Glutamatergic regulation of mitochondrial ion dynamics in astrocytes

Résumé grand public :Le cerveau se compose de cellules nerveuses appelées neurones et de cellules gliales dont font partie les astrocytes. Les neurones communiquent entre eux par signaux électriques et en libérant des molécules de signalisation comme le glutamate. Les astrocytes ont eux pour charge de capter le glucose depuis le sang circulant dans les vaisseaux sanguins, de le transformer et de le transmettre aux neurones pour qu'ils puissent l'utiliser comme source d'énergie. L'astrocyte peut ensuite utiliser ce glucose de deux façons différentes pour produire de l'énergie : la première s'opère dans des structures appelées mitochondries qui sont capables de produire plus de trente molécules riches en énergie (ATP) à partir d'une seule molécule de glucose ; la seconde possibilité appelée glycolyse peut produire deux molécules d'ATP et un dérivé du glucose appelé lactate. Une théorie couramment débattue propose que lorsque les astrocytes capturent le glutamate libéré par les neurones, ils libèrent en réponse du lactate qui servirait de base énergétique aux neurones. Cependant, ce mécanisme n'envisage pas une augmentation de l'activité des mitochondries des astrocytes, ce qui serait pourtant bien plus efficace pour produire de l'énergie.En utilisant la microscopie par fluorescence, nous avons pu mesurer les changements de concentrations ioniques dans les mitochondries d'astrocytes soumis à une stimulation glutamatergique. Nous avons démontré que les mitochondries des astrocytes manifestent des augmentations spontanées et transitoires de leur concentrations ioniques, dont la fréquence était diminuée au cours d'une stimulation avec du glutamate. Nous avons ensuite montré que la capture de glutamate augmentait la concentration en sodium et acidifiait les mitochondries des astrocytes. En approfondissant ces mécanismes, plusieurs éléments ont suggéré que l'acidification induite diminuerait le potentiel de synthèse d'énergie d'origine mitochondriale et la consommation d'oxygène dans les astrocytes. En résumé, l'ensemble de ces travaux suggère que la signalisation neuronale impliquant le glutamate dicte aux astrocytes de sacrifier temporairement l'efficacité de leur métabolisme énergétique, en diminuant l'activité de leurs mitochondries, afin d'augmenter la disponibilité des ressources énergétiques utiles aux neurones.Résumé :La remarquable efficacité du cerveau à compiler et propager des informations coûte au corps humain 20% de son budget énergétique total. Par conséquent, les mécanismes cellulaires responsables du métabolisme énergétique cérébral se sont adéquatement développés pour répondre aux besoins énergétiques du cerveau. Les dernières découvertes en neuroénergétique tendent à démontrer que le site principal de consommation d'énergie dans le cerveau est situé dans les processus astrocytaires qui entourent les synapses excitatrices. Un nombre croissant de preuves scientifiques a maintenant montré que le transport astrocytaire de glutamate est responsable d'un coût métabolique important qui est majoritairement pris en charge par une augmentation de l'activité glycolytique. Cependant, les astrocytes possèdent également un important métabolisme énergétique de type mitochondrial. Par conséquent, la localisation spatiale des mitochondries à proximité des transporteurs de glutamate suggère l'existence d'un mécanisme régulant le métabolisme énergétique astrocytaire, en particulier le métabolisme mitochondrial.Afin de fournir une explication à ce paradoxe énergétique, nous avons utilisé des techniques d'imagerie par fluorescence pour mesurer les modifications de concentrations ioniques spontanées et évoquées par une stimulation glutamatergique dans des astrocytes corticaux de souris. Nous avons montré que les mitochondries d'astrocytes au repos manifestaient des changements individuels, spontanés et sélectifs de leur potentiel électrique, de leur pH et de leur concentration en sodium. Nous avons trouvé que le glutamate diminuait la fréquence des augmentations spontanées de sodium en diminuant le niveau cellulaire d'ATP. Nous avons ensuite étudié la possibilité d'une régulation du métabolisme mitochondrial astrocytaire par le glutamate. Nous avons montré que le glutamate initie dans la population mitochondriale une augmentation rapide de la concentration en sodium due à l'augmentation cytosolique de sodium. Nous avons également montré que le relâchement neuronal de glutamate induit une acidification mitochondriale dans les astrocytes. Nos résultats ont indiqué que l'acidification induite par le glutamate induit une diminution de la production de radicaux libres et de la consommation d'oxygène par les astrocytes. Ces études ont montré que les mitochondries des astrocytes sont régulées individuellement et adaptent leur activité selon l'environnement intracellulaire. L'adaptation dynamique du métabolisme énergétique mitochondrial opéré par le glutamate permet d'augmenter la quantité d'oxygène disponible et amène au relâchement de lactate, tous deux bénéfiques pour les neurones.Abstract :The remarkable efficiency of the brain to compute and communicate information costs the body 20% of its total energy budget. Therefore, the cellular mechanisms responsible for brain energy metabolism developed adequately to face the energy needs. Recent advances in neuroenergetics tend to indicate that the main site of energy consumption in the brain is the astroglial process ensheating activated excitatory synapses. A large body of evidence has now shown that glutamate uptake by astrocytes surrounding synapses is responsible for a significant metabolic cost, whose metabolic response is apparently mainly glycolytic. However, astrocytes have also a significant mitochondrial oxidative metabolism. Therefore, the location of mitochondria close to glutamate transporters raises the question of the existence of mechanisms for tuning their energy metabolism, in particular their mitochondrial metabolism.To tackle these issues, we used real time imaging techniques to study mitochondrial ionic alterations occurring at resting state and during glutamatergic stimulation of mouse cortical astrocytes. We showed that mitochondria of intact resting astrocytes exhibited individual spontaneous and selective alterations of their electrical potential, pH and Na+ concentration. We found that glutamate decreased the frequency of mitochondrial Na+ transient activity by decreasing the cellular level of ATP. We then investigated a possible link between glutamatergic transmission and mitochondrial metabolism in astrocytes. We showed that glutamate triggered a rapid Na+ concentration increase in the mitochondrial population as a result of plasma-membrane Na+-dependent uptake. We then demonstrated that neuronally released glutamate also induced a mitochondrial acidification in astrocytes. Glutamate induced a pH-mediated and cytoprotective decrease of mitochondrial metabolism that diminished oxygen consumption. Taken together, these studies showed that astrocytes contain mitochondria that are individually regulated and sense the intracellular environment to modulate their own activity. The dynamic regulation of astrocyte mitochondrial energy output operated by glutamate allows increasing oxygen availability and lactate production both being beneficial for neurons.

