An evolutionary model explaining the Neolithic transition from egalitarianism to leadership and despotism.

The Neolithic was marked by a transition from small and relatively egalitarian groups to much larger groups with increased stratification. But, the dynamics of this remain poorly understood. It is hard to see how despotism can arise without coercion, yet coercion could not easily have occurred in an egalitarian setting. Using a quantitative model of evolution in a patch-structured population, we demonstrate that the interaction between demographic and ecological factors can overcome this conundrum. We model the coevolution of individual preferences for hierarchy alongside the degree of despotism of leaders, and the dispersal preferences of followers. We show that voluntary leadership without coercion can evolve in small groups, when leaders help to solve coordination problems related to resource production. An example is coordinating construction of an irrigation system. Our model predicts that the transition to larger despotic groups will then occur when: (i) surplus resources lead to demographic expansion of groups, removing the viability of an acephalous niche in the same area and so locking individuals into hierarchy; (ii) high dispersal costs limit followers' ability to escape a despot. Empirical evidence suggests that these conditions were probably met, for the first time, during the subsistence intensification of the Neolithic.

Modular support for developing mobile ad hoc applications

Abstract This PhD thesis addresses the issue of alleviating the burden of developing ad hoc applications. Such applications have the particularity of running on mobile devices, communicating in a peer-to-peer manner and implement some proximity-based semantics. A typical example of such application can be a radar application where users see their avatar as well as the avatars of their friends on a map on their mobile phone. Such application become increasingly popular with the advent of the latest generation of mobile smart phones with their impressive computational power, their peer-to-peer communication capabilities and their location detection technology. Unfortunately, the existing programming support for such applications is limited, hence the need to address this issue in order to alleviate their development burden. This thesis specifically tackles this problem by providing several tools for application development support. First, it provides the location-based publish/subscribe service (LPSS), a communication abstraction, which elegantly captures recurrent communication issues and thus allows to dramatically reduce the code complexity. LPSS is implemented in a modular manner in order to be able to target two different network architectures. One pragmatic implementation is aimed at mainstream infrastructure-based mobile networks, where mobile devices can communicate through fixed antennas. The other fully decentralized implementation targets emerging mobile ad hoc networks (MANETs), where no fixed infrastructure is available and communication can only occur in a peer-to-peer fashion. For each of these architectures, various implementation strategies tailored for different application scenarios that can be parametrized at deployment time. Second, this thesis provides two location-based message diffusion protocols, namely 6Shot broadcast and 6Shot multicast, specifically aimed at MANETs and fine tuned to be used as building blocks for LPSS. Finally this thesis proposes Phomo, a phone motion testing tool that allows to test proximity semantics of ad hoc applications without having to move around with mobile devices. These different developing support tools have been packaged in a coherent middleware framework called Pervaho.

A novel dominant mutation of the Nav1.4 alpha-subunit domain I leading to sodium channel myotonia.

BACKGROUND: Mutations in SCN4A may lead to myotonia. METHODS: Presentation of a large family with myotonia, including molecular studies and patch clamp experiments using human embryonic kidney 293 cells expressing wild-type and mutated channels. RESULTS: In a large family with historic data on seven generations and a clear phenotype, including myotonia at movement onset, with worsening by cold temperature, pregnancy, mental stress, and especially after rest after intense physical activity, but without weakness, the phenotype was linked with the muscle sodium channel gene (SCN4A) locus, in which a novel p.I141V mutation was found. This modification is located within the first transmembrane segment of domain I of the Na(v)1.4 alpha subunit, a region where no mutation has been reported so far. Patch clamp experiments revealed a mutation-induced hyperpolarizing shift (-12.9 mV) of the voltage dependence of activation, leading to a significant increase (approximately twofold) of the window current amplitude. In addition, the mutation shifted the voltage dependence of slow inactivation by -8.7 mV and accelerated the entry to this state. CONCLUSIONS: We propose that the gain-of-function alteration in activation leads to the observed myotonic phenotype, whereas the enhanced slow inactivation may prevent depolarization-induced paralysis.

Simultaneous Optical Recording in Multiple Cells by Digital Holographic Microscopy of Chloride Current Associated to Activation of the Ligand-Gated Chloride Channel GABA(A) Receptor.

Chloride channels represent a group of targets for major clinical indications. However, molecular screening for chloride channel modulators has proven to be difficult and time-consuming as approaches essentially rely on the use of fluorescent dyes or invasive patch-clamp techniques which do not lend themselves to the screening of large sets of compounds. To address this problem, we have developed a non-invasive optical method, based on digital holographic microcopy (DHM), allowing monitoring of ion channel activity without using any electrode or fluorescent dye. To illustrate this approach, GABA(A) mediated chloride currents have been monitored with DHM. Practically, we show that DHM can non-invasively provide the quantitative determination of transmembrane chloride fluxes mediated by the activation of chloride channels associated with GABA(A) receptors. Indeed through an original algorithm, chloride currents elicited by application of appropriate agonists of the GABA(A) receptor can be derived from the quantitative phase signal recorded with DHM. Finally, chloride currents can be determined and pharmacologically characterized non-invasively simultaneously on a large cellular sampling by DHM.

Acid-sensing channels in human bladder: expression, function and alterations during bladder pain syndrome.

