A universal fluid cell for the imaging of biological specimens in the atomic force microscope.

Recently, atomic force microscope (AFM) manufacturers have begun producing instruments specifically designed to image biological specimens. In most instances, they are integrated with an inverted optical microscope, which permits concurrent optical and AFM imaging. An important component of the set-up is the imaging chamber, whose design determines the nature of the experiments that can be conducted. Many different imaging chamber designs are available, usually designed to optimize a single parameter, such as the dimensions of the substrate or the volume of fluid that can be used throughout the experiment. In this report, we present a universal fluid cell, which simultaneously optimizes all of the parameters that are important for the imaging of biological specimens in the AFM. This novel imaging chamber has been successfully tested using mammalian, plant, and microbial cells.

Animal model to compare the effects of suture technique on cross-sectional compliance on end-to-side anastomoses.

OBJECTIVE: An animal model has been developed to compare the effects of suture technique on the luminal dimensions and compliance of end-to-side vascular anastomoses. METHODS: Carotid and internal mammalian arteries (IMAs) were exposed in three pigs (90 kg). IMAs were sectioned distally to perform end-to-side anastomoses on carotid arteries. One anastomosis was performed with 7/0 polypropylene running suture. The other was performed with the automated suture delivery device (Perclose/Abbott Labs Inc.) that makes a 7/0 polypropylene interrupted suture. Four piezoelectric crystals were sutured on toe, heel and both lateral sides of each anastomosis to measure anastomotic axes. Anastomotic cross-sectional area (CSAA) was calculated with: CSAA = pi x mM/4 where m and M are the minor and major axes of the elliptical anastomosis. Cross-sectional anastomotic compliance (CSAC) was calculated as CSAC=Delta CSAA/Delta P where Delta P is the mean pulse pressure and Delta CSAA is the mean CSAA during cardiac cycle. RESULTS: We collected a total of 1200000 pressure-length data per animal. For running suture we had a mean systolic CSAA of 26.94+/-0.4 mm(2) and a mean CSAA in diastole of 26.30+/-0.5 mm(2) (mean Delta CSAA was 0.64 mm(2)). CSAC for running suture was 4.5 x 10(-6)m(2)/kPa. For interrupted suture we had a mean CSAA in systole of 21.98+/-0.2 mm(2) and a mean CSAA in diastole of 17.38+/-0.3 mm(2) (mean Delta CSAA was 4.6+/-0.1 mm(2)). CSAC for interrupted suture was 11 x 10(-6) m(2)/kPa. CONCLUSIONS: This model, even with some limitations, can be a reliable source of information improving the outcome of vascular anastomoses. The study demonstrates that suture technique has a substantial effect on cross-sectional anastomotic compliance of end-to-side anastomoses. Interrupted suture may maximise the anastomotic lumen and provides a considerably higher CSAC than continuous suture, that reduces flow turbulence, shear stress and intimal hyperplasia. The Heartflo anastomosis device is a reliable instrument that facilitates performance of interrupted suture anastomoses.

Mise en place d'un cathéter veineux central chez l'adulte. 2. Technique détaillée [The central vein catheterization. 2. Procedure, step by step]

La pose d'un cathéter veineux central peut se faire par plusieurs abords. La connaissance de l'anatomie, du matériel, la maîtrise des détails de la procédure pour chaque type d'abord et une attention particulière à l'asepsie sont des prérequis importants pour limiter les risques de complications et pour donner une information complète et exhaustive au patient. Cet article peut être utilisé comme base pour le développement d'une check-list, utile pour les médecins qui doivent procéder à la pose d'un cathéter veineux central mais qui ne possèdent pas encore une maîtrise du geste. Several approaches exist for central vein catheterization. Mastery of the various steps of this procedure and understanding of the basics of asepsis are critical to prevent any complication. They also built the basis for an exhaustive communication with the patient, to obtain an informed consent. This article can in addition be used to develop a checklist in order to (self-)assess competence in procedural skills

Calcium imaging of odor-evoked responses in the Drosophila antennal lobe.

The antennal lobe is the primary olfactory center in the insect brain and represents the anatomical and functional equivalent of the vertebrate olfactory bulb. Olfactory information in the external world is transmitted to the antennal lobe by olfactory sensory neurons (OSNs), which segregate to distinct regions of neuropil called glomeruli according to the specific olfactory receptor they express. Here, OSN axons synapse with both local interneurons (LNs), whose processes can innervate many different glomeruli, and projection neurons (PNs), which convey olfactory information to higher olfactory brain regions. Optical imaging of the activity of OSNs, LNs and PNs in the antennal lobe - traditionally using synthetic calcium indicators (e.g. calcium green, FURA-2) or voltage-sensitive dyes (e.g. RH414) - has long been an important technique to understand how olfactory stimuli are represented as spatial and temporal patterns of glomerular activity in many species of insects. Development of genetically-encoded neural activity reporters, such as the fluorescent calcium indicators G-CaMP and Cameleon, the bioluminescent calcium indicator GFP-aequorin, or a reporter of synaptic transmission, synapto-pHluorin has made the olfactory system of the fruitfly, Drosophila melanogaster, particularly accessible to neurophysiological imaging, complementing its comprehensively-described molecular, electrophysiological and neuroanatomical properties. These reporters can be selectively expressed via binary transcriptional control systems (e.g. GAL4/UAS, LexA/LexAop, Q system) in defined populations of neurons within the olfactory circuitry to dissect with high spatial and temporal resolution how odor-evoked neural activity is represented, modulated and transformed. Here we describe the preparation and analysis methods to measure odor-evoked responses in the Drosophila antennal lobe using G-CaMP. The animal preparation is minimally invasive and can be adapted to imaging using wide-field fluorescence, confocal and two-photon microscopes.

