An autoregulatory loop controlling CYP1A1 gene expression: role of H(2)O(2) and NFI.

Cytochrome P450 1A1 (CYP1A1), like many monooxygenases, can produce reactive oxygen species during its catalytic cycle. Apart from the well-characterized xenobiotic-elicited induction, the regulatory mechanisms involved in the control of the steady-state activity of CYP1A1 have not been elucidated. We show here that reactive oxygen species generated from the activity of CYP1A1 limit the levels of induced CYP1A1 mRNAs. The mechanism involves the repression of the CYP1A1 gene promoter activity in a negative-feedback autoregulatory loop. Indeed, increasing the CYP1A1 activity by transfecting CYP1A1 expression vectors into hepatoma cells elicited an oxidative stress and led to the repression of a reporter gene driven by the CYP1A1 gene promoter. This negative autoregulation is abolished by ellipticine (an inhibitor of CYP1A1) and by catalase (which catalyzes H(2)O(2) catabolism), thus implying that H(2)O(2) is an intermediate. Down-regulation is also abolished by the mutation of the proximal nuclear factor I (NFI) site in the promoter. The transactivating domain of NFI/CTF was found to act in synergy with the arylhydrocarbon receptor pathway during the induction of CYP1A1 by 2,3,7,8-tetrachloro-p-dibenzodioxin. Using an NFI/CTF-Gal4 fusion, we show that NFI/CTF transactivating function is decreased by a high activity of CYP1A1. This regulation is also abolished by catalase or ellipticine. Consistently, the transactivating function of NFI/CTF is repressed in cells treated with H(2)O(2), a novel finding indicating that the transactivating domain of a transcription factor can be targeted by oxidative stress. In conclusion, an autoregulatory loop leads to the fine tuning of the CYP1A1 gene expression through the down-regulation of NFI activity by CYP1A1-based H(2)O(2) production. This mechanism allows a limitation of the potentially toxic CYP1A1 activity within the cell.

MDCT Arthrography of the Hip: Value of the Adaptive Statistical Iterative Reconstruction Technique and Potential for Radiation Dose Reduction

Au cours des deux dernières décennies, la technique d'imagerie arthro-scanner a bénéficié de nombreux progrès technologiques et représente aujourd'hui une excellente alternative à l'imagerie par résonance magnétique (IRM) et / ou arthro-IRM dans l'évaluation des pathologies de la hanche. Cependant, elle reste limitée par l'exposition aux rayonnements ionisants importante. Les techniques de reconstruction itérative (IR) ont récemment été mis en oeuvre avec succès en imagerie ; la littérature montre que l'utilisation ces dernières contribue à réduire la dose d'environ 40 à 55%, comparativement aux protocoles courants utilisant la rétroprojection filtrée (FBP), en scanner de rachis. A notre connaissance, l'utilisation de techniques IR en arthro-scanner de hanche n'a pas été évaluée jusqu'à présent. Le but de notre étude était d'évaluer l'impact de la technique ASIR (GE Healthcare) sur la qualité de l'image objective et subjective en arthro-scanner de hanche, et d'évaluer son potentiel en terme de réduction de dose. Pour cela, trente sept patients examinés par arthro-scanner de hanche ont été randomisés en trois groupes : dose standard (CTDIvol = 38,4 mGy) et deux groupes de dose réduite (CTDIvol = 24,6 ou 15,4 mGy). Les images ont été reconstruites en rétroprojection filtrée (FBP) puis en appliquant différents pourcentages croissants d'ASIR (30, 50, 70 et 90%). Le bruit et le rapport contraste sur bruit (CNR) ont été mesurés. Deux radiologues spécialisés en imagerie musculo-squelettique ont évalué de manière indépendante la qualité de l'image au niveau de plusieurs structures anatomiques en utilisant une échelle de quatre grades. Ils ont également évalué les lésions labrales et du cartilage articulaire. Les résultats révèlent que le bruit augmente (p = 0,0009) et le CNR diminue (p = 0,001) de manière significative lorsque la dose diminue. A l'inverse, le bruit diminue (p = 0,0001) et le contraste sur bruit augmente (p < 0,003) de manière significative lorsque le pourcentage d'ASIR augmente ; on trouve également une augmentation significative des scores de la qualité de l'image pour le labrum, le cartilage, l'os sous-chondral, la qualité de l'image globale (au delà de ASIR 50%), ainsi que le bruit (p < 0,04), et une réduction significative pour l'os trabuculaire et les muscles (p < 0,03). Indépendamment du niveau de dose, il n'y a pas de différence significative pour la détection et la caractérisation des lésions labrales (n=24, p = 1) et des lésions cartilagineuses (n=40, p > 0,89) en fonction du pourcentage d'ASIR. Notre travail a permis de montrer que l'utilisation de plus de 50% d'ASIR permet de reduire de manière significative la dose d'irradiation reçue par le patient lors d'un arthro-scanner de hanche tout en maintenant une qualité d'image diagnostique comparable par rapport à un protocole de dose standard utilisant la rétroprojection filtrée.

