34 resultados para parallel operation of inverters
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SUMMARY The human auditory cortex, located on the supratemporal plane of the temporal lobe, is divided in a primary auditory area and several non-primary areas surrounding it. These different areas show anatomical and functional differences. Many studies have focussed on auditory areas in non-human primates, using investigation techniques such as electrophysiological recordings, tracing of neural connections, or immunohistochemical and histochemical staining. Some of these studies have suggested parallel and hierarchical organization of the cortical auditory areas as well as subcortical auditory relays. In humans, only few studies have investigated these regions immunohistochemically, but activation and lesion studies speak in favour of parallel and hierarchical organization, very similar to that of non-human primates. Calcium-binding proteins and metabolic markers were used to investigate possible correlates of hierarchical and parallel organization in man. Calcium-binding proteins, parvalbumin, calretinin and calbindin, modulate the concentration of intracellular free calcium ions and were found in distinct subpopulations of GABAergic neurons in non-human primates species. In our study, their distribution showed several differences between auditory areas: the primary auditory area was darkly stained for both parvalbumin and calbindin, and their expression rapidly decreased while moving away from the primary area. This staining pattern suggests a hierarchical organization of the areas, in which the more darkly stained areas could correspond to an earlier integration level and the areas showing light staining may correspond to higher level integration areas. Parallel organization of primary and non-primary auditory areas was suggested by the complementarity, within a given area, between parvalbumin and calbindin expression across layers. To investigate the possible differences in the energetic metabolism of the cortical auditory areas, several metabolic markers were used: cytochrome oxidase and LDH1 were used as oxidative metabolism markers and LDH5 was used as glycolytic metabolism marker. The results obtained show a difference in the expression of enzymes involved in oxidative metabolism between areas. In the primary auditory area the oxidative metabolism markers were maximally expressed in layer IV. In contrast, higher order areas showed maximal staining in supragranular layers. The expression of LDH5 varied in patches, but did not differ between the different hierarchical auditory areas. The distribution of the two LDH enzymes isoforms also provides information about cellular aspects of metabolic organization, since neurons expressed the LDH1 isoform whereas astrocytes express primarily LDH5, but some astrocytes also contained the LDH1 isoform. This cellular distribution pattern supports the hypothesis of the existence of an astrocyte-neuron lactate shuttle, previously suggested in rodent studies, and in particular of lactate transfer from astrocytes, which produce lactate from the glucose obtained from the circulation, to neurons that use lactate as energy substrate. In conclusion, the hypothesis of parallel and hierarchical organization of the auditory areas can be supported by CaBPs, cytochrome oxidase and LDH1 distribution. Moreover, the two LDHs cellular distribution pattern support the hypothesis of an astrocyte-neuron lactate shuttle in human cortex.
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BACKGROUND: Although arrhythmogenic right ventricular dysplasia (ARVD) predominantly affects the right ventricle (RV), genetic/molecular and histological changes are biventricular. Regional left ventricular (LV) function has not been systematically studied in ARVD. METHODS AND RESULTS: The study population included 21 patients with suspected ARVD who underwent evaluation with MRI including tagging. Eleven healthy volunteers served as control subjects. Peak systolic regional circumferential strain (Ecc, %) was calculated by harmonic phase from tagged MRI based on the 16-segment model. Patients who met ARVD Task Force criteria were classified as definite ARVD, whereas patients with a positive family history who had 1 additional minor criterion and patients without a family history with 1 major or 2 minor criteria were classified as probable ARVD. Of the 21 ARVD subjects, 11 had definite ARVD and 10 had probable ARVD. Compared with control subjects, probable ARVD patients had similar RV ejection fraction (58.9+/-6.2% versus 53.5+/-7.6%, P=0.20), but definite ARVD patients had significantly reduced RV ejection fraction (58.9+/-6.2% versus 45.2+/-6.0%, P=0.001). LV ejection fraction was similar in all 3 groups. Compared with control subjects, peak systolic Ecc was significantly less negative in 6 of 16 (37.5%) segments in definite ARVD and 3 of 16 segments (18.7%) in probable ARVD (all P<0.05). CONCLUSIONS: ARVD is associated with regional LV dysfunction, which appears to parallel degree of RV dysfunction. Further large studies are needed to validate this finding and to better define implications of subclinical segmental LV dysfunction.
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Although the activation of the A(1)-subtype of the adenosine receptors (A(1)AR) is arrhythmogenic in the developing heart, little is known about the underlying downstream mechanisms. The aim of this study was to determine to what extent the transient receptor potential canonical (TRPC) channel 3, functioning as receptor-operated channel (ROC), contributes to the A(1)AR-induced conduction disturbances. Using embryonic atrial and ventricular myocytes obtained from 4-day-old chick embryos, we found that the specific activation of A(1)AR by CCPA induced sarcolemmal Ca(2+) entry. However, A(1)AR stimulation did not induce Ca(2+) release from the sarcoplasmic reticulum. Specific blockade of TRPC3 activity by Pyr3, by a dominant negative of TRPC3 construct, or inhibition of phospholipase Cs and PKCs strongly inhibited the A(1)AR-enhanced Ca(2+) entry. Ca(2+) entry through TRPC3 was activated by the 1,2-diacylglycerol (DAG) analog OAG via PKC-independent and -dependent mechanisms in atrial and ventricular myocytes, respectively. In parallel, inhibition of the atypical PKCζ by myristoylated PKCζ pseudosubstrate inhibitor significantly decreased the A(1)AR-enhanced Ca(2+) entry in both types of myocytes. Additionally, electrocardiography showed that inhibition of TRPC3 channel suppressed transient A(1)AR-induced conduction disturbances in the embryonic heart. Our data showing that A(1)AR activation subtly mediates a proarrhythmic Ca(2+) entry through TRPC3-encoded ROC by stimulating the phospholipase C/DAG/PKC cascade provide evidence for a novel pathway whereby Ca(2+) entry and cardiac function are altered. Thus, the A(1)AR-TRPC3 axis may represent a potential therapeutic target.
