Tools in pharmacovigilance in psychiatry: therapeutic drug monitoring, pharmacogenetic tests and drug-drug interactions databases

SUMMARYIn order to increase drug safety we must better understand how medication interacts with the body of our patients and this knowledge should be made easily available for the clinicians prescribing the medication. This thesis contributes to how the knowledge of some drug properties can increase and how to make information readily accessible for the medical professionals. Furthermore it investigates the use of Therapeutic drug monitoring, drug interaction databases and pharmacogenetic tests in pharmacovigilance.Two pharmacogenetic studies in the naturalistic setting of psychiatric in-patients clinics have been performed; one with the antidepressant mirtazapine, the other with the antipsychotic clozapine. Forty-five depressed patients have been treated with mirtazapine and were followed for 8 weeks. The therapeutic effect was as seen in other previous studies. Enantioselective analyses could confirm an influence of age, gender and smoking in the pharmacokinetics of mirtazapine; it showed a significant influence of the CYP2D6 genotype on the antidepressant effective S-enantiomer, and for the first time an influence of the CYP2B6 genotype on the plasma concentrations of the 8-OH metabolite was found. The CYP2B6*/*6 genotype was associated to better treatment response. A detailed hypothesis of the metabolic pathways of mirtazapine is proposed. In the second pharmacogenetic study, analyses of 75 schizophrenic patients treated with clozapine showed the influence of CYP450 and ABCB1 genotypes on its pharmacokinetics. For the first time we could demonstrate an in vivo effect of the CYP2C19 genotype and an influence of P-glycoprotein on the plasma concentrations of clozapine. Further we confirmed in vivo the prominent role of CYP1A2 in the metabolism of clozapine.Identifying risk factors for the occurrence of serious adverse drug reactions (SADR) would allow a more individualized and safer drug therapy. SADR are rare events and therefore difficult to study. We tested the feasibility of a nested matched case-control study to examine the influence of high drug plasma levels and CYP2D6 genotypes on the risk to experience an SADR. In our sample we compared 62 SADR cases with 82 controls; both groups were psychiatric patients from the in-patient clinic Königsfelden. Drug plasma levels of >120% of the upper recommended references could be identified as a risk factor with a statistically significant odds ratio of 3.5, a similar trend could be seen for CYP2D6 poor metaboliser. Although a matched case-control design seems a valid method, 100% matching is not easy to perform in a relative small cohort of one in-patient clinic. However, a nested case-control study is feasible.On the base of the experience gained in the AMSP+ study and the fact that we have today only sparse data indicating that routine drug plasma concentration monitoring and/or pharmacogenetic testing in psychiatry are justified to minimize the risk for ADR, we developed a test algorithm named "TDM plus" (TDM plus interaction checks plus pharmacogenetic testing).Pharmacovigilance programs such as the AMSP project (AMSP = Arzneimittelsicherheit in der Psychiatrie) survey psychiatric in-patients in order to collect SADR and to detect new safety signals. Case reports of such SADR are, although anecdotal, valuable to illustrate rare clinical events and sometimes confirm theoretical assumptions of e.g. drug interactions. Seven pharmacovigilance case reports are summarized in this thesis.To provide clinicians with meaningful information on the risk of drug combinations, during the course of this thesis the internet based drug interaction program mediQ.ch (in German) has been developed. Risk estimation is based on published clinical and pharmacological information of single drugs and alimentary products, including adverse drug reaction profiles. Information on risk factors such as renal and hepatic insufficiency and specific genotypes are given. More than 20'000 drug pairs have been described in detail. Over 2000 substances with their metabolic and transport pathways are included and all information is referenced with links to the published scientific literature or other information sources. Medical professionals of more than 100 hospitals and 300 individual practitioners do consult mediQ.ch regularly. Validations with comparisons to other drug interaction programs show good results.Finally, therapeutic drug monitoring, drug interaction programs and pharmacogenetic tests are helpful tools in pharmacovigilance and should, in absence of sufficient routine tests supporting data, be used as proposed in our TDM plus algorithm.RESUMEPour améliorer la sécurité d'emploi des médicaments il est important de mieux comprendre leurs interactions dans le corps des patients. Ensuite le clinicien qui prescrit une pharmacothérapie doit avoir un accès simple à ces informations. Entre autres, cette