Melt topology and chemistry during partial melting in contact aureoles : an experimental study and field example

This study was initiated to investigate partial melting within the high-grade metamorphic rocks beneath the Little Cottonwood contact aureole (Utah, USA), in order to understand the melt generation, melt migration, and geometry of initial melt distribution on grain scale during crustal anatexis. The emplacement of the Little Cottonwood stock produced a contact aureole in the pelitic host rocks of the Big Cottonwood formation (BC). Metamorphic isogrades in pelitic rocks range form biotite to 2nd sillimanite grade as a function of distance from the contact. Migmatites are restricted to the highest grade and resulted form partial melting of the BC formation rocks. First melt was produced by a combined muscovite/biotite dehydration reaction in the sillimanite + k-feldspar stability field. Melt extraction from the pelites resulted in restites (magnetite + cordierite + alumosilicate ± biotite) surrounded by feldspar enriched quartzite zones. This texture is the result of gradual infiltration of partial melts into the quartzite. Larger, discrete melt accumulation occurred in extensional or transpressional domains such as boudin necks, veins, and ductile shear zones. Melt composition are Si02- rich, crystallized as pegmatites, and apparently were very mobile. They were able to infiltrate the quartzite pervaisivly. These melts are similar in composition to first melts produced in the hydrothermal partial melt experiments at 2kbar between 700 - 800°C on fine grained high metamorphic rocks (andalusite-cordierited-biotite-zone) of the BC formation. The experimental melts are water rich and in disequilibrium with the melting rock. Initial melt composition is heterogeneous for short run duration, reflective a lack of chemical equilibrium between individual melt pools. Rock core scale heterogeneity decreased with time indicating partial homogenization of melt compositions. A simultaneous shift of melt composition to higher silica content with time was observed. The silica content of the melt increased due to local melt/mineral reactions. Melt textures indicate that reactive melt transport is most efficient along grain boundaries rimmed by dissimilar grains. Melt heterogeneity resulted in chemical potential gradients which are major driving forces for initial melt migration and govern melt distribution during initial melting. An additional subject of the thesis is the crystal size distributions of opaque minerals in a fine-grained, high-grade meta-pelite of the Big Cottonwood which were obtained from 3D X-ray tomography (uCT) and 2D thin section analysis. µCT delivers accurate size distributions within a restricted range (~ a factor of 20 in size in a single 3D image), while the absolute number of crystals is difficult to obtain from these sparsely distributed, small crystals on the basis of 2D images. Crystal size distributions obtained from both methods are otherwise similar. - Ce travail de recherche a été entrepris dans le but d'étudier les processus de fusion partielle dans les roches fortement métamorphiques de l'auréole de contact de Little Cottonwood (Utah, USA) et ceci afin de comprendre la génération de liquide de fusion, la migration de ces liquides et la géométrie de la distribution initiale des liquides de fusion à l'échelle du grain durant l'anatexie de la croûte. L'emplacement du petit massif intrusif de Little Cottonwood a produit une auréole de contact dans les roches pélitiques encaissantes appartenant à la Foimation du Big Cottonwood (BC). Les isogrades métamorphiques dans les roches pélitiques varient de l'isograde de la biotite à la deuxième isograde de la sillimanite en fonction de la distance par rapport au massif intrusif. Les migmatites sont restreintes aux zones montrant le plus haut degré métamorphique et résultent de la fusion partielle des roches de la Formation de BC. Le premier liquide de fusion a été produit par la réaction de déshydratation combinée de la muscovite et de la biotite dans le champ de stabilité du feldspath potassique Pt de la sillimanite. L'extraction du liquide de fusion des pélites forme des restites (magnétites + cordiérite + aluminosilicate ± biotite) entourées par des zones de quartzites enrichies en feldspath. Cette texture est le résultat de l'infiltration graduelle du liquide de fusion partielle dans les quartzites. Des accumulations distinctes et plus larges de liquide de fusion ont lieu dans des domaines d'extension ou de transpression tels que les boudins, les veines, et les zones de cisaillement ductile. La composition des liquides de fusion est similaire à celle des liquides pegmatoïdes, et ces liquides sont apparemment très mobiles et capables d'infiltrer les quartzites. Ces liquides de fusion ont la même composition que les premiers liquides produits dans les expériences hydrotheunales de fusion partielle à 2kbar et entre 700-800° C sur les roches finement grenues et hautement métamorphiques (andalousite-cordiérite-biotite zone) de la Formation de BC. Les liquides de fusion obtenus expérimentalement sont riches en eau et sont en déséquilibre avec la roche en fusion. La composition initiale des liquides de fusion est hétérogène pour les expériences de courte durée et reflète l'absence d'équilibre chimique entre les différentes zones d'accumulation des liquides de fusion. L'hétérogénéité à l'échelle du noyau s'estompe avec le temps et témoigne de l'homogénéisation de la composition des liquides de fusion. Par ailleurs, on observe parallèlement un décalage de la composition des liquides vers des compositions plus riches en silice au cours du temps. Le contenu en silice des liquides de fusion évolue vers un liquide pegmatitique en raison des réactions liquides/minéraux. Les textures des liquides de fusion indiquent que le transport des liquides est plus efficace le long des bordures de grains bordés par des grains différents. Aucun changement apparent du volume total n'est visible. L'hétérogénéité des liquides s'accompagne d'un gradient de potentiel chimique qui sert de moteur principal à la migration des liquides et à la distribution des liquides durant la fusion. Un sujet complémentaire de ce travail de thèse réside dans l'étude de la distribution de la taille des cristaux opaques dans les pélites finement grenues et fortement métamorphiques de la Formation de Big Cottonwood. Les distributions de taille ont été obtenues suite à l'analyse d'images 3D acquise par tomographie ainsi que par analyse de lames minces. La microtomographie par rayon X fournit une distribution de taille précise sur une marge restreinte (- un facteur de taille 20 dans une seule image 3D), alors que le nombre absolu de cristaux est difficile