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This study was conducted to assess the pharmacologic properties of the new orally active angiotensin II subtype I (AT1) antagonist UR-7247, a product with a half-life >100 h in humans. The experiment was designed as an open-label, single-dose administration study with four parallel groups of four healthy men receiving increasing single oral doses (2.5, 5, and 10 mg) of UR-7247 or losartan, 100 mg. Angiotensin II receptor blockade was investigated < or =96 h after drug intake, with three independent methods [i.e., the inhibition of blood pressure (BP) response to exogenous Ang II, an in vitro Ang II-receptor assay (RRA), and the reactive increase in plasma angiotensin II. Plasma drug levels also were measured. The degree of blockade observed in vivo was statistically significant < or = 96 h with all UR-7247 doses for diastolic BP (p < 0.05) and < or =48 h for systolic BP. The maximal inhibition achieved with 10 mg UR-7247 was measured 6-24 h after drug intake and reached 54 +/- 17% and 48 +/- 20% for diastolic and systolic responses, respectively. Losartan, 100 mg, induced a greater short-term AT1-receptor blockade than 2.5- and 5.0-mg doses of UR-7247 (p < 0.001 for diastolic BP), but the UR-7247 effect was longer lasting. In vivo, no significant difference was observed between 10 mg UR-7247 and 100 mg losartan 4 h after drug intake, but in vitro, the blockade achieved with 100 mg losartan was higher than that seen with UR-7247. Finally, the results confirm that UR-7247 has a very long plasma elimination half-life, which may be due to a high but also tight binding to protein binding sites. In conclusion, UR-7247 is a long-lasting, well-tolerated AT1 receptor in healthy subjects.
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Optic pathway gliomas (OPG) are found in about 15% of patients with neurofibromatosis Type 1 (NF-1). The natural history of OPG is not yet well documented. Treatment in cases with growing tumors is still controversial. Twenty-one patients with NF-1 and OPG, diagnosed over a 20-year period, and followed neuroradiologically and ophthalmologically for at least two years, were reevaluated. The diagnosis of OPG was made at a mean age of 7.1 years (range 0-14.5 years); six children were asymptomatic, 15 were symptomatic. The mean follow-up was 9.0 years (2.0-18.5 (years). In eight initially operated or biopsied patients (three optic nerve and five chiasmal gliomas) tumor regrowth was found in one patient without progression on subsequent follow-up. Improvement of visual acuity occurred in one child after operation of a large suprasellar tumor and deterioration in one patient after biopsy of a chiasmal glioma. The neuroradiological follow-up of the 13 not-operated and not-radiated patients (four optic nerve and nine chiasmal gliomas) was stable in 10, progressive in three, resulting in visual loss in one patient. In 11 children (52%) a second tumor outside the optic pathway was found at a mean age of 4.0 years after the diagnosis of an OPG. Until now they are mostly asymptomatic. Second site tumors were operated in two children because of rapid tumor growth, one child died of a brainstem tumor. OPG are a frequent complication in children with NF-1, appearing within the first decade.(ABSTRACT TRUNCATED AT 250 WORDS)
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Tumor progression is facilitated by regulatory T cells (Treg) and restricted by effector T cells. In this study, we document parallel regulation of CD8(+) T cells and Foxp3(+) Tregs by programmed death-1 (PD-1, PDCD1). In addition, we identify an additional role of CTL antigen-4 (CTLA-4) inhibitory receptor in further promoting dysfunction of CD8(+) T effector cells in tumor models (CT26 colon carcinoma and ID8-VEGF ovarian carcinoma). Two thirds of CD8(+) tumor-infiltrating lymphocytes (TIL) expressed PD-1, whereas one third to half of CD8(+) TIL coexpressed PD-1 and CTLA-4. Double-positive (PD-1(+)CTLA-4(+)) CD8(+) TIL had characteristics of more severe dysfunction than single-positive (PD-1(+) or CTLA-4(+)) TIL, including an inability to proliferate and secrete effector cytokines. Blockade of both PD-1 and CTLA-4 resulted in reversal of CD8(+) TIL dysfunction and led to tumor rejection in two thirds of mice. Double blockade was associated with increased proliferation of antigen-specific effector CD8(+) and CD4(+) T cells, antigen-specific cytokine release, inhibition of suppressive functions of Tregs, and upregulation of key signaling molecules critical for T-cell function. When used in combination with GVAX vaccination (consisting of granulocyte macrophage colony-stimulating factor-expressing irradiated tumor cells), inhibitory pathway blockade induced rejection of CT26 tumors in 100% of mice and ID8-VEGF tumors in 75% of mice. Our study indicates that PD-1 signaling in tumors is required for both suppressing effector T cells and maintaining tumor Tregs, and that PD-1/PD-L1 pathway (CD274) blockade augments tumor inhibition by increasing effector T-cell activity, thereby attenuating Treg suppression. Cancer Res; 73(12); 3591-603. ©2013 AACR.
