The role of transcription factories-mediated interchromosomal contacts in the organization of nuclear architecture.

Using numerical simulations, we investigate the underlying physical effects responsible for the overall organization of chromosomal territories in interphase nuclei. In particular, we address the following three questions: (i) why are chromosomal territories with relatively high transcriptional activity on average, closer to the centre of cell's nucleus than those with the lower activity? (ii) Why are actively transcribed genes usually located at the periphery of their chromosomal territories? (iii) Why are pair-wise contacts between active and inactive genes less frequent than those involving only active or only inactive genes? We show that transcription factories-mediated contacts between active genes belonging to different chromosomal territories are instrumental for all these features of nuclear organization to emerge spontaneously due to entropic effects arising when chromatin fibres are highly crowded.

Cellular and molecular mechanisms underlying the effects of sleep loss on hippocampal synaptic plasticity

SUMMARY : The function of sleep for the organism is one of the most persistent and perplexing questions in biology. Current findings lead to the conclusion that sleep is primarily for the brain. In particular, a role for sleep in cognitive aspects of brain function is supported by behavioral evidence both in humans and animals. However, in spite of remarkable advancement in the understanding of the mechanisms underlying sleep generation and regulation, it has been proven difficult to determine the neurobiological mechanisms underlying the beneficial effect of sleep, and the detrimental impact of sleep loss, on learning and memory processes. In my thesis, I present results that lead to several critical steps forward in the link between sleep and cognitive function. My major result is the molecular identification and physiological analysis of a protein, the NR2A subunit of NMDA receptor (NMDAR), that confers sensitivity to sleep loss to the hippocampus, a brain structure classically involved in mnemonic processes. Specifically, I used a novel behavioral approach to achieve sleep deprivation in adult C57BL6/J mice, yet minimizing the impact of secondary factors associated with the procedure,.such as stress. By using in vitro electrophysiological analysis, I show, for the first time, that sleep loss dramatically affects bidirectional plasticity at CA3 to CA1 synapses in the hippocampus, a well established cellular model of learning and memory. 4-6 hours of sleep loss elevate the modification threshold for bidirectional synaptic plasticity (MT), thereby promoting long-term depression of CA3 to CA 1 synaptic strength after stimulation in the theta frequency range (5 Hz), and rendering long-term potentiation induction.more difficult. Remarkably, 3 hours of recovery sleep, after the deprivation, reset the MT at control values, thus re-establishing the normal proneness of synapses to undergo long-term plastic changes. At the molecular level, these functional changes are paralleled by a change in the NMDAR subunit composition. In particular, the expression of the NR2A subunit protein of NMDAR at CA3 to CA1 synapses is selectively and rapidly increased by sleep deprivation, whereas recovery sleep reset NR2A synaptic content to control levels. By using an array of genetic, pharmacological and computational approaches, I demonstrate here an obligatory role for NR2A-containing NMDARs in conveying the effect of sleep loss on CA3 to CAl MT. Moreover, I show that a genetic deletion of the NR2A subunit fully preserves hippocampal plasticity from the impact of sleep loss, whereas it does not alter sleepwake behavior and homeostatic response to sleep deprivation. As to the mechanism underlying the effects of the NR2A subunit on hippocampal synaptic plasticity, I show that the increased NR2A expression after sleep loss distinctly affects the contribution of synaptic and more slowly recruited NMDAR pools activated during plasticity-induction protocols. This study represents a major step forward in understanding the mechanistic basis underlying sleep's role for the brain. By showing that sleep and sleep loss affect neuronal plasticity by regulating the expression and function of a synaptic neurotransmitter receptor, I propose that an important aspect of sleep function could consist in maintaining and regulating protein redistribution and ion channel trafficking at central synapses. These findings provide a novel starting point for investigations into the connections between sleep and learning, and they may open novel ways for pharmacological control over hippocampal .function during periods of sleep restriction. RÉSUMÉ DU PROJET La fonction du sommeil pour l'organisme est une des questions les plus persistantes et difficiles dans la biologie. Les découvertes actuelles mènent à la conclusion que le sommeil est essentiel pour le cerveau. En particulier, le rôle du sommeil dans les aspects cognitifs est soutenu par des études comportementales tant chez les humains que chez les animaux. Cependant, malgré l'avancement remarquable dans la compréhension des mécanismes sous-tendant la génération et la régulation du sommeil, les mécanismes neurobiologiques qui pourraient expliquer l'effet favorable du sommeil sur l'apprentissage et la mémoire ne sont pas encore clairs. Dans ma thèse, je présente des résultats qui aident à clarifier le lien entre le sommeil et la fonction cognitive. Mon résultat le plus significatif est l'identification moléculaire et l'analyse physiologique d'une protéine, la sous-unité NR2A du récepteur NMDA, qui rend l'hippocampe sensible à la perte de sommeil. Dans cette étude, nous avons utilisé une nouvelle approche expérimentale qui nous a permis d'induire une privation de sommeil chez les souris C57BL6/J adultes, en minimisant l'impact de facteurs confondants comme, par exemple, le stress. En utilisant les techniques de l'électrophysiologie in vitro, j'ai démontré, pour la première fois, que la perte de sommeil est responsable d'affecter radicalement la plasticité bidirectionnelle au niveau des synapses CA3-CA1 de l'hippocampe. Cela correspond à un mécanisme cellulaire de l'apprentissage et de la mémoire bien établi. En particulier, 4-6 heures de privation de sommeil élèvent le seuil de modification pour la plasticité synaptique bidirectionnelle (SM). Comme conséquence, la dépression à long terme de la transmission synaptique est induite par la stimulation des fibres afférentes dans la bande de fréquences thêta (5 Hz), alors que la potentialisation à long terme devient plus difficile. D'autre part, 3 heures de sommeil de récupération sont suffisant pour rétablir le SM aux valeurs contrôles. Au niveau moléculaire, les changements de la plasticité synaptiques sont associés à une altération de la composition du récepteur NMDA. En particulier, l'expression synaptique de la protéine NR2A du récepteur NMDA est rapidement augmentée de manière sélective par la privation de sommeil, alors que le sommeil de récupération rétablit l'expression de la protéine au niveau contrôle. En utilisant des approches génétiques, pharmacologiques et computationnelles, j'ai démontré que les récepteurs NMDA qui expriment la sous-unité NR2A sont responsables de l'effet de la privation de sommeil sur le SM. De plus, nous avons prouvé qu'une délétion génétique de la sous-unité NR2A préserve complètement la plasticité synaptique hippocampale de l'impact de la perte de sommeil, alors que cette manipulation ne change pas les mécanismes de régulation homéostatique du sommeil. En ce qui concerne les mécanismes, j'ai .découvert que l'augmentation de l'expression de la sous-unité NR2A au niveau synaptique modifie les propriétés de la réponse du récepteur NMDA aux protocoles de stimulations utilisés pour induire la plasticité. Cette étude représente un pas en avant important dans la compréhension de la base mécaniste sous-tendant le rôle du sommeil pour le cerveau. En montrant que le sommeil et la perte de sommeil affectent la plasticité neuronale en régulant l'expression et la fonction d'un récepteur de la neurotransmission, je propose qu'un aspect important de la fonction du sommeil puisse être finalisé au règlement de la redistribution des protéines et du tracking des récepteurs aux synapses centraux. Ces découvertes fournissent un point de départ pour mieux comprendre les liens entre le sommeil et l'apprentissage, et d'ailleurs, ils peuvent ouvrir des voies pour des traitements pharmacologiques dans le .but de préserver la fonction hippocampale pendant les périodes de restriction de sommeil.

