toxicité prend chaque jour plus d'importance. Ensuite nous avons mis au point une méthode d'analyse quantitative d'un antidépresseur d'une nouvelle génération : la mirtazapine (Remeron®). La nouveauté réside dans la façon dont la mirtazapine interagit avec les neurotransmetteurs impliqués dans la dépression que sont la sérotonine et la noradrénaline. Cette méthode utilise la chromatographie liquide pour séparer la mirtazapine de ses principaux métabolites dans le sang. La spectrométrie de masse est utilisée pour les détecter et les quantifier. Les métabolites sont des substances issues de réactions chimiques entre la substance mère, la mirtazapine, et généralement des enzymes hépatiques, dans le but de rendre cette substance plus soluble en vue de son élimination. Cette méthode permet de quantifier la mirtazapine et ses métabolites dans le sang de patients traités et de déterminer la variation des taux plasmatiques chez ces patients. Puis nous avons étudié le métabolisme d'un autre antidépresseur, le citalopram, qui a un métabolisme complexe. Le citalopram est un racémate, c'est-à-dire qu'il existe sous forme de deux entités chimiques (R-(-) et S-(+) citalopram) qui ont le même nombre d'éléments mais arrangés différemment dans l'espace. La voie métabolique cérébrale du citalopram est sous le contrôle d'une enzyme, la monoamine oxydase (MAO), conduisant à une forme acide du citalopram (l'acide propionique du citalopram). La MAO existe sous deux formes : MAO-A et MAO-B. Nous avons utilisé des souris déficientes d'un gène, celui de la MAO-A, pour mieux en comprendre le métabolisme en les comparants à des souris sauvages (sans déficience de ce gène). Nous avons utilisé le citalopram et deux de ses métabolites (le déméthylcitaloprarn et le didéméthyícitalopram) comme substrats pour tester la formation in vitro de l'acide propionique du citalopram. Nos résultats montrent que la MAO-A favorise la formation de l'entité R-(-) et présente une plus grande affinité pour le citalopram, tandis que la MAO-B métabolise préférentiellement l'entité S-(+) et a une plus grande affinité pour les deux métabolites déméthylés. De plus, la déficience en MAO-A est partiellement compensée parla MAO-B chez les souris déficientes du gène de la MAO-A. Enfin, nous avons étudié une deuxième voie métabolique du citalopram qui s'est avérée toxique chez le chien Beagle. Celle-ci est catalysée par une autre famille d'enzymes, les cytochromes P-450, et mène aux métabolites déméthylés et didéméthylés du citalopram. Nous avons utilisé des tissus hépatiques de chiens Beagle. Plusieurs cytochromes P-450 sont impliqués dans le métabolisme du citalopram menant à sa forme déméthylée, ceci tant chez l'homme que chez le chien. Par contre, dans le métabolisme de la forme déméthylée menant à 1a forme didéméthylée, un seul cytochrome P-450 serait impliqué chez l'Homme, tandis qu'ils seraient plusieurs chez le chien. L'activité enzymatique produisant la forme didéméthylée est beaucoup plus importante chez le chien comparé à l'homme. Cette observation soutien l'hypothèse que des taux élevés de la forme didéméthylée participent à la toxicité spécifique du citalopram chez le chien. Nous pouvons conclure que plusieurs famille d'enzymes sont impliquées tant au niveau cérébral qu'hépatique dans la métabolisation de médicaments psychotropes. Sachant que les enzymes peuvent être stimulées ou inhibées, il importe de pouvoir suivre au plus prés les taux plasmatiques des différents psychotropes et de leurs métabolites. Résumé Unité de Biochimie et Psychopharmacologie Clinique, Centre de neurosciences Psychiatrique, Département de Psychiatrie Adulte, Faculté de Biologie et de Médecine, Université de Lausanne La plupart des médicaments subissent une transformation enzymatique dans l'organisme. Les substances issues de cette métabolisation ne sont pas toujours dotées d'une activité pharmacologique. Il s'est avéré par conséquent indispensable de suivre les taux plasmatiques d'une substance et de ses métabolites et d'établir ou non l'existence d'une relation avec l'effet clinique observé. Ce concept nommé « therapeutic drag monitoring » (TDM) est particulièrement utile en psychiatrie ou un manque de compliance des patients est fréquemment observé. Les médicaments psychotropes ont un métabolisme principalement hépatique (cytochromes P-450) et parfois cérébral (monoamines oxydases), comme pour le citalopram par exemple. Une méthode stéréosélective de chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse a été développée pour analyser les énantiomères R-(-) et S-(+) d'un antidépresseur agissant sur les récepteurs