thèse contribue à mieux connaître les caractéristiques pharmacocinétiques de deux médicaments. Elle examine aussi l'utilisation de trois outils en pharmacovigilance : le monitorage thérapeutique des taux plasmatiques des médicaments (« therapeutic drug monitoring »), un programme informatisé d'estimation du risque de combinaisons médicamenteuses, et enfin des tests pharmacogénétiques.Deux études cliniques pharmacogénétiques ont été conduites dans le cadre habituel de clinique psychiatrique : l'une avec la mirtazapine (antidépresseur), l'autre avec la clozapine (antipsychotique). On a traité 45 patients dépressifs avec de la mirtazapine pendant 8 semaines. L'effet thérapeutique était semblable à celui des études précédentes. Nous avons confirmé l'influence de l'âge et du sexe sur la pharmacocinétique de la mirtazapine et la différence dans les concentrations plasmatiques entre fumeurs et non-fumeurs. Au moyen d'analyses énantiomères sélectives, nous avons pu montrer une influence significative du génotype CYP2D6 sur l'énantiomère S+, principalement responsable de l'effet antidépresseur. Pour la première fois, nous avons trouvé une influence du génotype CYP2B6 sur les taux plasmatiques de la 8-OH-mirtazapine. Par ailleurs, le génotype CYP2B6*6/*6 était associé à une meilleure réponse thérapeutique. Une hypothèse sur les voies métaboliques détaillées de la mirtazapine est proposée. Dans la deuxième étude, 75 patients schizophrènes traités avec de la clozapine ont été examinés pour étudier l'influence des génotypes des iso-enzymes CYP450 et de la protéine de transport ABCB1 sur la pharmacocinétique de cet antipsychotique. Pour la première fois, on a montré in vivo un effet des génotypes CYP2C19 et ABCB1 sur les taux plasmatiques de la clozapine. L'importance du CYP1A2 dans le métabolisme de la clozapine a été confirmée.L'identification de facteurs de risques dans la survenue d'effets secondaire graves permettrait une thérapie plus individualisée et plus sûre. Les effets secondaires graves sont rares. Dans une étude de faisabilité (« nested matched case-control design » = étude avec appariement) nous avons comparé des patients avec effets secondaires graves à des patients-contrôles prenant le même type de médicaments mais sans effets secondaires graves. Des taux plasmatiques supérieurs à 120% de la valeur de référence haute sont associés à un risque avec « odds ratio » significatif de 3.5. Une tendance similaire est apparue pour le génotype du CYP2D6. Le « nested matched case-control design » semble une méthode valide qui présente cependant une difficulté : trouver des patients-contrôles dans le cadre d'une seule clinique psychiatrique. Par contre la conduite d'une « nested case-control study » sans appariement est recommandable.Sur la base de notre expérience de l'étude AMSP+ et le fait que nous disposons que de peux de données justifiant des monitorings de taux plasmatiques et/ou de tests pharmacogénétiques de routine, nous avons développé un test algorithme nommé « TDMplus » (TDM + vérification d'interactions médicamenteuses + tests pharmacogénétique).Des programmes de pharmacovigilances comme celui de l'AMSP (Arzneimittelsicherheit in der Psychiatrie = pharmacovigilance en psychiatrie) collectent les effets secondaires graves chez les patients psychiatriques hospitalisés pour identifier des signaux d'alertes. La publication de certains de ces cas même anecdotiques est précieuse. Elle décrit des événements rares et quelques fois une hypothèse sur le potentiel d'une interaction médicamenteuse peut ainsi être confirmée. Sept publications de cas sont résumées ici.Dans le cadre de cette thèse, on a développé un programme informatisé sur internet (en allemand) - mediQ.ch - pour estimer le potentiel de risques d'une interaction médicamenteuse afin d'offrir en ligne ces informations utiles aux cliniciens. Les estimations de risques sont fondées sur des informations cliniques (y compris les profils d'effets secondaires) et pharmacologiques pour chaque médicament ou substance combinés. Le programme donne aussi des informations sur les facteurs de risques comme l'insuffisance rénale et hépatique et certains génotypes. Actuellement il décrit en détail les interactions potentielles de plus de 20'000 paires de médicaments, et celles de 2000 substances actives avec leurs voies de métabolisation et de transport. Chaque information mentionne sa source d'origine; un lien hypertexte permet d'y accéder. Le programme mediQ.ch est régulièrement consulté par les cliniciens de 100 hôpitaux et par 300 praticiens indépendants. Les premières validations et comparaisons avec d'autres programmes sur les interactions médicamenteuses montrent de bons résultats.En conclusion : le monitorage thérapeutique des médicaments, les programmes informatisés contenant l'information sur le potentiel d'interaction médicamenteuse et les tests pharmacogénétiques sont de précieux outils en pharmacovigilance. Nous proposons de les utiliser en respectant l'algorithme « TDM plus » que nous avons développé.

