Defining secretion processes in astrocytes

During the last decade, evidence that release of chemical transmitters from astrocytes might modulate neuronal activity (the so-called "gliotransmission") occurs in situ has been extensively provided. Nevertheless, gliotransmission remains a highly debated topic because of the lack of direct morphological and functional evidence. Here we provided new information supporting gliotransmission, by i) deepen knowledge about specific properties of regulated secretion of glutamatergic SLMVs, and ii) investigating the involvement of astrocytes in the transmission of dopamine, a molecule whose interaction with astrocytes is likely to occur, but it's still not proven.¦VGLUT-expressing glutamatergic SLMVs have been previously identified both in situ and in vitro, but description of kinetics of release were still lacking. To elucidate this issue, we took advantage of fluorescent tools (styryl dyes and pHluorin) and adapted experimental paradigms and analysis methods previously developed to study exo-endocytosis and recycling of glutamatergic vesicles at synapses. Parallel use of EPIfluorescence and total internal reflection (TIRF) imaging allowed us to find that exo-endocytosis processes in astrocytes are extremely fast, with kinetics in the order of milliseconds, able to sustain and follow neuronal signalling at synapses. Also, exocytosis of SLMVs is under the control of fast, localized Ca2+ elevations in close proximity of SLMVs and endoplasmatic reticulum (ER) tubules, the intracellular calcium stores. Such complex organization supports the fast stimulus-secretion coupling we described; localized calcium elevations have been recently observed in astrocytes in situ, suggesting that these functional microdomains might be present in the intact tissue. In the second part of the work, we investigated whether astrocytes possess some of the benchmarks of brain dopaminergic cells. It's been known for years that astrocytes are able to metabolize monoamines by the enzymes MAO and COMT, but to date no clear information that glial cells are able to uptake and store monoamines have been provided. Here, we identified a whole apparatus for the storage, degradation and release of monoamines, at the ultrastructural level. Electron microscopy immunohistochemistry allowed us to visualize VMAT2- and dopamine-positive intracellular compartments within astrocytic processes, i.e. dense -core granules and cisterns. These organelles might be responsible for dopamine release and storage, respectively; interestingly, this intracellular distribution is reminiscent of VMAT2 expression in dendrites if neurons, where dopamine release is tonic and plays a role in the regulation of its a basal levels, suggesting that astrocytic VMAT2 is involved in the homeostasis of dopamine in healthy brains of adult mammals.¦Durant cette dernière décennie, de nombreux résultats sur le relâchement des transmetteurs par les astrocytes pouvant modulé l'activité synaptique (gliotransmission) ont été fournis. Néanmoins, la gliotransmission reste un processus encore très débattu, notamment à cause de l'absence de preuves directes, morphologique et fonctionnelle démontrant ce phénomène. Nous présentons dans nos travaux de nombreux résultats confortant l'hypothèse de la gliotransmission, dont i) une étude approfondie sur les propriétés spatiales et temporelles de la sécrétion régulée du glutamate dans les astrocytes, et ii) une étude sur la participation des astrocytes dans la transmission de la dopamine, une neuromodulateur dont l'interaction avec les astrocytes est fortement probable, mais qui n'a encore jamais été prouvée. L'expression des petites vésicules (SLMVs - Synaptic Like Micro Vesicles) glutamatergiques exprimant les transporteurs vésiculaires du glutamate (VGLUTs) dans les astrocytes a déjà été prouvé tant in situ qu'in vitro. Afin de mettre en évidence les propriétés précises de la sécrétion de ces organelles, nous avons adapté à nos études des méthodes expérimentales conçues pour observer les processus de exocytose et endocytose dans les neurones. Les résolutions spatiale et temporelle obtenues, grâce a l'utilisation en parallèle de l'épi fluorescence et de la fluorescence a onde évanescente (TIRF), nous ont permis de montrer que la sécrétion régulée dans les astrocytes est un processus extrêmement rapide (de l'ordre de la milliseconde) et qu'elle est capable de soutenir et de suivre la transmission de signaux entre neurones. Nous avons également découvert que cette sécrétion a lieu dans des compartiments subcellulaires particuliers où nous observons la présence du reticulum endoplasmique (ER) ainsi que des augmentations rapides de calcium. Cette organisation spatiale complexe pourrait être la base morphologique du couplage rapide entre le stimulus et la sécrétion. Par ailleurs, plusieurs études récentes in vivo semblent confirmer l'existence de ces compartiments. Depuis des années nous savons que les astrocytes sont capables de métaboliser les monoamines par les enzymes MAO et COMT. Nous avons donc fourni de nouvelles preuves concernant la présence d'un appareil de stockage dans les astrocytes participant à la dégradation et la libération de monoamines au niveau ultrastructurelle. Grâce à la microscopie électronique, nous avons découvert la présence de compartiments intracellulaires exprimant VMAT2 dans les processus astrocytaires, sous forme de granules et des citernes. Ces organelles pourraient donc être responsables à la fois du relâchement et du stockage de la dopamine. De manière surprenante, cette distribution intracellulaire est similaire aux dendrites des neurones exprimant VMAT2, où la dopamine est libérée de façon tonique permettant d'agir sur la régulation de ses niveaux de base. Ces résultats, suggèrent une certaine participation des VMAT2 présents dans les astrocytes dans le processus d'homéostase de la dopamine dans le cerveau.¦A de nombreuses reprises, dans des émissions scientifiques ou dans des films, il est avancé que les hommes n'utilisent que 10% du potentiel de leur cerveau. Cette légende provient probablement du fait que les premiers chercheurs ayant décrit les cellules du cerveau entre le XIXème et le XXeme siècle, ont montré que les neurones, les cellules les plus connues et étudiées de cet organe, ne représentent seulement que 10% de la totalité des cellules composant du cerveau. Parmi les 90% restantes, les astrocytes sont sans doute les plus nombreuses. Jusqu'au début des années 90, les astrocytes ont été plutôt considérés peu plus que du tissu conjonctif, ayant comme rôles principaux de maintenir certaines propriétés physiques du cerveau et de fournir un support métabolique (énergie, environnement propre) aux neurones. Grace à la découverte que les astrocytes ont la capacité de relâcher des substances neuro-actives, notamment le glutamate, le rôle des astrocytes dans le fonctionnement cérébral a été récemment reconsidérée.¦Le rôle du glutamate provenant des astrocytes et son impact sur la fonctionnalité des neurones n'a pas encore été totalement élucidé, malgré les nombreuses publications démontrant l'importance de ce phénomène en relation avec différentes fonctions cérébrales. Afin de mieux comprendre comment les astrocytes sont impliqués dans la transmission cérébrale, nous avons étudié les propriétés spatio-temporelles de cette libération grâce à l'utilisation des plusieurs marqueurs fluorescents combinée avec différentes techniques d'imagerie cellulaires. Nous avons découvert que la libération du glutamate par les astrocytes (un processus maintenant appelé "gliotransmission") était très rapide et contrôlée par des augmentations locales de calcium. Nous avons relié ces phénomènes à des domaines fonctionnels subcellulaires morphologiquement adaptés pour ce type de transmission. Plus récemment, nous avons concentré nos études sur un autre transmetteur très important dans le fonctionnement du cerveau : la dopamine. Nos résultats morphologiques semblent indiquer que les astrocytes ont la capacité d'interagir avec ce transmetteur, mais d'une manière différente comparée au glutamate, notamment en terme de rapidité de transmission. Ces résultats suggèrent que le astrocytes ont la capacité de modifier leurs caractéristiques et de s'adapter à leur environnement par rapport aux types de transmetteur avec lequel ils doivent interagir.