Décider

Les acteurs du système judiciaire prennent des décisions à des niveaux différents. La distribution des rôles et des responsabilités se définissent par des procédures et des formes d'organisations qui varient parfois fortement d'une juridiction à l'autre. Ainsi, selon le contexte particulier et la nature de la tâche, le forensicien peut par exemple décider lui-même de cibler la recherche d'indices sur des lieux ou d'effectuer des traitements particuliers sur une trace. Il est susceptible dans d'autres rôles de recommander des pistes d'enquête ou d'évaluer la valeur probante d'un indice au profit d'une autorité judiciaire qui prend les décisions de condamnation. De mauvais choix peuvent aboutir in fine à des erreurs judiciaires. Comme les décisions se prennent sur la base d'informations incertaines et incomplètes, les risques d'erreurs doivent s'évaluer dans des cadres formels bien maîtrisés. L'erreur "acceptable" devient ainsi un thème crucial, surtout lorsque les systèmes automatisés sont susceptibles de prendre certaines décisions, notamment dans le cadre du contrôle de l'identité.

Monitoring de la problématique du cannabis en Suisse: étude sentinelle 2004-2009

Le monitoring de la problématique du cannabis en Suisse constitue un ensemble de travaux qui permettent le suivi de la situation au niveau national et qui sont mis en oeuvre par un consortium d'institutions de recherche. Ce monitoring comprend l'étude présentée dans ce rapport, l'étude sentinelle. Celle-ci s'intéresse à l'évolution de la situation en matière de cannabis ainsi qu'à la gestion de cette situation au niveau local. Il s'agit de répondre aux questions suivantes : - quelle est la situation en matière de consommation de cannabis et de marché et quelle est son évolution ? - quels sont les principaux problèmes rencontrés sur le terrain ? - quelles sont les mesures et interventions qui ont été développées dans ce domaine ? Pour y répondre, on a choisi de suivre la situation dans quatre cantons suisses dits "sentinelle" (St-Gall, Tessin, Vaud, Zurich). Les critères de choix de ces cantons font appel à leur taille, au rapport ville/campagne et à la présence de frontière avec des états voisins, à la langue, au type de politique drogue pratiqué. Dans chaque canton on a constitué des panels d'experts formés par des profes-sionnels de terrain dans trois domaines différents (santé et social, école, police et justice). Leurs observations ainsi que les données cantonales disponibles sont récoltées et discutées lors d'un workshop et analysées sur plusieurs années. Le présent rapport fait état des résultats des quatre workshops de suivi (2005, 2006, 2008, 2009). [Résumé, p. 5]

Do resources, justice administration practices and federalism have an impact on registered and sentenced crime prevalence ?

