Analysis of CD4+ and CD8+ T cells by defined MHC-peptide complexes

MHC class II-peptide multimers are important tools for the detection, enumeration and isolation of antigen-specific CD4+ Τ cells. However, their erratic and often poor performance impeded their broad application and thus in-depth analysis of key aspects of antigen-specific CD4+ Τ cell responses. In the first part of this thesis we demonstrate that a major cause for poor MHC class II tetramer staining performance is incomplete peptide loading on MHC molecules. We observed that peptide binding affinity for "empty" MHC class II molecules poorly correlates with peptide loading efficacy. Addition of a His-tag or desthiobiotin (DTB) at the peptide N-terminus allowed us to isolate "immunopure" MHC class II-peptide monomers by affinity chromatography; this significantly, often dramatically, improved tetramer staining of antigen-specific CD4+ Τ cells. Insertion of a photosensitive amino acid between the tag and the peptide, permitted removal of the tag from "immunopure" MHC class II-peptide complex by UV irradiation, and hence elimination of its potential interference with TCR and/or MHC binding. Moreover, to improve loading of self and tumor antigen- derived peptides onto "empty" MHC II molecules, we first loaded these with a photocleavable variant of the influenza A hemagglutinin peptide HA306-318 and subsequently exchanged it with a poorly loading peptide (e.g. NY-ESO-1119-143) upon photolysis of the conditional ligand. Finally, we established a novel type of MHC class II multimers built on reversible chelate formation between 2xHis-tagged MHC molecules and a fluorescent nitrilotriacetic acid (NTA)-containing scaffold. Staining of antigen-specific CD4+ Τ cells with "NTAmers" is fully reversible and allows gentle cell sorting. In the second part of the thesis we investigated the role of the CD8α transmembrane domain (TMD) for CD8 coreceptor function. The sequence of the CD8α TMD, but not the CD8β TMD, is highly conserved and homodimerizes efficiently. We replaced the CD8α TMD with the one of the interleukin-2 receptor a chain (CD8αTac) and thus ablated CD8α TMD interactions. We observed that ΤΙ Τ cell hybridomas expressing CD8αTacβ exhibited severely impaired intracellular calcium flux, IL-2 responses and Kd/PbCS(ABA) P255A tetramer binding. By means of fluorescence resonance energy transfer experiments (FRET) we established that CD8αTacβ associated with TCR:CD3 considerably less efficiently than CD8αβ, both in the presence and the absence of Kd/PbCS(ABA) complexes. Moreover, we observed that CD8αTacβ partitioned substantially less in lipid rafts, and related to this, associated less efficiently with p56Lck (Lck), a Src kinase that plays key roles in TCR proximal signaling. Our results support the view that the CD8α TMD promotes the formation of CD8αβP-CD8αβ dimers on cell surfaces. Because these contain two CD8β chains and that CD8β, unlike CD8α, mediates association of CD8 with TCR:CD3 as well as with lipid rafts and hence with Lck, we propose that the CD8αTMD plays an important and hitherto unrecognized role for CD8 coreceptor function, namely by promoting CD8αβ dimer formation. We discuss what implications this might have on TCR oligomerization and TCR signaling. - Les multimères de complexes MHC classe II-peptide sont des outils importants pour la détection, le dénombrement et l'isolation des cellules Τ CD4+ spécifiques pour un antigène d'intérêt. Cependant, leur performance erratique et souvent inadéquate a empêché leur utilisation généralisée, limitant ainsi l'analyse des aspects clés des réponses des lymphocytes Τ CD4+. Dans la première partie de cette thèse, nous montrons que la cause principale de la faible efficacité des multimères de complexes MHC classe II-peptide est le chargement incomplet des molécules MHC par des peptides. Nous montrons également que l'affinité du peptide pour la molécule MHC classe II "vide" n'est pas nécessairement liée au degré du chargement. Grâce à l'introduction d'une étiquette d'histidines (His-tag) ou d'une molécule de desthiobiotine à l'extrémité N-terminale du peptide, des monomères MHC classe II- peptide dits "immunopures" ont pu être isolés par chromatographic d'affinité. Ceci a permis d'améliorer significativement et souvent de façon spectaculaire, le marquage des cellules Τ CD4+ spécifiques pour un antigène d'intérêt. L'insertion d'un acide aminé photosensible entre l'étiquette et le peptide a permis la suppression de l'étiquette du complexe MHC classe- Il peptide "immunopure" par irradiation aux UV, éliminant ainsi de potentielles interférences de liaison au TCR et/ou au MHC. De plus, afin d'améliorer le chargement des molécules MHC classe II "vides" avec des peptides dérivés d'auto-antigènes ou d'antigènes tumoraux, nous avons tout d'abord chargé les molécules MHC "vides" avec un analogue peptidique photoclivable issu du peptide HA306-318 de l'hémagglutinine de la grippe de type A, puis, sous condition de photolyse, nous l'avons échangé avec de peptides à chargement faible (p.ex. NY-ESO-1119-143). Finalement, nous avons construit un nouveau type de multimère réversible, appelé "NTAmère", basé sur la formation chélatante reversible entre les molécules MHC-peptide étiquettés par 2xHis et un support fluorescent contenant des acides nitrilotriacetiques (NTA). Le marquage des cellules Τ CD4+ spécifiques pour un antigène d'intérêt avec les "NTAmères" est pleinement réversible et permet également un tri cellulaire plus doux. Dans la deuxième partie de cette thèse nous avons étudié le rôle du domaine transmembranaire (TMD) du CD8α pour la fonction coréceptrice du CD8. La séquence du TMD du CD8α, mais pas celle du TMD du CD8β, est hautement conservée et permet une homodimérisation efficace. Nous avons remplacé le TMD du CD8α avec celui de la chaîne α du récepteur à l'IL-2 (CD8αTac), éliminant ainsi les interactions du TMD du CD8α. Nous avons montré que les cellules des hybridomes Τ T1 exprimant le CD8αTacβ présentaient une atteinte sévère du flux du calcium intracellulaire, des réponses d'IL-2 et de la liaison des tétramères Kd/PbCS(ABA) P255A. Grâce aux expériences de transfert d'énergie entre molécules fluorescentes (FRET), nous avons montré que l'association du CD8αTacβ avec le TCR:CD3 est considérablement moins efficace qu'avec le CD8αβ, et ceci aussi bien en présence qu'en absence de complexes Kd/PbCS(ABA). De plus, nous avons observé que le CD8αTacβ se distribuait beaucoup moins bien dans les radeaux lipidiques, engendrant ainsi, une association moins efficace avec p56Lck (Lck), une kinase de la famille Src qui joue un rôle clé dans la signalisation proximale du TCR. Nos résultats soutiennent l'hypothèse que le TMD du CD8αβ favorise la formation des dimères de CD8αβ à la surface des cellules. Parce que ces derniers contiennent deux chaînes CD8β et que CD8β, contrairement à CD8α, favorise l'association du CD8 au TCR:CD3 aussi bien qu'aux radeaux lipidiques et par conséquent à Lck, nous proposons que le TMD du CD8α joue un rôle important, jusqu'alors inconnu, pour la fonction coreceptrice du CD8, en encourageant la formation des dimères CD8αβ. Nous discutons des implications possibles sur l'oligomerisation du TCR et la signalisation du TCR.