IRF6 is a mediator of Notch pro-differentiation and tumour suppressive function in keratinocytes.

While the pro-differentiation and tumour suppressive functions of Notch signalling in keratinocytes are well established, the underlying mechanisms remain poorly understood. We report here that interferon regulatory factor 6 (IRF6), an IRF family member with an essential role in epidermal development, is induced in differentiation through a Notch-dependent mechanism and is a primary Notch target in keratinocytes and keratinocyte-derived SCC cells. Increased IRF6 expression contributes to the impact of Notch activation on growth/differentiation-related genes, while it is not required for induction of 'canonical' Notch targets like p21(WAF1/Cip1), Hes1 and Hey1. Down-modulation of IRF6 counteracts differentiation of primary human keratinocytes in vitro and in vivo, promoting ras-induced tumour formation. The clinical relevance of these findings is illustrated by the strikingly opposite pattern of expression of Notch1 and IRF6 versus epidermal growth factor receptor in a cohort of clinical SCCs, as a function of their grade of differentiation. Thus, IRF6 is a primary Notch target in keratinocytes, which contributes to the role of this pathway in differentiation and tumour suppression.

Pédiatrie. 3. Le score de McIsaac: une aide à l'indication des tests de diagnostic rapide dans tes angines à streptocoques A [Pediatrics. Using the McIsaac score for the indication of rapid diagnostic testing in children with streptococcal pharyngitis].

The McIsaac scoring system is a tool designed to predict the probability of streptococcal pharyngitis in children aged 3 to 17 years with a sore throat. Although it does not allow the physician to make the diagnosis of streptococcal pharyngitis, it enables to identify those children with a sore throat in whom rapid antigen detection tests have a good predictive value.

IRF6 is a mediator of Notch pro-differentiation and tumour suppressive function in keratinocytes.

While the pro-differentiation and tumour suppressive functions of Notch signalling in keratinocytes are well established, the underlying mechanisms remain poorly understood. We report here that interferon regulatory factor 6 (IRF6), an IRF family member with an essential role in epidermal development, is induced in differentiation through a Notch-dependent mechanism and is a primary Notch target in keratinocytes and keratinocyte-derived SCC cells. Increased IRF6 expression contributes to the impact of Notch activation on growth/differentiation-related genes, while it is not required for induction of 'canonical' Notch targets like p21(WAF1/Cip1), Hes1 and Hey1. Down-modulation of IRF6 counteracts differentiation of primary human keratinocytes in vitro and in vivo, promoting ras-induced tumour formation. The clinical relevance of these findings is illustrated by the strikingly opposite pattern of expression of Notch1 and IRF6 versus epidermal growth factor receptor in a cohort of clinical SCCs, as a function of their grade of differentiation. Thus, IRF6 is a primary Notch target in keratinocytes, which contributes to the role of this pathway in differentiation and tumour suppression.

Alpha1-adrenoceptors are required for normal male sexual function.

BACKGROUND AND PURPOSE: Alpha(1)-adrenoceptor antagonists are extensively used in the treatment of hypertension and lower urinary tract symptoms associated with benign prostatic hyperplasia. Among the side effects, ejaculatory dysfunction occurs more frequently with drugs that are relatively selective for alpha(1A)-adrenoceptors compared with other drugs of this class. This suggests that alpha(1A)-adrenoceptors may contribute to ejaculation. However, this has not been studied at the molecular level. EXPERIMENTAL APPROACH: The physiological contribution of each alpha(1)-adrenoceptor subtype was characterized using alpha(1)-adrenoceptor subtype-selective knockout (KO) mice (alpha(1A)-, alpha(1B)- and alpha(1D)-AR KO mice) since the subtype-specific drugs available are only moderately selective. We analysed the role of alpha(1)-adrenoceptors in the blood pressure and vascular response as well as ejaculation by determining these variables in alpha(1)-adrenoceptor subtype-selective KO mice and in mice with all their alpha(1)-adrenoceptor subtypes deleted (alpha(1)-AR triple-KO mice). KEY RESULTS: The pregnancy rate was reduced by 50% in alpha(1A)-adrenoceptor KO mice, and this reduction was dramatically enhanced in alpha(1)-adrenoceptor triple-KO mice. Contractile tension of the vas deferens in response to noradrenaline was markedly decreased in alpha(1A)-adrenoceptor KO mice, and this contraction was completely abolished in alpha(1)-adrenoceptor triple-KO mice. This attenuation of contractility was also observed in the electrically stimulated vas deferens. CONCLUSIONS AND IMPLICATIONS: These results demonstrate that alpha(1)-adrenoceptors, particularly alpha(1A)-adrenoceptors, are required for normal contractility of the vas deferens and consequent sperm ejaculation as well as having a function in fertility.