LES LINGUISTIQUES DE L'EUROPE NOUVELLE : Analyse comparée de l'utilisation des représentations sur la langue et de la linguistique dans la construction de l'Europe de Versailles et de l'URSS (1914-1953)

Le but principal de ce travail est de comparer les idées sur la langue et sur la linguistique a l'intérieur de deux processus de « construction de monde », à savoir le réagencement de l'Europe après la Première guerre mondiale et la création du monde nouveau voulu par l'Union soviétique. La comparaison est rendue pertinente par le fait que ces deux « constructions de monde » eurent lieu dans des atmosphères idéologiques opposées, puisque la Première guerre mondiale et la révolution bolchevique s'opposent radicalement en représentant, respectivement, le triomphe des nations et celui de l'internationalisme de classe. La comparaison se fera aussi à l'intérieur de l'Union soviétique, puisque l'internationalisme des années 1920 laissera la place dans les années 1930 et jusqu'à la mort de Staline en 1953 à un nationalisme soviétique représenté par la métaphore de la « citadelle assiégée ». L'hypothèse du travail est la suivante : la façon d'utiliser les faits de langue et la linguistique, et la façon de considérer l'objet-langue dans un processus de construction étatique dépendent de l'atmosphère idéologique à l'intérieur de laquelle cette utilisation a lieu. Dans la première partie, nous analysons les idées de trois linguistes professionnels (Antoine Meillet, Aleksandar Belic et Jordan Ivanov) relatives au réagencement de l'Europe après la guerre. De l'analyse de ces trois corpus de textes ressortira une espèce de contradiction, puisque ces linguistes qui, au début du XXème siècle, entendaient user de la science linguistique pour asseoir sur des bases solides la nouvelle Europe, le firent avec une « conscience linguistique » d'inspiration romantique, tout droit sortie du XIXeme siècle. La nécessité de proposer pour l'Europe une solution pratique et durable a très certainement amené ces linguistes à privilégier, peut-être inconsciemment, des théories linguistiques certes dépassées, mais qui avaient l'avantage de considérer les langues comme des objets discontinus et homogènes. Dans notre deuxième partie consacrée à l'Union soviétique, nous analysons des textes (d'auteurs parfois méconnus) traitant de ce que nous avons appelé la « révolution en langue » : partant du principe que le monde nouveau de la dictature du prolétariat allait être totalement différent du monde que l'on avait connu précédemment, certains auteurs des années 1920 furent convaincus que ce monde nouveau allait avoir besoin d'une langue nouvelle. Mais au lieu d'attendre que cette langue nouvelle apparaisse spontanément, par évolution, certains proposèrent d'introduire consciemment dans la langue, par révolution, les changements selon eux nécessaires pour que la langue corresponde aux nouveaux besoins. Dans ce contexte, l'objet-langue est considéré comme un simple outil de communication qu'il est possible de modifier à sa guise, et la linguistique comme une discipline technique. Cette idée de changer la langue disparaîtra de l'URSS des années 1930, avec le passage vers le nationalisme soviétique. A la place, on préférera rappeler que les langues ne peuvent évoluer que par évolution, que l'on ne peut pas changer la langue, que l'on ne peut pas créer une langue selon notre volonté. Dans le contexte de la « citadelle assiégée », la langue russe deviendra le signe distinctif de l'Union soviétique qu'il sera impossible de toucher et de modifier. La langue n'est plus un outil, elle est désormais un symbole. Avec la comparaison de ces deux situations particulières (trois si l'on distingue les deux atmosphères de l'URSS), nous pensons avoir montré que l'apparition de certaines idées sur la langue et sur la linguistique est liée au contexte et aux besoins.

Off-label utilization of antipsychotics

Résumé Ce travail s'inscrit dans un programme de recherche centré sur la pharmacovigilance en psychiatrie. Buts de l'étude Les nouveaux antipsychotiques atypiques sont prescrits avec beaucoup de succès, parce qu'ils présentent une sécurité dans leur emploi bien supérieure à celle des antipsychotiques classiques. Cette situation a conduit à une large prescription «off-label» (hors indication admise). Le but de ce travail a été d'étudier la pratique en matière de prescription des psychiatres hospitaliers en ce qui concerne les antipsychotiques en comparant des patients traités pour des psychoses ou d'autres indications officielles aux patients recevant un traitement antipsychotique «off-label». Méthode Dans le cadre d'un programme de pharmacovigilance - pharmacoépidemiologie, tous les médicaments prescrits à 5 jours de référence (entre 1999 et 2001) à l'hôpital psychiatrique universitaire de Lausanne (98 lits) ont été enregistrés, avec des données sur l'âge, le sexe et le diagnostic des patients. Les prescriptions de 202 patients ont été évaluées. Les patients ont été classés dans 3 groupes diagnostiques : (1) patient présentant des troubles psychotiques, (2) patient présentant des épisodes maniaques et des épisodes dépressifs avec des symptômes psychotiques, et (3) patient présentant d'autres troubles. Les groupes (1) et (2) forment une classe de patients recevant un antipsychotique pour une indication officielle, et les prescriptions dans le groupe (3) ont été considérées comme «off-label». Résultats principaux Moins de patients psychotiques ont reçu un antidépresseur (p<0.05) ou des hypnotiques non-benzodiazepine (p<0.001) comparés aux patients des deux autres groupes. Les patients présentant des troubles affectifs recevaient seulement exceptionnellement une combinaison d'un antipsychotique atypique et conventionnel, tandis qu'un nombre inférieur de patients avec des indications « off-label » ont reçu moins .souvent des antipsychotiques atypiques que ceux des deux groupes de comparaison (p<0.05). L'analyse statistique (stepwise logistic regression) a révélé que les patients présentant des troubles psychotiques avaient un risque plus élevé de recevoir un médicament antipsychotique d'une dose moyenne ou élevée, (p<0.001) en comparaison aux deux autres groupes. Conclusion Les nouveaux médicaments antipsychotiques semblent être prescrits avec moins d'hésitation principalement pour des indications admises. Les médecins prescrivent de nouveaux médicaments « off-label » seulement après avoir acquis une certaine expérience dans le domaine des indications approuvées, et ils étaient plus prudents en ce qui concerne la dose en traitant sur la base «off-label». Abstract Objective The new brands of atypical antipsychotics are very successfully prescribed because of their enhanced safety profiles and their larger pharmacological profile in comparison to the conventional antipsychotic. This has led to broad off-label utilisation. The aim of the present survey was to study the prescription practice of hospital psychiatrists with regard to antipsychotic drugs, comparing patients treated for psychoses or other registered indications to patients receiving an off-label antipsychotic treatment. Method As part of a pharmacovigilance/pharmacoepidemiology program, all drugs given on 5 reference days (1999 - 2001) in the 98-bed psychiatric hospital of the University of Lausanne, Switzerland, were recorded along with age, sex and diagnosis. The prescriptions of 202 patients were assessed. Patients were classified in 3 diagnostic groups: (1) patient with psychotic disorders, (2) patients with manic episodes and depressive episodes with psychotic symptoms, and (3) patients with other disorders. Group (1) and (2) formed the class of patients receiving an antipsychotic for a registered indication, and the prescriptions in group (3) were considered as off-label. Main results A lesser number of psychotic patients received antidepressant (p<0.05) and nonbenzodiazepine hypnotics (p<0.001) compared to the patients of the other two groups. The patients with affective disorders received only exceptionally a combination of an atypical and a conventional antipsychotic, whereas a lesser number of patients with off-label indications received less often atypical antipsychotics than those of the two comparison groups (p<0.05). Stepwise logistic regression revealed that patients with psychotic disorder were at higher risk of receiving an antipsychotic medication in medium or high dose (p<0.001), in comparison to the two other groups. Conclusions The new antipsychotic drugs seem to be prescribed with less hesitation mainly for approved indications. Physicians prescribe new drugs on off-label application only after having gained some experience in the field of the approved indications, and were more cautious with regard to dose when treating on an off-label basis.