Combined analysis of grey matter voxel-based morphometry and white matter tract-based spatial statistics in late-life bipolar disorder.

Background: Previous magnetic resonance imaging (MRI) studies in young patients with bipolar disorder indicated the presence of grey matter concentration changes as well as microstructural alterations in white matter in various neocortical areas and the corpus callosum. Whether these structural changes are also present in elderly patients with bipolar disorder with long-lasting clinical evolution remains unclear. Methods: We performed a prospective MRI study of consecutive elderly, euthymic patients with bipolar disorder and healthy, elderly controls. We conducted a voxel-based morphometry (VBM) analysis and a tract-based spatial statistics (TBSS) analysis to assess fractional anisotropy and longitudinal, radial and mean diffusivity derived by diffusion tensor imaging (DTI). Results: We included 19 patients with bipolar disorder and 47 controls in our study. Fractional anisotropy was the most sensitive DTI marker and decreased significantly in the ventral part of the corpus callosum in patients with bipolar disorder. Longitudinal, radial and mean diffusivity showed no significant between-group differences. Grey matter concentration was reduced in patients with bipolar disorder in the right anterior insula, head of the caudate nucleus, nucleus accumbens, ventral putamen and frontal orbital cortex. Conversely, there was no grey matter concentration or fractional anisotropy increase in any brain region in patients with bipolar disorder compared with controls. Limitations: The major limitation of our study is the small number of patients with bipolar disorder. Conclusion: Our data document the concomitant presence of grey matter concentration decreases in the anterior limbic areas and the reduced fibre tract coherence in the corpus callosum of elderly patients with long-lasting bipolar disorder.

Stereological analysis of the rat and monkey amygdala

The amygdala is part of a neural network that contributes to the regulation of emotional behaviors. Rodents, especially rats, are used extensively as model organisms to decipher the functions of specific amygdala nuclei, in particular in relation to fear and emotional learning. Analysis of the role of the nonhuman primate amygdala in these functions has lagged work in the rodent but provides evidence for conservation of basic functions across species. Here we provide quantitative information regarding the morphological characteristics of the main amygdala nuclei in rats and monkeys, including neuron and glial cell numbers, neuronal soma size, and individual nuclei volumes. The volumes of the lateral, basal, and accessory basal nuclei were, respectively, 32, 39, and 39 times larger in monkeys than in rats. In contrast, the central and medial nuclei were only 8 and 4 times larger in monkeys than in rats. The numbers of neurons in the lateral, basal, and accessory basal nuclei were 14, 11, and 16 times greater in monkeys than in rats, whereas the numbers of neurons in the central and medial nuclei were only 2.3 and 1.5 times greater in monkeys than in rats. Neuron density was between 2.4 and 3.7 times lower in monkeys than in rats, whereas glial density was only between 1.1 and 1.7 times lower in monkeys than in rats. We compare our data in rats and monkeys with those previously published in humans and discuss the theoretical and functional implications that derive from our quantitative structural findings.

Interactions between respiration and systemic hemodynamics. Part II: practical implications in critical care.

In Part I of this review, we have covered basic concepts regarding cardiorespiratory interactions. Here, we put this theoretical framework to practical use. We describe mechanisms underlying Kussmaul's sign and pulsus paradoxus. We review the literature on the use of respiratory variations of blood pressure to evaluate volume status. We show the possibilities of attaining the latter aim by investigating with ultrasonography how the geometry of great veins fluctuates with respiration. We provide a Guytonian analysis of the effects of PEEP on cardiac output. We terminate with some remarks on the potential of positive pressure breathing to induce acute cor pulmonale, and on the cardiovascular mechanisms that at times may underly the failure to wean a patient from the ventilator.