The role of Bmi1 in CNS development and in retinal degeneration

SUMMARY : The present work addresses several aspects of cell cycle regulation, cell fate specification and cell death in the central nervous system (CNS), specifically the cortex and the retina. More precisely, we investigated the role of Bmi1, a polycomb family gene required for stem cell proliferation and self-renewal, in the development of the cerebral cortex, as well as in the genesis of the retina. These data, together with studies published during the last two decades concerning cell cycle re-activation in apoptotic neurons in the CNS, raised the question of a possible link between regulation of the cell cycle during development and during retinal degeneration. 1. The effects of Bmi1 loss in the cerebral cortex : Consistently with our and others' observations on failure of Bmi9-/- stem cells to proliferate and self-renew in vitro, the Bmi9-/- cerebral cortex presented slight defects in proliferation in stem/progenitor cells compartments in vivo. This was in accordance with the pattern of Bmi1 expression in the developing forebrain. The modest proliferation defects, compared to the drastic consequences of Bmi9 loss in vitro, suggest that cell-extrinsic mechanisms may partially compensate for Bmi1 deletion in vivo during cortical histogenesis. Nevertheless, we observed a decreased proliferating activity in neurogenic regions of the adult telencephalon, more precisely in the subventricular zone, showing that Bmi1 controls neural stem/progenitor proliferation during adulthood in vivo. Our data also highlight an increased production of astrocytes at birth, and a generalized gliosis in the adult Bmi9-/- brain. Importantly, glial progenitors and astrocytes retained the ability to proliferate in the absence of Bmi1. 2. The effects of Bmi1 loss in the retina : The pattern of expression of Bmi1 during development and in the adult retina suggests a role for Bmi1 in cell fate specification and differentiation rather than in proliferation. While the layering and the global structure of the retina appear normal in Bmi1 /adult mice, immunohistochemìcal analysis revealed defects in the three major classes of retinal interneurons, namely: horizontal, bipolar and amacrine cells. Electroretinogram recordings in Bmi9-/- mice are coherent with the defects observed at the histological level, with a reduced b-wave and low-profile oscillatory potentials. These results show that Bmi1 controls not only proliferation, but also cell type generation, as previously observed in the cerebellum. 3. Cell cycle events and related neuroprotective strategies in retinal degeneration : In several neurodegenerative disorders, neurons re-express cell cycle proteins such as cyclin dependent kinases (Cdks) prior to apoptosis. Here, we show for the first time that this is also the case during retinal degeneration. Rd1 mice carry a recessive defect (Pdeóbrd/rd) that causes retinal degeneration and serves as a model of retinitis pigmentosa. We found that photoreceptors express Cdk4 and Cdk2, and undergo DNA synthesis prior to cell death. To interfere with the reactivation of Cdk-related pathways, we deleted E2fs or Brni1, which normally allow cell cycle progression. While deleting E2f1 (downstream of Cdk4/6) in Rd1 mice provides only temporary protection, knocking out Bmi1 (upstream of Cdks) leads to an extensive neuroprotective effect, independent of p16ink4a or p19arf, two tumor suppressors regulated by Bmi1. Analysis of Cdks and the DNA repair-related protein Ligase IV showed that Bmi1 acts downstream of DNA repair events and upstream of Cdks in this neurodegenerative mechanism. Expression of Cdks during an acute model of retinal degeneration, light damage-induced photoreceptor death, points to a role for Bmi1 and cell cycle proteins in retinal degeneration. Considering the similarity with the cell cycle-related apoptotic pathway observed in other neurodegenerative diseases, Bmi1 is a possible general target to prevent or delay neuronal death. RESUME : Ce travail aborde plusieurs aspects de la régulation du cycle cellulaire, de la spécification du devenir des cellules et de la mort cellulaire dans le système nerveux centrale (SNC), plus particulièrement dans le cortex cérébral et dans la rétine. Nous nous sommes intéressés au gène Bmi1, appartenant à la famille polycomb et nécessaire à la prolifération et au renouvellement des cellules souches. Nous avons visé à disséquer son rôle dans le développement du cortex et de la rétine. Ces données, ainsi qu'une série de travaux publiés au cours des deux dernières décennies concernant la réactivation du cycle cellulaire dans les neurones en voie d'apoptose dans le SNC, nous ont ensuite poussé à chercher un lien entre la régulation du cycle cellulaire pendant le développement et au cours de la dégénérescence rétinienne. 1. Les effets de l'inactivation de Bmi1 dans le cortex cérébral : En accord avec l'incapacité des cellules souches neurales in vitro à proliférer et à se renouveler en absence de Bmi1, le cortex cérébral des souris Bmi1-/- présente de légers défauts de prolifération dans les compartiments contenant les cellules souches neurales. Ceci est en accord avec le profil d'expression de Bmi1 dans le télencéphale. Les conséquences de la délétion de Bmi1 sont toutefois nettement moins prononcées in vivo qu'in vitro ; cette différence suggère l'existence de mécanismes pouvant partiellement compenser l'absence de Bmi1 pendant la corticogenèse. Néanmoins, l'observation d'une réduction de la prolifération dans la zone sous-ventriculaire, la zone majeure de neurogenèse dans le télencéphale adulte, montre que Bmi1 contrôle la prolifération des cellules souche/progénitrices neurales chez la souris adulte. Nos résultats démontrent par ailleurs une augmentation de la production d'astrocytes à la naissance ainsi qu'une gliose généralisée à l'état adulte chez les souris Bmi1-/-. Les progéniteurs gliaux et les astrocytes conservent donc leur capacité à proliférer en absence de Bmi1. 2. Les effets de l'inactivation de Bmi1 dans la rétine : Le profil d'expression de Bmi1 pendant fe développement ainsi que dans la rétine adulte suggère un rôle de Bmi1 dans la spécification de certains types cellulaires et dans la différentiation plutôt que dans la prolifération. Alors que la structure et la lamination de la rétine semblent normales chez les souris Bmi1-/-, l'analyse par immunohistochimie amis en évidence des défauts au niveau des trois classes d'interneurones rétiniens (les cellules horizontales, bipolaires et amacrines). Les électrorétinogrammes des souris Bmi1-/- sont cohérents avec les défauts observés au niveau histologique et montrent une réduction de l'onde « b » et des potentiels oscillatoires. Ces résultats montrent que Bmi1 contrôle la génération de certaines sous-populations de neurones, comme démontré auparavant au niveau de cervelet. 3. Réactivation du cycle cellulaire et stratégies théraoeutiaues dans les dégénérescences rétiniennes : Dans plusieurs maladies neurodégénératives, les neurones ré-expriment des protéines du cycle cellulaire telles que les kinases cycline-dépendantes (Cdk) avant d'entrer en apoptose. Nous avons démontré que c'est aussi le cas dans les dégénérescences rétiniennes. Les souris Rd1 portent une mutation récessive (Pde6brd/rd) qui induit une dégénérescence de la rétine et sont utilisées comme modèle animal de rétinite pigmentaire. Nous avons observé que les photorécepteurs expriment Cdk4 et Cdk2, et entament une synthèse d'ADN avant de mourir par apoptose. Pour interférer avec la réactivation les mécanismes Cdk-dépendants, nous avons inactivé les gènes E2f et Bmi1, qui permettent normalement la progression du cycle cellulaire. Nous avons mis en évidence que la délétion de E2f1 (en aval de Cdk4/6) dans les souris Rd1 permet une protection transitoire des photorécepteurs. Toutefois, l'inactivation de Bmi1 (en amont des Cdk) est corrélée à une neuroprotection bien plus durable et ceci indépendamment de p16ink4a et p19arf, deux suppresseurs de tumeurs normalement régulés par Bmi1. L'analyse des Cdk et de la ligase IV (une protéine impliquée dans les mécanismes de réparation de l'ADN) a montré que Bmi1 agit en aval des événements de réparation de l'ADN et en amont des Cdk dans la cascade apoptotique dans les photorécepteurs des souris Rd1. Nous avons également observé la présence de Cdk dans un modèle aigu de dégénérescence rétinienne induit par une exposition des animaux à des niveaux toxiques de lumière. Nos résultats suggèrent donc un rôle général de Bmi1 et des protéines du cycle cellulaire dans les dégénérescences de la rétine. Si l'on considère la similarité avec les événements de réactivation du cycle cellulaire observés dans d'autres maladies neurodégénératives, Bmi1 pourrait être une cible thérapeutique générale pour prévenir la mort neuronale.

