A Modulated Closed Form solution for Quantitative Susceptibility Mapping - A thorough evaluation and comparison to iterative methods based on edge prior knowledge.

The aim of this study is to perform a thorough comparison of quantitative susceptibility mapping (QSM) techniques and their dependence on the assumptions made. The compared methodologies were: two iterative single orientation methodologies minimizing the l2, l1TV norm of the prior knowledge of the edges of the object, one over-determined multiple orientation method (COSMOS) and anewly proposed modulated closed-form solution (MCF). The performance of these methods was compared using a numerical phantom and in-vivo high resolution (0.65mm isotropic) brain data acquired at 7T using a new coil combination method. For all QSM methods, the relevant regularization and prior-knowledge parameters were systematically changed in order to evaluate the optimal reconstruction in the presence and absence of a ground truth. Additionally, the QSM contrast was compared to conventional gradient recalled echo (GRE) magnitude and R2* maps obtained from the same dataset. The QSM reconstruction results of the single orientation methods show comparable performance. The MCF method has the highest correlation (corrMCF=0.95, r(2)MCF =0.97) with the state of the art method (COSMOS) with additional advantage of extreme fast computation time. The l-curve method gave the visually most satisfactory balance between reduction of streaking artifacts and over-regularization with the latter being overemphasized when the using the COSMOS susceptibility maps as ground-truth. R2* and susceptibility maps, when calculated from the same datasets, although based on distinct features of the data, have a comparable ability to distinguish deep gray matter structures.

Design and analysis of ChIP-Seq experiments for nuclear factor I DNA-binding proteins

SUMMARY : Eukaryotic DNA interacts with the nuclear proteins using non-covalent ionic interactions. Proteins can recognize specific nucleotide sequences based on the sterical interactions with the DNA and these specific protein-DNA interactions are the basis for many nuclear processes, e.g. gene transcription, chromosomal replication, and recombination. New technology termed ChIP-Seq has been recently developed for the analysis of protein-DNA interactions on a whole genome scale and it is based on immunoprecipitation of chromatin and high-throughput DNA sequencing procedure. ChIP-Seq is a novel technique with a great potential to replace older techniques for mapping of protein-DNA interactions. In this thesis, we bring some new insights into the ChIP-Seq data analysis. First, we point out to some common and so far unknown artifacts of the method. Sequence tag distribution in the genome does not follow uniform distribution and we have found extreme hot-spots of tag accumulation over specific loci in the human and mouse genomes. These artifactual sequence tags accumulations will create false peaks in every ChIP-Seq dataset and we propose different filtering methods to reduce the number of false positives. Next, we propose random sampling as a powerful analytical tool in the ChIP-Seq data analysis that could be used to infer biological knowledge from the massive ChIP-Seq datasets. We created unbiased random sampling algorithm and we used this methodology to reveal some of the important biological properties of Nuclear Factor I DNA binding proteins. Finally, by analyzing the ChIP-Seq data in detail, we revealed that Nuclear Factor I transcription factors mainly act as activators of transcription, and that they are associated with specific chromatin modifications that are markers of open chromatin. We speculate that NFI factors only interact with the DNA wrapped around the nucleosome. We also found multiple loci that indicate possible chromatin barrier activity of NFI proteins, which could suggest the use of NFI binding sequences as chromatin insulators in biotechnology applications. RESUME : L'ADN des eucaryotes interagit avec les protéines nucléaires par des interactions noncovalentes ioniques. Les protéines peuvent reconnaître les séquences nucléotidiques spécifiques basées sur l'interaction stérique avec l'ADN, et des interactions spécifiques contrôlent de nombreux processus nucléaire, p.ex. transcription du gène, la réplication chromosomique, et la recombinaison. Une nouvelle technologie appelée ChIP-Seq a été récemment développée pour l'analyse des interactions protéine-ADN à l'échelle du génome entier et cette approche est basée sur l'immuno-précipitation de la chromatine et sur la procédure de séquençage de l'ADN à haut débit. La nouvelle approche ChIP-Seq a donc un fort potentiel pour remplacer les anciennes techniques de cartographie des interactions protéine-ADN. Dans cette thèse, nous apportons de nouvelles perspectives dans l'analyse des données ChIP-Seq. Tout d'abord, nous avons identifié des artefacts très communs associés à cette méthode qui étaient jusqu'à présent insoupçonnés. La distribution des séquences dans le génome ne suit pas une distribution uniforme et nous avons constaté des positions extrêmes d'accumulation de séquence à des régions spécifiques, des génomes humains et de la souris. Ces accumulations des séquences artéfactuelles créera de faux pics dans toutes les données ChIP-Seq, et nous proposons différentes méthodes de filtrage pour réduire le nombre de faux positifs. Ensuite, nous proposons un nouvel échantillonnage aléatoire comme un outil puissant d'analyse des données ChIP-Seq, ce qui pourraient augmenter l'acquisition de connaissances biologiques à partir des données ChIP-Seq. Nous avons créé un algorithme d'échantillonnage aléatoire et nous avons utilisé cette méthode pour révéler certaines des propriétés biologiques importantes de protéines liant à l'ADN nommés Facteur Nucléaire I (NFI). Enfin, en analysant en détail les données de ChIP-Seq pour la famille de facteurs de transcription nommés Facteur Nucléaire I, nous avons révélé que ces protéines agissent principalement comme des activateurs de transcription, et qu'elles sont associées à des modifications de la chromatine spécifiques qui sont des marqueurs de la chromatine ouverte. Nous pensons que lés facteurs NFI interagir uniquement avec l'ADN enroulé autour du nucléosome. Nous avons également constaté plusieurs régions génomiques qui indiquent une éventuelle activité de barrière chromatinienne des protéines NFI, ce qui pourrait suggérer l'utilisation de séquences de liaison NFI comme séquences isolatrices dans des applications de la biotechnologie.

