The human epidermal differentiation complex: cornified envelope precursors, S100 proteins and the 'fused genes' family.

  The skin is essential for survival and protects our body against biological attacks, physical stress, chemical injury, water loss, ultraviolet radiation and immunological impairment. The epidermal barrier constitutes the primordial frontline of this defense established during terminal differentiation. During this complex process proliferating basal keratinocytes become suprabasally mitotically inactive and move through four epidermal layers (basal, spinous, granular and layer, stratum corneum) constantly adapting to the needs of the respective cell layer. As a result, squamous keratinocytes contain polymerized keratin intermediate filament bundles and a water-retaining matrix surrounded by the cross-linked cornified cell envelope (CE) with ceramide lipids attached on the outer surface. These cells are concomitantly insulated by intercellular lipid lamellae and hold together by corneodesmosmes. Many proteins essential for epidermal differentiation are encoded by genes clustered on chromosomal human region 1q21. These genes constitute the 'epidermal differentiation complex' (EDC), which is divided on the basis of common gene and protein structures, in three gene families: (i) CE precursors, (ii) S100A and (iii) S100 fused genes. EDC protein expression is regulated in a gene and tissue-specific manner by a pool of transcription factors. Among them, Klf4, Grhl3 and Arnt are essential, and their deletion in mice is lethal. The importance of the EDC is further reflected by human diseases: FLG mutations are the strongest risk factor for atopic dermatitis (AD) and for AD-associated asthma, and faulty CE formation caused by TG1 deficiency causes life-threatening lamellar ichthyosis. Here, we review the EDC genes and the progress in this field.

PKCθ/β and CYLD are antagonistic partners in the NFκB and NFAT transactivation pathways in primary mouse CD3+ T lymphocytes.

In T cells PKCθ mediates the activation of critical signals downstream of TCR/CD28 stimulation. We investigated the molecular mechanisms by which PKCθ regulates NFκB transactivation by examining PKCθ/β single and double knockout mice and observed a redundant involvement of PKCθ and PKCβ in this signaling pathway. Mechanistically, we define a PKCθ-CYLD protein complex and an interaction between the positive PKCθ/β and the negative CYLD signaling pathways that both converge at the level of TAK1/IKK/I-κBα/NFκB and NFAT transactivation. In Jurkat leukemic T cells, CYLD is endoproteolytically processed in the initial minutes of stimulation by the paracaspase MALT1 in a PKC-dependent fashion, which is required for robust IL-2 transcription. However, in primary T cells, CYLD processing occurs with different kinetics and an altered dependence on PKC. The formation of a direct PKCθ/CYLD complex appears to regulate the short-term spatial distribution of CYLD, subsequently affecting NFκB and NFAT repressional activity of CYLD prior to its MALT1-dependent inactivation. Taken together, our study establishes CYLD as a new and critical PKCθ interactor in T cells and reveals that antagonistic PKCθ/β-CYLD crosstalk is crucial for the adjustment of immune thresholds in primary mouse CD3(+) T cells.

AT-RISK ALCOHOL USE IN YOUNG ADULTS - EFFECTIVENESS AND MECHANISMS OF BRIEF MOTIVATIONAL INTERVENTION AS A PRIMARY AND SECONDARY PREVENTION MEASURE