Fat oxidation kinetics during exercise in obese individuals

Introduction An impaired ability to oxidize fat may be a factor in the obesity's aetiology (3). Moreover, the exercise intensity (Fatmax) eliciting the maximal fat oxidation rate (MFO) was lower in obese (O) compared with lean (L) individuals (4). However, difference in fat oxidation rate (FOR) during exercise between O and L remains equivocal and little is known about FORs during high intensities (>60% ) in O compared with L. This study aimed to characterize fat oxidation kinetics over a large range of intensities in L and O. Methods 12 healthy L [body mass index (BMI): 22.8±0.4] and 16 healthy O men (BMI: 38.9±1.4) performed submaximal incremental test (Incr) to determine whole-body fat oxidation kinetics using indirect calorimetry. After a 15-min resting period (Rest) and 10-min warm-up at 20% of maximal power output (MPO, determined by a maximal incremental test), the power output was increased by 7.5% MPO every 6-min until respiratory exchange ratio reached 1.0. Venous lactate and glucose and plasma concentration of epinephrine (E), norepinephrine (NE), insulin and non-esterified fatty acid (NEFA) were assessed at each step. A mathematical model (SIN) (1), including three variables (dilatation, symmetry, translation), was used to characterize fat oxidation (normalized by fat-free mass) kinetics and to determine Fatmax and MFO. Results FOR at Rest and MFO were not significantly different between groups (p≥0.1). FORs were similar from 20-60% (p≥0.1) and significantly lower from 65-85% in O than in L (p≤0.04). Fatmax was significantly lower in O than in L (46.5±2.5 vs 56.7±1.9 % respectively; p=0.005). Fat oxidation kinetics was characterized by similar translation (p=0.2), significantly lower dilatation (p=0.001) and tended to a left-shift symmetry in O compared with L (p=0.09). Plasma E, insulin and NEFA were significantly higher in L compared to O (p≤0.04). There were no significant differences in glucose, lactate and plasma NE between groups (p≥0.2). Conclusion The study showed that O presented a lower Fatmax and a lower reliance on fat oxidation at high, but not at moderate, intensities. This may be linked to a: i) higher levels of insulin and lower E concentrations in O, which may induce blunted lipolysis; ii) higher percentage of type II and a lower percentage of type I fibres (5), and iii) decreased mitochondrial content (2), which may reduce FORs at high intensities and Fatmax. These findings may have implications for an appropriate exercise intensity prescription for optimize fat oxidation in O. References 1. Cheneviere et al. Med Sci Sports Exerc. 2009 2. Holloway et al. Am J Clin Nutr. 2009 3. Kelley et al. Am J Physiol. 1999 4. Perez-Martin et al. Diabetes Metab. 2001 5. Tanner et al. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2002

Effects of prior repeated-sprints with different recovery duration on oxygen uptake kinetics during subsequent heavy-exercise

Introduction: Prior repeated-sprints (6) has become an interesting method to resolve the debate surrounding the principal factors that limits the oxygen uptake (V'O2) kinetics at the onset of exercise [i.e., muscle O2 delivery (5) or metabolic inertia (3)]. The aim of this study was to compare the effects of two repeated-sprints sets of 6x6s separated by different recovery duration between the sprints on V'O2 and muscular de-oxygenation [HHb] kinetics during a subsequent heavy-intensity exercise. Methods: 10 male subjects performed a 6-min constant-load cycling test (T50) at intensity corresponding to half of the difference between V'O2max and the ventilatory threshold. Then, they performed two repeated-sprints sets of 6x6s all-out separated by different recovery duration between the sprints (S1:30s and S2:3min) followed, after 7-min-recovery, by the T50 (S1T50 and S2T50, respectively). V'O2, [HHb] of the vastus lateralis (VL) and surface electromyography activity [i.e., root-mean-square (RMS) and the median frequency of the power density spectrum (MDF)] from VL and vastus medialis (VM) were recorded throughout T50. Models using a bi-exponential function for the overall T50 and a mono-exponential for the first 90s of T50 were used to define V'O2 and [HHb] kinetics respectively. Results: V'O2 mean value was higher in S1 (2.9±0.3l.min-1) than in S2 (1.2±0.3l.min-1); (p<0.001). The peripheral blood flow was increased after sprints as attested by a higher basal heart rate (HRbaseline) (S1T50: +22%; S2T50: +17%; p≤0.008). Time delay [HHb] was shorter for S1T50 and S2T50 than for T50 (-22% for both; p≤0.007) whereas the mean response time of V'O2 was accelerated only after S1 (S1T50: 32.3±2.5s; S2T50: 34.4±2.6s; T50: 35.7±5.4s; p=0.031). There were no significant differences in RMS between the three conditions (p>0.05). MDF of VM was higher during the first 3-min in S1T50 than in T50 (+6%; p≤0.05). Conclusion: The study show that V'O2 kinetics was speeded by prior repeated-sprints with a short (30s) but not a long (3min) inter-sprints-recovery even though the [HHb] kinetics was accelerated and the peripheral blood flow was enhanced after both sprints. S1, inducing a greater PCr depletion (1) and change in the pattern of the fibres recruitment (increase in MDF) compared with S2, may decrease metabolic inertia (2), stimulate the oxidative phosphorylation activation (4) and accelerate V'O2 kinetics at the beginning of the subsequent high-intensity exercise.