Increased plasticity of the stiffness of melanoma cells correlates with their acquisition of metastatic properties.

The stiffness of tumor cells varies during cancer progression. In particular, metastatic carcinoma cells analyzed by Atomic Force Microscopy (AFM) appear softer than non-invasive and normal cells. Here we examined by AFM how the stiffness of melanoma cells varies during progression from non-invasive Radial Growth Phase (RGP) to invasive Vertical Growth Phase (VGP) and to metastatic tumors. We show that transformation of melanocytes to RGP and to VGP cells is characterized by decreased cell stiffness. However, further progression to metastatic melanoma is accompanied by increased cell stiffness and the acquisition of higher plasticity by tumor cells, which is manifested by their ability to greatly augment or reduce their stiffness in response to diverse adhesion conditions. We conclude that increased plasticity, rather than decreased stiffness as suggested for other tumor types, is a marker of melanoma malignancy. These findings advise caution about the potential use of AFM for melanoma diagnosis. FROM THE CLINICAL EDITOR: This study investigates the changes to cellular stiffness in metastatic melanoma cells examined via atomic force microscopy. The results demonstrate that increased plasticity is a marker of melanoma malignancy, as opposed to decreased stiffness.

Growing up with bilateral hippocampal atrophy: from childhood to teenage.

The respective roles of the medial temporal lobe (MTL) structures in memory are controversial. Some authors put forward a modular account according to which episodic memory and recollection-based processes are crucially dependent on the hippocampal formation whereas semantic acquisition and familiarity-based processes rely on the adjacent parahippocampal gyri. Others defend a unitary view. We report the case of VJ, a boy with developmental amnesia of most likely perinatal onset diagnosed at the age of 8. Magnetic resonance imaging (MRI), including quantitative volumetric measurements of the hippocampal formation and of the entorhinal, perirhinal, and temporopolar cortices, showed severe, bilateral atrophy of the hippocampal formation, fornix and mammillary bodies; by contrast, the perirhinal cortex was within normal range and the entorhinal and temporopolar cortex remained within two standard deviations (SDs) from controls' mean. We examined the development of his semantic knowledge from childhood to teenage as well as his recognition and cued recall memory abilities. On tasks tapping semantic memory, VJ increased his raw scores across years at the same rate as children from large standardisation samples, except for one task; he achieved average performance, consistent with his socio-educational background. He performed within normal range on 74% of recognition tests and achieved average to above average scores on 42% of them despite very severe impairment on 82% of episodic recall tasks. Both faces and landscapes-scenes gave rise to above average scores when tested with coloured stimuli. Cued recall, although impaired, was largely superior to free recall. This case supports a modular account of the MTL with episodic, but not semantic memory depending on the hippocampal formation. Furthermore, the overall pattern of findings is consistent with evidence from both brain-damaged and neuroimaging studies indicating that recollection requires intact hippocampal formation and familiarity relies, at least partly, on the adjacent temporal lobe cortex.