à obtenir sur la base d'image 2D en raison de la petite taille et de la faible abondance de ces cristaux. Les distributions de taille obtenues par les deux méthodes sont sinon similaire. Abstact: Chemical differentiation of the primitive Earth was due to melting and separation of melts. Today, melt generation and emplacement is still the dominant process for the growth of the crust. Most granite formation is due to partial melting of the lower crust, followed by transport of magma through the crust to the shallow crust where it is emplaced. Partial melting and melt segregation are essential steps before such a granitic magma can ascent through the crust. The chemistry and physics of partial melting and segregation is complex. Hence detailed studies, in which field observations yield critical information that can be compared to experimental observations, are crucial to the understanding of these fundamental processes that lead and are leading to the chemical stratification of the Earth. The research presented in this thesis is a combined field and experimental study of partial melting of high-grade meta-pelitic rocks of the Little Cottonwood contact aureole (Utah, USA). Contact metamorphic rocks are ideal for textural studies of melt generation, since the relatively short times of the metamorphic event prevents much of the recrystallization which plagues textural studies of lower crustal rocks. The purpose of the study is to characterize melt generation, identify melting reactions, and to constrain melt formation, segregation and migration mechanisms. In parallel an experimental study was undertaken to investigate melt in the high grade meta pelitic rocks, to confirm melt composition, and to compare textures of the partial molten rock cores in the absence of deformation. Results show that a pegmatoidal melt is produced by partial melting of the pelitic rocks. This melt is highly mobile. It is capable of pervasive infiltration of the adjacent quartzite. Infiltration results in rounded quartz grains bordered by a thin feldspar rim. Using computed micro X-ray tomography these melt networks can be imaged. The infiltrated melt leads to rheological weakening and to a decompaction of the solid quartzite. Such decompaction can explain the recent discovery of abundant xenocrysts in many magmas, since it favors the isolation of mineral grains. Pervasive infiltration is apparently strongly influenced by melt viscosity and melt-crystal wetting behavior, both of which depend on the water content of melt and the temperature. In all experiments the first melt is produced on grain boundaries, dominantly by the local minerals. Grain scale heterogeneity of a melting rock leads thus to chemical concentration gradients in the melt, which are the driving force for initial melt migration. Pervasive melt films along grain boundaries leading to an interconnected network are immediately established. The initial chemical heterogeneities in the melt diminish with time. Résumé large public: La différenciation chimique de la Terre primitive est la conséquence de la fusion des roches et de la séparation des liquides qui en résultent. Aujourd'hui, la production de liquide magmatique est toujours le mécanisme dominant pour la croissance de la croûte terrestre. Ainsi la formation de la plupart des granites est un processus qui implique la production de magma par fusion partielle de la croûte inférieure, la migration de ces magmas à travers la croûte et finalement son emplacement dans les niveaux superficielle de la croûte terrestre. Au cours de cette évolution, les processus de fusion partielle et de ségrégation sont des étapes indispensables à l'ascension des granites à travers la croûte. Les conditions physico-chimiques nécessaires à la fusion partielle et à l'extraction de ces liquides sont complexes. C'est pourquoi des études détaillées des processus de fusion partielle sont cruciales pour la compréhension de ces mécanismes fondamentaux responsables de la stratification chimique de la Terre. Parmi ces études, les observations de terrain apportent notamment des informations déterminantes qui peuvent être comparées aux données expérimentales. Le travail de recherche présenté dans ce mémoire de thèse associe études de terrain et données expérimentales sur la fusion partielle des roches pélitiques de haut degré métamorphiques provenant de l'auréole de contact de Little Cottonwood (Utah, USA). Les roches du métamorphisme de contact sont idéales pour l'étude de la folination de liquide de fusion. En effet, la durée relativement courte de ce type d'événement métamorphique prévient en grande partie la recristallisation qui perturbe les études de texture des roches dans la croûte inférieure. Le but de cette étude est de caractériser la génération des liquides de fusion, d'identifier les réactions responsables de la fusion de ces roches et de contraindre la formation de ces liquides et leur mécanisme de ségrégation et de migration. Parallèlement, des travaux expérimentaux ont été entrepris pour reproduire la fusion partielle de ces roches en laboratoire. Cette étude a été effectuée dans le but de confirmer la composition chimique des liquides, et de comparer les textures obtenues en l'absence de déformation. Les résultats montrent qu'un liquide de fusion pegmatoïde est produit par fusion partielle des roches pélitiques. La grande mobilité de ce liquide permet une infiltration pénétrative dans les quarzites. Ces infiltrations se manifestent par des grains de quartz arrondis entourés par une fine bordure de feldspath. L'utilisation de la tomography à rayons X a permis d'obtenir des images de ce réseau de liquide de fusion. L'infiltration de liquide de fusion entraîne un affaiblissement de la rhéologie de la roche ainsi qu'une décompaction des quartzites massifs. Une telle décompaction peut expliquer la découverte récente d'abondants xénocristaux dans beaucoup de magmas, puisque elle favorise l'isolation des minéraux. L'infiltration pénétrative est apparemment fortement influencée par la viscosité du fluide de fusion et le comportement de la tension superficielle entre les cristaux et le liquide, les deux étant dépendant du contenu en eau dans le liquide de fusion et de la température. Dans toutes les expériences, le premier liquide est produit sur les bordures de grains, principalement par les minéraux locaux. L'hétérogénéité à l'échelle des grains d'une roche en fusion conduit donc à un gradient de concentration chimique dans le liquide, qui sert de moteur à l'initiation de la migration du liquide. Des fines couches de liquide de fusion le long de bordures de grains formant un réseau enchevêtré s'établit immédiatement. Les hétérogénéités chimiques initiales dans le liquide s'estompent avec le temps.