Paroxysmal Extreme Pain Disorder (PEPD): clinical and genetic investigation

Objectifs 1) Caractériser une famille avec PEPD aux plans clinique, généalogique et génétique. 2) Identifier la cause génétique de la maladie dans cette famille, et en démontrer la pathogénicité. Introduction Le "Paroxysmal Extreme Pain Disorder " (PEPD) est une maladie génétique de transmission autosomique dominante caractérisée par des douleurs paroxystiques rectales, oculaires, maxillaires ou dans les membres inférieurs, qui peuvent être accompagnées d'un érythème. Les épisodes sont déclenchés par le contact cutané, les traumatismes mineurs et l'exposition au chaud. Leur intensité est telle qu'elle en est invalidante. PEPD est causé par des mutations du gène SCN9A, qui code pour la sous-unité alpha du canal sodique Nav1.7. Ce canal est distribué dans des cellules nerveuses périphériques appelées "nocicepteurs" qui sont impliquées dans la transmission du signal lié à la douleur. Méthode et Résultats Résultats Cliniques La partie clinique s'est déroulée à l'aide d'interviews structurées par visite directe, entretiens téléphoniques ou par correspondance. L'anamnèse, les données généalogiques et l'examen clinique ont été étudiés de façon extensive et tabulée. Résultats Génétiques Suite à l'identification de la mutation, un génotypage a été effectué à l'aide de techniques standards, afin de démontrer la co-ségrégation de la mutation avec la maladie. En outre, un groupe contrôle de 92 sujets suisses sans maladie connue ont été génotypés pour exclure la possibilité d'un polymorphisme rare. Grâce aux techniques de PCR et de séquençage, nous avons pu démontrer la présence d'une nouvelle mutation hétérozygote dans l'exon 27 du gène SCN9A, ce dernier étant impliqué dans plusieurs maladies dont PEPD. Cette mutation est codante, et conduit à un changement d'acide aminé dans le canal sodique Nav1.7 (mutation p.L1612P). Conclusions L'étude démontre la présence d'une nouvelle mutation du gène SCN9A permettant d'expliquer les symptômes décrits dans la famille investiguée. En effet, le groupe contrôle et tous les individus non symptomatiques de la famille n'ont pas la mutation, ce qui soutient fortement sa pathogénicité. En outre, il s'agit d'une mutation codante non-synonyme, localisée à proximité d'autres mutations causales précédemment étudiées au plan électrophysiologique.

Establishment of models to study mouse and human retinogenesis "in vitro" : isolation and characterization of retinal stem cells

