The effect of vaccines based on ovalbumin coupled to gas-filled microbubbles for reducing infection by ovalbumin-expressing Listeria monocytogenes.

Gas-filled microbubbles (MB) are a very promising alternative to the currently evaluated lipid- or polymer-based particulate Ag delivery systems. We recently demonstrated the ability of MB to deliver associated Ag to DC, to activate them and thereby induce both humoral and cellular immune responses. We now extended the characterization of MB as antigen-delivery system by appraising the efficiency of MB-associated ovalbumin (OVA-MB) at protecting mice against pathogen infection. Ultrasound-mediated imaging demonstrated that the administration of OVA via MB generates a depot at the injection site that lasts for several hours. We found that OVA-MB injected subcutaneously is far more effective at inducing specific Ab and T cell immunity than immunization with free OVA. Moreover, a covalent link between MB and OVA causes a stronger bias towards a Th1-type of immune response than adsorption of the Ag or its covalent link to liposomes of the same lipid composition. Finally, vaccination of mice with OVA-MB partially protects against a systemic infection with OVA-expressing Listeria monocytogenes. The vaccine induces specific effector CD8 T cell responses capable of decreasing more than 100 fold the bacterial load. MB thus represent a potent Ag delivery system for vaccination against intracellular infectious agents.

Dispersion of natural arsenic in the Malcantone watershed, Southern Switzerland: field evidence for repeated sorption-desorption and oxidation-reduction processes

In recent years, elevated arsenic concentrations have been found in waters and soils of many, countries, often resulting in a health threat for the local population. Switzerland is not an exception and this paper deals with the release and subsequent fate of arsenic in a 200-km(2) mountainous watershed, characterized by crystalline silicate rocks (gneisses, schists, amphibolites) that contain abundant As-bearing sulfide ore deposits, some of which have been mined for iron and gold in the past. Using analytical methods common for mineralogical, ground water and soil studies (XRD, XRF, XAS-XANES and -EXAFS, electron microprobe, extraction, ICP, AAS with hydride generator, ion chromatography), seven different field situations and related dispersion processes of natural arsenic have been studied: (1) release by rock weathering, (2) transport and deposition by water and ice; (3) release of As to the ground and surface water due to increasing pH; (4) accumulation in humic soil horizons; (5) remobilization by reduction in water-saturated soils and stagnant ground waters; (6) remobilization by using P-rich fertilizers or dung and (7) oxidation, precipitation and dilution in surface waters. Comparison of the results with experimental adsorption studies and speciation diagrams from the literature allows us to reconstruct and identify the typical behavior of arsenic in a natural environment under temperate climatic conditions. The main parameters identified are: (a) once liberated from the primary minerals, sorption processes on Fe-oxy-hydroxides dominate over Al-phases, such as Al-hydroxides or clay minerals and limit the As concentrations in the spring and well waters between 20 and 300 mug/l. (b) Precipitation as secondary minerals is limited to the weathering domain, where the As concentrations are still high and not yet too diluted by rain and soils waters. (c) Although neutral and alkaline pH conditions clearly increase the mobility of As, the main factor to mobilize As is a low redox potential (Eh close or below 0 mV), which favors the dissolution of the Fe-oxy-hydroxides on which the As is sorbed. (d) X-ray absorption spectroscopy (XAS) of As in water-logged humic forest soils indicates that the reduction to As III only occurs at the solid-water interface and that the solid contains As as As V (e) A and Bh horizons of humic cambisols can effectively capture As when As-rich waters flow through them. Complex spatial and temporal variation of the various parameters in a watershed results in repeated mobilization and immobilization of As, which continuously transports As from the upper to the lower part of a watershed and ultimately to the ocean. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Uranium-enrichment in soils and plants in the vicinity of a pitchblende vein at La Creusaz-Les Marecottes (W of Martigny, Valais, Switzerland)

In the NE part of the Aiguilles Rouges Massif near Martigny, at the eastern contact of the Variscan Vallorcine granite to adjacent gneisses, a series of pitchblende (UO2)-veins occur. This paper determines the level of enrichment and mobility of uranium in soils situated in the vicinity of such a UO2-vein 7 km west of Martigny. Within an area of 50 x 100 m, situated on a relatively steep slope and characterized by a strong gramma-ray anomaly, six soil profiles including their plant cover and a reference soil profile outside the influence of the UO2-vein have been examined. The soil shows pH-values between 4 and 5 and is colluvial. The applied analytical methods for the metal contents include extraction methods, common for soil studies, and bulk analysis performed with X-ray fluorescence and ICP-MS. Uranium contents found in the uppermost 20 cm of the soil profiles vary from 2,500 ppm close to the vein to 15 ppm at the lowermost point of the study area. The reference soil has around 3 ppm uranium. At greater depth (20 to 40 cm) the U-content decreases to about half of the surface values, indicating a vertical transport of uranium within the soil profile. No systematic dependance of uranium-contents to grain size (amount of clay) nor to the amount of organic matter has been found. However, the good correlation between uranium and free iron oxide concentration suggests adsorption of uranium on iron oxy-hydroxides. The ashes of grass and mosses contain up to 90 ppm U, the blueberry and redwood only up to 3 ppm. Our observations suggest that at the surface the uranium is transported by downhill creep (solifluxion) of uranium-rich rock fragments. Liberated by oxidation of the uppermost fragments in a given soil column, the uranium migrates vertically until the conditions are favourable to adsorption onto Fe-oxy-hydroxides. However, as high U-contents of local surface water show, this adsorption does not lead to a significant retention of the uranium.

Multicentre validation study of nucleic acids extraction from FFPE tissues.

