Impact of brain aging and neurodegeneration on cognition: evidence from MRI.

PURPOSE OF REVIEW: We present an overview of recent concepts in mechanisms underlying cognitive decline associated with brain aging and neurodegeneration from the perspective of MRI. RECENT FINDINGS: Recent findings challenge the established link between neuroimaging biomarkers of neurodegeneration and age-related or disease-related cognitive decline. Amyloid burden, white matter hyperintensities and local patterns of brain atrophy seem to have differential impact on cognition, particularly on episodic and working memory - the most vulnerable domains in 'normal aging' and Alzheimer's disease. Studies suggesting that imaging biomarkers of neurodegeneration are independent of amyloid-β give rise to new hypothesis regarding the pathological cascade in Alzheimer's disease. Findings in patients with autosomal-dominant Alzheimer's disease confirm the notion of differential temporal trajectory of amyloid deposition and brain atrophy to add another layer of complexity on the basic mechanisms of cognitive aging and neurodegeneration. Finally, the concept of cognitive reserve in 'supernormal aging' is questioned by evidence for the preservation of neurochemical, structural and functional brain integrity in old age rather than recruitment of 'reserves' for maintaining cognitive abilities. SUMMARY: Recent advances in clinical neuroscience, brain imaging and genetics challenge pathophysiological hypothesis of neurodegeneration and cognitive aging dominating the field in the last decade and call for reconsidering the choice of therapeutic window for early intervention.

Generation and characterization of a Notch1 signaling-specific reporter mouse line.

Signaling through the Notch1 receptor is essential for the control of numerous developmental processes during embryonic life as well as in adult tissue homeostasis and disease. Since the outcome of Notch1 signaling is highly context-dependent, and its precise physiological and pathological role in many organs is unclear, it is of great interest to localize and identify the cells that receive active Notch1 signals in vivo. Here, we report the generation and characterization of a BAC-transgenic mouse line, N1-Gal4VP16, that when crossed to a Gal4-responsive reporter mouse line allowed the identification of cells undergoing active Notch1 signaling in vivo. Analysis of embryonic and adult N1-Gal4VP16 mice demonstrated that the activation pattern of the transgene coincides with previously observed activation patterns of the endogenous Notch1 receptor. Thus, this novel reporter mouse line provides a unique tool to specifically investigate the spatial and temporal aspects of Notch1 signaling in vivo. genesis 50:700-710, 2012. © 2012 Wiley Periodicals, Inc.

Characterization of sustained BOLD activation in the rat barrel cortex and neurochemical consequences.

To date, only a couple of functional MR spectroscopy (fMRS) studies were conducted in rats. Due to the low temporal resolution of (1)H MRS techniques, prolonged stimulation paradigms are necessary for investigating the metabolic outcome in the rat brain during functional challenge. However, sustained activation of cortical areas is usually difficult to obtain due to neural adaptation. Anesthesia, habituation, high variability of the basal state metabolite concentrations as well as low concentrations of the metabolites of interest such as lactate (Lac), glucose (Glc) or γ-aminobutyric acid (GABA) and small expected changes of metabolite concentrations need to be addressed. In the present study, the rat barrel cortex was reliably and reproducibly activated through sustained trigeminal nerve (TGN) stimulation. In addition, TGN stimulation induced significant positive changes in lactate (+1.01μmol/g, p<0.008) and glutamate (+0.92μmol/g, p<0.02) and significant negative aspartate changes (-0.63μmol/g, p<0.004) using functional (1)H MRS at 9.4T in agreement with previous changes observed in human fMRS studies. Finally, for the first time, the dynamics of lactate, glucose, aspartate and glutamate concentrations during sustained somatosensory activation in rats using fMRS were assessed. These results allow demonstrating the feasibility of fMRS measurements during prolonged barrel cortex activation in rats.