SUMMARY IN FRENCH Les cellules souches sont des cellules indifférenciées capables a) de proliférer, b) de s'auto¬renouveller, c) de produire des cellules différenciées, postmitotiques et fonctionnelles (multipotencialité), et d) de régénérer le tissu après des lésions. Par exemple, les cellules de souches hematopoiétiques, situées dans la moelle osseuse, peuvent s'amplifier, se diviser et produire diverses cellules différenciées au cours de la vie, les cellules souches restant dans la moelle osseuse et consentant leur propriété. Les cellules souches intestinales, situées dans la crypte des microvillosités peuvent également régénérer tout l'intestin au cours de la vie. La rétine se compose de six classes de neurones et d'un type de cellule gliale. Tous ces types de cellules sont produits par un progéniteur rétinien. Le pic de production des photorécepteurs se situe autour des premiers jours postnatals chez la souris. A cette période la rétine contient les cellules hautement prolifératives. Dans cette étude, nous avons voulu analyser le phénotype de ces cellules et leur potentiel en tant que cellules souches ou progénitrices. Nous nous sommes également concentrés sur l'effet de certains facteurs épigéniques sur leur destin cellulaire. Nous avons observé que toutes les cellules prolifératives isolées à partir de neurorétines postnatales de souris expriment le marqueur de glie radiaire RC2, ainsi que des facteurs de transcription habituellement trouvés dans la glie radiaire (Mash1, Pax6), et répondent aux critères des cellules souches : une capacité élevée d'expansion, un état indifférencié, la multipotencialité (démontrée par analyse clonale). Nous avons étudié la différentiation des cellules dans différents milieux de culture. En l'absence de sérum, l'EGF induit l'expression de la β-tubulin-III, un marqueur neuronal, et l'acquisition d'une morphologie neuronale, ceci dans 15% des cellules présentes. Nous avons également analysé la prolifération de cellules. Seulement 20% des cellules incorporent le bromodéoxyuridine (BrdU) qui est un marqueur de division cellulaire. Ceci démontre que l'EGF induit la formation des neurones sans une progression massive du cycle cellulaire. Par ailleurs, une stimulation de 2h d'EGF est suffisante pour induire la différentiation neuronale. Certains des neurones formés sont des cellules ganglionnaires rétiniennes (GR), comme l'indique l'expression de marqueurs de cellules ganglionnaires (Ath5, Brn3b et mélanopsine), et dans de rare cas d'autres neurones rétiniens ont été observés (photorécepteurs (PR) et cellules bipolaires). Nous avons confirmé que les cellules souches rétiniennes tardives n'étaient pas restreintes au cours du temps et qu'elles conservent leur multipotencialité en étant capables de générer des neurones dits précoces (GR) ou tardifs (PR). Nos résultats prouvent que l'EGF est non seulement un facteur contrôlant le développement glial, comme précédemment démontré, mais également un facteur efficace de différentiation pour les neurones rétiniens, du moins in vitro. D'autre part, nous avons voulu établir si l'oeil adulte humain contient des cellules souches rétiniennes (CSRs). L'oeil de certains poissons ou amphibiens continue de croître pendant l'âge adulte du fait de l'activité persistante des cellules souches rétiniennes. Chez les poissons, le CSRs se situe dans la marge ciliaire (CM) à la périphérie de la rétine. Bien que l'oeil des mammifères ne se développe plus pendant la vie d'adulte, plusieurs groupes ont prouvé que l'oeil de mammifères adultes contient des cellules souches rétiniennes également dans la marge ciliaire plus précisément dans l'épithélium pigmenté et non dans la neurorétine. Ces CSRs répondent à certains critères des cellules souches. Nous avons identifié et caractérisé les cellules souches rétiniennes résidant dans l'oeil adulte humain. Nous avons prouvé qu'elles partagent les mêmes propriétés que leurs homologues chez les rongeurs c.-à-d. auto-renouvellement, amplification, et différenciation en neurones rétiniens in vitro et in vivo (démontré par immunocoloration et microarray). D'autre part, ces cellules peuvent être considérablement amplifiées, tout en conservant leur potentiel de cellules souches, comme indiqué par l'analyse de leur profil d'expression génique (microarray). Elles expriment également des gènes communs à diverses cellules souches: nucleostemin, nestin, Brni1, Notch2, ABCG2, c-kit et son ligand, aussi bien que cyclin D3 qui agit en aval de c-kit. Nous avons pu montré que Bmi1et Oct4 sont nécessaires pour la prolifération des CSRs confortant leur propriété de cellules souches. Nos données indiquent que la neurorétine postnatale chez la souris et l'épithélium pigmenté de la marge ciliaire chez l'humain adulte contiennent les cellules souches rétiniennes. En outre, nous avons développé un système qui permet d'amplifier et de cultiver facilement les CSRs. Ce modèle permet de disséquer les mécanismes impliqués lors de la retinogenèse. Par exemple, ce système peut être employé pour l'étude des substances ou des facteurs impliqués, par exemple, dans la survie ou dans la génération des cellules rétiniennes. Il peut également aider à disséquer la fonction de gènes ou les facteurs impliqués dans la restriction ou la spécification du destin cellulaire. En outre, dans les pays occidentaux, la rétinite pigmentaire (RP) touche 1 individu sur 3500 et la dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA) affecte 1 % à 3% de la population âgée de plus de 60 ans. La génération in vitro de cellules rétiniennes est aussi un outil prometteur pour fournir une source illimitée de cellules pour l'étude de transplantation cellulaire pour la rétine. SUMMARY IN ENGLISH Stem cells are defined as undifferentiated cells capable of a) proliferation, b) self maintenance (self-renewability), c) production of many differentiated functional postmitotic cells (multipotency), and d) regenerating tissue after injury. For instance, hematopoietic stem cells, located in bone marrow, can expand, divide and generate differentiated cells into the diverse lineages throughout life, the stem cells conserving their status. In the villi crypt, the intestinal stem cells are also able to regenerate the intestine during their life time. The retina is composed of six classes of neurons and one glial cell. All these cell types are produced by the retinal progenitor cell. The peak of photoreceptor production is reached around the first postnatal days in rodents. Thus, at this stage the retina contains highly proliferative cells. In our research, we analyzed the phenotype of these cells and their potential as possible progenitor or stem cells. We also focused on the effect of epigenic factor(s) and cell fate determination. All the proliferating cells isolated from mice postnatal neuroretina harbored the radial glia marker RC2, expressed transcription factors usually found in radial glia (Mash 1, Pax6), and met the criteria of stem cells: high capacity of expansion, maintenance of an undifferentiated state, and multipotency demonstrated by clonal analysis. We analyzed the differentiation seven days after the transfer of the cells in different culture media. In the absence of serum, EGF led to the expression of the neuronal marker β-tubulin-III, and the acquisition of neuronal morphology in 15% of the cells. Analysis of cell proliferation by bromodeoxyuridine incorporation revealed that EGF mainly induced the formation of neurons without stimulating massively cell cycle progression. Moreover, a pulse of 2h EGF stimulation was sufficient to induce neuronal differentiation. Some neurons were committed to the retinal ganglion cell (RGC) phenotype, as revealed by the expression of retinal ganglion markers (Ath5, Brn3b and melanopsin), and in few cases to other retinal phenotypes (photoreceptors (PRs) and bipolar cells). We confirmed that the late RSCs were not restricted over-time and conserved multipotentcy characteristics by generating retinal phenotypes that usually appear at early (RGC) or late (PRs) developmental stages. Our results show that EGF is not only a factor controlling glial development, as previously shown, but also a potent differentiation factor for retinal neurons, at least in vitro. On the other hand, we wanted to find out if the adult human eye contains retina stem cells. The eye of some fishes and amphibians continues to grow during adulthood due to the persistent activity of retinal stem cells (RSCs). In fish, the RSCs are located in the ciliary margin zone (CMZ) at the periphery of the retina. Although, the adult mammalian eye does not grow during adult life, several groups have shown that the adult mouse eye contains retinal stem cells in the homologous zone (i.e. the ciliary margin), in the pigmented epithelium and not in the neuroretina. These RSCs meet some criteria of stem cells. We identified and characterized the human retinal stem cells. We showed that they posses the same features as their rodent counterpart i.e. they self-renew, expand and differentiate into retinal neurons in vitro and in vivo (indicated by immunostaining and microarray analysis). Moreover, they can be greatly expanded while conserving their sternness potential as revealed by the gene expression profile analysis (microarray approach). They also expressed genes common to various stem cells: nucleostemin, nestin, Bmil , Notch2, ABCG2, c-kit and its ligand, as well as cyclin D3 which acts downstream of c-kit. Furthermore, Bmil and Oct-4 were required for RSC proliferation reinforcing their stem cell identity. Our data indicate that the mice postnatal neuroretina and the adult pigmented epithelium of adult human ciliary margin contain retinal stem cells. We developed a system to easily expand and culture RSCs that can be used to investigate the retinogenesis. For example, it can help to screen drugs or factors involved, for instance, in the survival or generation of retinal cells. This could help to dissect genes or factors involved in the restriction or specification of retinal cell fate. In Western countries, retinitis pigmentosa (RP) affects 1 out of 3'500 individuals and age-related macula degeneration (AMD) strikes 1 % to 3% of the population over 60. In vitro generation of retinal cells is thus a promising tool to provide an unlimited cell source for cellular transplantation studies in the retina.

Explorer le cerveau avec l'imagerie du connectome.

Objectifs: comprendre que les connections cérébrales forment un réseau structurel complexe de grande taille, comprendre que l'organisation architecturale de ce réseau définit les propriétés fonctionnelles de ce dernier, comprendre qu'il y a une interdépendance intime entre la structure et la fonction , le métabolisme, comprendre que le réseau change au cours du développement ou lors de lésions ou maladie cérébrale. Messages à retenir: le cerveau est un réseau neuronal complexe qui peut être mesurer avec l'IRM, la connectivité cérébrale est inhomogène, la connectivité structurelle détermine largement la fonction cérébrale, les réseau neuronaux se modifient au cours de la vie et dans certaines maladies cérébrales. Résumé: La "connectomique" est un domaine émergeant et prometteur des neurosciences qui utilise l'IRM de diffusion en combinaison avec des traitements algorithmiques avancés afin de mesurer les trajectoires de faisceaux de fibres et la connectivité cérébrale permettant d'étudier l'organisation de la structure du réseau neuronal cérébral dans son ensemble. Lors de ce cours nous reverrons les méthodes rendant cette cartographie possible et exposerons les techniques d'analyse utilisées pour obtenir de nouvelles informations sur l'architecture cérébrale. Nous reverrons également un certains nombre d'exemple d'applications où la connectomique offre une nouvelle manière d'analyser et de comprendre le fonctionnement du cerveau normal ou malade.