Molecular basis of interaction between Na,K-ATPase and FXYD proteins.

Résumé au large public Notre corps est constitué de différents types de cellules. La condition minimale ou primordiale pour la survie des cellules est d'avoir de l'énergie. Cette tâche est assumée en partie par une protéine qui se situe dans la membrane de chaque cellule. Nommé Na, K¬ATPase ou pompe à sodium, c'est une protéine pressente dans toutes les cellules chez les mammifères est composée de deux sous-unités, α et β. En transportant 3 ions de sodium hors de la cellule et 2 ions de potassium à l'intérieur de la cellule, elle transforme l'énergie chimique sous forme de l'ATP en énergie motrice, qui permet aux cellules par la suite d'échanger des matériaux entre l'espace intracellulaire et extracellulaire ainsi que d'ingérer des nutriments provenant de son environnement. Le manque de cette protéine chez la souris entraîne la mort de l'embryon. Des défauts fonctionnels de cette protéine sont responsables de plusieurs maladies humaines comme par exemple, un type de migraine. En dehors de sa fonction vitale, cette protéine est également engagée dans diverses activités physiologiques comme la contractilité musculaire, l'activité nerveuse et la régulation du volume sanguin. Vue l'importance de cette protéine, sa découverte par Jens C. Skou en 1957 a été honorée d'un Prix Noble de chimie quarante ans plus tard. Depuis lors, nous connaissons de mieux en mieux les mécanismes de fonctionnement de la Na, K-ATPase. Entre autre, sa régulation par une famille de protéines appelées protéines FXYD. Cette famille contient 7 membres (FXYD 1-7). L'un d'entre eux nommé FXYD 2 est lié à une maladie héréditaire connue sous le nom de hypomagnesemia. Nous disposons actuellement d'informations concernant les conséquences de la régulation par les protéines FXYD sur activité de la Na, K-ATPase, mais nous savons très peu sur le mode d'interaction entre les protéines FXYD et la Na, K-ATPase. Dans ce travail de thèse, nous avons réussi à localiser des zones d'interaction dans la sous- unité a de la Na, K-ATPase et dans FXYD 7. En même temps, nous avons déterminé un 3ème site de liaison spécifique au sodium de la Na, K-ATPase. Une partie de ce site se situe à l'intérieur d'un domaine protéique qui interagit avec les protéines FXYD. De plus, ce site a été démontré comme responsable d'un mécanisme de transport de la Na, K-ATPase caractérisé par un influx ionique. En conclusion, les résultats de ce travail de thèse fournissent de nouvelles preuves sur les régions d'interaction entre la Na, K-ATPase et les protéines FXYD. La détermination d'un 3ème site spécifique au sodium et sa relation avec un influx ionique offrent la possibilité 1) d'explorer les mécanismes avec lesquels les protéines FXYD régulent l'activité de la Na, ATPase et 2) de localiser un site à sodium qui est essentielle pour mieux comprendre l'organisation et le fonctionnement de la Na, K-ATPase. Résumé Les gradients de concentration de Na+ et de K+ à travers la membrane plasmatique des cellules animales sont cruciaux pour la survie et l'homéostasie de cellules. De plus, des fonctions cellulaires spécifiques telles que la reabsorption de Na dans le rein et le côlon, la contraction musculaire et l'excitabilité nerveuse dépendent de ces gradients. La Na, K¬ATPase ou pompe à sodium est une protéine membranaire ubiquitaire. Elle crée et maintient ces gradients en utilisant l'énergie obtenu par l'hydrolyse de l'adénosine triphosphate. L'unité fonctionnelle minimale de cette protéine se compose d'une sous-unité catalytique α et d'une sous-unité régulatrice β. Récemment, il a été montré que des membres de la famille FXYD, sont des régulateurs tissu-spécifiques de la Na, K-ATPase qui influencent ses propriétés de transport. Cependant, on connaît peu de chose au sujet de la nature moléculaire de l'interaction entre les protéines FXYD et la Na, K-ATPase. Dans cette étude, nous fournissons, pour la première fois, l'évidence directe que des résidus du domaine transmembranaire (TM) 9 de la sous-unité α de la Na, K-ATPase sont impliqués dans l'interaction fonctionnelle et structurale avec les protéines FXYD. De plus nous avons identifié des régions dans le domaine transmembranaire de FXYD 7 qui sont importantes pour l'association stable avec la Na, K-ATPase et une série de résidus responsables des régulations fonctionnelles. Nous avons aussi montré les contributions fonctionnelles du TM 9 de la Na, K-ATPase à la translocation de Na + en déterminant un 3ème site spécifique au Na+. Ce site se situe probablement dans un espace entre TM 9, TM 6 et TM 5 de la sous-unité α de la pompe à sodium. De plus, nous avons constaté que le 3ème site de Na + est fonctionnellement lié à un courant entrant de la pompe sensible à l'ouabaïne et activé par le pH acide. En conclusion, ce travail donne de nouvelles perspectives de l'interaction structurale et fonctionnelle entre les protéines FXYD et la Na, K-ATPase. En outre, les contributions fonctionnelles de TM 9 offrent de nouvelles possibilités pour explorer le mécanisme par lequel les protéines FXYD régulent les propriétés fonctionnelles de la Na, K-ATPase. La détermination du 3ème site au Na + fournit une compréhension avancée du site spécifique au Na + de la Na, K-ATPase et du mécanisme de transport de la Na, K-ATPase. Summary The Na+ and K+ gradients across the plasma membrane of animal cells are crucial for cell survival and homeostasis. Moreover, specific tissue functions such as Na+ reabsorption in kidney and colon, muscle contraction and nerve excitability depend on the maintenance of these gradients. Na, K-ATPase or sodium pump, an ubiquitous membrane protein, creates and maintains these gradients by using the energy from the hydrolysis of ATP. The minimal functional unit of this protein is composed of a catalytic α subunit and a regulatory β subunit. Recently, members of the FXYD family, have been reported to be tissue-specific regulators of Na, K-ATPase by influencing its transport properties. However, little is known about the molecular nature of the interaction between FXYD proteins and Na, K-ATPase. In this study, we provide, for the first time, direct evidence that residues from the transmembrane (TM) domain 9 of the α subunit of Na, K-ATPase are implicated in the functional and structural interaction with FXYD proteins. Moreover, we have identified regions in the TM domain of FXYD 7 important for the stable association with Na, K-ATPase and a stretch of residues responsible for the functional regulations. We have further revealed the functional contributions of TM 9 of the Na, K-ATPase α subunit to the Na+ translocation by determining a 3rd Na+-specific cation binding site. This site is likely in a space between TM 9, TM 6 and TM 5 of the a subunit of the sodium pump. Moreover, we have found that the 3rd Na+ binding site is functionally linked to an acidic pH- activated ouabain-sensitive inward pump current. In conclusion, this work gives new insights into the structural and functional interaction between FXYD proteins and Na, K-ATPase. Functional contributions of TM 9 offer new possibilities to explore the mechanism by which FXYD proteins regulate functional properties of Na, K-ATPase. The determination of the 3rd Na+ binding site provides an advanced understanding concerning the Na+ -specific binding site of Na, K-ATPase and the 3rd Na+ site related transport mechanism.

