Constraints on the permeability structure of alluvial aquifers from the poro-elastic inversion of multi-frequency P-wave velocity logs

We have explored the possibility of obtaining first-order permeability estimates for saturated alluvial sediments based on the poro-elastic interpretation of the P-wave velocity dispersion inferred from sonic logs. Modern sonic logging tools designed for environmental and engineering applications allow one for P-wave velocity measurements at multiple emitter frequencies over a bandwidth covering 5 to 10 octaves. Methodological considerations indicate that, for saturated unconsolidated sediments in the silt to sand range and typical emitter frequencies ranging from approximately 1 to 30 kHz, the observable velocity dispersion should be sufficiently pronounced to allow one for reliable first-order estimations of the permeability structure. The corresponding predictions have been tested on and verified for a borehole penetrating a typical surficial alluvial aquifer. In addition to multifrequency sonic logs, a comprehensive suite of nuclear and electrical logs, an S-wave log, a litholog, and a limited number laboratory measurements of the permeability from retrieved core material were also available. This complementary information was found to be essential for parameterizing the poro-elastic inversion procedure and for assessing the uncertainty and internal consistency of corresponding permeability estimates. Our results indicate that the thus obtained permeability estimates are largely consistent with those expected based on the corresponding granulometric characteristics, as well as with the available evidence form laboratory measurements. These findings are also consistent with evidence from ocean acoustics, which indicate that, over a frequency range of several orders-of-magnitude, the classical theory of poro-elasticity is generally capable of explaining the observed P-wave velocity dispersion in medium- to fine-grained seabed sediments

Pulse wave amplitude drops during sleep are reliable surrogate markers of changes in cortical activity