Combined Ex-PRESS LR-50/IOL implantation in modified deep sclerectomy plus pharmacoemulsification for glaucoma associated with cataract

RAPPORT DE SYNTHESEBUTLe but de cette étude est de suivre prospectivement les résultats d'une sclérectomie profonde (SP) modifiée en utilisant le tube Ex-PRJESS LR-50, associée à une phacoémulsification avec implantation d'une lentille intraoculaire (LIO), dans la chirurgie combinée du glaucome et de la cataracte.METHODENous avons inclus dans l'étude 24 yeux de 24 patients présentant un glaucome médicalement non contrôlé et une cataracte justifiant son ablation.Une phacoémulsification avec implantation d'une LIO est effectuée. Puis le tube Ex-PRESS LR-50 est inséré au niveau du canal de Schlemm, dans la chambre antérieure, sous un volet scléral. Une SP postérieure partielle est ensuite pratiquée afin de créer une bulle de filtration intrasclérale.Le taux de succès complet a été défini par une pression intraoculaire (PIO) <18 mmHg sans traitement et le taux de succès relatif par une PIO <18 mmHg avec ou sans traitement. En cas de fibrose ou de kyste de la bulle de filtration, une injection sous-conjonctivale d'une solution de Mitomycin C à 0.02% est réalisée, avec ou sans needling.RESULTATSLe suivi moyen était de 40.1±10.8 [moyenne±DS] mois. En préopératoire, la PIO se situait à 18.1 ±5.3 mmHg; la meilleure acuité visuelle corrigée (MAVC) était mesurée à 0.6±0.3 (échelle de Snellen) et le nombre de médicaments hypotenseurs oculaires était de 2.3±1.1. La PIO a diminué de 25.4% à 24 mois et de 27.0% à 48 mois. A 24 mois, 19 patients (86.3%) avaient une MAVC supérieure ou égal à 0.5, et à 48 mois la MAVC était mesurée à 0.7±0.3. Lors de la dernière visite, le nombre moyen de médicaments se situait à 0.6±0.8 (p<0.05). Des injections sous conjonctivales d'une solution de Mitomycin C à 0.02% ont été nécessaires dans 5 yeux. Aucune érosion conjonctivale n'a été constatée. Deux complications majeures ont été observées. Une endophtalmie, deux jours après l'intervention chirurgicale avec phtisis secondaire du globe oculaire. Une obstruction du tube Ex-PRESS LR-50 par de la fibrine, ayant justifié son ablation avec SP classique en un autre site.CONCLUSIONLe tube Ex-PRESS LR-50 inséré dans la chambre antérieure avec une SP modifiée réduit efficacement la PIO dans la chirurgie combinée du glaucome et prévient l'érosion conjonctivale, une complication importante lorsque l'implant n'est pas couvert par un volet scléral.

Dalí et le dynamisme des formes. L'élaboration de l'activité « paranoïaque-critique » dans le contexte socioculturel des années 1920-1930

RESUME Dalí et le dynamisme des formes. L'élaboration de l'activité « paranoïaque-critique » dans le contexte socioculturel des années 1920-1930 Rendre à nouveau lisibles des textes dont on ne sait plus reconnaître les enjeux historiques et cognitifs, tel est le principal défi que cet ouvrage consacré aux écrits surréalistes de Dalí se propose de relever. La thèse fait ressortir l'image sans doute un peu déroutante d'un créateur stratège qui, assimilant de manière originale les savoirs les plus variés et dialoguant avec les intellectuels de son temps, propose au tournant des années 1930 une théorie du surréalisme novatrice, capable de redynamiser un groupe en pleine crise. L'étude, combinant des perspectives sociologiques et linguistiques, explore tout d'abord les écrits à caractère manifestaire et dessine les traits conceptuels et stylistiques qui font la singularité du projet de Dalí dans le cadre du mouvement surréaliste. S'inspirant des images-devinettes, de la production des fous, de l'interprétation des figures aux formes indéterminées, le Catalan conçoit une méthode créative et cognitive qui se fonde sur une pensée subconsciente active, schématisant et fertilisant automatiquement toute donnée perçue. Dans le domaine de la peinture, ce sont les formes des objets qui sont surdéterminées par les désirs subconscients du créateur et du spectateur et qui acquièrent ainsi des significations inattendues. Dans le domaine de l'écriture, ce sont les formes sonores et graphiques des mots ou encore l'ossature discursive qui, investies par les fantasmes de l'écrivain et du lecteur, génèrent une multitude d'images. A l'aune des modes de connaissance propres à l'époque, l'étude porte ensuite sur deux modèles de pensée - le paradigme photographique et l'imaginaire lié à la notion d'espace-temps développée par Einstein dans le cadre de la théorie de la relativité générale - qui sont en vogue pendant les années 1930 et que le peintre se réapproprie pour signifier la dimension « révélatrice » et « objective » de ses oeuvres. Premièrement, pour penser la méthode « paranoïaque-critique », le Catalan reprend et détourne les phases de production du cliché : loin de reproduire fidèlement le visible, le dispositif photographique dalinien permet de révéler les pensées subconscientes. Deuxièmement, dès 1933-1934, Dalí reformule le modèle de l'espace-temps de la relativité générale d'Einstein pour penser la façon dont une entité invisible (le fantasme) s'objective et se matérialise dans la réalité extérieure. L'étude du dynamisme psychique conféré par Dalí aux formes des objets, aux formes verbales et picturales permet finalement de mettre en lumière le foisonnement mais aussi l'extrême cohérence de l'univers surréaliste du Catalan, et de souligner la valeur de l'approche « paranoïaque-critique » de la réalité tant sur le plan de l'histoire culturelle que sur le plan de la connaissance.

Selectin ligands on leukemic cells

RESUME L'infiltration tissulaire par les cellules leucémiques, responsable de leucostase, est une complication grave de la leucémie aiguë hyperleucocytaire. Elle peut entraîner une détresse respiratoire et des troubles neurologiques de mauvais pronostic. Pendant longtemps, la prolifération intravasculaire des cellules leucémiques et l'augmentation de la viscosité étaient considérées comme en étant responsables, et le traitement reposait sur une cytoréduction rapide par leucaphérèse. Actuellement, l'interaction entre les cellules leucémiques et l'endothélium vasculaire est plutôt considérée comme la cause de ce phénomène. En effet, les cellules leucémiques peuvent induire l'expression des sélectives endothéliales. Les sélectives initient le roulement des leucocytes avant leur adhésion ferme et leur migration dans les tissus. Elles reconnaissent des ligands spécifiques exprimés à la surface des leucocytes, comme PSGL-1 qui est un ligand commun des sélectives. Cependant, plusieurs études suggèrent que d'autres ligands de la E-sélective soient exprimés par les leucocytes. L'interaction des cellules leucémiques avec la E- et la P- sélective est corrélée avec l'expression de la molécule CLA, reconnue par l'anticorps HECA-452. L'immunopurification des ligands de la E-sélective avec cet anticorps a permis d'isoler, des cellules THP1 et U937, une protéine de 170 kDa, ainsi qu'une autre protéine de 250 kDa des cellules U937, en plus de PSGL-1. Ces protéines ont également été purifiées avec la protéine de fusion Esélective/IgM. CD43 et CD44 semblent être des ligands de la E-sélective sur certaines lignées, mais leur interaction avec la E-sélective n'est pas toujours retrouvée. De plus, cette étude a permis de montrer que ces ligands de la E-sélectiné sont exprimés dans les rafts lipidiques, comme PSGL-1 et la L-sélective des neutrophiles. Ces deux nouveaux ligands sont en cours d'identification. Ils pourraient représenter une nouvelle cible dans le traitement de la leucostase, mais aussi lors d'inflammation chronique ou de métastases. ABSTRACT Leukostasis is alife-threatening complication of acute leukemia, that results from tissue infiltration of leukemic blasts that migrate out of blood flow and interfere with normal tissue functions. The process leading to these complications has been attributed to the overcrowding of leukemic cells in the microcirculation. However, leukostasis more likely results from the adhesive interactions between leukemic blasts and the endothelium. Activated endothelium express adhesion molecules like P- and E-selectin, and leukemic cells themselves can induce the expression of E-selectin on endothelial cells. Selectins are essential in initiating the rolling of intravascular cells on endothelium before firm adhesion and transmigration outside of blood vessels. They interact with specific ligands on leukocyte cell surface. P-selectin glycoprotein ligand-1 (PSGL-1) is common ligand for E-, P- and L-selectin. Recently, CD44, ESL-1 and CD44 were shown to cooperate. ìn supporting mouse neutrophil adhesion to E-selectin. Other E-selectin ligands remain to be identified in humans. Leukemic cells were screened in order to characterize human E-selectin ligands. The interactions of E- and P-selectin correlate with the expression of CLA epitope. Therefore, HECA-452 mAb that recognizes CLA was used for immunopurification. Aglycoprotein of 170 kDa was purified from THP1 and U937 cells, and a protein of 250 kDa from U937 cells. These proteins were also purified by affinity binding to E-selectin/IgM chimera. PSGL-1 bound to E-selectin as expected, but CD43 and CD44 were not always adsorbed on E-selectin chimera, depending on cell types. E-selectin ligands were also shown to be in lipid rafts in leukemic cells, like PSGL-1 and L-selectin in human neutrophils. The 170 kDa protein has been sequenced, and three interesting ligands were among the candidates: ESL-1, CD44 and podocalyxin. These ligands are under investigation, and may represent a new therapeutic target in leukostasis, inflammation or cancer metastasis.