noradrénergiques et sérotoninergiques, la mirtazapine et de ses métabolites déméthylmirtazapine et 8-hydroxymirtazapine. Les données préliminaires obtenues dans les plasmas dosés suggèrent que les concentrations de R-(-)-mirtazapine sont plus élevées que celles de S-(+)-mirtazapine, à l'exception des patients qui auraient comme co-médication des inhibiteurs du CYP2D6, telle que la fluoxétine ou la thioridazine. Il y a une enantiosélectivité du métabolisme de la mirtazapine. En particulier pour la 8-hydroxymirtazapine qui est glucuroconjuguée et pour laquelle le ratio S/R varie considérablement. Cette méthode analytique présente l'avantage d'être utilisable pour le dosage stéréosélectif de la mirtazapine et de ses métabolites dans le plasma de patients ayant d'autres substances en co-médication. La glycoprotéine P fonctionne comme une pompe transmembranaire transportant les xénobiotiques depuis le milieu intracellulaire vers le milieu extracellulaire. Son induction et son inhibition, bien que moins étudiées que pour les cytochromes P-450, ont des implications cliniques importantes en termes d'efficacité de traitement et de toxicité. Cette glycoprotéine P a fait l'objet d'une recherche bibliographique. Nous avons étudié le métabolisme du citalopram, un antidépresseur de la classe des inhibiteurs spécifiques de la recapture de la sérotonine chez la souris et chez le chien. Cette substance subit un métabolisme complexe. La voie de métabolisation conduisant à la formation de l'acide propionique du citalopram, catalysée par les monoamines oxydases, a été étudiée in vitro dans les mitochondries cérébrales chez la souris déficiente du gène de la MAO-A (Tg8). La monoamine oxydase A catalyse la formation de l'énantiomère R-(-) et présente une plus grande affinité pour les amines tertiaires, tandis que la monoamine oxydase B favorise la formation de la forme S-(+) et a une affinité plus marquée pour les amines secondaires et primaires. L'étude du citalopram chez la souris Tg8 adulte a montré que la monoamine oxydase B compense la déficience de la monoamine oxydase A chez ces souris génétiquement modifiées. Une autre voie de métabolisation du citalopram conduisant à la formation de didéméthylcitalopram, catalysée par les cytochromes P-450, a été étudiée in vitro dans des microsomes hépatiques de chiens Beagle. Nos études ont montré que les cinétiques de N-déméthylation du citalopram sont biphasiques chez le chien. Les orthologues canins impliqués dans la première N-déméthylation semblent être identiques aux cytochromes P-450 humains. Par contre, dans la deuxième Ndéméthylation, un seul cytochrome P-450 semble être impliqué chez l'homme (CYP2D6), tandis qu'on retrouve jusqu'à cinq orthologues chez le chien. Le CYP2D15, orthologue canin du CYP2D6, est majoritairement impliqué. De plus, l'activité enzymatique, reflétée par les clairances intrinsèques, dans la première N-déméthylation est jusqu'à 45 fois plus élevée chez le chien comparé à l'homme. Ces différentes observations soutiennent l'hypothèse que des taux élevés de didéméthylcitalopram sont responsables de la toxicité du citalopram chez le chien. Nous pouvons conclure que plusieurs famille d'enzymes sont impliquées tant au niveau cérébral qu'hépatique dans la métabolisation de médicaments psychotropes. Sachant -que les enzymes peuvent être induits ou inhibés, il importe de pouvoir suivre au plus près les taux plasmatiques des différents psychotropes et de leurs métabolites. Summary Most of the drugs are metabolized in the organism. Substances issued from this metabolic activity do not always show a pharmacological activity. Therefore, it is necessary to monitor plasmatic levels of drugs and their metabolites, and establish the relationship with the clinical effect. This concept named therapeutic drug monitoring is very useful in psychiatry where lack of compliance is commonly observed. Antidepressants are mainly metabolized in the liver (cytochrome P-450) and sometimes in the brain (monoamine oxidase) like the citalopram, for exemple. A LC-MS method was developed, which allows the simultaneous analysis of R-(-) and S-(+) enantiomers of mirtazapine, an antidepressant acting specifically on noradrenergic and serotonergic receptors, and its metabolites demethylmirtazapine and 8-hydroxymirtazapine in plasma of mirtazapine treated patients. Preliminary data obtained suggested that R-(-) mirtazapine concentrations were higher than those of S-(+) mirtazapine, except in patients comedicated with CYP2D6 inhibitors such as fluoxetine or thioridazine. There is an enantioselectivity in the metabolism of mirtazapine. In