Patients with AIDS-defining cancers are not universally screened for HIV: a 10-year retrospective analysis of HIV-testing practices in a Swiss university hospital.

OBJECTIVES: Kaposi's sarcoma (KS), invasive cervical carcinoma (ICC) and non-Hodgkin lymphoma (NHL) have been listed as AIDS-defining cancers (ADCs) by the Centers for Disease Control and Prevention since 1993. Despite this, HIV screening is not universally mentioned in ADC treatment guidelines. We examined screening practices at a tertiary centre serving a population where HIV seroprevalence is 0.4%. METHODS: Patients with KS, ICC, NHL and Hodgkin lymphoma (HL), treated at Lausanne University Hospital between January 2002 and July 2012, were studied retrospectively. HIV testing was considered part of the oncology work-up if performed between 90 days before and 90 days after the cancer diagnosis date. RESULTS: A total of 880 patients were examined: 10 with KS, 58 with ICC, 672 with NHL and 140 with HL. HIV testing rates were 100, 11, 60 and 59%, and HIV seroprevalence was 60, 1.7, 3.4 and 5%, respectively. Thirty-seven patients (4.2%) were HIV-positive, of whom eight (22%) were diagnosed at oncology work-up. All newly diagnosed patients had CD4 counts < 200 cells/μL and six (75%) had presented to a physician 12-236 weeks previously with conditions warranting HIV testing. CONCLUSIONS: In our institution, only patients with KS were universally screened. Screening rates for other cancers ranged from 11 to 60%. HIV seroprevalence was at least fourfold higher than the population average. As HIV-positive status impacts on cancer patient medical management, HIV screening should be included in oncology guidelines. Further, we recommend that opt-out screening should be adopted in all patients with ADCs and HL.

A comparison of methods for differential expression analysis of RNA-seq data.

BACKGROUND: Finding genes that are differentially expressed between conditions is an integral part of understanding the molecular basis of phenotypic variation. In the past decades, DNA microarrays have been used extensively to quantify the abundance of mRNA corresponding to different genes, and more recently high-throughput sequencing of cDNA (RNA-seq) has emerged as a powerful competitor. As the cost of sequencing decreases, it is conceivable that the use of RNA-seq for differential expression analysis will increase rapidly. To exploit the possibilities and address the challenges posed by this relatively new type of data, a number of software packages have been developed especially for differential expression analysis of RNA-seq data. RESULTS: We conducted an extensive comparison of eleven methods for differential expression analysis of RNA-seq data. All methods are freely available within the R framework and take as input a matrix of counts, i.e. the number of reads mapping to each genomic feature of interest in each of a number of samples. We evaluate the methods based on both simulated data and real RNA-seq data. CONCLUSIONS: Very small sample sizes, which are still common in RNA-seq experiments, impose problems for all evaluated methods and any results obtained under such conditions should be interpreted with caution. For larger sample sizes, the methods combining a variance-stabilizing transformation with the 'limma' method for differential expression analysis perform well under many different conditions, as does the nonparametric SAMseq method.

Spare non-occupational HIV post-exposure prophylaxis by active contacting and testing of the source person.

OBJECTIVE: HIV-1 post-exposure prophylaxis (PEP) is frequently prescribed after exposure to source persons with an undetermined HIV serostatus. To reduce unnecessary use of PEP, we implemented a policy including active contacting of source persons and the availability of free, anonymous HIV testing ('PEP policy'). METHODS: All consultations for potential non-occupational HIV exposures i.e. outside the medical environment) were prospectively recorded. The impact of the PEP policy on PEP prescription and costs was analysed and modelled. RESULTS: Among 146 putative exposures, 47 involved a source person already known to be HIV positive and 23 had no indication for PEP. The remaining 76 exposures involved a source person of unknown HIV serostatus. Of 33 (43.4%) exposures for which the source person could be contacted and tested, PEP was avoided in 24 (72.7%), initiated and discontinued in seven (21.2%), and prescribed and completed in two (6.1%). In contrast, of 43 (56.6%) exposures for which the source person could not be tested, PEP was prescribed in 35 (81.4%), P &lt; 0.001. Upon modelling, the PEP policy allowed a 31% reduction of cost for management of exposures to source persons of unknown HIV serostatus. The policy was cost-saving for HIV prevalence of up to 70% in the source population. The availability of all the source persons for testing would have reduced cost by 64%. CONCLUSION: In the management of non-occupational HIV exposures, active contacting and free, anonymous testing of source persons proved feasible. This policy resulted in a decrease in prescription of PEP, proved to be cost-saving, and presumably helped to avoid unnecessary toxicity and psychological stress.