SummaryThe alcohol use of adolescents and young adults is one of the world's most important and costliest health problems. Particularly, binge drinking (i.e. drinking an important amount of alcohol in one occasion) among young people increase the risk of detrimental consequences such as blackouts, injuries, at-risk sexual behaviors, involvement in violent acts, academic failure, and suicide attempts. In countries with mandatory conscription mechanisms, such as Switzerland, the army provides a unique opportunity to reach a large portion of this high risk population. We used this sample to evaluate the prevalence of binge drinking among young men, to test the efficacy of brief motivational interventions (BMI) as a primary and secondary preventive measure, and to examine the mechanisms underlying BMI in this age group.We showed that binge drinking among young French-speaking Swiss men is less of an exception than it is the norm. Of those using alcohol, 75.5% had a binge drinking episode at least monthly, and 69.3% of all consumption reported in a one-week diary was due to binge drinking days.We used two different inclusion modes to evaluate the success of alcohol BMI. In the first randomized controlled trial, inclusion relied on a random selection of conscripts. BMI efficacy was evaluated in a sample of conscripts who visited the army recruitment centre that is potentially generalizable to the entire population. In the second randomized controlled trial, we included subjects voluntarily participating in BMI. This venue might be more realistic for young adults; it is more akin to the MI spirit, in which it is crucial for individuals to control their own decisions.Regarding BMI efficacy as a secondary prevention measure (i.e. to help decrease alcohol use among at-risk drinkers, defined here as those having a binge drinking episode at least monthly), it was effective among randomly selected at-risk drinkers, whereas it was not effective among at-risk drinkers who voluntarily showed up. Individuals who showed interest in BMI had more severe patterns of alcohol use, which may have made change more difficult and calls for treatment that is more intensive. BMI demonstrated a 20% reduction in weekly alcohol use among randomly selected participants, indicating potential interest in BMI implementation within similar community settings.Regarding BMI efficacy as a primary prevention measure (i.e. to help maintain low levels of use among low-risk drinkers), it had significant protective effects among low-risk drinkers voluntarily showing up whereas it was not effective among low-risk drinkers randomly selected. This suggests that BMI might help young individuals keep their drinking at low levels, especially when they are interested in discussing their alcohol use. Therefore, BMI has potentially promising uses in primary prevention efforts. The content of these interventions for low-risk drinkers who do not seek BMI on their own should be further evaluated.BMI mechanisms were addressed since little is known about exactly which elements of it work, or which of the counselor and subject communication behaviors are most effective in triggering behavior changes. The causal chain hypothesis developed in the motivational interviewing (MI) theory was followed, and it was found that counselor behaviors consistent with the MI approach (MICO) were significantly more likely to be followed by participant language in favor of change (change talk, CT), while behaviors inconsistent with MI (MIIN) were significantly less likely to do so. Several CT dimensions measured during BMI (particularly Ability, Desire, and Need to change) were predictive of change in alcohol use. Our findings lend strong support for the use of MICO behaviors and the avoidance of MIIN behaviors in eliciting CT, and point out that particular attention should be paid to the utterances in several sub-dimensions of CT and to the strength of expression, since these are good indicators of potential actual behavior change in future.RésuméLa consommation d'alcool chez les adolescents et les jeunes adultes est un des problèmes de santé les plus importants et les plus coûteux dans le monde. En particulier, les consommations importantes d'alcool en une occasion (binge drinking) parmi les jeunes adultes ont