Lymph node stromal cells in homeostasis and immune response

Summary : Antigen-specific T lymphocytes constantly patrol the body to search for invading pathogens. Given the large external and internal body surfaces that need to be surveyed, a sophisticated strategy is necessary to facilitate encounters between T cells and pathogens. Dendritic cells present at all body surfaces are specialized in capturing pathogens and bringing them to T zones of secondary lymphoid organs, such as the lymph nodes and the spleen. Here, dendritic cells present antigenic fragments and activate the rare antigen-specific T lymphocytes. This induction of an immune response is facilitated in multiple ways by a dense network of poorly characterized stromal cells, termed fibroblastic reticular cells (FRCs). They constitutively produce the chemokines CCL21 and CCL19, which attract naïve T cells and dendritic cells into the T zone. Further, they provide an adhesion scaffold for dendritic cells and a migration scaffold for naïve T cells, allowing efficient screening of dendritic cell by thousands of T cells. FRCs also form a system of microchannels (conduits) that allows rapid transport of antigen or cytokines from the subcapsular sinus to the T zone. We characterized lymph node FRCS by flow cytometry, immunofluorescence microscopy, real time PCR and functional assays and could show that FRCs are a unique type of myofibroblasts which produce the T cell survival factor IL-7. This function was shown to be critically involved in regulating the size of the peripheral T cell pool and further demonstrates the importance of FRCs in maintaining immunocompetence. As we observed that some dendritic cells also express the receptor for IL-7, we expected a similar function of IL-7 in their survival. Surprisingly, we found no role for IL-7 in their survival but in their development. Analysis of hematopoietic precursors suggested that part of the dendritic cell pool develops out of an IL-7 dependent precursor, which maybe shared with lymphocytes. During the induction of an immune response, lymph node homeostasis is drastically altered when the lymph node expands several-fold in size to accommodate many more lymphocytes. Here, we describe that this expansion of the T zone is accompanied by the activation and proliferation of FRCs thereby preserving T zone architecture and function. This expansion of the FRC network is regulated by antigen-independent and -dependent events. It demonstrates the incredible plasticity of this organ allowing clonal expansion of antigen-specific lymphocytes. Résumé : Les lymphocytes T, spécifiques pour un antigène particulier, patrouillent constamment le corps à la recherche de l'invasion de pathogène. A cause des grandes surfaces externes et internes du corps, une stratégie sophistiquée est nécessaire afin de faciliter les rencontres entre les cellules T et les agents pathogènes. Les cellules dendritiques présentes dans toutes les surfaces du corps sont spécialisées dans la capture des agents pathogènes et dans le transport vers les zones T des organes lymphoïdes secondaires, comme les ganglions lymphatiques et la rate. Dans ces organes, les cellules dendritiques présentent les fragments antigéniques et activent les lymphocytes T rares. L'induction de cette réponse immunitaire est facilitée de différentes manières par un réseau dense de cellules strornales mal caractérisé, appelées 'fibroblastic reticular tells' (FRCs). FRCs produisent constitutivement les chimiokines CCL21 et CCL19, qui attirent les lymphocytes T naïfs et les cellules dendritiques vers la zone T. En outre, elles donnent une base d'adhérence pour les cellules dendritiques et elles attirent les cellules T naïves vers les cellules dendritiques. Les FRCs forment des petits canaux (ou conduits) qui permettent le transport rapide d'antigènes solubles ou de cytokines vers la zone T. Nous avons caractérisé les FRCs par cytométrie en flux, immunofluorescence et par PCR en temps réel et nous avons démontré que les FRCs sont un type unique de rnyofibroblastes qui produisent un facteur de survie des cellules T, l'Interleukine-7. Il a été démontré que cette fonction est cruciale afin d'augmenter la taille et la diversité du répertoire de cellules T, et ainsi, maintenir l'immunocompétence. Comme nous avons observé que certaines cellules dendritiques expriment également le récepteur de l'IL-7, nous avons testé une fonction similaire dans leur survie. Étonnamment, nous n'avons pas trouvé de rôle pour l'IL-7 dans leur survie, mais dans leur développement. L'analyse des précurseurs hématopoïétiques a suggéré qu'une fraction des cellules dendritiques se développe à partir des précurseurs dépendants de l'IL-7, qui sont probablement partagés avec les lymphocytes. Au cours de l'induction d'une réponse immunitaire, l'homéostasie du ganglion lymphatique est considérablement modifiée. En effet, sa taille augmente considérablement afin d'accueillir un plus grand nombre de lymphocytes. Nous décrivons ici que cet élargissement de la zone T est accompagné par l'activation et 1a prolifération des FRCs, préservant l'architecture et la fonction de la zone T. Cette expansion du réseau des FRCs est régie par des évènements à la fois dépendants et indépendants de l'antigène. Cela montre l'incroyable plasticité de cet organe qui permet l'expansion clonale des lymphocytes T spécifiques.

Profils de réponse immunitaire innée et adaptative lors d'infections aiguës par le virus de l'hépatite B, de la dengue et influenza A