This contribution, based on a statistical approach, undertakes to link data on resources (personnel and financial means) and the working of the administration of penal justice (prosecution, sentencing) taking into account the nationality of those prosecuted. In order to be able to distinguish prosecution and sentencing practices of judicial authorities and possible processes of discrimination, diverse sources have been used such as data from court administrations, public finances and police forces, collected by the Swiss Federal Statistical Office and the Swiss Federal administration of finances. The authors discuss discrimination in prosecution and sentencing between Swiss residents and foreigners taking into account localization and resources regarding personnel and public finances.

The use of methylamphetamine chemical profiling in an intelligence-led perspective and the observation of inhomogeneity within seizures

This study focuses on methylamphetamine (MA) seizures made by the Australian Federal Police (AFP) to investigate the use of chemical profiling in an intelligence perspective. Correlation coefficients were used to obtain a similarity degree between a population of linked samples and a population of unlinked samples. Although it was demonstrated that a general framework can be followed for the use of any forensic case data in an intelligence-led perspective, threshold values have to be re-evaluated for each type of illicit drug investigated. Unlike the results obtained in a previous study on 3,4-methylenedioxymethylamphetamine (MDMA) seizures, chemical profiles of MA samples coming from the same seizure showed relative inhomogeneity, limiting their ability to link seizures. Different hypotheses were investigated to obtain a better understanding of this inhomogeneity although no trend was observed. These findings raise an interesting discussion in regards to the homogeneity and representativeness of illicit drug seizures (for intelligence purposes). Further, it also provides some grounds to discuss the initial hypotheses and assumptions that most forensic science studies are based on.

Exploration of the contribution of isotope ratio mass spectrometry to the investigation of explosives: A study of black powders and ammonium nitrate fertilisers

The increasing number of bomb attacks involving improvised explosive devices, as well as the nature of the explosives, give rise to concern among safety and law enforcement agencies. The substances used in explosive charges are often everyday products diverted from their primary licit applications. Thus, reducing or limiting their accessibility for prevention purposes is difficult. Ammonium nitrate, employed in agriculture as a fertiliser, is used worldwide in small and large homemade bombs. Black powder, dedicated to hunting and shooting sports, is used illegally as a filling in pipe bombs causing extensive damage. If the main developments of instrumental techniques in explosive analysis have been constantly pushing the limits of detection, their actual contribution to the investigation of explosives in terms of source discrimination is limited. Forensic science has seen the emergence of a new technology, isotope ratio mass spectrometry (IRMS), that shows promising results. Its very first application in forensic science dates back to 1979. Liu et al. analysed cannabis plants coming from different countries [Liu et al. 1979]. This preliminary study highlighted its potential to discriminate specimens coming from different sources. Thirty years later, the keen interest in this new technology has given rise to a flourishing number of publications in forensic science. The countless applications of IRMS to a wide range of materials and substances attest to its success and suggest that the technique is ready to be used in forensic science. However, many studies are characterised by a lack of methodology and fundamental data. They have been undertaken in a top-down approach, applying this technique in an exploratory manner on a restricted sampling. This manner of procedure often does not allow the researcher to answer a number of questions, such as: do the specimens come from the same source, what do we mean by source or what is the inherent variability of a substance? The production of positive results has prevailed at the expense of forensic fundamentals. This research focused on the evaluation of the contribution of the information provided by isotopic analysis to the investigation of explosives. More specifically, this evaluation was based on a sampling of black powders and ammonium nitrate fertilisers coming from known sources. Not only has the methodology developed in this work enabled us to highlight crucial elements inherent to the methods themselves, but also to evaluate both the longitudinal and transversal variabilities of the information. First, the study of the variability of the profile over time was undertaken. Secondly, the variability of black powders and ammonium nitrate fertilisers within the same source and between different sources was evaluated. The contribution of this information to the investigation of explosives was then evaluated and discussed. --------------------------------------------------------------------------------------------------- Le nombre croissant d'attentats à la bombe impliquant des engins explosifs artisanaux, ainsi que la nature des charges explosives, constituent une préoccupation majeure pour les autorités d'application de la loi et les organismes de sécurité. Les substances utilisées dans les charges explosives sont souvent des produits du quotidien, détournés de leurs applications licites. Par conséquent, réduire ou limiter l'accessibilité de ces produits dans un but de prévention est difficile. Le nitrate d'ammonium, employé dans l'agriculture comme engrais, est utilisé dans des petits et grands engins explosifs artisanaux. La poudre noire, initialement dédiée à la chasse et au tir sportif, est fréquemment utilisée comme charge explosive dans les pipe bombs, qui causent des dommages importants. Si les développements des techniques d'analyse des explosifs n'ont cessé de repousser les limites de détection, leur contribution réelle à l'investigation des explosifs est limitée en termes de discrimination de sources. Une nouvelle technologie qui donne des résultats prometteurs a fait son apparition en science forensique: la spectrométrie de masse à rapport isotopique (IRMS). Sa première application en science forensique remonte à 1979. Liu et al. ont analysé des plants de cannabis provenant de différents pays [Liu et al. 1979]. Cette étude préliminaire, basée sur quelques analyses, a mis en évidence le potentiel de l'IRMS à discriminer des spécimens provenant de sources différentes. Trente ans plus tard, l'intérêt marqué pour cette nouvelle technologie en science forensique se traduit par un nombre florissant de publications. Les innombrables applications de l'IRMS à une large gamme de matériaux et de substances attestent de son succès et suggèrent que la technique est prête à être utilisée en science forensique. Cependant, de nombreuses études sont caractérisées par un manque de méthodologie et de données fondamentales. Elles ont été menées sans définir les hypothèses de recherche et en appliquant cette technique de façon exploratoire sur un échantillonnage restreint. Cette manière de procéder ne permet souvent pas au chercheur de répondre à un certain nombre de questions, tels que: est-ce que deux spécimens proviennent de la même source, qu'entend-on par source ou encore quelle est l'intravariabilité d'une substance? La production de résultats positifs a prévalu au détriment des fondamentaux de science forensique. Cette recherche s'est attachée à évaluer la contribution réelle de l'information isotopique dans les investigations en matière d'explosifs. Plus particulièrement, cette évaluation s'est basée sur un échantillonnage constitué de poudres noires et d'engrais à base de nitrate d'ammonium provenant de sources connues. La méthodologie développée dans ce travail a permis non seulement de mettre en évidence des éléments cruciaux relatifs à la méthode d'analyse elle-même, mais également d'évaluer la variabilité de l'information isotopique d'un point de vue longitudinal et transversal. Dans un premier temps, l'évolution du profil en fonction du temps a été étudiée. Dans un second temps, la variabilité du profil des poudres noires et des engrais à base de nitrate d'ammonium au sein d'une même source et entre différentes sources a été évaluée. La contribution de cette information dans le cadre des investigations d'explosifs a ensuite été discutée et évaluée.