été liées à des conséquences telles que pertes de connaissance, accidents et blessures, comportements sexuels à risque, violences, difficultés scolaires et tentatives de suicide. Les pays qui, comme la Suisse, connaissent un processus de recrutement obligatoire pour l'armée offrent une opportunité unique d'atteindre une large portion de cette population à hauts risques. Nous avons utilisé cet échantillon pour évaluer la prévalence du binge drinking parmi les jeunes hommes, pour tester l'efficacité de l'intervention brève motivationnelle (IBM) comme mesure de prévention primaire et secondaire, et pour examiner les mécanismes sous-tendant ce type d'interventions.La première partie de cette étude montre que le binge drinking est moins une exception que la norme parmi les jeunes hommes suisses francophones. 75.5% des personnes consommant de l'alcool avaient au moins un épisode de binge drinking par mois et 69.3% du total des boissons alcoolisées reportées comme consommation de la semaine précédant le questionnaire avaient été consommées lors d'épisodes de binge drinking.Pour évaluer l'efficacité de l'IBM dans ce cadre, nous avons utilisé deux modes d'inclusion. Dans une première étude randomisée contrôlée, nous avons inclus des personnes sélectionnées au hasard parmi toutes celles se présentant au centre de recrutement, créant ainsi un groupe potentiellement représentatif de l'ensemble du collectif. Dans la deuxième étude randomisée contrôlée, nous avons inclus des sujets se présentant volontairement pour recevoir une IBM, prendre des volontaires pouvant être plus proche de la réalité et plus proche de l'esprit motivationnel dans lequel il est crucial que l'individu contrôle ses décisions.En regardant l'IBM comme mesure de prévention secondaire (c'est-à-dire aider à diminuer la consommation d'alcool chez les consommateurs à risque, définis ici comme au moins un épisode de binge drinking par mois), l'IBM était efficace lorsque les participants étaient inclus au hasard et inefficace lorsqu'ils étaient volontaires. Les jeunes hommes volontaires pour un IBM avaient un mode de consommation particulièrement sévère qui pourrait être plus difficile à changer et nécessiter un traitement plus intensif. Parmi les personnes sélectionnées au hasard, l'IBM permettait une diminution de 20% de la consommation hebdomadaire d'alcool, montrant l'intérêt potentiel d'une implémentation de ce type de mesures dans des contextes communautaires similaires.En ce qui concerne l'IBM comme mesure de prévention primaire (c'est-à-dire aider à maintenir une consommation à bas risque chez les consommateurs à bas risque), l'IBM avaient un effet protectif significatif parmi les jeunes hommes volontaires pour une IBM, mais pas d'effet chez ceux sélectionnés au hasard. Ces résultats suggèrent que l'IBM pourrait aider de jeunes personnes à maintenir un niveau de consommation à bas risque si celles-ci s'intéressent à discuter cette consommation et aurait ainsi un potentiel intéressant comme mesure de prévention primaire. Le contenu de l'IBM pour des consommateurs à bas risque non-volontaires pour une IBM devra encore être évalué.Nous avons ensuite examiné les mécanismes de l'IBM car son fonctionnement est encore peu expliqué et les comportements de l'intervenant et du sujet les plus à même de provoquer le changement ne sont pas bien définis. En suivant l'hypothèse d'une chaine causale développée dans la littérature de l'entretien motivationnel (EM), nous avons pu montrer qu'un discours en faveur du changement chez le sujet était plus probable après des comportements de l'intervenant recommandés dans l'EM et moins probable après des comportements à éviter dans l'EM ; et que plusieurs dimensions de ce discours en faveur du changement (notamment la capacité, le désir et le besoin de changer) prédisaient un changement effectif dans la consommation d'alcool. Ces résultats encouragent donc à utiliser des comportements recommandés dans l'EM pour favoriser un discours en faveur du changement. Ils montrent aussi qu'une attention particulière doit être portée à la fréquence et à la force avec laquelle sont exprimées certaines dimensions de ce discours car ceux-ci indiquent un potentiel changement effectif de comportement.Résumé vulgariséLa consommation d'alcool chez les adolescents et les