Influence of structural heterogeneities and of large scale topography on imbricate gravitational rock slope failures: New insights from 3-D physical modeling and geomorphological analysis

Initial topography and inherited structural discontinuities are known to play a dominant role in rock slope stability. Previous 2-D physical modeling results demonstrated that even if few preexisting fractures are activated/propagated during gravitational failure all of those heterogeneities had a great influence on mobilized volume and its kinematics. The question we address in the present study is to determine if such a result is also observed in 3-D. As in 2-D previous models we examine geologically stable model configuration, based upon the well documented landslide at Randa, Switzerland. The 3-D models consisted of a homogeneous material in which several fracture zones were introduced in order to study simplified but realistic configurations of discontinuities (e.g. based on natural example rather than a parametric study). Results showed that the type of gravitational failure (deep-seated landslide or sequential failure) and resulting slope morphology evolution are the result of the interplay of initial topography and inherited preexisting fractures (orientation and density). The three main results are i) the initial topography exerts a strong control on gravitational slope failure. Indeed in each tested configuration (even in the isotropic one without fractures) the model is affected by a rock slide, ii) the number of simulated fracture sets greatly influences the volume mobilized and its kinematics, and iii) the failure zone involved in the 1991 event is smaller than the results produced by the analog modeling. This failure may indicate that the zone mobilized in 1991 is potentially only a part of a larger deep-seated landslide and/or wider deep seated gravitational slope deformation.

Control of pancreatic β-cell mass and function by gluco-incretin hormones : identification of novel regulatory mechanisms for the treatment of diabetes

Summary : Control of pancreatic ß-cell mass and function by gluco-incretin hormones: Identification of novel regulatory mechanisms for the treatment of diabetes The ß-cells of islets of Langerhans secrete insulin to reduce hyperglycemia. The number of pancreatic islet ß-cells and their capacity to secrete insulin is modulated in normal physiological conditions to respond to the metabolic demand of the organism. A failure of the endocrine pancreas to maintain an adequate insulin secretory capacity due to a reduced ß-cell number and function underlies the pathogenesis of both type 1 and type 2 diabetes. The molecular mechanisms controlling the glucose competence of mature ß-cells, i.e., the magnitude of their insulin secretion response to glucose, ß-cell replication, their differentiation from precursor cells and protection against apoptosis are poorly understood. To investigate these mechanisms, we studied the effects on ß-cells of the gluco-incretin hormones, glucose-dependent insulinotropic polypeptide (GIP) and glucagon-like peptide-1 (GLP-1) which are secreted by intestinal endocrine cells after food intake. Besides acutely potentiating glucose-stimulated insulin secretion, these hormones induce ß-cell differentiation from precursor cells, stimulate mature ß-cell replication, and protect them against apoptosis. Therefore, understanding the molecular basis for gluco-incretin action may lead to the uncovering of novel ß-cell regulatory events with potential application for the treatment or prevention of diabetes. Islets from mice with inactivation of both GIP and GLP-1 receptor genes (dK0) present a defect in glucose-induced insulin secretion and are more sensitive than control islets to cytokine-induced apoptosis. To search for regulatory genes, that may control both glucose competence and protection against apoptosis, we performed comparative transcriptomic analysis of islets from control and dK0 mice. We found a strong down-regulation of the IGF1 Rexpression in dK0 islets. We demonstrated in both a mouse insulin-secreting cell line and primary islets, that GLP-1 stimulated IGF-1R expression and signaling. Importantly, GLP-1induced IGF-1R-dependent Akt phosphorylation required active secretion, indicating the presence of an autocrine activation mechanism. We further showed that activation of IGF-1R signaling was dependent on the secretion of IGF-2 and IGF-2 expression was regulated by nutrients. Finally, we demonstrated that the IGF-Z/IGF-1R autocrine loop was required for GLP-1 i) to protect ß-cells against cytokine-induced apoptosis, ii) to enhance their glucose competence and iii) to increase ß-cell proliferation. Résumé : Contrôle de la masse des cellules ß pancréatiques et de leur fonction par les hormones glucoincrétines: Identification de nouveaux mécanismes régulateurs pour le traitement du diabète Les cellules ß des îlots de Langerhans sécrètent l'insuline pour diminuer l'hyperglycémie. Le nombre de cellules ß et leur capacité à sécréter l'insuline sont modulés dans les conditions physiologiques normales pour répondre à la demande métabolique de l'organisme. Un échec du pancréas endocrine à maintenir sa capacité sécrétoire d'insuline dû à une diminution du nombre et de la fonction des cellules ß conduit au diabète de type 1 et de type 2. Les mécanismes moléculaires contrôlant la compétence au glucose des cellules ß matures, tels que, l'augmentation de la sécrétion d'insuline en réponse au glucose, la réplication des cellules ß, leur différentiation à partir de cellules précurseurs et la protection contre l'apoptose sont encore peu connus. Afin d'examiner ces mécanismes, nous avons étudié les effets sur les cellules ß des hormones gluco-incrétines, glucose-dépendent insulinotropic polypeptide (G1P) et glucagon-like peptide-1 (GLP-1) qui sont sécrétées par les cellules endocrines de l'intestin après la prise alimentaire. En plus de potentialiser la sécrétion d'insuline induite par le glucose, ces hormones induisent la différentiation de cellules ß à partir de cellules précurseurs, stimulent leur prolifération et les protègent contre l'apoptose. Par conséquent, comprendre les mécanismes d'action des gluco-incrétines permettrait de découvrir de nouveaux processus régulant les cellules ß avec d'éventuelles applications dans le traitement ou la prévention du diabète. Les îlots de souris ayant une double inactivation des gènes pour les récepteurs du GIP et du GLP-1 (dK0) présentent un défaut de sécrétion d'insuline stimulée par le glucose et une sensibilité accrue à l'apoptose induite par les cytokines. Afin de déterminer les gènes régulés, qui pourraient contrôler à la fois la compétence au glucose et la protection contre l'apoptose, nous avons effectué une analyse comparative transcriptomique sur des îlots de souris contrôles et dKO. Nous avons constaté une forte diminution de l'expression d'IGF-1R dans les îlots dKO. Nous avons démontré, à la fois dans une lignée cellulaire murine sécrétant l'insuline et dans îlots primaires, que le GLP-1 stimulait l'expression d'IGF-1R et sa voie de signalisation. Par ailleurs, la phosphorylation d'Akt dépendante d'IGF1-R induite parle GLP-1 nécessite une sécrétion active, indiquant la présence d'un mécanisme d'activation autocrine. Nous avons ensuite montré que l'activation de la voie de signalisation d'IGF-1R était dépendante de la sécrétion d'IGF-2, dont l'expression est régulée par les nutriments. Finalement, nous avons démontré que la boucle autocrine IGF-2/IGF-1R est nécessaire pour le GLP-1 i) pour protéger les cellules ß contre l'apoptose induite par les cytokines, ii) pour améliorer la compétence au glucose et iii) pour augmenter la prolifération des cellules ß. Résumé tout public : Contrôle de la masse des cellules ß pancréatiques et de leur fonction par les hormones gluco-incrétines: Identification de nouveaux mécanismes régulateurs pour le traitement du diabète Chez les mammifères, la concentration de glucose sanguine (glycémie) est régulée et maintenue à une valeur relativement constante d'environ 5 mM. Cette régulation est principalement contrôlée par 2 hormones produites par les îlots pancréatiques de Langerhans: l'insuline sécrétée par les cellules ß et le glucagon sécrété par les cellules a. A la suite d'un repas, l'augmentation de la glycémie entraîne la sécrétion d'insuline ce qui permet le stockage du glucose dans le foie, les muscles et le tissu adipeux afin de diminuer le taux de glucose circulant. Lors d'un jeûne, la diminution de la glycémie permet la sécrétion de glucagon favorisant alors la production de glucose par le foie, normalisant ainsi la glycémie. Le nombre de cellules ß et leur capacité sécrétoire s'adaptent aux variations de la demande métabolique pour assurer une normoglycémie. Une destruction complète ou partielle des cellules ß conduit respectivement au diabète de type 1 et de type 2. Bien que l'augmentation de la glycémie soit le facteur stimulant de la sécrétion d'insuline, des hormones gluco-incrétines, principalement le GLP-1 (glucagon-like peptide-1) et le GIP (glucose-dependent insulinotropic polypeptide) sont libérées par l'intestin en réponse aux nutriments (glucose, acides gras) et agissent au niveau des cellules ß, potentialisant la sécrétion d'insuline induite par le glucose, stimulant leur prolifération, induisant la différentiation de cellules précurseurs en cellules ß matures et les protègent contre la mort cellulaire (apoptose). Afin d'étudier plus en détail ces mécanismes, nous avons généré des souris déficientes pour les récepteurs du GIP et du GLP-l. Les îlots pancréatiques de ces souris présentent un défaut de sécrétion d'insuline stimulée par le glucose et une sensibilité accrue à l'apoptose par rapport aux îlots de souris contrôles. Nous avons donc cherché les gènes régulés pas ces hormones contrôlant la sécrétion d'insuline et la protection contre l'apoptose. Nous avons constaté une forte diminution de l'expression du récepteur à l'IGF-1 (IGF-1R) dans les îlots de souris déficientes pour les récepteurs des gluco-incrétines. Nous avons démontré dans un model de cellules ß en culture et d'îlots que le GLP-1 augmentait l'expression d'IGF-1R et la sécrétion de son ligand (IGF-2) permettant l'activation de la voie de signalisation. Finalement, nous avons montré que l'activation de la boucle IGF-2/IGF-1R induite par le GLP-1 était nécessaire pour la protection contre l'apoptose, l'augmentation de la sécrétion et la prolifération des cellules ß.