Les réponses immunitaires innées et adaptatives déclenchées par une infection virale chez l'humain sont classiquement décrites comme une succession d'événements communs à tous les virus- la réponse innée, caractérisés par la libération rapide de cytokines antivirales et des chémokines, recrutant monocytes, NK et lymphocytes Τ vers le site d'infection, suivis par l'activation de l'immunité adaptative. Notre compréhension de la dynamique de ces mécanismes dynamiques est limitée chez l'humain. En effet, il existe peu d'études portant sur la cinétique et l'analyse quantitative de la réponse Τ spécifique au virus, parallèlement aux aspects plus qualitatifs de cette réponse (cytokines sériques produites lors de différentes infections virales, notamment). Méthode: Nous avons étudiés trois groupes de patients tous recrutés au cours de la phase aiguë d'une infection par le virus de la dengue (28 patients), le virus influenza A (13 patients) et le virus de l'hépatite Β (HBV) (13 patients). Nous avons analysé le profil d'activation (CD38, HLA-DR) et de prolifération (Ki-67, Bcl-2) des lymphocytes Τ CD8+ (par cytométrie de flux), de façon longitudinale à différents timepoints (depuis le début des symptômes jusqu'à rémission totale) en quantifiant 15 cytokines et chémokines (par Luminex multiplex biométrie immunoassay) dans le sérum des patients infectés. Résultats: Nous avons comparé le profil des réponses innée et adaptative chez les 3 types d'infection virales; les patients infectés par l'HBV ont une fréquence élevée de CD8+ spécifiques activés et proliférant ainsi que des taux sériques élevés de TNF-α et d'IFN-γ. Les patients infectés par le virus de la dengue et par le virus Influenza présentent quant à eux une activation CD 8+ moins intense mais une forte expression de la réponse innée, marquée par une élévation des cytokines IFN-α, IFN-γ, et TNF-α. De plus, une particularité des patients infectés par le virus de la dengue est de présenter une élévation marquée des cytokines immunorégulatrices (IL-10, IL- 1RA). Conclusion: Ces résultats permettent de montrer que la réponse immunologique consécutive à une infections virale spécifique est caractérisée par sa propre signature, tant au niveau de la production de cytokines/chemokines que de la quantité des lymphocytes Τ CD+8+ spécifiques activés et proliférantes. Ce travail contribue ainsi à une meilleure compréhension de l'immunité antivirale chez les humains, grâce à la description de la cinétique et de la quantification des cellules Τ CD8+ activées et des taux de cytokines dans chaque infection étudiée. Abstract Knowledge of innate and adaptive immune parameters triggered by viral infections is limited but important for understanding disease pathogenesis. We performed a comparative longitudinal analysis of serum cytokines/chemokines and of virus-activated CD8 Τ cells population in patients with acute dengue, influenza A or HBV infections from onset to disease recovery. We observed that each viral infection is characterized by its own signature of cytokines/chemokines production and size of activated and proliferating CD8 Τ cell pool. This is, to our knowledge, the first comparative longitudinal study of the immune response in human subjects in three distinct viral infections.

Health effects of occupational exposure to traffic particles and noise

Exposure to fine particles and noise has been linked to cardiovascular diseases and elevated cardiovascular mortality affecting the worldwide population. Residence and/or work in proximity to emission sources as for example road traffic leads to an elevated exposure and a higher risk for adverse health effects. Highway maintenance workers spend most of their work time in traffic and are exposed regularly to particles and noise. The aims of this thesis were to provide a better understanding of the workers' mixed exposure to particles and noise and to assess cardiopulmonary short term health effects in relation to this exposure. Exposure and health data were collected in collaboration with 8 maintenance centers of the Swiss Road Maintenance Services located in the cantons Bern, Fribourg and Vaud in western Switzerland. Repeated measurements with 18 subjects were conducted during 50 non-consecutive work shifts between Mai 2010 and February 2012, equally distributed over all seasons. In the first part of this thesis we tested and validated measurements of ultrafine particles with a miniature diffusion size classifier (miniDiSC) - a novel particle counting device that was used for the exposure assessment during highway maintenance work. We found that particle numbers and average particle size measured by the miniDiSC were highly correlated with data from the P-TRAK, a condensation particle counter (CPC), as well as from a scanning mobility particle sizer (SMPS). However, the miniDiSC measured significantly more particles than the P-TRAK and significantly less than the SMPS in its full size range. Our data suggests that the instrument specific cutoffs were the main reason for the different particle counts. The first main objective of this thesis was to investigate the exposure of highway maintenance workers to air pollutants and noise, in relation to the different maintenance activities. We have seen that the workers are regularly exposed to high particle and noise levels. This was a consequence of close proximity to highway traffic and the use of motorized working equipment such as brush cutters, chain saws, generators and pneumatic hammers during which the highest exposure levels occurred. Although exposure to air pollutants were not critical if compared to occupational exposure limits, the elevated exposure to particles and noise may lead to a higher risk for cardiovascular diseases in this worker population. The second main objective was to investigate cardiopulmonary short-term health effects in relation to the particle and noise exposure during highway maintenance work. We observed a PM2.5 related increase of the acute-phase inflammation markers C-reactive protein and serum amyloid A and a decrease of TNFa. Heart rate variability increased as a consequence of particle as well as noise exposure. Increased high frequency power indicated a stronger parasympathetic influence on the heart. Elevated noise levels during recreational time, after work, were related to increased blood pressure. Our data confirmed that highway maintenance workers are exposed to elevated levels of particles and noise as compared to the average population. This exposure poses a cardiovascular health risk and it is therefore important to make efforts to better protect the workers health. The use of cleaner machines during maintenance work would be a major step to improve the workers' situation. Furthermore, regulatory policies with the aim of reducing combustion and non-combustion emissions from road traffic are important for the protection of workers in traffic environments and the entire population.

Comparison of neoadjuvant cisplatin-based chemotherapy versus radiochemotherapy followed by resection for stage III (N2) NSCLC