Blood pressure and cognitive function: a prospective analysis among adolescents in Seychelles

Objective: An inverse relationship between blood pressure and cognitive function has been found in adults, but limited data are available in adolescents and young adults. We prospectively examined the relation between blood pressure and cognitive function in adolescence. Methods: We examined the association between BP measured at the ages of 12-15 years in school surveys and cognitive endpoints measured in the Seychelles Child Development Study at ages 17 (n=407) and 19 (n=429) years respectively. We evaluated multiple domains of cognition based on subtests of the Cambridge Neurological Test Automated Battery (CANTAB), the Woodcock Johnson Test of Scholastic Achievement (WJTA), the Finger Tapping test (FT) and the Kaufman Brief Intelligence Test (K-BIT). We used age-, sex- and height-specific z-scores of systolic blood pressure (SBP), diastolic blood pressure (DBP) and mean arterial pressure (MAP). Results: Six out of the 21 cognitive endpoints tested were associated with BP. However, none of these associations were found to hold for both males and females or for different subtests within the same neurodevelopmental domain or for both SBP and DBP. Most of these associations disappeared when analyses were adjusted for selected potential confounding factors such as socio-economic status, birth weight, gestational age, body mass index, alcohol consumption, blood glucose, and total n-3 and n-6 polyunsaturated fats. Conclusions: Our findings do not support a consistent association between BP and subsequent performance on tests assessing various cognitive domains in adolescents.

Oxidative-nitrosative stress and systemic vascular function in highlanders with and without exaggerated hypoxemia.

BACKGROUND: Acute exposure to high altitude stimulates free radical formation in lowlanders, yet whether this persists during chronic exposure in healthy, well-adapted and maladapted highlanders suffering from chronic mountain sickness (CMS) remains to be established. METHODS: Oxidative-nitrosative stress (as determined by the presence of the biomarkers ascorbate radical [A •- ], via electron paramagnetic resonance spectroscopy, and nitrite [NO 2 2 ], via ozone-based chemiluminescence) was assessed in venous blood of 25 male highlanders in Bolivia living at 3,600 m with CMS (n 5 13, CMS 1 ) and without CMS (n 5 12, CMS 2 ). Twelve age- and activity-matched, healthy, male lowlanders were examined at sea level and during acute hypoxia. We also measured fl ow-mediated dilatation (FMD), arterial stiffness defined by augmentation index normalized for a heart rate of 75 beats/min (AIx-75), and carotid intima-media thickness (IMT). RESULTS: Compared with normoxic lowlanders, oxidative-nitrosative stress was moderately increased in the CMS 2 group ( P , .05), as indicated by elevated A •- (3,191 457 arbitrary units [AU] vs 2,640 445 AU) and lower NO 2 2 (206 55 nM vs 420 128 nM), whereas vascular function remained preserved. This was comparable to that observed during acute hypoxia in lowlanders in whom vascular dysfunction is typically observed. In contrast, this response was markedly exaggerated in CMS 1 group (A •- , 3,765 429 AU; NO 2 2 , 148 50 nM) compared with both the CMS 2 group and lowlanders ( P , .05). This was associated with systemic vascular dysfunction as indicated by lower ( P , .05 vs CMS 2 ) FMD (4.2% 0.7% vs 7.6% 1.7%) and increased AIx-75 (23% 8% vs 12% 7%) and carotid IMT (714 127 m M vs 588 94 m M). CONCLUSIONS: Healthy highlanders display a moderate, sustained elevation in oxidative-nitrosative stress that, unlike the equivalent increase evoked by acute hypoxia in healthy lowlanders, failed to affect vascular function. Its more marked elevation in patients with CMS may contribute to systemic vascular dysfunction.

RV contractility and exercise-induced pulmonary hypertension in chronic mountain sickness: a stress echocardiographic and tissue Doppler imaging study.

OBJECTIVES: The aim of this study was to evaluate right ventricular (RV) and left ventricular function and pulmonary circulation in chronic mountain sickness (CMS) patients with rest and stress echocardiography compared with healthy high-altitude (HA) dwellers. BACKGROUND: CMS or Monge's disease is defined by excessive erythrocytosis (hemoglobin >21 g/dl in males, 19 g/dl in females) and severe hypoxemia. In some cases, a moderate or severe increase in pulmonary pressure is present, suggesting a similar pathogenesis of pulmonary hypertension. METHODS: In La Paz (Bolivia, 3,600 m sea level), 46 CMS patients and 40 HA dwellers of similar age were evaluated at rest and during semisupine bicycle exercise. Pulmonary artery pressure (PAP), pulmonary vascular resistance, and cardiac function were estimated by Doppler echocardiography. RESULTS: Compared with HA dwellers, CMS patients showed RV dilation at rest (RV mid diameter: 36 ± 5 mm vs. 32 ± 4 mm, CMS vs. HA, p = 0.001) and reduced RV fractional area change both at rest (35 ± 9% vs. 43 ± 9%, p = 0.002) and during exercise (36 ± 9% vs. 43 ± 8%, CMS vs. HA, p = 0.005). The RV systolic longitudinal function (RV-S') decreased in CMS patients, whereas it increased in the control patients (p < 0.0001) at peak stress. The RV end-systolic pressure-area relationship, a load independent surrogate of RV contractility, was similar in CMS patients and HA dwellers with a significant increase in systolic PAP and pulmonary vascular resistance in CMS patients (systolic PAP: 50 ± 12 mm Hg vs. 38 ± 8 mm Hg, CMS vs. HA, p < 0.0001; pulmonary vascular resistance: 2.9 ± 1 mm Hg/min/l vs. 2.2 ± 1 mm Hg/min/l, p = 0.03). Both groups showed comparable systolic and diastolic left ventricular function both at rest and during stress. CONCLUSIONS: Comparable RV contractile reserve in CMS and HA suggests that the lower resting values of RV function in CMS may represent a physiological adaptation to chronic hypoxic conditions rather than impaired RV function. (Chronic Mountain Sickness, Systemic Vascular Function [CMS]; NCT01182792).