Purpose: To examine the possible role of H+-activated acid-sensing ion channels (ASICs) in pain perception we characterized their expression in bladder dome biopsies of Bladder Pain Syndrome (BPS) patients and controls, in cultured human urothelium and in urothelial TEU-2 cells.Materials and Methods: Cold cut biopsies from the bladder dome were obtained in 8 asymptomatic controls and 28 patients with symptoms of BPS. ASIC expression was analyzed by QPCR and immunofluorescence. The channel function was measured by electrophysiology.Results: ASIC1a, ASIC2a and ASIC3 mRNAs were detected in human bladder. Similar amounts of ASIC1a and -3 were detected in detrusor smooth muscle, whereas in urothelium ASIC3 levels were higher than -1a. ASIC2a mRNA levels were lower than either -1a or -3 in both layers. ASIC currents were measured in TEU-2 cells and in primary cultures of human urothelium, and ASIC expression was confirmed by QPCR. Differentiation of TEU-2 cells caused an up-regulation of ASIC2a and ASIC3, and a down-regulation of ASIC1a mRNAs. BPS patients showed an up-regulation of ASIC2a and -3 mRNA, whereas ASIC1a remained unchanged. In contrast, the mRNA levels of TRPV1 were down-regulated during BPS. All differences were statistically significant (p<0.05)Conclusions: Several different ASIC subunits are expressed in human bladder and TEU-2 cells, where their levels are regulated during urothelial differentiation. An up-regulation of ASIC2a and -3 in BPS suggests their involvement in increased pain and hyperalgesia. A down-regulation of TRPV1 mRNA levels might indicate a different regulatory mechanism, controlling its expression in human bladder.

Numerical analysis of wave-induced fluid flow effects on seismic data: Application to monitoring of CO2 storage at the Sleipner Field

In this work we analyze how patchy distributions of CO2 and brine within sand reservoirs may lead to significant attenuation and velocity dispersion effects, which in turn may have a profound impact on surface seismic data. The ultimate goal of this paper is to contribute to the understanding of these processes within the framework of the seismic monitoring of CO2 sequestration, a key strategy to mitigate global warming. We first carry out a Monte Carlo analysis to study the statistical behavior of attenuation and velocity dispersion of compressional waves traveling through rocks with properties similar to those at the Utsira Sand, Sleipner field, containing quasi-fractal patchy distributions of CO2 and brine. These results show that the mean patch size and CO2 saturation play key roles in the observed wave-induced fluid flow effects. The latter can be remarkably important when CO2 concentrations are low and mean patch sizes are relatively large. To analyze these effects on the corresponding surface seismic data, we perform numerical simulations of wave propagation considering reservoir models and CO2 accumulation patterns similar to the CO2 injection site in the Sleipner field. These numerical experiments suggest that wave-induced fluid flow effects may produce changes in the reservoir's seismic response, modifying significantly the main seismic attributes usually employed in the characterization of these environments. Consequently, the determination of the nature of the fluid distributions as well as the proper modeling of the seismic data constitute important aspects that should not be ignored in the seismic monitoring of CO2 sequestration problems.

Cortical fast-spiking parvalbumin interneurons enwrapped in the perineuronal net express the metallopeptidases Adamts8, Adamts15 and Neprilysin.

The in situ hybridization Allen Mouse Brain Atlas was mined for proteases expressed in the somatosensory cerebral cortex. Among the 480 genes coding for protease/peptidases, only four were found enriched in cortical interneurons: Reln coding for reelin; Adamts8 and Adamts15 belonging to the class of metzincin proteases involved in reshaping the perineuronal net (PNN) and Mme encoding for Neprilysin, the enzyme degrading amyloid β-peptides. The pattern of expression of metalloproteases (MPs) was analyzed by single-cell reverse transcriptase multiplex PCR after patch clamp and was compared with the expression of 10 canonical interneurons markers and 12 additional genes from the Allen Atlas. Clustering of these genes by K-means algorithm displays five distinct clusters. Among these five clusters, two fast-spiking interneuron clusters expressing the calcium-binding protein Pvalb were identified, one co-expressing Pvalb with Sst (PV-Sst) and another co-expressing Pvalb with three metallopeptidases Adamts8, Adamts15 and Mme (PV-MP). By using Wisteria floribunda agglutinin, a specific marker for PNN, PV-MP interneurons were found surrounded by PNN, whereas the ones expressing Sst, PV-Sst, were not.

Melanin-based coloration is a nondirectionally selected sex-specific signal of offspring development in the Alpine swift

Two mutually exclusive hypotheses have been put forward to explain the evolution and adaptive function of melanin-based color traits. According to sexual selection theory melanism is a directionally selected signal of individual quality, whereas theory on the maintenance of genetic polymorphism proposes that alternative melanin-based variants achieve equal fitness. Alpine swift (Apus melba) males and females have a conspicuous patch of white feathers on the breast with their rachis varying continuously from white to black, and hence the breast varies from white to striated. If this trait is a sexually selected signal of quality, its expression should be condition dependent and the degree of melanism directionally selected. If variation in melanism is a polymorphism, its expression should be genetically determined and fitness of melanin-based variants equal. We experimentally tested these predictions by exchanging eggs or hatchlings between randomly chosen nests and by estimating survival and reproduction in relation to melanism. We found that breast melanism is heritable and that the environment and body condition do not significantly influence its expression. Between 5 and 50 days of age nestlings were heavier and their wings longer when breast feathers of their biological father were blacker, and they also fledged at a younger age. This shows that aspects of offspring quality covary positively with the degree of melanism. However, this did not result in directional selection because nestling survival and recruitment in the local breeding population were not associated with father breast melanism. Furthermore, adult survival, age at first reproduction and probability of skipping reproduction did not covary with the degree of melanism. Genetic variation in breast melanism is therefore maintained either because nonmelanic males achieve fitness similar to melanic males via a different route than producing fast-growing offspring, or because the advantage of producing fast-growing offspring is not sufficiently pronounced to result in directional selection.