particular for the 8-hydroxymirtazapine, which is glucuroconjugated and S/R ratio varies considerably. Therefore this method seems to be suitable for the stereoselective assay of mirtazapine and its metabolites in plasma of patients comedicated with mirtazapine and other drugs for routine and research purposes. P-glycoprotein is working as an efflux transporter of xenobiotics from intracellular to extracellular environment. Its induction or inhibition, although less studied than cytochrome P-450, has huge clinical implications in terms of treatment efficacy and toxicity. An extensive literature search on P-glycoprotein was performed as part of this thesis. The study of citalopram metabolism, an antidepressant belonging to the class of selective serotonin reuptake inhibitors. This substance undergoes a complex metabolism. First metabolization route leading to citalopram propionic acid, catalyzed by monoamine oxidase was studied in vitro in mice brain mitochondria. Monoamine oxidase A catalyzed the formation of R-(-) enantiomer and showed greater affinity for tertiary amines, whereas monoamine oxidase B triggered the formation of S-(+) enantiomer and demonstrated higher affinity for primary and secondary amines. citalopram evaluation in adult Tg8 mice showed that monoamine oxidase B compensated monoamine oxidase A deficiency in those genetically transformed mice. The second metabolization route of citalopram leading to didemethylcitalopram and catalyzed by cytochrome P-450 was studied in vitro in Beagle dog's livers. Our results showed that citalopram N-demethylation kinetics are biphasic in dogs. Canine orthologs involved in the first N-demethylation seemed to be identical to human cytochromes P-450. However, in the second N-demethylation only one cytochrome P-450 seemed to be involved in human (CYP2D6), whereas up to five canine orthologs were found in dogs. CYP2D15 canine ortholog of CYP2D6 was mainly involved. In addition, enzymatic activity reflected by intrinsic clearance in the first N-demethylation was up to 45 fold higher in dogs compared to humans. Those observations support the assumption that elevated rates of didemethylcitalopram are responsible for citalopram toxicity in dogs. We can conclude that several enzymes groups are involved in the brain, as well as in the liver, in antidepressant metabolization. Knowing that enzymes may be induced or inhibited, it makes sense to closely monitor plasmatic levels of antidepressants and their metabolites.

Corrigendum : Novel loci affecting iron homeostasis and their effects in individuals at risk for hemochromatosis

Absorption, transport and storage of iron are tightly regulated, as expected for an element, which is both essential and potentially toxic. Iron deficiency is the leading cause of anaemia, and it also compromises immune function and cognitive development. Iron overload damages the liver and other organs in hereditary hemochromatosis, and in thalassaemia patients with both transfusion and non-transfusionrelated iron accumulation. Excess iron has harmful effects in chronic liver diseases caused by excessive alcohol, obesity or viruses. There is evidence for involvement of iron in neurodegenerative diseases and in Type 2 diabetes. Variation in transferrin saturation, a biomarker of iron status, has been associated with mortality in patients with diabetes and in the general population13. All these associations between iron and either clinical disease or pathological processes make it important to understand the causes of variation in iron status. Importantly, information on genetic causes of variation can be used in Mendelian randomization studies to test whether variation in iron status is a cause or consequence of disease. We have used biomarkers of iron status (serum iron, transferrin, transferrin saturation and ferritin), which are commonly used clinically and readily measurable in thousands of individuals, and carried out a meta-analysis of human genomewide association study (GWAS) data from 11 discovery and eight replication cohorts. Our aims were to identify additional loci affecting markers of iron status in the general population and to relate the significant loci to information on gene expression to identify relevant genes. We also made an initial assessment of whether any such loci affect iron status in HFE C282Y homozygotes, who are at genetic risk of HFE-related iron overload (hereditary hemochromatosis type 1, OMIM #235200)

The monocarboxylate transporter MCT4 : mechanism of regulation in astrocytes and its putative role in cerebral ischemia