Reliability of methods used for the risk assessment of mixture of micropollutants in aquatic enviromments : from theoretical concepts to field observations

Ces dernières années, de nombreuses recherches ont mis en évidence les effets toxiques des micropolluants organiques pour les espèces de nos lacs et rivières. Cependant, la plupart de ces études se sont focalisées sur la toxicité des substances individuelles, alors que les organismes sont exposés tous les jours à des milliers de substances en mélange. Or les effets de ces cocktails ne sont pas négligeables. Cette thèse de doctorat s'est ainsi intéressée aux modèles permettant de prédire le risque environnemental de ces cocktails pour le milieu aquatique. Le principal objectif a été d'évaluer le risque écologique des mélanges de substances chimiques mesurées dans le Léman, mais aussi d'apporter un regard critique sur les méthodologies utilisées afin de proposer certaines adaptations pour une meilleure estimation du risque. Dans la première partie de ce travail, le risque des mélanges de pesticides et médicaments pour le Rhône et pour le Léman a été établi en utilisant des approches envisagées notamment dans la législation européenne. Il s'agit d'approches de « screening », c'est-à-dire permettant une évaluation générale du risque des mélanges. Une telle approche permet de mettre en évidence les substances les plus problématiques, c'est-à-dire contribuant le plus à la toxicité du mélange. Dans notre cas, il s'agit essentiellement de 4 pesticides. L'étude met également en évidence que toutes les substances, même en trace infime, contribuent à l'effet du mélange. Cette constatation a des implications en terme de gestion de l'environnement. En effet, ceci implique qu'il faut réduire toutes les sources de polluants, et pas seulement les plus problématiques. Mais l'approche proposée présente également un biais important au niveau conceptuel, ce qui rend son utilisation discutable, en dehors d'un screening, et nécessiterait une adaptation au niveau des facteurs de sécurité employés. Dans une deuxième partie, l'étude s'est portée sur l'utilisation des modèles de mélanges dans le calcul de risque environnemental. En effet, les modèles de mélanges ont été développés et validés espèce par espèce, et non pour une évaluation sur l'écosystème en entier. Leur utilisation devrait donc passer par un calcul par espèce, ce qui est rarement fait dû au manque de données écotoxicologiques à disposition. Le but a été donc de comparer, avec des valeurs générées aléatoirement, le calcul de risque effectué selon une méthode rigoureuse, espèce par espèce, avec celui effectué classiquement où les modèles sont appliqués sur l'ensemble de la communauté sans tenir compte des variations inter-espèces. Les résultats sont dans la majorité des cas similaires, ce qui valide l'approche utilisée traditionnellement. En revanche, ce travail a permis de déterminer certains cas où l'application classique peut conduire à une sous- ou sur-estimation du risque. Enfin, une dernière partie de cette thèse s'est intéressée à l'influence que les cocktails de micropolluants ont pu avoir sur les communautés in situ. Pour ce faire, une approche en deux temps a été adoptée. Tout d'abord la toxicité de quatorze herbicides détectés dans le Léman a été déterminée. Sur la période étudiée, de 2004 à 2009, cette toxicité due aux herbicides a diminué, passant de 4% d'espèces affectées à moins de 1%. Ensuite, la question était de savoir si cette diminution de toxicité avait un impact sur le développement de certaines espèces au sein de la communauté des algues. Pour ce faire, l'utilisation statistique a permis d'isoler d'autres facteurs pouvant avoir une influence sur la flore, comme la température de l'eau ou la présence de phosphates, et ainsi de constater quelles espèces se sont révélées avoir été influencées, positivement ou négativement, par la diminution de la toxicité dans le lac au fil du temps. Fait intéressant, une partie d'entre-elles avait déjà montré des comportements similaires dans des études en mésocosmes. En conclusion, ce travail montre qu'il existe des modèles robustes pour prédire le risque des mélanges de micropolluants sur les espèces aquatiques, et qu'ils peuvent être utilisés pour expliquer le rôle des substances dans le fonctionnement des écosystèmes. Toutefois, ces modèles ont bien sûr des limites et des hypothèses sous-jacentes qu'il est important de considérer lors de leur application. - Depuis plusieurs années, les risques que posent les micropolluants organiques pour le milieu aquatique préoccupent grandement les scientifiques ainsi que notre société. En effet, de nombreuses recherches ont mis en évidence les effets toxiques que peuvent avoir ces substances chimiques sur les espèces de nos lacs et rivières, quand elles se retrouvent exposées à des concentrations aiguës ou chroniques. Cependant, la plupart de ces études se sont focalisées sur la toxicité des substances individuelles, c'est à dire considérées séparément. Actuellement, il en est de même dans les procédures de régulation européennes, concernant la partie évaluation du risque pour l'environnement d'une substance. Or, les organismes sont exposés tous les jours à des milliers de substances en mélange, et les effets de ces "cocktails" ne sont pas négligeables. L'évaluation du risque écologique que pose ces mélanges de substances doit donc être abordé par de la manière la plus appropriée et la plus fiable possible. Dans la première partie de cette thèse, nous nous sommes intéressés aux méthodes actuellement envisagées à être intégrées dans les législations européennes pour l'évaluation du risque des mélanges pour le milieu aquatique. Ces méthodes sont basées sur le modèle d'addition des concentrations, avec l'utilisation des valeurs de concentrations des substances estimées sans effet dans le milieu (PNEC), ou à partir des valeurs des concentrations