Douleur chronique et mécanismes moléculaires

La douleur est définie par l'International association for the study of pain (IASP) comme une expérience sensorielle et émotionnelle désagréable, associée à une lésion tissulaire réelle ou à une lésion potentielle, ou décrite en des termes évoquant une telle lésion. Sa fonction est de signaler une menace potentielle pour l'intégrité de l'organisme. Mais ce ressenti peut persister ou être présent en l'absence d'une telle menace. Il s'agit dans ce cas d'une douleur pathologique dont les mécanismes étiologiques et physiopathologiques ne sont pas encore bien compris.¦Ce travail de maîtrise a pour objectif l'étude d'une mutation génétique responsable d'un syndrome douloureux chronique. Cette mutation génétique a été décelée chez une famille de patients lausannois atteints de PEPD (paroxysmal extreme pain disorder) et touche le canal sodique Nav1.7. Ce canal est exprimé principalement dans les neurones des ganglions sensitifs et des ganglions sympathiques. Il est considéré comme responsable de la transmission de la douleur vers le SNC car des mutations « perte de fonction » de ce canal sont à l'origine d'une insensibilité congénitale à la douleur. Les mutations « gain de fonction » de ce canal sont à l'origine de syndromes douloureux chroniques tel le syndrome PEPD ou l'érythromélalgie. La mutation présente chez les patients lausannois est située entre les segments transmembranaires S4 et S5 sur le 4ème domaine de la sous-unité α du canal sodique Nav1.7. Cette mutation ne touche qu'un seul acide aminé, en position 1612 où une leucine est remplacée par une proline.¦Les méthodes employées dans ce travail sont la mutagenèse pour générer des plasmides contenant le gène SCN9A muté (T4835C) codant pour le canal Nav1.7 muté (L1612P), l'amplification de ces plasmides dans des bactéries et la transfection de cellules HEK293 avec les plasmides contenant le gène SCN9A muté (T4835C). Nous avons ainsi pu induire l'expression du canal muté dans des cellules HEK293. Ces cellules pourront être utilisées par la suite pour enregistrer les courants ioniques transitant à travers les canaux exprimés à la membrane plasmique. Cela permettra de comparer les propriétés électrophysiologiques du canal Nav1.7 muté L1612P avec celles du canal non muté. Nous avons également recherché l'expression d'ARNm codant pour les composants des canaux sodiques (sous-unités α et β) dans les cellules HEK293 non transfectées par la technique de qRT-PCR. Ceci afin de répertorier les composants des canaux sodiques exprimés constitutivement par les cellules HEK293 qui pourraient avoir une influence sur les mesures électrophysiologiques qui seront effectuées sur ces cellules.¦Ce travail a permis de générer des plasmides contenant le gène SCN9A muté T4835C qui sont des outils nécessaires à la réalisation d'études plus détaillées sur le fonctionnement et les propriétés du canal Nav1.7 muté L1612P. Ce travail a également permis, par la méthode de la qRT-PCR, une analyse de l'expression d'ARNm codant pour la sous-unité α du canal Nav1.7 et des sous-unités β 1 à 4 par les cellules HEK293. Les résultats ainsi obtenus permettent de mieux caractériser le transcriptome des cellules HEK293 et seront utiles pour interpréter avec plus de précisions les expérimentations électrophysiologiques utilisant ces cellules. L'étude électrophysiologique des cellules HEK293 exprimant le canal Nav1.7 muté par la technique du patch clamp est en cours. Elle sera poursuivie dans le cadre d'un travail de recherche dépassant le cadre de ce travail de maîtrise. Les cellules HEK293 exprimant le canal Nav1.7 muté (L1612P) pourront être également utilisées pour tester l'effet de divers médicaments sur ce canal. Ce qui pourrait d'une part permettre d'optimiser le traitement des patients souffrant de PEPD et d'autre part être utile pour tout traitement à but antalgique.

Double-tagged fluorescent bacterial bioreporter for the study of polycyclic aromatic hydrocarbon diffusion and bioavailability.

Bacterial degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), ubiquitous contaminants from oil and coal, is typically limited by poor accessibility of the contaminant to the bacteria. In order to measure PAH availability in complex systems, we designed a number of diffusion-based assays with a double-tagged bacterial reporter strain Burkholderia sartisoli RP037-mChe. The reporter strain is capable of mineralizing phenanthrene (PHE) and induces the expression of enhanced green fluorescent protein (eGFP) as a function of the PAH flux to the cell. At the same time, it produces a second autofluorescent protein (mCherry) in constitutive manner. Quantitative epifluorescence imaging was deployed in order to record reporter signals as a function of PAH availability. The reporter strain expressed eGFP proportionally to dosages of naphthalene or PHE in batch liquid cultures. To detect PAH diffusion from solid materials the reporter cells were embedded in 2 cm-sized agarose gel patches, and fluorescence was recorded over time for both markers as a function of distance to the PAH source. eGFP fluorescence gradients measured on known amounts of naphthalene or PHE served as calibration for quantifying PAH availability from contaminated soils. To detect reporter gene expression at even smaller diffusion distances, we mixed and immobilized cells with contaminated soils in an agarose gel. eGFP fluorescence measurements confirmed gel patch diffusion results that exposure to 2-3 mg lampblack soil gave four times higher expression than to material contaminated with 10 or 1 (mg PHE) g(-1).

Ubiquitin-specific protease 2-45 (Usp2-45) binds to epithelial Na+ channel (ENaC)-ubiquitylating enzyme Nedd4-2.