Les symbioses industrielles : une nouvelle stratégie pour l'amélioration de l'utilisation des ressources matérielles et énergétiques par les activités économiques

RésuméCette thèse traite d'un domaine d'application de l'écologie industrielle, les symbioses industrielles, comme stratégie d'amélioration de la consommation des ressources matérielles et énergétiques et de la gestion des déchets par les activités économiques. Les symbioses industrielles cherchent à créer de nouvelles collaborations directement entre les acteurs économiques d'un territoire dans le but d'échanger de l'information, des matières premières et des déchets, et d'intensifier les mutualisations de services et d'infrastructures possibles entre entreprises voisines. Ces quatre types de collaboration sont représentés schématiquement dans la figure ci-dessous.Dans ce travail, la détection et la mise en oeuvre de symbioses industrielles sont abordées sous plusieurs angles. Les recherches réalisées concernent le développement de procédures de mise en oeuvre s'adressant aux collectivités publiques, aux institutions académiques et aux bureaux de conseil dans le domaine de l'environnement. Les objectifs des procédures sont de créer une dynamique de collaboration et de confiance entre les acteurs économiques et l'administration publique d'un territoire afin de détecter des symbioses industrielles potentielles. Ces procédures requièrent la gestion de grandes quantités d'informations relatives aux flux de matière et d'énergie.Un travail de terrain, réalisé sur les territoires du canton de Genève et de Lausanne Région et utilisé comme études de cas, a permis de mettre en évidence un grand nombre de symbioses industrielles qui existent déjà en Suisse romande. Plusieurs dizaines d'exemples ont été identifiés principalement dans lesdomaines de la gestion de l'eau, de l'énergie, des produits chimiques et des matériaux de construction. La législation suisse autoriserait cependant la concrétisation de nombreuses autres opportunités. Dans cette recherche, celles-ci sont évaluées techniquement, légalement, économiquement et environnementalement. La création d'un référentiel d'évaluation des opportunités permet de déterminer quelles sont les symbioses industrielles techniquement réalisables et pertinentes dans le contexte suisse et dans quels cas celles-ci représenteraient une réelle plus-value par rapport à l'utilisation actuelle de la ressource et aux filières existantes de collecte et de valorisation des déchets.Finalement, un logiciel, SymbioGIS, destiné à soutenir la détection et l'évaluation de symbioses industrielles potentielles a été développé. Il s'agit d'une interface web accessible pour de nombreux utilisateurs, couplée à une interface de systèmes d'information géographique. En plus de la détection de symbioses industrielles, plusieurs fonctionnalités sont proposées pour faciliter la prise en compte des flux de matière et d'énergie dans les problématiques liées à l'aménagement du territoire et au positionnement des activités économiques.En conclusion, cette recherche met en évidence la nécessité de rapprocher les institutions publiques en charge de la protection de l'environnement, de la promotion économique et de l'aménagement du territoire pour favoriser l'essor des symbioses industrielles comme stratégie pour la gestion des ressources matérielles et énergétiques. Elle propose des pistes pour intensifier les collaborations entre ces domaines et accélérer le partage des connaissances liées aux flux de matière et d'énergie et à leur cheminement au sein des activités économiques afin de rendre le système industriel existant en Suisse romande viable à long terme. Parallèlement, elle étudie les possibilités de transposer ces considérations et les procédures et outils développés dans le contexte économique et social de la région Asie-Pacifique, où se trouvent aujourd'hui de nombreuses activités de production.SummaryIndustrial symbioses: A new strategy for improving how economic activities use material and energy resourcesThis thesis focuses on one application of industrial ecology, industrial symbioses, as a strategy for improving how economic activities consume material and energy resources. Industrial symbioses seek to create new collaborations among economic players with the goal of exchanging information, raw materials, and waste directly among area businesses, and to step up the potential pooling of services and infrastructure among neighboring companies.The identification and implementation of industrial symbioses are studied from several angles. The research first examines the development of implementation procedures for government bodies, academic institutions, and environmental consulting services. The purpose of the procedures is to create a dynamic of collaboration and trust between the economic players and the public officials in a region in order to identify potential industrial symbioses. The procedures necessitate managing large amounts of information about material and energy flows.Fieldwork conducted in the canton of Geneva and the Lausanne region, and used as case studies for the research, highlights a great number of industrial symbioses that already exist in French-speaking Switzerland. Several dozen examples are identified, primarily in the areas of water management, energy, chemical products, and building materials; however, Swiss law would permit many others. The research evaluates these opportunities from a technical, legal, economic, and environmental standpoint. By developing an assessment framework it is possible to determine which industrial symbioses are technically feasible and pertinent in Switzerland, and under what circumstances they would represent real added value compared to the current use of the resource and to existing systems for collecting and reusing waste.Lastly, SymbioGIS software was developed to help identify and assess potential industrial symbioses. The program's Web-based interface can be accessed by multiple users and is coupled with an interface that provides geographic information. In addition to identifying industrial symbioses, several program functionalities make it easier to consider material and energy flows with regard to local development issues and siting economic activities.In conclusion, the research highlights the need to bring together public institutions charged with protecting the environment, promoting economic activity, and overseeing development in order to foster the expansion of industrial symbioses as a strategy for managing material and energy resources. It proposes solutions for stepping up collaboration among these players and accelerating the sharing of knowledge about material and energy flows and their paths within economic activities with the goal of making theexisting industrial system in French-speaking Switzerland viable long-term. Also examined were thepossibilities of transposing these considerations and the study's findings about Switzerland to the economic and social context of the Asia-Pacific region, where much production is now located.