In most pathology laboratories worldwide, formalin-fixed paraffin embedded (FFPE) samples are the only tissue specimens available for routine diagnostics. Although commercial kits for diagnostic molecular pathology testing are becoming available, most of the current diagnostic tests are laboratory-based assays. Thus, there is a need for standardized procedures in molecular pathology, starting from the extraction of nucleic acids. To evaluate the current methods for extracting nucleic acids from FFPE tissues, 13 European laboratories, participating to the European FP6 program IMPACTS (www.impactsnetwork.eu), isolated nucleic acids from four diagnostic FFPE tissues using their routine methods, followed by quality assessment. The DNA-extraction protocols ranged from homemade protocols to commercial kits. Except for one homemade protocol, the majority gave comparable results in terms of the quality of the extracted DNA measured by the ability to amplify differently sized control gene fragments by PCR. For array-applications or tests that require an accurately determined DNA-input, we recommend using silica based adsorption columns for DNA recovery. For RNA extractions, the best results were obtained using chromatography column based commercial kits, which resulted in the highest quantity and best assayable RNA. Quality testing using RT-PCR gave successful amplification of 200 bp-250 bp PCR products from most tested tissues. Modifications of the proteinase-K digestion time led to better results, even when commercial kits were applied. The results of the study emphasize the need for quality control of the nucleic acid extracts with standardised methods to prevent false negative results and to allow data comparison among different diagnostic laboratories.

Toll-like receptor 3 is necessary for dsRNA adjuvant effects.

Toll-like receptors (TLR) recognize pathogen associated molecular patterns, and the binding of their specific ligands triggers a proinflammatory response that helps to fight invading microorganisms, and can be harnessed to increase vaccine efficiency. The present study demonstrates that double-stranded RNA is a promising vaccine adjuvant able to increase both proliferation and activation of antigen-specific CD8(+) T cells. Importantly, TLR3 is required for this adjuvant effect, as TLR3 deficient recipients failed to enhance proliferation of adoptively transferred TCR transgenic CD8(+) T cells in the presence of double-stranded RNA. Finally, this study also shows that, in contrast to previous reports in humans, TLR3 does not exert direct costimulatory activity on CD8(+) T cells in mice.

Role of bacterial biomass in the sorption of Ni by biomass-birnessite assemblages

Birnessites precipitated by bacteria are typically poorly crystalline Mn(IV) oxides enmeshed within biofilms to form complex biomass-birnessite assemblages. The strong sorption affinity of bacteriogenic birnessites for environmentally important trace metals is relatively well understood mechanistically, but the role of bacterial cells and extracellular polymeric substances appears to vary among trace metals. To assess the role of biomass definitively, comparison between metal sorption by biomass at high metal loadings in the presence and absence of birnessite is required. We investigated the biomass effect on Ni sorption through laboratory experiments utilizing the birnessite produced by the model bacterium, Pseudomonas putida. Surface excess measurements at pH 6?8 showed that birnessite significantly enhanced Ni sorption at high loadings (up to nearly 4-fold) relative to biomass alone. This apparent large difference in affinity for Ni between the organic and mineral components was confirmed by extended X-ray absorption fine structure spectroscopy, which revealed preferential Ni binding to birnessite cation vacancy sites. At pH >= 7, Ni sorption involved both adsorption and precipitation reactions. Our results thus support the view that the biofilm does not block reactive mineral surface sites; instead, the organic material contributes to metal sorption once high-affinity sites on the mineral are saturated.

Ecotoxicological approaches to assess the long-term effects of four anticancer drugs and metabolites on Daphnia pulex