Regulation of the epithelial Na(+) channel (ENaC) by ubiquitylation is controlled by the activity of two counteracting enzymes, the E3 ubiquitin-protein ligase Nedd4-2 (mouse ortholog of human Nedd4L) and the ubiquitin-specific protease Usp2-45. Previously, Usp2-45 was shown to decrease ubiquitylation and to increase surface function of ENaC in Xenopus laevis oocytes, whereas the splice variant Usp2-69, which has a different N-terminal domain, was inactive toward ENaC. It is shown here that the catalytic core of Usp2 lacking the N-terminal domain has a reduced ability relative to Usp2-45 to enhance ENaC activity in Xenopus oocytes. In contrast, its catalytic activity toward the artificial substrate ubiquitin-AMC is fully maintained. The interaction of Usp2-45 with ENaC exogenously expressed in HEK293 cells was tested by coimmunoprecipitation. The data indicate that different combinations of ENaC subunits, as well as the α-ENaC cytoplasmic N-terminal but not C-terminal domain, coprecipitate with Usp2-45. This interaction is decreased but not abolished when the cytoplasmic ubiquitylation sites of ENaC are mutated. Importantly, coimmunoprecipitation in HEK293 cells and GST pull-down of purified recombinant proteins show that both the catalytic domain and the N-terminal tail of Usp2-45 physically interact with the HECT domain of Nedd4-2. Taken together, the data support the conclusion that Usp2-45 action on ENaC is promoted by various interactions, including through binding to Nedd4-2 that is suggested to position Usp2-45 favorably for ENaC deubiquitylation.

New vineyard cultivation practices create patchy ground vegetation, favouring Woodlarks

Intensive agriculture, in which detrimental farming practices lessen food abundance and/or reduce food accessibility for many animal species, has led to a widespread collapse of farmland biodiversity. Vineyards in central and southern Europe are intensively cultivated; though they may still harbour several rare plant and animal species, they remain little studied. Over the past decades, there has been a considerable reduction in the application of insecticides in wine production, with a progressive shift to biological control (integrated production) and, to a lesser extent, organic production. Spraying of herbicides has also diminished, which has led to more vegetation cover on the ground, although most vineyards remain bare, especially in southern Europe. The effects of these potentially positive environmental trends upon biodiversity remain mostly unknown as regards vertebrates. The Woodlark (Lullula arborea) is an endangered, short-distance migratory bird that forages and breeds on the ground. In southern Switzerland (Valais), it occurs mostly in vineyards. We used radiotracking and mixed effects logistic regression models to assess Woodlark response to modern vineyard farming practices, study factors driving foraging micro-habitat selection, and determine optimal habitat profile to inform management. The presence of ground vegetation cover was the main factor dictating the selection of foraging locations, with an optimum around 55% at the foraging patch scale. These conditions are met in integrated production vineyards, but only when grass is tolerated on part of the ground surface, which is the case on ca. 5% of the total Valais vineyard area. In contrast, conventionally managed vineyards covering a parts per thousand yen95% of the vineyard area are too bare because of systematic application of herbicides all over the ground, whilst the rare organic vineyards usually have a too-dense sward. The optimal mosaic with ca. 50% ground vegetation cover is currently achieved in integrated production vineyards where herbicide is applied every second row. In organic production, ca. 50% ground vegetation cover should be promoted, which requires regular mechanical removal of ground vegetation. These measures are likely to benefit general biodiversity in vineyards.