An exquisite cross-control mechanism among endothelial cell fate regulators directs the plasticity and heterogeneity of lymphatic endothelial cells.

Arteriovenous-lymphatic endothelial cell fates are specified by the master regulators, namely, Notch, COUP-TFII, and Prox1. Whereas Notch is expressed in the arteries and COUP-TFII in the veins, the lymphatics express all 3 cell fate regulators. Previous studies show that lymphatic endothelial cell (LEC) fate is highly plastic and reversible, raising a new concept that all 3 endothelial cell fates may co-reside in LECs and a subtle alteration can result in a reprogramming of LEC fate. We provide a molecular basis verifying this concept by identifying a cross-control mechanism among these cell fate regulators. We found that Notch signal down-regulates Prox1 and COUP-TFII through Hey1 and Hey2 and that activated Notch receptor suppresses the lymphatic phenotypes and induces the arterial cell fate. On the contrary, Prox1 and COUP-TFII attenuate vascular endothelial growth factor signaling, known to induce Notch, by repressing vascular endothelial growth factor receptor-2 and neuropilin-1. We show that previously reported podoplanin-based LEC heterogeneity is associated with differential expression of Notch1 in human cutaneous lymphatics. We propose that the expression of the 3 cell fate regulators is controlled by an exquisite feedback mechanism working in LECs and that LEC fate is a consequence of the Prox1-directed lymphatic equilibrium among the cell fate regulators.

Adaptive strategy for the statistical analysis of connectomes.