Despite its small fraction of the total body weight (2%), the brain contributes for 20% and 25% respectively of the total oxygen and glucose consumption of the whole body. Indeed, glucose has been considered the energy substrate par excellence for the brain. However, evidence accumulated over the last half century revealed an important role for the monocarboxylate lactate in fulfilling the energy needs of neurons. This is particularly true during physiological neuronal activation and in pathological conditions. Lactate transport into and out of the cell is mediated by a family of proton-linked transporters called monocarboxylate transporters (MCTs). In the central nervous system, only three of them have been well characterized: MCT2 is the predominant neuronal isoform, while the other non¬neuronal cell types of the brain express the ubiquitous isoform MCT1. Quite recently, the MCT4 isoform has been described in astrocytes. Due to its high transport capacity compared to the other two isoforms, MCT4 is particularly adapted for glycolytic cells. Because of its recent discovery in the brain, nothing was known about its regulation in the central nervous system. Here we show that MCT4 is regulated by oxygen levels in primary cultures of astrocytes in a time- and concentration-dependent manner via the hypoxia inducible factor-la (HIF-la). Moreover, we showed that MCT4 expression is essential for astrocyte survival under low oxygen conditions. In parallel, we investigated the possible implication of the pyruvate kinase isoform Pkm2, a strong enhancer of glycolysis, in its regulation. Then we showed that MCT4 expression, as well as the expression of the other two MCT isoforms, is altered in a murine model of stroke. Surprisingly, neurons started to express MCT4, as well as MCT1, under such conditions. Altogether, these data suggest that MCT4, due to its high transport capacity for lactate, may be the isoform that enables cells to operate a major metabolic adaptation in response to pathological situations that alter metabolic homeostasis of the brain. -- Le cerveau représente 2% du poids corporel total, mais il contribue pour 20% de la consommation totale d'oxygène et 25% de celle de glucose au repos. Le glucose est considéré comme le substrat énergétique par excellence pour le cerveau. Néanmoins, depuis un demi- siècle maintenant, de plus en plus de travaux ont démontré que le lactate joue un rôle majeur dans le métabolisme cérébral et est capable du subvenir aux besoins énergétiques des neurones. Le lactate est tout particulièrement nécessaire pendant l'activation neuronale ainsi qu'en situation pathologique. Le transport du lactate à travers la barrière hématoencéphalique ainsi qu'à travers les membranes cellulaires est assuré par la famille des transporteurs aux monocarboxylates (MCTs). Dans le système nerveux central, uniquement trois d'entre eux ont été décrits: MCT2 est considéré comme le transporteur neuronal, alors que les autres types cellulaires qui constituent le cerveau expriment l'isoforme ubiquitaire MCT1. Récemment, l'isoforme MCT4 a été rapportée sur les astrocytes. Dû à sa grande capacité de transport pour le lactate, MCT4 est tout particulièrement adapté pour soutenir le métabolisme des cellules hautement glycolytiques, comme les astrocytes. En raison de sa toute récente découverte, les aspects comprenant sa régulation et son rôle dans le cerveau sont pour l'instant méconnus. Les résultats exposés dans ce travail démontrent dans un premier temps que l'expression de MCT4 est régulée par les niveaux d'oxygène dans les cultures d'astrocytes corticaux par le biais du facteur de transcription HIF-la. De plus, nous avons démontré que l'expression de MCT4 est essentielle à la survie des astrocytes quand le niveau d'oxygénation baisse. En parallèle, des résultats préliminaires suggèrent que l'isoforme 2 de la pyruvate kinase, un puissant régulateur de la glycolyse, pourrait jouer un rôle dans la régulation de MCT4. Dans la deuxième partie du travail nous avons démontré que l'expression de MCT4, ainsi que celle de MCT1 et MCT2, est altérée dans un modèle murin d'ischémie cérébrale. De façon surprenante, les neurones expriment MCT4 dans cette condition, alors que ce n'est pas le cas en condition physiologique. En tenant compte de ces résultats, nous suggérons que MCT4, dû à sa particulièrement grande capacité de transport pour le lactate, représente le MCT qui permet aux cellules du système nerveux central, notamment les astrocytes et les neurones, de s'adapter à de très fortes perturbations de l'homéostasie métabolique du cerveau qui surviennent en condition pathologique.