Rapport de synthèseLe syndrome d'apnées obstructives du sommeil (SAOS) est une pathologie respiratoire fréquente. Sa prévalence est estimée entre 2 et 5% de la population adulte générale. Ses conséquences sont importantes. Notamment, une somnolence diurne, des troubles de la concentration, des troubles de la mémoire et une augmentation du risque d'accident de la route et du travail. Il représente également un facteur de risque cardiovasculaire indépendant.Ce syndrome est caractérisé par la survenue durant le sommeil d'obstructions répétées des voies aériennes supérieures. L'arrêt ou la diminution d'apport en oxygène vers les poumons entraîne des épisodes de diminution de la saturation en oxygène de l'hémoglobine. Les efforts ventilatoires visant à lever l'obstacle présent sur les voies aériennes causent de fréquents réveils à l'origine d'une fragmentation du sommeil.La polysomnographie (PSG) représente le moyen diagnostic de choix. Il consiste en l'enregistrement dans un laboratoire du sommeil et en présence d'un technicien diplômé, du tracé électroencéphalographique (EEG), de l'électrooculogramme (EOG), de l'électromyogramme mentonnier (EMG), du flux respiratoire nasal, de l'oxymétrie de pouls, de la fréquence cardiaque, de l'électrocardiogramme (ECG), des mouvements thoraciques et abdominaux, de la position du corps et des mouvements des jambes. L'examen est filmé par caméra infrarouge et les sons sont enregistrés.Cet examen permet entre autres mesures, de déterminer les événements respiratoires obstructifs nécessaires au diagnostic de syndrome d'apnée du sommeil. On définit une apnée lors d'arrêt complet du débit aérien durant au moins 10 secondes et une hypopnée en cas, soit de diminution franche de l'amplitude du flux respiratoire supérieure à 50% durant au moins 10 secondes, soit de diminution significative (20%) de l'amplitude du flux respiratoire pendant au minimum 10 secondes associée à un micro-éveil ou à une désaturation d'au moins 3% par rapport à la ligne de base. La détection des micro-éveils se fait en utilisant les dérivations électroencéphalographiques, électromyographiques et électrooculographiques. Il existe des critères visuels de reconnaissance de ces éveils transitoire: apparition de rythme alpha (8.1 à 12.0 Hz) ou beta (16 à 30 Hz) d'une durée supérieure à 3 secondes [20-21].Le diagnostic de S AOS est retenu si l'on retrouve plus de 5 événements respiratoires obstructifs par heure de sommeil associés soit à une somnolence diurne évaluée selon le score d'Epworth ou à au moins 2 symptômes parmi les suivants: sommeil non réparateur, étouffements nocturne, éveils multiples, fatigue, troubles de la concentration. Le S AOS est gradué en fonction du nombre d'événements obstructifs par heure de sommeil en léger (5 à 15), modéré (15 à 30) et sévère (>30).La polysomnographie (PSG) comporte plusieurs inconvénients pratiques. En effet, elle doit être réalisée dans un laboratoire du sommeil avec la présence permanente d'un technicien, limitant ainsi son accessibilité et entraînant des délais diagnostiques et thérapeutiques. Pour ces mêmes raisons, il s'agit d'un examen onéreux.La polygraphie respiratoire (PG) représente l'alternative diagnostique au gold standard qu'est l'examen polysomnographique. Cet examen consiste en l'enregistrement en ambulatoire, à savoir au domicile du patient, du flux nasalrespiratoire, de l'oxymétrie de pouls, de la fréquence cardiaque, de la position du corps et du ronflement (par mesure de pression).En raison de sa sensibilité et sa spécificité moindre, la PG reste recommandée uniquement en cas de forte probabilité de SAOS. Il existe deux raisons principales à l'origine de la moindre sensibilité de l'examen polygraphique. D'une part, du fait que l'état de veille ou de sommeil n'est pas déterminé avec précision, il y a dilution des événements respiratoires sur l'ensemble de l'enregistrement et non sur la période de sommeil uniquement. D'autre part, en l'absence de tracé EEG, la quantification des micro-éveils est impossible. Il n'est donc pas possible dans l'examen poly graphique, de reconnaître une hypopnée en cas de diminution de flux respiratoire de 20 à 50% non associée à un épisode de désaturation de l'hémoglobine de 3% au moins. Alors que dans l'examen polysomnographique, une telle diminution du flux respiratoire pourrait être associée à un micro-éveil et ainsi comptabilisée en tant qu'hypopnée.De ce constat est né la volonté de trouver un équivalent de micro-éveil en polygraphie, en utilisant les signaux à disposition, afin d'augmenter la sensibilité de l'examen polygraphique.Or plusieurs études ont démontrés que les micro-éveils sont associés à des réactions du système nerveux autonome. Lors des micro-éveils, on met en évidence la survenue d'une vasoconstriction périphérique. La variation du tonus sympathique associée aux micro-éveils peut être mesurée par différentes méthodes. Les variations de l'amplitude de l'onde de pouls mesurée par pulsoxymétrie représentant un marqueur fiable de la vasoconstriction périphérique associée aux micro-réveils, il paraît donc opportun d'utiliser ce marqueur autonomique disponible sur le tracé des polygraphies ambulatoires afin de renforcer la sensibilité de cet examen.Le but de l'étude est d'évaluer la sensibilité des variations de l'amplitude de l'onde de pouls pour détecter des micro-réveils corticaux afin de trouver un moyen d'augmenter la sensibilité de l'examen polygraphique et de renforcer ainsi sont pouvoir diagnostic.L'objectif est de démontrer qu'une diminution significative de l'amplitude de l'onde pouls est concomitante à une activation corticale correspondant à un micro¬réveil. Cette constatation pourrait permettre de déterminer une hypopnée, en polygraphie, par une diminution de 20 à 50% du flux respiratoire sans désaturation de 3% mais associée à une baisse significative de l'amplitude de pouls en postulant que l'événement respiratoire a entraîné un micro-réveil. On retrouve par cette méthode les mêmes critères de scoring d'événements respiratoires en polygraphie et en polysomnographie, et l'on renforce la sensibilité de la polygraphie par rapport au gold standard polysomnographique.La méthode consiste à montrer en polysomnographie qu'une diminution significative de l'amplitude de l'onde de pouls mesurée par pulsoxymétrie est associée à une activation du signal électroencéphalographique, en réalisant une analyse spectrale du tracé EEG lors des baisses d'amplitude du signal d'onde de pouls.Pour ce faire nous avons réalisé une étude rétrospective sur plus de 1000 diminutions de l'amplitude de l'onde de pouls sur les tracés de 10 sujets choisis de manière aléatoire parmi les patients référés dans notre centre du sommeil (CIRS) pour suspicion de trouble respiratoire du sommeil avec somnolence ou symptomatologie diurne.Les enregistrements nocturnes ont été effectués de manière standard dans des chambres individuelles en utilisant le système d'acquisition Embla avec l'ensemble des capteurs habituels. Les données ont été par la suite visuellement analysées et mesurées en utilisant le software Somnologica version 5.1, qui fournit un signal de l'amplitude de l'onde de pouls (puise wave amplitude - PWA).Dans un premier temps, un technicien du sommeil a réalisé une analyse visuelle du tracé EEG, en l'absence des données du signal d'amplitude d'onde de pouls. Il a déterminé les phases d'éveil et de sommeil, les stades du sommeil et les micro¬éveils selon les critères standards. Les micro-éveils sont définis lors d'un changement abrupt dans la fréquence de l'EEG avec un pattern d'ondes thêta-alpha et/ou une fréquence supérieure à 16 Hz (en l'absence de fuseau) d'une durée d'au minimum trois secondes. Si cette durée excède quinze secondes, l'événement correspond à un réveil.Puis, deux investigateurs ont analysé le signal d'amplitude d'onde de pouls, en masquant les données du tracé EEG qui inclut les micro-éveils. L'amplitude d'onde de pouls est calculée comme la différence de valeur entre le zénith et le nadir de l'onde pour chaque cycle cardiaque. Pour chaque baisse de l'amplitude d'onde de pouls, la plus grande et la plus petite amplitude sont déterminées et le pourcentage de baisse est calculé comme le rapport entre ces deux amplitudes. On retient de manière arbitraire une baisse d'au moins 20% comme étant significative. Cette limite a été choisie pour des raisons pratiques et cliniques, dès lors qu'elle représentait, à notre sens, la baisse minimale identifiable à l'inspection visuelle. Chaque baisse de PWA retenue est divisée en 5 périodes contiguës de cinq secondes chacune. Deux avant, une pendant et deux après la baisse de PWA.Pour chaque période de cinq secondes, on a pratiqué une analyse spectrale du tracé EEG correspondant. Le canal EEG C4-A1 est analysé en utilisant la transformée rapide de Fourier (FFT) pour chaque baisse de PWA et pour chaque période de cinq secondes avec une résolution de 0.2 Hz. La distribution spectrale est catégorisée dans chaque bande de fréquence: delta (0.5 à 4.0 Hz); thêta (4.1 à 8.0Hz); alpha (8.1 à 12.0 Hz); sigma (12.1 à 16 Hz) et beta (16.1 à 30.0 Hz). La densité de puissance (power density, en μΥ2 ) pour chaque bande de fréquence a été calculée et normalisée en tant que pourcentage de la puissance totale. On a déterminé, ensuite, la différence de densité de puissance entre les 5 périodes par ANOVA on the rank. Un test post hoc Tukey est été utilisé pour déterminer si les différences de densité de puissance étaient significatives. Les calculs ont été effectués à l'aide du software Sigmastat version 3.0 (Systat Software San Jose, California, USA).Le principal résultat obtenu dans cette étude est d'avoir montré une augmentation significative de la densité de puissance de l'EEG pour toutes les bandes de fréquence durant la baisse de l'amplitude de l'onde de pouls par rapport à la période avant et après la baisse. Cette augmentation est par ailleurs retrouvée dans la plupart des bande de fréquence en l'absence de micro-réveil visuellement identifié.Ce résultat témoigné donc d'une activation corticale significative associée à la diminution de l'onde de pouls. Ce résulat pourrait permettre d'utiliser les variations de l'onde de pouls dans les tracés de polygraphie comme marqueur d'une activation corticale. Cependant on peut dire que ce marqueur est plus sensible que l'analyse visuelle du tracé EEG par un technicien puisque qu'on notait une augmentation de lactivité corticale y compris en l'absence de micro-réveil visuellement identifié. L'application pratique de ces résultats nécessite donc une étude prospective complémentaire.