Résumé : Objectif: Analyse d'un traitement de chimiothérapie à base de cisplatine de type néoadjuvant en comparaison à un traitement de radio-chimiothérapie suivi de la résection chirurgicale chez des patients présentant un carcinome pulmonaire non à petites cellules de stade Ill (N2) prouvé histologiquement par médiastinoscopie. Evaluation de la morbidité postopératoire, du down-staging ganglionnaire, des taux de survie globale et sans récidive ainsi que du site de récidive. Matériel et méthodes : 82 patients ont été inclus dans l'étude entre Janvier 1994 et Juin 2003, parmi eux 36 ont été traités avec une chimiothérapie néoadjuvante à base de cisplatine et doxétacel (groupe l). Les autres 46 patients ont été soumis à une radio-chimiothérapie néoadjuvante avec administration de 44 Gy (groupe II), soit de façon séquentielle (25 cas) soit concomitante (21 cas). Dans tous les cas des métastases à distance ont été exclues par une évaluation préopératoire comprenant une scintigraphie osseuse, un Ct scan thoraco-abdominal, ou un examen PET scan ainsi qu'une IRM cérébrale. La médiastinoscopie effectuée avant le traitement d'induction chez la totalité des patients, de même que la résection chirurgicale de la tumeur pulmonaire et la lymphadenectomie médiastinale ont été effectuées par le même chirurgien. Résultats : La tumeur pulmonaire était de stade Ti à T2 dans respectivement 47% et 28% des patients des groupes (e II, T3 dans 45% et 41% et T4 dans 8% et 31% des cas. Le type de résection effectué (lobectomie, lobectomie en manchon, pneumonectomie) était comparable dans les deux collectifs (p=0.03) Le taux de mortalité postopératoire à 90 jours était de respectivement 3% et 4 "Vo (p=0.6). Une résection complète (RO) a pu être obtenue dans 92% et 94% des cas (p=0.6) avec un downstaging ganglionnaire médiastinal dans 61% et 78% des patients respectivement (p<0.001). Les taux de survie globale à 5 ans et de survie sans récidive à 5 ans s'élevaient à 40% et à 36% respectivement, sans différence significative entre des tumeurs de stade Ti à T3 et T4. Le taux de survie globale n'était pas significativement différent entre les deux modalités de traitement d'induction, toutefois après radio-chimiothérapie on observait une plus longue survie sans récidive (p.0.04). Il n'y avait par ailleurs pas de différence significative, en termes de morbidité post-opératoire, résecabilité, downstaging ganglionnaire, survie globale et sans récidive, entre les patients traités par radio-chimiothérapie séquentielle ou concomitante. Conclusions : En cas de carcinome pulmonaire non à petites cellules de stade III (N2) un traitement d'induction par radio chimiothérapie suivi de la résection chirurgicale est associé avec un meilleur downstaqing médiastinal ainsi qu'une plus longue survie sans récidive en comparaison au traitement d'induction par chimiothérapie seule. Abstract : Objective: Comparison of prospectively treated patients with neoadjuvant cisplatin-based chemotherapy vs radiochemotherapy followed by resection for mediastinoscopically proven stage III NZ non-small cell lung cancer with respect to postoperative morbidity, pathological nodal downstaging, overall and disease-free survival, and site of recurrence. Methods: Eighty-two patients were enrolled between January 1994 to June 2003, 36 had cisplatin and doxetacel-based chemotherapy (group I) and 46 cisplatin-based radiochemotherapy up to 44 Gy (group II), either as sequential (25 patients) or concomitant (21 patients) treatment. All patients had evaluation of absence of distant metastases by bone scintigraphy, thoracoabdominal CT scan or PET scan, and brain MRI, and all underwent pre-induction mediastinoscopy, resection and mediastinal lymph node dissection by the same surgeon. Results: Group I and II comprised T1/2 tumors in 47 and 28%, 13 tumors in 45 and 41%, and 14 tumors in 8 and 31% of the patients, respectively (P=0.03). There was a similar distribution of the extent of resection (lobectomy, sleeve lobectomy, left and right pneumonectomy) in both groups (P=0.9). Group I and II revealed a postoperative 90-d mortality of 3 and 4% (P=0.6), a RO-resection rate of 92 and 94% (P=0.9), and a pathological mediastinal downstaging in 61 and 78% of the patients (P<0.01), respectively. 5y-overall survival and disease-free survival of all patients were 40 and 36%, respectively, without significant difference between T1-3 and T4 tumors. There was no significant difference in overall survival rate in either induction regimens, however, radiochemotherapy was associated with a longer disease-free survival than chemotherapy (P=0.04). There was no significant difference between concurrent vs sequential radiochemotherapy with respect to postoperative morbidity, resectability, pathological nodal downstaging, survival and disease-free survival. Conclusions: Neoadjuvant cisplatin-based radiochemotherapy was associated with a similar postoperative mortality, an increased pathological nodal downstaging and a better disease-free survival as compared to cisplatin doxetacel-based chemotherapy in patients with stage III (N2) NSCLC although a higher number of 14 tumors were admitted to radiochemotherapy.

Neuroprotection in cerebral ischemia with XG-102, a new peptide inhibitor of JNK

Abstract Stroke or cerebrovascular accident, whose great majority is of ischemic nature, is the third leading cause of mortality and long lasting disability in industrialised countries. Resulting from the loss of blood supply to the brain depriving cerebral tissues of oxygen and glucose, it induces irreversible neuronal damages. Despite the large amount of research carried out into the causes and pathogenic features of cerebral ischemia the progress toward effective treatments has been poor. Apart the clot-busting drug tissue-type plasminogen activator (tPA) as effective therapy for acute stroke (reperfusion by thrombolysis) but limited to a low percentage of patients, there are currently no other approved medical treatments. The need for new therapy strategies is therefore imperative. Neuronal death in cerebral ischemia is among others due to excitotoxic mechanisms very early after stroke onset. One of the main involved molecular pathways leading to excitotoxic cell death is the c-Jun NH2-terminal kinase (JNK) pathway. Several studies have already shown the efficacy of a neuroprotective agent of a new type, a dextrogyre peptide synthesized in the retro inverso form (XG102, formerly D-JNKI1), which is protease-resistant and cell-penetrating and that selectively and strongly blocks the access of JNK to many of its targets. A powerful protection was observed with this compound in several models of ischemia (Borsello et al. 2003;Hirt et al. 2004). This chimeric compound, made up of a 10 amino acid TAT transporter sequence followed by a 20 amino acids JNK binding domain (JBD) sequence from JNK inhibitor protein (JIP) molecule, induced both a major reduction in lesion size and improved functional outcome. Moreover it presents a wide therapeutic window. XG-102 has proved its powerful efficacy in an occlusion model of middle cerebral artery in mice with intracérebroventricular (i.c.v.) injection but in order to be able to consider the development of this drug for human ischemic stroke it was therefore necessary to determine the feasibility of its systemic administration. The studies being the subject of this thesis made it possible to show a successful neuroprotection with XG-102 administered systemically after transient mouse middle cerebral artery occlusion (MCAo). Moreover our data. provided information about the feasibility to combine XG-102 with tPA without detrimental action on cell survival. By combining the benefits from a reperfusion treatment with the effects of a neuroprotective compound, it would represent the advantage of bringing better chances to protect the cerebral tissue. Résumé L'attaque cérébrale ou accident vasculaire cérébral, dont la grande majorité est de nature ischémique, constitue la troisième cause de mortalité et d'infirmité dans les pays industrialisés. Résultant de la perte d'approvisionnement de sang au cerveau privant les tissus cérébraux d'oxygène et de glucose, elle induit des dommages neuronaux irréversibles. En dépit du nombre élevé de recherches effectuées pour caractériser les mécanismes pathogènes de l'ischémie. cérébrale, les progrès vers des traitements efficaces restent pauvres. Excepté l'activateur tissulaire du plasminogène (tPA) dont le rôle est de désagréger les caillots sanguins et employé comme thérapie efficace contre l'attaque cérébrale aiguë (reperfusion par thrombolyse) mais limité à un faible pourcentage de patients, il n'y a actuellement aucun autre traitement médical approuvé. Le besoin de nouvelles stratégies thérapeutiques est par conséquent impératif. La mort neuronale dans l'ischémie cérébrale est entre autres due à des mécanismes excitotoxiques survenant rapidement après le début de l'attaque cérébrale. Une des principales voies moléculaires impliquée conduisant à la mort excitotoxique des cellules est la voie de la c-Jun NH2terminal kinase (JNK). Plusieurs études ont déjà montré l'efficacité d'un agent neuroprotecteur d'un nouveau type, un peptide dextrogyre synthétisé sous la forme retro inverso (XG-102, précédemment D-JNKI1) résistant aux protéases, capable de pénétrer dans les cellules et de bloquer sélectivement et fortement l'accès de JNK à plusieurs de ses cibles. Une puissante protection a été observée avec ce composé dans plusieurs modèles d'ischémie (Borsello et al. 2003;Hirt et al. 2004). Ce composé chimérique, construit à partir d'une séquence TAT de 10 acides aminés suivie par une séquence de 20 acides aminés d'un domaine liant JNK (JBD) issu de la molécule JNK protéine inhibitrice. (JIP), induit à la fois une réduction importante de la taille de lésion et un comportement fonctionnel amélioré. De plus il présente une fenêtre thérapeutique étendue. XG-102 a prouvé sa puissante efficacité dans un modèle d'occlusion de l'artère cérébrale moyenne chez la souris avec injection intracerebroventriculaire (i.c.v.) mais afin de pouvoir envisager le développement de ce composé pour l'attaque cérébrale chez l'homme, il était donc nécessaire de déterminer la faisabilité de son administration systémique. Les études faisant l'objet de cette thèse ont permis de montrer une neuroprotection importante avec XG-102 administré de façon systémique après l'occlusion transitoire de l'artère cérébrale moyenne chez la souris (MCAo). De plus nos données ont fourni des informations quant à la faisabilité de combiner XG-102 et tPA, démontrant une protection efficace par XG-102 malgré l'action nuisible du tPA sur la survie des cellules. En combinant les bénéfices de la reperfusion avec les effets d'un composé neurooprotecteur, cela représenterait l'avantage d'apporter des meilleures chances de protéger le tissu cérébral.