Associer et évaluer

Le forensicien joue fréquemment le rôle d'expert judiciaire. Dans cette responsabilité, il doit par exemple évaluer le lien qu'est susceptible d'entretenir une trace avec une source putative (une personne, un objet) donnée. L'expert examine aussi parfois la relation entre deux traces (proviennent-elles de la même source ?), combine les indices, ou interprète les activités possibles en regard des traces recueillies. Un mouvement dominant et intégrateur préconise d'effectuer cette évaluation au moyen de probabilités qui expriment dans un cadre formel les incertitudes inhérentes à ce genre de questions. Basé sur le théorème découvert par le révérend Bayes sur la probabilité des causes, le rapport de vraisemblance équilibre le point de vue de l'accusation (par exemple, probabilité de la trace, sachant que x en est à l'origine) et de la défense (la probabilité de la trace si la source n'est pas x). L'exploitation de ce modèle fait appel à l'expérience de l'expert, mais aussi à de grandes quantités de données représentatives qui doivent encore être rassemblées. Une tendance consiste aussi à exploiter pour cela les données stockées par l'utilisation de systèmes automatisés (empreintes digitales, projectiles, etc.). De nouvelles possibilités d'extraire des caractéristiques encore inexplorées à partir des traces sont susceptibles d'augmenter considérablement les moyens pour les experts judiciaires d'apporter des réponses probabilistes dans des circonstances toujours plus variées aux autorités judiciaires qui les mandatent.

Reproductive conflicts and egg discrimination in a socially polymorphic ant

The ability to discriminate against competitors shapes cooperation and conflicts in all forms of social life. In insect societies, workers may detect and destroy eggs laid by other workers or by foreign queens, which can contribute to regulate reproductive conflicts among workers and queens. Variation in colony kin structure affects the magnitude of these conflicts and the diversity of cues used for discrimination, but the impact of the number of queens per colony on the ability of workers to discriminate between eggs of diverse origin has so far not been investigated. Here, we examined whether workers from the socially polymorphic ant Formica selysi distinguished eggs laid by nestmate workers from eggs laid by nestmate queens, as well as eggs laid by foreign queens from eggs laid by nestmate queens. Workers from single- and multiple-queen colonies discriminated worker-laid from queen-laid eggs, and eliminated the former. This suggests that workers collectively police each other in order to limit the colony-level costs of worker reproduction and not because of relatedness differences towards queens' and workers' sons. Workers from single-queen colonies discriminated eggs laid by foreign queens of the same social structure from eggs laid by nestmate queens. In contrast, workers from multiple-queen colonies did not make this distinction, possibly because cues on workers or eggs are more diverse. Overall, these data indicate that the ability of F. selysi workers to discriminate eggs is sufficient to restrain worker reproduction but does not permit discrimination between matrilines in multiple-queen colonies.