The role of NFI-C liver regeneration and its potential function as a general regulator of regenerative processes

Collectively, research aimed to understand the regeneration of certain tissues has unveiled the existence of common key regulators. Knockout studies of the murine Nuclear Factor I-C (NFI-C) transcription factor revealed a misregulation of growth factor signaling, in particular that of transforming growth factor ß-1 (TGF-ßl), which led to alterations of skin wound healing and the growth of its appendages, suggesting it may be a general regulator of regenerative processes. We sought to investigate this further by determining whether NFI-C played a role in liver regeneration. Liver regeneration following two-thirds removal of the liver by partial hepatectomy (PH) is a well-established regenerative model whereby changes elicited in hepatocytes following injury lead to a rapid, phased proliferation. However, mechanisms controlling the action of liver proliferative factors such as transforming growth factor-ßl (TGF-ß1) and plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1) remain largely unknown. We show that the absence of NFI-C impaired hepatocyte proliferation due to an overexpression of PAI-1 and the subsequent suppression of urokinase plasminogen (uPA) activity and hepatocyte growth factor (HGF) signaling, a potent hepatocyte mitogen. This indicated that NFI-C first acts to promote hepatocyte proliferation at the onset of liver regeneration in wildtype mice. The subsequent transient down regulation of NFI-C, as can be explained by a self- regulatory feedback loop with TGF-ßl, may limit the number of hepatocytes entering the first wave of cell division and/or prevent late initiations of mitosis. Overall, we conclude that NFI-C acts as a regulator of the phased hepatocyte proliferation during liver regeneration. Taken together with NFI-C's actions in other in vivo models of (re)generation, it is plausible that NFI-C may be a general regulator of regenerative processes. - L'ensemble des recherches visant à comprendre la régénération de certains tissus a permis de mettre en évidence l'existence de régulateurs-clés communs. L'étude des souris, dépourvues du gène codant pour le facteur de transcription NFI-C (Nuclear Factor I-C), a montré des dérèglements dans la signalisation de certains facteurs croissance, en particulier du TGF-ßl (transforming growth factor-ßl), ce qui conduit à des altérations de la cicatrisation de la peau et de la croissance des poils et des dents chez ces souris, suggérant que NFI-C pourrait être un régulateur général du processus de régénération. Nous avons cherché à approfondir cette question en déterminant si NFI-C joue un rôle dans la régénération du foie. La régénération du foie, induite par une hépatectomie partielle correspondant à l'ablation des deux-tiers du foie, constitue un modèle de régénération bien établi dans lequel la lésion induite conduit à la prolifération rapide des hépatocytes de façon synchronisée. Cependant, les mécanismes contrôlant l'action de facteurs de prolifération du foie, comme le facteur de croissance TGF-ßl et l'inhibiteur de l'activateur du plasminogène PAI-1 (plasminogen activator inhibitor-1), restent encore très méconnus. Nous avons pu montrer que l'absence de NFI-C affecte la prolifération des hépatocytes, occasionnée par la surexpression de PAI-1 et par la subséquente suppression de l'activité de la protéine uPA (urokinase plasminogen) et de la signalisation du facteur de croissance des hépatocytes HGF (hepatocyte growth factor), un mitogène puissant des hépatocytes. Cela indique que NFI-C agit en premier lieu pour promouvoir la prolifération des hépatocytes au début de la régénération du foie chez les souris de type sauvage. La subséquente baisse transitoire de NFI-C, pouvant s'expliquer par une boucle rétroactive d'autorégulation avec le facteur TGF-ßl, pourrait limiter le nombre d'hépatocytes qui entrent dans la première vague de division cellulaire et/ou inhiber l'initiation de la mitose tardive. L'ensemble de ces résultats nous a permis de conclure que NFI-C agit comme un régulateur de la prolifération des hépatocytes synchrones au cours de la régénération du foie.