Conflict resolution and evolution of social structures in insect societies

In colonies of social Hymenoptera (which include all ants, as well as some wasp and bee species), only queens reproduce whereas workers generally perform other tasks. The evolution of worker's reproductive altruism can be explained by kin selection, which states that workers can indirectly transmit copies of their genes by helping the reproduction of relatives. The relatedness between queens and workers may however be low, particularly when there are multiple queens per colony, which limits the transmission of copies of workers genes and increases potential conflicts between colony members. In this thesis, we investigated the link between social structure variations and conflicts, and explored the mechanisms involved in variation of colony queen number in ants. According to kin selection, workers should rear the brood they are most related to. In social Hymenoptera, males are haploid whereas females (workers and queens) are diploid. As a result, workers can be up to three times more related to females than males in some colonies, where they should consequently favour the production of females. In contrast, queens are equally related to daughters and sons in all types of colonies and therefore should favour a balanced sex ratio. In a meta-analysis across all studies of social Hymenoptera, we showed that colony sex ratio is generally largely influenced by workers. Hence, the evolution of social structures where queens and workers are equally related to males and females may contribute to decrease the conflict between the two castes over colony sex ratio. Another conflict between queens and workers can occur over male production. Many species contain workers that still have the ability to lay haploid eggs. In some social structures, workers are on average more related to sons of queens than to sons of other workers. As a result, workers should eliminate worker-laid eggs to favour queen-laid eggs. We showed that in the ant Formica selysi, workers eliminate more worker-laid than queen-laid eggs, independently of colony social structure. These results therefore suggest that worker policing can evolve independently from relatedness, potentially because of costs of worker reproduction at the colony-level. Colony queen number is a key parameter that influences relatedness between group members. Queen body size is generally linked to the success of independent colony foundation by single queens and may influence the number of queens in the new colony. In the ant F. selysi, single-queen colonies produce larger queens than multiple-queen colonies. We showed that this association results from genes or maternal effects transmitted to the eggs. However, we also found that queens produced in colonies of the two social forms did not differ in their general ability to found new colonies independently. Queen body size may also influence queen dispersal ability and constrain small queens to be re-adopted in their original nest after mating at proximity. We tested the acceptance of new queens in another ant species, Formica paralugubris, which has numerous queens per colony. Our results show that workers do not discriminate between nestmate and foreign queens, and more generally accept new queens at a limited rate. To conclude, this thesis shows that mechanisms influencing variation in colony queen number and the influence of these changes on conflict resolution are complex. Data gathered in this thesis therefore constitute a solid background for further research on the evolution and the maintenance of complex organisations in insect societies.

Combined modality treatment with full-dose chemotherapy and concomitant boost radiotherapy for advanced head and neck carcinoma

