Extra Forces induced by wide-pulse, high-frequency electrical stimulation: Occurrence, magnitude, variability and underlying mechanisms.

OBJECTIVE: In contrast to conventional (CONV) neuromuscular electrical stimulation (NMES), the use of "wide-pulse, high-frequencies" (WPHF) can generate higher forces than expected by the direct activation of motor axons alone. We aimed at investigating the occurrence, magnitude, variability and underlying neuromuscular mechanisms of these "Extra Forces" (EF). METHODS: Electrically-evoked isometric plantar flexion force was recorded in 42 healthy subjects. Additionally, twitch potentiation, H-reflex and M-wave responses were assessed in 13 participants. CONV (25Hz, 0.05ms) and WPHF (100Hz, 1ms) NMES consisted of five stimulation trains (20s on-90s off). RESULTS: K-means clustering analysis disclosed a responder rate of almost 60%. Within this group of responders, force significantly increased from 4% to 16% of the maximal voluntary contraction force and H-reflexes were depressed after WPHF NMES. In contrast, non-responders showed neither EF nor H-reflex depression. Twitch potentiation and resting EMG data were similar between groups. Interestingly, a large inter- and intrasubject variability of EF was observed. CONCLUSION: The responder percentage was overestimated in previous studies. SIGNIFICANCE: This study proposes a novel methodological framework for unraveling the neurophysiological mechanisms involved in EF and provides further evidence for a central contribution to EF in responders.

1C.06: Ambulatory pulse pressure is negatively associated with excretions of urinary caffeine and its metabolites

OBJECTIVE: Systolic blood pressure (BP) has been associated with urinary caffeine and its metabolites such as paraxanthine and theophylline. Caffeine and caffeine metabolites could influence arterial pulse pressure (PP) via sympathomimetic effects, smooth muscle relaxation, and phosphodiesterase inhibition. The purpose of this analysis was to explore the association of ambulatory PP with urinary caffeine and its related metabolites in a large population-based sample. DESIGN AND METHOD: Families were randomly selected from the general population of three Swiss cities (2009-2013). Ambulatory BP monitoring was conducted using validated Diasys Integra devices. PP was defined as the difference between the systolic and diastolic ambulatory BP. Urinary caffeine, paraxanthine, theophylline, and theobromine excretions were measured in 24 h urine using ultra-high performance liquid chromatography tandem mass spectrometry. Urinary excretions were log-transformed to satisfy regression assumptions. We used linear mixed models to explore the associations of urinary caffeine and caffeine metabolite excretions with 24-hour, day- and night-time PP while adjusting for major confounders. RESULTS: The 836 participants (48.9% men) included in this analysis had mean (±SD) age of 47.8 (±17.5), and mean 24-hour systolic and diastolic BP of 120.1 mmHg (±13.9) and 78.0 (±8.6). Except theobromine, log transformed urinary caffeine and caffeine metabolite excretions were associated negatively with 24-hour, daytime and night-time ambulatory PP. 24-hour, daytime, and night-time ambulatory PP decreased by -0.804 mmHg (SE, 0.209), -0.749 (0.215), and -0.968 (0.243) (all P values <0.005), for each doubling excretion of caffeine. Strong negative associations with night-time ambulatory PP were observed for paraxanthine and theophylline.(Figure is included in full-text article.) CONCLUSIONS: : The negative associations of PP with caffeine, paraxanthine, and theophylline excretions suggest that caffeine and its metabolites do lower BP, possibly by modifying arterial stiffness.

Impact of body tilt on the central aortic pressure pulse

Le but de cette thèse a été d'investiguer la relation entre, d'une part le temps de propagation de l'onde de pouls artérielle du coeur vers les membres inférieurs, et d'autre part le temps séparant, au niveau de l'aorte ascendante, la génération de l'onde antérograde du retour des ondes réfléchies. Le principe de la méthode employée a été de mesurer ces deux temps par deux méthodes indépendantes, ce en les faisant varier par changement rapide de la position du corps, chez sujets humains volontaires. Le facteur gravitationnel a en effet une influence majeure sur la pression transmurale des artères, dont dépend largement la vitesse de propagation des ondes de pouls, tant dans le sens antérograde que rétrograde. Vingt sujets jeunes, en bonne santé, dontIO hommes et 10 femmes, ont été examinés sur une table de tilt, dans deux positions différentes : tête vers le bas (angle de tilt : - 10°) et tête vers le haut (+45°).Dans chaque position, le temps de propagation carotido- femorale (Tcf, succédané du temps aorto-fémoral) et carotido-tibial (Tct, succédané du temps aorto-tibial) a été mesuré avec l'appareil Complior. De même, dans chaque position la pression aortique centrale a été enregistrée par tonométrie radiale en utilisant l'appareil SphygmoCor qui applique une fonction de transfert généralisé pour reconstruire la forme de l'onde de pouls aortique. L'analyse de celle-ci permet ensuite de calculer les temps d'aller-retour des ondes réfléchies atteignant l'aorte pendant la systole (début de l'onde réfléchie, sT1 r) et pendant la diastole (temps de transit moyen de l'onde diastolique réfléchie dMTT). Le changement de position de tête vers le haut à tête vers le bas, a provoqué une augmentation importante du temps de propagation Tct (chez le femmes de 130±10 à 185±18msec, P<0,001 et chez les hommes de 136±9 à 204±18msec P<0.001) ainsi que du temps moyen de transition de l'onde diastolique réfléchie dMTT (chez les femmes de 364±35 à 499±33msec P<0,001 et chez les hommes de 406±22 à 553±21msec, P<0,001). Un modèle de régression mixte montre qu'entre les deux positions, les variations de dMTT sont environ le double de celles de Tct (coefficient de régression 2.1; 95% intervalle de confiance 1.9-2,3, P<0,001). Ces résultats suggèrent que les ondes diastoliques observées dans l'onde de pouls aortique central reconstruites par tonométrie radiale, correspondent, du moins en partie, aux ondes réfléchies générées au niveau des membres inférieurs.