We study an adaptive statistical approach to analyze brain networks represented by brain connection matrices of interregional connectivity (connectomes). Our approach is at a middle level between a global analysis and single connections analysis by considering subnetworks of the global brain network. These subnetworks represent either the inter-connectivity between two brain anatomical regions or by the intra-connectivity within the same brain anatomical region. An appropriate summary statistic, that characterizes a meaningful feature of the subnetwork, is evaluated. Based on this summary statistic, a statistical test is performed to derive the corresponding p-value. The reformulation of the problem in this way reduces the number of statistical tests in an orderly fashion based on our understanding of the problem. Considering the global testing problem, the p-values are corrected to control the rate of false discoveries. Finally, the procedure is followed by a local investigation within the significant subnetworks. We contrast this strategy with the one based on the individual measures in terms of power. We show that this strategy has a great potential, in particular in cases where the subnetworks are well defined and the summary statistics are properly chosen. As an application example, we compare structural brain connection matrices of two groups of subjects with a 22q11.2 deletion syndrome, distinguished by their IQ scores.

Glucagon-like peptide-1 protects beta-cells against apoptosis by increasing the activity of an IGF-2/IGF-1 receptor autocrine loop.

OBJECTIVE: The gluco-incretin hormones glucagon-like peptide (GLP)-1 and gastric inhibitory peptide (GIP) protect beta-cells against cytokine-induced apoptosis. Their action is initiated by binding to specific receptors that activate the cAMP signaling pathway, but the downstream events are not fully elucidated. Here we searched for mechanisms that may underlie this protective effect. RESEARCH DESIGN AND METHODS: We performed comparative transcriptomic analysis of islets from control and GipR(-/-);Glp-1-R(-/-) mice, which have increased sensitivity to cytokine-induced apoptosis. We found that IGF-1 receptor expression was markedly reduced in the mutant islets. Because the IGF-1 receptor signaling pathway is known for its antiapoptotic effect, we explored the relationship between gluco-incretin action, IGF-1 receptor expression and signaling, and apoptosis. RESULTS: We found that GLP-1 robustly stimulated IGF-1 receptor expression and Akt phosphorylation and that increased Akt phosphorylation was dependent on IGF-1 but not insulin receptor expression. We demonstrated that GLP-1-induced Akt phosphorylation required active secretion, indicating the presence of an autocrine activation mechanism; we showed that activation of IGF-1 receptor signaling was dependent on the secretion of IGF-2. We demonstrated, both in MIN6 cell line and primary beta-cells, that reducing IGF-1 receptor or IGF-2 expression or neutralizing secreted IGF-2 suppressed GLP-1-induced protection against apoptosis. CONCLUSIONS: An IGF-2/IGF-1 receptor autocrine loop operates in beta-cells. GLP-1 increases its activity by augmenting IGF-1 receptor expression and by stimulating secretion; this mechanism is required for GLP-1-induced protection against apoptosis. These findings may lead to novel ways of preventing beta-cell loss in the pathogenesis of diabetes.

TECTONICS OF THE HELVETIC NAPPE SYSTEM (W SWITZERLAND): CONTROL OF STRAIN LOCALIZATION AND BASEMENT-COVER DEFORMATION. Insights from models based on continuum mechanics