Simulation des caractéristiques ECG du syndrome de Brugada à l'aide d'un programme de modélisation 3D

Introduction : Le syndrome de Brugada, décrit en 1992 par Pedro et Josep Brugada, est un syndrome cardiaque caractérisé par un sus-décalage particulier du segment ST associé à un bloc de branche droit atypique au niveau des dérivations ECG V1 à V3. Les altérations ECG du syndrome de Brugada sont classifiées en 3 types dont seul le type 1 est diagnostique. Les mécanismes physiopathologiques exacts de ce syndrome sont pour le moment encore controversés. Plusieurs hypothèses sont proposées dans la littérature dont deux principales retiennent l'attention : 1) le modèle du trouble de repolarisation stipule des potentiels d'action réduits en durée et en amplitude liés à un changement de répartition de canaux potassiques 2) le modèle du trouble de dépolarisation spécifie un retard de conduction se traduisant par une dépolarisation retardée. Dans le STEMI, un sus-décalage ST ressemblant à celui du syndrome de Brugada est expliqué par deux théories : 1) le courant de lésion diastolique suggère une élévation du potentiel diastolique transformé artificiellement en sus-décalage ST par les filtres utilisés dans tous les appareils ECG.¦Objectif : Recréer les manifestations ECG du syndrome de Brugada en appliquant les modifications du potentiel d'action des cardiomyocytes rapportées dans la littérature.¦Méthode : Pour ce travail, nous avons utilisé "ECGsim", un simulateur informatique réaliste d'ECG disponible gratuitement sur www.ecgsim.org. Ce programme est basé sur une reconstruction de l'ECG de surface à l'aide de 1500 noeuds représentant chacun les potentiels d'action des ventricules droit et gauche, épicardiques et endocardiques. L'ECG simulé peut être donc vu comme l'intégration de l'ensemble de ces potentiels d'action en tenant compte des propriétés de conductivité des tissus s'interposant entre les électrodes de surface et le coeur. Dans ce programme, nous avons définit trois zones, de taille différente, comprenant la chambre de chasse du ventricule droit. Pour chaque zone, nous avons reproduit les modifications des potentiels d'action citées dans les modèles du trouble de repolarisation et de dépolarisation et des théories de courant de lésion systolique et diastolique. Nous avons utilisé, en plus des douze dérivations habituelles, une électrode positionnée en V2IC3 (i.e. 3ème espace intercostal) sur le thorax virtuel du programme ECGsim.¦Résultats : Pour des raisons techniques, le modèle du trouble de repolarisation n'a pas pu être entièrement réalisée dans ce travail. Le modèle du trouble de dépolarisation ne reproduit pas d'altération de type Brugada mais un bloc de branche droit plus ou moins complet. Le courant de lésion diastolique permet d'obtenir un sus-décalage ST en augmentant le potentiel diastolique épicardique des cardiomyocytes de la chambre de chasse du ventricule droit. Une inversion de l'onde T apparaît lorsque la durée du potentiel d'action est prolongée. L'amplitude du sus-décalage ST dépend de la valeur du potentiel diastolique, de la taille de la lésion et de sa localisation épicardique ou transmurale. Le courant de lésion systolique n'entraîne pas de sus-décalage ST mais accentue l'amplitude de l'onde T.¦Discussion et conclusion : Dans ce travail, l'élévation du potentiel diastolique avec un prolongement de la durée du potentiel d'action est la combinaison qui reproduit le mieux les altérations ECG du Brugada. Une persistance de cellules de type nodal au niveau de la chambre de chasse du ventricule droit pourrait être une explication à ces modifications particulières du potentiel d'action. Le risque d'arythmie dans la Brugada pourrait également être expliqué par une automaticité anormale des cellules de type nodal. Ainsi, des altérations des mécanismes cellulaires impliqués dans le maintien du potentiel diastolique pourraient être présentes dans le syndrome de Brugada, ce qui, à notre connaissance, n'a jamais été rapporté dans la littérature.

Des hommes en mouvement : vers une reconfiguration des modèles masculins? L'exemple de la Suisse

This project is a study of the men's movement in Switzerland, especially regarding organizations seeking to redefine male identity. So far, this topic has been understudied, in Switzerland. The few studies available on the subject mostly adopt a (pro)feminist perspective. Their main purpose is to criticize men's movement participants. What is more, scarce researches on this problem mostly conducted by members of the Swiss men's movement themselves are mainly descriptive and methodologically problematic. In this context, I initiated the first national and sociological study of the men's movement in Switzerland. My main goals are: firstly, to propose a typology of organizations forming the men's movement in Switzerland. Secondly, I develop a sociological analysis of this phenomenon, taking into account in this process especially the characteristics of the Swiss context. Consequently, I adopted a mixed method approach, which included two main research steps: Firstly, I defined a representative sample of men's movement organizations in Switzerland. Based on a content analysis of men's organizations' websites, I was able to distinguish three ideal-types: Radical Criticism of Masculinity, Criticism of Hegemonic Masculinity, Defense of Men and Traditional Masculinity. Based on these three concepts, I subsequently analyzed the discourse on masculinity amongst men's movement organizations. Secondly, I conducted a survey of men's movement participants. This survey was based on the results of the content analysis. In this particular stage, I mainly used factor analysis. My results show that it would be all too simplistic to characterize the men's movement, in Switzerland, as a criticism of women's emancipation. On the contrary, my analysis reveals a more complex picture: The two main factors, which influence the men's movement, in Switzerland, are the contemporary sociological context and the Swiss society's particular features. I find that male roles, on the one hand, depend very much on today's cultural shift from materialistic to self-expression values. On the other hand, male role models reflect a social adaptation process. Moreover, as a reaction to deep changes in contemporary family structures, I observe an individualization process, characterized by separation between parental and conjugal functions that greatly shapes male role models. - Cette thèse analyse le phénomène des hommes en mouvement, dans le contexte de la Suisse. Cet ensemble est formé d'organisations regroupant des hommes impliqués consciemment dans un processus d'actions et de réflexions sur l'identité masculine. La revue de la littérature révèle qu'en Suisse, le sujet des hommes en mouvement est très peu étudié. Jusqu'ici, les rares recherches s'y intéressant adoptent généralement une approche (pro)féministe, dont l'objectif est de dénoncer ce phénomène. En outre, de rares recherches, issues des acteurs mêmes de ce mouvement, proposent une vue descriptive de l'ensemble, mais souffrant de faiblesses méthodologiques. Par notre recherche, nous souhaitons contribuer à l'étude de ce sujet, en initiant la première étude d'envergure nationale portant sur les hommes en mouvement. L'objectif final est de déboucher sur une typologie des organisations réunissant les hommes en mouvement, puis sur une analyse de la spécificité de cet ensemble, dans le contexte suisse. Pour remplir ces objectifs, nous avons mis en place un dispositif de méthodes mixtes, en deux phases. Lors d'une première étape, nous avons sélectionné un échantillon représentatif de la diversité des organisations masculines. Par une analyse de contenu effectuée sur la documentation récoltée sur les sites Internet de ces dernières, nous avons pu, en utilisant une démarche inductive et qualitative, faire émerger trois idéaux-types : Critique radicale de la masculinité, Critique de la masculinité hégémonique, Défense des hommes et de la masculinité traditionnelle. Ces concepts permettent de rendre compte, de manière schématique, des trois types de discours contemporains sur l'identité masculine diffusés par les hommes en mouvement. Lors d'une seconde étape, nous avons réalisé une enquête auprès des membres des organisations masculines. Pour y parvenir, nous avons créé un questionnaire incluant des propositions élaborées à partir des résultats de l'étape précédente. Lors de cette phase, nous avons réalisé une analyse factorielle. Les résultats montrent que le phénomène du mouvement des hommes ne saurait se réduire, en Suisse, à un mouvement de ressac visant à attaquer les droits des femmes. Au contraire, il s'agit d'un phénomène complexe, fortement dépendant du contexte sociologique contemporain et des caractéristiques de la société helvétique. Nous affirmons, entre autres, que les modèles masculins observables dans cet ensemble sont façonnés, d'une part, par une transition culturelle, caractérisée par le passage des valeurs matérialistes aux valeurs d'expression de soi. D'autre part, les modèles masculins prônés par les hommes en mouvement reflètent un processus d'adaptation sociale. En effet, en réaction au contexte de reconfiguration des formes familiales, on assiste à une individualisation des rapports de filiation et au détachement de la fonction parentale et conjugale, qui imprègnent fortement les modèles masculins défendus par ces hommes.