d'effet (CE50) sur certaines espèces d'un niveau trophique avec la prise en compte de facteurs de sécurité. Nous avons appliqué ces méthodes à deux cas spécifiques, le lac Léman et le Rhône situés en Suisse, et discuté les résultats de ces applications. Ces premières étapes d'évaluation ont montré que le risque des mélanges pour ces cas d'étude atteint rapidement une valeur au dessus d'un seuil critique. Cette valeur atteinte est généralement due à deux ou trois substances principales. Les procédures proposées permettent donc d'identifier les substances les plus problématiques pour lesquelles des mesures de gestion, telles que la réduction de leur entrée dans le milieu aquatique, devraient être envisagées. Cependant, nous avons également constaté que le niveau de risque associé à ces mélanges de substances n'est pas négligeable, même sans tenir compte de ces substances principales. En effet, l'accumulation des substances, même en traces infimes, atteint un seuil critique, ce qui devient plus difficile en terme de gestion du risque. En outre, nous avons souligné un manque de fiabilité dans ces procédures, qui peuvent conduire à des résultats contradictoires en terme de risque. Ceci est lié à l'incompatibilité des facteurs de sécurité utilisés dans les différentes méthodes. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons étudié la fiabilité de méthodes plus avancées dans la prédiction de l'effet des mélanges pour les communautés évoluant dans le système aquatique. Ces méthodes reposent sur le modèle d'addition des concentrations (CA) ou d'addition des réponses (RA) appliqués sur les courbes de distribution de la sensibilité des espèces (SSD) aux substances. En effet, les modèles de mélanges ont été développés et validés pour être appliqués espèce par espèce, et non pas sur plusieurs espèces agrégées simultanément dans les courbes SSD. Nous avons ainsi proposé une procédure plus rigoureuse, pour l'évaluation du risque d'un mélange, qui serait d'appliquer d'abord les modèles CA ou RA à chaque espèce séparément, et, dans une deuxième étape, combiner les résultats afin d'établir une courbe SSD du mélange. Malheureusement, cette méthode n'est pas applicable dans la plupart des cas, car elle nécessite trop de données généralement indisponibles. Par conséquent, nous avons comparé, avec des valeurs générées aléatoirement, le calcul de risque effectué selon cette méthode plus rigoureuse, avec celle effectuée traditionnellement, afin de caractériser la robustesse de cette approche qui consiste à appliquer les modèles de mélange sur les courbes SSD. Nos résultats ont montré que l'utilisation de CA directement sur les SSDs peut conduire à une sous-estimation de la concentration du mélange affectant 5 % ou 50% des espèces, en particulier lorsque les substances présentent un grand écart- type dans leur distribution de la sensibilité des espèces. L'application du modèle RA peut quant à lui conduire à une sur- ou sous-estimations, principalement en fonction de la pente des courbes dose- réponse de chaque espèce composant les SSDs. La sous-estimation avec RA devient potentiellement importante lorsque le rapport entre la EC50 et la EC10 de la courbe dose-réponse des espèces est plus petit que 100. Toutefois, la plupart des substances, selon des cas réels, présentent des données d' écotoxicité qui font que le risque du mélange calculé par la méthode des modèles appliqués directement sur les SSDs reste cohérent et surestimerait plutôt légèrement le risque. Ces résultats valident ainsi l'approche utilisée traditionnellement. Néanmoins, il faut garder à l'esprit cette source d'erreur lorsqu'on procède à une évaluation du risque d'un mélange avec cette méthode traditionnelle, en particulier quand les SSD présentent une distribution des données en dehors des limites déterminées dans cette étude. Enfin, dans la dernière partie de cette thèse, nous avons confronté des prédictions de l'effet de mélange avec des changements biologiques observés dans l'environnement. Dans cette étude, nous avons utilisé des données venant d'un suivi à long terme d'un grand lac européen, le lac Léman, ce qui offrait la possibilité d'évaluer dans quelle mesure la prédiction de la toxicité des mélanges d'herbicide expliquait les changements dans la composition de la communauté phytoplanctonique. Ceci à côté d'autres paramètres classiques de limnologie tels que les nutriments. Pour atteindre cet objectif, nous avons déterminé la toxicité des mélanges sur plusieurs années de 14 herbicides régulièrement détectés dans le lac, en utilisant les modèles CA et RA avec les courbes de distribution de la sensibilité des espèces. Un gradient temporel de toxicité décroissant a pu être constaté de 2004 à 2009. Une analyse de redondance et de redondance partielle, a montré que ce gradient explique une partie significative de la variation de la composition de la communauté phytoplanctonique, même après avoir enlevé l'effet de toutes les autres co-variables. De plus, certaines espèces révélées pour avoir été influencées, positivement ou négativement, par la diminution de la toxicité dans le lac au fil du temps, ont montré des comportements similaires dans des études en mésocosmes. On peut en conclure que la toxicité du mélange herbicide est l'un des paramètres clés pour expliquer les changements de phytoplancton dans le lac Léman. En conclusion, il existe diverses méthodes pour prédire le risque des mélanges de micropolluants sur les espèces aquatiques et celui-ci peut jouer un rôle dans le fonctionnement des écosystèmes. Toutefois, ces modèles ont bien sûr des limites et des hypothèses sous-jacentes qu'il est important de considérer lors de leur application, avant d'utiliser leurs résultats pour la gestion des risques environnementaux. - For several years now, the scientists as well as the society is concerned by the aquatic risk organic micropollutants may pose. Indeed, several researches