Effects of sarcoptic mange on the behaviour of the red fox and influence on other fox-born zoonoses in Geneva, Switzerland

Résumé : Une épidémie de gale sarcoptique (Sarcoptes scabiei) touche le canton de Genève depuis 1996. Nous avons étudié l'impact de cette maladie sur différents caractères comportementaux du renard roux (Vulpes vulpes) : l'écologie alimentaire, les comportements spatiaux et l'activité, ainsi que les contacts sociaux. Nous avons également évalué si la gale pouvait influencer la composition et la transmission de la communauté helminthique intestinale du renard. En effet, cette espèce est l'hôte de parasites qui sont liés à des zoonoses importantes, en particulier le ténia échinocoque du renard (Echinococcus multilocularis) pour lequel Genève est considérée comme une zone de haute endémie. Durant 5 années, des carcasses de renards ont été récoltées sur l'ensemble du canton. Nous les avons disséquées et avons conservé différents échantillons pour des analyses ultérieures. Des données sur le poids, l'âge et le statut reproductif des femelles ont ainsi pu être obtenues. Les contenus stomacaux ont été analysés pour déterminer le régime alimentaire, les intestins pour collecter des helminthes, des échantillons de sang pour faire des sérologies et des échantillons de peau pour récupérer les sarcoptes. Des renards sauvages ont également été capturés et équipés de colliers émetteurs afin de déterminer leur activité et leur utilisation de l'espace. Finalement, nous avons réalisé des affûts sur des terriers et des observations nocturnes à l'aide d'un détecteur thermique afin d'étudier les contacts sociaux. Nous avons ensuite considéré tous ces aspects pour comparer les renards galeux aux individus sains. Trois catégories de gale ont été prises en compte selon l'importance de l'infection. L'épidémie a traversé le canton en 8 ans environ et elle a provoqué une forte diminution des populations de renard. Les animaux malades étaient caractérisés par un poids réduit, ils utilisaient des domaines vitaux réduits et présentaient un rythme d'activité irrégulier. En ce qui concerne le régime alimentaire, les renards galeux avaient souvent des estomacs vides ou contenant peu d'aliments d'origine animale. Cette réduction de l'alimentation ne semble pas seulement être liée à des capacités de prédation réduite, mais également à un désintérêt face à la nourriture. Tous les changements de comportement cités étaient plus marqués chez les animaux soumis à une forte infestation. Dix taxons d'helminthes ont été identifiés dans les intestins des renards analysés. Deux d'entre eux représentent un risque de santé publique: Echinococcus multilocularis et Toxocara carvis. Pour ces helminthes, nous n'avons pas identifié de différences de prévalence entre les renards galeux et les animaux sains, mais la charge parasitaire était significativement supérieure chez les individus galeux, en particulier ceux souffrant d'une infestation importante. Ceci est probablement lié à une susceptibilité accrue des individus qui présentent une condition physique amoindrie et des défenses immunitaire affaiblies. Selon nos résultats, nous pouvons conclure que la gale induit des changements comportementaux importants et que ces changements ont une influence potentielle sur la transmission de la gale elle-même, mais également sur la transmission du reste de la communauté parasitaire de l'hôte. Les individus qui souffrent d'une infestation importante sont susceptibles de provoquer une contamination de l'environnement accrue en ce qui concerne des helminthes pouvant provoquer des zoonoses. La gale apparaît être un facteur à ne pas négliger dans le cadre de la gestion de la faune sauvage, mais également en ce qui concerne des problématiques de santé publique. Summary An epidemic outbreak of sarcoptic mange (Sarcoptes scabiei) has struck the canton of Geneva since 1996. The impact of the disease on various behavioural traits of the main host, the red fox (Vulpes vulpes), was investigated: feeding ecology, spatial behaviour and activity, and social contacts. We also evaluated if mange might have an influence on the composition and transmission of the intestinal helminth community of foxes. Indeed, this species is host of parasites with potential zoonotic importance, particularly the fox tapeworm (Echinococcus multilocularis) for which Geneva is reported as endemic area. During 5 years, red fox carcasses have been collected throughout the canton. They were then dissected and various samples conserved for further analysis. Data on weight, age, and reproductive status of females were obtained. Stomach content were analysed for diet analysis, intestines to recover helminths, blood to proceed to ELISAs and skin samples to check for the presence of Sarcoptes mites. Further, wild foxes were captured and fitted with transmitters in order to determine their activity pattern and space use. Finally, we proceeded to direct observations at dens and using a thermal imaging sensor at night to gain information about social contacts. A comparison between healthy and mangy foxes was made for all these aspects. Three categories of mangy foxes were considered from moderately to severely infected. The epidemic wave crossed the canton in about 8 years and induced a significant reduction in fox densities. Mangy individuals appeared to have reduced body weights, to use more restricted home ranges and exhibited an irregular activity pattern. Regarding food, sick foxes often had empty stomachs and consumed less food items of animal origin. The reduction in food intake appeared to be linked not only to a reduced ability to hunt, but also to a reduced interest in food. The changes observed were particularly pronounced in individuals with severe infestation. Ten helminth taxa were recovered from the intestines on the analysed fox carcasses. Two of them have an importance with regard to human public health: Echinococcus multilocularis and Toxocara cams. The prevalence of these helminths did not differ between healthy and mangy foxes, however the worm burden was significantly higher in mangy foxes, particularly those with severe mange. This is probably linked to an increased susceptibility in individuals with a reduced body condition and weakened immune defences. From our observations, we can conclude that mange induces pronounced behavioural changes in the red fox, and that those changes influence the transmission risks of mange itself, but also of the rest of the parasite community of the host. Individuals with severe mange are for example likely to increase the environment contamination of free living stages of helminths with zoonotic importance. Mange appears thus to represent a factor not to be neglected for the management of wild species and for public health issues.