Neuro-developmental follow-up of neonates treated with magnesium sulfate for persistent pulmonary hypertension

Rapport de synthèse : DEVENIR NEURO-DEVELOPPEMENTAL DE NOUVEAU-NES TRAITES PAR DU SULFATE DE MAGNESIUM POUR UNE HYPERTENSION PULMONAIRE PERSISTANTE L'hypertension pulmonaire persistante du nouveau-né (HTPP) est un trouble de l'adaptation post-natale de la circulation pulmonaire caractérisé par une défaillance de la diminution normale des résistances vasculaires pulmonaires, accompagné d'un shunt droite-gauche, résultant en une hypoxémie profonde. C'est une pathologie sévère nécessitant des soins intensifs avec un risque augmenté de handicaps neurologiques chez les survivants. Le traitement de l'HTPP du nouveau-né inclut une ventilation mécanique ainsi que différents agents pharmacologiques pour dilater les vaisseaux pulmonaires, dont le sulfate de magnésium (MgSO4) à hautes doses par voie intraveineuse et le monoxyde d'azote par voie inhalée (iN0). Le MgSO4 est une alternative thérapeutique de l'HTPP du nouveau-né avec peu d'effets secondaires et une mortalité basse. Il a aussi été démontré que le MgSO4 est un traitement de l'HTPP du nouveau-né autant efficace que le iN0 et moins coüteux. Des études sur le suivi neuro-développemental de nouveau-nés avec HTPP traités selon différentes méthodes ont été publiées reportant des taux élevés de handicaps majeurs et mineurs. Plus récemment, des études de suivi après traitement par iN0 ont montré des taux plus bas qu'avec des traitements antérieurs. Le devenir neuro-développemental àlong terme d'enfants traités avec du MgSO4 n'a pas été documenté. Le but de cette étude est de décrire le développement des enfants qui ont présenté une HTPP traitée seulement avec du MgS04, de reporter l'incidence de handicaps majeurs et mineurs, et de les comparer à un groupe contrôle d'enfants sains du même âge ainsi qu'aux données de la littérature. La population consiste en 33 nouveau-nés traités pour une HTPP avec seulement du MgSO4 (groupe étude) et 32 nouveau-nés à terme sains (groupe contrôle). Un suivi neurodéveloppemental standardisé et approfondi a été effectué aux âges clés de 18 mois et 5 ans. Les taux de handicaps majeurs à 18 mois et 5 ans dans le groupe étude étaient de 6% et 11,4% respectivement, et de 0% aux deux âges dans le groupe contrôle. Les taux de handicaps mineurs aux mêmes âges étaient de 3% et 26,9% pour le groupe étude, et de 0% et 26,1% pour le groupe contrôle. Les quotients développementaux moyens à 18 mois étaient de 106,6 (DS 1,6) dans le groupe étude et de 118,3 (DS 1,0) dans le groupe contrôle (P < 0,001). L'index général intellectuel en âge préscolaire était de 112.6 (DS 3.7), respectivement de 119.3 (DS 3.1 ), sans différence significative entre les deux groupes. A 18 mois, les taux de handicaps majeurs et mineurs dans les groupes études et contrôle étaient de 6% et 3%. Dans la littérature, des taux entre 0% et 33% ont été décrits. A cet âge, il y avait une différence significative pour tous les scores du test de Griffiths, mëme en tenant compte du status socio-économique de la famille. Ceci suggère un léger retard du développement global et non une altération spécifique. Ces différences n'étaient plus significatives en âge préscolaire, suggérant un rattrapage développemental. Le taux de handicaps majeurs en âge préscolaire pour le groupe étude était de 11.5%, sans aucune infirmité motrice cérébrale. Ces résultats correspondent à ceux d'études de suivi après d'autres traitements jusqu'à l'âge de 24 mois avec des taux variant de 0% à 15%. Le taux de handicaps mineurs était de 26.9% dans le groupe étude et de 26.1% dans le groupe contrôle, sans différence significative entre les deux groupes. L'incidence de handicaps mineurs dans le groupe étude était plutôt élevée en comparaison aux données de la littérature (6 à 22% à 6 ans). Une explication possible est que nous avons considéré des problèmes de langage et de comportement comme handicaps mineurs. Ceci suggère une différence méthodologique et non une plus mauvaise issue dans nos deux groupes. Les évaluations cognitives des enfants des deux groupes se trouvaient dans la norme, ce qui est aussi le cas dans la littérature. En conclusion, cette étude longitudinale non randomisée d'enfants traités avec du MgSO4 seul pour une HTPP sévère ne montre pas de conséquences sur le devenir neuro-développemental à long terme. Cette étude le démontre pour la première fois. Malgré le fait que iN0 soit le traitement actuellement recommandé pour l'HTPP du nopuveau-né, le MgSO4 reste largement utilisé, en particulier dans des pays en voie de développement. L'absence de complications neuro-développementales majeures à long terme permet de considérer l'administration du MgSO4 pour le traitement de l'HTPP du nouveau-né en cas de non réponse ou d'inaccessibilité au iNO.

Roles of canonical Wnt/TCF-1 signaling for hematopoiesis, lymphocyte development and function

Summary : The canonical Wnt signaling pathway plays key roles in the maintenance of self-renewing tissues, like the gut or the skin. In contrast, the role of this pathway in hematopoiesis remains poorly defined. Wnt ligands transmit signals through ß-catenin which activates gene transcription upon its association with Lymphoid Cell Enhancer/T Cell Factor (LEF/TCF). Currently, v-catenin is the only alternative factor known to transduce canonical Wnt signals. The ß-/γ-catenin bindiná domain in TCF-1 is required to partly rescue thymopoiesis and NK cell development in TCF-1-deficient mice. However, T cell development and hematopoiesis w-as normal in mice deficient of ß-catenin, or of γ-catenin. Surprisingly we found that hematopoiesis and thymopoiesis was also normal in the combined absence of ß- and γ-catenin. Reporter assays showed that double-deficient lymphocytes were still able to transduce canonical wnt signals. These data provided evidence that hematopoietic cells can transduce canonical Wnt signals in the combined absence of ß- and γ-catenin. There exist numerous TCF-1 isoforrns including those that harbor the N-terminal ß-/y-catenin binding domain or that contains a C-terminal CRARF domain whose role in vivo has not been previously tested. We found that the CRARF domain influences lymphocyte development in conjunction with the N-treminal ß-/γ-catenin binding. The presence of the two domains directs thymocytes to the CD8+ T cell lineage whereas NK cell development is abolished. Roles of the canonical Wnt/TCF-1 pathway for lymphocyte function have not been defined. We demonstrate that TCF-1 deficient CDBT T cells mount a normal primary response to viral infection but these T cells fail to expand upon restimulation. The failure of CD8+ T cells to respond to IL-2 during primary infection seems to account for this phenotype. Thus, TCF-1 is essential for programming functional CD8+ T cell memory. Collectively, these data provide significant new insights into the role of Wnt/TCF-1 pathway for lymphocyte development and function and suggest a novel mechanism of Wnt signal transuction in hematopoietic cells. Résumé : La voie de signalisation canonique Wnt joue un rôle prépondérant dans le renouvellement de tissus, comme l'intestin ou la peau. Son rôle dans l'hématopoïèse est quant à lui mal défini. Le ligand Wnt transmet le signal via la ß-catenin qui active la transcription de gènes cibles quand il est associé avec Lymphoid Cell Enhancer,~T Cell Factor (LEF/TCF). Actuellement, la γ-catenin est le seul autre facteur connu pouvant se substituer à la fonction de la ß-catenin. Un variant de TCF-1 contenant le domaine liant ß-/,~-catenin est capable de restaurer le développement des lymphocytes T et NK en l'absence de TCF-1. Cependant la thymopoïèse et l'hématopoïèse sont normales dans les souris déficientes pour la ß-catenin ou la γ-catenin. De façon surprenante, nous avons trouvé que l'hématopoïèse et le développement des lymphocytes sont normaux lors de l'absence combinée de ß-/γ-catenin. De plus, la transduction des signaux de la voie de signalisation Wnt est maintenue dans des lymphocytes déficients pour ß-/γ-catenin. Ces résultats démontrent que les cellules hématopoïétiques peuvent transmettre les signaux de la voie canonique Wnt lors de l'absence combinée de la ß et la γ -catenin. Il existe de nombreuses isofonnes de TCF-1, y compris certaines qui comprennent un domaine qui lie ß-/γ-catenin du côté N-terminus ou qui contiennent un domaine CRARF du côté C-terminus. Nous montrons ici que le domaine CRARF influence le développement des lymphocytes en conjonction avec le domaine liant ß-/γ-catenin. La présence des deux domaines dirige les thymocytes vers la lignée de cellules T CD8, alors que le développement des cellules NK est aboli. Au-delà de sa fonction sur le développement des lymphocytes, le rôle de la soie de signalisation canonique Wnt/TCF-1 lors d'une infection n'a pas été défini. Nous avons montré que les cellules T CD8, déficientes pour TCF-1, développent une réponse primaire normale à une infection virale, mais qu'elles ne s'accumulent pas après restimulation. L'incapacité des cellules TCD8 à répondre à l'IL-2 durant la réponse primaire peut expliquer ce phénotype. Ainsi; TCF-1 est essentiel pour la programmation de cellules T CD8 mémoires fonctionnelles. L'ensemble de ces résultats fournit de nouveaux aperçus du rôle de la voie de signalisation Wnt/TCF-1 pour le développement et la fonction des lymphocytes et suggèrent un nouveau mécanisme de transduction du signal Wnt dans les cellules hématopoïétiques.