The relationship between HRM practices and organizational commitment of knowledge workers. Facts obtained from Swiss SMEs

This paper explores the effects of human resource management (HRM) practices in Swiss small -to-medium enterprises (SMEs). More specifically, the main objective of this study is to assess the impacts of HRM practices developed in Swiss SMEs upon the commitment of knowledge workers. Using data from a survey of over 198 knowledge workers, this study shows the importance of looking closer at HRM practices and, furthermore, to really investigate the impacts of the different HRM practices on employees' commitment. Results show, for example, that organisational support, procedural justice and the reputation of the organisation may clearly influence knowledge workers' commitment, whereas other HRM practices such as involvement in the decision-making, skills management or even the degree of satisfaction with pay do not have any impact on knowledge workers' commitment.

Knowledge of Glasgow coma scale by air-rescue physicians.

OBJECTIVE: To assess the theoretical and practical knowledge of the Glasgow Coma Scale (GCS) by trained Air-rescue physicians in Switzerland. METHODS: Prospective anonymous observational study with a specially designed questionnaire. General knowledge of the GCS and its use in a clinical case were assessed. RESULTS: From 130 questionnaires send out, 103 were returned (response rate of 79.2%) and analyzed. Theoretical knowledge of the GCS was consistent for registrars, fellows, consultants and private practitioners active in physician-staffed helicopters. The clinical case was wrongly scored by 38 participants (36.9%). Wrong evaluation of the motor component occurred in 28 questionnaires (27.2%), and 19 errors were made for the verbal score (18.5%). Errors were made most frequently by registrars (47.5%, p = 0.09), followed by fellows (31.6%, p = 0.67) and private practitioners (18.4%, p = 1.00). Consultants made significantly less errors than the rest of the participating physicians (0%, p < 0.05). No statistically significant differences were shown between anesthetists, general practitioners, internal medicine trainees or others. CONCLUSION: Although the theoretical knowledge of the GCS by out-of-hospital physicians is correct, significant errors were made in scoring a clinical case. Less experienced physicians had a higher rate of errors. Further emphasis on teaching the GCS is mandatory.