Assessment of free-living physical activity in humans: an overview of currently available and proposed new measures.

The number of physical activity measures and indexes used in the human literature is large and may result in some difficulty for the average investigator to choose the most appropriate measure. Accordingly, this review is intended to provide information on the utility and limitations of the various measures. Its primary focus is the objective assessment of free-living physical activity in humans based on physiological and biomechanical methods. The physical activity measures have been classified into three categories: Measures based on energy expenditure or oxygen uptake, such as activity energy expenditure, activity-related time equivalent, physical activity level, physical activity ratio, metabolic equivalent, and a new index of potential interest, daytime physical activity level. Measures based on heart rate monitoring, such as net heart rate, physical activity ratio heart rate, physical activity level heart rate, activity-related time equivalent, and daytime physical activity level heart rate. Measures based on whole-body accelerometry (counts/U time). Quantification of the velocity and duration of displacement in outdoor conditions by satellites using the Differential Global Positioning System may constitute a surrogate for physical activity, because walking is the primary activity of man in free-living conditions. A general outline of the measures and indexes described above is presented in tabular form, along with their respective definition, usual applications, advantages, and shortcomings. A practical example is given with typical values in obese and non-obese subjects. The various factors to be considered in the selection of physical activity methods include experimental goals, sample size, budget, cultural and social/environmental factors, physical burden for the subject, and statistical factors, such as accuracy and precision. It is concluded that no single current technique is able to quantify all aspects of physical activity under free-living conditions, requiring the use of complementary methods. In the future, physical activity sensors, which are of low-cost, small-sized, and convenient for subjects, investigators, and clinicians, are needed to reliably monitor, during extended periods in free-living situations, small changes in movements and grade as well as duration and intensity of typical physical activities.

Environmental and biological controls on the geochemistry (δ18O, δ13C, Mg/Ca, and Sr/Ca) of living ostracods from Lake Geneva