The Helvetic nappe system in Western Switzerland is a stack of fold nappes and thrust sheets em-placed at low grade metamorphism. Fold nappes and thrust sheets are also some of the most common features in orogens. Fold nappes are kilometer scaled recumbent folds which feature a weakly deformed normal limb and an intensely deformed overturned limb. Thrust sheets on the other hand are characterized by the absence of overturned limb and can be defined as almost rigid blocks of crust that are displaced sub-horizontally over up to several tens of kilometers. The Morcles and Doldenhom nappe are classic examples of fold nappes and constitute the so-called infra-Helvetic complex in Western and Central Switzerland, respectively. This complex is overridden by thrust sheets such as the Diablerets and Wildhörn nappes in Western Switzerland. One of the most famous example of thrust sheets worldwide is the Glariis thrust sheet in Central Switzerland which features over 35 kilometers of thrusting which are accommodated by a ~1 m thick shear zone. Since the works of the early Alpine geologist such as Heim and Lugeon, the knowledge of these nappes has been steadily refined and today the geometry and kinematics of the Helvetic nappe system is generally agreed upon. However, despite the extensive knowledge we have today of the kinematics of fold nappes and thrust sheets, the mechanical process leading to the emplacement of these nappe is still poorly understood. For a long time geologist were facing the so-called 'mechanical paradox' which arises from the fact that a block of rock several kilometers high and tens of kilometers long (i.e. nappe) would break internally rather than start moving on a low angle plane. Several solutions were proposed to solve this apparent paradox. Certainly the most successful is the theory of critical wedges (e.g. Chappie 1978; Dahlen, 1984). In this theory the orogen is considered as a whole and this change of scale allows thrust sheet like structures to form while being consistent with mechanics. However this theoiy is intricately linked to brittle rheology and fold nappes, which are inherently ductile structures, cannot be created in these models. When considering the problem of nappe emplacement from the perspective of ductile rheology the problem of strain localization arises. The aim of this thesis was to develop and apply models based on continuum mechanics and integrating heat transfer to understand the emplacement of nappes. Models were solved either analytically or numerically. In the first two papers of this thesis we derived a simple model which describes channel flow in a homogeneous material with temperature dependent viscosity. We applied this model to the Morcles fold nappe and to several kilometer-scale shear zones worldwide. In the last paper we zoomed out and studied the tectonics of (i) ductile and (ii) visco-elasto-plastic and temperature dependent wedges. In this last paper we focused on the relationship between basement and cover deformation. We demonstrated that during the compression of a ductile passive margin both fold nappes and thrust sheets can develop and that these apparently different structures constitute two end-members of a single structure (i.e. nappe). The transition from fold nappe to thrust sheet is to first order controlled by the deformation of the basement. -- Le système des nappes helvétiques en Suisse occidentale est un empilement de nappes de plis et de nappes de charriage qui se sont mis en place à faible grade métamorphique. Les nappes de plis et les nappes de charriage sont parmi les objets géologiques les plus communs dans les orogènes. Les nappes de plis sont des plis couchés d'échelle kilométrique caractérisés par un flanc normal faiblement défor-mé, au contraire de leur flanc inverse, intensément déformé. Les nappes de charriage, à l'inverse se caractérisent par l'absence d'un flanc inverse bien défini. Elles peuvent être définies comme des blocs de croûte terrestre qui se déplacent de manière presque rigide qui sont déplacés sub-horizontalement jusqu'à plusieurs dizaines de kilomètres. La nappe de Mordes et la nappe du Doldenhorn sont des exemples classiques de nappes de plis et constitue le complexe infra-helvétique en Suisse occidentale et centrale, respectivement. Ce complexe repose sous des nappes de charriages telles les nappes des Diablerets et du Widlhörn en Suisse occidentale. La nappe du Glariis en Suisse centrale se distingue par un déplacement de plus de 35 kilomètres qui s'est effectué à la faveur d'une zone de cisaillement basale épaisse de seulement 1 mètre. Aujourd'hui la géométrie et la cinématique des nappes alpines fait l'objet d'un consensus général. Malgré cela, les processus mécaniques par lesquels ces nappes se sont mises en place restent mal compris. Pendant toute la première moitié du vingtième siècle les géologues les géologues ont été confrontés au «paradoxe mécanique». Celui-ci survient du fait qu'un bloc de roche haut de plusieurs kilomètres et long de plusieurs dizaines de kilomètres (i.e., une nappe) se fracturera de l'intérieur plutôt que de se déplacer sur une surface frictionnelle. Plusieurs solutions ont été proposées pour contourner cet apparent paradoxe. La solution la plus populaire est la théorie des prismes d'accrétion critiques (par exemple Chappie, 1978 ; Dahlen, 1984). Dans le cadre de cette théorie l'orogène est considéré dans son ensemble et ce simple changement d'échelle solutionne le paradoxe mécanique (la fracturation interne de l'orogène correspond aux nappes). Cette théorie est étroitement lié à la rhéologie cassante et par conséquent des nappes de plis ne peuvent pas créer au sein d'un prisme critique. Le but de cette thèse était de développer et d'appliquer des modèles basés sur la théorie de la méca-nique des milieux continus et sur les transferts de chaleur pour comprendre l'emplacement des nappes. Ces modèles ont été solutionnés de manière analytique ou numérique. Dans les deux premiers articles présentés dans ce mémoire nous avons dérivé un modèle d'écoulement dans un chenal d'un matériel homogène dont la viscosité dépend de la température. Nous avons appliqué ce modèle à la nappe de Mordes et à plusieurs zone de cisaillement d'échelle kilométrique provenant de différents orogènes a travers le monde. Dans le dernier article nous avons considéré le problème à l'échelle de l'orogène et avons étudié la tectonique de prismes (i) ductiles, et (ii) visco-élasto-plastiques en considérant les transferts de chaleur. Nous avons démontré que durant la compression d'une marge passive ductile, a la fois des nappes de plis et des nappes de charriages peuvent se développer. Nous avons aussi démontré que nappes de plis et de charriages sont deux cas extrêmes d'une même structure (i.e. nappe) La transition entre le développement d'une nappe de pli ou d'une nappe de charriage est contrôlé au premier ordre par la déformation du socle. -- Le système des nappes helvétiques en Suisse occidentale est un emblement de nappes de plis et de nappes de chaînage qui se sont mis en place à faible grade métamoiphique. Les nappes de plis et les nappes de charriage sont parmi les objets géologiques les plus communs dans les orogènes. Les nappes de plis sont des plis couchés d'échelle kilométrique caractérisés par un flanc normal faiblement déformé, au contraire de leur flanc inverse, intensément déformé. Les nappes de charriage, à l'inverse se caractérisent par l'absence d'un flanc inverse bien défini. Elles peuvent être définies comme des blocs de croûte terrestre qui se déplacent de manière presque rigide qui sont déplacés sub-horizontalement jusqu'à plusieurs dizaines de kilomètres. La nappe de Morcles and la nappe du Doldenhorn sont des exemples classiques de nappes de plis et constitue le complexe infra-helvétique en Suisse occidentale et centrale, respectivement. Ce complexe repose sous des nappes de charriages telles les nappes des Diablerets et du Widlhörn en Suisse occidentale. La nappe du Glarüs en Suisse centrale est certainement l'exemple de nappe de charriage le plus célèbre au monde. Elle se distingue par un déplacement de plus de 35 kilomètres qui s'est effectué à la faveur d'une zone de cisaillement basale épaisse de seulement 1 mètre. La géométrie et la cinématique des nappes alpines fait l'objet d'un consensus général parmi les géologues. Au contraire les processus physiques par lesquels ces nappes sont mises en place reste mal compris. Les sédiments qui forment les nappes alpines se sont déposés à l'ère secondaire et à l'ère tertiaire sur le socle de la marge européenne qui a été étiré durant l'ouverture de l'océan Téthys. Lors de la fermeture de la Téthys, qui donnera naissance aux Alpes, le socle et les sédiments de la marge européenne ont été déformés pour former les nappes alpines. Le but de cette thèse était de développer et d'appliquer des modèles basés sur la théorie de la mécanique des milieux continus et sur les transferts de chaleur pour comprendre l'emplacement des nappes. Ces modèles ont été solutionnés de manière analytique ou numérique. Dans les deux premiers articles présentés dans ce mémoire nous nous sommes intéressés à la localisation de la déformation à l'échelle d'une nappe. Nous avons appliqué le modèle développé à la nappe de Morcles et à plusieurs zones de cisaillement provenant de différents orogènes à travers le monde. Dans le dernier article nous avons étudié la relation entre la déformation du socle et la défonnation des sédiments. Nous avons démontré que nappe de plis et nappes de charriages constituent les cas extrêmes d'un continuum. La transition entre nappe de pli et nappe de charriage est intrinsèquement lié à la déformation du socle sur lequel les sédiments reposent.