AltitudeOmics : impaired pulmonary gas exchange efficiency and blunted ventilatory acclimatization in humans with patent foramen ovale after 16 days at 5,260 m.

A patent foramen ovale (PFO), present in ∼40% of the general population, is a potential source of right-to-left shunt that can impair pulmonary gas exchange efficiency [i.e., increase the alveolar-to-arterial Po2 difference (A-aDO2)]. Prior studies investigating human acclimatization to high-altitude with A-aDO2 as a key parameter have not investigated differences between subjects with (PFO+) or without a PFO (PFO-). We hypothesized that in PFO+ subjects A-aDO2 would not improve (i.e., decrease) after acclimatization to high altitude compared with PFO- subjects. Twenty-one (11 PFO+) healthy sea-level residents were studied at rest and during cycle ergometer exercise at the highest iso-workload achieved at sea level (SL), after acute transport to 5,260 m (ALT1), and again at 5,260 m after 16 days of high-altitude acclimatization (ALT16). In contrast to PFO- subjects, PFO+ subjects had 1) no improvement in A-aDO2 at rest and during exercise at ALT16 compared with ALT1, 2) no significant increase in resting alveolar ventilation, or alveolar Po2, at ALT16 compared with ALT1, and consequently had 3) an increased arterial Pco2 and decreased arterial Po2 and arterial O2 saturation at rest at ALT16. Furthermore, PFO+ subjects had an increased incidence of acute mountain sickness (AMS) at ALT1 concomitant with significantly lower peripheral O2 saturation (SpO2). These data suggest that PFO+ subjects have increased susceptibility to AMS when not taking prophylactic treatments, that right-to-left shunt through a PFO impairs pulmonary gas exchange efficiency even after acclimatization to high altitude, and that PFO+ subjects have blunted ventilatory acclimatization after 16 days at altitude compared with PFO- subjects.

Probabilistic electrical resistivity tomography of a CO2 sequestration analog

Electrical resistivity tomography (ERT) is a well-established method for geophysical characterization and has shown potential for monitoring geologic CO2 sequestration, due to its sensitivity to electrical resistivity contrasts generated by liquid/gas saturation variability. In contrast to deterministic inversion approaches, probabilistic inversion provides the full posterior probability density function of the saturation field and accounts for the uncertainties inherent in the petrophysical parameters relating the resistivity to saturation. In this study, the data are from benchtop ERT experiments conducted during gas injection into a quasi-2D brine-saturated sand chamber with a packing that mimics a simple anticlinal geological reservoir. The saturation fields are estimated by Markov chain Monte Carlo inversion of the measured data and compared to independent saturation measurements from light transmission through the chamber. Different model parameterizations are evaluated in terms of the recovered saturation and petrophysical parameter values. The saturation field is parameterized (1) in Cartesian coordinates, (2) by means of its discrete cosine transform coefficients, and (3) by fixed saturation values in structural elements whose shape and location is assumed known or represented by an arbitrary Gaussian Bell structure. Results show that the estimated saturation fields are in overall agreement with saturations measured by light transmission, but differ strongly in terms of parameter estimates, parameter uncertainties and computational intensity. Discretization in the frequency domain (as in the discrete cosine transform parameterization) provides more accurate models at a lower computational cost compared to spatially discretized (Cartesian) models. A priori knowledge about the expected geologic structures allows for non-discretized model descriptions with markedly reduced degrees of freedom. Constraining the solutions to the known injected gas volume improved estimates of saturation and parameter values of the petrophysical relationship. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.