Changes in Aortic Pulse Wave Velocity in Hypertensive Postmenopausal Women: Comparison Between a Calcium Channel Blocker vs Angiotensin Receptor Blocker Regimen.

J Clin Hypertens (Greenwich). 2012;14:773-778. ©2012 Wiley Periodicals, Inc. Postmenopausal women are at greater risk for hypertension-related cardiovascular disease. Antihypertensive therapy may help alleviate arterial stiffness that represents a potential modifiable risk factor of hypertension. This randomized controlled study investigated the difference between an angiotensin receptor blocker and a calcium channel blocker in reducing arterial stiffness. Overall, 125 postmenopausal hypertensive women (age, 61.4±6 years; systolic blood pressure/diastolic blood pressure [SBP/DBP], 158±11/92±9 mm Hg) were randomized to valsartan 320 mg±hydrochlorothiazide (HCTZ) (n=63) or amlodipine 10 mg±HCTZ (n=62). The primary outcome was carotid-to-femoral pulse wave velocity (PWV) changes after 38 weeks of treatment. Both treatments lowered peripheral blood pressure (BP) (-22.9/-10.9 mm Hg for valsartan and -25.2/-11.7 mm Hg for amlodipine, P=not significant) and central BP (-15.7/-7.6 mm Hg for valsartan and -19.2/-10.3 mm Hg for amlodipine, P<.05 for central DBP). Both treatments similarly reduced the carotid-femoral PWV (-1.9 vs -1.7 m/s; P=not significant). Amlodipine was associated with a higher incidence of peripheral edema compared with the valsartan group (77% vs 14%, P<.001). BP lowering in postmenopausal women led to a reduction in arterial stiffness as assessed by PWV measurement. Both regimens reduced PWV to a similar degree after 38 weeks of treatment despite differences in central BP lowering, suggesting that the effect of valsartan on PWV is mediated through nonhemodynamic effects.

Can dopamine prevent the renal side effects of indomethacin? A prospective randomized clinical study.

BACKGROUND: Indomethacin therapy for closure of a patent ductus arteriosus in preterm neonates is responsible for transient renal insufficiency. Dopamine theoretically reduces the renal side effects of indomethacin therapy. PATIENTS: 33 neonates with a mean gestational age of 28.5 weeks who received indomethacin for treatment of a symptomatic PDA were included in a prospective randomized controlled clinical study. METHOD: 15 patients were treated with indomethacin alone (control group), 18 patients with indomethacin and dopamine (study group). Indomethacin was given in a dose of 0.2 mg/kg/dose intravenously, all patients received three doses with intervall of 12 hours. The dose of dopamine was in all patients 4 micrograms/kg per minute commencing 2 hours prior to the first dose of indomethacin and continuing for 12 hours after the third dose. RESULTS: Indomethacin induced a significant increase in serum creatinin (76.3 mumol/l vs 99.7 mumol/l for the control group, and 70.7 mumol/l vs 93.0 mumol/l for the study group), and weight (1259 g vs 1316 g for the control group, and 1187 g vs 1221 g for the study group). The increase systolic blood pressure (61 mmHg vs 65.7 mmHg) in the study group was significant (p < 0.05) but remained unchanged in the control group. The changes between the study group and the control group were not significant either in serum creatinin, fractional excretion of sodium, or weight gain. The failure rate of ductal closure was not different between the two groups. CONCLUSION: The additional use of dopamine does not reduce the renal side effects of indomethacin.