Dietary folates and cancer risk in a network of case-control studies.

Background Folate deficiency leads to DNA damage and inadequate repair, caused by a decreased synthesis of thymidylate and purines. We analyzed the relationship between dietary folate intake and the risk of several cancers. Patients and methods The study is based on a network of case-control studies conducted in Italy and Switzerland in 1991-2009. The odds ratios (ORs) for dietary folate intake were estimated by multiple logistic regression models, adjusted for major identified confounding factors. Results For a few cancer sites, we found a significant inverse relation, with ORs for an increment of 100 μg/day of dietary folate of 0.65 for oropharyngeal (1467 cases), 0.58 for esophageal (505 cases), 0.83 for colorectal (2390 cases), 0.72 for pancreatic (326 cases), 0.67 for laryngeal (851 cases) and 0.87 for breast (3034 cases) cancers. The risk estimates were below unity, although not significantly, for cancers of the endometrium (OR = 0.87, 454 cases), ovary (OR = 0.86, 1031 cases), prostate (OR = 0.91, 1468 cases) and kidney (OR = 0.88, 767 cases), and was 1.00 for stomach cancer (230 cases). No material heterogeneity was found in strata of sex, age, smoking and alcohol drinking. Conclusions Our data support a real inverse association of dietary folate intake with the risk of several common cancers.

Molecular modeling study of the binding and signaling properties of the TCRpMHC complex

The activation of the specific immune response against tumor cells is based on the recognition by the CD8+ Cytotoxic Τ Lymphocytes (CTL), of antigenic peptides (p) presented at the surface of the cell by the class I major histocompatibility complex (MHC). The ability of the so-called T-Cell Receptors (TCR) to discriminate between self and non-self peptides constitutes the most important specific control mechanism against infected cells. The TCR/pMHC interaction has been the subject of much attention in cancer therapy since the design of the adoptive transfer approach, in which Τ lymphocytes presenting an interesting response against tumor cells are extracted from the patient, expanded in vitro, and reinfused after immunodepletion, possibly leading to cancer regression. In the last decade, major progress has been achieved by the introduction of engineered lypmhocytes. In the meantime, the understanding of the molecular aspects of the TCRpMHC interaction has become essential to guide in vitro and in vivo studies. In 1996, the determination of the first structure of a TCRpMHC complex by X-ray crystallography revealed the molecular basis of the interaction. Since then, molecular modeling techniques have taken advantage of crystal structures to study the conformational space of the complex, and understand the specificity of the recognition of the pMHC by the TCR. In the meantime, experimental techniques used to determine the sequences of TCR that bind to a pMHC complex have been used intensively, leading to the collection of large repertoires of TCR sequences that are specific for a given pMHC. There is a growing need for computational approaches capable of predicting the molecular interactions that occur upon TCR/pMHC binding without relying on the time consuming resolution of a crystal structure. This work presents new approaches to analyze the molecular principles that govern the recognition of the pMHC by the TCR and the subsequent activation of the T-cell. We first introduce TCRep 3D, a new method to model and study the structural properties of TCR repertoires, based on homology and ab initio modeling. We discuss the methodology in details, and demonstrate that it outperforms state of the art modeling methods in predicting relevant TCR conformations. Two successful applications of TCRep 3D that supported experimental studies on TCR repertoires are presented. Second, we present a rigid body study of TCRpMHC complexes that gives a fair insight on the TCR approach towards pMHC. We show that the binding mode of the TCR is correctly described by long-distance interactions. Finally, the last section is dedicated to a detailed analysis of an experimental hydrogen exchange study, which suggests that some regions of the constant domain of the TCR are subject to conformational changes upon binding to the pMHC. We propose a hypothesis of the structural signaling of TCR molecules leading to the activation of the T-cell. It is based on the analysis of correlated motions in the TCRpMHC structure. - L'activation de la réponse immunitaire spécifique dirigée contre les cellules tumorales est basée sur la reconnaissance par les Lymphocytes Τ Cytotoxiques (CTL), d'un peptide antigénique (p) présenté à la suface de la cellule par le complexe majeur d'histocompatibilité de classe I (MHC). La capacité des récepteurs des lymphocytes (TCR) à distinguer les peptides endogènes des peptides étrangers constitue le mécanisme de contrôle le plus important dirigé contre les cellules infectées. L'interaction entre le TCR et le pMHC est le sujet de beaucoup d'attention dans la thérapie du cancer, depuis la conception de la méthode de transfer adoptif: les lymphocytes capables d'une réponse importante contre les cellules tumorales sont extraits du patient, amplifiés in vitro, et réintroduits après immunosuppression. Il peut en résulter une régression du cancer. Ces dix dernières années, d'importants progrès ont été réalisés grâce à l'introduction de lymphocytes modifiés par génie génétique. En parallèle, la compréhension du TCRpMHC au niveau moléculaire est donc devenue essentielle pour soutenir les études in vitro et in vivo. En 1996, l'obtention de la première structure du complexe TCRpMHC à l'aide de la cristallographie par rayons X a révélé les bases moléculaires de l'interaction. Depuis lors, les techniques de modélisation moléculaire ont exploité les structures expérimentales pour comprendre la spécificité de la reconnaissance du pMHC par le TCR. Dans le même temps, de nouvelles techniques expérimentales permettant de déterminer la séquence de TCR spécifiques envers un pMHC donné, ont été largement exploitées. Ainsi, d'importants répertoires de TCR sont devenus disponibles, et il est plus que jamais nécessaire de développer des approches informatiques capables de prédire les interactions moléculaires qui ont lieu lors de la liaison du TCR au pMHC, et ce sans dépendre systématiquement de la résolution d'une structure cristalline. Ce mémoire présente une nouvelle approche pour analyser les principes moléculaires régissant la reconnaissance du pMHC par le TCR, et l'activation du lymphocyte qui en résulte. Dans un premier temps, nous présentons TCRep 3D, une nouvelle méthode basée sur les modélisations par homologie et ab initio, pour l'étude de propriétés structurales des répertoires de TCR. Le procédé est discuté en détails et comparé à des approches standard. Nous démontrons ainsi que TCRep 3D est le plus performant pour prédire des conformations pertinentes du TCR. Deux applications à des études expérimentales des répertoires TCR sont ensuite présentées. Dans la seconde partie de ce travail nous présentons une étude de complexes TCRpMHC qui donne un aperçu intéressant du mécanisme d'approche du pMHC par le TCR. Finalement, la dernière section se concentre sur l'analyse détaillée d'une étude expérimentale basée sur les échanges deuterium/hydrogène, dont les résultats révèlent que certaines régions clés du domaine constant du TCR sont sujettes à un changement conformationnel lors de la liaison au pMHC. Nous proposons une hypothèse pour la signalisation structurelle des TCR, menant à l'activation du lymphocyte. Celle-ci est basée sur l'analyse des mouvements corrélés observés dans la structure du TCRpMHC.