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OBJECTIVES: Recombinant erythropoietin has a strong impact on aerobic power and is therefore one of the most potent doping agents in endurance sports. The anti-doping control of this synthetic hormone relies on the detection, in the urine, of its isoelectric pattern, which differs from that of the corresponding natural hormone, the latter being typically more acidic than the former. However, a small number of natural urinary patterns, referred to as "atypical patterns," are less acidic than the dominant form. Based on anecdotal evidence, the occurrence of such patterns seems to be related to particular strenuous exercises. This study aimed to demonstrate this relation using a strenuous exercise protocol. DESIGN: Seven athletes took part in a training protocol including a series of supramaximal short-duration exercises. Urine and blood samples were collected throughout the protocols. SETTINGS: World Cycling Center, Aigle, Switzerland, and research laboratories. PARTICIPANTS: Seven top-level athletes (cyclists) were involved in this study. MAIN OUTCOME MEASURES: Erythropoietin (EPO) isoelectric patterns were obtained by submitting blood and urine samples to isoelectric focusing. Additional protein dosages were performed. RESULTS: Supramaximal short-duration exercises induced the transformation of typical urinary natural EPO patterns into atypical ones. None of the obtained atypical patterns fulfilled the 3 criteria mandatory for reporting an adverse analytical finding. Serum EPO patterns were not affected by the exercises that caused the transformation of urinary patterns. CONCLUSION: An exercise-induced transient renal dysfunction is proposed as a hypothetic explanation for these observations that rely on parallel investigations of proteinuria in the same samples.
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In order to study the various health influencing parameters related to engineered nanoparticles as well as to soot emitted b diesel engines, there is an urgent need for appropriate sampling devices and methods for cell exposure studies that simulate the respiratory system and facilitate associated biological and toxicological tests. The objective of the present work was the further advancement of a Multiculture Exposure Chamber (MEC) into a dose-controlled system for efficient delivery of nanoparticles to cells. It was validated with various types of nanoparticles (diesel engine soot aggregates, engineered nanoparticles for various applications) and with state-of-the-art nanoparticle measurement instrumentation to assess the local deposition of nanoparticles on the cell cultures. The dose of nanoparticles to which cell cultures are being exposed was evaluated in the normal operation of the in vitro cell culture exposure chamber based on measurements of the size specific nanoparticle collection efficiency of a cell free device. The average efficiency in delivering nanoparticles in the MEC was approximately 82%. The nanoparticle deposition was demonstrated by Transmission Electron Microscopy (TEM). Analysis and design of the MEC employs Computational Fluid Dynamics (CFD) and true to geometry representations of nanoparticles with the aim to assess the uniformity of nanoparticle deposition among the culture wells. Final testing of the dose-controlled cell exposure system was performed by exposing A549 lung cell cultures to fluorescently labeled nanoparticles. Delivery of aerosolized nanoparticles was demonstrated by visualization of the nanoparticle fluorescence in the cell cultures following exposure. Also monitored was the potential of the aerosolized nanoparticles to generate reactive oxygen species (ROS) (e.g. free radicals and peroxides generation), thus expressing the oxidative stress of the cells which can cause extensive cellular damage or damage on DNA.
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Environmental shifts and lifestyle changes may result in formerly adaptive traits becoming non-functional or maladaptive. The subsequent decay of such traits highlights the importance of natural selection for adaptations, yet its causes have rarely been investigated. To study the fate of formerly adaptive traits after lifestyle changes, we evaluated sexual traits in five independently derived asexual lineages, including traits that are specific to males and therefore not exposed to selection. At least four of the asexual lineages retained the capacity to produce males that display normal courtship behaviours and are able to fertilize eggs of females from related sexual species. The maintenance of male traits may stem from pleiotropy, or from these traits only regressing via drift, which may require millions of years to generate phenotypic effects. By contrast, we found parallel decay of sexual traits in females. Asexual females produced altered airborne and contact signals, had modified sperm storage organs, and lost the ability to fertilize their eggs, impeding reversals to sexual reproduction. Female sexual traits were decayed even in recently derived asexuals, suggesting that trait changes following the evolution of asexuality, when they occur, proceed rapidly and are driven by selective processes rather than drift.
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Activity monitors based on accelerometry are used to predict the speed and energy cost of walking at 0% slope, but not at other inclinations. Parallel measurements of body accelerations and altitude variation were studied to determine whether walking speed prediction could be improved. Fourteen subjects walked twice along a 1.3 km circuit with substantial slope variations (-17% to +17%). The parameters recorded were body acceleration using a uni-axial accelerometer, altitude variation using differential barometry, and walking speed using satellite positioning (DGPS). Linear regressions were calculated between acceleration and walking speed, and between acceleration/altitude and walking speed. These predictive models, calculated using the data from the first circuit run, were used to predict speed during the second circuit. Finally the predicted velocity was compared with the measured one. The result was that acceleration alone failed to predict speed (mean r = 0.4). Adding altitude variation improved the prediction (mean r = 0.7). With regard to the altitude/acceleration-speed relationship, substantial inter-individual variation was found. It is concluded that accelerometry, combined with altitude measurement, can assess position variations of humans provided inter-individual variation is taken into account. It is also confirmed that DGPS can be used for outdoor walking speed measurements, opening up new perspectives in the field of biomechanics.