jeunes adultes est un des problèmes de santé les plus importants et les plus coûteux dans le monde. En particulier, les consommations importantes d'alcool en une occasion (binge drinking) parmi les jeunes adultes augmentent fortement les risques de conséquences telles que pertes de connaissance, accidents et blessures, comportements sexuels à risque, violences, difficultés scolaires et tentatives de suicide. Les pays qui, comme la Suisse, connaissent un processus de recrutement obligatoire pour l'armée offrent une opportunité unique d'atteindre une large portion de cette population à hauts risques. Nous avons utilisé cet échantillon pour évaluer l'importance du phénomène de binge drinking, pour tester l'efficacité de l'intervention brève motivationnelle (IBM) comme mesure de prévention de la consommation à risque d'alcool, et pour examiner comment fonctionne ce type d'interventions.La première partie de cette étude montre que le binge drinking est moins une exception que la norme parmi les jeunes hommes suisses francophones. Trois quart des personnes consommant de l'alcool avaient au moins un épisode de binge drinking par mois. Presque 70% du total des boissons alcoolisées consommées durant la semaine précédant le questionnaire avaient été consommées lors d'épisodes de binge drinking.Nous avons ensuite mené deux études pour évaluer l'efficacité de l'IBM dans ce cadre. Dans une première étude, nous avons sélectionné des personnes au hasard parmi toutes celles se présentant au centre de recrutement, créant ainsi un groupe potentiellement représentatif de l'ensemble du collectif. Dans la deuxième étude, nous avons inclus toutes les personnes se présentant volontairement pour recevoir une IBM, prendre des volontaires pouvant être plus proche de la réalité et plus proche de l'approche motivationnelle dans laquelle il est crucial que l'individu contrôle ses décisions. Dans les deux études, nous testions l'efficacité de l'IBM comme mesure de prévention primaire et secondaire (voir ci-dessous).En regardant l'IBM comme mesure de prévention secondaire (c'est-à-dire aider à diminuer la consommation d'alcool chez les consommateurs à risque, définis ici comme au moins un épisode de binge drinking par mois), l'IBM était efficace lorsque les participants étaient inclus au hasard et inefficace lorsqu'ils étaient volontaires. Les jeunes hommes volontaires pour un IBM avaient un mode de consommation particulièrement sévère qui pourrait être plus difficile à changer et nécessiter un traitement plus intensif. Parmi les personnes sélectionnées au hasard, l'IBM permettait une diminution de 20% de la consommation hebdomadaire d'alcool, montrant l'intérêt potentiel de la mise en place de ce type de mesures dans des contextes communautaires similaires.En ce qui concerne l'IBM comme mesure de prévention primaire (c'est-à-dire aider à maintenir une consommation à bas risque chez les consommateurs à bas risque), l'IBM avaient un effet protectif parmi les jeunes hommes volontaires pour une IBM, mais pas d'effet chez ceux sélectionnés au hasard. Ces résultats suggèrent que l'IBM pourrait aider de jeunes personnes à maintenir un niveau de consommation à bas risque si celles-ci s'intéressent à discuter de cette consommation. Le contenu de l'IBM pour des consommateurs à bas risque non-volontaires pour une IBM devra encore être évalué.Nous avons ensuite examiné le fonctionnement de l'IBM et cherché quels comportements de l'intervenant et du jeune homme pouvaient être les plus à même d'amener à un changement dans la consommation. Nous avons pu montrer que 1) un discours en faveur du changement chez le jeune homme était plus probable après des comportements de l'intervenant recommandés dans l'approche motivationnelle et moins probable après des comportements non-recommandés ; et 2) plusieurs dimensions de ce discours en faveur du changement (notamment la capacité, le désir et le besoin de changer) prédisaient un changement effectif dans la consommation d'alcool. Ces résultats encouragent donc à utiliser des comportements recommandés dans l'EM pour favoriser un discours en faveur du changement. Ils montrent aussi qu'une attention particulière doit être portée à certaines dimensions de ce discours car celles-ci indiquent un potentiel changement effectif de comportement.