Parésie trochléaire transitoire comme signe neurologique inaugural d'une panartérite noueuse [Transient trochlear nerve palsy as the presenting neurological sign of panarteritis nodosa]

INTRODUCTION: Panarteritis nodosa (PAN) is a systemic vasculitis affecting small and medium-sized arteries. Neuro-ophthalmological complications of PAN are rare but numerous, and may affect the eye, the visual and the oculomotor pathways. Such complications occur mainly in patients previously diagnosed with PAN. OBSERVATION: A 51-year-old woman presented with an isolated right trochlear (IV) palsy, in the setting of headaches and fluctuating fever of unknown etiology. Erythrocyte sedimentation rate was 13 mm and full blood cell count was normal. Previous chest X-ray and blood studies were negative for an infection or inflammation. Orbital and cerebral CT scan was normal. Spontaneous recovery of diplopia ensued over four days. Two days later, paresthesia and sensory paresis of the dorsal portion of the left foot were present. Lumbar puncture revealed 14 leucocytes (76 percent lymphocytes) with elevated proteins, but blood studies and serologies were negative. A diagnosis of undetermined meningo-myelo-radiculoneuritis was made. Because of a possible tick bite six weeks previously the patient was empirically treated with 2 g intravenous ceftriaxone for 3 weeks. Fever rapidly dropped. Six weeks after the onset of diplopia, acute onset of blindness in her right eye, diffuse arthralgias and fever motivated a new hospitalization. There was a central retinal artery occlusion of the right eye. Blood studies now revealed signs of systemic inflammation (ESR 30 mm, CRP 12 mg/L, ANA 1/80, pANCA 1/40, leucocytosis 12.4 G/L, Hb 111 g/L, Ht 33 percent). Biopsy of the left sural nerve revealed arterial fibrinoid necrosis. A diagnosis of PAN was made. CONCLUSIONS: Transient diplopia can be the heralding symptom of a systemic vasculitis such as PAN, giant cell arteritis and Wegener granulomatosis. In this patient the presence of accompanying systemic symptoms raised a suspicion of systemic inflammation, but the absence of serologic and imaging abnormalities precluded a specific diagnosis initially. A few weeks later, the presence of a second ischemic event (retinal) and positive blood studies led to a further diagnostic procedure. Oculomotor and abducens palsies have rarely been reported in association with PAN. We report the first case of trochlear nerve paresis as the inaugural neurological sign of PAN. This case highlights the importance of considering inflammatory systemic disorders in patients with acute diplopia particularly when they are young, lack vascular risk factors or cause, and complain of associated systemic symptoms.

Catechol-binding serines of beta(2)-adrenergic receptors control the equilibrium between active and inactive receptor states.

The binding free energy for the interaction between serines 204 and 207 of the fifth transmembrane helix of the beta(2)-adrenergic receptor (beta(2)-AR) and catecholic hydroxyl (OH) groups of adrenergic agonists was analyzed using double mutant cycles. Binding affinities for catecholic and noncatecholic agonists were measured in wild-type and mutant receptors, carrying alanine replacement of the two serines (S204A, S207A beta(2)-AR), a constitutive activating mutation, or both. The free energy coupling between the losses of binding energy attributable to OH deletion from the ligand and from the receptor indicates a strong interaction (nonadditivity) as expected for a direct binding between the two sets of groups. However, we also measured a significant interaction between the deletion of OH groups from the receptor and the constitutive activating mutation. This suggests that a fraction of the decrease in agonist affinity caused by serine mutagenesis may involve a shift in the conformational equilibrium of the receptor toward the inactive state. Direct measurements using a transient transfection assay confirm this prediction. The constitutive activity of the (S204A, S207A) beta(2)-AR mutant is 50 to 60% lower than that of the wild-type beta(2)-AR. We conclude that S204 and S207 do not only provide a docking site for the agonist, but also control the equilibrium of the receptor between active (R*) and inactive (R) forms.

Impact of relative size and language on the attitudes between nations and linguistic groups : The case of Switzerland

This study explores the impact of relative size on the intra- and intergroup attitudes of groups who either share a language or have a different language. For that purpose, we examined international attitudes, comparing a small nation, Switzerland, and two larger nations, Germany and France. We found support for the assumption that large neighbouring nations pose a threat to the smaller nation's identity, especially when they are linguistically similar. Consequently, in line with Tajfel's Social Identity Theory (1978), the smaller nation's inhabitants evaluate those of the larger nation less positively, liking them less and perceiving them to be more arrogant than vice versa. By investigating the special case of the French-speaking and the German-speaking Swiss as linguistic groups within their own nation we were able to demonstrate that these groups seek support with the larger-linguistically-similar nation to defend themselves against the more direct in-country threat to their identity. They acknowledge the similarity with the larger nation, yet keep defending their social identity by expressing a dislike for this perceived similarity.

Comparison of the power spectral changes of the voluntary surface electromyogram and M wave during intermittent maximal voluntary contractions.