Why human islets die? analysis of death signaling pathways during isolation and following cytokine treatments

RESUME Le diabète de type 1 se définit comme un désordre métabolique d'origine auto-immune qui aboutit à la destruction progressive et sélective de la cellule ß-pancréatique sécrétrice d'insuline. Cette maladie représente 10 % des cas de diabète enregistrés dans la population mondiale, et touche les jeunes de moins de 20 ans. Le traitement médical par insulinothérapie corrige le manque d'hormone mais ne prévient pas les nombreuses complications telles que les atteintes cardiaques, neurologiques, rénales, rétiniennes, et les amputations que la maladie provoque. Le remplacement de la cellule ß par transplantation d'îlots de Langerhans est une alternative prometteuse au traitement médical du diabète de type 1. Cependant la greffe d'îlots est encore un traitement expérimental et ne permet pas un contrôle efficace de la glycémie au long terme chez les patients transplantés, et les raisons de cet échec restent mal comprises. L'obstacle immédiat qui se pose est la purification d'un nombre suffisant d'îlots viables et la perte massive de ces îlots dans les premières heures suite à la greffe. Cette tendance presque systématique de la perte fonctionnelle du greffon immédiatement après la transplantation est connue sous le terme de « primary graft non-function » (PNF). En effet, la procédure d'isolement des îlots provoque la destruction des composantes cellulaires et non cellulaires du tissu pancréatique qui jouent un rôle déterminant dans le processus de survie de l'îlot. De plus, la transplantation elle-même expose les cellules à différents stress, notamment le stress par les cytokines inflammatoires qui encourage la mort cellulaire par apoptose et provoque par la suite le rejet de la greffe. L'ensemble de ces mécanismes aboutit a une perte de la masse d'îlot estimée a plus de 60%. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés à définir les voies majeures de stress qui régissent cette perte massive d'îlot par apoptose lors du processus d'isolement et suite à l'exposition immédiate aux cytokines. L'ensemble des résultats obtenus indique que plusieurs voies de signalisation intracellulaire sont recrutées qui s'activent de manière maximale très tôt lors des premières phases de l'isolement. La mise en culture des îlots deux jours permet aux voies activées de revenir aux taux de base. De ce fait nous proposons une stratégie dite de protection qui doit être 1) initiée aussitôt que possible lors de l'isolement des îlots pancréatiques, 2) devrait probablement bloquer l'activation de ces différentes voies de stress mis en évidence lors de notre étude et 3) devrait inclure la mise en culture des îlots purifiés deux jours après l'isolement et avant la transplantation. RESUME LARGE PUBLIC Le diabète est une maladie qui entraîne un taux anormalement élevé de sucre (glucose) dans le sang du à une insuffisance du pancréas endocrine à produire de l'insuline, une hormone qui régule la glycémie (taux de glucose dans le sang). On distingue deux types majeurs de diabètes; le diabète de type 1 ou juvénile ou encore appelé diabète maigre qui se manifeste souvent pendant l'enfance et qui se traduit par une déficience absolue en insuline. Le diabète de type 2 ou diabète gras est le plus fréquent, et touche les sujets de plus de 40 ans qui souffrent d'obésité et qui se traduit par une dysfonction de la cellule ß avec une incapacité à réguler la glycémie malgré la production d'insuline. Dans le diabète de type 1, la destruction de la cellule ß est programmée (apoptose) et est majoritairement provoquée par des médiateurs inflammatoires appelés cytokines qui sont produites localement par des cellules inflammatoires du système immunitaire qui envahissent la cellule ß-pancréatiques. Les cytokines activent différentes voies de signalisation parmi lesquelles on distingue celles des Mitogen-Activated Protein Kinase (MAPKs) composées de trois familles de MAPKs: ERK1/2, p38, et JNK, et la voie NF-κB. Le traitement médical par injections quotidiennes d'insuline permet de contrôler la glycémie mais ne prévient pas les nombreuses complications secondaires liées à cette maladie. La greffe d'îlots de Langerhans est une alternative possible au traitement médical, considérée avantageuse comparée a la greffe du pancréas entier. En effet l'embolisation d'îlots dans le foie par injection intraportale constitue une intervention simple sans complications majeures. Néanmoins la technique de préparation d'îlots altère la fonction endocrine et cause la perte massive d'îlots pancréatiques. De plus, la transplantation elle-même expose la cellule ß à différents stress, notamment le stress par les cytokines inflammatoires qui provoque le rejet de greffon cellulaire. Dans la perspective d'augmenter les rendements des îlots purifiés, nous nous sommes intéressés à définir les voies majeures de stress qui régissent cette perte massive d'îlot lors du processus d'isolement et suite à l'exposition immédiate aux cytokines après transplantation. L'ensemble de ces résultats indique que le stress induit lors de l'isolement des îlots et celui des cytokines recrute différentes voies de signalisation intracellulaire (JNK, p38 et NF-κB) qui s'additionnent entre-elles pour altérer la fonction et la viabilité de l'îlot. De ce fait une stratégie doit être mise en place pour bloquer toute action synergique entre ces différentes voies activées pour améliorer la viabilité et la fonction de la cellule ß lors du greffon cellulaire. SUMMARY Type 1 diabetes mellitus (T1DM) is an autoimmune disease characterized by the progressive and selective destruction of the pancreatic ß-cells that secrete insulin, leading to absolute insulin deficiency. T1DM accounts for about 10% of all diabetes cases, affecting persons younger than 20 years of age. Medical treatment using daily exogenous insulin injection corrects hormone deficiency but does not prevent devastating complications such as heart attack, neuropathy, kidney failure, blindness, and amputation caused by the disease. Pancreatic islet transplantation (PIT) is one strategy that holds promise to cure patients with T1DM, but purified pancreatic islet grafts have failed to maintain long-term glucose homeostasis in human recipients, the reasons for this failure being still poorly understood. There is however a more immediate problem with islet grafting that is dependent upon poor islet recovery from donors and early islet loss following the first hours of grafting. This tendency of islet grafts to fail to function within a short period after transplantation is termed primary graft non-function (PNF). Indeed, the islet isolation procedure itself destroys cellular and non-cellular components of the pancreas that may play a role in supporting islet survival. Further, islet transplantation exposes cells to a variety of stressful stimuli, notably pro-inflammatory cytokines that encourage ß-cell death by apoptosis and lead to early graft failure. Altogether these mechanisms lead to an estimated loss of 60% of the total islet mass. Here, we have mapped the major intracellular stress signaling pathways that may mediate human islet loss by apoptosis during isolation and following cytokine attack. We found that several stress pathways are maximally activated from the earliest stages of the isolation procedure. Culturing islet for two days allow for the activated pathways to return to basal levels. We propose that protective strategies should 1) be initiated as early as possible during isolation of the islets, 2) should probably target the activated stress pathways that we uncovered during our studies and 3) should include culturing islets for two days post-isolation and prior transplantation.