Analyse économique et comportements à risque

Introduction Le cadre conceptuel de l'analyse économique considère que l'individu prend des décisions en mettant en balance les avantages et les inconvénients que ces décisions présentent pour lui. En s'appuyant sur ses préférences et en intégrant ses contraintes (matérielles, physiques, externes, etc.), il choisit d'effectuer ou non une action, d'adopter ou pas un comportement, de façon à ce que les conséquences de ses choix maximisent sa satisfaction. Le fait qu'un individu adopte un certain comportement révèle donc le caractère positif pour lui des conséquences de ce comportement. C'est le postulat méthodologique de rationalité du consommateur, fondement de toute analyse économique. L'adoption par un individu d'un comportement qui implique un risque pour son bien-être physique ou mental suit le même schéma d'analyse. Il résulte d'un arbitrage inter temporel entre la satisfaction que procure ce comportement et le coût du risque associé. Ce risque se définit par la combinaison de la probabilité d'occurrence de l'événement redouté avec la gravité de ses conséquences. En adoptant un comportement à risque, l'individu révèle donc que ce comportement a pour lui un impact net positif. Certains comportements à risque, comme la consommation de tabac et, plus largement, de psychotropes, engendrent une dépendance à même de brider le libre-arbitre du consommateur. Un individu peut être amené à consommer un produit alors même que sa raison lui dicte de ne pas le faire. Ces comportements ont longtemps été considérés par les économistes comme extérieurs au champ d'analyse de leur discipline, la dépendance paraissant antinomique avec le concept de rationalité du consommateur. Par son modèle de dépendance rationnelle, Gary Stanley Becker prend le contre-pied de cette approche en montrant qu'un comportement de dépendance pouvait parfaitement s'expliquer par la maximisation de la fonction de satisfaction d'un individu rationnel et informé. Il postule que les consommateurs de stupéfiants sont conscients des conséquences futures de leurs décisions présentes, tant du point de vue de leur santé que de celui de la dépendance. Dans ce modèle, la dépendance implique deux effets le renforcement et la tolérance. Le renforcement signifie que plus un bien a été consommé dans le passé, plus l'augmentation de sa consommation courante est valorisée. En d'autres termes, l'utilité marginale de la consommation courante augmente avec la consommation antérieure. La tolérance traduit le fait qu'un individu habitué à la consommation d'un bien tirera d'une consommation donnée une satisfaction inférieure par rapport à un individu qui a peu consommé par le passé. Dans l'exemple du tabagisme, l'effet de renforcement implique qu'un grand fumeur ressent une forte envie de fumer, mais que plus il a fumé dans le passé, plus le plaisir qu'il ressent en fumant une quantité donnée de cigarettes diminue. Le premier effet explique le phénomène de manque et le second explique pourquoi la satisfaction qu'un fumeur retire de sa consommation de cigarettes tend à diminuer avec le temps. Selon Becker, l'individu choisit de devenir dépendant : il sait que sa consommation présente de cigarettes contraint ses choix futurs et il détermine au départ sa consommation sur l'ensemble de sa vie. Cependant, ce modèle n'est pas compatible avec les regrets exprimés par de nombreux fumeurs et les tentatives infructueuses de sevrage souvent concomitantes. Un fumeur qui anticiperait parfaitement le phénomène de dépendance arrêterait de fumer à la date voulue, à sa première tentative. Partant de ce constat, Athanasios Orphanides a construit un modèle dans lequel les fumeurs peuvent se retrouver prisonniers de leur consommation par des anticipations imparfaites du pouvoir addictif du tabac. Leur théorie suppose que les individus ne sont pas tous sujets de la même manière à la dépendance, que chacun a une perception subjective de son risque de dépendance et que cette perception évolue constamment durant la période de consommation du bien addictif. Dans ce contexte, un individu qui maximise des préférences stables, mais qui sous-estime le potentiel addictif d'un produit peut devenir dépendant par accident et regretter ensuite cette dépendance. Le modèle de Becker ou celui d'Orphanides ont des conséquences très différentes sur l'action régulatrice que doit ou non jouer l'État sur le marché d'un bien addictif. Si, comme Becker, on considère que les consommateurs sont rationnels et parfaitement informés des conséquences de leurs actes, l'action du régulateur devrait se limiter à l'internalisation du coût externe que les fumeurs font peser sur la société. Si le fumeur est conscient du risque qu'il prend et que pour lui le plaisir qu'il retire de cette consommation dépasse le déplaisir engendré par ses conséquences, une intervention du régulateur reposerait sur une base paternaliste, l'État posant alors un jugement de valeur sur les préférences des individus. En revanche, si on considère, comme dans la modélisation d'Orphanides, que les fumeurs sous-estiment le phénomène de dépendance lorsqu'ils décident de se mettre à fumer, un marché non régulé conduit à une consommation supérieure à celle qui prévaudrait en information parfaite. Certains fumeurs peuvent ainsi se retrouver accrochés à leur consommation de tabac, sans que cela ait été leur but. Dans cette perspective, l'État est légitimé à intervenir par des politiques de lutte contre le tabagisme, afin de compenser les erreurs d'anticipation des individus. Cette thèse propose d'appliquer les outils de l'analyse économique à des problématiques de santé publique dans le domaine des comportements à risque et en particulier du tabagisme. Elle a pour finalité d'apporter de nouveaux éléments de connaissance permettant d'éclairer certains choix de régulation dans ce domaine. Le premier chapitre est une analyse coût-efficacité des thérapies médicamenteuses de soutien à la désaccoutumance tabagique. Comme nous l'avons vu plus haut, certains fumeurs se trouvent piégés dans leur consommation par le phénomène de dépendance et ont des difficultés à arrêter de fumer. Ces dernières années, plusieurs médicaments de soutien au fumeur en phase de sevrage ont fait leur apparition. Parmi eux, on compte des substituts nicotiniques sous forme de gomme, patch, spray ou inhalateur, mais aussi un antidépresseur ne contenant pas de nicotine. Ces traitements présentent des efficacités et des coûts différents. L'évaluation économique en santé permet de calculer un indicateur unique d'efficience qui synthétise l'efficacité d'un traitement et son coût. Cette méthode permet de comparer différents types de prises en charge médicales d'une même pathologie, mais aussi de comparer des interventions thérapeutiques dans des domaines différents. Nous développons un modèle de Markov pour estimer le gain en année de vie d'une stratégie de prévention du tabagisme. Ce modèle permet de simuler le devenir d'une cohorte de fumeurs en fonction du type de soutien à la désaccoutumance qui leur est proposé. Sur cette base, nous calculons le coût par année de vie gagnée de chaque type d'intervention. Les résultats permettent de classer les cinq types de prise en charge selon leur efficience, mais aussi de les comparer à d'autres interventions de prévention dans des domaines différents. Le deuxième chapitre traite des corrélations entre le niveau de formation des individus et leur consommation de tabac. Sur un plan épidémiologique, on constate que les personnes qui atteignent un niveau de formation plus élevé ont une propension à fumer plus faible que les autres. Peut-on en conclure qu'il existe une relation causale inverse entre formation et tabagisme ? Sous l'angle de la théorie économique, il existe deux principales hypothèses à même d'expliquer cette corrélation. La première hypothèse repose sur le modèle de capital santé développé par Michael Grossman au début des années 1970. Dans ce modèle, l'individu dispose d'un stock de santé qui se déprécie avec le temps. Ce stock peut être augmenté grâce à des dépenses en soins médicaux ou à des investissements en temps consacré à l'amélioration de sa santé. La formation a pour effet d'augmenter l'efficacité des investissements en santé. Dans le cas du tabac, Grossman considère que des individus mieux formés auront une meilleurs information sur les méfaits du tabac sur la santé, ce qui tendra à diminuer leur consommation de tabac. La seconde hypothèse ne considère pas un lien causal entre la formation et la santé, mais repose sur l'existence d'une tierce variable qui influencerait parallèlement, et dans un sens opposé, le niveau de formation et la propension à fumer. Cette tierce variable est le taux de préférence pour le présent. Pour un individu fortement tourné vers le présent, l'investissement en temps de formation a un coût relativement élevé dans la mesure où il doit sacrifier du revenu aujourd'hui pour obtenir un revenu plus élevé demain. Parallèlement, il pondère moins fortement la santé future et a donc une plus forte propension à fumer. Nous développons une méthode économétrique qui permet de séparer l'effet de causalité de l'effet de sélection. Le troisième chapitre traite du rôle des interactions sociales dans les comportements à risque des adolescents. La théorie économique considère que chaque individu définit seul ses choix de consommation en maximisant sa fonction d'utilité. Cela ne signifie pas pour autant qu'il soit insensible aux influences extérieures, notamment au comportement de son entourage. Dans certaines situations et pour certains produits, l'utilité que procure la consommation d'un bien est corrélée avec le nombre de personnes qui consomment ce même bien dans l'entourage. En d'autres termes, la consommation des autres, augmente la valeur que l'on attribue à un bien. Ce mécanisme est souvent appliqué à l'analyse des comportements à risque des adolescents et du rôle que peut y jouer le groupe des pairs. Si cet impact est bien connu du point de vue théorique, il est beaucoup plus difficile de le quantifier sur un plan empirique. Pour identifier cet effet, nous développons une méthodologie économétrique, originale dans ce contexte, qui permet de séparer l'effet individuel de l'effet d'influence des pairs dans l'adoption d'un comportement à risque. Nous appliquons cette méthode aux trois comportements à risque que sont la consommation de tabac, d'alcool et de cannabis chez les adolescents.