Expression and function of interleukin-7 in secondary and tertiary lymphoid organs.

Interleukin-7 (IL-7) is known since many years as stromal-cell derived cytokine that plays a key role for the adaptive immune system. It promotes lymphocyte development in the bone marrow and thymus as well as naive and memory T cell homeostasis in the periphery. More recently, IL-7 reporter mice and other approaches have led to the further characterization of the various stromal cell sources of IL-7 in secondary lymphoid organs (SLO) and other tissues. We will review these advances along with a discussion of the regulation of IL-7 and its receptor, and compare the biological effects IL-7 has on adaptive as well as innate immune cells in SLO. Finally, we will review the role of IL-7 in development of SLO and tertiary lymphoid tissues that frequently are associated with sites of chronic inflammation.

Small airways function declines after allogeneic haematopoietic stem cell transplantation.

Bronchiolitis obliterans (BO) following allogeneic haematopoietic stem cell transplantation (HSCT) affects peripheral airways. Detection of BO is presently delayed by the low sensitivity of spirometry. We examined the relationship between peripheral airway function and time since HSCT, and compared it with spirometry and clinical indices in 33 clinically stable allogeneic HSCT recipients. The following measurements were performed: lung function, exhaled nitric oxide, forced oscillatory respiratory system resistance and reactance, acinar (S(acin)) and conductive airways ventilation heterogeneity and lung clearance index (LCI) measured by multiple breath nitrogen washout. 22 patients underwent repeat visits from which short-term changes were examined. Median time post HSCT was 12 months. Eight patients were clinically diagnosed as having BO. In multivariate analysis, time since HSCT was predicted by S(acin) and forced expiratory volume in 1 s % predicted. 20 patients had abnormal S(acin) with normal spirometry, whereas none had airflow obstruction with normal S(acin). S(acin) and LCI were the only measures to change significantly between two visits, with both worsening. Change in S(acin) was the only parameter to correlate with change in chronic graft-versus-host disease grade. In conclusion, peripheral airways ventilation heterogeneity worsens with time after HSCT. S(acin) may be more sensitive than spirometry in detecting BO at an early stage, which needs confirmation in a prospective study.

Structure-function characterization and optimization of a plant-derived antibacterial peptide.

Crushed seeds of the Moringa oleifera tree have been used traditionally as natural flocculants to clarify drinking water. We previously showed that one of the seed peptides mediates both the sedimentation of suspended particles such as bacterial cells and a direct bactericidal activity, raising the possibility that the two activities might be related. In this study, the conformational modeling of the peptide was coupled to a functional analysis of synthetic derivatives. This indicated that partly overlapping structural determinants mediate the sedimentation and antibacterial activities. Sedimentation requires a positively charged, glutamine-rich portion of the peptide that aggregates bacterial cells. The bactericidal activity was localized to a sequence prone to form a helix-loop-helix structural motif. Amino acid substitution showed that the bactericidal activity requires hydrophobic proline residues within the protruding loop. Vital dye staining indicated that treatment with peptides containing this motif results in bacterial membrane damage. Assembly of multiple copies of this structural motif into a branched peptide enhanced antibacterial activity, since low concentrations effectively kill bacteria such as Pseudomonas aeruginosa and Streptococcus pyogenes without displaying a toxic effect on human red blood cells. This study thus identifies a synthetic peptide with potent antibacterial activity against specific human pathogens. It also suggests partly distinct molecular mechanisms for each activity. Sedimentation may result from coupled flocculation and coagulation effects, while the bactericidal activity would require bacterial membrane destabilization by a hydrophobic loop.