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Polyphosphate (iPOP) is a linear polymer of orthophosphate units linked together by high energy phosphoanhydride bonds. It is found in all organisms, localized in organelles called acidocalcisomes and ranges from a few to few hundred monomers in length. iPOP has been found to play a vast array of roles in all organisms, including phosphate and energy metabolism, regulation of enzymes, virulence, pathogenicity, bone remodelling and blood clotting, among many others. Recently it was found that iPOP levels were increased in myeloma cells. The growing interest in iPOP in human cell lines makes it an interesting molecule to study. However, not much is known about its metabolism in eukaryotes. Acidocalcisomes are electron dense, acidic organelles that belong to the group of Lysosome Related Organelles (LROs). The conservation of acidocalcisomes among all kingdoms of life is suggestive of their important roles for the organisms. However, they are difficult to analyse because of limited biochemical tools for investigation. Yeast vacuoles present remarkable similarities to acidocalcisomes in terms of their physiological and structural features, including synthesis and storage of iPOP, which make them an ideal candidate to study biological processes which are shared between vacuoles and acidocalcisomes. The availability of tools for genetic manipulation and isolation of vacuoles makes yeast a candidate of choice for the characterization of iPOP synthesis in eukaryotes. Our group has identified the Vacuolar Transporter Chaperone (VTC) complex as iPOP polymerase and identified the catalytic subunit (Vtc4). The goal of my study was to characterize the process of iPOP synthesis by isolated vacuoles and to reconstitute iPOP synthesis in liposomes. The first step was to develop a method for monitoring iPOP by isolated vacuoles over time and comparing it with previously known methods. Next, a detailed characterization was performed to determine the modulators of the process, both for intact as well as solubilized vacuoles. Finally, attempts were made to purify the VTC complex and reconstitute it in liposomes. A parallel line of study was the translocation and storage of synthesized iPOP in the lumen of the vacuoles. As a result of this study, it is possible to determine distinct pools of iPOP- inside and outside the vacuolar lumen. Additionally, I establish that the vacuolar lysate withstands harsh steps during reconstitution on liposomes and retains iPOP synthesizing activity. The next steps will be purification of the intact VTC complex and its structure determination by cryo-electron microscopy. - Les organismes vivants sont composés d'une ou plusieurs cellules responsables des processus biologiques élémentaires tels que la digestion, la respiration, la synthèse et la reproduction. Leur environnement interne est en équilibre et ils réalisent un très grand nombre de réactions chimiques et biochimiques pour maintenir cet équilibre. A différents compartiments cellulaires, ou organelles, sont attribuées des tâches spécifiques pour maintenir les cellules en vie. L'étude de ces fonctions permet une meilleure compréhension de la vie et des organismes vivants. De nombreux processus sont bien connus et caractérisés mais d'autres nécessitent encore des investigations détaillées. L'un de ces processus est le métabolisme des polyphosphates. Ces molécules sont des polymères linéaires de phosphate inorganique dont la taille peut varier de quelques dizaines à quelques centaines d'unités élémentaires. Ils sont présents dans tous les organismes, des bactéries à l'homme. Ils sont localisés principalement dans des compartiments cellulaires appelés acidocalcisomes, des organelles acides observés en microscopie électronique comme des structures denses aux électrons. Les polyphosphates jouent un rôle important dans le stockage et le métabolisme de l'énergie, la réponse au stress, la virulence, la pathogénicité et la résistance aux drogues. Chez l'homme, ils sont impliqués dans la coagulation du sang et le remodelage osseux. De nouvelles fonctions biologiques des polyphosphates sont encore découvertes, ce qui accroît l'intérêt des chercheurs pour ces molécules. Bien que des progrès considérables ont été réalisés afin de comprendre la fonction des polyphosphates chez les bactéries, ce qui concerne la synthèse, le stockage et la dégradation des polyphosphates chez les eucaryotes est mal connu. Les vacuoles de la levure Saccharomyces cerevisiae sont similaires aux acidocalcisomes des organismes supérieurs en termes de structure et de fonction. Les acidocalcisomes sont difficiles à étudier car il n'existe que peu d'outils génétiques et biochimiques qui permettent leur caractérisation. En revanche, les vacuoles peuvent être aisément isolées des cellules vivantes et manipulées génétiquement. Les vacuoles comme les acidocalcisomes synthétisent et stockent les polyphosphates. Ainsi, les découvertes faites grâce aux vacuoles de levures peuvent être extrapolées aux acidocalcisomes des organismes supérieurs. Le but de mon projet était de caractériser la synthèse des polyphosphates par des vacuoles isolées. Au cours de mon travail de thèse, j'ai mis au point une méthode de mesure de la synthèse des polyphosphates par des organelles purifés. Ensuite, j'ai identifié des composés qui