Résumé Le but de cette étude est d'évaluer la faisabilité et l'efficacité d'un traitement des carcinomes pharyngo-laryngés avancés par combinaison de chimiothérapie intensive associé à une radiothérapie accélérée. Vingt-trois patients ont été inclus (age médian 54 ans, entre 35 et 70 ans). Les localisations tumorales étaient l'hypopharynx (n=7), base de langue (n=10), nasopharynx (n=2) ou l'oesophage proximal (n.1), ou sans porte d'entrée (n=3). Le traitement comprend trois cycles de chimiothérapie (cisplatin 100mg/m2 à J1 ; 5-FU 1000mg/m2 par jour pendant 5 jours en perfusion continue, précédé par de l'amifostine 910mg/m2 ; répété toutes les trois semaines). La radiothérapie concomitante, accélérée (dose totale de 70Gy en 6 semaines) a été débuté au premier jour du deuxième cycle de chimiothérapie. Vingt et un patients ont pu achever la radiothérapie. Dix-huit patients étaient en rémission complète à la fin du traitement. Avec un suivi médian de 45 mois, le taux de survie globale atteint 56% (95% Cl, 32-79%). Le contrôle loco-régional était de 71% (95% CI, 52-91%). La toxicité associée au traitement consistait en une insuffisance rénale réversible (≥grade II) chez 9 patients (43%) et une agranulocytose fébrile chez 9 patients (43%). Tous les patients ont présenté une mucite modérée à sévère (grade II/III) et 19 patients ont montré une toxicité cutanée de grade III. En conclusion, le traitement combiné de radiothérapie accélérée avec une chimiothérapie concomitante à base de Cisplatin/5-FU full-dose avec amifostine est faisable. La toxicité est importante mais reste maîtrisable dans le cadre d'un centre multidisciplinaire. Le taux de survie globale à 4 ans est prometteur, la recherche en vue de traitements moins toxiques doit se poursuivre. Abstract The purpose of this study was to evaluate the feasibility and efficacy of a treatment concept combining three cycles of full-dose chemotherapy (CT) with concomitant accelerated uninterrupted radiotherapy (RI). Twenty- three patients (median age: 54 years, range: 35-70) with locally advanced squamous cell carcinoma of the head and neck (SCCHN) were included. The primary tumor involved the hypopharynx (n=7), base of the tongue (n=10), nasopharynx (n=2) or upper esophagus (n=1) or its location was unknown (n=3). Treatment consisted of three cycles of chemotherapy (cisplatin 100 mg/m2 on day 1; 5-FU 1,000 mg/m2 per day for 5 days as a continuous infusion, preceded by amifostine 910 mg/m2). repeated every 3 weeks. Uninterrupted concomitant boost-accelerated RI (total dose of 70 Gy in 6 weeks) started together on day 1 of the second cycle. All but two patients received the full course of RT. Eighteen patients achieved complete remission (78%). At a median follow-up of 45 months the overall survival was 56% (95% c.i. 32-79%) and the loco-regional control 71% (95% c.i. 52-91%). Toxicity involved reversible renal insufficiency of grade II in 9 patients (39%) and neutropenic fever in 9 patients (39%). All patients suffered from moderate to severe mucositis (grade HMI), and 19 patients presented cutaneous toxicity grade III. Concomitant boost-accelerated RI combined with concurrent full-dose cisplatin/5-FU chemotherapy and amifostine is feasible with manageable, although substantial, toxicity. The overall survival of 4 years is promising. Newer regimens causing less acute mucosal and skin toxicity are needed.

Characterization of novel hypertrophic signaling pathways activated by the AKAP-Lbc signaling complex in cardiomyocytes

RÉSUMÉL'hypertrophie cardiaque représente un mécanisme d'adaptation du myocarde en réponse à différents stress. Sur le long terme, l'hypertrophie cardiaque peut évoluer vers l'insuffisance cardiaque, l'une des principales causes de morbidité et de mortalité dans les pays industrialisés, pour cette raison, la communauté scientifique est très intéressée à élucider les voies de signalisation qui régulent ce phénomène pathologique dans le coeur.Notre laboratoire a montré que AKAP-Lbc, une protéine d'ancrage de la protéine kinase A (AKAPs), est principalement exprimée dans le coeur et peut réguler des processus importants tels que l'hypertrophie des cardiomyocytes.AKAP-Lbc fonctionne comme un facteur d'échange de nucléotides guanine (GEF) pour la petite Rho-GTPase RhoA. Cette fonction est activée par différents récepteurs qui activent son domaine Rho-GEF. Des études récentes ont démontré que AKAP-Lbc est impliquée dans la réponse hypertrophique des cardiomyocytes suite à l'activation des récepteurs α1-adrénergiques. Le but général de ce travail de thèse est la caractérisation de la voie de signalisation hypertrophique activée par AKAP-Lbc dans les cardiomyocytes.Mes travaux montrent que AKAP-Lbc organise un complexe macromoléculaire, comprenant les protéines kinases PKN, MLTK, MKK3 et p38 et active la protéine kinase p38 en réponse à l'activation des récepteurs α1-adrénergiques.Nos résultats indiquent que cette voie de signalisation au cours de la réponse hypertrophique active le facteur de transcription GATA4 et la protéine Hsp27.GATA4 est un important facteur de transcription qui régule la transcription de plusieurs gènes au cours de la réponse hypertrophique, alors que Hsp27 est une protéine chaperonne qui interagit avec le cytosquelette des cardiomyocytes et les protége contre le stress hypertrophique.Pris ensembles, ces études contribuent à comprendre comment le complexe de signalisation formé par AKAP-Lbc régule l'hypertrophie dans les cardiomyocytes. Au-delà de leur intérêt au niveau biochimique, ces travaux pourraient aussi contribuer à la compréhension du phénomène de l'hypertrophie dans le coeur.

Effects of short-term high-fructose diets in humans: modulation by environmental factors

It is currently suspected that sugar overconsumption, and more specifically fructose, may promote the development of obesity and of several cardio-metabolic disorders. However, environmental factors, such as fish oil and dietary proteins, may prevent some deleterious effects of fructose. The aim of this thesis was to identify potential environmental factors that may modulate the metabolic effects of fructose. The first study was designed to evaluate the impact of endurance exercise in healthy young men fed a high-fructose, isocaloric diet. Fructose-induced effects on lipid profile were totally prevented by endurance exercise and may be explained by an enhanced clearance of TRL-TG and the inhibition of de novo lipogenesis. As energy intake was adjusted to energy requirement, we can conclude that exercise acts on fructose metabolism independently of energy imbalance. The second study aimed at determining whether coffee and more specifically chlorogenic acid consumption may prevent fructose-induced intrahepatic lipids accumulation, hypertriglyceridemia and hepatic insulin resistance, through a stimulation of lipid oxidation. Coffee did not prevent the fructose-induced increase in IHCL or plasma TG. Interestingly, the three coffees tested prevented the decrease in hepatic insulin sensitivity, independently of their content in caffeine or chlorogenic acid. Finally, in the third study, we evaluated the effect of essential amino acid supplementation on the increase of hepatic lipids induced by a high-fructose diet. This intervention slightly decreased IHCL concentration. The exact mechanisms remain unidentified but may involve an increased secretion of VLDL-TG. In conclusion, the environmental factors evaluated allow to prevent some of the deleterious effects of fructose and suggest that recommendations on fructose consumption should also take into account environmental factors.