The aquatic environment is exposed continuously and increasingly to chemical substances such as pharmaceuticals. These medical compounds are released into the environment after having being consumed and body-excreted by patients. Pharmaceutical residues are synthetic molecules that are not always removed by traditional sewage treatment processes and thus escape degradation. Among pharmaceuticals that escape sewage treatment plants (STPs), the anticancer drugs were measured in STP effluents and natural waters. In the aquatic environment, their long-term effects at low concentrations are sparsely known on non-target species. Tamoxifen is an anticancer drug that is widely prescribed worldwide for the prevention and treatment of hormone receptor-positive breast cancers. Two of its metabolites, i.e., endoxifen and 4-hydroxy- tamoxifen (4OHTam), have high pharmacological potency in vivo and such as tamoxifen, they are excreted via faeces by patients. Tamoxifen was measured in STP effluents and natural waters but, to the best of our knowledge, its metabolites concentrations in waters have never been reported. Imatinib is another and recent anticancer compound that targets specific tumour cells. This pharmaceutical is also body excreted and because of its increasing use in cancer treatment, imatinib may reach the natural water. The effects of tamoxifen and imatinib are unknown upon more than one generation of aquatic species. And the effects of 4OHTam, endoxifen have never been studied in ecotoxicology so far. The aims of this thesis were threefold. First, the sensitivity of D. pulex exposed to tamoxifen, 4OHTam, endoxifen or imatinib was assessed using ecotoxicological experiments. Ecotoxicology is the science that considers the toxic effects of natural or synthetic substances, such as pharmaceuticals, on organisms, populations, community and ecosystem. Acute and multigenerational (2-4 generations) tests were performed on daphnids considering several studied endpoints, such as immobilisation, size, reproduction, viability and intrinsic rate of natural increase. Additional prospective assays were designed to evaluate whether 1) low concentrations of tamoxifen and 4OHTam were able to induce toxic effects when used in combination, and 2) daphnids were able to recover when offspring were withdrawn from solutions carrying the pharmaceutical. Second, the stability of tamoxifen, 4OHTam and endoxifen in incubation medium was evaluated in solution exempted from daphnids. Because the nominal concentrations of tamoxifen, 4OHTam and endoxifen did not correspond to the measured, we provide a predictive method to estimate the concentrations of these chemicals during long-term ecotoxicological tests. Finally, changes in protein expressions were analysed in D. pulex exposed 2 or 7 seven days to tamoxifen using ecotoxicoproteomic experiments with a shot-gun approach inducing a peptide fractionation step. Our results show that tamoxifen, 4OHTam and endoxifen induced adverse effects in D. pulex at environmentally relevant concentrations. At very low concentrations, these molecules displayed unusual and teratogenic effects because morphological abnormalities were observed in offspring, such as thick and short antennas, curved spines, premature neonates and aborted eggs. Tamoxifen was the most toxic compound among the test chemicals, followed by 4OHTam, endoxifen and imatinib. Tamoxifen no-observed effect concentrations (NOECs) that were calculated for size, reproduction and intrinsic rate were below or in the range of the concentrations measured in natural waters, i.e., between 0.12 µg/L and 0.67 µg/L. For instance, the tamoxifen NOECs that were calculated for reproduction were between 0.67 and 0.72 µg/L, whereas the NOEC was < 0.15 µg/L when based on morphological abnormalities. The NOECs of 4OHTam were higher but still in the same order of magnitude as tamoxifen environmental concentrations, with a value of 1.48 µg/L. Endoxifen NOEC for the intrinsic rate of natural increase (r) and the reproduction were 0.4 and 4.3 µg/L, respectively. Daphnids that were withdrawn from tamoxifen and 4OHTam were not able to recover. Also, the reproduction of D. pulex was reduced when the treated animals were exposed to the combination of tamoxifen and 4OHTam while no effects were observed when these chemicals were tested individually at the same concentration. Among the anticancer drugs that were tested during this thesis, imatinib was the less toxic molecule towards D. pulex. No effects on size and reproduction were observed within two generations, except for the first whose reproduction decreased at the highest test concentration, i.e., 626 µg/L. Our results also underline the need to use measured or predicted concentrations instead of the nominal during aquatic experiments, particularly when lipophilic molecules are tested. Indeed, notable differences between nominal (i.e., theoretical) and measured concentrations were found with tamoxifen, 4OHTam and endoxifen at all test concentrations. A cost and time sustainable method was proposed to predict the test exposure levels of these chemicals during long-term experiments. This predictive method was efficient particularly for low concentrations, which corresponded to the test concentrations in multigenerational tests. In the ecotoxicoproteomic experiments a total of 3940 proteins were identified and quantified in D. pulex exposed to tamoxifen. These results are currently the largest dataset from D. pulex that is published and the results of proteomic analyses are available for the scientific community. Among these 3940 proteins, 189 were significantly different from controls. After protein annotation, we assumed that treated daphnids with tamoxifen had shifted cost-energy functions, such as reproduction, to maintain their basic metabolism necessary to survive. This metabolic cost hypothesis was supported by the presence of proteins involved in oxidative stress. Biomarkers for early detection of tamoxifen harmful effects on D. pulex were not discovered but the proteins of the vitellogenin-2 family (E9H8K5) and the ryanodine receptor (E9FTU9) are promising potential biomarkers because their expression was already modified after 2 days of treatment. In this thesis, the effects of tamoxifen, 4OHTam and endoxifen on daphnids raise questions about the potential impact of tamoxifen and 4OHTam in other aquatic ecosystems, and therefore, about metabolites in ecotoxicology. Because the NOECs were environmentally relevant, these results suggest that tamoxifen and 4OHTam may be interesting pharmaceuticals to consider in risk assessment. Our findings also emphasize the importance of performing long-term experiments and of considering multi-endpoints instead of the standard reproductive endpoint. Finally, we open the discussion about the importance to measure test exposures or not, during ecotoxicological studies. -- Les milieux aquatiques sont exposés continuellement à un nombre croissant de substances chimiques, notamment les médicaments issus de la médecine vétérinaire et humaine. Chez les patients, les substances administrées sont utilisées par le corps avant d'être éliminées par l'intermédiaire des excrétas dans le système d'eaux usées de la ville. Ces eaux rejoignent ensuite une station de traitement afin d'y éliminer les déchets. Dans le cas des molécules chimiques, il arrive que les processus de traitement d'eaux usées ne soient pas suffisamment efficaces et que ces molécules ne soient pas dégradées. Elles sont alors libérées dans le milieu aquatique avec les effluents de la station d'épuration. Une fois dans l'environnement, ces résidus de médicaments sont susceptibles d'induire des effets sur la faune