The habenula encodes negative motivational value associated with primary punishment in humans.

Learning what to approach, and what to avoid, involves assigning value to environmental cues that predict positive and negative events. Studies in animals indicate that the lateral habenula encodes the previously learned negative motivational value of stimuli. However, involvement of the habenula in dynamic trial-by-trial aversive learning has not been assessed, and the functional role of this structure in humans remains poorly characterized, in part, due to its small size. Using high-resolution functional neuroimaging and computational modeling of reinforcement learning, we demonstrate positive habenula responses to the dynamically changing values of cues signaling painful electric shocks, which predict behavioral suppression of responses to those cues across individuals. By contrast, negative habenula responses to monetary reward cue values predict behavioral invigoration. Our findings show that the habenula plays a key role in an online aversive learning system and in generating associated motivated behavior in humans.

Deletion of mu- and kappa-opioid receptors in mice changes epidermal hypertrophy, density of peripheral nerve endings, and itch behavior.

The mu- (MOR) and kappa- (KOR) opioid receptors have been implicated in the regulation of homeostasis of non-neuronal cells, such as keratinocytes, and sensations like pain and chronic pruritus. Therefore, we have studied the phenotype of skin after deletion of MOR and KOR. In addition, we applied a dry skin model in these knockout mice and compared the different mice before and after induction of the dermatitis in terms of epidermal thickness, epidermal peripheral nerve ending distribution, dermal inflammatory infiltrate (mast cells, CD4 positive lymphocytes), and scratching behavior. MOR knockout mice reveal as phenotype a significantly thinner epidermis and a higher density of epidermal fiber staining by protein gene product 9.5 than the wild-type counterparts. Epidermal hypertrophy, induced by the dry skin dermatitis, was significantly less developed in MOR knockout than in wild-type mice. Neither mast cells nor CD4 T(h)-lymphocytes are involved in the changes of epidermal nerve endings and epidermal homeostasis. Finally, behavior experiments revealed that MOR and KOR knockout mice scratch less after induction of dry skin dermatitis than wild-type mice. These results indicate that MOR and KOR are important in skin homeostasis, epidermal nerve fiber regulation, and pathophysiology of itching.

Role of the epithelial sodium channel (ENaC) in the epidermal barrier function of the skin