Analysis of viral- and tumor antigen-specific CD4 T cell responses in healthy donors and melanoma patients

Résumé Des tentatives pour développer des traitements anti-cancéreux basés sur l'utilisation d'antigènes tumoraux ont commencé il y a plus de 10 ans. Depuis quelques années, un certain intérêt s'est portée sur une sous-population particulière des cellules du système immunitaire, les lymphocytes T CD4. Ces cellules jouent un rôle central dans les réponses immunitaires tant contre les virus que contre les cellules tumorales. Comme d'autres lymphocytes T, ces cellules sont activées de manière spécifique en reconnaissant un morceau d'antigène, appelé peptide. Ces peptides proviennent soit de protéines des cellules de l'hôte, soit des protéines étrangères (virus ou bactéries) soit de cellules transformées (cellules tumorales) et sont présentés aux lymphocytes T par des molécules du soi appelées CMH (complexe majeur d'histocompatibilité). Dans le cas des lymphocytes T CD4, ces molécules sont plus précisément des molécules du CMH de classe II (CMH II). Mis à part l'intérêt porté aux réponses médiées par les lymphocytes T cytotoxiques, un intérêt croissant pour les lymphocytes T CD4 s'est développé à cause de la place centrale qu'occupent ces cellules dans les réponses immunitaires. L'identification d'épitopes présentés par des molécules du CMH de classe II dérivés d'un grand nombre d'antigènes tumoraux, ainsi que le développement de techniques permettant de suivre les réponses immunitaires, offre des opportunités pour étudier de manière quantitative et qualitative les lymphocytes T CD4 spécifiques pour un antigène particulier chez des patients cancéreux. De plus, ces épitopes permettent d'induire des réponses médiées par les lymphocytes T CD4 et CD8 chez ces mêmes patients. Dans ce travail, notre premier but était de valider l'utilisation de multimères formés par des complexes peptide:molécules de CMH de class II (pCMH II) pour quantifier la réponse des cellules T CD4 dirigée contre l'épitope HA307-319 dérivé de la protéine hémaglutinine du virus de la grippe et présenté par HLA-DRB1*0401. En analysant des échantillons provenant de volontaires sains ayant reçus un vaccin contre la grippe, nous avons pu démontrer une expansion et une activation transitoires des lymphocytes T CD4 spécifiques pour le peptide HA307-319 après vaccination. De plus, les multimères pCMH II nous ont permis d'analyser plus en détails hétérogénéité des cellules T CD4 spécifiques pour le peptide HA307-319 présents dans le sang périphérique d'individus sains. Par la suite, notre but a été d'analyser les réponses des lymphocytes T CD4 spécifiques pour l'antigène Melan-A chez des patients atteints de mélanome métastatique. Nous avons tout d'abord démontré la présence de cellules T CD4 spécifiques pour l'épitope Melan-A51-73, présenté par HLA-DRBl*0401, qui avait déjà été préalablement décrit. Ensuite, nous avons décrit et caractérisé 2 nouveaux peptides issus de Melan-A qui sont présentés aux cellules T CD4 par différentes molécules du CMH de clans II. Des cellules spécifiques pour ces deux épitopes ont été trouvées chez 9/ 16 patients analysés. De plus, des multimères pCMH II chargés avec un des épitopes nous ont permis de détecter ex vivo des lymphocytes T CD4 spécifiques pour Melan-A dans le sang périphérique d'un patient atteint de mélanome. Mis ensemble, tous ces résultats suggèrent une potentielle utilisation des multimères pCMH II pour analyser en détail les lymphocytes T CD4 spécifiques d'antigènes définis. Cependant, le suivi ex vivo de telles cellules ne semble être possible que dans des cas bien particuliers. Néanmoins, les nouveaux épitopes issus de Melan-A et présentés par des molécules du CMH de classe II que nous avons décrits dans cette étude aideront à étudier plus en détails les lymphocytes T CD4 spécifiques pour Melan-A chez des patients atteints de mélanome, un sujet d'étude sur lequel peu de résultats sont à ce jour disponibles. Summary Attempts to develop cancer vaccines based on molecularly defined tumorassociated antigens were initiated more than 10 years ago. Apart from CTLmediated anti-tumor immunity, interests are. now focused on CD4 T cells that are central players of immune responses. The identification of MHC class-II-restricted epitopes from numerous tumor antigens together with the development of monitoring tools offers the opportunity to quantitatively and qualitatively study antigen-specific CD4 T lymphocytes in cancer patients and to induce both CTL and T helper responses in cancer patients. In this work, we first aimed at validating the use of peptide:MHC class II complex (pMHC II) multimers to quantitate the CD4 T cell response against the hemagglutinin-derived epitope HAso~-si9 from influenza virus presented by HLA-DRBl*0401. By analysing samples from healthy volunteers vaccinated with ananti-influenza vaccine, we could demonstrate a transient expansion and activation of HA-specific CD4 T cells after treatment. Moreover, pMHC II multimers helped us to study the heterogeneity of HAspecific CD4 T cells found in peripheral blood of healthy individuals. Then, we aimed to analyse Melan-A-specific CD4 T cell responses in metastatic melanoma patients. We first demonstrated the presence of CD4 T cells specific for the previously described Melan-A51_73 epitope presented by HLA-DRB 1 *0401 in peripheral blood of those patients. Second, we described and characterised 2 new Melan-A-derived peptides that are presented by different MHC II molecules to CD4 T cells. Specific cells for these epitopes were found in 9/ 16 rnelánoma patients analysed. In addition, pMHC II multimers loaded with one of the two epitopes allowed us to detect ex vivo Melan-A-specific CD4 T cells in peripheral blood of a melanoma patient. Together, these results suggest a potential use of pMHC II multimers in analysing in detail antigen-specific CD4 T cells. However, ex vivo monitoring of such cells will be possible only in particular conditions. Nevertheless, the new Melan-A-derived MHC II-restricted epitopes described here will help to study in more detail Melan-A-specific CD4 T cells in melanoma patients, a field where only scarce data are available.

EEG Patterns and Imaging Correlations in Encephalopathy: Encephalopathy Part II.