modulent la réaction enzymatique lorsque celle-ci a lieu dans la vacuole ou après solubilisation de l'organelle. J'ai ainsi pu mettre en évidence deux groupes distincts de polyphosphates dans le système : ceux au-dehors de la vacuole et ceux en-dedans de l'organelle. Cette observation suggère donc très fortement que les vacuoles non seulement synthétisent les polyphosphates mais aussi transfère les molécules synthétisées de l'extérieur vers l'intérieur de l'organelle. Il est très vraisemblable que les vacuoles régulent le renouvellement des polyphosphates qu'elles conservent, en réponse à des signaux cellulaires. Des essais de purification de l'enzyme synthétisant les polyphosphates ainsi que sa reconstitution dans des liposomes ont également été entrepris. Ainsi, mon travail présente de nouveaux aspects de la synthèse des polyphosphates chez les eucaryotes et les résultats devraient encourager l'élucidation de mécanismes similaires chez les organismes supérieurs. - Les polyphosphates (iPOP) sont des polymères linéaires de phosphates inorganiques liés par des liaisons phosphoanhydres de haute énergie. Ces molécules sont présentes dans tous les organismes et localisées dans des compartiments cellulaires appelés acidocalcisomes. Elles varient en taille de quelques dizaines à quelques centaines d'unités phosphate. Des fonctions nombreuses et variées ont été attribuées aux iPOP dont un rôle dans les métabolismes de l'énergie et du phosphate, dans la régulation d'activités enzymatiques, la virulence, la pathogénicité, le remodelage osseux et la coagulation sanguine. Il a récemment été montré que les cellules de myélome contiennent une grande quantité de iPOP. Il y donc un intérêt croissant pour les iPOP dans les lignées cellulaires humaines. Cependant, très peu d'informations sur le métabolisme des iPOP chez les eucaryotes sont disponibles. Les acidocalcisomes sont des compartiments acides et denses aux électrons. Ils font partie du groupe des organelles similaires aux lysosomes (LROs pour Lysosome Related Organelles). Le fait que les acidocalcisomes soient conservés dans tous les règnes du vivant montrent l'importance de ces compartiments pour les organismes. Cependant, l'analyse de ces organelles est rendue difficile par l'existence d'un nombre limité d'outils biochimiques permettant leur caractérisation. Les vacuoles de levures possèdent des aspects structuraux et physiologiques très similaires à ceux des acidocalcisomes. Par exemple, ils synthétisent et gardent en réserve les iPOP. Ceci fait des vacuoles de levure un modèle idéal pour l'étude de processus biologiques conservés chez les vacuoles et les acidocalcisomes. De plus, la levure est un organisme de choix pour l'étude de la synthèse des iPOP compte-tenu de l'existence de nombreux outils génétiques et la possibilité d'isoler des vacuoles fonctionnelles. Notre groupe a identifié le complexe VTC (Vacuole transporter Chaperone) comme étant responsable de la synthèse des iPOP et la sous-unité Vtc4p comme celle possédant l'activité catalytique. L'objectif de cette étude était de caractériser le processus de synthèse des iPOP en utilisant des vacuoles isolées et de reconstituer la synthèse des iPOP dans des liposomes. La première étape a consisté en la mise au point d'un dosage permettant la mesure de la quantité de iPOP synthétisés par les organelles isolés en fonction du temps. Cette nouvelle méthode a été comparée aux méthodes décrites précédemment dans la littérature. Ensuite, la caractérisation détaillée du processus a permis d'identifier des composés modulateurs de la réaction à la fois pour des vacuoles intactes et des vacuoles solubilisées. Enfin, des essais de purification du complexe VTC et sa reconstitution dans des liposomes ont été entrepris. De façon parallèle, une étude sur la translocation et le stockage des iPOP dans le lumen des vacuoles a été menée. Il a ainsi été possible de mettre en évidence différents groupes de iPOP : les iPOP localisés à l'intérieur et ceux localisés à l'extérieur des vacuoles isolées. De plus, nous avons observé que le lysat vacuolaire n'est pas détérioré par les étapes de reconstitution dans les liposomes et conserve l'activité de synthèse des iPOP. Les prochaines étapes consisteront en la purification du complexe intact et de la détermination de sa structure par cryo-microscopie électronique.
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The structure of the brain as a product of morphogenesis is difficult to reconcile with the observed complexity of cerebral connectivity. We therefore analyzed relationships of adjacency and crossing between cerebral fiber pathways in four nonhuman primate species and in humans by using diffusion magnetic resonance imaging. The cerebral fiber pathways formed a rectilinear three-dimensional grid continuous with the three principal axes of development. Cortico-cortical pathways formed parallel sheets of interwoven paths in the longitudinal and medio-lateral axes, in which major pathways were local condensations. Cross-species homology was strong and showed emergence of complex gyral connectivity by continuous elaboration of this grid structure. This architecture naturally supports functional spatio-temporal coherence, developmental path-finding, and incremental rewiring with correlated adaptation of structure and function in cerebral plasticity and evolution.