Refining abacavir hypersensitivity diagnoses using a structured clinical assessment and genetic testing in the Swiss HIV Cohort Study.

BACKGROUND: We aimed to assess the value of a structured clinical assessment and genetic testing for refining the diagnosis of abacavir hypersensitivity reactions (ABC-HSRs) in a routine clinical setting. METHODS: We performed a diagnostic reassessment using a structured patient chart review in individuals who had stopped ABC because of suspected HSR. Two HIV physicians blinded to the human leukocyte antigen (HLA) typing results independently classified these individuals on a scale between 3 (ABC-HSR highly likely) and -3 (ABC-HSR highly unlikely). Scoring was based on symptoms, onset of symptoms and comedication use. Patients were classified as clinically likely (mean score > or =2), uncertain (mean score > or = -1 and < or = 1) and unlikely (mean score < or = -2). HLA typing was performed using sequence-based methods. RESULTS: From 131 reassessed individuals, 27 (21%) were classified as likely, 43 (33%) as unlikely and 61 (47%) as uncertain ABC-HSR. Of the 131 individuals with suspected ABC-HSR, 31% were HLA-B*5701-positive compared with 1% of 140 ABC-tolerant controls (P < 0.001). HLA-B*5701 carriage rate was higher in individuals with likely ABC-HSR compared with those with uncertain or unlikely ABC-HSR (78%, 30% and 5%, respectively, P < 0.001). Only six (7%) HLA-B*5701-negative individuals were classified as likely HSR after reassessment. CONCLUSIONS: HLA-B*5701 carriage is highly predictive of clinically diagnosed ABC-HSR. The high proportion of HLA-B*5701-negative individuals with minor symptoms among individuals with suspected HSR indicates overdiagnosis of ABC-HSR in the era preceding genetic screening. A structured clinical assessment and genetic testing could reduce the rate of inappropriate ABC discontinuation and identify individuals at high risk for ABC-HSR.

Ecotoxicological approaches to assess the long-term effects of four anticancer drugs and metabolites on Daphnia pulex