SUMMARY:: The EEG patterns seen with encephalopathies can be correlated to cerebral imaging findings including head computerized tomography and MRI. Background slowing without slow-wave intrusion is seen with acute and chronic cortical impairments that spare subcortical white matter. Subcortical/white matter structural abnormalities or hydrocephalus may produce projected slow-wave activity, while clinical entities involving both cortical and subcortical regions (diffuse cerebral abnormalities) engender both background slowing and slow-wave activity. Triphasic waves are seen with hepatic and renal insufficiency or medication toxicities (e.g., lithium, baclofen) in the absence of a significant cerebral imaging abnormality, Conversely, subcortical/white matter abnormalities may facilitate the appearance of triphasic waves without significant hepatic, renal, or toxic comorbidities. More specific syndromes, such as Jakob-Creutzfeldt disease, autoimmune limbic encephalitis, autoimmune corticosteroid-responsive encephalopathy with thyroid autoimmunity, sepsis-associated encephalopathy, and acute disseminated encephalomyelitis, have imaging/EEG changes that are variable but which may include slowing and epileptiform activity. This overview highlighting EEG-imaging correlations may help the treating physician in the diagnosis, and hence the appropriate treatment, of patients with encephalopathy.

Cenomanian (early Late Cretaceous) ammonoid faunas of Western Europe - Part II: Diversity patterns and the end-Cenomanian anoxic event

Diversity patterns of ammonoids are analyzed and compared with the timing of anoxic deposits around the Cenomanian/Turonian (C/T) boundary in the Vocontian, Anglo-Paris, and Monster basins of Western Europe. Differing from most previous studies, which concentrate on a narrow time span bracketing the C/T boundary, the present analysis covers the latest Albian to Early Turonian interval for which a high resolution, ammonoid-based biochronology, including 34 Unitary Associations zones, is now available. During the latest Albian-Middle Cenomanian interval, species richness of ammonoids reveals a dynamical equilibrium oscillating around an average of 20 species, whereas the Late Cenomanian-Early Turonian interval displays an equilibrium centered on an average value of 6 species. The abrupt transition between these two successive equilibria lasted no longer than two Unitary Associations. The onset of the decline of species richness thus largely predates the spread of oxygen-poor water masses onto the shelves, while minimal values of species richness coincide with the Cenomanian-Turonian boundary only. The decline of species richness during the entire Late Cenomanian seems to result from lower origination percentages rather than from higher extinction percentages. This result is also supported by the absence of statistically significant changes in the extinction probabilities of the poly-cohorts. Separate analyses of species richness for acanthoceratids and heteromorphs, the two essential components of the Cenomanian ammonoid community, reveal that heteromorphs declined sooner than acanthoceratids. Moreover, acanthoceratids showed a later decline at the genus level than at the species level. Such a decoupling is accompanied by a significant increase in morphological disparity of acanthoceratids, which is expressed by the appearance of new genera. Last, during the Late Cenomanian, paedomorphic processes, juvenile innovations and reductions of adult size dominated the evolutionary radiation of acanthoceratids. Hence, the decrease in ammonoid species richness and their major evolutionary changes significantly predates the spread of anoxic deposits. Other environmental constraints such as global flooding of platforms, warmer and more equable climate, as well as productivity changes better correlate with the timing of diversity changes and evolutionary patterns of ammonoids and therefore, provide more likely causative mechanisms than anoxia alone.