Optical spectroscopy of the bladder washout fluid to optimize fluorescence cystoscopy with Hexvix®.

Fluorescence cystoscopy enhances detection of early bladder cancer. Water used to inflate the bladder during the procedure rapidly contains urine, which may contain fluorochromes. This frequently degradesfluorescence images. Samples of bladder washout fluid (BWF) or urine were collected (15 subjects). We studiedtheir fluorescence properties and assessed changes induced by pH (4 to 9) and temperature (15°C to 41°C).A typical fluorescence spectrum of BWF features a main peak (excitation/emission: 320∕420 nm, FWHM =50∕100 nm) and a weaker (5% to 20% of main peak intensity), secondary peak (excitation/emission: 455∕525 nm, FWHM = 80∕50 nm). Interpatient fluctuations of fluorescence intensity are observed. Fluorescence intensity decreases when temperature increases (max 30%) or pH values vary (max 25%). Neither approach is compatible with clinical settings. Fluorescence lifetime measurements suggest that 4-pyridoxic acid/riboflavin is the most likely molecule responsible for urine's main/secondary fluorescence peak. Our measurements give an insight into the spectroscopy of the detrimental background fluorescence. This should be included in the optical design of fluorescence cystoscopes. We estimate that restricting the excitation range from 370-430 nm to 395-415 nm would reduce the BWF background by a factor 2.

Molecular and physiological characterisation of lonotropic receptors in the sacculus in drosophila