Abstract In humans, the skin is the largest organ of the body, covering up to 2m2 and weighing up to 4kg in an average adult. Its function is to preserve the body from external insults and also to retain water inside. This barrier function termed epidermal permeability barrier (EPB) is localized in the functional part of the skin: the epidermis. For this, evolution has built a complex structure of cells and lipids sealing the surface, the stratum corneum. The formation of this structure is finely tuned since it is not only formed once at birth, but renewed all life long. This active process gives a high plasticity and reactivity to skin, but also leads to various pathologies. ENaC is a sodium channel extensively studied in organs like kidney and lung due to its importance in regulating sodium homeostasis and fluid volume. It is composed of three subunits α, ß and r which are forming sodium selective channel through the cell membrane. Its presence in the skin has been demonstrated, but little is known about its physiological role. Previous work has shown that αENaC knockout mice displayed an abnormal epidermis, suggesting a role in differentiation processes that might be implicated in the EPB. The principal aim of this thesis has been to study the consequences for EPB function in mice deficient for αENaC by molecular and physiological means and to investigate the underlying molecular mechanisms. Here, the barrier function of αENaC knockout pups is impaired. Apparently not immediately after birth (permeability test) but 24h later, when evident water loss differences appeared compared to wildtypes. Neither the structural proteins of the epithelium nor the tights junctions showed any obvious alterations. In contrary, stratum corneum lipid disorders are most likely responsible for the barrier defect, accompanied by an impairment of skin surface acidification. To analyze in details this EPB defect, several hypotheses have been proposed: reduced sensibility to calcium which is the key activator far epidermal formation, or modification of ENaC-mediated ion fluxes/currents inside the epidermis. The cellular localization of ENaC and the action in the skin of CAPl, a positive regulator of ENaC, have been also studied in details. In summary, this study clearly demonstrates that ENaC is a key player in the EPB maintenance, because αENaC knockout pups are not able to adapt to the new environment (ex utero) as efficiently as the wildtypes, most likely due to impaired of sodium handling inside the epidermis. Résumé Chez l'homme, la peau est le plus grand organe, couvrant presque 2m2 et pesant près de 4kg chez l'adulte. Sa fonction principale est de protéger l'organisme des agressions extérieures mais également de conserver l'eau à l'intérieur du corps. Cette fonction nommée barrière épithéliale est localisée dans la partie fonctionnelle de la peau : l'épiderme. A cette fin, l'évolution s'est dotée d'une structure complexe composée de cellules et de lipides recouvrant la surface, la couche cornée. Sa formation est finement régulée, car elle n'est pas seulement produite à la naissance mais constamment renouvelée tout au long de la vie, ce qui lui confère une grande plasticité mais ce qui est également la cause de nombreuses pathologies. ENaC est un canal sodique très étudié dans le rein et le poumon pour son importance dans la régulation de l'homéostasie sodique et la régulation du volume du milieu intérieur. Il est composé de 3 sous unités, α, ß et y qui forment un pore sélectif pour le sodium dans les membranes. Ce canal est présent dans la peau mais sa fonction n'y est pas connue. Des travaux précédents ont pu montrer que les souris dont le gène codant pour αENaC a été invalidé présentent un épiderme pathologique, suggérant un rôle dans la différentiation et pourrait même être impliqué dans la barrière épithéliale. Le but de cette thèse fut l'étude de la barrière dans ces souris knockouts avec des méthodes moléculaires et physiologiques et la caractérisation des mécanismes moléculaire impliqués. Dans ce travail, il a été montré que les souris mutantes présentaient un défaut de la barrière. Ce défaut n'est pas visible immédiatement à la naissance (test de perméabilité), mais 24h plus tard, lorsque les tests de perte d'eau transépithéliale montrent une différence évidente avec les animaux contrôles. Ni les protéines de structures ni les jonctions serrées de l'épiderme ne présentaient d'imperfections majeures. A l'inverse, les lipides de la couche cornée présentaient un problème de maturation (expliquant le phénotype de la barrière), certainement consécutif au défaut d'acidification à la surface de la peau que nous avons observé. D'autres mécanismes ont été explorées afin d'investiguer cette anomalie de la barrière, comme la réduction de sensibilité au calcium qui est le principal activateur de la formation de l'épiderme, ou la modification des flux d'ions entre les couches de l'épiderme. La localisation cellulaire d'ENaC, et l'action de son activateur CAPl ont également été étudiés en détails. En résumé, cette étude démontre clairement qu'ENaC est un acteur important dans la formation de la barrière épithéliale, car la peau des knockouts ne s'adapte pas aussi bien que celle des sauvages au nouvel environnement ex utero à cause de la fonction d'ENaC dans les mouvements de sodium au sein même de l'épiderme. Résumé tout public Chez l'homme, la peau est le plus grand organe, couvrant presque 2m2 et pesant près de 4kg chez l'adulte. Sa fonction principale est de protéger l'organisme des agressions extérieures mais également de conserver l'eau à l'intérieur du corps. Cette fonction nommée barrière épithéliale est localisée dans la partie fonctionnelle de la peau : l'épiderme. A cette fin, l'évolution s'est dotée d'une structure complexe composée de cellules et de lipides recouvrant la surface, la couche cornée. Sa formation est finement régulée, car elle n'est pas seulement produite à la naissance mais constamment renouvelée tout au long de la vie, ce qui lui confère une grande plasticité mais ce qui est également la cause de nombreuses maladies. ENaC est une protéine formant un canal qui permet le passage sélectif de l'ion sodium à travers la paroi des cellules. Il est très étudié dans le rein pour son importance dans la récupération du sel lors de la concentration de l'urine. Ce canal est présent dans la peau mais sa fonction n'y est pas connue. Des travaux précédents ont pu montrer que les souris où le gène codant pour αENaC a été invalidé présentent un épiderme pathologique, suggérant un rôle dans la peau et plus particulièrement la fonction de barrière de l'épiderme. Le but de cette thèse fut l'étude de la fonction de barrière dans ces souris mutantes, au niveau tissulaire et cellulaire. Dans ce travail, il a été montré que les souris mutantes présentaient une peau plus perméable que celle des animaux contrôles, grâce à une machine mesurant la perte d'eau à travers la peau. Ce défaut n'est visible que 24h après la naissance, mais nous avons pu montrer que les animaux mutants perdaient quasiment 2 fois plus d'eau que les contrôles. Au niveau moléculaire, nous avons pu montrer que ce défaut provenait d'un problème de maturation des lipides qui composent la barrière de la peau. Cette maturation est incomplète vraisemblablement à cause d'un défaut de mouvement des ions dans les couches les plus superficielles de l'épiderme, et cela à cause de l'absence du canal ENaC. En résumé, cette étude démontre clairement qu'ENaC est un acteur important dans la formation de la barrière épithéliale, car la peau des mutants ne s'adapte pas aussi bien que celle des sauvages au nouvel environnement ex utero à cause de la fonction d'ENaC dans les mouvements de sodium au sein même de l'épiderme.

Expression of dual angiogenic/neurogenic growth factors in human primary brain tumors.