have shown the toxic effects these substances may induce on organisms living in our lakes or rivers, especially when they are exposed to acute or chronic concentrations. However, most of the studies focused on the toxicity of single compounds, i.e. considered individually. The same also goes in the current European regulations concerning the risk assessment procedures for the environment of these substances. But aquatic organisms are typically exposed every day simultaneously to thousands of organic compounds. The toxic effects resulting of these "cocktails" cannot be neglected. The ecological risk assessment of mixtures of such compounds has therefore to be addressed by scientists in the most reliable and appropriate way. In the first part of this thesis, the procedures currently envisioned for the aquatic mixture risk assessment in European legislations are described. These methodologies are based on the mixture model of concentration addition and the use of the predicted no effect concentrations (PNEC) or effect concentrations (EC50) with assessment factors. These principal approaches were applied to two specific case studies, Lake Geneva and the River Rhône in Switzerland, including a discussion of the outcomes of such applications. These first level assessments showed that the mixture risks for these studied cases exceeded rapidly the critical value. This exceeding is generally due to two or three main substances. The proposed procedures allow therefore the identification of the most problematic substances for which management measures, such as a reduction of the entrance to the aquatic environment, should be envisioned. However, it was also showed that the risk levels associated with mixtures of compounds are not negligible, even without considering these main substances. Indeed, it is the sum of the substances that is problematic, which is more challenging in term of risk management. Moreover, a lack of reliability in the procedures was highlighted, which can lead to contradictory results in terms of risk. This result is linked to the inconsistency in the assessment factors applied in the different methods. In the second part of the thesis, the reliability of the more advanced procedures to predict the mixture effect to communities in the aquatic system were investigated. These established methodologies combine the model of concentration addition (CA) or response addition (RA) with species sensitivity distribution curves (SSD). Indeed, the mixture effect predictions were shown to be consistent only when the mixture models are applied on a single species, and not on several species simultaneously aggregated to SSDs. Hence, A more stringent procedure for mixture risk assessment is proposed, that would be to apply first the CA or RA models to each species separately and, in a second step, to combine the results to build an SSD for a mixture. Unfortunately, this methodology is not applicable in most cases, because it requires large data sets usually not available. Therefore, the differences between the two methodologies were studied with datasets created artificially to characterize the robustness of the traditional approach applying models on species sensitivity distribution. The results showed that the use of CA on SSD directly might lead to underestimations of the mixture concentration affecting 5% or 50% of species, especially when substances present a large standard deviation of the distribution from the sensitivity of the species. The application of RA can lead to over- or underestimates, depending mainly on the slope of the dose-response curves of the individual species. The potential underestimation with RA becomes important when the ratio between the EC50 and the EC10 for the dose-response curve of the species composing the SSD are smaller than 100. However, considering common real cases of ecotoxicity data for substances, the mixture risk calculated by the methodology applying mixture models directly on SSDs remains consistent and would rather slightly overestimate the risk. These results can be used as a theoretical validation of the currently applied methodology. Nevertheless, when assessing the risk of mixtures, one has to keep in mind this source of error with this classical methodology, especially when SSDs present a distribution of the data outside the range determined in this study Finally, in the last part of this thesis, we confronted the mixture effect predictions with biological changes observed in the environment. In this study, long-term monitoring of a European great lake, Lake Geneva, provides the opportunity to assess to what extent the predicted toxicity of herbicide mixtures explains the changes in the composition of the phytoplankton community next to other classical limnology parameters such as nutrients. To reach this goal, the gradient of the mixture toxicity of 14 herbicides regularly detected in the lake was calculated, using concentration addition and response addition models. A decreasing temporal gradient of toxicity was observed from 2004 to 2009. Redundancy analysis and partial redundancy analysis showed that this gradient explains a significant portion of the variation in phytoplankton community composition, even when having removed the effect of all other co-variables. Moreover, some species that were revealed to be influenced positively or negatively, by the decrease of toxicity in the lake over time, showed similar behaviors in mesocosms studies. It could be concluded that the herbicide mixture toxicity is one of the key parameters to explain phytoplankton changes in Lake Geneva. To conclude, different methods exist to predict the risk of mixture in the ecosystems. But their reliability varies depending on the underlying hypotheses. One should therefore carefully consider these hypotheses, as well as the limits of the approaches, before using the results for environmental risk management