INTRODUCTION: To compare the power spectral changes of the voluntary surface electromyogram (sEMG) and of the compound action potential (M wave) in the vastus medialis and vastus lateralis muscles during fatiguing contractions. METHODS: Interference sEMG and force were recorded during 48 intermittent 3-s isometric maximal voluntary contractions (MVC) from 13 young, healthy subjects. M waves and twitches were evoked using supramaximal femoral nerve stimulation between the successive MVCs. Mean frequency (F mean), and median frequency were calculated from the sEMG and M waves. Muscle fiber conduction velocity (MFCV) was computed by cross-correlation. RESULTS: The power spectral shift to lower frequencies was significantly greater for the voluntary sEMG than for the M waves (P < 0.05). Over the fatiguing protocol, the overall average decrease in MFCV (~25 %) was comparable to that of sEMG F mean (~22 %), but significantly greater than that of M-wave F mean (~9 %) (P < 0.001). The mean decline in MFCV was highly correlated with the mean decreases in both sEMG and M-wave F mean. CONCLUSIONS: The present findings indicated that, as fatigue progressed, central mechanisms could enhance the relative weight of the low-frequency components of the voluntary sEMG power spectrum, and/or the end-of-fiber (non-propagating) components could reduce the sensitivity of the M-wave spectrum to changes in conduction velocity.

Roles of transient guidepost neurons in corpus callosum formation and guidance

RESUMENeurones transitoires jouant un rôle de cibles intermédiaires dans le guidage des axones du corps calleuxLe guidage axonal est une étape clé permettant aux neurones d'établir des connexions synaptiques et de s'intégrer dans un réseau neural fonctionnel de manière spécifique. Des cellules-cibles intermédiaires appelées « guidepost » aident les axones à parcourir de longues distances dans le cerveau en leur fournissant des informations directionnelles tout au long de leur trajet. Il a été démontré que des sous-populations de cellules gliales au niveau de la ligne médiane guident les axones du corps calleux (CC) d'un hémisphère vers l'autre. Bien qu'il fût observé que le CC en développement contenait aussi des neurones, leur rôle était resté jusqu'alors inconnu.La publication de nos résultats a montré que pendant le développement embryonnaire, le CC contient des glies mais aussi un nombre considérable de neurones glutamatergiques et GABAergiques, nécessaires à la formation du corps calleux (Niquille et al., PLoS Biology, 2009). Dans ce travail, j'ai utilisé des techniques de morphologie et d'imagerie confocale 3D pour définir le cadre neuro-anatomique de notre modèle. De plus, à l'aide de transplantations sur tranches in vitro, de co-explants, d'expression de siRNA dans des cultures de neurones primaires et d'analyse in vivo sur des souris knock-out, nous avons démontré que les neurones du CC guident les axones callosaux en partie grâce à l'action attractive du facteur de guidage Sema3C sur son récepteur Npn- 1.Récemment, nous avons étudié l'origine, les aspects dynamiques de ces processus, ainsi que les mécanismes moléculaires impliqués dans la mise en place de ce faisceau axonal (Niquille et al., soumis). Tout d'abord, nous avons précisé l'origine et l'identité des neurones guidepost GABAergiques du CC par une étude approfondie de traçage génétique in vivo. J'ai identifié, dans le CC, deux populations distinctes de neurones GABAergiques venant des éminences ganglionnaires médiane (MGE) et caudale (CGE). J'ai ensuite étudié plus en détail les interactions dynamiques entre neurones et axones du corps calleux par microscopie confocale en temps réel. Puis nous avons défini le rôle de chaque sous-population neuronale dans le guidage des axones callosaux et de manière intéressante les neurones GABAergic dérivés de la MGE comme ceux de la CGE se sont révélés avoir une action attractive pour les axones callosaux dans des expériences de transplantation. Enfin, nous avons clarifié la base moléculaire de ces mécanismes de guidage par FACS sorting associé à un large criblage génétique de molécules d'intérêt par une technique très sensible de RT-PCR et ensuite ces résultats ont été validés par hybridation in situ.Nous avons également étudié si les neurones guidepost du CC étaient impliqués dans son agénésie (absence de CC), présente dans nombreux syndromes congénitaux chez 1 humain. Le gène homéotique Aristaless (Arx) contrôle la migration des neurones GABAergiques et sa mutation conduit à de nombreuses pathologies humaines, notamment la lissencéphalie liée à IX avec organes génitaux anormaux (XLAG) et agénésie du CC. Fait intéressant, nous avons constaté qu'ARX est exprimé dans toutes les populations GABAergiques guidepost du CC et que les embryons mutant pour Arx présentent une perte drastique de ces neurones accompagnée de défauts de navigation des axones (Niquille et al., en préparation). En outre, nous avons découvert que les souris déficientes pour le facteur de transcription ciliogenic RFX3 souffrent d'une agénésie du CC associé avec des défauts de mise en place de la ligne médiane et une désorganisation secondaire des neurones glutamatergiques guidepost (Benadiba et al., submitted). Ceci suggère fortement l'implication potentielle des deux types de neurones guidepost dans l'agénésie du CC chez l'humain.Ainsi, mon travail de thèse révèle de nouvelles fonctions pour ces neurones transitoires dans le guidage axonal et apporte de nouvelles perspectives sur les rôles respectifs des cellules neuronales et gliales dans ce processus.ABSTRACTRole of transient guidepost neurons in corpus callosum development and guidanceAxonal guidance is a key step that allows neurons to build specific synaptic connections and to specifically integrate in a functional neural network. Intermediate targets or guidepost cells act as critical elements that help to guide axons through long distance in the brain and provide information all along their travel. Subpopulations of midline glial cells have been shown to guide corpus callosum (CC) axons to the contralateral cerebral hemisphere. While neuronal cells are also present in the developing corpus callosum, their role still remains elusive.Our published results unravelled that, during embryonic development, the CC is populated in addition to astroglia by numerous glutamatergic and GABAergic guidepost neurons that are essential for the correct midline crossing of callosal axons (Niquille et al., PLoS Biology, 2009). In this work, I have combined morphological and 3D confocal imaging techniques to define the neuro- anatomical frame of our system. Moreover, with the use of in vitro transplantations in slices, co- explant experiments, siRNA manipulations on primary neuronal culture and in vivo analysis of knock-out mice we have been able to demonstrate that CC neurons direct callosal axon outgrowth, in part through the attractive action of Sema3C on its Npn-1 receptor.Recently, we have studied the origin, the dynamic aspects of these processes as well as the molecular mechanisms involved in the establishment of this axonal tract (Niquille et al., submitted). First, we have clarified the origin and the identity of the CC GABAergic guidepost neurons using extensive in vivo cell fate-mapping experiments. We identified two distinct GABAergic neuronal subpopulations, originating from the medial (MGE) and caudal (CGE) ganglionic eminences. I then studied in more details the dynamic interactions between CC neurons and callosal axons by confocal time-lapse video microscopy and I have also further characterized the role of each guidepost neuronal subpopulation in callosal guidance. Interestingly, MGE- and CGE-derived GABAergic neurons are both attractive for callosal axons in transplantation experiments. Finally, we have dissected the molecular basis of these guidance mechanisms by using FACS sorting combined with an extensive genetic screen for molecules of interest by a sensitive RT-PCR technique, as well as, in situ hybridization.I have also investigated whether CC guidepost neurons are involved in agenesis of the CC which occurs in numerous human congenital syndromes. Aristaless-related homeobox gene (Arx) regulates GABAergic neuron migration and its mutation leads to numerous human pathologies including X-linked lissencephaly with abnormal genitalia (XLAG) and severe CC agenesis. Interestingly, I found that ARX is expressed in all the guidepost GABAergic neuronal populations of the CC and that Arx-/- embryos exhibit a drastic loss of CC GABAergic interneurons accompanied by callosal axon navigation defects (Niquille et al, in preparation). In addition, we discovered that mice deficient for the ciliogenic transcription factor RFX3 suffer from CC agenesis associated with early midline patterning defects and a secondary disorganisation of guidepost glutamatergic neurons (Benadiba et al., submitted). This strongly points out the potential implication of both types of guidepost neurons in human CC agenesis.Taken together, my thesis work reveals novel functions for transient neurons in axonal guidance and brings new perspectives on the respective roles of neuronal and glial cells in these processes.