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AbstractDespite advances in diagnosis and treatment made over the past two decades, high-gradeprimary brain tumors remain incurable neoplasms. Glioblastoma (GBM) represents the mostmalignant stage of astrocytic brain tumors. Identification of diagnostic and prognostic markers ineasily accessible biological material, such as plasma or cerebro-spinal fluid (CSF), would greatlyfacilitate the management of GBM patients. Elucidation of the molecular mechanisms that underlie thefunction of the factors implicated in GBM development would pave the way towards their potentialutility in cancer-targeting therapy.MIC-1/GDF15 (Macrophage Inhibitory Cytokine-1/ Growth Differentiation Factor 15), asecreted protein of the TGF-β superfamily, emerged as a candidate marker exhibiting increasingmRNA expression during astrocytoma malignant progression. However, injection of MIC-1/GDF15over-expressing GBM cell lines into nude mice has been previously shown to completely abolish theinherent tumorigenicity.In this study, determination of MIC-1/GDF15 protein levels in the CSF of a cohort of 94patients with intracranial tumors including astrocytomas (grades II, III and IV), meningioma, andmetastasis revealed significantly increased concentrations in GBM patients as compared to controlcohort of patients treated for non-neoplastic diseases. However, MIC-1/GDF15 levels were notelevated in the matching plasma samples from these patients. Most interestingly, GBM patients withthe increased concentrations of MIC-1/GDF15 in the CSF had worse outcome.In GBM tissue, it was found that the expression of MIC-1/GDF15 gene is low. Promotermethylation of the gene may partially explain the overall low expression levels. Investigation of thecellular origin of MIC-1/GDF15 expression in GBM tissue led to the MIC-1/GDF15 protein detectionin a subpopulation of the tumor infiltrating macrophages. These findings substantiated the workinghypothesis of MIC-1/GDF15 as harboring tumor-suppressive properties in GBM. Analysis of thesignaling pathway mediated by MIC-1/GDF15 in GBM highlighted the potential role of TGF-β signaltransduction. However, the lack of the functional response to the presence of MIC-1/GDF15 in-vitrosuggested operation of a paracrine loop for suppression of tumor formation which is evident solely invivo.In conclusion, MIC-1/GDF15 protein measured in the CSF may have diagnostic andprognostic values in patients with intracranial tumors. Molecular studies collectively proposeimplication of the tumor-host interactions in mediating the MIC-1/GDF15 tumor-suppressing activityduring GBM development.RésuméMalgré les progrès durant ces deux dernières décennies dans le diagnostique et le traitementdes tumeurs du cerveau primaires, ces néoplasmes restent incurables. Le glioblastome représente laforme la plus maligne des tumeurs astrocytiques du cerveau (astrocytomes). Pour le diagnostic et lepronostic, l'identification de marqueurs présents dans des substances facilement accessibles comme leplasma où le liquide céphalorachidien (LCR) faciliterait beaucoup la prise en charge des patients. Lacompréhension des mécanismes moléculaires de facteurs impliqués dans le développement du GBMpourrait ouvrir la voie vers l'utilisation de ces mécanismes dans des thérapies ciblées.MIC-1/GDF15 (Macrophage Inhibitory Cytokine-1/ Growth Differentiation Factor 15), uneprotéine secrétée qui appartient à la superfamille TGF-β, s'est révélé être un marqueur candidat, dontl'expression d'ARN messager augmente pendant la progression des astrocytomes malins. Cependant,une précedente étude montre que l'injection des lignées cellulaires de GBM fortement productrices deMIC-1/GDF15 dans des souris immunodéprimées abolit la tumorigénicité.Dans cette étude, les mesures dans une cohorte de 94 patients atteints de tumeursintracrâniennes comprenant des astrocytomes (grades II, III et IV), méningiomes et métastases,présentent des augmentations significatives des niveaux protéiques de MIC-1/GDF15 dans le LCRdes patients atteints de GBM par rapport aux patients traités pour des maladies non cancéreuses.Cependant, les niveaux de MIC-1/GDF15 n'étaient pas spécialement élevés dans le plasma. De plus,les patients atteints d'un GBM avec des niveaux élevés de MIC-1/GDF15 dans le LCR ont survécumoins longtemps. Dans les tissus de glioblastome, on observe que le gène MIC-1/GDF15 est peuexprimé. La méthylation du promoteur explique partiellement le faible niveau d'expression du gène.La recherche l'origine cellulaire de l'expression de MIC-1/GDF15, a permis de découvrir la présencede protéines MIC-1/GDF15 dans une sous-population de macrophages qui infiltrent les tumeurs. Cetteobservation supporte l'hypothèse que MIC-1/GDF15 présentait des propriétés de suppression destumeurs de type GBM. Des études sur les voies de signalisation régulées par MIC-1/GDF15 dans lesGBMs ont souligné l'importance de la voie de transduction du signal TGF-β. Cependant, l'absence deréponse fonctionnelle à MIC-1/GDF15 in vitro suggère fortement l'activité d'une boucle paracrinepour la répression de la formation de tumeur, qui n'est observé que in vivo.En conclusion, la protéine MIC-1/GDF15 mesurée dans le LCR pourrait avoir une valeur pourle diagnostic et le pronostic chez les patients atteints de GBM. Les études moléculaires suggèrent unepossible implication de l'interaction hôte-tumeur dans l'activité anti-tumorale de MIC-1/GDF15 sur leGBM.