Characterization of PHO1 and PHO1;H1 gene function in Arabidopsis thaliana

Summary Phosphorus is one of the major macronutrients required for plant growth and development. Plant roots acquire phosphorus as inorganic phosphate (Pi), which is further distributed to the shoot, via the transpiration stream and root pressure, where Pi is imported again into cells. PHO1 in Arabidopsis has been identified as a protein involved in the loading of Pi into the root xylem. PHO1 does not have any homology to described Pi transporters including the Pht1 family of H+/ Pi cotransporters. PHO1 bears two domains, SPX and EXS domains, previously identified in Saccharomyces cerevisiae proteins involved in Pi transport and/or sensing, or in sorting proteins to endomembranes. Phylogenetic analysis of the PHO1 gene family revealed the presence of three clusters, with PHO1 and PHO1;H1 forming one cluster. The biological significance behind this cluster was demonstrated by the complementation of the pho1 mutant with only PHO1 and PHO1;H1, of all the PHO1 family members, when expressed under the PHO1 promoter. PHO1 has been shown to be expressed mostly in the root vascular cylinder and at low level in the shoot. PHO1;H1 had a different expression pattern, being expressed in both root and shoot vascular cylinder to the same level, with the levels in leaves increasing with the leaf maturity, suggesting additional role of PHO1;H1 in the Pi mobilization in leaves. In order to further explore the role of PHO1, Pi dynamics was studied on plants expressing PHO1 at different levels compared to the wild type: PHO1 overexpressors, PHO1 underexpressors and the pho1 mutant. Overexpression of the PHO1 protein in the shoot vascular tissue was shown to lead to increased Pi efflux out of the leaf cells and Pi accumulation in the shoot xylem apoplast compared to wild type, confirming the hypothesized role of PHO1 in xylem loading with Pi. The overexpression of PHO1 in the shoot was responsible far both changed Pi dynamic and stunted growth of PHO1 overexpressors, as shown by grafting experiments between wild type and PHO1 overexpressor. We found a ca. 2 fold decrease of shoot phosphorus and a 5-10 fold decrease in vacuolar Pi content in the PHO1 underexpressors and the pho1 null mutant compared to wild type, consistent with the role of PHO1 in the transfer of Pi from the root to the shoot. Shoot Pi deficiency results in a poor growth of the pho1 mutant. Grafting experiments between pho1 and wild type confirmed that both Pi deficiency and stunt growth of the pho1 mutant were dependent on the pho1 root, further supporting the importance of PHO1 in the root xylem loading with Pi. The pho1 mutant and the PHO1 underexpressors accumulated 8-15 fold more Pi in the root relative to wild type. In contrast to the pho1 mutant, the growth of PHO1 underexpressors was not impaired by the low shoat Pi content. This finding suggests that either PHO1 protein or root Pi concentration is important in Pi signaling and development of Pi deficiency symptoms leading to reduced growth. Résumé Le phosphore est l'un des nutriments essentiels à la croissance et au développement des plantes. Les racines absorbent le phosphore sous forme de phosphate inorganique (Pi) qui est dirigé, par la transpiration et la pression de la racine, vers les feuilles où le phosphate est acquis par les cellules. La protéine PHO1 a été démontrée indispensable au chargement du Pi dans le xylème des racines d'Arabidopsis. PHO1 ne démontre pas d'homologie aux transporteurs de Pi connus, incluant la famille Pht1 de cotransporteurs H+/Pi qui ont comme fonction le transport du phosphate à l'intérieur de la cellule. PHO1 contient deux domaines, SPX et EXS, aussi présents dans des protéines de Saccharomyces cerevisiae impliquées dans le transport ou la perception du phosphate, ou dans la localisation des protéines vers différentes membranes. Le génome d'Arabidopsis contient onze gènes homologues à PHO1. Neuf de ces homologues sont répartis en trois groupes. PHO1 et PHO1;H1 forment un de ces groupes. Nos travaux ont démontré que seuls PHO1;H1 et PHO1, sous contrôle du promoteur PHO1, peuvent complémenter le mutant pho1. PHO1 est exprimé principalement dans le cylindre vasculaire de la racine et faiblement dans la partie aérienne. Le degré d'expression de PHO1;H1 est similaire dans le cylindre vasculaire de la racine et des feuilles. Ceci suggère que PHO1;H1 est aussi impliqué dans la mobilisation du Pi dans les feuilles, en plus de son rôle dans le transfert du Pi dans le xylème des racines. Afin de mieux explorer le rôle de PHO1, la dynamique du phosphate a été observée dans trois lignées de plantes transgéniques: un sur-expresseur de PHO1, un sous-expresseur de PHO1 et le mutant pho1. La sur-expression de PHO1 dans le tissue vasculaire des feuilles a provoqué l'efflux du Pi vers l'espace apoplastic du xylème, ce qui confirme le rôle de PHO1 dans le chargement du Pi dans le xylème. La sur-expressìon de PHO1 dans la rosette est responsable d'un changement de la dynamique du Pi et de la diminution de la croissance, ce qui fut démontré par une expérience de greffe de la rosette du sur-expresseur de PHO1 sur les racines du sauvage. On a observé pour le sous-expresseur de PHO1 et le mutant pho1 une diminution du phosphore d'environ 2 fais au niveau des feuilles, et une diminution de 5-10 fois du Pi dans les vacuoles des feuilles, par rapport au sauvage. Ceci confirme le rôle proposé de PHO1 dans le transfert du Pi des racines aux feuilles. La carence de Pi chez pho1 implique une diminution de la taille de la rosette. Pour expliquer ce phénotype une autre expérience de greffe démontra que la cause de ce changement provenait des racines. Ceci renforce l'hypothèse de l'importance du rôle de PHO1 dans le xylème de la racine pour le chargement du Pi. Le mutant phot et le sous-expresseur de PHO1 accumulent 8-15 fois plus de Pi dans leurs racines comparé au sauvage. Cependant, contrairement au phot mutant, le sous-expresseur de PHO1 avait une croissance comparable au sauvage malgré le niveau bas du Pi dans les feuilles. Ceci suggère que la taille de la rosette lors d'une carence en Pi chez Arabidopsis serait la conséquence d'un changement de concentration de Pi dans les racines ou d'une influence de la protéine PHO1.