Study and modelling of the effect of herbicides pulse exposure on freshwater microalgae

De plus en plus de substances chimiques sont émises et détectées dans l'environnement.Parmi ces substances, on trouve les herbicides qui sont utilisés en agriculture pour luttercontre la présence des mauvaises herbes. Après leur application sur les sols, les herbicidespeuvent être entrainés par les eaux de pluie jusque dans les ruisseaux et les rivières. Lesconcentrations de ces substances varient donc de manière importante dans les systèmesaquatiques en période de pluie ou en période de temps sec. Des pics élevés de concentrationssont suivis de période de concentrations très faibles ou nulles. Les herbicides présents dans lescours d'eau peuvent engendrer des effets toxiques sur les algues et les plantes aquatiques. Orles tests classiques d'écotoxicologie effectués en laboratoire sont réalisés en exposant lesespèces vivantes à des polluants de manière continue. Ils ne permettent donc pas d'évaluer leseffets des concentrations fluctuantes comme celles des herbicides. Le but de cette thèse estd'étudier et de modéliser les effets des concentrations fluctuantes d'herbicide sur les espècesde microalgues vertes Scenedesmus vacuolatus et Pseudokirchneriella subcapitata. Desexpériences en laboratoire ont également été effectuées dans le but de valider le modèle.Quatre herbicides ont été testés. Il s'agit de l'atrazine (utilisé jusqu'à récemment pour lemaïs), du diuron (utilisé dans la vigne), de l'isoproturon (utilisé pour les céréales) et du Smétolachlore(utilisé pour le maïs). Les résultats de ce travail de thèse indiquent que les effetsdes concentrations fluctuantes d'herbicide peuvent être modélisés sur des algues d'eau douce.Le modèle est relativement simple pour les inhibiteurs de la photosynthèse tels que l'atrazine,le diuron ou l'isoproturon. Il nécessite la connaissance de deux paramètres, le taux decroissance de l'algue sans polluant et la courbe dose-réponse pour chaque substance.Cependant, des expériences supplémentaires doivent être réalisées si la substance étudiéeinduit un délai de l'effet et du rétablissement ou si une algue est cultivée avec une autre alguedans le même milieu de croissance. Le modèle pourrait également être adapté pour tenircompte des mélanges de substances. Appliqué pour prédire les effets sur les algues descénarios réels, le modèle montre que les longs pics de concentrations jouent le rôle le plusimportant. Il est donc crucial de les mesurer lors du monitoring des cours d'eau. D'autre part,une évaluation du risque effectuée avec ce modèle montre que l'impact des pics deconcentrations sur les espèces les plus sensibles est total. Cela met en évidence, une fois deplus, l'importance de tenir compte de ces concentrations fluctuantes dans l'évaluation durisque environnemental des herbicides, mais également des autres polluants.

Impact of body tilt on the central aortic pressure pulse.

The present work was undertaken to investigate, in young healthy volunteers, the relationships between the forward propagation times of arterial pressure waves and the timing of reflected waves observable on the aortic pulse, in the course of rapid changes in body position. 20 young healthy subjects, 10 men, and 10 women, were examined on a tilt table at two different tilt angles, -10° (Head-down) and + 45° (Head-up). In each position, carotid-femoral (Tcf) and carotid-tibial forward propagation times (Tct) were measured with the Complior device. In each position also, the central aortic pressure pulse was recorded with radial tonometry, using the SphygmoCor device and a generalized transfer function, so as to evaluate the timing of reflected waves reaching the aorta in systole (onset of systolic reflected wave, sT1r) and diastole (mean transit time of diastolic reflected wave, dMTT). The position shift from Head-up to Head-down caused a massive increase in both Tct (women from 130 ± 10 to 185 ± 18 msec P < 0.001, men from 136 ± 9 to 204 ± 18 msec P < 0.001) and dMTT (women from 364 ± 35 to 499 ± 33 msec P < 0.001, men from 406 ± 22 to 553 ± 21 msec P < 0.001). Mixed model regression showed that the changes in Tct and dMTT observed between Head-up and Head-down were tightly coupled (regression coefficient 2.1, 95% confidence interval 1.9-2.3, P < 0.001). These results strongly suggest that the diastolic waves observed on central aortic pulses reconstructed from radial tonometric correspond at least in part to reflections generated in the lower limbs.