Therapeutic drug monitoring and metabolites profil analysis of antiviral drugs

The widespread use of combination antiretroviral therapy (ARVs) has considerably improved the prognosis of patients infected with HIV. Conversely, considerable advances have been recently realized for the therapy of hepatitis C infection with the recent advent of potent new anti-HCV drugs that allow an increasing rate HCV infection cure. Despite their overall efficacy, a significant number of patients do not achieve or maintain adequate clinical response, defined as an undetectable viral load for HIV, and a sustained virological response (or cure) in HCV infection. Treatment failure therefore still remains an important issue besides drugs toxicities and viral resistance which is not uncommon in a significant percentage of patients who do not reach adequate virological suppression. The reasons of variability in drug response are multifactorial and apart from viral genetics, other factors such as environmental factors, drug- drug interactions, and imperfect compliance may have profound impact on antiviral drugs' clinical response. The possibility of measuring plasma concentration of antiviral drugs enables to guide antiviral drug therapy and ensure optimal drug exposure. The overall objective of this research was to widen up the current knowledge on pharmacokinetic and pharmacogenetic factors that influence the clinical response and toxicity of current and newly approved antiretroviral and anti-HCV drugs. To that endeavour, analytical methods using liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry have been developed and validated for the precise and accurate measurement of new antiretroviral and anti-HCV drugs . These assays have been applied for the TDM of ARVs and anti-HCV in patients infected with either HIV or HCV respectively, and co-infected with HIV- HCV. A pharmacokinetic population model was developed to characterize inter and intra-patient variability of rilpivirine, the latest marketed Non Nucleoside Reverse transcriptase (NNRTI) Inhibitor of HIVand to identify genetic and non genetic covariates influencing rilpivirine exposure. None of the factors investigated so far showed however any influence of RPV clearance. Importantly, we have found that the standard daily dosage regimen (25 mg QD) proposed for rilpivirine results in concentrations below the proposed therapeutic target in about 40% of patients. In these conditions, virologie escape is a potential risk that remains to be further investigated, notably via the TDM approach that can be a useful tool to identify patients who are at risk for being exposed to less than optimal levels of rilpivirine in plasma. Besides the last generation NNRTI rilpivirine, we have studied efavirenz, the major NNRTI clinically used so far. Namely for efavirenz, we aimed at identifying a potential new marker of toxicity that may be incriminated for the neuropsychological sides effects and hence discontinuation of efavirenz therapy. To that endeavour, a comprehensive analysis of phase I and phase II metabolites profiles has been performed in plasma, CSF and in urine from patients under efavirenz therapy. We have found that phase II metabolites of EFV constitute the major species circulating in blood, sometimes exceeding the levels of the parent drug efavirenz. Moreover we have identified a new metabolite of efavirenz in humans, namely the 8-OH-EFV- sulfate which is present at high concentrations in all body compartments from patients under efavirenz therapy. These investigations may open the way to possible alternate phenotypic markers of efavirenz toxicity. Finally, the specific influence of P-glycoprotein on the cellular disposition of a series ARVs (NNRTIs and Pis] has been studies in in vitro cell systems using the siRNA silencing approach. -- Depuis l'introduction de la thérapie antirétrovirale (ARVs) la morbidité et la mortalité liées au VIH ont considérablement diminué. En parallèle le traitement contre le virus de l'hépatite C (VHC) a connu récemment d'énormes progrès avec l'arrivée de nouveaux médicaments puissants, ce qui a permis une augmentation considérable de la guérison de l'infection par le VHC. En dépit de l'efficacité de ces traitements antiviraux, les échecs thérapeutiques ainsi que les effets secondaires des traitements restent un problème important. Une réponse imparfaite ou la toxicité du traitement est certainement multifactorielle. Le suivi thérapeutique des médicaments [Therapeutic Drug Monitoring TDM) à travers la mesure des concentrations plasmatiques constitue une approche importante pour guider le traitement médicamenteux et de s'assurer que les patients sont exposés à des concentrations optimales des médicaments dans le sang, et puissent tirer tout le bénéfice potentiel du traitement. L'objectif global de cette thèse était d'étudier les facteurs pharmacocinétiques et pharmacogénétiques qui influencent l'exposition des médicaments antiviraux (ARVs et anti- VHC) récemment approuvés. A cet effet, des méthodes de quantification des concentrations plasmatiques des médicaments antirétroviraux, anti-VHC ainsi que pour certains métabolites ont été développées et validées en utilisant la Chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse tandem. Ces méthodes ont été utilisées pour le TDM des ARVs et pour les agents anti-VHC chez les patients infectés par le VIH, et le VHC, respectivement, mais aussi chez les patients co-infectés par le VIH-VHC. Un modèle de pharmacocinétique de population a été développé pour caractériser la variabilité inter-et intra-patient du médicament rilpivirine, un inhibiteur non nucléosidique de la transcriptase de VIH et d'identifier les variables génétiques et non génétiques influençant l'exposition au médicament. Aucun des facteurs étudiés n'a montré d'influence notable sur la clairance de la rilpivirine. Toutefois, la concentration résiduelle extrapolée selon le modèle de pharmacocinétique de population qui a été développé, a montré qu'une grande proportion des patients présente des concentrations minimales inférieures à la cible thérapeutique proposée. Dans ce contexte, la relation entre les concentrations minimales et l'échappement virologique nécessite une surveillance étroite des taux sanguins des patients recevant de la rilpivirine. A cet effet, le suivi thérapeutique est un outil important pour l'identification des patients à risque soient sous-exposés à lai rilpivirine. Pour identifier de nouveaux marqueurs de la toxicité qui pourraient induire l'arrêt du traitement, le profil des métabolites de phase I et de phase II a été étudié dans différentes matrices [plasma, LCR et urine) provenant de patients recevant de l'efavirenz. Les métabolites de phase II, qui n'avaient à ce jour jamais été investigués, constituent les principales espèces présentes dans les matrices étudiées. Au cours de ces investigations, un nouveau métabolite 8- OH-EFV-sulfate a été identifié chez l'homme, et ce dernier est. présent à des concentrations importantes. L'influence de certains facteurs pharmacogénétique des patients sur le profil des métabolites a été étudiée et ouvre la voie à de possibles nouveaux marqueurs phénotypiques alternatifs qui pourraient possiblement mieux prédire la toxicité associée au traitement par l'efavirenz. Finalement, nous nous sommes intéressés à étudier dans un modèle in vitro certains facteurs, comme la P-glycoprotéine, qui influencent la disposition cellulaire de certains médicaments antirétroviraux, en utilisant l'approche par la technologie du siRNA permettant de bloquer sélectivement l'expression du gène de cette protéine d'efflux des médicaments. -- Depuis l'introduction de la thérapie antiretrovirale (ARVs] la morbidité et la mortalité liées au VIH ont considérablement diminué. En parallèle le traitement contre le virus de l'hépatite C (VHC) a connu récemment d'énormes progrès avec l'arrivée de nouveaux médicaments puissants, ce qui a permis une augmentation considérable de la guérison de l'infection par le VHC. En dépit de l'efficacité de ces traitements antiviraux, les échecs thérapeutiques ainsi que les effets secondaires des traitements restent un problème important. Il a pu être démontré que la concentration de médicament présente dans l'organisme est corrélée avec l'efficacité clinique pour la plupart des médicaments agissant contre le VIH et contre le VHC. Les médicaments antiviraux sont généralement donnés à une posologie fixe et standardisée, à tous les patients, il existe cependant une importante variabilité entre les concentrations sanguines mesurées chez les individus. Cette variabilité peut être expliquée par plusieurs facteurs démographiques, environnementaux ou génétiques. Dans ce contexte, le suivi des concentrations sanguines (ou Therapeutic Drug Monitoring, TDM) permet de contrôler que les patients soient exposés à des concentrations suffisantes (pour bloquer la réplication du virus dans l'organisme) et éviter des concentrations excessives, ce qui peut entraîner l'apparition d'intolérence au traitement. Le but de ce travail de thèse est d'améliorer la compréhension des facteurs pharmacologiques et génétiques qui peuvent influencer l'efficacité et/ou la toxicité des médicaments antiviraux, dans le but d'améliorer le suivi des patients. A cet effet, des méthodes de dosage très sensibles et ont été mises au point pour permettre de quantifier les médicaments antiviraux dans le sang et dans d'autres liquides biologiques. Ces méthodes de dosage sont maintenant utilisées d'une part dans le cadre de la prise en charge des patients en routine et d'autre part pour diverses études cliniques chez les patients infectés soit par le HIV, le HCV ou bien coinfectés par les deux virus. Une partie de ce travail a été consacrée à l'investigation des différents facteurs démographiques, génétiques et environnementaux qui pourraient l'influencer la réponse clinique à la rilpivirine, un nouveau médicament contre le VIH. Toutefois, parmi tous les facteurs étudiés à ce jour, aucun n'a permis d'expliquer la variabilité de l'exposition à la rilpivirine chez les patients. On a pu cependant observer qu'à la posologie standard recommandée, un pourcentage relativement élevé de patients pourrait présenter des concentrations inférieures à la concentration sanguine minimale actuellement proposée. Il est donc utile de surveiller étroitement les concentrations de rilpivirine chez les patients pour identifier sans délai ceux qui risquent d'être sous-exposés. Dans l'organisme, le médicament subit diverses transformations (métabolisme) par des enzymes, notamment dans le foie, il est transporté dans les cellules et tissus par des protéines qui modulent sa concentration au site de son action pharmacologique. A cet effet, différents composés (métabolites) produits dans l'organisme après l'administration d'efavirenz, un autre médicament anti-VIH, ont été étudiés. En conclusion, nous nous sommes intéressés à la fois aux facteurs pharmacologiques et génétiques des traitements antiviraux, une approche qui s'inscrit dans l'optique d'une stratégie globale de prise en charge du patient. Dans ce contexte, le suivi des concentrations sanguines de médicaments constitue une des facettes du domaine émergent de la Médecine Personnalisée qui vise à maximiser le bénéfice thérapeutique et le profil de tolérance des médicaments antiviraux