Analyse fonctionnelle et moléculaire d'un nouveau gène (VIT32) impliqué dans le mécanisme d'action de la vasopressine

Résumé Les mécanismes de régulation de la réabsorption fine du sodium dans la partie distale (tube distal et tube collecteur) du néphron ont un rôle essentiel dans le maintien de l'homéostasie de la composition ionique et du volume des fluides extracellulaires. Ces mécanismes permettent le maintien de la pression sanguine. Dans la cellule principale du tube collecteur cortical (CCD), le taux de réabsorption de sodium dépend essentiellement de l'activité du canal épithélial à sodium (ENaC) à la membrane apicale et de la pompe sodium-potassium-adénosine-triphosphatase (Na+-K±ATPase) à la membrane basolatérale. L'activité de ces deux molécules de transport est en partie régulée par des hormones dont l'aldostérone, la vasopressine et l'insuline. Dans les cellules principales de CCD, la vasopressine régule le transport de sodium en deux étapes : une étape précoce dite « non-génomique » et une étape tardive dite « génotnique ». Durant l'étape précoce, la vasopressine régule l'expression de gènes, dont certains peuvent être impliqués dans le transport de sodium, comme ENaC et la Na+ -K+ATP ase. Le but de mon travail a été d'étudier l'implication d'une protéine appelée VIP32 (vasopressin induced protein : VIP) dans le transport de sodium. L'expression de VIP32 est augmentée par la vasopressine dans les cellules principales de CCD. Dans l'ovocyte de Xenopus laevis utilisé comme système d'expression hétérologue, nous avons montré que l'expression de VIP32 provoque la maturation méiotique de l'ovocyte par l'activation de la voie des MAPK (mitogen-activated protein kinase : MAPK) et du facteur de promotion méiotique (MPF). La co-expression d'ENaC et de VIP32 diminue l'activité d'ENaC de façon sélective, par l'activation de la voie des MAPK, sans affecter l'expression du canal à la surface membranaire. Nous avons également montré que la régulation de l'activité d'ENaC par la voie des MAPK est dépendante du mécanisme de régulation d'ENaC lié à un motif du canal appelé PY. Ce motif est impliqué dans le contrôle de la probabilité d'ouverture ainsi que l'expression à la surface membranaire d'ENaC. Dans les cellules principales, VIP32 par l'activation de la voie des MAPK peut être impliqué dans la régulation négative du transport transépithélial qui a lieu après plusieurs heures de traitement à la vasopressine. Le tube collecteur de reins normaux présente un taux basal significatif d'activité de la voie MAPK MEK1/2-ERK1/2. Dans la lignée mpkCCDc14 de cellules principales de CCD de souris, que nous avons utilisé pour cette partie du travail, nous avons montré la présence d'un taux basal d'activité d'ERK1/2 (pERK1/2). L'aldostérone et la vasopressine, connus pour stimuler le courant sodique transépithélial dans le CCD, ne changeaient pas le taux basal de pERK1/2. Le transport de sodium transépithélial basal, ou stimulé par l'aldostérone ou la vasopressine est diminué par l'effet de PD98059, un inhibiteur de MEK1/2 qui diminue parallèlement le taux de pERK1/2. Nous avons également montré dans des cellules non stimulées, ou stimulées par de l'aldostérone ou de la vasopressine, que l'activité de la Na+-K+ ATPase, mais pas celle d'ENaC est inhibée par des traitements avec différents inhibiteurs de MEK1/2. Par un marquage de la Na±-K+ATPase à la surface membranaire nous avons montré que la voie d'ERK1/2 contrôle l'activité intrinsèque de la Na+-K+ ATPase, plutôt que son expression à la surface membranaire. Ces données ont montré que l'activité de la Na+-K+ATPase et le transport transépithélial de sodium sont contrôlés par l'activité basal et constitutive de la voie d'ERK1/2. Summary The regulation of sodium reabsorption in the distal nephron (distal tubule and cortical collecting duct) in the kidney plays an essential role in the control of extracellular fluids composition and volume, and thereby blood pressure. In the principal cell of the collecting duct (CCD), the level of sodium reabsorption mainlly depends on the activity of both epithlial sodium channel (ENaC) and sodium-potassium-adenosine-triphosphatase (Na+-K+ATPase). The activity of these two transporters is regulated by hormones especially aldosterone, vasopressin and insuline.In the principal cell of the CCD, vasopressin regulates sodium transport via a short-term effect and a late genomic effect. During the genomic effect vasopressin activates a complex network of vasopressin-dependent genes involved in the regulation of sodium transport as ENaC and Na+-K+ATPase. We were interested in the role of a recently identified vasopressin induced protein (VIP32) and its implication in the regulation of sodium transport in principal cell of the CCD. The Xenopus oocyte expression system revealed two functions : expressed alone VIP32 rapidly induces oocyte meiotic maturation through the activation of the mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway and the meiotic promoting factor and when co-expressed with ENaC, V1P32 selectively dowrn-egulates channel activity, but not channel cell surface expression. We have shown that the ENaC downregulation mediated by the activation of the MAPK pathway is related to the PY motif of ENaC. This motif is implicated in ENaC cell surface expression and open probability regulation. In the kidney principal cell, VIP32 through the activation of MAPK pathway may be involved in the downregulation of transepithelial sodium transport observed within a few hours after vasopressin treatment. The collecting duct of normal kidney exhibits significant activity of the MEK1/2-ERK1/2 MAPK pathway. Using in vitro cultured mpkCCDc14 principal cells we have shown a significant basal level of ERK1/2 activity (pERK1/2). Aldosterone and vasopressin, known to upregulate sodium reabsorption in CCDs, did not change ERK1/2 activity. Basal and aldosterone- or vasopressin-stimulated sodium transport were downregulated by the MEK1/2 inhibitor PD98059 in parallel with a decrease in pERK1/2 in vitro. The activity of Na+-K+ATPase but not that of ENaC was inhibited by MEK1/2 inhibitors in both, unstimulated and aldosterone- or vasopressin-stimulated CCDs in vitro. Cell surface labelling showed that intrinsic activity rather than cell surface expression of Na+-K+ATPase was controlled by pERK1/2. Our data demonstrate that basal constitutive activity of ERK1/2 pathway controls Na+-K+ATPase activity and transepithelial sodium transport in the principal cell. Résumé tout public Les mécanismes de régulation de la réabsorption fine du sodium dans la partie distale du néphron (l'unité fonctionnelle du rein) ont un rôle essentiel dans le maintien de l'homéostasie de la composition et du volume des fluides extracellulaires. Ces mécanismes permettent de maintenir une pression sanguine effective. Dans les cellules principales du tube collecteur, une région spécifique du néphron distal, le transport de sodium dépend essentiellement de l'activité de deux transporteurs de sodium : le canal épithélial à sodium (ENaC) et la pompe sodium-potassium-adénosine-triphosphatase (Na+-K+ATPase). Afin de répondre aux besoins de l'organisme, l'activité de ces deux molécules de transport est en partie régulée par des hormones dont l'aldostérone, la vasopressine et l'insuline. Dans les cellules principales du tube collecteur, la vasopressine régule le transport de sodium en deux étapes : une étape rapide et une étape lente dite « génomique ». Durant l'étape lente, la vasopressine régule l'expression de gènes pouvant être impliqués dans le transport de sodium, dont notamment ceux d'ENaC et de la Na+-K+ATPase. Parmi les gènes dont l'expression est augmentée par la vasopressine, celui de VIP32 (vasopressin induced protein : VIP) fait l'objet de cette étude. Le but de mon travail a été d'étudier, dans un système d'expression hétérologue (l'ovocyte de Xenopus leavis), l'implication de VIP32 dans le transport de sodium. Nous avons montré que VIP32 est capable d'activer un mécanisme moléculaire en cascade appelé MAPK (mitogen-activated protein kinase : MAPK) et est aussi capable de diminuer l'activité d'ENaC. Parallèlement, dans une lignée de cellules principales de tube collecteur les mpkCCDc14, nous avons montré que le taux basal d'activité de la cascade MAPK est capable de réguler l'activité de la Na+-K+ATPase, tandis qu'il n'influence pas l'activité d'ENaC.