An immunomodulatory function for neutrophils during the induction of a CD4+ Th2 response in BALB/c mice infected with Leishmania major.

The possible immunomodulatory role of polymorphonuclear leukocytes (PMN) in CD4+ T lymphocyte differentiation in mice was examined by studying the effect of transient depletion of PMN during the early phase after Leishmania major delivery. A single injection of the PMN-depleting NIMP-R14 mAb 6 h before infection with L. major prevented the early burst of IL-4 mRNA transcription otherwise occurring in the draining lymph node of susceptible BALB/c mice. Since this early burst of IL-4 mRNA transcripts had previously been shown to instruct Th2 differentiation in mice from this strain, we examined the effect of PMN depletion on Th subset differentiation at later time points after infection. The transient depletion of PMN in BALB/c mice was sufficient to inhibit Th2 cell development otherwise occurring after L. major infection. Decreased Th2 responses were paralleled with partial resolution of the footpad lesions induced by L. major. Furthermore, draining lymph node-derived CD4+ T cells from PMN-depleted mice remained responsive to IL-12 after L. major infection, unlike those of infected BALB/c mice receiving control Ab. PMN depletion had no effect when the NIMP-R14 mAb was injected 24 h postinfection. The protective effect of PMN depletion was shown to be IL-12 dependent, as concomitant neutralization of IL-12 reversed the protective effect of PMN depletion. These results suggest a role for an early wave of PMN in the development of the Th2 response characteristic of mice susceptible to infection with L. major.