Regulation of innate and adaptive immunity by Notch.

Coordinated function of the innate and adaptive arms of the immune system in vertebrates is essential to promote protective immunity and to avoid immunopathology. The Notch signalling pathway, which was originally identified as a pleiotropic mediator of cell fate in invertebrates, has recently emerged as an important regulator of immune cell development and function. Notch was initially shown to be a key determinant of cell-lineage commitment in developing lymphocytes, but it is now known to control the homeostasis of several innate cell populations. Moreover, the roles of Notch in adaptive immunity have expanded to include the regulation of T cell differentiation and function. The aim of this Review is to summarize the current status of immune regulation by Notch. A better understanding of Notch function in both innate and adaptive immunity will hopefully provide multiple avenues for therapeutic intervention in disease.

Adaptive frequency tracking of the baseline ECG identifies the site of atrial fibrillation termination by catheter ablation

Multiple organization indices have been used to predict the outcome of stepwise catheter ablation in long-standing persistent atrial fibrillation (AF), however with limited success. Our study aims at developinginnovative organization indices from baseline ECG (i.e. during the procedure, before ablation) in orderto identify the site of AF termination by catheter ablation. Seventeen consecutive male patients (age60 ± 5 years, AF duration 7 ± 5 years) underwent a stepwise catheter ablation. Chest lead V6 was placedin the back (V6b). QRST cancelation was performed from chest leads V1 to V6b. Using an innovativeadaptive harmonic frequency tracking, two measures of AF organization were computed to quantify theharmonics components of ECG activity: (1) the adaptive phase difference variance (APD) between theAF harmonic components as a measure of AF regularity, and (2) and adaptive organization index (AOI)evaluating the cyclicity of the AF oscillations. Both adaptive indices were compared to indices computedusing a time-invariant approach: (1) ECG AF cycle length (AFCL), (2) the spectrum based organizationindex (OI), and (3) the time-invariant phase difference TIPD. Long-standing persistent AF was terminatedinto sinus rhythm or atrial tachycardia in 13/17 patients during stepwise ablation, 11 during left atriumablation (left terminated patients - LT), 2 during the right atrium ablation (right terminated patients -RT), and 4 were non terminated (NT) and required electrical cardioversion. Our findings showed that LTpatients were best separated from RT/NT before ablation by the duration of sustained AF and by AOI onchest lead V1 and APD from the dorsal lead V6b as compared to ECG AFCL, OI and TIPD, respectively. Ourresults suggest that adaptive measures of AF organization computed before ablation perform better thantime-invariant based indices for identifying patients whose AF will terminate during ablation within theleft atrium. These findings are indicative of a higher baseline organization in these patients that could beused to select candidates for the termination of AF by stepwise catheter ablation.© 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Focal dystonia and the Sensory-Motor Integrative Loop for Enacting (SMILE).