Comprehensive spatiotemporal transcriptomic analyses of the ganglionic eminences demonstrate the uniqueness of its caudal subdivision.

The elucidation of mechanisms underlying telencephalic neural development has been limited by the lack of knowledge regarding the molecular and cellular aspects of the ganglionic eminence (GE), an embryonic structure that supplies the brain with diverse sets of GABAergic neurons. Here, we report a comprehensive transcriptomic analysis of this structure including its medial (MGE), lateral (LGE) and caudal (CGE) subdivisions and its temporal dynamics in 12.5 to 16 day-old rat embryos. Surprisingly, comparison across subdivisions showed that CGE gene expression was the most unique providing unbiased genetic evidence for its differentiation from MGE and LGE. The molecular signature of the CGE comprised a large set of genes, including Rwdd3, Cyp26b1, Nr2f2, Egr3, Cpta1, Slit3, and Hod, of which several encode cell signaling and migration molecules such as WNT5A, DOCK9, VSNL1 and PRG1. Temporal analysis of the MGE revealed differential expression of unique sets of cell specification and migration genes, with early expression of Hes1, Lhx2, Ctgf and Mdk, and late enrichment of Olfm3, SerpinE2 and Wdr44. These GE profiles reveal new candidate regulators of spatiotemporally governed GABAergic neuronogenesis.

Ecological and historical drivers of diversification in the fly genus Chiastocheta Pokorny.

Coevolution is among the main forces shaping the biodiversity on Earth. In Eurasia, one of the best-known plant-insect interactions showing highly coevolved features involves the fly genus Chiastocheta and its host-plant Trollius. Although this system has been widely studied from an ecological point of view, the phylogenetic relationships and biogeographic history of the flies have remained little investigated. In this integrative study, we aim to test the monophyly of the five Chiastocheta eco-morphological groups, defined by Pellmyr in 1992, by inferring a mitochondrial phylogeny. We further apply a new approach to assess the effect of (i) different molecular substitution rates and (ii) phylogenetic uncertainty on the inference of the spatio-temporal evolution of the group. From a taxonomic point of view, we demonstrate that only two of Pellmyr's groups (rotundiventris and dentifera) are phylogenetically supported, the other species appearing para- or polyphyletic. We also identify the position of C. lophota, which was not included in previous surveys. From a spatio-temporal perspective, we show that the genus arose during the Pliocene in Europe. Our results also indicate that at least four large-scale dispersal events are required to explain the current distribution of Chiastocheta. Moreover, each dispersal to or from Asia is associated with a host-shift and seems to correspond to an increase in speciation rates. Finally, we highlight the correlation between diversification and climatic fluctuations, which indicate that the cycles of global cooling over the last million years had an influence on the radiation of the group.