et la flore aquatique, dont les conséquences à long terme et à faibles concentrations sont peu connues. Les anticancéreux sont une famille de médicaments qui peuvent échapper aux traitements des stations d'épuration et qui sont retrouvées dans le milieu aquatique naturel. Parmi ces substances, le tamoxifen est une molécule utilisée dans le monde entier pour prévenir et traiter les cancers hormonaux dépendant du sein, notamment. Une fois ingéré, le tamoxifen est transformé par le foie en métabolites dont deux d'entre eux, le 4-hydroxy-tamoxifen (4OHTam) et l'endoxifen, possèdent un affinité pour les récepteurs aux estrogènes et une efficacité sur les cellules tumorales supérieure au tamoxifen lui- même. Tout comme la molécule mère, ces métabolites sont principalement éliminés par l'intermédiaire des fèces. Le tamoxifen a déjà été mesuré dans les effluents de stations d'épuration et dans les eaux naturelles, mais aucune valeur n'a été reportée pour ses métabolites jusqu'à présent. Un autre anticancéreux, également éliminé par voie biliaire et susceptible d'atteindre l'environnement, est l'imatinib. Cette récente molécule a révolutionné le traitement et la survie des patients souffrant de leucémie myéloïde chronique et de tumeur stromales gastrointestinales. Les effets du tamoxifen et de l'imatinib sur plusieurs générations d'organismes aquatiques, tels que les microcrustacés Daphnia, sont inconnus et le 4OHTam et l'endoxifen n'ont même jamais été testés en écotoxicologie. Cette thèse s'est articulée autour de trois objectifs principaux. Premièrement, la sensibilité des D. pulex exposés au tamoxifen, 4OHTam, endoxifen et imatinib a été évaluée par l'intermédiaire de tests aigus et de tests sur deux à quatre générations. La mobilité, la taille, la reproduction, la viabilité et la croissance potentielle de la population ont été relevées au cours de ces expériences. Des tests supplémentaires, à but prospectifs, ont également été réalisés afin d'évaluer 1) la capacité de récupération des daphnies, lorsque leurs descendants ont été placés dans un milieu exempté de tamoxifen ou de 4OHTam, 2) les effets chez les daphnies exposées à une solution contenant de faibles concentration de tamoxifen et de 4OHTam mélangés. Le deuxième objectif a été d'évaluer la stabilité du tamoxifen, 4OHTam et endoxifen dilué dans le milieu des daphnies. Après analyses, les concentrations mesurées ne correspondaient pas aux concentrations nominales (c.-à-d., théoriques) et il a été nécessaire de développer une méthode efficace de prédiction des niveaux d'exposition lors de tests de longue durée réalisés avec ces trois molécules. Finalement, des changements dans l'expression des protéines chez des daphnies exposées au tamoxifen ont été investigués par l'intermédiaire d'expériences écotoxicoprotéomiques avec une approche dite de shot-gun avec une étape de fractionnement des protéines. Les résultats obtenus dans cette thèse montrent que le tamoxifen, le 4OHTam et l'endoxifen induisent des effets indésirables chez les daphnies à des niveaux d'exposition proches ou identiques aux concentrations du tamoxifen mesurées dans l'environnement, c'est-à-dire 0.12 et 0.67 µg/L de tamoxifen. Ces molécules ont induit des effets inhabituels tels que la production de : nouveau-nés anormaux, avec des antennes et des queues déformées, des prématurés et des oeufs avortés. Le tamoxifen fut la molécule la plus toxique pour les D. pulex suivie du 4OHTam, de l'endoxifen et enfin de l'imatinib. Lors des expériences sur plusieurs générations, les concentrations n'ayant statistiquement pas d'effet (c.à.d. NOEC en anglais) sur la taille, la reproduction et la croissance intrinsèque de la population étaient du même ordre de grandeur que les concentrations environnementales du tamoxifen. Par exemple, les NOECs du tamoxifen calculées pour la reproduction étaient de 0.67 et 0.72 µg/L, tandis que celle calculée sur la base des anomalies chez les nouveau-nés était < 0.15 µg/L. Les NOECs du 4OHTam se situaient entre 0.16 et 1.48 µg/L et celles de l'endoxifen pour la croissance intrinsèque de la population, ainsi que pour la reproduction, étaient de 0.4 et 4.3 µg/L, respectivement. Dans l'expérience basée sur la récupération des daphnies, la taille et la reproduction ont diminué bien que la descendance fût placée dans un milieu sans substances chimiques. Les daphnies exposées au mélange de tamoxifen et de 4OHTam ont produit moins de nouveau-nés que les contrôles, alors que ces concentrations n'ont pas induit d'effets lorsque testées individuellement. Finalement, l'imatinib n'a pas montré d'effets sur les deux générations testées. Seule la première génération exposée à la plus haute concentration (626 µg/L) a montré une diminution de la reproduction. Les résultats obtenus lors de l'évaluation de la stabilité du tamoxifen, 4OHTam et endoxifen dans le milieu des daphnies ont souligné l'importance d'utiliser des concentrations mesurées ou prédites en écotoxicologie. En effet, des différences notables entre concentrations nominales et mesurées ont été observées à toutes les concentrations et l'hypothèse d'un phénomène d'adsorption sur le verre des récipients a été posée. De ce fait, il a été nécessaire d'élaborer une méthode prédictive efficace et acceptable, en terme de temps et de coûts. Une régression polynomiale basée sur des concentrations mesurées et nominales a permis de prédire avec efficacité les faibles niveaux d'exposition utilisés lors d'expériences écotoxicologiques à long terme, sur plusieurs générations. Suite aux expériences d'écotoxicoprotéomiques, un total de 3940 protéines ont été identifiées et quantifiées chez des daphnies exposées au tamoxifen. Ce nombre est actuellement la plus large série de données publiées et mises à disposition pour la communauté scientifique. Parmi ces protéines, 189 sont significatives et possiblement reliées à des processus de reproduction et de stress. Sur cette base, nous avons émis l'hypothèse que les individus subissant un stress, lié à l'exposition au tamoxifen, ont utilisé leur énergie de base pour favoriser leur survie plutôt que la reproduction. Enfin, la détermination de bio-marqueurs exprimant des dommages précoces des daphnies exposées au tamoxifen n'a pas abouti en tant que telle, mais des protéines prometteuses, telle que la famille de viellogenin-2 (E9H8K5) et le récepteur à la ryanodine (E9FTU9), ont été exprimées après deux jours d'exposition déjà. Ces protéines pourraient faire l'objet d'investigations écotoxicoprotéomiques futures. Les résultats de cette thèse posent certaines questions quant au risque du tamoxifen, du 4OHTam et de l'endoxifen sur la faune et la flore aquatique et plus particulièrement sur les anticancéreux présents dans l'environnement. Les effets toxiques de ces molécules ont été observés à des concentrations environnementales et sur plusieurs générations. La question de considérer les métabolites, et ainsi les pro-médicaments, en écotoxicologie est soulevée, notamment parce que ces molécules peuvent être plus actives et efficaces que la molécule mère. Les expériences chroniques, sur plusieurs générations sont également à favoriser car elles offrent un meilleur reflet de la réalité environnementale que des essais aigus ou d'une génération. L'utilisation de la protéomique permet d'agrandir les connaissances sur les effets des médicaments à un niveau inférieur de l'organisation biologique et ainsi, de mieux comprendre de potentiels mécanismes d'action ou de déterminer de potentiels biomarqueurs. Finalement, il semble important de discuter de l'opportunité de mesurer les concentrations qui sont testées en écotoxicologie afin de ne pas sous-estimer le risque pour la faune et la flore aquatique.