Donors/recipients representations about living-kidney donation : P-527

Living-kidney donation offers an option to patients awaiting renal transplantation. Representations about giving-receiving are explored retrospectively in a qualitative study. Questionnaires with open questions were sent to thirty donor-recipient dyads. Interviews were also conducted, during which participants were invited to propose an image representing donation. Thematic analysis was performed on the questionnaires (twenty-nine donors; twenty-five recipients), and on the comments of ten images selected by five donors and five recipients. Percentages are given regarding each part (donors; recipients). In the questionnaires, life (34.5%; 12%), love (27.6%; 40%), quality of life (27.6%; 8%) and generosity (6.9%; 24%) are common grounds regarding giving-a-kidney. Obviousness, hope, personal benefits or duty are expressed by donors. Recipients explain donation through emphatic sentences, qualify it as a gift or refer to the donor's courage or risk-taking. Regarding receiving-a-kidney, life (31%; 60%), gift (10.3%; 28%) and debt (3.4%; 4%) are common grounds. Donors refer to generosity or love. Quality of life, donor's risk-taking or emphatic sentences are characteristic of recipients, who highlight that nobody had to die. Preliminary data on the comments of the images underline that live-donation represents life and love. Mutual help, sharing-act, obviousness and personal benefits are expressed by donors. Recipients use emphatic sentences or refer to quality of life, gift or the difficulty to accept donation. Life and love are common grounds in live-donation. Improvement in quality of life is underlined by recipients, who stress the donor's courage or risk-taking. Donors describe donation as obvious, sometimes accompanied by personal benefits. Feelings of duty (donors) and of debt (recipients) are less discussed. Representations about giving and receiving differ between donors and recipients. These data show the specificity of each perspective. This analysis provides valuable information in order to adapt individual or dyad psychological support in live-donation.