Extinction debt of high-mountain plants under 21st-century climate change

Quantitative estimates of the range loss of mountain plants under climate change have so far mostly relied on static geographical projections of species' habitat shifts(1-3). Here, we use a hybrid model(4) that combines such projections with simulations of demography and seed dispersal to forecast the climate-driven spatio-temporal dynamics of 150 high-mountain plant species across the European Alps. This model predicts average range size reductions of 44-50% by the end of the twenty-first century, which is similar to projections from the most 'optimistic' static model (49%). However, the hybrid model also indicates that population dynamics will lag behind climatic trends and that an average of 40% of the range still occupied at the end of the twenty-first century will have become climatically unsuitable for the respective species, creating an extinction debt(5,6). Alarmingly, species endemic to the Alps seem to face the highest range losses. These results caution against optimistic conclusions from moderate range size reductions observed during the twenty-first century as they are likely to belie more severe longer-term effects of climate warming on mountain plants.

Représentations institutionnelles du cancer [Institutional representations of cancer]

Current institutional and official representations of cancer are: coordination, integration, team approaches, quality management, full informed consent, patient centered communication and empowerment. Web access, comprehensive care plan summaries patient centered healthcare interactions and evidence-based programs are different ways of delivering the comprehensive care and follow-up cancer survivors deserve. The question remains, how to best explore and respect, in the meantime, more subjective dimensions such as patient beliefs, values, the meaning of the illness, preferences and needs. These aspects are fundamental elements in the construction of a trusting relationship, so as to find common ground, to be open to discuss anxiety and doubts and to provide information tailored to suit the patient's level of understanding, in order to reduce vulnerability to the feeling of being "lost in transition".

The role of actions in auditory object discrimination.

Action representations can interact with object recognition processes. For example, so-called mirror neurons respond both when performing an action and when seeing or hearing such actions. Investigations of auditory object processing have largely focused on categorical discrimination, which begins within the initial 100 ms post-stimulus onset and subsequently engages distinct cortical networks. Whether action representations themselves contribute to auditory object recognition and the precise kinds of actions recruiting the auditory-visual mirror neuron system remain poorly understood. We applied electrical neuroimaging analyses to auditory evoked potentials (AEPs) in response to sounds of man-made objects that were further subdivided between sounds conveying a socio-functional context and typically cuing a responsive action by the listener (e.g. a ringing telephone) and those that are not linked to such a context and do not typically elicit responsive actions (e.g. notes on a piano). This distinction was validated psychophysically by a separate cohort of listeners. Beginning approximately 300 ms, responses to such context-related sounds significantly differed from context-free sounds both in the strength and topography of the electric field. This latency is >200 ms subsequent to general categorical discrimination. Additionally, such topographic differences indicate that sounds of different action sub-types engage distinct configurations of intracranial generators. Statistical analysis of source estimations identified differential activity within premotor and inferior (pre)frontal regions (Brodmann's areas (BA) 6, BA8, and BA45/46/47) in response to sounds of actions typically cuing a responsive action. We discuss our results in terms of a spatio-temporal model of auditory object processing and the interplay between semantic and action representations.

Unraveling dynamics of human physical activity patterns in chronic pain conditions.

Chronic pain is a complex disabling experience that negatively affects the cognitive, affective and physical functions as well as behavior. Although the interaction between chronic pain and physical functioning is a well-accepted paradigm in clinical research, the understanding of how pain affects individuals' daily life behavior remains a challenging task. Here we develop a methodological framework allowing to objectively document disruptive pain related interferences on real-life physical activity. The results reveal that meaningful information is contained in the temporal dynamics of activity patterns and an analytical model based on the theory of bivariate point processes can be used to describe physical activity behavior. The model parameters capture the dynamic interdependence between periods and events and determine a 'signature' of activity pattern. The study is likely to contribute to the clinical understanding of complex pain/disease-related behaviors and establish a unified mathematical framework to quantify the complex dynamics of various human activities.

How the visual brain encodes and keeps track of time.