Integration of genome-wide association studies with biological knowledge identifies six novel genes related to kidney function.

In conducting genome-wide association studies (GWAS), analytical approaches leveraging biological information may further understanding of the pathophysiology of clinical traits. To discover novel associations with estimated glomerular filtration rate (eGFR), a measure of kidney function, we developed a strategy for integrating prior biological knowledge into the existing GWAS data for eGFR from the CKDGen Consortium. Our strategy focuses on single nucleotide polymorphism (SNPs) in genes that are connected by functional evidence, determined by literature mining and gene ontology (GO) hierarchies, to genes near previously validated eGFR associations. It then requires association thresholds consistent with multiple testing, and finally evaluates novel candidates by independent replication. Among the samples of European ancestry, we identified a genome-wide significant SNP in FBXL20 (P = 5.6 × 10(-9)) in meta-analysis of all available data, and additional SNPs at the INHBC, LRP2, PLEKHA1, SLC3A2 and SLC7A6 genes meeting multiple-testing corrected significance for replication and overall P-values of 4.5 × 10(-4)-2.2 × 10(-7). Neither the novel PLEKHA1 nor FBXL20 associations, both further supported by association with eGFR among African Americans and with transcript abundance, would have been implicated by eGFR candidate gene approaches. LRP2, encoding the megalin receptor, was identified through connection with the previously known eGFR gene DAB2 and extends understanding of the megalin system in kidney function. These findings highlight integration of existing genome-wide association data with independent biological knowledge to uncover novel candidate eGFR associations, including candidates lacking known connections to kidney-specific pathways. The strategy may also be applicable to other clinical phenotypes, although more testing will be needed to assess its potential for discovery in general.

IRF6 is a mediator of the Notch pro-differentiation and tumour suppressive function in keratinocytes