Outcomes of patients on dual-boosted PI regimens : experience of the Swiss HIV cohort study

Rapport de SynthèseLa thérapie antirétrovirale a progressée de manière significative depuis te début de l'épidémie du syndrome d'immunodéficience acquise (SIDA). Durant les 20 dernières années, plusieurs combinaisons de traitements ont été utilisées avec succès menant à une réduction de la mortalité associée. Par contre, le traitement a aussi engendré des cas de résistances multiples avec comme résultat, le besoin d'utiliser plusieurs molécules en combinaison, et une augmentation des cas de toxicité. Une stratégie souvent employée fût la combinaison de deux molécules inhibitrices de la protéase en même temps en combinaison avec une troisième molécule, le ritonavir. (DBPI).La cohorte Suisse sur le VIH existe depuis 1987 et permet d'étudier de façon longitudinale les patients qui y sont inscrits. Pour ce travail de thèse, nous avons étudié les patients inscrits à la cohorte suisse de 1996 à 2007 qui ont reçu une combinaison DBPI.Pendant la période étudiée, un total de 405 patients ont reçu un traitement DBPI, dont 295 patients ont reçu le DBPI pour plus de 6 mois. La durée médiane du traitement était de 2.2 ans. Sur les 287 patients qui étaient en échec viral au début du traitement (défini comme HIV RNA>400 copies/ml), 64.1% ont réussi à supprimer la virémie et 54.4% ont eu une suppression dans les 24 semaines qui ont suivi le début de la thérapie. Les patients avaient reçu en moyenne 6 combinaisons de traitement différentes avant le début de la thérapie DBPi. Pour les patients qui ont arrêté le traitement DBPI, la cause principale de l'arrêt était due au souhait du patient (48.3%), à l'échec virologique (22.5%) et à la toxicité (15.8%). Les patients ayant reçu le traitement après 1999, ou ayant été traités avec une combinaison de Lopinavir-ritonvir/saquinavir ou lopinavir-ritonavir/atazanavir arrivaient à supprimer leur virémie plus souvent que ceux qui avaient reçu d'autres combinaisons.Cette étude constitue la plus grande étude publiée sur le sujet de l'utilisation des DBPI pour les patients à résistances multiples. Malgré le fait que c'est une étude observationnelle, nous pouvons attester que le taux de succès était de 64.4%, le taux de toxicité était relativement bas (15.8%) et que la plus part des patients ont toléré ces combinaisons, malgré le taux élevé d'effets secondaires souvent rapportés. En somme, cette approche pourrait être envisagée dans des situations ou les nouveaux traitements tels que les inhibiteurs de l'intégrase et du CCR5 ne sont pas encore disponibles.

Fonction surrénalienne après bolus d'étomidate en chirurgie cardiaque : une étude rétrospective

Rapport de synthèse : Enjeux et contexte Etant le seul agent hypnotique à avoir des effets hémodynamiques négligeables, l'étomidate est souvent considéré comme l'agent anesthésique d'induction de choix lors de l'anesthésie de patients hémodynamiquement instables Cependant, une dose unique de cet hypnotique imidazolé inhibe la 11-ß hydroxylase, une enzyme mitochondriale de la phase terminale de la synthèse du cortisol. Au Centre Hospitalier Universitaire Vaudois, tout patient candidat à une chirurgie cardiaque reçoit de l'étomidate à l'induction de l'anesthésie. L'objectif de cette étude a été de déterminer l'incidence de dysfonction surrénalienne chez les patients subissant une chirurgie cardiaque et présentant un état de choc postopératoire nécessitant de hautes doses de noradrénaline. t Méthodes Une étude rétrospective et descriptive a été réalisée dans le service de médecine intensive adulte du Centre Hospitalier Universitaire Vaudois. Soixante-trois patients admis en réanimation après chirurgie cardiaque nécessitant plus de 0.2 νg/kg/min de noradrénaline au cours des premières 48 heures postopératoires ont été étudiés. L'insuffisance surrénalienne absolue a été définie par un cortisol basal inférieur à 414mmo/L, l'insuffisance surrénalienne relative par un cortisol basal entre 414mmo/L et 938nmo/L avec augmentation de la cortisolémie (à 60 minute .après un test de stimulation par 250Ng of corticotropine de synthèse) inférieure à 250mmo/L. Statistiques Les résultats ont été rapportés en médianes et extrêmes. Les comparaisons entre les groupes ont été réalisées, lorsque cela était indiqué, par un test Chi 2 ou un test de Wilcoxon. Pour les comparaisons répétées des taux de cortisol et des doses de noradrénaline, une correction de Bonferroni a été appliquée. Une valeur de p<0,05 a été considérée comme significative. Résultats : Quatorze patients [22%] ont présenté une fonction surrénalienne normale, 10 [16%] une insuffisance surrénalienne absolue et 39 [62%] une insuffisance surrénalienne relative. Tous les patients ont reçu une substitution stéroïdienne, sans aucune différence d'évolution clinique entre les différents groupes. Conclusions : L'incidence d'insuffisance surrénalienne chez les patients qui ont reçu un bolus d'étomidate à l'induction, subi une chirurgie cardiaque avec circulation extra-corporelle et présenté une défaillance circulatoire postopératoire est élevée. Il convient probablement de garder à l'esprit qu'une telle insuffisance peut contribuer à l'état de choc du patient. Dans de telles circonstances, l'exploration de la fonction surrénalienne et la suppléance par stéroïdes d'une éventuelle insuffisance surrénalienne en attendant les résultats des examens endocrinologiques devraient être discutés.