Time is embedded in any sensory experience: the movements of a dance, the rhythm of a piece of music, the words of a speaker are all examples of temporally structured sensory events. In humans, if and how visual cortices perform temporal processing remains unclear. Here we show that both primary visual cortex (V1) and extrastriate area V5/MT are causally involved in encoding and keeping time in memory and that this involvement is independent from low-level visual processing. Most importantly we demonstrate that V1 and V5/MT come into play simultaneously and seem to be functionally linked during interval encoding, whereas they operate serially (V1 followed by V5/MT) and seem to be independent while maintaining temporal information in working memory. These data help to refine our knowledge of the functional properties of human visual cortex, highlighting the contribution and the temporal dynamics of V1 and V5/MT in the processing of the temporal aspects of visual information.

Analysis of the mechanisms controlling the activity of flp1, a chromosomal passenger protein in the fission Schizosaccharomyces pombe

ABSTRACT In S. cerevisiae, the protein phosphatase Cdc14pwt is essential far mitotic exit through its contribution to reducing mitotic CDK activity. But Cdc14pwt also acts as a mare general temporal coordinator of mid and late mitotic events by controlling the partitioning of DNA, microtubule stability and cytokinesis. Cdc14pwt orthologs are well conserved from yeasts to humans, and sequence comparison revealed the presence of three domains, A, B and C, of which A and B form the catalytic domain. Cdc14pwt orthologs are regulated (in part) through cell cycle dependent changes in their localization. Some of them are thought to be kept inactive by sequestration in the nucleolus during interphase. This is the case for flp1pwt, the single identified Cdc14pwt ortholog in the fission yeast S. pombe. In early mitosis, flp1pwt leaves the nucleolus and localizes to the kinetochores, the contractile ring and the mitotic spindle, suggesting that it has multiple substrates and regulates many mitotic processes. flp1D cells show a high chromosome loss rate and septation defects, suggesting a role for flp1wt in the fidelity of chromosome transmission and cytokinesis. The aim of this study is to characterize the mechanisms underlying flp1pwt functions and the control of its activity. A structure-function analysis has revealed that the presence of both A and B domains is required for biological function and for proper flp1pwt mitotic localization. In contrast, the C domain of flp1pwt is responsible for its proper nucleolar localization in G2/interphase. My data suggest that dephosphorylation of substrates by flp1pwt is not necessary for any changes in localization of flp1pwt except that at the medial ring. In that particular case, the catalytic activity of flp1pwt is required for efficient localization, therefore revealing an additional level of regulation. All the functions of flp1pwt assayed to date require its catalytic activity, emphasizing the importance of further identification of its substrates. As described for other orthologs, the capability of selfinteraction and phosphorylation status might help to control flp1pwt activity. My data suggest that flp1pwt forms oligomers in vivo and that phosphorylation is not essential far localization changes of the protein. In addition, the hypophosphorylated form of flp1pwt might be specifically involved in the promotion of cytokinesis. The results of this study suggest that multiple modes of regulation including localization, selfassociation and phosphorylation allow a fine-tuning regulation of flp1pwt phosphatase activity, and more generally that of Cdc14pwt family of phosphatases. RESUME Chez la levure S. cerevisiae, la protéine phosphatase Cdc14pwt est essentielle pour la sortie de mitose du fait de sa contribution dans la réduction d'activité des CDK mitotiques. Comme elle contrôle également le partage de l'ADN, la stabilité des microtubules et la cytokinèse, Cdc14pwt est en fait considérée comme un coordinateur temporel général des évènements de milieu et de fin de mitose. Les orthologues de Cdc14pwt sont bien conservés, des levures jusqu'à l'espèce humaine. Des comparaisons de séquence ont révélé la présence de trois domaines A, B et C, les deux premiers constituant le domaine catalytique. Ils sont régulés (en partie) via des changements dans leur localisation, eux-mêmes dépendants du cycle cellulaire. Plusieurs de ces orthologues sont supposés inactivés par séquestration dans le nucléole en interphase, ce qui est le cas de flp1pwt le seul orthologue de Cdc14pwt identifié chez la levure fissipare S, pombe. En début de mitose, flp1pwt quitte le nucléole et localise au niveau des kinetochores, de l'anneau contractile d'actine et du fuseau mitotique, ce qui laisse supposer de multiples substrats et fonctions. Comme les cellules délétées pour le gène flp1wt présentent un taux élevé de perte de chromosome et des défauts de septation, flp1pwt semble jouer un rôle dans la fidélité de la transmission du matériel génétique et la cytokinèse. Le but de cette étude est de caractériser les mécanismes impliqués dans les fonctions assurées par flp1pwt d'une part, et dans le contrôle de son activité d'autre part. Une analyse structure-fonction a révélé que la présence simultanée des deux domaines A et B est requise pour la fonction biologique de flp1pwt et sa localisation correcte pendant la mitose. Par contre, le domaine C de flp1pwt confère une localisation nucléolaire adéquate en G2/interphase. Mes données suggèrent que la déphosphorylation de substrats par flp1pwt est dispensable pour sa localisation correcte excepté celle à l'anneau médian, qui requiert dans ce cas, l'activité catalytique de flp1pwt, révélant ainsi un niveau de régulation supplémentaire. Toutes les fonctions de flp1 pwt testées jusqu'à présent nécessitent également son activité catalytique, ce qui accentue l'importance de l'identification future de ses substrats. Comme cela a déjà été décrit pour d'autres orthologues, la capacité d'auto-intéraction et le niveau de phosphorylation pourraient contrôler l'activité de flp1pwt. En effet, mes données suggèrent que flp1pwt forme des oligomères in vivo et que la phosphorylation n'est pas essentielle pour les changements de localisation observés pour la protéine. De plus, la forme hypophosphorylée de flp1pwt pourrait être spécifiquement impliquée dans la promotion de la cytokinèse. De multiples modes de régulation incluant la localisation, l'auto-association et la phosphorylation semblent permettre un contrôle fin et subtil de l'activité de la phosphatase flp1pwt, et plus généralement celle des protéines de la famille de Cdc14pwt.