Airway surface liquid volume regulation determines different airway phenotypes in liddle compared with betaENaC-overexpressing mice.

Studies in cystic fibrosis patients and mice overexpressing the epithelial Na(+) channel beta-subunit (betaENaC-Tg) suggest that raised airway Na(+) transport and airway surface liquid (ASL) depletion are central to the pathogenesis of cystic fibrosis lung disease. However, patients or mice with Liddle gain-of-function betaENaC mutations exhibit hypertension but no lung disease. To investigate this apparent paradox, we compared the airway phenotype (nasal versus tracheal) of Liddle with CFTR-null, betaENaC-Tg, and double mutant mice. In mouse nasal epithelium, the region that functionally mimics human airways, high levels of CFTR expression inhibited Liddle epithelial Nat channel (ENaC) hyperfunction. Conversely, in mouse trachea, low levels of CFTR failed to suppress Liddle ENaC hyperfunction. Indeed, Na(+) transport measured in Ussing chambers ("flooded" conditions) was raised in both Liddle and betaENaC-Tg mice. Because enhanced Na(+) transport did not correlate with lung disease in these mutant mice, measurements in tracheal cultures under physiologic "thin film" conditions and in vivo were performed. Regulation of ASL volume and ENaC-mediated Na(+) absorption were intact in Liddle but defective in betaENaC-Tg mice. We conclude that the capacity to regulate Na(+) transport and ASL volume, not absolute Na(+) transport rates in Ussing chambers, is the key physiologic function protecting airways from dehydration-induced lung disease.

Minimization of calcineurin inhibitors to improve long-term outcomes in kidney transplantation.

Long-term outcomes after kidney transplantation remain suboptimal, despite the great achievements observed in recent years with the use of modern immunosuppressive drugs. Currently, the calcineurin inhibitors (CNI) cyclosporine and tacrolimus remain the cornerstones of immunosuppressive regimens in many centers worldwide, regardless of their well described side-effects, including nephrotoxicity. In this article, we review recent CNI-minimization strategies in kidney transplantation, while emphasizing on the importance of long-term follow-up and patient monitoring. Finally, accumulating data indicate that low-dose CNI-based regimens would provide an interesting balance between efficacy and toxicity.

Impact of a preemptive strategy after 3 months of valganciclovir cytomegalovirus prophylaxis in kidney transplant recipients.

BACKGROUND.: We assessed the impact of a preemptive strategy after discontinuation of antiviral prophylaxis in the prevention of late-onset cytomegalovirus (CMV) disease in a cohort of kidney transplant recipients. METHODS.: Patients undergoing kidney transplantation at the University Hospital of Lausanne (CHUV) between November 2003 and November 2007 were included if they were donor or recipient (D/R) seropositive for CMV. All patients received 3 months of prophylaxis with valganciclovir, followed by monitoring of CMV DNAemia by polymerase chain reaction (PCR) every 15 days during 3 additional months. Valganciclovir was restarted if CMV PCR was more than or equal to 10,000 copies/mL. The primary endpoint of the study was the incidence of late-onset CMV disease. RESULTS.: Eighty-six kidney transplant recipients were included; 30 patients were D+/R- and 56 patients were R+ for CMV. At 6 months posttransplant, CMV DNAemia had occurred in 31 of 86 (36%) patients: 13 of 30 (43%) in the D+/R- group and 18 of 56 (32%) in the R+ group (P=0.35). In the D+/R- group, among the 13 patients with CMV DNAemia, 7 (54%) patients developed late-onset CMV disease, simultaneously to the first positive viral load (n=5) or after detection of low-grade viremia (n=2). Only two patients received a preemptive treatment. In the R+ group, all positive PCR results were below the established cutoff. Thus, these 18 patients were not treated, and none of them developed late-onset CMV disease (R+ vs. D+/R-: P<0.001). CONCLUSIONS.: Within the limitations of a noncontrolled study, our data indicate that a preemptive strategy after 3 months of valganciclovir prophylaxis for CMV is not useful in R+ kidney transplant recipients. In D+/R- patients, this approach should be further evaluated.

Monitoring of CD4(+)CD25(high)IL-7R alpha(high) activated T Cells in Kidney Transplant Recipients

Background and objectives In humans, circulating CD4(+)CD25(high) T cells contain mainly regulatory T cells (Treg; FoxP3(+)IL-7R alpha(low)), but a small subset is represented by activated effector T cells (Tact; FoxP3(-)IL-7R alpha(high)). The balance between Tact and Treg may be important after transplantation. The aim of this study was first to analyze and correlate CD4(+)CD25(high) Tact and Treg with the clinical status of kidney transplant recipients and second to study prospectively the effect of two immunosuppressive regimens on Tact/Treg during the first year after transplantation.Design, setting, participants, & measurements CD4(+)CD25(high) Tact and Treg were analyzed by flow cytometry, either retrospectively in 90 patients greater than 1 year after kidney transplantation (cross-sectional analysis) or prospectively in 35 patients receiving two immunosuppressive regimens after kidney transplantation (prospective analysis).Results A higher proportion of Tact and a lower proportion of Treg were found in the majority of kidney recipients. In chronic Immoral rejection, a strikingly higher proportion of Tact was present. A subgroup of stable recipients receiving calcineurin inhibitor-free immunosuppression (mycophenolate mofetil, azathioprine, or sirolimus) had Tact values that were similar to healthy individuals. In the prospective analysis, the proportion of Tact significantly increased in both immunosuppression groups during the first year after transplantation.Conclusions These data highlight distinct patterns in the proportion of circulating Tact depending on the clinical status of kidney recipients. Moreover, the prospective analysis demonstrated an increase in the proportion of Tact, regardless of the immunosuppressive regimen. The measurement of Tact, in addition to Treg, may become a useful immune monitoring tool after kidney transplantation. Clin J Am Soc Nephrol 6: 2025-2033, 2011. doi: 10.2215/CJN.09611010

Swimming prevents vulnerable atherosclerotic plaque development in hypertensive 2-kidney, 1-clip mice by modulating angiotensin II type 1 receptor expression independently from hemodynamic changes.