ABSTRACT : Ostracods are benthic microcrustaceans enclosed in low-Mg calcite bivalves. Stable isotope compositions, Mg/Ca, and Sr/Ca ratios of ostracod fossil valves have proven useful to reconstruct past environmental conditions. Yet, several discrepancies persist and the influence of many factors remains unclear. It is the aim of this study to improve the use of ostracod valve geochemistry as palaeoenvironmental proxies by examining the extent of isotope fractionation and trace element partitioning during valve calcification. To achieve this, the environmental parameters (pH, temperature) and chemical composition of water (C-and O-isotope composition and calcium, magnesium, and strontium content) were measured at sites where living ostracods were sampled. The sampling was on a monthly basis over the course of one year at five different water depths (2, 5, 13, 33, and 70 m) in Lake Geneva, Switzerland. The one-year sampling enabled collection of environmental data for bottom and interstitial pore water. In littoral to sublittoral zones, C-isotope composition of DIC and the Mg/Ca and Sr/Ca ratios of water are found to vary concomitantly with water temperature. This is due to the precipitation of calcite, which is induced by higher photosynthetic activity as temperature and/or solar radiation intensify in summer. In deeper zones, environmental parameters remain largely constant throughout the year. Variations of pH, DIC concentrations and C-isotope compositions in interstitial water result from aerobic as well as anaerobic respiration, calcite dissolution and methanogenesis. Bathymetric distribution, life cycles, and habitats were derived for 15 ostracod species and are predominantly related to water temperature and sediment texture. O-isotope compositions of ostracod valves in Lake Geneva reflect that of water and temperature. However, offsets of up to 3 permil are observed in comparison with proposed inorganic calcite precipitation equilibrium composition. Deprotonation of HCO3- and/or salt effect at crystallisation sites may explain the disequilibrium observed for O-isotopic compositions. C-isotope compositions of ostracod valves are not as well constrained and appear to be controlled by a complex interaction between habitat preferences and seasonal as well as spatial variations of the DIC isotope composition. For infaunal forms, C-isotope compositions reflect mainly the variation of DIC isotope composition in interstitial pore waters. For epifaunal forms, C-isotope compositions reflect the seasonal variation of DIC isotope compositions. C-isotope compositions of ostracod valves is at equilibrium with DIC except for a small number of species (L. inopinata, L. sanctipatricii and possibly C. ophtalmica, and I. beauchampi). Trace element uptake differs considerably from species to species. For most epifaunal forms, trace element content follows the seasonal cycle, recording temperature increases and/or variations of Mg/Ca and Sr/Ca ratios of water. In contrast, infaunal forms are predominantly related to sediment pore water chemistry. RÉSUMÉ EN FRANÇAIS : Les ostracodes sont de petits crustacés benthiques qui possèdent une coquille faite de calcite à faible teneur en magnésium. La composition isotopique et les rapports Mg/Ca et Sr/Ca d'ostracodes fossiles ont été utilisés maintes fois avec succès pour effectuer des reconstructions paléoenvironnementales. Néanmoins, certains désaccords persistent sur l'interprétation de ces données. De plus, l'influence de certains facteurs pouvant biaiser le signal reste encore inconnue. Ainsi, le but de cette étude est de rendre plus performant l'emploi de la composition géochimique des ostracodes comme indicateur paléoenvironnemental. Pour réaliser cela, cinq sites situés dans le Léman à 2, 5, 13, 33 et 70 m de profondeur ont été choisis pour effectuer les échantillonnages. Chaque site a été visité une fois par mois durant une année. Les différents paramètres environnementaux (pH, température) ainsi que la composition géochimique de l'eau (composition isotopique de l'oxygène et du carbone ainsi que teneur en calcium, magnésium et strontium) ont été déterminés pour chaque campagne. Des ostracodes vivants ont été récoltés au cinq sites en même temps que les échantillons d'eau. Ce travail de terrain a permis de caractériser la géochimie de l'eau se trouvant juste au-dessus des sédiments ainsi que celle de l'eau se trouvant dans les interstices du sédiment. Dans les zones littorales à sublittorales, la composition isotopique du carbone inorganique dissout (CID) ainsi que les rapports Mg/Ca et Sr/Ca de l'eau varient linéairement avec la température. Ceci peut être expliqué par la précipitation de calcite qui est contrôlée par l'activité photosynthétique, variant elle même linéairement avec la température. Dans les zones plus profondes, les paramètres environnementaux restent relativement constants tout au long de l'année. Les variations du pH, de la concentration et de la composition isotopique du CID dans les sédiments résultent de la libération de carbone engendrée par la dégradation de la matière organique avec présence d'oxygène ou via réduction de nitrates et de sulfates, par la dissolution de carbonates, ainsi que par la méthanogenèse. La distribution bathymétrique, le cycle de vie ainsi que l'habitat de 15 espèces ont été déterminés. Ceux-ci sont principalement reliés à la température de l'eau et à la texture des sédiments. La composition isotopique de l'oxygène des valves d'ostracodes reflète celle de l'eau et la température qui régnait lors de la calcification. Néanmoins, des écarts pouvant aller jusqu'à 3 0/00 par rapport à l'équilibre théorique ont été obtenus. La déprotonation de HCO3 ou un 'effet de sel' pourrait être à l'origine du déséquilibre observé. La composition isotopique du carbone des valves d'ostracodes n'est pas aussi bien cernée. Celle-ci semble être principalement