The aquatic environment is exposed continuously and increasingly to chemical substances such as pharmaceuticals. These medical compounds are released into the environment after having being consumed and body-excreted by patients. Pharmaceutical residues are synthetic molecules that are not always removed by traditional sewage treatment processes and thus escape degradation. Among pharmaceuticals that escape sewage treatment plants (STPs), the anticancer drugs were measured in STP effluents and natural waters. In the aquatic environment, their long-term effects at low concentrations are sparsely known on non-target species. Tamoxifen is an anticancer drug that is widely prescribed worldwide for the prevention and treatment of hormone receptor-positive breast cancers. Two of its metabolites, i.e., endoxifen and 4-hydroxy- tamoxifen (4OHTam), have high pharmacological potency in vivo and such as tamoxifen, they are excreted via faeces by patients. Tamoxifen was measured in STP effluents and natural waters but, to the best of our knowledge, its metabolites concentrations in waters have never been reported. Imatinib is another and recent anticancer compound that targets specific tumour cells. This pharmaceutical is also body excreted and because of its increasing use in cancer treatment, imatinib may reach the natural water. The effects of tamoxifen and imatinib are unknown upon more than one generation of aquatic species. And the effects of 4OHTam, endoxifen have never been studied in ecotoxicology so far. The aims of this thesis were threefold. First, the sensitivity of D. pulex exposed to tamoxifen, 4OHTam, endoxifen or imatinib was assessed using ecotoxicological experiments. Ecotoxicology is the science that considers the toxic effects of natural or synthetic substances, such as pharmaceuticals, on organisms, populations, community and ecosystem. Acute and multigenerational (2-4 generations) tests were performed on daphnids considering several studied endpoints, such as immobilisation, size, reproduction, viability and intrinsic rate of natural increase. Additional prospective assays were designed to evaluate whether 1) low concentrations of tamoxifen and 4OHTam were able to induce toxic effects when used in combination, and 2) daphnids were able to recover when offspring were withdrawn from solutions carrying the pharmaceutical. Second, the stability of tamoxifen, 4OHTam and endoxifen in incubation medium was evaluated in solution exempted from daphnids. Because the nominal concentrations of tamoxifen, 4OHTam and endoxifen did not correspond to the measured, we provide a predictive method to estimate the concentrations of these chemicals during long-term ecotoxicological tests. Finally, changes in protein expressions were analysed in D. pulex exposed 2 or 7 seven days to tamoxifen using ecotoxicoproteomic experiments with a shot-gun approach inducing a peptide fractionation step. Our results show that tamoxifen, 4OHTam and endoxifen induced adverse effects in D. pulex at environmentally relevant concentrations. At very low concentrations, these molecules displayed unusual and teratogenic effects because morphological abnormalities were observed in offspring, such as thick and short antennas, curved spines, premature neonates and aborted eggs. Tamoxifen was the most toxic compound among the test chemicals, followed by 4OHTam, endoxifen and imatinib. Tamoxifen no-observed effect concentrations (NOECs) that were calculated for size, reproduction and intrinsic rate were below or in the range of the concentrations measured in natural waters, i.e., between 0.12 µg/L and 0.67 µg/L. For instance, the tamoxifen NOECs that were calculated for reproduction were between 0.67 and 0.72 µg/L, whereas the NOEC was < 0.15 µg/L when based on morphological abnormalities. The NOECs of 4OHTam were higher but still in the same order of magnitude as tamoxifen environmental concentrations, with a value of 1.48 µg/L. Endoxifen NOEC for the intrinsic rate of natural increase (r) and the reproduction were 0.4 and 4.3 µg/L, respectively. Daphnids that were withdrawn from tamoxifen and 4OHTam were not able to recover. Also, the reproduction of D. pulex was reduced when the treated animals were exposed to the combination of tamoxifen and 4OHTam while no effects were observed when these chemicals were tested individually at the same concentration. Among the anticancer drugs that were tested during this thesis, imatinib was the less toxic molecule towards D. pulex. No effects on size and reproduction were observed within two generations, except for the first whose reproduction decreased at the highest test concentration, i.e., 626 µg/L. Our results also underline the need to use measured or predicted concentrations instead of the nominal during aquatic experiments, particularly when lipophilic molecules are tested. Indeed, notable differences between nominal (i.e., theoretical) and measured concentrations were found with tamoxifen, 4OHTam and endoxifen at all test concentrations. A cost and time sustainable method was proposed to predict the test exposure levels of these chemicals during long-term experiments. This predictive method was efficient particularly for low concentrations, which corresponded to the test concentrations in multigenerational tests. In the ecotoxicoproteomic experiments a total of 3940 proteins were identified and quantified in D. pulex exposed to tamoxifen. These results are currently the largest dataset from D. pulex that is published and the results of proteomic analyses are available for the scientific community. Among these 3940 proteins, 189 were significantly different from controls. After protein annotation, we assumed that treated daphnids with tamoxifen had shifted cost-energy functions, such as reproduction, to maintain their basic metabolism necessary to survive. This metabolic cost hypothesis was supported by the presence of proteins involved in oxidative stress. Biomarkers for early detection of tamoxifen harmful effects on D. pulex were not discovered but the proteins of the vitellogenin-2 family (E9H8K5) and the ryanodine receptor (E9FTU9) are promising potential biomarkers because their expression was already modified after 2 days of treatment. In this thesis, the effects of tamoxifen, 4OHTam and endoxifen on daphnids raise questions about the potential impact of tamoxifen and 4OHTam in other aquatic ecosystems, and therefore, about metabolites in ecotoxicology. Because the NOECs were environmentally relevant, these results suggest that tamoxifen and 4OHTam may be interesting pharmaceuticals to consider in risk assessment. Our findings also emphasize the importance of performing long-term experiments and of considering multi-endpoints instead of the standard reproductive endpoint. Finally, we open the discussion about the importance to measure test exposures or not, during ecotoxicological studies. -- Les milieux aquatiques sont exposés continuellement à un nombre croissant de substances chimiques, notamment les médicaments issus de la médecine vétérinaire et humaine. Chez les patients, les substances administrées sont utilisées par le corps avant d'être éliminées par l'intermédiaire des excrétas dans le système d'eaux usées de la ville. Ces eaux rejoignent ensuite une station de traitement afin d'y éliminer les déchets. Dans le cas des molécules chimiques, il arrive que les processus de traitement d'eaux usées ne soient pas suffisamment efficaces et que ces molécules ne soient pas dégradées. Elles sont alors libérées dans le milieu aquatique avec les effluents de la station d'épuration. Une fois dans l'environnement, ces résidus de médicaments sont susceptibles d'induire des effets sur la