Prescribing practices in German and Swiss psychiatric university and in non-university hospitals : national differences

RÉSUMÉ Il existe dans la pratique de prescription des médicaments de grandes variations entre les hôpitaux. Ces variations sont d'origines multifactorielles, comme par exemple des traditions de prescriptions locales, des considérations pharmato-économiques, la disponibilité d'un médicament, des différences de population, la prévalence d'une maladie, etc. Les études disponibles sur les pratiques de prescription sont souvent réduites à un centre unique, à une région ou à un pays. L'emploi de méthodes et de définitions particulières a jusqu'à pressent limité des comparaisons plus étendues entre les pays et régions. Le but de cette étude est de comparer la pratique de prescription de nouveaux médicaments psychotropes dans des cliniques suisses et allemandes. Cinq hôpitaux psychiatriques ont été sélectionnés, faisant tous partie du projet AMSP, et représentant des cliniques suisses, allemandes, de niveau universitaire ou non. Des données sur 572 patients et 1745 prescriptions ont été collectées durant un jour précis. Les comparaisons ont été ajustées pour l'âge et le sexe. Une différence significative (p <0.001) a été trouvée dans la prescription de nouveaux médicaments antidépresseurs, les cliniciens suisses en donnant en moyenne plus (65.2%) que les allemands (48.3%). Aucune différence significative n'a été démontrée dans la prescription des nouveaux médicaments antipsychotiques atypiques. Il semble en conséquence que les psychiatres suisses ont une propension plus élevée à prescrire des nouveaux médicaments antidépresseurs. Cela semble être dû à des différences de traditions de prescriptions nationales ou régionales. D'autres études sont nécessaires pour investiguer les influences économiques sur la pratique de prescription dans des cliniques suisses et allemandes. SUMMARY Obiective: There are great variations between hospitals in the way drugs are prescribed and these variations may be due to multiple factors such as local prescribing traditions, pharmacoeconomic considerations, drug availability; regional differences of population, disease prevalence etc. Available studies on prescribing habits have, besides studies performed in a unique centre, until now often been restricted to single countries or regions and the comparisons across countries or regions have often been limited by the use of diverse methodologies and definitions. The aim of the present study was to compare drug prescriptions between German and Swiss psychiatric services with regard to their preference of newer psychotropics. Material, method: Five psychiatric hospitals, associated to the AMSP-project, were chosen to represent Swiss and German clinics, university and non-university settings. Data were available from one index day on 572 patients and 1745 prescriptions. The comparisons were adjusted for age and gender. Results: There was a significant difference (p < 0.001) with regard to the prescription of newer antidepressants (NAD), Swiss clinicians giving proportionally more (65.2 %) than the German psychiatrists (48.3 %). No significant difference was, on the other hand, found as to the proportion of atypical antipsychotics, the lack of difference being due to the higher proportion of clozapine among the atypical antipsychotics in Germany. Conclusion: There seems therefore to be a higher propensity for Swiss hospital psychiatrists to prescribe newer antidepressants. This seems to be due to national or regional prescribing traditions. Further studies are needed to investigate the economical influences on antidepressant prescribing in Swiss and German clinics.)

Adaptively weighted maximum likelihood estimation of discrete distributions

SummaryDiscrete data arise in various research fields, typically when the observations are count data.I propose a robust and efficient parametric procedure for estimation of discrete distributions. The estimation is done in two phases. First, a very robust, but possibly inefficient, estimate of the model parameters is computed and used to indentify outliers. Then the outliers are either removed from the sample or given low weights, and a weighted maximum likelihood estimate (WML) is computed.The weights are determined via an adaptive process such that if the data follow the model, then asymptotically no observation is downweighted.I prove that the final estimator inherits the breakdown point of the initial one, and that its influence function at the model is the same as the influence function of the maximum likelihood estimator, which strongly suggests that it is asymptotically fully efficient.The initial estimator is a minimum disparity estimator (MDE). MDEs can be shown to have full asymptotic efficiency, and some MDEs have very high breakdown points and very low bias under contamination. Several initial estimators are considered, and the performances of the WMLs based on each of them are studied.It results that in a great variety of situations the WML substantially improves the initial estimator, both in terms of finite sample mean square error and in terms of bias under contamination. Besides, the performances of the WML are rather stable under a change of the MDE even if the MDEs have very different behaviors.Two examples of application of the WML to real data are considered. In both of them, the necessity for a robust estimator is clear: the maximum likelihood estimator is badly corrupted by the presence of a few outliers.This procedure is particularly natural in the discrete distribution setting, but could be extended to the continuous case, for which a possible procedure is sketched.RésuméLes données discrètes sont présentes dans différents domaines de recherche, en particulier lorsque les observations sont des comptages.Je propose une méthode paramétrique robuste et efficace pour l'estimation de distributions discrètes. L'estimation est faite en deux phases. Tout d'abord, un estimateur très robuste des paramètres du modèle est calculé, et utilisé pour la détection des données aberrantes (outliers). Cet estimateur n'est pas nécessairement efficace. Ensuite, soit les outliers sont retirés de l'échantillon, soit des faibles poids leur sont attribués, et un estimateur du maximum de vraisemblance pondéré (WML) est calculé.Les poids sont déterminés via un processus adaptif, tel qu'asymptotiquement, si les données suivent le modèle, aucune observation n'est dépondérée.Je prouve que le point de rupture de l'estimateur final est au moins aussi élevé que celui de l'estimateur initial, et que sa fonction d'influence au modèle est la même que celle du maximum de vraisemblance, ce qui suggère que cet estimateur est pleinement efficace asymptotiquement.L'estimateur initial est un estimateur de disparité minimale (MDE). Les MDE sont asymptotiquement pleinement efficaces, et certains d'entre eux ont un point de rupture très élevé et un très faible biais sous contamination. J'étudie les performances du WML basé sur différents MDEs.Le résultat est que dans une grande variété de situations le WML améliore largement les performances de l'estimateur initial, autant en terme du carré moyen de l'erreur que du biais sous contamination. De plus, les performances du WML restent assez stables lorsqu'on change l'estimateur initial, même si les différents MDEs ont des comportements très différents.Je considère deux exemples d'application du WML à des données réelles, où la nécessité d'un estimateur robuste est manifeste : l'estimateur du maximum de vraisemblance est fortement corrompu par la présence de quelques outliers.La méthode proposée est particulièrement naturelle dans le cadre des distributions discrètes, mais pourrait être étendue au cas continu.