contrôlée par une interaction complexe entre l'habitat des ostracodes et les variations saisonnières et spatiales de la composition isotopique du CID. Pour les espèces endofaunes, la composition isotopique du carbone reflète principalement la variation de la composition isotopique du CID à l'intérieur des sédiments. Pour les formes épifaunes, c'est la variation saisonnière de la composition du CID qui contrôle celle de la coquille des ostracodes. En général, la composition isotopique du carbone des valves d'ostracodes est en équilibre avec celle de CID, hormis pour quelques rares espèces (L. inopinata, L. sanctipatricii et peut-être C. ophtalmica et I. beauchampi). L'incorporation des éléments traces diffère passablement d'une espèce à l'autre. Pour la plupart des espèces épifaunes, la teneur en éléments traces des coquilles reflète les variations saisonnières. Ces espèces semblent enregistrer les variations soit de la température soit des rapports Mg/Ca et Sr/Ca de l'eau. La teneur en élément traces des formes infaunales, au contraire, est principalement reliée à la chimie de l'eau interstitielle. RÉSUMÉ GRAND-PUBLIC : La connaissance de l'évolution du climat dans le futur est primordiale pour notre société, car elle permet de développer différentes stratégies pour faire face aux problèmes engendrés pas le changement climatique : stratégies environnementale, humanitaire, ou encore économique. Cette problématique est actuellement, à juste titre, sujet d'une vive préoccupation. La géologie peut-elle contribuer à l'effort communautaire entrepris? Naturellement, ce sont les climatologues qui sont sur le devant de la scène. Il n'empêche que ces derniers, pour pouvoir prédire l'avenir, doivent s'appuyer sur le passé. La géologie est alors d'un grand intérêt car c'est effectivement la seule science qui permette d'estimer les variations climatiques à grande échelle sur de longues périodes. Ainsi, voulant moi-même contribuer aux recherches menées dans ce domaine, je me suis tourné à la fin de mes études vers la paléoclimatologie, science qui a pour but de reconstruire le climat des temps anciens. Nous nous sommes rendu compte que l'évolution climatique de la région où nous habitons n'avait pas encore fait le sujet d'études approfondies. Il est pourtant important de connaître la variation locale des changements climatiques pour obtenir des modèles climatiques fiables. En conséquence, un vaste projet a vu le jour : reconstruire, à l'aide des sédiments du lac Léman, les variations paléoclimatiques et paléo-environnementales depuis le retrait du Glacier de Rhône, il y a environ 15'000 ans, jusqu'à nos jours. Pour ce genre de travail, la géochimie, qui est une forme de chimie, utilisée en science de la terre regroupant la chimie classique et la chimie isotopique, est une alliée particulièrement efficace. Elle permet en effet, via différentes mesures faites sur des archives géologiques (par exemple des fossiles ou des sédiments) d'obtenir des informations, souvent quantitatives, sur les conditions (le climat, la flore ou encore la bio productivité, etc...) qui régnaient il y a fort longtemps. Les coquilles d'ostracodes, qui sont de petits animaux vivant au fond des lacs, sont une des archives les plus prometteuses. Ces animaux sont des petits crustacés s'entourant d'une coquille calcaire qu'ils sécrètent eux-mêmes. A la mort de l'animal, la coquille est intégrée dans les sédiments et reste intacte à travers les âges. Des études ont montré qu'en analysant la géochimie de ces coquilles fossiles, il est possible de reconstruire les conditions environnementales qui régnaient à l'époque de vie de ces fossiles. Cette démarche nécessite qu'une condition bien précise soit remplie: la composition géochimique de la coquille doit enregistrer de manière fidèle la chimie de l'eau et/ou la température de l'eau présentes au moment de la sécrétion de la coquille. Le but spécifique de notre recherche a précisément été d'étudier la façon dont la chimie de l'eau ainsi que sa température sont enregistrées dans la coquillé des ostracodes. Une fois les relations entre ces divers paramètres dans l'étant actuel du système établies, il sera alors possible de les utiliser pour interpréter des données issues de coquilles fossiles. Pour ce faire, nous avons mesuré la température de l'eau de manière continue et récolté mensuellement des échantillons d'eau et des ostracodes vivants pendant une année. Cinq sites situés à 2, 5, 13, 33 et 70 mètres de profondeur ont été choisis pour effectuer ces échantillonnages dans le Léman. Le travail de terrain nous a amené à étudier la biologie de 15 espèces. Nous avons pu établir la profondeur à laquelle vivent ces animaux, leur période de développement ainsi que leur habitat respectifs. Ces résultats ont permis de mieux cerner la relation qu'il existe entre la chimie de l'eau, sa température et la composition géochimique des coquilles d'ostracodes. Nous avons ainsi pu confirmer que les coquilles d'ostracodes enregistrent de manière fidèle la composition chimique et isotopique de l'eau. De même, nous avons pu établir de manière plus précise l'effet de la température sur la géochimie des coquilles. Néanmoins, les relations trouvées entre ces trois éléments sont plus complexes pour certaines espèces, cette complexité étant souvent liée à un caractère spécifique de leur écologie. Nous avons mis en lumière certains effets qui biaisent les résultats et défini précisément les conditions dans lesquelles on peut s'attendre à avoir des difficultés dans leur interprétation. Maintenant que nous avons établi les relations entre le climat actuel et la composition géochimique des coquilles d'ostracodes actuels, nous pouvons, sur la base de ce modèle, reconstruire le climat depuis le retrait du Glacier du Rhône jusqu'à nos jours à l'aide d'ostracodes fossiles. Mais cela est une autre histoire et fera, je l'espère, le sujet de nos futures recherches.