faune et la flore aquatique, dont les conséquences à long terme et à faibles concentrations sont peu connues. Les anticancéreux sont une famille de médicaments qui peuvent échapper aux traitements des stations d'épuration et qui sont retrouvées dans le milieu aquatique naturel. Parmi ces substances, le tamoxifen est une molécule utilisée dans le monde entier pour prévenir et traiter les cancers hormonaux dépendant du sein, notamment. Une fois ingéré, le tamoxifen est transformé par le foie en métabolites dont deux d'entre eux, le 4-hydroxy-tamoxifen (4OHTam) et l'endoxifen, possèdent un affinité pour les récepteurs aux estrogènes et une efficacité sur les cellules tumorales supérieure au tamoxifen lui- même. Tout comme la molécule mère, ces métabolites sont principalement éliminés par l'intermédiaire des fèces. Le tamoxifen a déjà été mesuré dans les effluents de stations d'épuration et dans les eaux naturelles, mais aucune valeur n'a été reportée pour ses métabolites jusqu'à présent. Un autre anticancéreux, également éliminé par voie biliaire et susceptible d'atteindre l'environnement, est l'imatinib. Cette récente molécule a révolutionné le traitement et la survie des patients souffrant de leucémie myéloïde chronique et de tumeur stromales gastrointestinales. Les effets du tamoxifen et de l'imatinib sur plusieurs générations d'organismes aquatiques, tels que les microcrustacés Daphnia, sont inconnus et le 4OHTam et l'endoxifen n'ont même jamais été testés en écotoxicologie. Cette thèse s'est articulée autour de trois objectifs principaux. Premièrement, la sensibilité des D. pulex exposés au tamoxifen, 4OHTam, endoxifen et imatinib a été évaluée par l'intermédiaire de tests aigus et de tests sur deux à quatre générations. La mobilité, la taille, la reproduction, la viabilité et la croissance potentielle de la population ont été relevées au cours de ces expériences. Des tests supplémentaires, à but prospectifs, ont également été réalisés afin d'évaluer 1) la capacité de récupération des daphnies, lorsque leurs descendants ont été placés dans un milieu exempté de tamoxifen ou de 4OHTam, 2) les effets chez les daphnies exposées à une solution contenant de faibles concentration de tamoxifen et de 4OHTam mélangés. Le deuxième objectif a été d'évaluer la stabilité du tamoxifen, 4OHTam et endoxifen dilué dans le milieu des daphnies. Après analyses, les concentrations mesurées ne correspondaient pas aux concentrations nominales (c.-à-d., théoriques) et il a été nécessaire de développer une méthode efficace de prédiction des niveaux d'exposition lors de tests de longue durée réalisés avec ces trois molécules. Finalement, des changements dans l'expression des protéines chez des daphnies exposées au tamoxifen ont été investigués par l'intermédiaire d'expériences écotoxicoprotéomiques avec une approche dite de shot-gun avec une étape de fractionnement des protéines. Les résultats obtenus dans cette thèse montrent que le tamoxifen, le 4OHTam et l'endoxifen induisent des effets indésirables chez les daphnies à des niveaux d'exposition proches ou identiques aux concentrations du tamoxifen mesurées dans l'environnement, c'est-à-dire 0.12 et 0.67 µg/L de tamoxifen. Ces molécules ont induit des effets inhabituels tels que la production de : nouveau-nés anormaux, avec des antennes et des queues déformées, des prématurés et des oeufs avortés. Le tamoxifen fut la molécule la plus toxique pour les D. pulex suivie du 4OHTam, de l'endoxifen et enfin de l'imatinib. Lors des expériences sur plusieurs générations, les concentrations n'ayant statistiquement pas d'effet (c.à.d. NOEC en anglais) sur la taille, la reproduction et la croissance intrinsèque de la population étaient du même ordre de grandeur que les concentrations environnementales du tamoxifen. Par exemple, les NOECs du tamoxifen calculées pour la reproduction étaient de 0.67 et 0.72 µg/L, tandis que celle calculée sur la base des anomalies chez les nouveau-nés était < 0.15 µg/L. Les NOECs du 4OHTam se situaient entre 0.16 et 1.48 µg/L et celles de l'endoxifen pour la croissance intrinsèque de la population, ainsi que pour la reproduction, étaient de 0.4 et 4.3 µg/L, respectivement. Dans l'expérience basée sur la récupération des daphnies, la taille et la reproduction ont diminué bien que la descendance fût placée dans un milieu sans substances chimiques. Les daphnies exposées au mélange de tamoxifen et de 4OHTam ont produit moins de nouveau-nés que les contrôles, alors que ces concentrations n'ont pas induit d'effets lorsque testées individuellement. Finalement, l'imatinib n'a pas montré d'effets sur les deux générations testées. Seule la première génération exposée à la plus haute concentration (626 µg/L) a montré une diminution de la reproduction. Les résultats obtenus lors de l'évaluation de la stabilité du tamoxifen, 4OHTam et endoxifen dans le milieu des daphnies ont souligné l'importance d'utiliser des concentrations mesurées ou prédites en écotoxicologie. En effet, des différences notables entre concentrations nominales et mesurées ont été observées à toutes les concentrations et l'hypothèse d'un phénomène d'adsorption sur le verre des récipients a été posée. De ce fait, il a été nécessaire d'élaborer une méthode prédictive efficace et acceptable, en terme de temps et de coûts. Une régression polynomiale basée sur des concentrations mesurées et nominales a permis de prédire avec efficacité les faibles niveaux d'exposition utilisés lors d'expériences écotoxicologiques à long terme, sur plusieurs générations. Suite aux expériences d'écotoxicoprotéomiques, un total de 3940 protéines ont été identifiées et quantifiées chez des daphnies exposées au tamoxifen. Ce nombre est actuellement la plus large série de données publiées et mises à disposition pour la communauté scientifique. Parmi ces protéines, 189 sont significatives et possiblement reliées à des processus de reproduction et de stress. Sur cette base, nous avons émis l'hypothèse que les individus subissant un stress, lié à l'exposition au tamoxifen, ont utilisé leur énergie de base pour favoriser leur survie plutôt que la reproduction. Enfin, la détermination de bio-marqueurs exprimant des dommages précoces des daphnies exposées au tamoxifen n'a pas abouti en tant que telle, mais des protéines prometteuses, telle que la famille de viellogenin-2 (E9H8K5) et le récepteur à la ryanodine (E9FTU9), ont été exprimées après deux jours d'exposition déjà. Ces protéines pourraient faire l'objet d'investigations écotoxicoprotéomiques futures. Les résultats de cette thèse posent certaines questions quant au risque du tamoxifen, du 4OHTam et de l'endoxifen sur la faune et la flore aquatique et plus particulièrement sur les anticancéreux présents dans l'environnement. Les effets toxiques de ces molécules ont été observés à des concentrations environnementales et sur plusieurs générations. La question de considérer les métabolites, et ainsi les pro-médicaments, en écotoxicologie est soulevée, notamment parce que ces molécules peuvent être plus actives et efficaces que la molécule mère. Les expériences chroniques, sur plusieurs générations sont également à favoriser car elles offrent un meilleur reflet de la réalité environnementale que des essais aigus ou d'une génération. L'utilisation de la protéomique permet d'agrandir les connaissances sur les effets des médicaments à un niveau inférieur de l'organisation biologique et ainsi, de mieux comprendre de potentiels mécanismes d'action ou de déterminer de potentiels biomarqueurs. Finalement, il semble important de discuter de l'opportunité de mesurer les concentrations qui sont testées en écotoxicologie afin de ne pas sous-estimer le risque pour la faune et la flore aquatique.