Chemosensation is the detection of chemical signals in the environment that enable an animal to make informed decisions about food choice, mate preference or predator detection. Dissecting the molecular and neural mechanisms by which animals detect chemical cues is an important goal towards understanding how they interact with the environment. An attractive system to dissect the mechanisms of chemosensation is the olfactory system. One of the most-investigated olfactory systems is that of Drosophila melanogaster, a model organism that is amenable to a powerful combination of genetic and physiological analyses. Embedded within the antennal olfactory organ of Drosophila is an unusual sensory structure called the sacculus. The sacculus is comprised of three distinct chambers, each lined with several sensilla housing two to three neurons. Previous morphological, anatomical and surgical studies of sacculus neurons have implicated sacculus neurons in chemosensation, hygrosensation and/or thermosensation. While a subset of sacculus neurons have been physiologically characterised as temperature sensors, the role of this organ has remained largely mysterious, due to its inaccessibility to peripheral electrophysiological analysis. Recently a new family of olfactory receptors, the lonotropic Receptors (IRs), was identified. Five IRs are expressed in sacculus neurons providing the first selective molecular markers for these cells. In this thesis I describe the molecular, physiological and anatomical characterisation of these neurons. Genetic labelling of specific populations of sacculus neurons with anatomical (CD8:GFP) reporters has identified neurons in sacculus chambers I and II express IR40a+IR93a together with their co- receptor IR25a, while neurons in chamber III express IR64a with its co-receptor IR8a. Both these sets of neurons project to two distinct glomeruli in the antennal lobe; IR40a neurons project to the column and arm, IR64a neurons project to DC4 and DP1m. Through a live optical imaging screen I showed that these neurons are indeed olfactory and IR64a neurons recognise acidic ligands, while IR40a neurons recognise amine ligands. IR40a and IR64a neurons are in fact composed of anatomically and physiologically distinct subpopulations, strongly implying the existence of other factors that define their functional properties. My thesis identifies the sacculus as a specialised olfactory organ capable of detecting acids and bases, which are of widespread importance to insects. The data from my thesis along with data from other labs show the sacculus is composed of different populations of olfactory sensory neurons and thermosensory neurons. Comparative genomic analysis of sacculus IRs across insects reveals them to be among the most conserved of this receptor repertoire, suggesting that the sacculus represents an evolutionarily ancient insect olfactory acid-base sensor. - La détection des produits chimiques se trouvant dans l'environnement (perception chimiosensorielle) permet à un animal de choisir sa nourriture, son partenaire ou encore d'identifier ses prédateurs. Décortiquer les mécanismes moléculaires et neuronaux grâce auxquels les animaux détectent ces signaux chimiques permet de comprendre comment ces animaux interagissent avec leur environnement. Un système intéressant pour décortiquer ces mécanismes de perception chimiosensorielle est le système olfactif, de la drosophile (Drosophila melanogaster), aussi appelée mouche du vinaigre. C'est un animal modèle très utile grâce à la combinaison d'outils génétiques puissants et d'analyses physiologiques facilement réalisables. Dans l'antenne de la drosophile, qui est l'organe olfactif principal de cet animal, se trouve une structure appelée sacculus. Celui-ci est composé de trois chambres distinctes, chacune comprenant plusieurs sensilles à l'intérieur desquelles se trouvent deux à trois neurones. De précédentes études morphologiques et anatomiques des ces neurones ont déterminé qu'ils sont impliqués dans la perception des odeurs, de l'humidité et de la température. Malgré ceci, la fonction principale de cet organe reste largement inconnue, principalement car il est inaccessible aux analyses électrophysiologiques. Récemment, une nouvelle famille de soixante-six récepteurs olfactifs, nommés Récepteurs lonotropiques (IRs), a été découverte chez la drosophile. Cinq IRs sont exprimés dans les neurones du sacculus. Pour la première fois, une sélection de marqueurs moléculaires est disponible pour l'étude de ces cellules. Dans cette thèse, les caractéristiques moléculaires, physiologiques et anatomiques des neurones du sacculus sont décrites. Ces populations de neurones situés dans le sacculus ont été marquées avec des gènes rapporteurs (CD8:GFP). Ceci a montré que les récepteurs IR40a et IR93a sont exprimés ensemble avec le co-récepteur IR25a dans les chambres I et II, tandis que les neurones de la chambre III expriment IR64a avec son co-récepteur IR8a. Ces deux groupes de neurones projettent vers deux glomérules distincts du lobe antennaire : les neurones IR40a projettent vers la column et le arm, alors que les neurones IR64a projettent vers DC4 et DP1m. Un screen d'imagerie optique a démontré que ces neurones sont en effet des neurones olfactifs, et que les neurones IR64a reconnaissent des ligands acides, tandis que les neurones IR40a reconnaissent des ligands aminés. De plus, les neurones IR40a et IR64a sont séparés en sous-populations distinctes anatomiquement et physiologiquement, et d'autres facteurs permettant de définir leurs propriétés fonctionnelles sont probablement impliqués. Cette thèse identifie ainsi le sacculus comme un organe olfactif spécialisé capable de détecter des acides et amines, lesquels sont très importants pour les insectes. Toutes les données collectées durant cette thèse, combinées aux données d'autres laboratoires, montrent que le sacculus est composé de différentes populations de neurones olfactifs et thermosenseurs. Ces IRs sont très conservés parmi les insectes, suggérant que le sacculus représente révolution d'un ancien détecteur olfactif d'acides et de bases chez l'insecte. - Tous les animaux sont capables de percevoir les signaux chimiques dans leur environnement, comme les odeurs ou le goût, via différents organes. L'odorat est le sens qui permet de percevoir les odeurs, et il est implique des neurones olfactifs qui se trouvent dans le nez des mammifères ou les antennes des insectes. La capacité d'un neurone olfactif à détecter une molécule odorante dépend des types de récepteurs olfactifs qu'il exprime. Il existe deux grandes familles de récepteurs qui perçoivent les odeurs : les Récepteurs Olfactifs, ORs, et Récepteurs lonotropiques IRs, qui détectent différents types d'odeurs avec différents mécanismes. Lorsqu'un récepteur reconnaît une molécule odorante, il convertit ce signal en un signal électrique qui est ensuite transmis au centre olfactif dans le cerveau. La drosophile (Drosophila melanogaster), aussi appelée mouche du vinaigre, est utilisée comme animal modèle pour étudier l'odorat, parce que son génome entier a été séquencé et que ses gènes sont facilement manipulables. De plus, l'anatomie du système olfactif de la mouche est similaire à celui des mammifères, malgré qu'il possède moins de neurones, ce qui le rend moins complexe. Ma thèse a pour objectif d'étudier les Récepteurs lonotropiques dans un organe spécifique, appelé le sacculus, situé dans les antennes. Les neurones du sacculus exprimant des IRs envoient leurs projections au centre olfactif du cerveau, suggérant que ces neurones perçoivent les odeurs. Une technique d'imagerie optique a été utilisée sur le cerveau de mouches vivantes afin de mesurer la réponse des neurones du le sacculus à différentes odeurs. J'ai démontré que ces récepteurs détectent des acides et des amines, qui sont très importants pour les insectes. Par exemple, les acides se retrouvent dans les fruits mûrs sur lesquels les mouches vont se nourrir, s'accoupler et poser leurs oeufs, et les amines sont souvent produites par des bactéries pouvant être nuisible pour la mouche. La principale découverte de ma thèse est donc l'identification du sacculus comme un organe capable de détecter deux des principales odeurs importantes pour la mouche. Ces récepteurs sont aussi présents dans d'autres insectes où ils jouent peut-être des rôles différents. Les acides et les amines se retrouvent aussi dans les excrétions (comme la sueur ou l'urine) de beaucoup de mammifères, qui pourraient potentiellement être dangereux pour la mouche, mais qui attirent les moustiques se nourrissant de leur sang.