Extraction and concentration of vapors from fire debris for forensic purposes: evaluation of the use of Radiello Passive Air Sampler

The Radiello Passive Air Sampler is one of the latest innovations developed for the sampling of pollutants in the air by passive headspace. It has been reported that its properties allow an enhanced sensitivity, reproducibility and adsorption capacity. It therefore appears to be of interest in the extraction of potential residues of ignitable liquids present in fire debris when arson is suspected. A theoretical approach and several laboratory tests have made it possible to precisely characterize in a forensic perspective the potential of the device in extracting and concentrating the vapors of ignitable liquids found in fire debris. Despite some advantages, the Radiello device appears to be less efficient than traditional axial symmetry samplers.

In vivo localisation of radiolabelled antibodies to carcinoembryonic antigen in human colon carcinoma grafted into nude mice.

SEVERAL attempts have been made to show the specific localisation in vivo of anti-tumour antibodies. Most of these studies, however, either in experimental animals1,2 or in humans3 were performed with antibodies obtained by adsorption and elution from poorly characterised crude tumour fractions.

Comparison between a linear ion trap and a triple quadruple MS in the sensitive detection of large peptides at femtomole amounts on column.

In addition to the importance of sample preparation and extract separation, MS detection is a key factor in the sensitive quantification of large undigested peptides. In this article, a linear ion trap MS (LIT-MS) and a triple quadrupole MS (TQ-MS) have been compared in the detection of large peptides at subnanomolar concentrations. Natural brain natriuretic peptide, C-peptide, substance P and D-Junk-inhibitor peptide, a full D-amino acid therapeutic peptide, were chosen. They were detected by ESI and simultaneous MS(1) and MS(2) acquisitions. With direct peptide infusion, MS(2) spectra revealed that fragmentation was peptide dependent, milder on the LIT-MS and required high collision energies on the TQ-MS to obtain high-intensity product ions. Peptide adsorption on surfaces was overcome and peptide dilutions ranging from 0.1 to 25 nM were injected onto an ultra high-pressure LC system with a 1 mm id analytical column and coupled with the MS instruments. No difference was observed between the two instruments when recording in LC-MS(1) acquisitions. However, in LC-MS(2) acquisitions, a better sensitivity in the detection of large peptides was observed with the LIT-MS. Indeed, with the three longer peptides, the typical fragmentation in the TQ-MS resulted in a dramatic loss of sensitivity (> or = 10x).

Long-term and long range migration of radioisotopes in terrestrial systems : mechanisms of radioisotopes (Cs, Sr, Pu, Am) mobilization in soils