Fat oxidation kinetics during exercise in obese individuals

Introduction An impaired ability to oxidize fat may be a factor in the obesity's aetiology (3). Moreover, the exercise intensity (Fatmax) eliciting the maximal fat oxidation rate (MFO) was lower in obese (O) compared with lean (L) individuals (4). However, difference in fat oxidation rate (FOR) during exercise between O and L remains equivocal and little is known about FORs during high intensities (>60% ) in O compared with L. This study aimed to characterize fat oxidation kinetics over a large range of intensities in L and O. Methods 12 healthy L [body mass index (BMI): 22.8±0.4] and 16 healthy O men (BMI: 38.9±1.4) performed submaximal incremental test (Incr) to determine whole-body fat oxidation kinetics using indirect calorimetry. After a 15-min resting period (Rest) and 10-min warm-up at 20% of maximal power output (MPO, determined by a maximal incremental test), the power output was increased by 7.5% MPO every 6-min until respiratory exchange ratio reached 1.0. Venous lactate and glucose and plasma concentration of epinephrine (E), norepinephrine (NE), insulin and non-esterified fatty acid (NEFA) were assessed at each step. A mathematical model (SIN) (1), including three variables (dilatation, symmetry, translation), was used to characterize fat oxidation (normalized by fat-free mass) kinetics and to determine Fatmax and MFO. Results FOR at Rest and MFO were not significantly different between groups (p≥0.1). FORs were similar from 20-60% (p≥0.1) and significantly lower from 65-85% in O than in L (p≤0.04). Fatmax was significantly lower in O than in L (46.5±2.5 vs 56.7±1.9 % respectively; p=0.005). Fat oxidation kinetics was characterized by similar translation (p=0.2), significantly lower dilatation (p=0.001) and tended to a left-shift symmetry in O compared with L (p=0.09). Plasma E, insulin and NEFA were significantly higher in L compared to O (p≤0.04). There were no significant differences in glucose, lactate and plasma NE between groups (p≥0.2). Conclusion The study showed that O presented a lower Fatmax and a lower reliance on fat oxidation at high, but not at moderate, intensities. This may be linked to a: i) higher levels of insulin and lower E concentrations in O, which may induce blunted lipolysis; ii) higher percentage of type II and a lower percentage of type I fibres (5), and iii) decreased mitochondrial content (2), which may reduce FORs at high intensities and Fatmax. These findings may have implications for an appropriate exercise intensity prescription for optimize fat oxidation in O. References 1. Cheneviere et al. Med Sci Sports Exerc. 2009 2. Holloway et al. Am J Clin Nutr. 2009 3. Kelley et al. Am J Physiol. 1999 4. Perez-Martin et al. Diabetes Metab. 2001 5. Tanner et al. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2002

Advantages of using TEM when analysing asbestos in ambient air

Asbestos is an industrial term to describe some fibrous silicate minerals, which belong to the amphiboles or serpentines group. Six minerals are defined as asbestos including: chrysotile (white asbestos), amosite (grunerite, brown asbestos), crocidolite (riebeckite, blue asbestos), anthophyllite, tremolite and actonolite, but only in their fibrous form. In 1973, the IARC (International Agency for Research on Cancer) classified the asbestos minerals as carcinogenic substances (IARC,1973). The Swiss threshold limit (VME) is 0.01 fibre/ml (SUVA, 2007). Asbestos in Switzerland has been prohibited since 1990, but this doesn't mean we are over asbestos. Up to 20'000 tonnes/year of asbestos was imported between the end of WWII and 1990. Today, all this asbestos is still present in buildings renovated or built during that period of time. During restorations, asbestos fibres can be emitted into the air. The quantification of the emission has to be evaluated accurately. To define the exact risk on workers or on the population is quite hard, as many factors must be considered. The methods to detect asbestos in the air or in materials are still being discussed today. Even though the EPA 600 method (EPA, 1993) has proved itself for the analysis of bulk materials, the method for air analysis is more problematic. In Switzerland, the recommended method is VDI 3492 using a scanning electron microscopy (SEM), but we have encountered many identifications problems with this method. For instance, overloaded filters or long-term exposed filters cannot be analysed. This is why the Institute for Work and Health (IST) has adapted the ISO10312 method: ambient air - determination of asbestos fibres - direct-transfer transmission electron microscopy (TEM) method (ISO, 1995). Quality controls have already be done at a French institute (INRS), which validate our practical experiences. The direct-transfer from MEC's filters on TEM's supports (grids) is a delicate part of the preparation for analysis and requires a lot of trials in the laboratory. IST managed to do proper grid preparations after about two years of development. In addition to the preparation of samples, the micro-analysis (EDX), the micro-diffraction and the morphologic analysis (figure 1.a-c) are also to be mastered. Theses are the three elements, which prove the different features of asbestos identification. The SEM isn't able to associate those three analyses. The TEM is also able to make the difference between artificial and natural fibres that have very similar chemical compositions as well as differentiate types of asbestos. Finally the experiments concluded by IST show that TEM is the best method to quantify and identify asbestos in the air.

Reconstruire

Situer des évènements dans le temps est une question essentielle en science forensique, de même que le transfert et l'identification. En effet, si une personne déclare avoir été sur les lieux d'un crime à un autre moment que l'évènement en question, la trace laissée (transfert) sur les lieux par cette personne (identification) perd toute signification. La pertinence de la trace est donc étroitement liée à la notion de temps. Les difficultés rencontrés lors de l'étude de la datation de différents type de traces ont crées une controverse mondiale sur la validité des méthodes proposées jusqu'ici, particulièrement en regard de la responsabilité de l'expert scientifique face à la justice. Si l'on considère la récurrence de cette problématique en sciences forensiques, une approche systématique ainsi qu'une meilleure compréhension fondamentale de la détermination de l'âge d'une trace est définitivement nécessaire. Cela représente un grand défi, puisque les processus de vieillissement sont influencés par plusieurs facteurs qui peuvent considérablement accélérer ou ralentir le vieillissement. Ceux-ci devront être étudiés de manière approfondie et peuvent être classés en trois groupes principaux : (i) la composition initiale de la trace, (ii) le type de substrat sur lequel se trouvent les traces, et (iii) les conditions de stockage. Pour ces raisons, l'objectif est donc plus de déterminer un intervalle de temps durant lequel la trace a été déposée, plutôt qu'une date précise. Finalement, une interprétation des résultats selon une approche probabiliste (par ex. basée sur une inférence de type Bayesienne sous deux hypothèses alternatives) semble la plus appropriée. Le développement de cette approche globale fait l'objet d'un ambitieux programme de recherche soutenu par le Fonds National Suisse de la Recherche Scientifique.

Effects of prior repeated-sprints with different recovery duration on oxygen uptake kinetics during subsequent heavy-exercise.