Patients with AIDS-defining cancers are not universally screened for HIV: a 10-year retrospective analysis of HIV-testing practices in a Swiss university hospital.

OBJECTIVES: Kaposi's sarcoma (KS), invasive cervical carcinoma (ICC) and non-Hodgkin lymphoma (NHL) have been listed as AIDS-defining cancers (ADCs) by the Centers for Disease Control and Prevention since 1993. Despite this, HIV screening is not universally mentioned in ADC treatment guidelines. We examined screening practices at a tertiary centre serving a population where HIV seroprevalence is 0.4%. METHODS: Patients with KS, ICC, NHL and Hodgkin lymphoma (HL), treated at Lausanne University Hospital between January 2002 and July 2012, were studied retrospectively. HIV testing was considered part of the oncology work-up if performed between 90 days before and 90 days after the cancer diagnosis date. RESULTS: A total of 880 patients were examined: 10 with KS, 58 with ICC, 672 with NHL and 140 with HL. HIV testing rates were 100, 11, 60 and 59%, and HIV seroprevalence was 60, 1.7, 3.4 and 5%, respectively. Thirty-seven patients (4.2%) were HIV-positive, of whom eight (22%) were diagnosed at oncology work-up. All newly diagnosed patients had CD4 counts < 200 cells/μL and six (75%) had presented to a physician 12-236 weeks previously with conditions warranting HIV testing. CONCLUSIONS: In our institution, only patients with KS were universally screened. Screening rates for other cancers ranged from 11 to 60%. HIV seroprevalence was at least fourfold higher than the population average. As HIV-positive status impacts on cancer patient medical management, HIV screening should be included in oncology guidelines. Further, we recommend that opt-out screening should be adopted in all patients with ADCs and HL.

How to assign a likelihood ratio in a footwear mark case: an analysis and discussion in the light of R v T

This article analyses and discusses issues that pertain to the choice of relevant databases for assigning values to the components of evaluative likelihood ratio procedures at source level. Although several formal likelihood ratio developments currently exist, both case practitioners and recipients of expert information (such as judiciary) may be reluctant to consider them as a framework for evaluating scientific evidence in context. The recent ruling R v T and ensuing discussions in many forums provide illustrative examples for this. In particular, it is often felt that likelihood ratio-based reasoning amounts to an application that requires extensive quantitative information along with means for dealing with technicalities related to the algebraic formulation of these approaches. With regard to this objection, this article proposes two distinct discussions. In a first part, it is argued that, from a methodological point of view, there are additional levels of qualitative evaluation that are worth considering prior to focusing on particular numerical probability assignments. Analyses will be proposed that intend to show that, under certain assumptions, relative numerical values, as opposed to absolute values, may be sufficient to characterize a likelihood ratio for practical and pragmatic purposes. The feasibility of such qualitative considerations points out that the availability of hard numerical data is not a necessary requirement for implementing a likelihood ratio approach in practice. It is further argued that, even if numerical evaluations can be made, qualitative considerations may be valuable because they can further the understanding of the logical underpinnings of an assessment. In a second part, the article will draw a parallel to R v T by concentrating on a practical footwear mark case received at the authors' institute. This case will serve the purpose of exemplifying the possible usage of data from various sources in casework and help to discuss the difficulty associated with reconciling the depth of theoretical likelihood ratio developments and limitations in the degree to which these developments can actually be applied in practice.