Exercise is known to reduce cardiovascular risk. However, its role on atherosclerotic plaque stabilization is unknown. Apolipoprotein E(-/-) mice with vulnerable (2-kidney, 1-clip: angiotensin [Ang] II-dependent hypertension model) or stable atherosclerotic plaques (1-kidney, 1-clip: Ang II-independent hypertension model and normotensive shams) were used for experiments. Mice swam regularly for 5 weeks and were compared with sedentary controls. Exercised 2-kidney, 1-clip mice developed significantly more stable plaques (thinner fibrous cap, decreased media degeneration, layering, macrophage content, and increased smooth muscle cells) than sedentary controls. Exercise did not affect blood pressure. Conversely, swimming significantly reduced aortic Ang II type 1 receptor mRNA levels, whereas Ang II type 2 receptor expression remained unaffected. Sympathetic tone also significantly diminished in exercised 2-kidney, 1-clip mice compared with sedentary ones; renin and aldosterone levels tended to increase. Ang II type 1 downregulation was not accompanied by improved endothelial function, and no difference in balance among T-helper 1, T-helper 2, and T regulatory cells was observed between sedentary and exercised mice. These results show for the first time, in a mouse model of Ang II-mediated vulnerable plaques, that swimming prevents atherosclerosis progression and plaque vulnerability. This benefit is likely mediated by downregulating aortic Ang II type 1 receptor expression independent from any hemodynamic change. Ang II type 1 downregulation may protect the vessel wall from the Ang II proatherogenic effects. Moreover, data presented herein further emphasize the pivotal and blood pressure-independent role of Ang II in atherogenesis.

Prenatal diagnosis and epidemiology of multicystic kidney dysplasia in Europe.

OBJECTIVES: The aim of this study is to describe the prenatal diagnosis and epidemiology of multicystic kidney dysplasia (MCKD). METHODS: The study is based on routinely collected data from a European database of major congenital anomalies including 13 registries with cases born in 1997-2006 and covering 1 458 552 births. RESULTS: There were 601 MCKD cases giving an overall prevalence of 4.12 per 10 000 births with regional variation. In live births, 87% of cases had an isolated renal anomaly and 13% had associated major nonrenal anomalies (chromosomal, syndrome or other major anomalies). For the cases with isolated renal anomalies, 51/386 (11%) and 7/386 (2%) choose to terminate the pregnancy or resulted in an intrauterine fetal death, respectively. The prenatal detection rate was 88% in both unilateral and bilateral cases. Birth outcome differed with 92% of unilateral MCKD cases being liveborn compared with 33% of bilateral MCKD cases. For unilateral MCKD cases, 84% had an isolated renal anomaly compared with 51% of bilateral MCKD cases (p < 0.001). CONCLUSIONS: Cases with unilateral MCKD are mainly liveborn, and only 16% have associated major malformations or a syndrome. Cases with bilateral MCKD are often associated with nonrenal major congenital anomalies or part of a syndrome, and only one third of bilateral MCKD cases in this study were liveborn. Prenatal detection rate of MCKD was high for both unilateral and bilateral cases. © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.