Interactions between learning and immunity in Drosophila melanogaster

Learning and immunity are two adaptive traits with roles in central aspects of an organism's life: learning allows adjusting behaviours in changing environments, while immunity protects the body integrity against parasites and pathogens. While we know a lot about how these two traits interact in vertebrates, the interactions between learning and immunity remain poorly explored in insects. During my PhD, I studied three possible ways in which these two traits interact in the model system Drosophila melanogaster, a model organism in the study of learning and in the study of immunity. Learning can affect the behavioural defences against parasites and pathogens through the acquisition of new aversions for contaminated food for instance. This type of learning relies on the ability to associate a food-related cue with the visceral sickness following ingestion of contaminated food. Despite its potential implication in infection prevention, the existence of pathogen avoidance learning has been rarely explored in invertebrates. In a first part of my PhD, I tested whether D. melanogaster, which feed on food enriched in microorganisms, innately avoid the orally-acquired 'novel' virulent pathogen Pseudomonas entomophila, and whether it can learn to avoid it. Although flies did not innately avoid this pathogen, they decreased their preference for contaminated food over time, suggesting the existence of a form of learning based likely on infection-induced sickness. I further found that flies may be able to learn to avoid an odorant which was previously associated with the pathogen, but this requires confirmation with additional data. If this is confirmed, this would be the first time, to my knowledge, that pathogen avoidance learning is reported in an insect. The detrimental effect of infection on cognition and more specifically on learning ability is well documented in vertebrates and in social insects. While the underlying mechanisms are described in detail in vertebrates, experimental investigations are lacking in invertebrates. In a second part of my PhD, I tested the effect of an oral infection with natural pathogens on associative learning of D. melanogaster. By contrast with previous studies in insects, I found that flies orally infected with the virulent P. entomophila learned better the association of an odorant with mechanical shock than uninfected flies. The effect seems to be specific to a gut infection, and so far I have not been able to draw conclusions on the respective contributions of the pathogen's virulence and of the flies' immune activity in this effect. Interestingly, infected flies may display an increased sensitivity to physical pain. If the learning improvement observed in infected flies was due partially to the activity of the immune system, my results would suggest the existence of physiological connections between the immune system and the nervous system. The basis of these connections would then need to be addressed. Learning and immunity are linked at the physiological level in social insects. Physiological links between traits often result from the expression of genetic links between these traits. However, in social insects, there is no evidence that learning and immunity may be involved in an evolutionary trade-off. I previously reported a positive effect of infection on learning in D. melanogaster. This might suggest that a positive genetic link could exist between learning and immunity. We tested this hypothesis with two approaches: the diallel cross design with inbred lines, and the isofemale lines design. The two approaches provided consistent results: we found no additive genetic correlation between learning and resistance to infection with the diallel cross, and no genetic correlation in flies which are not yet adapted to laboratory conditions in isofemale lines. Consistently with the literature, the two studies suggested that the positive effect of infection on learning I observed might not be reflected by a positive evolutionary link between learning and immunity. Nevertheless, the existence of complex genetic relationships between the two traits cannot be excluded. - L'apprentissage et l'immunité sont deux caractères à valeur adaptative impliqués dans des aspects centraux de la vie d'un organisme : l'apprentissage permet d'ajuster les comportements pour faire face aux changements de l'environnement, tandis que l'immunité protège l'intégrité corporelle contre les attaques des parasites et des pathogènes. Alors que les interactions entre l'apprentissage et l'immunité sont bien documentées chez les vertébrés, ces interactions ont été très peu étudiées chez les insectes. Pendant ma thèse, je me suis intéressée à trois aspects des interactions possibles entre l'apprentissage et l'immunité chez la mouche du vinaigre Drosophila melanogaster, qui est un organisme modèle dans l'étude à la fois de l'apprentissage et de l'immunité. L'apprentissage peut affecter les défenses comportementales contre les parasites et les pathogènes par l'acquisition de nouvelles aversions pour la nourriture contaminée par exemple. Ce type d'apprentissage repose sur la capacité à associer une caractéristique de la nourriture avec la maladie qui suit l'ingestion de cette nourriture. Malgré les implications potentielles pour la prévention des infections, l'évitement appris des pathogènes a été rarement étudié chez les invertébrés. Dans une première partie de ma thèse, j'ai testé si les mouches, qui se nourrissent sur des milieux enrichis en micro-organismes, évitent de façon innée un 'nouveau' pathogène virulent Pseudomonas entomophila, et si elles ont la capacité d'apprendre à l'éviter. Bien que les mouches ne montrent pas d'évitement inné pour ce pathogène, elles diminuent leur préférence pour de la nourriture contaminée dans le temps, suggérant l'existence d'une forme d'apprentissage basée vraisemblablement sur la maladie générée par l'infection. J'ai ensuite observé que les mouches semblent être capables d'apprendre à éviter une odeur qui était au préalable associée avec ce pathogène, mais cela reste à confirmer par la collecte de données supplémentaires. Si cette observation est confirmée, cela sera la première fois, à ma connaissance, que l'évitement appris des pathogènes est décrit chez un insecte. L'effet détrimental des infections sur la cognition et plus particulièrement sur les capacités d'apprentissage est bien documenté chez les vertébrés et les insectes sociaux. Alors que les mécanismes sous-jacents sont détaillés chez les vertébrés, des études expérimentales font défaut chez les insectes. Dans une seconde partie de ma thèse, j'ai mesuré les effets d'une infection orale par des pathogènes naturels sur les capacités d'apprentissage associatif de la drosophile. Contrairement aux études précédentes chez les insectes, j'ai trouvé que les mouches infectées par le pathogène virulent P. entomophila apprennent mieux à associer une odeur avec des chocs mécaniques que des mouches non infectées. Cet effet semble spécifique à l'infection orale, et jusqu'à présent je n'ai pas pu conclure sur les contributions respectives de la virulence du pathogène et de l'activité immunitaire des mouches dans cet effet. De façon intéressante, les mouches infectées pourraient montrer une plus grande réactivité à la douleur physique. Si l'amélioration de l'apprentissage observée chez les mouches infectées était due en partie à l'activité du système immunitaire, mes résultats suggéreraient l'existence de connections physiologiques entre le système immunitaire et le système nerveux. Les mécanismes de ces connections seraient à explorer. L'apprentissage et l'immunité sont liés sur un plan physiologique chez les insectes sociaux. Les liens physiologiques entre les caractères résultent souvent de l'expression de liens entre ces caractères au niveau génétique. Cependant, chez les insectes sociaux, il n'y a pas de preuve que l'apprentissage et l'immunité soient liés par un compromis évolutif. J'ai précédemment rapporté un effet positif de l'infection sur l'apprentissage chez la drosophile. Cela pourrait suggérer qu'une relation génétique positive existerait entre l'apprentissage et l'immunité. Nous avons testé cette hypothèse par deux approches : le croisement diallèle avec des lignées consanguines, et les lignées isofemelles. Les deux approches ont fournies des résultats similaires : nous n'avons pas détecté de corrélation génétique additive entre l'apprentissage et la résistance à l'infection avec le croisement diallèle, et pas de corrélation génétique chez des mouches non adaptées aux conditions de laboratoire avec les lignées isofemelles. En ligne avec la littérature, ces deux études suggèrent que l'effet positif de l'infection sur l'apprentissage que j'ai précédemment observé ne refléterait pas un lien évolutif positif entre l'apprentissage et l'immunité. Néanmoins, l'existence de relations génétiques complexes n'est pas exclue.