Introduction: Prior repeated-sprints (6) has become an interesting method to resolve the debate surrounding the principal factors that limits the oxygen uptake (V'O2) kinetics at the onset of exercise [i.e., muscle O2 delivery (5) or metabolic inertia (3)]. The aim of this study was to compare the effects of two repeated-sprints sets of 6x6s separated by different recovery duration between the sprints on V'O2 and muscular de-oxygenation [HHb] kinetics during a subsequent heavy-intensity exercise. Methods: 10 male subjects performed a 6-min constant-load cycling test (T50) at intensity corresponding to half of the difference between V'O2max and the ventilatory threshold. Then, they performed two repeated-sprints sets of 6x6s all-out separated by different recovery duration between the sprints (S1:30s and S2:3min) followed, after 7-min-recovery, by the T50 (S1T50 and S2T50, respectively). V'O2, [HHb] of the vastus lateralis (VL) and surface electromyography activity [i.e., root-mean-square (RMS) and the median frequency of the power density spectrum (MDF)] from VL and vastus medialis (VM) were recorded throughout T50. Models using a bi-exponential function for the overall T50 and a mono-exponential for the first 90s of T50 were used to define V'O2 and [HHb] kinetics respectively. Results: V'O2 mean value was higher in S1 (2.9±0.3l.min-1) than in S2 (1.2±0.3l.min-1); (p<0.001). The peripheral blood flow was increased after sprints as attested by a higher basal heart rate (HRbaseline) (S1T50: +22%; S2T50: +17%; p≤0.008). Time delay [HHb] was shorter for S1T50 and S2T50 than for T50 (-22% for both; p≤0.007) whereas the mean response time of V'O2 was accelerated only after S1 (S1T50: 32.3±2.5s; S2T50: 34.4±2.6s; T50: 35.7±5.4s; p=0.031). There were no significant differences in RMS between the three conditions (p>0.05). MDF of VM was higher during the first 3-min in S1T50 than in T50 (+6%; p≤0.05). Conclusion: The study show that V'O2 kinetics was speeded by prior repeated-sprints with a short (30s) but not a long (3min) inter-sprints-recovery even though the [HHb] kinetics was accelerated and the peripheral blood flow was enhanced after both sprints. S1, inducing a greater PCr depletion (1) and change in the pattern of the fibres recruitment (increase in MDF) compared with S2, may decrease metabolic inertia (2), stimulate the oxidative phosphorylation activation (4) and accelerate V'O2 kinetics at the beginning of the subsequent high-intensity exercise.

Pseudoxanthoma elasticum : evaluation of diagnostic criteria based on molecular data

RÉSUMÉ EN FRANCAIS : Introduction: Le pseudoxanthome élastique (PXE) est une maladie génétique. Les mutations responsables ont été localisées au niveau du gène codant le transporteur transmembranaire ABC-C6. Des calcifications pathologiques des fibres élastiques de la peau, des yeux et du système cardiovasculaire en sont la conséquence. Buts: Evaluer les critères diagnostiques actuels du PXE en se basant sur les données moléculaires. Méthodes: 142 sujets provenant de 10 familles avec une anamnèse familiale positive pour le PXE ont été investiguées sur le plan clinique, histopathologique et génétique. Résultats: 25 sujets se sont avérés être homozygotes pour le gène PXE muté. 23 d'entre eux ont présenté les manifestations cliniques et histopathologique typiques. Les deux autres souffraient d'une élastose et d'une dégénérescence maculaire si importante qu'un diagnostic de PXE ne pouvait pas être confirmé cliniquement. 67 sujets se sont révélés être des porteurs hétérozygotes et 50 ne présentaient pas de mutation. De ces 117 sujets, 116 n'ont montré aucune lésion cutanée ou ophtalmique pouvant correspondre au PXE. Un seul des sujets sans mutation a présenté une importante élastose solaire ainsi qu'une cicatrisation de la rétine, imitant les lésions typiques du PXE. Quatre des 67 sujets hétérozygotes ont eu une biopsie de peau, dont les analyses histopathologique se sont avérées normales. Conclusion: Dans notre cohorte de patients, le PXE était transmis exclusivement de façoh autosomique récessive. La corrélation retrouvée entre le génotype et le phénotype a permis de confirmer les critères diagnostiques majeurs actuels. Le diagnostic clinique peut être difficile, voir impossible, chez des patients atteints d'une élastose solaire importante et/ou d'une dégénérescence maculaire étendue. Dans ces cas, un test moléculaire est nécessaire afin de confirmer le diagnostic de PXE. A notre connaissance, notre étude présentée ici est le premier travail comparant des données cliniques à des données moléculaires dans le domaine du PXE. ABSTRACT : Background: Pseudoxanthoma elasticum (PXE) is a genetic disorder due to mutations in the gene encoding the transmembrane transporter protein adenosine triphosphate binding cassette (ABC)-C6, resulting in calcifications of elastic fibers in the skin, eyes and cardiovascular system. Objectives: To evaluate the diagnostic criteria for PXE based on molecular data. Methods: Of 10 families with a positive history of PXE 142 subjects were investigated for clinical symptoms, histological findings and genetic haplotype analysis. Results: Of these, 25 subjects were haplotypic homozygous for PXE and 23 had typical clinical and histopathological manifestations. Two of the 25 patients showed such marked solar elastosis and macular degeneration that PXE could not be confirmed clinically. Sixty-seven subject were haplotypic heterozygous carriers and 50 haplotypic homozygous unaffected. Of these 117 subjects, 116 showed no cutaneous or ophthalmologic signs of PXE. In one of the 50 haplotypic homozygous unaffected patients important solar elastosis and scaring of the retina mimicked PXE lesions. Only four of the 67 haplotypic heterozygous carriers had biopsies of nonlesional skin; all were histopathologically normal. Conclusions: In our patients, PXE presents as an autosomal recessive genodermatosis. Correlation of haplotype and phenotype confirmed actual major diagnostic criteria. In patients with marked solar elastosis and/ or severe macular degeneration clinical diagnosis can be impossible and molecular testing is needed to confirm the presence of PXE. To the best of our knowledge our large study compares for the first time clinical findings with molecular data.

Distribution and anatomical localization of the glucose transporter 2 (GLUT2) in the adult rat brain--an immunohistochemical study.

The aim of this work was to study the distribution and cellular localization of GLUT2 in the rat brain by light and electron microscopic immunohistochemistry, whereas our ultrastructural observations will be reported in a second paper. Confirming previous results, we show that GLUT2-immunoreactive profiles are present throughout the brain, especially in the limbic areas and related nuclei, whereas they appear most concentrated in the ventral and medial regions close to the midline. Using cresyl violet counterstaining and double immunohistochemical staining for glial or neuronal markers (GFAp, CAII and NeuN), we show that two limited populations of oligodendrocytes and astrocytes cell bodies and processes are immunoreactive for GLUT2, whereas a cross-reaction with GLUT1 cannot be ruled out. In addition, we report that the nerve cell bodies clearly immunostained for GLUT2 were scarce (although numerous in the dentate gyrus granular layer in particular), whereas the periphery of numerous nerve cells appeared labeled for this transporter. The latter were clustered in the dorsal endopiriform nucleus and neighboring temporal and perirhinal cortex, in the dorsal amygdaloid region, and in the paraventricular and reuniens thalamic nuclei, whereas they were only a few in the hypothalamus. Moreover, a group of GLUT2-immunoreactive nerve cell bodies was localized in the dorsal medulla oblongata while some large multipolar nerve cell bodies peripherally labeled for GLUT2 were scattered in the caudal ventral reticular formation. This anatomical localization of GLUT2 appears characteristic and different from that reported for the neuronal transporter GLUT3 and GLUT4. Indeed, the possibility that GLUT2 may be localized in the sub-plasmalemnal region of neurones and/or in afferent nerve fibres remains to be confirmed by ultrastructural observations. Because of the neuronal localization of GLUT2, and of its distribution relatively similar to glucokinase, it may be hypothesized that this transporter is, at least partially, involved in cerebral glucose sensing.