Actualiser le passé : figures antiques du Moyen Âge à la Renaissance

Résumé : En littérature comme dans les arts figuratifs, voire dans la réalité vécue, l'Antiquité se révèle avoir une proximité plus ou moins grande selon les périodes et les auteurs, mais elle a toujours été présente, toujours féconde. La frontière poreuse entre l'ancien et le moderne fait de l'Antiquité et du Moyen Âge, puis de l'Antiquité et de l'early modern des vases communicants. C'est là une conviction aujourd'hui largement partagée et plusieurs manifestations récentes ont eu pour objet cet aspect-clé de la culture occidentale. Les contributions réunies dans les présents Actes sont le fruit d'un colloque interdisciplinaire de deux jours (13 et 14 mai 2011) organisé par le Centre d'Études Médiévales et Post-Médiévales (CEMEP) de l'Université de Lausanne ; elles ont, chacune, apporté leur pierre à une réflexion en marche en portant des regards croisés sur les formes d'actualisation que connaissent - entre continuités et discontinuités - les figures antiques du Moyen Âge à la Renaissance. Le volume s'articule en trois parties, dans lesquelles le lecteur trouvera des contributions dues à la plume de spécialistes de l'histoire, de l'histoire de l'art et de la littérature : I. Réécritures : entre éthique et esthétique II. Translations politiques III. Actualisation : du Moyen Âge à la modernité

Enquêter

L'enquête criminelle veut comprendre des événements singuliers, identifier les personnes impliquées et délimiter leur rôle en regard d'un ensemble de règles. Le raisonnement chemine dans les deux sens. Les traces prélevées sur les lieux indiquent ce qui s'est passé et aident à décrite les entités pertinentes, voire de pointer directement sur un ensemble de personnes et d'objets. A l'inverse, le raisonnement part souvent de cercles de personnes, cherche à comprendre les relations qu'elles entretiennent entre elles et examine les liens potentiels avec des activités. C'est parfois de grandes quantités d'information qu'il faut gérer et interpréter par la construction de banques de données et l'élaboration de moyens de visualiser une information complexe. Le forensicien résout aussi dans une grande variété de circonstances la terrible inconnue de l'identité des personnes décédées. Les méthodes de l'enquête criminelle et d'identification portent sur des personnes et des lieux incertains. Les conséquences désagréables que peuvent subir les intéressés faussement désignés et leurs proches impliquent systématiquement une analyse des risques, notamment une délimitation claire du potentiel et des limites des méthodes développées.

The association between drinking motives and alcohol-related consequences - room for biases and measurement issues?

Aims  To investigate whether the predominant finding of generalized positive associations between self-rated motives for drinking alcohol and negative consequences of drinking alcohol are influenced by (i) using raw scores of motives that may weight inter-individual response behaviours too strongly, and (ii) predictor-criterion contamination by using consequence items where respondents attribute alcohol use as the cause. Design  Cross-sectional study within the European School Survey Project on Alcohol and other Drugs (ESPAD). Setting  School classes. Participants  Students, aged 13-16 (n = 5633). Measurements  Raw, rank and mean-variance standardized scores of the Drinking Motives Questionnaire-Revised (DMQ-R); four consequences: serious problems with friends, sexual intercourse regretted the next day, physical fights and troubles with the police, each itemized with attribution ('because of your alcohol use') and without. Findings  As found previously in the literature, raw scores for all drinking motives had positive associations with negative consequences of drinking, while transformed (rank or Z) scores showed a more specific pattern: external reinforcing motives (social, conformity) had negative and internal reinforcing motives (enhancement, coping) had non-significant or positive associations with negative consequences. Attributed consequences showed stronger associations with motives than non-attributed ones. Conclusion  Standard scoring of the Drinking Motives Questionnaire (Revised) fails to capture motives in a way that permits specific associations with different negative consequences to be identified, whereas use of rank or Z-scores does permit this. Use of attributed consequences overestimates the association with drinking motives.