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Summary Biodiversity is usually studied through species or genetic diversities. To date, these two levels of diversity have remained the independent .fields of investigations of community ecologists and population geneticists. However, recent joint analyses of species and genetic diversities have suggested that common processes may underlie the two levels. Positive correlations between species diversity and genetic diversity may arise when the effects of drift and migration overwhelm selective effects. The first goal of this thesis was to make a joint investigation of the patterns of species and genetic diversity in a community of freshwater gastropods living in a floodplain habitat. The second goal was to determine, as far as possible, the relative influences of the processes underlying the patterns observed at each level. In chapter 2 we investigate the relative influences of different evolutionary forces in shaping the genetic structure of Radix balthica populations. Results revealed that the structure inferred using quantitative traits was lower or equal to the one inferred using neutral molecular markers. Consequently, the pattern of structure observed could be only due to random drift, possibly to uniform selection, but definitely not to selection for local optima. In chapter 3, we analyze the temporal variation of species and genetic diversities in five localities. An extended period of drought occurred at the end of the study period leading to decay of both species and genetic diversities. This parallel loss of diversity following a natural perturbation highlighted the role sometimes predominant of random drift over selection on patterns of biodiversity in a floodplain habitat. In chapter 4, we compare the spatial genetic structures of two sympatric species: Radix balthica and Planorbis carinatus. We found that R. balthica populations are weakly structured and have moderate to high values of gene diversity. In contrast, P. carinatus populations are highly structured and poorly diverse. Then we measured correlations between various indices of species and genetic diversity using genetic data .from the two species. We found only one significant correlation: between species richness and gene diversity of P. carinatus. This result highlights the .need to use genetic date from more than one species to infer correlations between species and genetic diversities. Overall, this thesis provided new insights into the common processes underlying patterns of species and genetic diversity. Résumé La biodiversité est généralement étudiée au niveau de la diversité génétique ou spécifique. Ces deux niveaux sont restés jusqu'à maintenant les domaines d'investigation séparés des généticiens des populations et des écologistes des communautés. Cependant, des analyses conjointes des diversités génétique et spécifique ont récemment suggéré que des processus similaires pouvaient influencer ces deux niveaux. Des corrélations positives entre les diversités génétique et spécifique pourraient être dues aux effets de migration et de dérive qui dominent les effets sélectifs. Le premier but de cette thèse était de faire une étude conjointe des diversités génétique et spécifique dans une communauté de gastéropodes d'eau douce. Le second objectif était de déterminer les influences relatives des différents processus liés à chaque niveau de diversité. Dans le chapitre 2 nous cherchons à déterminer quelles forces évolutives influencent la structure génétique de quatre populations de Radix balthica. La structure mesurée sur des traits quantitatifs s'est révélée être plus faible ou égale à celle mesurée avec des marqueurs moléculaires neutres. La structure observée pourrait ainsi être due uniquement à la dérive génétique, potentiellement à la sélection uniforme, mais en aucun cas à la sélection locale pour différents optima. Dans le chapitre 3 nous analysons la variation temporelle des diversités génétique et spécifique dans cinq localités. Une récente période de sécheresse a causé une diminution parallèle des deux niveaux de diversité. Cette perturbation à mis en évidence le rôle parfois prépondérant de la dérive par rapport à celui de la sélection dans le déterminisme de la biodiversité dans un écosytème alluvial. Dans le chapitre 4, nous comparons la structure génétique spatiale de deux espèces vivant en sympatrie : Radix balthica et Planorbis carinatus. Les populations de R. balthica sont peu structurées et présentent un niveau de diversité relativement élevé alors que celles de P. carinatus sont fortement structurées et peu diversifiées. Nous avons ensuite mesuré différentes corrélations entre les diversités génétique et spécifique, mais la seule relation significative a été trouvée entre la richesse spécifique et la diversité génétique de P. carinatus. Ainsi, cette thèse a permis de découvrir de nouveaux aspects des processus qui influencent en parallèle la diversité aux niveaux génétique et spécifique.
Resumo:
La collaboration CLIC (Compact LInear Collider, collisionneur linéaire compact) étudie la possibilité de réaliser un collisionneur électron-positon linéaire à haute énergie (3 TeV dans le centre de masse) et haute luminosité (1034 cm-2s-1), pour la recherche en physique des particules. Le projet CLIC se fonde sur l'utilisation de cavités accélératrices à haute fréquence (30 GHz). La puissance nécessaire à ces cavités est fournie par un faisceau d'électrons de basse énergie et de haute intensité, appelé faisceau de puissance, circulant parallèlement à l'accélérateur linéaire principal (procédé appelé « Accélération à Double Faisceau »). Dans ce schéma, un des principaux défis est la réalisation du faisceau de puissance, qui est d'abord généré dans un complexe accélérateur à basse fréquence, puis transformé pour obtenir une structure temporelle à haute fréquence nécessaire à l'alimentation des cavités accélératrices de l'accélérateur linéaire principal. La structure temporelle à haute fréquence des paquets d'électrons est obtenue par le procédé de multiplication de fréquence, dont la manipulation principale consiste à faire circuler le faisceau d'électrons dans un anneau isochrone en utilisant des déflecteurs radio-fréquence (déflecteurs RF) pour injecter et combiner les paquets d'électrons. Cependant, ce type de manipulation n'a jamais été réalisé auparavant et la première phase de la troisième installation de test pour CLIC (CLIC Test Facility 3 ou CTF3) a pour but la démonstration à faible charge du procédé de multiplication de fréquence par injection RF dans un anneau isochrone. Cette expérience, qui a été réalisée avec succès au CERN au cours de l'année 2002 en utilisant une version modifiée du pré-injecteur du grand collisionneur électron-positon LEP (Large Electron