Transient neuronal populations are required to guide callosal axons: a role for semaphorin 3C.

The corpus callosum (CC) is the main pathway responsible for interhemispheric communication. CC agenesis is associated with numerous human pathologies, suggesting that a range of developmental defects can result in abnormalities in this structure. Midline glial cells are known to play a role in CC development, but we here show that two transient populations of midline neurons also make major contributions to the formation of this commissure. We report that these two neuronal populations enter the CC midline prior to the arrival of callosal pioneer axons. Using a combination of mutant analysis and in vitro assays, we demonstrate that CC neurons are necessary for normal callosal axon navigation. They exert an attractive influence on callosal axons, in part via Semaphorin 3C and its receptor Neuropilin-1. By revealing a novel and essential role for these neuronal populations in the pathfinding of a major cerebral commissure, our study brings new perspectives to pathophysiological mechanisms altering CC formation.

Evolution of the neurochemical profile after transient focal cerebral ischemia in the mouse brain.

Evolution of the neurochemical profile consisting of 19 metabolites after 30 mins of middle cerebral artery occlusion was longitudinally assessed at 3, 8 and 24 h in 6 to 8 microL volumes in the striatum using localized 1H-magnetic resonance spectroscopy at 14.1 T. Profound changes were detected as early as 3 h after ischemia, which include elevated lactate levels in the presence of significant glucose concentrations, decreases in glutamate and a transient twofold glutamine increase, likely to be linked to the excitotoxic release of glutamate and conversion into glial glutamine. Interestingly, decreases in N-acetyl-aspartate (NAA), as well as in taurine, exceeded those in neuronal glutamate, suggesting that the putative neuronal marker NAA is rather a sensitive marker of neuronal viability. With further ischemia evolution, additional, more profound concentration decreases were detected, reflecting a disruption of cellular functions. We conclude that early changes in markers of energy metabolism, glutamate excitotoxicity and neuronal viability can be detected with high precision non-invasively in mice after stroke. Such investigations should lead to a better understanding and insight into the sequential early changes in the brain parenchyma after ischemia, which could be used for identifying new targets for neuroprotection.

Influence of triamcinolone intravitreal injection on retinochoroidal healing processes.

To analyze the effects of triamcinolone intravitreal injection on the wound healing processes after argon laser retinal photocoagulation, wild type C57BL/6J mice, 8-12 weeks old underwent a standard argon laser photocoagulation protocol. After pentobarbital anesthesia and pupil dilatation, argon laser lesions were induced (50microm, 400mW, 0.05s). Two photocoagulation impacts created two disc diameters from the optic nerve in both eyes. The photocoagulated mice were divided into four groups: Group I (n=12), photocoagulation controls, did not receive any intravitreous injection. Group II (n=12), received an intravitreous injection of 1microl of balanced salt solution (BSS). Group III (n=12), received an intravitreous injection of 1microl containing 15microg of triamcinolone acetonide (TAAC) in BSS. Two mice from each of these three groups were sacrificed at 1, 3, 7, 14 days and 2 and 4 months after photocoagulation. Group IV (n=10) received 1.5, 3, 7.5, 15, or 30microg of TAAC and were all sacrificed on day 14. The enucleated eyes were subjected to systematic analysis of the cellular remodeling processes taking place within the laser lesion and its vicinity. To this purpose, specific antibodies against GFAP, von Willebrand factor, F4/80 and KI67 were used for the detection of astrocytes, activated Müller cells, vascular endothelial cells, infiltrating inflammatory cells and actively proliferating cells. TUNEL reaction was also carried out along with nuclear DAPI staining. Temporal and spatial observations of the created photocoagulation lesions demonstrate that 24h following the argon laser beam, a localized and well-delineated affection of the RPE cells and choroid is observed in mice in Groups I and II. The inner retinal layers in these mice eyes are preserved while TUNEL positive (apoptotic) cells are observed at the retinal outer nuclear layer level. At this stage, intense staining with GFAP is associated with activated retinal astrocytes and Müller cells throughout the laser path. From day 3 after photocoagulation, dilated new choroidal capillaries are detected on the edges of the laser lesion. These processes are accompanied by infiltration of inflammatory cells and the presence of proliferating cells within the lesion site. Mice in Group III treated with 15microg/mul of triamcinolone showed a decreased number of infiltrating inflammatory cells and proliferating cells, which was not statistically significant compared to uninjected laser treated controls. The development of new choroidal capillaries on the edges of the laser lesion was also inhibited during the first 2 months after photocoagulation. However, on month 4 the growth of new vessels was observed in these mice treated with TAAC. Mice of Group IV did not show any development of new capillaries even with small doses. After argon laser photocoagulation of the mouse eye, intravitreal injection of triamcinolone markedly influenced the retina and choroid remodeling and healing processes. Triamcinolone is a powerful inhibitor of the formation of neovessels in this model. However, this inhibition is transient. These observations should provide a practical insight for the mode of TAAC use in patients with wet AMD.