Indications à la coronarographie en urgence. Partie II: syndromes coronariens aigus sans élévation du segment ST [Indications for urgent coronary angiography. Part II: Acute coronary syndromes without ST-segment elevation]

The optimal treatment strategy for patients presenting with an acute coronary syndrome without ST elevation is controversial and different therapeutic approaches are recognized. Currently, given the literature available, it is not possible to recommend a universal systematic invasive approach. It is essential to individually risk stratify patients in order to identify those high risk patients that have been shown to benefit from an invasive strategy. Compared to conservative medical treatment, patients at low risk have not been shown to benefit from an invasive strategy. Urgent coronary angiography remains recommended for those patients with persistent or recurrent ischemic symptoms under optimal medical treatment.

Analysis, modelling and visualisation of spatiotemporal data for urban studies

The proportion of population living in or around cites is more important than ever. Urban sprawl and car dependence have taken over the pedestrian-friendly compact city. Environmental problems like air pollution, land waste or noise, and health problems are the result of this still continuing process. The urban planners have to find solutions to these complex problems, and at the same time insure the economic performance of the city and its surroundings. At the same time, an increasing quantity of socio-economic and environmental data is acquired. In order to get a better understanding of the processes and phenomena taking place in the complex urban environment, these data should be analysed. Numerous methods for modelling and simulating such a system exist and are still under development and can be exploited by the urban geographers for improving our understanding of the urban metabolism. Modern and innovative visualisation techniques help in communicating the results of such models and simulations. This thesis covers several methods for analysis, modelling, simulation and visualisation of problems related to urban geography. The analysis of high dimensional socio-economic data using artificial neural network techniques, especially self-organising maps, is showed using two examples at different scales. The problem of spatiotemporal modelling and data representation is treated and some possible solutions are shown. The simulation of urban dynamics and more specifically the traffic due to commuting to work is illustrated using multi-agent micro-simulation techniques. A section on visualisation methods presents cartograms for transforming the geographic space into a feature space, and the distance circle map, a centre-based map representation particularly useful for urban agglomerations. Some issues on the importance of scale in urban analysis and clustering of urban phenomena are exposed. A new approach on how to define urban areas at different scales is developed, and the link with percolation theory established. Fractal statistics, especially the lacunarity measure, and scale laws are used for characterising urban clusters. In a last section, the population evolution is modelled using a model close to the well-established gravity model. The work covers quite a wide range of methods useful in urban geography. Methods should still be developed further and at the same time find their way into the daily work and decision process of urban planners. La part de personnes vivant dans une région urbaine est plus élevé que jamais et continue à croître. L'étalement urbain et la dépendance automobile ont supplanté la ville compacte adaptée aux piétons. La pollution de l'air, le gaspillage du sol, le bruit, et des problèmes de santé pour les habitants en sont la conséquence. Les urbanistes doivent trouver, ensemble avec toute la société, des solutions à ces problèmes complexes. En même temps, il faut assurer la performance économique de la ville et de sa région. Actuellement, une quantité grandissante de données socio-économiques et environnementales est récoltée. Pour mieux comprendre les processus et phénomènes du système complexe "ville", ces données doivent être traitées et analysées. Des nombreuses méthodes pour modéliser et simuler un tel système existent et sont continuellement en développement. Elles peuvent être exploitées par le géographe urbain pour améliorer sa connaissance du métabolisme urbain. Des techniques modernes et innovatrices de visualisation aident dans la communication des résultats de tels modèles et simulations. Cette thèse décrit plusieurs méthodes permettant d'analyser, de modéliser, de simuler et de visualiser des phénomènes urbains. L'analyse de données socio-économiques à très haute dimension à l'aide de réseaux de neurones artificiels, notamment des cartes auto-organisatrices, est montré à travers deux exemples aux échelles différentes. Le problème de modélisation spatio-temporelle et de représentation des données est discuté et quelques ébauches de solutions esquissées. La simulation de la dynamique urbaine, et plus spécifiquement du trafic automobile engendré par les pendulaires est illustrée à l'aide d'une simulation multi-agents. Une section sur les méthodes de visualisation montre des cartes en anamorphoses permettant de transformer l'espace géographique en espace fonctionnel. Un autre type de carte, les cartes circulaires, est présenté. Ce type de carte est particulièrement utile pour les agglomérations urbaines. Quelques questions liées à l'importance de l'échelle dans l'analyse urbaine sont également discutées. Une nouvelle approche pour définir des clusters urbains à des échelles différentes est développée, et le lien avec la théorie de la percolation est établi. Des statistiques fractales, notamment la lacunarité, sont utilisées pour caractériser ces clusters urbains. L'évolution de la population est modélisée à l'aide d'un modèle proche du modèle gravitaire bien connu. Le travail couvre une large panoplie de méthodes utiles en géographie urbaine. Toutefois, il est toujours nécessaire de développer plus loin ces méthodes et en même temps, elles doivent trouver leur chemin dans la vie quotidienne des urbanistes et planificateurs.