Knowledge of Glasgow coma scale by air-rescue physicians

Rapport de synthèse Introduction : Le Glasgow coma score (GCS) est un outil reconnu permettant l'évaluation des patients après avoir subi un traumatisme crânien. Il est réputé pour sa simplicité et sa reproductibilité permettant ainsi aux soignants une évaluation appropriée et continue du status neurologique des patients. Le GCS est composé de trois catégories évaluant la réponse oculaire, verbale et motrice. En Suisse, les soins préhospitaliers aux patients victimes d'un trauma crânien sévère sont effectués par des médecins, essdntiellement à bord des hélicoptères médicalisés. Avant une anesthésie générale nécessaire à ces patients, une évaluation du GCS est essentielle indiquant au personnel hospitalier la gravité des lésions cérébrales. Afin d'évaluer la connaissance du GCS par les médecins à bord des hélicoptères médicalisés en Suisse, nous avons élaboré un questionnaire, contenant dans une première partie des questions sur les connaissances générales du GCS suivi d'un cas clinique. Objectif : Evaluation des connaissances pratiques et théoriques du GCS par les médecins travaillant à bord des hélicoptères médicalisés en Suisse. Méthode : Etude observationnelle prospective et anonymisée à l'aide d'un questionnaire. Evaluation des connaissances générales du GCS et de son utilisation clinique lors de la présentation d'un cas. Résultats : 16 des 18 bases d'hélicoptères médicalisés suisses ont participé à notre étude. 130 questionnaires ont été envoyés et le taux de réponse a été de 79.2%. Les connaissances théoriques du GCS étaient comparables pour tous les médecins indépendamment de leur niveau de formation. Des erreurs dans l'appréciation du cas clinique étaient présentes chez 36.9% des participants. 27.2% ont commis des erreurs dans le score moteur et 18.5% dans le score verbal. Les erreurs ont été répertoriées le plus fréquemment chez les médecins assistants (47.5%, p=0.09), suivi par les chefs de clinique (31.6%, p=0.67) et les médecins installés en cabinet (18.4%, p=1.00). Les médecins cadres ont fait significativement moins d'erreurs que les autres participants (0%, p<0.05). Aucune différence significative n'à été observée entre les différentes spécialités (anesthésie, médecine interne, médecine général et «autres »). Conclusion Même si les connaissances théoriques du GCS sont adéquates parmi les médecins travaillant à bord des hélicoptères médicalisés, des erreurs dans son application clinique sont présentes dans plus d'un tiers des cas. Les médecins avec le moins d'expériences professionnelle font le plus d'erreurs. Au vu de l'importance de l'évaluation correcte du score de Glasgow initial, une amélioration des connaissances est indispensable.