Using environmental niche modeling to understand biological invasions in a changing world

L'activité humaine affecte particulièrement la biodiversité, qui décline à une vitesse préoccupante. Parmi les facteurs réduisant la biodiversité, on trouve les espèces envahissantes. Symptomatiques d'un monde globalisé où l'échange se fait à l'échelle de la planète, certaines espèces, animales ou végétales, sont introduites, volontairement ou accidentellement par l'activité humaine (par exemple lors des échanges commerciaux ou par les voyageurs). Ainsi, ces espèces atteignent des régions qu'elles n'auraient jamais pu coloniser naturellement. Une fois introduites, l'absence de compétiteur peut les rendre particulièrement nuisibles. Ces nuisances sont plus ou moins directes, allant de problèmes sanitaires (p. ex. les piqûres très aigües des fourmis de feu, originaires d'Amérique du Sud et colonisant à une vitesse fulgurante les USA, l'Australie ou la Chine) à des nuisances sur la biodiversité (p. ex. les ravages de la perche du Nil sur la diversité unique des poissons Cichlidés du Lac Victoria). Il est donc important de pouvoir prévenir de telles introductions. De plus, pour le biologiste, ces espèces représentent une rare occasion de pouvoir comprendre les mécanismes évolutifs et écologiques qui expliquent le succès des envahissantes dans un monde où les équilibres sont bouleversés. Les modèles de niche environnementale sont un outil particulièrement utile dans le cadre de cette problématique. En reliant des observations d'espèces aux conditions environnementales où elles se trouvent, ils peuvent prédire la distribution potentielle des envahissantes, permettant d'anticiper et de mieux limiter leur impact. Toutefois, ils reposent sur des hypothèses pas évidentes à démontrer. L'une d'entre elle étant que la niche d'une espèce reste constante dans le temps, et dans l'espace. Le premier objectif de mon travail est de comparer si la niche d'une espèce envahissante diffère entre sa distribution d'origine native et celle d'origine introduite. En étudiant 50 espèces de plantes et 168 espèces de Mammifères, je démontre que c'est le cas et que par corolaire, il est possible de prédire leurs distributions. La deuxième partie de mon travail consiste à comprendre quelles seront les interactions entre le changement climatiques et les envahissantes, afin d'estimer leur impact sous un climat réchauffé. En étudiant la distribution de 49 espèces de plantes envahissantes, je démontre que les montagnes, régions relativement préservée par ce problème, deviendront bien plus exposées aux risques d'invasions biologiques. J'expose aussi comment les interactions entre l'activité humaine, le réchauffement climatique et les espèces envahissantes menacent la vigne sauvage en Europe et propose des zones géographiques particulièrement adaptée pour sa conservation. Enfin, à une échelle beaucoup plus locale, je montre qu'il est possible d'utiliser ces modèles de niches le long d'une rivière à une échelle extrêmement fine (1 mètre), potentiellement utile pour rationnaliser des mesures de conservations sur le terrain. - Biodiversity is significantly negatively affected by human activity. Invasive species are one of the most important factors causing biodiversity's decline. Intimately linked to the era of global trade, some plant or animal species can be accidentally or casually introduced with human activity (e.g. trade or travel). In this way, these species reach areas they could never reach through natural dispersal. Once naturalized, the lack of competitors can make these species highly noxious. Their effect is more or less direct, from sanitary problems (e.g. the harmful sting of Fire Ants, originating from South America and now spreading throughout USA, China and Australia) or can affect biodiversity (e.g. the Nile perch, devastating the one of the richest hotspot of Cichlid fishes diversity in Lake Victoria). It is thus important to prevent such harmful introductions. Moreover, invasive species represent for biologists one of the rare occasions to understand the evolutionary and ecological mechanisms behind the success of invaders in a world where natural equilibrium is already disturbed. Environmental niche models are particularly useful to tackle this problematic. By relating species observation to the environmental conditions where they occur, they can predict the potential distribution of invasive species, allowing a better anticipation and thus limiting their impact. However, they rely on strong assumption, one of the most important being that the modeled niche remains constant through space and time. The first aim of my thesis is to quantify the difference between the native and the invaded niche. By investigating 50 plant and 168 mammal species, I show that the niche is at least partially conserved, supporting for reliable predictions of invasive' s potential distributions. The second aim of my thesis is to understand the possible interactions between climate change and invasive species, such as to assess their impact under a warmer climate. By studying 49 invasive plant species, I show that mountain areas, which were relatively preserved, will become more suitable for biological invasions. Additionally, I show how interactions between human activity, global warming and invasive species are threatening the wild grapevine in Europe and propose geographical areas particularly adapted for conservation measures. Finally, at a much finer scale where conservation plannings ultimately take place, I show that it is possible to model the niche at very high resolution (1 meter) in an alluvial area allowing better prioritizations for conservation.

RED BLOOD CELL MICROPARTICLES: ROLE IN TRANSFUSION MEDICINE?

RésuméLes microparticules sont des vésicules phospholipidiques de moins d‟un micromètre relâchées dans le sang par différents types cellulaires, comme les cellules endothéliales, les plaquettes ou encore les globules blancs et rouges. Elles sont bioactives et impliquées dans de nombreux processus physiologiques incluant l‟hémostase. De plus, un nombre élevé de microparticules circulantes dans le sang a été observé dans différentes pathologies.Dans le domaine de la transfusion, les microparticules de globules rouges ont été détectées dans les concentrés érythrocytaires. Le but de cette recherche était de caractériser les microparticules de globules rouges et d‟évaluer si ces dernières avaient un rôle en transfusion. Pour ce faire, une approche globale utilisant différentes techniques comme la cytométrie de flux, la protéomique, la microscopie ainsi que des tests d‟hémostase de routines, a été adoptée.Le présent travail de thèse a démontré que les microparticules de globules rouges s‟accumulent dans les concentrés érythrocytaires pendant le stockage. Leur bioactivité a été démontrée de part leur rôle actif dans le processus de la coagulation. En effet, lors de test de génération de thrombine, elles peuvent non seulement supporter ce processus de coagulation, mais aussi le déclencher par un mécanisme inconnu sous certaines circonstances. Les microparticules de globules rouges présentent aussi des antigènes de groupes sanguins à leur surface, toutefois, leur implication potentielle dans l‟induction d‟une réponse immunitaire n‟est pas connue. Bien que le mécanisme de formation et d‟émissions des microparticules par les globules rouges ne soit pas complètement élucidé, il a été démontré qu‟elles n‟ont pas toutes le même contenu protéique et donc qu‟elles pourraient avoir des fonctions différentes.Au vu des résultats, notamment par leur implication dans la coagulation, il est fort probable que la présence de microparticules puisse affecter la qualité des produits sanguins, et causer des réactions transfusionnelles.