Performing accurate movements requires preparation, execution, and monitoring mechanisms. The first two are coded by the motor system, the latter by the sensory system. To provide an adaptive neural basis to overt behaviors, motor and sensory information has to be properly integrated in a reciprocal feedback loop. Abnormalities in this sensory-motor loop are involved in movement disorders such as focal dystonia, a hyperkinetic alteration affecting only a specific body part and characterized by sensory and motor deficits in the absence of basic motor impairments. Despite the fundamental impact of sensory-motor integration mechanisms on daily life, the general principles of healthy and pathological anatomic-functional organization of sensory-motor integration remain to be clarified. Based on the available data from experimental psychology, neurophysiology, and neuroimaging, we propose a bio-computational model of sensory-motor integration: the Sensory-Motor Integrative Loop for Enacting (SMILE). Aiming at direct therapeutic implementations and with the final target of implementing novel intervention protocols for motor rehabilitation, our main goal is to provide the information necessary for further validating the SMILE model. By translating neuroscientific hypotheses into empirical investigations and clinically relevant questions, the prediction based on the SMILE model can be further extended to other pathological conditions characterized by impaired sensory-motor integration.

Contribution of the gap junction proteins Connexin40 and Connexin43 to the control of blood pressure

Summary Cells in tissues and organs coordinate their activities by communicating with each other through intercellular channels named gap junctions. These channels are conduits between the cytoplasmic compartments of adjacent cells, allowing the exchange of small molecules which may be crucial for hormone secretion. Renin is normally secreted in a regulated manner by specific cells of the juxtaglomerular apparatus located within the renal cortex. Gap junctional communication may be requisite to maintain an accurate functioning in coordination of renin-producing cells, more especially as renin is of paramount importance for the control of blood pressure. Connexin43 (Cx43) and Cx40 form gap junctions that link in vivo the cells of the juxtaglomerular apparatus. Cx43 links the endothelial cells, whereas gap junctions made of Cx40 connect the endothelial cells, the renin secreting cells, as well as the endothelial cells of to the renin-secreting cells of the afferent arteriole. The observation that loss of Cx40 results in chronic hypertension associated with altered vasomotion and signal conduction along arterioles, has lead us to suggest that connexins may contribute to control blood pressure by participating to the integration of various mechanical, osmotic and electrochemical stimuli involved in the control of renin secretion and by mediating the adaptive changes of the vascular wall induced by elevated blood pressure and mechanical stress. We therefore postulated that the absence of Cx40 could have deleterious effects on the coordinated functioning of the renin-containing cells, hence accounting for hypertension. In the first part of my thesis, we reported that Cx40-deficient mice (Cx40) are hypertensive due to increased plasma renin levels and numbers of renin-producing cells. Besides, we demonstrated that prostaglandins and nitric oxide, which are possible mediators in the regulation of renin secretion by the macula densa, exert a critical role in the mechanisms controlling blood pressure ín Cx40 knockout hypertensive mice. In view of previous studies that stated avessel-specifc increase in the expression of Cx43 during renin-dependent hypertension, we hypothesized that Cx43 channels are particularly well-matched to integrate the response of cells constituting the vascular wall to hypertensive conditions. Using transgenic mice in which Cx43 was replaced by Cx32, we revealed that the replacement of Cx43 by Cx32 is associated with decreased expression and secretion of renin and prevent the renin-dependent hypertension which is normally induced in the 2K1C model. To gain insights into the regulation of connexins in two separate tissues exposed to the same fluid pressure, the second part of my thesis work was dedicated to the study of the impact of chronic hypertension and related hypertrophy on the expression of the cardiovascular connexins (Cx40, Cx37, Cx43 and Cx45) in mouse aorta and heart. Our results documented that the expression of connexins is differentially regulated in mouse aorta. according to the models of hypertension. Thus, blood pressure induces mechanical forces that differentially alter the expression of vascular connexins in order to respond to an adaptation of the aortic wall observed under pathological conditions. Altogether these data provide the first evidences that intercellular communication mediated by gap junctions is required for a proper renin secretion from the juxtaglomerular apparatus in order to control blood pressure.

A regulatory network for the efficient control of transgene expression.

BACKGROUND: Expression of heterologous genes in mammalian cells or organisms for therapeutic or experimental purposes often requires tight control of transgene expression. Specifically, the following criteria should be met: no background gene activity in the off-state, high gene expression in the on-state, regulated expression over an extended period, and multiple switching between on- and off-states. METHODS: Here, we describe a genetic switch system for controlled transgene transcription using chimeric repressor and activator proteins functioning in a novel regulatory network. In the off-state, the target transgene is actively silenced by a chimeric protein consisting of multimerized eukaryotic transcriptional repression domains fused to the DNA-binding tetracycline repressor. In the on-state, the inducer drug doxycycline affects both the derepression of the target gene promoter and activation by the GAL4-VP16 transactivator, which in turn is under the control of an autoregulatory feedback loop. RESULTS: The hallmark of this new system is the efficient transgene silencing in the off-state, as demonstrated by the tightly controlled expression of the highly cytotoxic diphtheria toxin A gene. Addition of the inducer drug allows robust activation of transgene expression. In stably transfected cells, this control is still observed after months of repeated cycling between the repressed and activated states of the target genes. CONCLUSIONS: This system permits tight long-term regulation when stably introduced into cell lines. The underlying principles of this network system should have general applications in biotechnology and gene therapy.