Summary Artificial radionuclides were released in the environment during the atmospheric nuclear weapon tests and after accidental events involving nuclear industries. As a primary receptor of the deposition, the soil is a very sensitive compartment and understanding the interaction and migration of radionuclides within soils allows the development of scenario for the contamination risk of the population and of the environment. Most available field studies on radionuclides in soils only concern one or two isotopes, mostly 137Cs, and few physico-chemical soil parameters. The purpose of this study was a broader understanding of the radioecology of an Alpine valley. In a first part, we aimed to describe the depth distribution of 137Cs, 90Sr, 239+240Pu, and 241Am within different alpine soils and to identify some stable elements as indicators for accumulating layers. In the central part of the study, the goal was to investigate the repartition of ^Sr and 239Pu between the truly dissolved fraction and the colloidal fraction of the soil solutions and to identify the nature of colloids involved in the adsorption of ^Sr and 239Pu. These results were integrated in an "advection- sorption" transport model seeking to explain the migration of 239Pu and 90Sr within the soils and to assess the importance of colloidal transport for these two isotopes. A further aspect studied was the role of the competition between the radioisotopes (137Cs and 90Sr) and their stable chemical analogues (K and Ca) with respect to plant uptake by different plant species. The results on the depth distribution within the soils showed that 137Cs was mostly retained in the topsoil, to the exception of an organic-rich soil (Histosol 2) receiving important surface runoff, where migration down to a depth of 30 cm was observed. 137Cs depth distribution within the soils was similar to unsupported 210Pb depth distribution. The plant uptake of 137Cs clearly depended on the concentration of exchangeable potassium in the soils. Moreover, we showed that the 137Cs uptake by certain species of the taxonomic orders Poales and Rosales was more sensitive to the increase in exchangeable Κ compared to other orders. Strontium-90 was much more mobile in the soils than 137Cs and depth migration and accumulation in specific AI- and Fe-rich layers were found down to 30 cm. Copper and Ni showed accumulations in these same layers, indicating their potential to be used as indicators for the migration of ^Sr within the soils. In addition, we observed a 90Sr activity peak in the topsoil that can be attributable to recycling of 90Sr by plant uptake. We demonstrated for the first time that a part of 90Sr (at least 40%) was associated with the colloids in organic-rich soil solutions. Therefore, we predict a significant effect of the colloidal migration of ^Sr in organic-rich soil solutions. The plant uptake results for 90Sr indicated a phylogenetic effect between Non-Eudicot and Eudicots: the order Poales concentrating much less 90Sr than Eudicots do. Moreover, we were able to demonstrate that the sensitivity of the 90Sr uptake by 5 different Alpine plant species to the amount of exchangeable Ca was species-independent. Plutonium and 241Am accumulated in the second layer of all soils and only a slight migration deeper than 20 cm was observed. Plutonium and 241Am showed a similar depth distribution in the soils. The model results suggested that the present day migration of 239Pu was very slow and that the uptake by plants was negligible. 239Pu activities between 0.01 to 0.08 mBq/L were measured in the bulk soil solutions. Migration of 239Pu with the soil solution is dominated by colloidal transport. We reported strong evidences that humic substances were responsible of the sorption of 239Pu to the colloidal fraction of the soil solutions. This was reflected by the strong correlation between 239Pu concentrations and the content of (colloidal) organic matter in the soil solution. Résumé Certains radioéléments artificiels ont été disséminés dans l'environnement suite aux essais atmosphériques de bombes nucléaires et suite à des accidents impliquant les industries nucléaires. En tant que récepteur primaire de la déposition, le sol est un compartiment sensible et des connaissances sur les interactions et la migration des radioéléments dans le sol permettent de développer des modèles pour estimer la contamination de la population et de l'environnement. Actuellement, la plupart des études de terrain sur ce sujet concernent uniquement un ou deux radioéléments, surtout le 137Cs et peu d'études intègrent les paramètres du sol pour expliquer la migration des radioéléments. Le but général de cette étude était une compréhension étendue de la radio-écologie d'une vallée alpine. Notre premier objectif était de décrire la distribution en profondeur de 137Cs, ^Sr, 239+240pu et 241Am dans différents sols alpins en relation avec des éléments stables du sol, dans le but d'identifier des éléments stables qui pourraient servir d'indicateurs pour des horizons accumulateurs. L'objectif de la deuxième partie, qui était la partie centrale de l'étude, était d'estimer le pourcentage d'activité sous forme colloïdale du 239Pu et du 90Sr dans les solutions des sols. De plus nous avons déterminé la nature des colloïdes impliqués dans la fixation du ^Sr et 239Pu. Nous avons ensuite intégré ces résultats dans un modèle de transport développé dans le but de décrire la migration du 239Pu et 90Sr dans le sol. Finalement, nous avons étudié l'absorption de 137Cs et 90Sr par les plantes en fonction de l'espèce et de la compétition avec leur élément analogue stable (K et Ca). Les résultats sur la migration en profondeur du 137Cs ont montré que ce radioélément était généralement retenu en surface, à l'exception d'un sol riche en matière organique dans lequel nous avons observé une nette migration en profondeur. Dans tous les sols, la distribution en profondeur du 137Cs était corrélée avec la distribution du 210Pb. L'absorption du 137Cs par les plantes, était dépendante de la concentration en Κ échangeable dans le sol, le potassium étant un compétiteur. De plus, nous avons observé que les espèces ne réagissaient pas de la même manière aux variations de la concentration de Κ échangeable. En effet, les espèces appartenant aux ordres des Poales et des Rosales étaient plus sensibles aux variations de potassium échangeable dans le sol. Dans tous les sols Le 90Sr était beaucoup plus mobile que le 137Cs. En effet, nous avons observé des accumulations de 90Sr dans des horizons riches en Fe et Al jusqu'à 30 cm de profondeur. De plus, le Cu et le Ni montraient des accumulations dans les mêmes horizons que le 90Sr, indiquant qu'il pourrait être possible d'utiliser ces deux éléments comme analogues pour la migration du 90Sr. D'après le modèle développé, le pic de 90Sr dans les premiers centimètres du sol peut être attribué à du recyclage par les plantes. Le 90Sr en solution était principalement sous forme dissoute dans des solutions de sols peu organique (entre 60 et 100% de 90Sr dissous). Par contre, dans des solutions organiques, un important pourcentage de 90Sr (plus de 40%) était associé aux colloïdes. La migration colloïdale du 90Sr peut donc être significative dans des solutions organiques. Comme pour le 137Cs, l'absorption du 90Sr par les plantes dépendait de la concentration de son analogue chimique dans la fraction échangeable du sol. Par contre, les espèces de plantes étudiées avaient la même sensibilité aux variations de la concentration du calcium échangeable. Le plutonium et l'américium étaient accumulés dans le deuxième horizon du sol et nous avons observé seulement une faible migration plus profondément que 20 cm. Selon le modèle, la migration actuelle du plutonium est très lente et l'absorption par les plantes semble négligeable. Nous avons mesuré entre 0.01 et 0.08 mBq/L de 239Pu dans les solutions de sol brutes. La migration du plutonium par la solution du sol est due principalement aux colloïdes, probablement de nature humique. Résumé grand public Dans les années 1950 à 1960, l'environnement a été contaminé par des éléments radioactifs (radioéléments) artificiels provenant des essais des armes atomiques et de l'industrie nucléaire. En effet, durant ces années, les premiers essais de bombes atomiques se faisaient dans l'atmosphère, libérant de grandes quantités d'éléments radioactifs. De plus certains accidents impliquant l'industrie nucléaire civile ont contribué à la dissémination d'éléments radioactifs dans l'environnement. Ce fut par exemple le cas de l'accident de la centrale atomique de Tchernobyl en 1986 qui a causé une importante contamination d'une grande partie de l'Europe par le 137Cs. Lorsqu'ils sont libérés dans l'atmosphère, les radioéléments sont dispersés et transportés par les courants atmosphériques, puis peuvent être déposés dans l'environnement, principalement par les précipitations. Une fois déposés sur le sol, les radioéléments vont interagir avec les composants du sol et migrer plus ou moins vite. La connaissance des interactions des éléments radioactifs avec le sol est donc importante pour prédire les risques de contamination de l'environnement et de l'homme. Le but général de ce travail était d'évaluer la migration de différents éléments radioactifs (césium-137, strontium-90, plutonium et américium-241) à travers le sol. Nous avons choisi un site d'étude en milieu alpin (Val Piora, Tessin, Suisse), contaminé en radioéléments principalement par les retombées de l'accident de Tchernobyl et des essais atmosphériques de bombes atomiques. Dans un premier temps, nous avons caractérisé la distribution en profondeur des éléments radioactifs dans le sol et l'avons comparée à divers éléments stables. Cette comparaison nous a permit de remarquer que le cuivre et le nickel s'accumulaient dans les mêmes horizons du sol que le strontium-90 et pourraient donc être utilisés comme analogue pour la migration du strontium-90 dans les sols. Dans la plupart des sols étudiés, la migration du césium-137, du plutonium et de l'américium-241 était lente et ces radioéléments étaient donc accumulés dans les premiers centimètres du sol. Par contre, le strontium-90 a migré beaucoup plus rapidement que les autres radioéléments si bien qu'on observe des accumulations de strontium-90 à plus de 30 cm de profondeur. Les radioéléments migrent dans la solution du sol soit sous forme dissoute, soit sous forme colloïdale, c'est-à-dire associés à des particules de diamètre < Ιμηι. Cette association avec des colloïdes permet à des radioéléments peu solubles, comme le plutonium, de migrer plus rapidement qu'attendu. Nous avons voulu savoir quelle était la part de strontium-90 et plutonium associés à des colloïdes dans la solution du sol. Les résultats ont montré que le plutonium en solution était principalement associé à des colloïdes de type organique. Quant au strontium-90, ce dernier était en partie associé à des colloïdes dans des solutions de sol riches en matière organique, par contre, il était principalement sous forme dissoute dans les solutions de sol peu organiques. L'absorption de radioéléments par les plantes représente une voie importante pour le transfert vers la chaîne alimentaire, par conséquent pour la contamination de l'homme. Nous avons donc étudié le transfert du césium-137 et du strontium-90 de plusieurs sols vers différentes espèces de plantes. Les résultats ont montré que l'absorption des radioéléments par les plantes était liée à la concentration de leur analogue chimique (calcium pour le strontium-90 et potassium pour le césium- 137) dans la fraction échangeable du sol. De plus certaines espèces de plantes accumulent significativement moins de strontium-90.