Positron), est le sujet central de ce rapport. L'expérience de combinaison des paquets d'électrons consiste à accélérer cinq impulsions dont les paquets d'électrons sont espacés de 10 cm, puis à les combiner dans un anneau isochrone pour obtenir une seule impulsion dont les paquets d'électrons sont espacés de 2 cm, multipliant ainsi la fréquence des paquets d'électrons, ainsi que la charge par impulsion, par cinq. Cette combinaison est réalisée au moyen de structures RF résonnantes sur un mode déflecteur, qui créent dans l'anneau une déformation locale et dépendante du temps de l'orbite du faisceau. Ce mécanisme impose plusieurs contraintes de dynamique de faisceau comme l'isochronicité, ainsi que des tolérances spécifiques sur les paquets d'électrons, qui sont définies dans ce rapport. Les études pour la conception de la Phase Préliminaire du CTF3 sont détaillées, en particulier le nouveau procédé d'injection avec les déflecteurs RF. Les tests de haute puissance réalisés sur ces cavités déflectrices avant leur installation dans l'anneau sont également décrits. L'activité de mise en fonctionnement de l'expérience est présentée en comparant les mesures faites avec le faisceau aux simulations et calculs théoriques. Finalement, les expériences de multiplication de fréquence des paquets d'électrons sont décrites et analysées. On montre qu'une très bonne efficacité de combinaison est possible après optimisation des paramètres de l'injection et des déflecteurs RF. En plus de l'expérience acquise sur l'utilisation de ces déflecteurs, des conclusions importantes pour les futures activités CTF3 et CLIC sont tirées de cette première démonstration de la multiplication de fréquence des paquets d'électrons par injection RF dans un anneau isochrone.<br/><br/>The Compact LInear Collider (CLIC) collaboration studies the possibility of building a multi-TeV (3 TeV centre-of-mass), high-luminosity (1034 cm-2s-1) electron-positron collider for particle physics. The CLIC scheme is based on high-frequency (30 GHz) linear accelerators powered by a low-energy, high-intensity drive beam running parallel to the main linear accelerators (Two-Beam Acceleration concept). One of the main challenges to realize this scheme is to generate the drive beam in a low-frequency accelerator and to achieve the required high-frequency bunch structure needed for the final acceleration. In order to provide bunch frequency multiplication, the main manipulation consists in sending the beam through an isochronous combiner ring using radio-frequency (RF) deflectors to inject and combine electron bunches. However, such a scheme has never been used before, and the first stage of the CLIC Test Facility 3 (CTF3) project aims at a low-charge demonstration of the bunch frequency multiplication by RF injection into an isochronous ring. This proof-of-principle experiment, which was successfully performed at CERN in 2002 using a modified version of the LEP (Large Electron Positron) pre-injector complex, is the central subject of this report. The bunch combination experiment consists in accelerating in a linear accelerator five pulses in which the electron bunches are spaced by 10 cm, and combining them in an isochronous ring to obtain one pulse in which the electron bunches are spaced by 2 cm, thus achieving a bunch frequency multiplication of a factor five, and increasing the charge per pulse by a factor five. The combination is done by means of RF deflecting cavities that create a time-dependent bump inside the ring, thus allowing the interleaving of the bunches of the five pulses. This process imposes several beam dynamics constraints, such as isochronicity, and specific tolerances on the electron bunches that are defined in this report. The design studies of the CTF3 Preliminary Phase are detailed, with emphasis on the novel injection process using RF deflectors. The high power tests performed on the RF deflectors prior to their installation in the ring are also reported. The commissioning activity is presented by comparing beam measurements to model simulations and theoretical expectations. Eventually, the bunch frequency multiplication experiments are described and analysed. It is shown that the process of bunch frequency multiplication is feasible with a very good efficiency after a careful optimisation of the injection and RF deflector parameters. In addition to the experience acquired in the operation of these RF deflectors, important conclusions for future CTF3 and CLIC activities are drawn from this first demonstration of the bunch frequency multiplication by RF injection into an isochronous ring.<br/><br/>La collaboration CLIC (Compact LInear Collider, collisionneur linéaire compact) étudie la possibilité de réaliser un collisionneur électron-positon linéaire à haute énergie (3 TeV) pour la recherche en physique des particules. Le projet CLIC se fonde sur l'utilisation de cavités accélératrices à haute fréquence (30 GHz). La puissance nécessaire à ces cavités est fournie par un faisceau d'électrons de basse énergie et de haut courant, appelé faisceau de puissance, circulant parallèlement à l'accélérateur linéaire principal (procédé appelé « Accélération à Double Faisceau »). Dans ce schéma, un des principaux défis est la réalisation du faisceau de puissance, qui est d'abord généré dans un complexe accélérateur à basse fréquence, puis transformé pour obtenir une structure temporelle à haute fréquence nécessaire à l'alimentation des cavités accélératrices de l'accélérateur linéaire principal. La structure temporelle à haute fréquence des paquets d'électrons est obtenue par le procédé de multiplication de fréquence, dont la manipulation principale consiste à faire circuler le faisceau d'électrons dans un anneau isochrone en utilisant des déflecteurs radio-fréquence (déflecteurs RF) pour injecter et combiner les paquets d'électrons. Cependant, ce type de manipulation n'a jamais été réalisé auparavant et la première phase de la troisième installation de test pour CLIC (CLIC Test Facility 3 ou CTF3) a pour but la démonstration à faible charge du procédé de multiplication de fréquence par injection RF dans un anneau isochrone. L'expérience consiste à accélérer cinq impulsions, puis à les combiner dans un anneau isochrone pour obtenir une seule impulsion dans laquelle la fréquence des paquets d'électrons et le courant sont multipliés par cinq. Cette combinaison est réalisée au moyen de structures déflectrices RF qui créent dans l'anneau une déformation locale et dépendante du temps de la trajectoire du faisceau. Les résultats de cette expérience, qui a été réalisée avec succès au CERN au cours de l?année 2002 en utilisant une version modifiée du pré-injecteur du grand collisionneur électron-positon LEP (Large Electron Positon), sont présentés en détail.