Physical activity and pregnancy

SUMMARY : The traditional medical advice for pregnant women has been to reduce their physical activity (PA) levels. The advice was based on concerns that exercise could affect pregnancy outcomes by increasing core body temperature, by increasing the risk of maternal musculoskeletal injury and by altering the transplacental transport of oxygen and nutrients to maternal skeletal muscle rather than to the developing foetus. In the meantime, several studies have provided new information on adaptation of the pregnant woman and her foetus to moderate PA. New investigations have shown no adverse maternal or neonatal outcomes, abnormal foetal growth, increase in early pregnancy loss, or late pregnancy complications. Moreover, enrolment in moderate PA has proven to result in marked health benefits including improved maternal cardiovascular function, reduction of excessive weight gain and fat retention, less complicated labour, improved foetal stress tolerance and neurobehavioral maturation. In view of the beneficial effects, current recommendations encourage healthy pregnant women to engage in 30 minutes of moderate PA on most, if not all, days of the week. This thesis work addressed several questions. Firstly, it examined whether compliance with the recommended levels of PA during pregnancy results in better preparedness for the sudden physical exertion of labour and delivery. Secondly, it measured PA during pregnancy as compared to postpartum. Lastly, it assessed the influence of pre-pregnancy body mass index on gestational resting metabolic rate. Data collection was conducted on healthy women living in Switzerland during the third trimester of pregnancy and postpartum. Total and activity energy expenditure was assessed through 24-hour heart rate and accelerations recordings, and cardiovascular fitness through an individual step-test. Information related to pregnancy, labour and delivery was collected from medical records. The results indicate that a minimum 30 min of moderate PA per day during pregnancy are associated with better cardiovascular fitness and lower risk of operative delivery with no negative effects on maternal and foetal conditions (study 1). Despite these benefits, a substantial proportion of pregnant women (39%) living in Switzerland do not meet the PA recommendations. The decrease in activity related energy expenditure during pregnancy compared to postpartum was measured to be around 100 kcal/day (~13%), whereas the total energy expenditure was found to increase by 300 kcal/day (study 2). Thus, the energy cost of late pregnancy in Switzerland corresponds to 200 kca/day. These findings are based on average values of the study group. It should be noted, however, that large variations in individual energy expenditure may occur depending on the pre-pregnancy body mass index (study 3). When adjusted to body weight, gestational resting metabolic rate is significantly lower among women of high pre-pregnancy body mass index compared to women of normal or low pre-pregnancy body mass index. This can be explained by the fact that resting metabolic rate is primarily a function of fat-free mass, and when expressed per kg body weight, it decreases as the percentage of body fat increases. If energy intake is not modified appropriately in order to match lower energy cost per kg body weight in overweight and obese women it will result in positive energy balance, thus contributing to the current trend towards increasing adiposity in affluent society. The results of these studies go beyond the current state of knowledge on PA and pregnancy (study 4) and provide valid evidence to guide clinical practice. In view of the current epidemic of sedentary behaviour and obesity related pathology, the findings contribute new and reliable information to public health policies regarding the effects of PA in pregnancy, an important period of life for both mother and infant.