On-line desorption of dried blood spot: A novel approach for the direct LC/MS analysis of micro-whole blood samples.

The aim of this work is to present a new concept, called on-line desorption of dried blood spots (on-line DBS), allowing the direct analysis of a dried blood spot coupled to liquid chromatography mass spectrometry device (LC/MS). The system is based on an inox cell which can receive a blood sample (10 microL) previously spotted on a filter paper. The cell is then integrated into LC/MS system where the analytes are desorbed out of the paper towards a column switching system ensuring the purification and separation of the compounds before their detection on a single quadrupole MS coupled to atmospheric pressure chemical ionisation (APCI) source. The described procedure implies that no pretreatment is necessary in spite the analysis is based on whole blood sample. To ensure the applicability of the concept, saquinavir, imipramine, and verapamil were chosen. Despite the use of a small sampling volume and a single quadrupole detector, on-line DBS allowed the analyses of these three compounds over their therapeutic concentrations from 50 to 500 ng/mL for imipramine and verapamil and from 100 to 1000 ng/mL for saquinavir. Moreover, the method showed good repeatability with relative standard deviation (RSD) lower than 15% based on two levels of concentration (low and high). Function responses were found to be linear over the therapeutic concentration for each compound and were used to determine the concentrations of real patient samples for saquinavir. Comparison of the founded values with those of a validated method used routinely in a reference laboratory showed a good correlation between the two methods. Moreover, good selectivity was observed ensuring that no endogenous or chemical components interfered with the quantitation of the analytes. This work demonstrates the feasibility and applicability of the on-line DBS procedure for bioanalysis.

In vitro and in vivo evaluation of sunitinib eluting beads

Background: Chemoembolization is used to treat liver malignancies. However recurrence occurs frequently, possibly because of neoangiogenesis triggered by ischemia caused by the embolic agent. In this context, the combination of an embolic agent with an anti-angiogenic drug seems appealing. This study characterizes the in vitro loading and release profile of sunitinib eluting beads of different sizes and their pharmacokinetic profile in a rabbit model. Methods: 70-150 μm and 100-300 μm drug eluting beads (DC Bead, Biocompatibles UK) were loaded by incubation in a sunitinib hydrochloride solution. Drug was quantified by spectrophotometry at 430 nm. Drug release was measured over one-week periods and normalized using an internal standard in 30% ethanol in NaCl 0.9%. New-Zealand white rabbits were used. Eight animals received 0.2 ml of 100-300 μm DC Bead loaded with 6 mg of sunitinib in the hepatic artery (group 1) and 4 animals received 6 mg of sunitinib p.o. (group 2). Half of the animals were sacrificed after 6 hours and half after24 hours. Liver enzymes were measured at 0, 6 and 24 hours in both groups. Plasmatic sunitinib concentration was determined by tandem mass spectroscopy (LC MS/MS) at 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 and 24 hours. At sacrifice, the livers were harvested and sunitinib concentration in liver tissue was assessed by LC MS/MS. Results: High drug loading was obtained for both microsphere bead sizes. Particle shrinking was observed with adsorption of sunitinib. Almost complete release of sunitinib was detected under physiological conditions, with very similar release for 70-150 μm and 100-300 μm (t50%=1.2 h) DC Bead. Conclusions: Sunitinib eluting beads are well tolerated by rabbits when administered in the hepatic artery. No unexpected toxicity was observed. Very high drug concentration can be obtained at the site of embolization with minimal systemic passage.

Comparaison de l'excrétion urinaire de methylprednisolone après injection unique de 80 mg par voie intra-articulaire ou péridurale

Introduction: Plusieurs études ont démontré qu'une injection unique de methylprednisolone était suivie d'une adsorption systémique significative (1) alors que cela ne semble pas être le cas si le produit est injecté par voie péridurale (2) Le but de ce travail est de comparer l'excrétion urinaire du produit, témoin de l'absortion sytémique après une injection unique de 80 mg de méthylprednisolone soit par voie intra-articulaire soit péridurale. Patients et Méthodes: 8 patients ont recu une injection de 80 mg methylprednisolone (4 par voie intra-articulaire 4 par voie péridurale).Ces dernières ont été pratiquées via le hiatus sacré sous contrôle fluoroscopique. Les injections intra articulaires ont été faites selon les repaires cliniques habituels dans les genoux. Les urines ont été prélevées 1 heure avant l'injection puis 4 x le premier jour, suivi de 3 receuils par semaine pendant 2 semaines. Les dosages urinaires comprennent la fraction libre et conjugée du stéroide. Ils ont été effectués dans le laboratoire d'analyse au centre universitaire romand de médecine légale. Résultats: Les résultats ont été exploités de facon à obtenir des cinétiques d'excrétion. Ils montrent de grandes différences individuelles surtout les patients ayant bénéficié d'une infiltration intra-articulaire. Après infiltrations intra-articulaires les concentrations maximales varient de 90 à 2500ng/ml pour la forme conjugée et de 60 à 4976 ng/ml pour la forme libre.La moyenne des taux individuels les plus élevés+ 3 SD est de 8269 ng/ml. Elles sont sigificativement inférieures après injection péridurale : pic maximaux de 40 à 483 ng/ml pour la forme conjugée et 40 à 80 ng/ml pour la forme libre. La moyenne des taux individuels les plus élevés est de 747 ng/ml. Dans les 2 cas le pic d'excrétion a lieu durant les 24 premières heures . L'éllimination est totale après 200 heures dans les deux situations. Conclusion: Cette étude confirme que l'absorption systémique de methylprednisolone est beaucoup plus faible après une infiltration péridurale que intra-articulaire, puisque son excrétion urinaire est moyenne 10 X inférieure. Le risque de complications systémiques secondaires à la corticothérapie est donc probablement négligeable après une infiltration péridurale.