Optical probing of sodium dynamics in neurons and astrocytes.

Changes in intracellular Na(+) concentration underlie essential neurobiological processes, but few reliable tools exist for their measurement. Here we characterize a new synthetic Na(+)-sensitive fluorescent dye, Asante Natrium Green (ANG), with unique properties. This indicator was excitable in the visible spectrum and by two-photon illumination, suffered little photobleaching and located to the cytosol were it remained for long durations without noticeable unwanted effects on basic cell properties. When used in brain tissue, ANG yielded a bright fluorescent signal during physiological Na(+) responses both in neurons and astrocytes. Synchronous electrophysiological and fluorometric recordings showed that ANG produced accurate Na(+) measurement in situ. This new Na(+) indicator opens innovative ways of probing neuronal circuits.

Nouveaux modes de consommation du tabac et de la nicotine [New modes of tobacco and nicotine use]

New ways of consuming tobacco or nicotine have recently been developed attracting smokers not only because of their novelty but also because they hope that it will decrease their health risks or will help them in smoking banned places. The objective of this paper is to review the current state of knowledge concerning the waterpipe, oral tobacco, nasal snuff, the electronic cigarette and tobacco heating devices. Although some products seem less harmful than cigarettes, we cannot encourage people to use them because we still do not have sufficient scientific data regarding their safety. Moreover, most of these products are addictive and we still do not know if they will play a role in harm reduction.

Predicting future distributions of mountain plants under climate change: does dispersal capacity matter?

Many studies have investigated the impacts that climate change could potentially have on the distribution of plant species, but few have attempted to constrain projections through plant dispersal limitations. Instead, most studies published so far have been using the simplification of considering dispersal as either unlimited or null. However, depending on a species' dispersal capacity, landscape fragmentation, and the rate of climatic change, these assumptions can lead to serious over- or underestimation of a species' future distribution. To quantify the discrepancies between unlimited, realistic, and no dispersal scenarios, we carried out projections of future distribution over the 21st century for 287 mountain plant species in a study area of the Western Swiss Alps. For each species, simulations were run for four dispersal scenarios (unlimited dispersal, no dispersal, realistic dispersal and realistic dispersal with long-distance dispersal events) and under four climate change scenarios. Although simulations accounting for realistic dispersal limitations did significantly differ from those considering dispersal as unlimited or null in terms of projected future distribution, using the unlimited dispersal simplification nevertheless provided good approximations for species extinctions under more moderate climate change scenarios. Overall, simulations accounting for dispersal limitations produced, for our mountainous study area, results that were significantly closer to unlimited dispersal than to no dispersal. Finally, analyzing the temporal pattern of species extinctions over the entire 21st century showed that, due to the possibility of a large number of species shifting their distribution to higher elevation, important species extinctions for our study area might not occur before the 2080-2100 time periods.