Reflux vésico-­‐urétéral et atteinte rénale: rôle de l'albuminurie

Introduction :¦Le reflux vésico-urétéral (RVU) touche environs 1% des nouveau-nés et est retrouvé chez 25 à 30 % des enfants ayant une pyélonéphrite. Le RVU peut être associé à une hypoplasie/dysplasie rénale ou/et à des cicatrices rénales causées par les pyélonéphrites. Ces changements morphologiques sont plus ou moins importants selon le grade du reflux et peuvent conduire à une insuffisance rénale chronique et potentiellement évoluer en une insuffisance rénale terminale.¦La microalbuminurie (MA) reflète une augmentation anormale de la perméabilité capillaire glomérulaire et est un indicateur prédictif de la péjoration de la fonction rénale vers l'insuffisance chronique. La MA est également un facteur de risque cardiovasculaire.¦Objectif :¦Le but de cette recherche transversale est d'évaluer la présence de MA chez des patients atteints de RVU et de voir s'il est possible de corréler la MA avec le degré de reflux, la présence d'une hyperfiltration et le degré de l'insuffisance rénale.¦Patients et méthode :¦Une base de données de 160 dossiers médicaux du service de pédiatrie du CHUV, portant sur les années 2007, 2008, 2009 et 2010, va être investiguée. Ces dossiers regroupent tous les patients atteints de RVU ayant eu une exploration fonctionnelle rénale, dont l'âge varie du nouveau-né au jeune adulte âgé de 21 ans. Les variables suivantes seront considérées et analysées en détail: âge, sexe, taille, type de RVU, taux de filtration glomérulaire (TFG), flux plasmatique rénal (FPR), fraction de filtration (FF), albuminurie, rapport albumine/créatinine.¦- Les RVU sont classés en cinq grades (I, II, III, IV, V) et peuvent être uni- ou bilatéraux¦- Le TFG est calculé avec la clairance à l'inuline, un polymère de glucose filtré, non réabsorbé, ni sécrété, qu'on perfuse au patient. TFG = Uin V/Pin (ml/min)¦- Le FPR est calculé avec la clairance au PAH (acide para-amino-hippurique), une substance entièrement filtrée et sécrétée au premier passage et qu'on injecte au patient. FPR = UPAHV / PPAH (ml/min)¦- La FF est la proportion du FPR qui est filtrée.¦FF= TGF / FPR ou FF = Cl in / Cl PAH¦- La MA a été mesurée par la méthode Immulite (Siemens) jusqu'en fin août 2010 et par la méthode ALBT2 (Roche Diagnostics) à partir d'octobre 2010. Le taux normal d'albuminurie est de moins de 20 mg/l sur un échantillon d'urine.¦- Le rapport albumine urinaire / créatinine urinaire permet d'éviter les problèmes de variation de volume urinaire lors de l'analyse d'échantillon urinaire d'une seule miction. Le rapport normal est de moins de 2,5 g/mol de créatinine.¦Un questionnaire sera envoyé aux patients pour obtenir des précisions sur la fréquence et la sévérité des infections urinaires éventuellement survenues depuis.¦Les dossiers seront revus pour connaître l'évolution du RVU.¦Résultats attendus et discussion: Les résultats nous permettront :¦1) De savoir si les patients avec un RVU ont une MA¦2) De savoir si la MA varie en fonction du grade de leur reflux¦3) De savoir si la MA varie en fonction de l'hyperfiltration mesurée par la FF.¦Interprétation :¦Si la MA varie en fonction de la FF cela indiquera que la MA est la conséquence directe de l'hyperfiltration compensatrice de la perte de la masse néphronique et qu'elle est ainsi le reflet d'une cause principalement mécanique. Si la MA ne varie pas en fonction de la FF cela indiquera qu'elle est liée à l'hypoplasie/dysplasie ou/et aux cicatrices dues aux pyélonéphrites. Elle pourra alors être par exemple la conséquence d'une néphropathie glomérulotubulointerstitielle.¦Du point de vue pratique, cette étude permettra de déterminer si la simple mesure da la MA peut aider à prédire le degré de l'atteinte rénale et/ou le degré de l'hyperfiltration dans ce groupe de patients atteints de RVU.¦Bibliographie¦1. Silbernagl S, Despopoulos A. Atlas de poche de physiologie. Paris : Flammarion médecine-sciences; 2004.¦2. Brenner BM, Rector FC. The Kidney . Philadelphia : WB Saunders Company; 1996.¦3. Brandström P, Esbjörner E, Herthelius M, Holmdahl G, Läckgren G, Nevéus T, et al. The Swedish Reflux Trial in Children: I. Study Design and Study Population Characteristics. The Journal of Urology. 2010;184:274-279.¦4. Holmdahl G, Brandström P, Läckgren G, Sillén U, Stokland E, Jodal U, et al. The Swedish Reflux Trial in Children: II. Vesicoureteral Reflux Outcome. The Journal of Urology. 2010;184:280-285.¦5. Brandström P, Esbjörner E, Herthelius M, Swerkersson S, Jodal U, Hansson S. The Swedish Reflux Trial in Children: III. Urinary Tract Infection Pattern. The Journal of Urology. 2010;184:286-291.¦6. Brandström P, Nevéus T, Sixt R, Stokland E, Jodal U, Hansson S. The Swedish Reflux Trial in Children: IV. Renal Damage. The Journal of Urology. 2010;184:292-297.¦7. Ruggenenti P, Remuzzi G. Time to abandon microalbuminuria? Kidney Int. 2006;70:1214-1222.¦8. Hostetter TH, Olson JL, Rennke HG, Venkatachalam MA, Brenner BM. Hyperfiltration in remnant nephrons: a potentially adverse response to renal ablation. J. Am. Soc. Nephrol. 2001;12:1315-1325.¦9. Basic J, Golubovic E, Miljkovic P, Bjelakovic G, Cvetkovic T, Milosevic V. Microalbuminuria in children with vesicoureteral reflux. Ren Fail. 2008:639-643.¦10. González E, Papazyan JP, Girardin E. Impact of vesicoureteral reflux on the size of renal lesions after an episode of acute pyelonephritis. The Journal of Urology. 2005;173:571-575.

Ganciclovir exposure under a 450mg daily dosage of valganciclovir for cytomegalovirus prevention in kidney transplantation: a prospective study.

Manuel O, Pascual M, Perrottet N, Lamoth F, Venetz J-P, Decosterd LA, Buclin T, Meylan PR. Ganciclovir exposure under a 450 mg daily dosage of valganciclovir for cytomegalovirus prevention in kidney transplantation: a prospective study. 
Clin Transplant 2010: 24: 794-800. Abstract:  This prospective study aimed at determining the ganciclovir exposure observed under a daily dosage of 450 mg valganciclovir routinely applied to kidney transplant recipients with a GFR above 25 mL/min at risk for cytomegalovirus (CMV) disease. Ganciclovir levels at trough (C(trough) ) and at peak (C(3 h) ) were measured monthly. Ganciclovir exposure (area under the curve [AUC(0-24) ]) was estimated using Bayesian non-linear mixed-effect modeling (NONMEM). Thirty-six patients received 450 mg of valganciclovir daily for three months. Median ganciclovir C(3 h) was 3.9 mg/L (range: 1.3-7.1), and C(trough) was 0.4 mg/L (range 0.1-2.7). Median AUC(0-24) of ganciclovir was 59.3 mg h/L (39.0-85.3) in patients with GFR(MDRD) 26-39 mL/min, 35.8 mg h/L (24.9-55.8) in patients with GFR(MDRD) 40-59 mL/min, and 29.6 mg h/L (22.0-43.2) in patients with GFR(MDRD)  ≥ 60 mL/min. No major differences in adverse events according to ganciclovir exposure were observed. CMV viremia was not detected during prophylaxis. After discontinuing prophylaxis, CMV viremia was seen in 8/36 patients (22%), and 4/36 patients (11%) developed CMV disease. Ganciclovir exposure after administration of valganciclovir 450 mg daily in recipients with GFR ≥60 mL/min was comparable to those previously reported with oral ganciclovir. A routine daily dose of 450 mg valganciclovir appears to be acceptable for CMV prophylaxis in most kidney transplant recipients.