Role of disease activity for decision making ability in early multiple sclerosis

Background and purpose: Decision making (DM) has been defined as the process through which a person forms preferences, selects and executes actions, and evaluates the outcome related to a selected choice. This ability represents an important factor for adequate behaviour in everyday life. DM impairment in multiple sclerosis (MS) has been previously reported. The purpose of the present study was to assess DM in patients with MS at the earliest clinically detectable time point of the disease. Methods: Patients with definite (n=109) or possible (clinically isolated syndrome, CIS; n=56) MS, a short disease duration (mean 2.3 years) and a minor neurological disability (mean EDSS 1.8) were compared to 50 healthy controls aged 18 to 60 years (mean age 32.2) using the Iowa Gambling Task (IGT). Subjects had to select a card from any of 4 decks (A/B [disadvantageous]; C/D [advantageous]). The game consisted of 100 trials then grouped in blocks of 20 cards for data analysis. Skill in DM was assessed by means of a learning index (LI) defined as the difference between the averaged last three block indexes and first two block indexes (LI=[(BI-3+BI-4+BI-5)/3-(BI-1+B2)/2]). Non parametric tests were used for statistical analysis. Results: LI was higher in the control group (0.24, SD 0.44) than in the MS group (0.21, SD 0.38), however without reaching statistical significance (p=0.7). Interesting differences were detected when MS patients were grouped according to phenotype. A trend to a difference between MS subgroups and controls was observed for LI (p=0.06), which became significant between MS subgroups (p=0.03). CIS patients who confirmed MS diagnosis by presenting a second relapse after study entry showed a dysfunction in the IGT in comparison to the other CIS (p=0.01) and definite MS (p=0.04) patients. In the opposite, CIS patients characterised by not entirely fulfilled McDonald criteria at inclusion and absence of relapse during the study showed an normal learning pattern on the IGT. Finally, comparing MS patients who developed relapses after study entry, those who remained clinically stable and controls, we observed impaired performances only in relapsing patients in comparison to stable patients (p=0.008) and controls (p=0.03). Discussion: These results raise the assumption of a sustained role for both MS relapsing activity and disease heterogeneity (i.e. infra-clinical severity or activity of MS) in the impaired process of decision making.

Systems biology of plants : from intraspecific genome variation to computational morphodynamics

Recently, the introduction of second generation sequencing and further advance-ments in confocal microscopy have enabled system-level studies for the functional characterization of genes. The degree of complexity intrinsic to these approaches needs the development of bioinformatics methodologies and computational models for extracting meaningful biological knowledge from the enormous amount of experi¬mental data which is continuously generated. This PhD thesis presents several novel bioinformatics methods and computational models to address specific biological questions in Plant Biology by using the plant Arabidopsis thaliana as a model system. First, a spatio-temporal qualitative analysis of quantitative transcript and protein profiles is applied to show the role of the BREVIS RADIX (BRX) protein in the auxin- cytokinin crosstalk for root meristem growth. Core of this PhD work is the functional characterization of the interplay between the BRX protein and the plant hormone auxin in the root meristem by using a computational model based on experimental evidence. Hyphotesis generated by the modelled to the discovery of a differential endocytosis pattern in the root meristem that splits the auxin transcriptional response via the plasma membrane to nucleus partitioning of BRX. This positional information system creates an auxin transcriptional pattern that deviates from the canonical auxin response and is necessary to sustain the expression of a subset of BRX-dependent auxin-responsive genes to drive root meristem growth. In the second part of this PhD thesis, we characterized the genome-wide impact of large scale deletions on four divergent Arabidopsis natural strains, through the integration of Ultra-High Throughput Sequencing data with data from genomic hybridizations on tiling arrays. Analysis of the identified deletions revealed a considerable portion of protein coding genes affected and supported a history of genomic rearrangements shaped by evolution. In the last part of the thesis, we showed that VIP3 gene in Arabidopsis has an evo-lutionary conserved role in the 3' to 5' mRNA degradation machinery, by applying a novel approach for the analysis of mRNA-Seq data from random-primed mRNA. Altogether, this PhD research contains major advancements in the study of natural genomic variation in plants and in the application of computational morphodynamics models for the functional characterization of biological pathways essential for the plant. - Récemment, l'introduction du séquençage de seconde génération et les avancées dans la microscopie confocale ont permis des études à l'échelle des différents systèmes cellulaires pour la caractérisation fonctionnelle de gènes. Le degrés de complexité intrinsèque à ces approches ont requis le développement de méthodologies bioinformatiques et de modèles mathématiques afin d'extraire de la masse de données expérimentale générée, des information biologiques significatives. Ce doctorat présente à la fois des méthodes bioinformatiques originales et des modèles mathématiques pour répondre à certaines questions spécifiques de Biologie Végétale en utilisant la plante Arabidopsis thaliana comme modèle. Premièrement, une analyse qualitative spatio-temporelle de profiles quantitatifs de transcripts et de protéines est utilisée pour montrer le rôle de la protéine BREVIS RADIX (BRX) dans le dialogue entre l'auxine et les cytokinines, des phytohormones, dans la croissance du méristème racinaire. Le noyau de ce travail de thèse est la caractérisation fonctionnelle de l'interaction entre la protéine BRX et la phytohormone auxine dans le méristème de la racine en utilisant des modèles informatiques basés sur des preuves expérimentales. Les hypothèses produites par le modèle ont mené à la découverte d'un schéma différentiel d'endocytose dans le méristème racinaire qui divise la réponse transcriptionnelle à l'auxine par le partitionnement de BRX de la membrane plasmique au noyau de la cellule. Cette information positionnelle crée une réponse transcriptionnelle à l'auxine qui dévie de la réponse canonique à l'auxine et est nécessaire pour soutenir l'expression d'un sous ensemble de gènes répondant à l'auxine et dépendant de BRX pour conduire la croissance du méristème. Dans la seconde partie de cette thèse de doctorat, nous avons caractérisé l'impact sur l'ensemble du génome des délétions à grande échelle sur quatre souches divergentes naturelles d'Arabidopsis, à travers l'intégration du séquençage à ultra-haut-débit avec l'hybridation génomique sur puces ADN. L'analyse des délétions identifiées a révélé qu'une proportion considérable de gènes codant était affectée, supportant l'idée d'un historique de réarrangement génomique modelé durant l'évolution. Dans la dernière partie de cette thèse, nous avons montré que le gène VÏP3 dans Arabidopsis a conservé un rôle évolutif dans la machinerie de dégradation des ARNm dans le sens 3' à 5', en appliquant une nouvelle approche pour l'analyse des données de séquençage d'ARNm issue de transcripts amplifiés aléatoirement. Dans son ensemble, cette recherche de doctorat contient des avancées majeures dans l'étude des variations génomiques naturelles des plantes et dans l'application de modèles morphodynamiques informatiques pour la caractérisation de réseaux biologiques essentiels à la plante. - Le développement des plantes est écrit dans leurs codes génétiques. Pour comprendre comment les plantes sont capables de s'adapter aux changements environnementaux, il est essentiel d'étudier comment leurs gènes gouvernent leur formation. Plus nous essayons de comprendre le fonctionnement d'une plante, plus nous réalisons la complexité des mécanismes biologiques, à tel point que l'utilisation d'outils et de modèles mathématiques devient indispensable. Dans ce travail, avec l'utilisation de la plante modèle Arabidopsis thalicinci nous avons résolu des problèmes biologiques spécifiques à travers le développement et l'application de méthodes informatiques concrètes. Dans un premier temps, nous avons investigué comment le gène BREVIS RADIX (BRX) régule le développement de la racine en contrôlant la réponse à deux hormones : l'auxine et la cytokinine. Nous avons employé une analyse statistique sur des mesures quantitatives de transcripts et de produits de gènes afin de démontrer que BRX joue un rôle antagonisant dans le dialogue entre ces deux hormones. Lorsque ce-dialogue moléculaire est perturbé, la racine primaire voit sa longueur dramatiquement réduite. Pour comprendre comment BRX répond à l'auxine, nous avons développé un modèle informatique basé sur des résultats expérimentaux. Les simulations successives ont mené à la découverte d'un signal positionnel qui contrôle la réponse de la racine à l'auxine par la régulation du mouvement intracellulaire de BRX. Dans la seconde partie de cette thèse, nous avons analysé le génome entier de quatre souches naturelles d'Arabidopsis et nous avons trouvé qu'une grande partie de leurs gènes étaient manquant par rapport à la souche de référence. Ce résultat indique que l'historique des modifications génomiques conduites par l'évolution détermine une disponibilité différentielle des gènes fonctionnels dans ces plantes. Dans la dernière partie de ce travail, nous avons analysé les données du transcriptome de la plante où le gène VIP3 était non fonctionnel. Ceci nous a permis de découvrir le rôle double de VIP3 dans la régulation de l'initiation de la transcription et dans la dégradation des transcripts. Ce rôle double n'avait jusqu'alors été démontrée que chez l'homme. Ce travail de doctorat supporte le développement et l'application de méthodologies informatiques comme outils inestimables pour résoudre la complexité des problèmes biologiques dans la recherche végétale. L'intégration de la biologie végétale et l'informatique est devenue de plus en plus importante pour l'avancée de nos connaissances sur le fonctionnement et le développement des plantes.