Evaluation des campagnes de prévention contre le SIDA en Suisse : rapport de l'étude "homosexuels" : novembre 1987

Cette étude est destinée à évaluer les effets des campagnes de prévention du SIDA en Suisse chez les homosexuels, en termes de modifications des représentations, attitudes et comportements face à cette maladie et aux manières de s'en protéger. Elle s'intéresse aussi aux modalités d'acquisition d'attitudes et comportements nouveaux, ainsi qu'à la manière dont les campagnes ont été accueillies et répercutées. (Questionnaire en annexe).

NanoImpactNet - Stakeholders' knowledge needs for research on the health and environmental impact of nanomaterials

NanoImpactNet (NIN) is a multidisciplinary European Commission funded network on the environmental, health and safety (EHS) impact of nanomaterials. The 24 founding scientific institutes are leading European research groups active in the fields of nanosafety, nanorisk assessment and nanotoxicology. This 4−year project is the new focal point for information exchange within the research community. Contact with other stakeholders is vital and their needs are being surveyed. NIN is communicating with 100s of stakeholders: businesses; internet platforms; industry associations; regulators; policy makers; national ministries; international agencies; standard−setting bodies and NGOs concerned by labour rights, EHS or animal welfare. To improve this communication, internet research, a questionnaire distributed via partners and targeted phone calls were used to identify stakeholders' interests and needs. Knowledge gaps and the necessity for further data mentioned by representatives of all stakeholder groups in the targeted phone calls concerned: potential toxic and safety hazards of nanomaterials throughout their lifecycles; fate and persistence of nanoparticles in humans, animals and the environment; risks associated to nanoparticle exposure; participation in the preparation of nomenclature, standards, methodologies, protocols and benchmarks; development of best practice guidelines; voluntary schemes on responsibility; databases of materials, research topics and themes. Findings show that stakeholders and NIN researchers share very similar knowledge needs, and that open communication and free movement of knowledge will benefit both researchers and industry. Consequently NIN will encourage stakeholders to be active members. These survey findings will be used to improve NIN's communication tools to further build on interdisciplinary relationships towards a healthy future with nanotechnology.

Simultaneous B(0)- and B(1)+-map acquisition for fast localized shim, frequency, and RF power determination in the heart at 3 T.

High-field (>or=3 T) cardiac MRI is challenged by inhomogeneities of both the static magnetic field (B(0)) and the transmit radiofrequency field (B(1)+). The inhomogeneous B fields not only demand improved shimming methods but also impede the correct determination of the zero-order terms, i.e., the local resonance frequency f(0) and the radiofrequency power to generate the intended local B(1)+ field. In this work, dual echo time B(0)-map and dual flip angle B(1)+-map acquisition methods are combined to acquire multislice B(0)- and B(1)+-maps simultaneously covering the entire heart in a single breath hold of 18 heartbeats. A previously proposed excitation pulse shape dependent slice profile correction is tested and applied to reduce systematic errors of the multislice B(1)+-map. Localized higher-order shim correction values including the zero-order terms for frequency f(0) and radiofrequency power can be determined based on the acquired B(0)- and B(1)+-maps. This method has been tested in 7 healthy adult human subjects at 3 T and improved the B(0) field homogeneity (standard deviation) from 60 Hz to 35 Hz and the average B(1)+ field from 77% to 100% of the desired B(1)+ field when compared to more commonly used preparation methods.