Brain tumors, benign or malignant, are characterized by a very high degree of vascularization. Recent accumulating evidence suggests that during development the neuronal wiring follows the same routes as the vasculature and that these two systems may share some of the same factors for guidance. Thus, expression of dual angiogenic/neurogenic growth factors was evaluated by in situ hybridization in human primary brain tumors of three different types, i.e., astrocytomas, oligodendrogliomas, and ependymomas, of increasing grades, in relation with the grade and type of the tumor. For this evaluation we selected vascular endothelial growth factor (VEGF-A) and its receptors VEGF-R1 and VEGF-R2 and the neuropilins 1 and 2 (NRP-1 and NRP-2), which have proangiogenic properties, platelet-derived growth factor (PDGF) receptor-beta (PDGF-Rβ), which is required for the functional maturation of blood vessels, the ephrins and their Eph receptors, angiotensinogen (AGT) and thrombospondin-2 (TSP-2), which have potential antiangiogenic properties, and netrin-1 (Net-1), which regulates vascular architecture. We show that the expression of the VEGF-NRP system, PDGF-Rβ, TSP-2, AGT, and Net-1 are differentially regulated, either increased or decreased, in relation with the type and grade of the tumor, whereas regulation of the ephrinB system does not seem to be relevant in these human brain tumors.

Tuning In to Sound: Frequency-Selective Attentional Filter in Human Primary Auditory Cortex.

Cocktail parties, busy streets, and other noisy environments pose a difficult challenge to the auditory system: how to focus attention on selected sounds while ignoring others? Neurons of primary auditory cortex, many of which are sharply tuned to sound frequency, could help solve this problem by filtering selected sound information based on frequency-content. To investigate whether this occurs, we used high-resolution fMRI at 7 tesla to map the fine-scale frequency-tuning (1.5 mm isotropic resolution) of primary auditory areas A1 and R in six human participants. Then, in a selective attention experiment, participants heard low (250 Hz)- and high (4000 Hz)-frequency streams of tones presented at the same time (dual-stream) and were instructed to focus attention onto one stream versus the other, switching back and forth every 30 s. Attention to low-frequency tones enhanced neural responses within low-frequency-tuned voxels relative to high, and when attention switched the pattern quickly reversed. Thus, like a radio, human primary auditory cortex is able to tune into attended frequency channels and can switch channels on demand.

Development and validation of a clinical prediction rule for chest wall syndrome in primary care.

ABSTRACT: BACKGROUND: Chest wall syndrome (CWS), the main cause of chest pain in primary care practice, is most often an exclusion diagnosis. We developed and evaluated a clinical prediction rule for CWS. METHODS: Data from a multicenter clinical cohort of consecutive primary care patients with chest pain were used (59 general practitioners, 672 patients). A final diagnosis was determined after 12 months of follow-up. We used the literature and bivariate analyses to identify candidate predictors, and multivariate logistic regression was used to develop a clinical prediction rule for CWS. We used data from a German cohort (n = 1212) for external validation. RESULTS: From bivariate analyses, we identified six variables characterizing CWS: thoracic pain (neither retrosternal nor oppressive), stabbing, well localized pain, no history of coronary heart disease, absence of general practitioner's concern, and pain reproducible by palpation. This last variable accounted for 2 points in the clinical prediction rule, the others for 1 point each; the total score ranged from 0 to 7 points. The area under the receiver operating characteristic (ROC) curve was 0.80 (95% confidence interval 0.76-0.83) in the derivation cohort (specificity: 89%; sensitivity: 45%; cut-off set at 6 points). Among all patients presenting CWS (n = 284), 71% (n = 201) had a pain reproducible by palpation and 45% (n = 127) were correctly diagnosed. For a subset (n = 43) of these correctly classified CWS patients, 65 additional investigations (30 electrocardiograms, 16 thoracic radiographies, 10 laboratory tests, eight specialist referrals, one thoracic computed tomography) had been performed to achieve diagnosis. False positives (n = 41) included three patients with stable angina (1.8% of all positives). External validation revealed the ROC curve to be 0.76 (95% confidence interval 0.73-0.79) with a sensitivity of 22% and a specificity of 93%. CONCLUSIONS: This CWS score offers a useful complement to the usual CWS exclusion diagnosing process. Indeed, for the 127 patients presenting CWS and correctly classified by our clinical prediction rule, 65 additional tests and exams could have been avoided. However, the reproduction of chest pain by palpation, the most important characteristic to diagnose CWS, is not pathognomonic.