Distribution profile of zwitterions and hydrolysis of esters derived from N-benzylpiperazine

Résumé Les esters sont des agents thérapeutiques largement utilisés comme médicaments et prodrogues. Leurs dégradation est chimique et enzymatique. Le Chapitre IV de cette thèse a comme objet l'hydrolyse chimique de plusieurs dérivés esters du 2,3-dimethoxyphenol. Des composés modèles ont été synthétisés dans le but de déterminer leur mécanismes de dégradation. Les profils d'ionisation et d'hydrolyse de ces composés ont permis d'identifier la présence d'une catalyse intramoléculaire basique par un atome d'azote non-protoné. Les effets électroniques exercés par les groupes phenylethenyle et phenylcyclopropyle influencent également la vitesse d'hydrolyse des esters. La résolution des problèmes liés à l'adsorption et la perméation est devenue à nos jours l'étape limitante dans la conception de nouveaux médicaments car de trop nombreux candidats prometteurs ont échoué à cause d'une mauvaise biodisponibilité. La lipophilie décrit le partage d'un médicament entre une membrane lipidique et son environnement physiologique aqueux, et de ce fait elle influence sa pharmacocinétique. Des études récents ont mis en évidence l'importance de la détermination de la lipophilie des espèces ionisées vu leur considérable impact biologique. Le Chapitre V de cette thèse est centré sur une classe particulière de composés ionisables, les zwitterions. Plusieurs methoxybenzylpiperazines de nature zwitterionique ont été étudiées. Leurs profils d'ionisation ont montré que dans un large intervalle de pH, l'espèce prédominante est le zwitterion. Les profils de lipophilie ont montré que leur lipophilie est plus élevée que celles des zwitterions courants. Une interaction électrostatique entre l'oxygène du carboxylate et l'azote protoné est responsable de ce profil et rend la plupart des zwitterions non-donneurs de liaison hydrogène. Ces deux aspects peuvent favoriser le passage de la barrière hémato-éncephalique. Les données biologiques ont par la suite confirmé cette hypothèse pour un certain nombre de composés. Résumé large public Les esters sont des composés souvent rencontrés en chimie thérapeutique. Ils sont dégradés en milieu aqueux par une réaction d'hydrolyse, avec ou sans la participation d'enzymes. Dans ce travail de thèse, une série d'esters ont été étudiés dans le but d'établir une relation entre leur structure et les mécanismes responsables de leur dégradation chimique. Il a été prouvé que la dégradation est accélérée par un atome d'azote non-protoné. D'autres mécanismes peuvent intervenir en fonction du pH du milieu. La présence d'une liaison simple ou double ou d'un groupe phenylcyclopropyle peut également influencer la vitesse de dégradation. Il est essentiel, dans la conception de nouveaux médicaments, d'optimiser les étapes qui influencent leur distribution dans le corps. Ce dernier peut être visualisé comme une série infinie de compartiments aqueux séparés par des membranes lipidiques. La lipophilie est une propriété moléculaire importante qui décrit le passage des barrières rencontrées par les médicaments. Des études récentes ont mis en évidence l'importance de déterminer la lipophilie des espèces ionisées vu leur considérable impact biologique. Dans ce travail de thèse a été étudiée une série particulière de composés ionisables , les zwitterions. Une relation a été établie entre leur structure et leur proprietés physico-chimiques. Une lipophilie plus élevée par rapport à celle des zwitterions courants a été trouvée. Une interaction entre les groupes chargés des zwitterions étudiés est responsable de ce comportement inattendu et rend la plupart d'entre eux non-donneurs de liaison hydrogène. Ces deux facteurs peuvent favoriser la pénétration cérébrale. Les données biologiques ont confirmé cette hypothèse pour un certain nombre de composés. Summary Esters are often encountered in medicinal chemistry. Their hydrolysis may be chemical as well as enzymatic. Chapter IV of this manuscript provides a mechanistic insight into the chemical hydrolysis of a particular series of basic esters derived from 2,3-dimethoxyphenol. Their ionization and pH-rate profiles allowed to identify the presence of an intramolecular base catalysis by a non-protonated nitrogen atom. Electronic effects exerted by the phenylethenyl and phenylcyclopropyl groups that are present in the structure of the esters also influenced their rate of hydrolysis. Numerous works in the literature witness of the importance of lipophilicity in determining the fate of a drug. Most published partition coefficients are those of neutral species. In contrast, no exhaustive treatment of the lipophilicity of charged molecules is available at present, and a lack of information characterizes in particular zwitterions. Chapter V of this manuscript provides an insight into the physicochemical parameters of a series of zwitterionic methoxybenzylpiperazines. Their ionization profiles showed that they exist predominantly in the zwitterionic form in a broad pH-range. An electrostatic interaction between the oxygen of the carboxylate and the protonated nitrogen atom is increases the lipophilicity of the investigated zwitterions, and prevents the majority of them to express their hydrogen-bonding capacity. These two aspects may favor the crossing of the blood-brain barrier. The available ratios PSt/PSf measured in vitro have confirmed this point for a number of compounds.