Binding of d-methadone, l-methadone, and dl-methadone to proteins in plasma of healthy volunteers: role of the variants of alpha 1-acid glycoprotein.

The plasma concentrations of alpha 1-acid glycoprotein (AAG), albumin, triglycerides, cholesterol, and total proteins, as well as the plasma binding of racemic, d-methadone, and l-methadone were measured in 45 healthy subjects. The AAG phenotypes and the concentrations of AAG variants were also determined. The measured free fractions for racemic, d-methadone, and l-methadone were, respectively, 12.7% +/- 3.3%, 10.0% +/- 2.9%, and 14.2% +/- 3.2% (mean +/- SD). A significant correlation was obtained between the binding ratio (B/F) for dl-methadone and the total AAG concentration (r = 0.724; p less than 0.001). A multiple stepwise regression analysis showed that AAG was the main explanatory variable for the binding of the racemate. When concentrations of AAG variants were considered, a significant correlation was obtained between the binding ratio of dl-methadone and orosomucoid2 A concentration (r = 0.715; p less than 0.001), a weak correlation between dl-methadone and orosomucoid1 S concentration (r = 0.494; p less than 0.001), and no correlation between dl-methadone and orosomucoid1 F1 concentration (r = 0.049; not significant). Similar findings were obtained with the enantiomers. This study shows the importance of considering not only total AAG but also concentrations of AAG variants when measuring the binding of methadone and possibly of other drugs in plasma.

Energy cost of walking and gait instability in healthy 65- and 80-yr-olds.

This study tested whether the lower economy of walking in healthy elderly subjects is due to greater gait instability. We compared the energy cost of walking and gait instability (assessed by stride to stride changes in the stride time) in octogenarians (G80, n = 10), 65-yr-olds (G65, n = 10), and young controls (G25, n = 10) walking on a treadmill at six different speeds. The energy cost of walking was higher for G80 than for G25 across the different walking speeds (P < 0.05). Stride time variability at preferred walking speed was significantly greater in G80 (2.31 +/- 0.68%) and G65 (1.93 +/- 0.39%) compared with G25 (1.40 +/- 0.30%; P < 0.05). There was no significant correlation between gait instability and energy cost of walking at preferred walking speed. These findings demonstrated greater energy expenditure in healthy elderly subjects while walking and increased gait instability. However, no relationship was noted between these two variables. The increase in energy cost is probably multifactorial, and our results suggest that gait instability is probably not the main contributing factor in this population. We thus concluded that other mechanisms, such as the energy expenditure associated with walking movements and related to mechanical work, or neuromuscular factors, are more likely involved in the higher cost of walking in elderly people.

Estimation of time of death in relation to gastric contents

Introduction: Estimation of the time since death based on the gastric content is still a controversy subject. Many studies have been achieved leaving the same incertitude: the intra- and inter-individual variability. Aim: After a homicidal case where a specialized gastroenterologist was cited to estimate the time of death based on the gastric contents and his experience in clinical practice. Consequently we decided to make a review of the scientific literature to see if that method was more reliable nowadays. Material and methods: We chose articles from 1979 that describe the estimation of the gastric emptying rate according to several factors and the forensic articles about the estimation of the time of death in relation with the gastric content. Results: Most of the articles cited by the specialized gastroenterologist were studies about living healthy people and the effects of several factors (medication, supine versus upside-down position, body mass index or different type of food). Forensic articles frequently concluded that the estimation of the time since death by analyzing the gastric content can be used but not as the unique method. Conclusion: Estimation of the time since death by analyze of the gastric contents is a method that can be used nowadays. But it cannot be the only method as the inter- and intra-individual variability remains an important bias.

Population pharmacokinetic-pharmacodynamic modelling of angiotensin receptor blockade in healthy volunteers.