Nouveau programme de formation en médecine interne générale: implications pour les médecins de premier recours [The new postgraduate training program in general internal medicine: implications for the primary care physician].

The Swiss postgraduate training program in general internal medicine is now designed as a competency-based curriculum. In other words, by the end of their training, the residents should demonstrate a set of predefined competences. Many of those competences have to be learnt in outpatient settings. Thus, the primary care physicians have more than ever an important role to play in educating tomorrows doctors. A competency-based model of training requires a regular assessment of the residents. The mini-CEX (mini-Clinical Evaluation eXercise) is the assessment tool proposed by the Swiss institute for postgraduate and continuing education. The mini-CEX is based on the direct observation of the trainees performing a specific task, as well as on the ensuing feedback. This article aims at introducing our colleagues in charge of residents to the mini-CEX, which is a useful tool promoting the culture of feedback in medical education.

Genotype-phenotype interactions in primary dystonias revealed by differential changes in brain structure.

Our understanding of how genotype determines phenotype in primary dystonia is limited. Familial young-onset primary dystonia is commonly due to the DYT1 gene mutation. A critical question, given the 30% penetrance of clinical symptoms in DYT1 mutation carriers, is why the same genotype leads to differential clinical expression and whether non-DYT1 adult-onset primary dystonia, with and without family history share pathophysiological mechanisms with DYT1 dystonia. This study examines the relationship between dystonic phenotype and the DYT1 gene mutation by monitoring whole-brain structure using voxel-based morphometry. We acquired magnetic resonance imaging data of symptomatic and asymptomatic DYT1 mutation carriers, of non-DYT1 primary dystonia patients, with and without family history and control subjects with normal DYT1 alleles. By crossing the factors genotype and phenotype we demonstrate a significant interaction in terms of brain anatomy confined to the basal ganglia bilaterally. The explanation for this effect differs according to both gene and dystonia status: non-DYT1 adult-onset dystonia patients and asymptomatic DYT1 carriers have significantly larger basal ganglia compared to healthy subjects and symptomatic DYT1 mutation carriers. There is a significant negative correlation between severity of dystonia and basal ganglia size in DYT1 mutation carriers. We propose that differential pathophysiological and compensatory mechanisms lead to brain structure changes in non-DYT1 primary adult-onset dystonias and DYT1 gene carriers. Given the range of age of onset, there may be differential genetic modulation of brain development that in turn determines clinical expression. Alternatively, a DYT1 gene dependent primary defect of motor circuit development may lead to stress-induced remodelling of the basal ganglia and hence dystonia.

Identification of ectodysplasin target genes reveals the involvement of chemokines in hair development.

Ectodysplasin (Eda), a member of the tumor necrosis factor (Tnf) family, regulates skin appendage morphogenesis via its receptor Edar and transcription factor NF-κB. In humans, inactivating mutations in the Eda pathway components lead to hypohidrotic ectodermal dysplasia (HED), a syndrome characterized by sparse hair, tooth abnormalities, and defects in several cutaneous glands. A corresponding phenotype is observed in Eda-null mice, where failure in the initiation of the first wave of hair follicle development is a hallmark of HED pathogenesis. In an attempt to discover immediate target genes of the Eda/NF-κB pathway, we performed microarray profiling of genes differentially expressed in embryonic skin explants after a short exposure to recombinant Fc-Eda protein. Upregulated genes included components of the Wnt, fibroblast growth factor, transforming growth factor-β, Tnf, and epidermal growth factor families, indicating that Eda modulates multiple signaling pathways implicated in skin appendage development. Surprisingly, we identified two ligands of the chemokine receptor cxcR3, cxcl10 and cxcl11, as new hair-specific transcriptional targets of Eda. Deficiency in cxcR3 resulted in decreased primary hair follicle density but otherwise normal hair development, indicating that chemokine signaling influences the patterning of primary hair placodes only.