Dying neurons in thalamus of asphyxiated term newborns and rats are autophagic

Enjeu: Déterminer si la macroautophagie est activée de façon excessive dans les neurones en souffrance dans l'encéphalopathie anoxique-ischémique du nouveau-né à terme. Contexte de la recherche: L'encéphalopathie anoxique-ischémique suite à une asphyxie néonatale est associée à une morbidité neurologique à long terme. Une diminution de son incidence reste difficile, son primum movens étant soudain, imprévisible voire non identifiable. Le développement d'un traitement pharmacologique neuroprotecteur post-anoxie reste un défi car les mécanismes impliqués dans la dégénérescence neuronale sont multiples, interconnectés et encore insuffisamment compris. En effet, il ressort des études animales que la notion dichotomique de mort cellulaire apoptotique (type 1)/nécrotique (type 3) est insuffisante. Une même cellule peut présenter des caractéristiques morphologiques mixtes non seulement d'apoptose et de nécrose mais aussi parfois de mort autophagique (type 2) plus récemment décrite. L'autophagie est un processus physiologique normal et essentiel de dégradation de matériel intracellulaire par les enzymes lysosomales. La macroautophagie, nommée simplement autophagie par la suite, consiste en la séquestration de parties de cytosol à éliminer (protéines et organelles) dans des compartiments intermédiaires, les autophagosomes, puis en leur fusion avec des lysosomes pour former des autolysosomes. Dans certaines conditions de stress telles que l'hypoxie et l'excitoxicité, une activité autophagique anormalement élevée peut être impliquée dans la mort cellulaire soit comme un mécanisme de mort indépendant (autodigestion excessive correspondante à la mort cellulaire de type 2) soit en activant d'autres voies de mort comme celles de l'apoptose. Description de l'article: Ce travail examine la présence de l'autophagie et son lien avec la mort cellulaire dans les neurones d'une région cérébrale fréquemment atteinte chez le nouveau- né humain décédé après une asphyxie néonatale sévère, le thalamus ventro-latéral. Ces résultats ont été comparés à ceux obtenus dans un modèle d'hypoxie-ischémie cérébrale chez le raton de 7 jours (dont le cerveau serait comparable à celui d'un nouveau-né humain de 34-37 semaines de gestation). Au total 11 nouveau-nés à terme décédés peu après la naissance ont été rétrospectivement sélectionnés, dont 5 présentant une encéphalopathie hypoxique- ischémique sévère et 6 décédés d'une cause autre que l'asphyxie choisis comme cas contrôle. L'autophagie et l'apoptose neuronale ont été évaluées sur la base d'une étude immunohistochimique et d'imagerie confocale de coupes histologiques en utilisant des marqueurs tels que LC3 (protéine dont la forme LC3-II est liée à la membrane des autophagosomes), p62/SQSTM1 (protéine spécifiquement dégradée par autophagie), LAMP1 (protéine membranaire des lysosomes et des autolysosomes), Cathepsin D ou B (enzymes lysosomales), TUNEL (détection de la fragmentation de l'ADN se produisant lors de l'apoptose), CASPASE-3 activée (protéase effectrice de l'apoptose) et PGP9.5 (protéine spécifique aux neurones). Chez le raton l'étude a pu être étendue en utilisant d'autres méthodes complémentaires telles que la microscopie électronique et le Western-blot. Une quantification des différents marqueurs montre une augmentation statistiquement significative de l'autophagie neuronale dans les cas d'asphyxie par rapport aux cas contrôles chez l'humain comme chez le raton. En cas d'asphyxie, les mêmes neurones expriment une densité accrue d'autophagosomes et d'autolysosomes par rapport aux cas contrôles. De plus, les neurones hautement autophagiques présentent des caractéristiques de l'apoptose. Conclusion: Cette étude montre, pour la première fois, que les neurones thalamiques lésés en cas d'encéphalopathie hypoxique-ischémique sévère présentent un niveau anormalement élevé d'activité autophagique comme démontré chez le raton hypoxique-ischémique. Ce travail permet ainsi de mettre en avant l'importance de considérer l'autophagie comme acteur dans la mort neuronale survenant après asphyxie néonatale. Perspectives: Récemment un certain nombre d'études in vitro ou sur des modèles d'ischémie cérébrale chez les rongeurs suggèrent un rôle important de la macroautophagie dans la mort neuronale. Ainsi, l'inhibition spécifique de la macroautophagie devrait donc être envisagée dans le futur développement des stratégies neuroprotectrices visant à protéger le cerveau des nouveau-nés à terme suite à une asphyxie.