OBJECTIVE: To compare the pharmacokinetic and pharmacodynamic characteristics of angiotensin II receptor antagonists as a therapeutic class. DESIGN: Population pharmacokinetic-pharmacodynamic modelling study. METHODS: The data of 14 phase I studies with 10 different drugs were analysed. A common population pharmacokinetic model (two compartments, mixed zero- and first-order absorption, two metabolite compartments) was applied to the 2685 drug and 900 metabolite concentration measurements. A standard nonlinear mixed effect modelling approach was used to estimate the drug-specific parameters and their variabilities. Similarly, a pharmacodynamic model was applied to the 7360 effect measurements, i.e. the decrease of peak blood pressure response to intravenous angiotensin challenge recorded by finger photoplethysmography. The concentration of drug and metabolite in an effect compartment was assumed to translate into receptor blockade [maximum effect (Emax) model with first-order link]. RESULTS: A general pharmacokinetic-pharmacodynamic (PK-PD) model for angiotensin antagonism in healthy individuals was successfully built up for the 10 drugs studied. Representatives of this class share different pharmacokinetic and pharmacodynamic profiles. Their effects on blood pressure are dose-dependent, but the time course of the effect varies between the drugs. CONCLUSIONS: The characterisation of PK-PD relationships for these drugs gives the opportunity to optimise therapeutic regimens and to suggest dosage adjustments in specific conditions. Such a model can be used to further refine the use of this class of drugs.

Stiffness tomography exploration of living and fixed macrophages.

Stiffness tomography is a new atomic force microscopy imaging technique that allows highlighting structures located underneath the surface of the sample. In this imaging mode, such structures are identified by investigating their mechanical properties. We present here, for the first time, a description of the use of this technique to acquire detailed stiffness maps of fixed and living macrophages. Indeed, the mechanical properties of several macrophages were studied through stiffness tomography imaging, allowing some insight of the structures lying below the cell's surface. Through these investigations, we were able to evidence the presence and properties of stiff column-like features located underneath the cell membrane. To our knowledge, this is the first evidence of the presence, underneath the cell membrane, of such stiff features, which are in dimension and form compatible with phagosomes. Moreover, by exposing the cells to cytochalasin, we were able to study the induced modifications, obtaining an indication of the location and mechanical properties of the actin cytoskeleton. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.

Differential energetic response of brain vs. skeletal muscle upon glycemic variations in healthy humans.

The brain regulates all metabolic processes within the organism, and therefore, its energy supply is preserved even during fasting. However, the underlying mechanism is unknown. Here, it is shown, using (31)P-magnetic resonance spectroscopy that during short periods of hypoglycemia and hyperglycemia, the brain can rapidly increase its high-energy phosphate content, whereas there is no change in skeletal muscle. We investigated the key metabolites of high-energy phosphate metabolism as rapidly available energy stores by (31)P MRS in brain and skeletal muscle of 17 healthy men. Measurements were performed at baseline and during dextrose or insulin-induced hyperglycemia and hypoglycemia. During hyperglycemia, phosphocreatine (PCr) concentrations increased significantly in the brain (P = 0.013), while there was a similar trend in the hypopglycemic condition (P = 0.055). Skeletal muscle content remained constant in both conditions (P > 0.1). ANOVA analyses comparing changes from baseline to the respective glycemic plateau in brain (up to +15%) vs. muscle (up to -4%) revealed clear divergent effects in both conditions (P < 0.05). These effects were reflected by PCr/Pi ratio (P < 0.05). Total ATP concentrations revealed the observed divergency only during hyperglycemia (P = 0.018). These data suggest that the brain, in contrast to peripheral organs, can activate some specific mechanisms to modulate its energy status during variations in glucose supply. A disturbance of these mechanisms may have far-reaching implications for metabolic dysregulation associated with obesity or diabetes mellitus.

Metabolic and physiologic effects of an endotoxin challenge in healthy obese subjects