Recombinant " Physcomitrella patens " as a sensitive tool to study heat sensing and heat-shock signal transduction in plants

SUMMARY When exposed to heat stress, plants display a particular set of cellular and molecular responses, such as chaperones expression, which are highly conserved in all organisms. In chapter 1, I studied the ability of heat shock genes to become transiently and abundantly induced under various temperature regimes. To this aim, I designed a highly sensitive heat-shock dependent conditional gene expression system in the moss Physcomitrella patens, using the soybean heatinducible promoter (hsp17.3B). Heat-induced expression of various reporter genes was over three orders of magnitude, in tight correlation with the intensity and duration of the heat treatments. By performing repeated heating/cooling cycles, a massive accumulation of recombinant proteins was obtained. Interestingly, the hsp17.3B promoter was also activated by specific organic chemicals. Thus, in chapter 2, I took advantage of the extreme sensitivity of this promoter to small temperature variations to further address the role of various natural and organic chemicals and develop a plant based-bioassay that can serve as an early warning indicator of toxicity by pollutants and heavy metals. A screen of several organic pollutants from textile and paper industry showed that chlorophenols as well as sulfonated anthraquinones elicited a heat shock like response at noninducing temperatures. Their effects were synergistically amplified by mild elevated temperatures. In contrast to standard methods of pollutant detection, this plant-based biosensor allowed to monitor early stress-responses, in correlation with long-term toxic effect, and to attribute effective toxicity thresholds for pollutants, in a context of varying environmental cues. In chapter 3, I deepened the study of the primary mechanism by which plants sense mild temperature variations and trigger a cellular signal leading to the heat shock response. In addition to the above described heat-inducible reporter line, I generated a P. patens transgenic line to measure, in vivo, variations of cytosolic calcium during heat treatment, and another line to monitor the role of protein unfolding in heat-shock sensing and signalling. The heat shock signalling pathway was found to be triggered by the plasma membrane, where temperature up shift specifically induced the transient opening of a putative high afimity calcium channel. The calcium influx triggered a signalling cascade leading to the activation of the heat shock genes, independently on the presence of misfolded proteins in the cytoplasm. These results strongly suggest that changes in the fluidity of the plasma membrane are the primary trigger of the heatshocksignalling pathway in plants. The present thesis contributes to the understanding of the basic mechanism by which plants perceive and respond to heat and chemical stresses. This may contribute to developing appropriate better strategies to enhance plant productivity under the increasingly stressful environment of global warming. RÉSUME Les plantes exposées à des températures élevées déclenchent rapidement des réponses cellulaires qui conduisent à l'induction de gènes codant pour les heat shock proteins (HSPs). En fonction de la durée d'exposition et de la vitesse à laquelle la température augmente, les HSPs sont fortement et transitoirement induites. Dans le premier chapitre, cette caractéristique aété utilisée pour développer un système inductible d'expression de gènes dans la mousse Physcomitrella patens. En utilisant plusieurs gènes rapporteurs, j'ai montré que le promoteur du gène hsp17.3B du Soja est activé d'une manière. homogène dans tous les tissus de la mousse proportionnellement à l'intensité du heat shock physiologique appliqué. Un très fort taux de protéines recombinantes peut ainsi être produit en réalisant plusieurs cycles induction/recovery. De plus, ce promoteur peut également être activé par des composés organiques, tels que les composés anti-inflammatoires, ce qui constitue une bonne alternative à l'induction par la chaleur. Les HSPs sont induites pour remédier aux dommages cellulaires qui surviennent. Étant donné que le promoteur hsp17.3B est très sensible à des petites augmentations de température ainsi qu'à des composés chimiques, j'ai utilisé les lignées développées dans le chapitre 1 pour identifier des polluants qui déclenchent une réaction de défense impliquant les HSPs. Après un criblage de plusieurs composés, les chlorophénols et les antraquinones sulfonés ont été identifiés comme étant activateurs du promoteur de stress. La détection de leurs effets a été réalisée seulement après quelques heures d'exposition et corrèle parfaitement avec les effets toxiques détectés après de longues périodes d'exposition. Les produits identifiés montrent aussi un effet synergique avec la température, ce qui fait du biosensor développé dans ce chapitre un bon outil pour révéler les effets réels des polluants dans un environnement où les stress chimiques sont combinés aux stress abiotiques. Le troisième chapitre est consacré à l'étude des mécanismes précoces qui permettent aux plantes de percevoir la chaleur et ainsi de déclencher une cascade de signalisation spécifique qui aboutit à l'induction des gènes HSPs. J'ai généré deux nouvelles lignées afin de mesurer en temps réel les changements de concentrations du calcium cytosolique ainsi que l'état de dénaturation des protéines au cours du heat shock. Quand la fluidité de la membrane augmente après élévation de la température, elle semble induire l'ouverture d'un canal qui permet de faire entrer le calcium dans les cellules. Ce dernier initie une cascade de signalisation qui finit par activer la transcription des gènes HSPs indépendamment de la dénaturation de protéines cytoplasmiques. Les résultats présentés dans ce chapitre montrent que la perception de la chaleur se fait essentiellement au niveau de la membrane plasmique qui joue un rôle majeur dans la régulation des gènes HSPs. L'élucidation des mécanismes par lesquels les plantes perçoivent les signaux environnementaux est d'une grande utilité pour le développement de nouvelles stratégies afin d'améliorer la productivité des plantes soumises à des conditions extrêmes. La présente thèse contribue à décortiquer la voie de signalisation impliquée dans la réponse à la chaleur.