Rapport de synthèseEnjeux et contexteL'épidémie d'obésité est un enjeu majeur de santé publique, et l'augmentation parallèle du nombre de patients obèses admis aux soins intensifs appelle à une meilleure connaissance des spécificités de la physiopathologie de cette population. De nombreuses anomalies physiologiques associées à l'obésité sont connues, notamment une inflammation sub-clinique chronique. Cependant, les connaissances concernant la réponse inflammatoire lors d'une agression des sujets obèses sont pour l'heure assez limitées. Bien que les réponses inflammatoires in vitro du tissu adipeux soient augmentées, les données in vivo sont pour l'instant non-conclusives.L'injection intraveineuse d'endotoxine est un test hautement reproductible provoquant une inflammation de durée limitée. Il s'agit d'un test validé pour l'étude in vivo lors des réponses inflammatoires. L'endotoxine est un lipopolysaccharide contenu dans les membranes externes des bactéries gram- négatives, notamment de E.Coli. Notre équipe possède une expérience de ces tests avec endotoxine acquise lors d'une série de recherches sur les propriétés modulatrices de l'inflammation des acides gras polyinsaturés oméga-3.Lors de l'élaboration de ce projet, la réponse du sujet obèse à l'endotoxine restait méconnue. L'objectif de l'essai est d'étudier les spécificités des réponses à l'endotoxine, notre hypothèse étant que les réponses physiologiques, métaboliques et endocrines sont amplifiées chez cette catégorie de sujets.Présentation de l'étudeAfin de tester notre hypothèse, nous avons conçu une étude prospective randomisée, avec 2 procédures (injection d'endotoxine vs de placebo) en cross-over: le protocole d'investigation durait chaque fois 8h. Huit volontaires obèses grade I (BMI médian de 33.8 kg/m2) sans morbidité ont été enrôlés. Les variables étudiées étaient: les fréquences cardiaque et respiratoire, la température, la tension artérielle, le débit cardiaque et la saturation veineuse en oxygène, ainsi qu'une calorimétrie indirecte en continu. Les symptômes tels que myalgie, céphalée et nausée ont également été consignés. Des marqueurs hormonaux et inflammatoires (Cortisol, ACTH, catécholamines, insuline, glucose, glucagon, leptine, TNF-alpha, IL-6 et CRP) ont été dosés de manière répétée.Statistiques : Pour limiter les effets de la variabilité inter-individuelle et permettre une comparaison des réponses, le calcul des aires sous la courbe (AUC) selon la méthode trapézoïdale a été utilisé. Le groupe étudié étant de « petite taille », bien ceci soit habituel pour les études de physiologie, et les réponses n'étant pas normalement distribuées, des tests non-paramétriques ont été appliqués : nous savons que la puissance statistique de notre étude est limitée. Considérant les désagréments majeurs (bien que rapidement réversibles) vécus par les volontaires soumis à des infections d'endotoxine, leurs réponses ont été comparées de manières qualitative à celles des non-obèse mesurés lors de précédentes études pour éviter de répliquer ces expériences désagréables et parfaitement prévisibles.Les résultats de cette étude sont parfaitement superposables à celles trouvées chez les sujets de BMI normal, invalidant notre hypothèse de départ d'une éventuelle réponse exacerbée.Conclusions et perspectivesCette étude est la première publication concernant la réponse du patient obèse à un test d'endotoxine. La similitude des résultats chez les patients obèses et non-obèses montre que l'obésité n'est pas en soi un facteur augmentant les réponses inflammatoires.Ces résultats concernent des sujets obèses sains et ne peuvent pas être extrapolés aux sujets obèses avec comorbidités, appelant à de futures investigations chez cette catégorie de patients.

Effects of MDL 100,240, a dual inhibitor of angiotensin-converting enzyme and neutral endopeptidase on the vasopressor response to exogenous angiotensin I and angiotensin II challenges in healthy volunteers.

MDL 100,240, a dual inhibitor of angiotensin-converting enzyme (ACE) and neutral endopeptidase (NEP), was administered intravenously to two panels of four healthy males in a four-period, dose-increasing (0, 1.56, 6.25, and 25 mg, and 0, 3.13, 12.5, and 50 mg, respectively) double-blind, placebo-controlled study. Plasma ACE activity and blood-pressure response to exogenous angiotensin I and angiotensin II i.v. challenges and safety and tolerance were assessed over a 24-h period. MDL 100,240 induced a rapid, dose-related, and sustained inhibition of ACE (>70% over 24 h at doses > or =12.5 mg). The time integral of ACE inhibition was related to the dose but with near-maximal values already attained at doses > or =12.5 mg. Systolic and diastolic blood-pressure responses to exogenous angiotensin I challenges were inhibited in a dose-dependent fashion, whereas the effects of angiotensin II remained unaffected. Mean supine blood pressure decreased transiently (3 h) at doses > or =3.125 mg and < or =24 h with the 25- and 50-mg doses, but not significantly. MDL 100,240 was well tolerated. In healthy subjects, MDL 100,240 exerts a dose-dependent and long-lasting ACE-blocking activity, also expressed by the inhibition of the pressor responses to exogenous angiotensin I challenges. The baroreceptor reflex, assessed by the response to exogenous angiotensin II challenge, remains unaltered.