I. Résumé large publicIRF6 est un médiateur de Notch dans la différenciation des kératinocytes et dans sa fonction de suppresseur de tumeursLa peau est l'organe le plus important du corps humain, elle représente chez l'adulte une surface d'environ 1,5 m2 et elle est composée de 2000 milliards de cellules. La peau est composée de plusieurs types cellulaires dont les kératinocvtes. Ces cellules, qui se trouvent dans la couche la plus externe de la peau (Pépiderme), nous protègent de la déshydratation et des agressions externes telles que les infections et rayons ultraviolets. Cette fonction de « barrière » est mise en place grâce à un processus appelé différenciation des kératinocvtes durant lequel les kératinocytes deviennent matures et finalement meurent pour former la couche cornée la plus externe difficilement pénétrable. L'homéostasie tissulaire est un mécanisme qui régule l'équilibre entre prolifération, différentiation et mort cellulaire. Une perturbation de cet équilibre peut mener à la formation d'une tumeur. Il existe différents types de tumeurs de la peau. Nous nous sommes intéressés aux «carcinomes spino-cellulaires» (SCC) qui se développent à partir des keratinocytes en différenciation. Notch est une molécule impliquée positivement dans la différenciation des kératinocytes et joue un rôle prépondérant dans la suppression des tumeurs kératinocytaires comme les SCC dans lesquelles Notch est faiblement exprimé. L'implication de Notch dans la différenciation et dans la carcinogenèse kératinocytaire n'est plus controversée, mais les mécanismes qui sont à la base de ces fonctions restent encore à élucider. IRfF6 est une protéine qui, d'après sa structure, a été classée parmi une famille de régulateurs de la défense de l'organisme (IRFs). Des études ultérieures ont montré qu'IRf 6 n'a pas de rôle dans la réponse immunitaire mais qu'il est plutôt impliqué dans le développement de l'épiderme. Dans ce travail, nous avons établi que, dans les kératinocytes, l'expression d'IPJF6 est contrôlé par Notch et que, comme pour ce dernier, elle est réduite dans les SCCs. De plus, nous avons observé qu'IRF6 régule les mêmes gènes que Notch, et qu'il est en effet un médiateur de la fonction de Notch dans la différenciation des kératinocytes. Parmi les gènes contrôlés par l'axe Notch-IRF6 il y en a trois qui sont sur-exprimés dans les SCCs et qui sont réprimés par cet axe. Il s'agit d'une part d'IRF3 et IRF7, deux autres membres de la famille IRF, et du récepteur EGFR (Epidermal growth factor receptor), un oncogène (un gène impliqué dans l'accélération de la formation de tumeurs). Dans leur ensemble, ces découvertes nous informent sur les mécanismes impliqués dans les fonctions pro-differentiatrice et tumeur suppressive de Notch. Plus encore, elles ouvrent des perspectives intéressantes quant au développement de nouvelles approches thérapeutiques dans le traitement des cancers.II. RésuméLa voie de signalisation de Notch joue un rôle très important dans la différenciation cellulaire et dans la carcinogenèse de nombreux tissus. Dans les kératinocytes, elle agit comme suppresseur de tumeurs, fonction altérée dans les cancers spino cellulaires SCC (tumeurs kératinocytaires) de part la perte d'expression de Notch.Bien que les fonctions pro-différenciatrice et tumeur-suppressive de la voie de signalisation de Notch soient aujourd'hui reconnues, les mécanismes sous-jacents restent à explorer.Dans ce travail, nous montrons qu'IRF6, un membre de la famille des régulateurs de la voie de l'interféron (IRF), ne possédant pas de rôles dans la réponse immunitaire mais essentiel dans le développement de l'épiderme, est d'autant plus exprimé que le kératinocytes sont différenciées alors que son expression est drastiquement diminuée dans les SCC. De façon intéressante, l'expression d'IRF6 durant la différenciation kératinocytaire est directement contrôlée par Notch.Dans les kératinocytes l'expression accrue d'IRP6 a les mêmes effets que 1'activation de la voie de Notch induisant les marqueurs de différentiation des couches supra-basales de l'épiderme et inhibant ceux de la couche basale impliqués dans la prolifération cellulaire. Cependant IRF6 n'est pas impliqué dans la régulation d'autres cibles de Notch, comme p21WAFI/CiP' et Hesl. Comme Notch, IRF6 contrôle négativement l'expression de EGFR et IRF3/7. De ce fait EGFR et IRF3 et IRF7 sont fortement exprimés dans les SCCs humaines où l'expression de Notch et IRF6 est fortement réduite.En conclusion, nous avons démontré qu'IRF6 est une cible directe de Notch/CSL dans les keratinocytes qui medie les effets "non-canonique" de cette voie de signalisation dans la différentiation et dans la suppression tumorale.III. SummaryThe Notch pathway is an important regulator of differentiation and carcinogenesis. In keratinocytes it acts as tumour suppressor and the Notch gene is markedly reduced in keratinocyte-derived squamous cell carcinoma (SCC). While the pro-differentiation and tumour suppressive functions of Notch signalling in keratinocytes are well established, the underlying mechanisms are still poorly understood, We report here that Interferon Regulatory Factor 6 (IRF6), an IRF family member with an essential role in epidermal development, is downmodulated in SCC and is induced in differentiating cells. We observed that the induction of IRF6 in differentiating keratinocytes is suppressed by Notch inhibition. IRF6 expression is also decreased in mice with keratinocyte-specific deletion of the Notch 1/2.Moreover we show that the expression of this gene is induced by Notch activation through a CSL-dependent mechanism even under conditions of protein synthesis inhibition, with endogenous Notch 1 binding to the IRF6 promoter.Increased IRJF6 expression is necessary for the impact of Notch activation on differentiation markers K1 and Involucrin, and proliferation markers integrins and p63, but not on other "canonical" Notch targets like p21WAF1/Cipl, Hes1 and Hey1. Like Notch 1, IRF6 down-modulates expression of epidermal growth factor receptor (EGFR) as well as two other IRF family members, IRF3 and 7, which we previously linked to positive control of p63 expression. Expression of IRF3, IRF7 and EGFR is enhanced in cutaneous squamous cell carcinomas, illustrating a strikingly opposite pattern compared to Notch and IRF6.Thus, IRF6 is a primary Notch target in keratinocytes, which mediates the effects of this pathway on differentiation and contributes to tumor suppression.

Analyse de l'activité de match chez l'arbitre de football par accéléromètre et critique des tests de sélection FIFA

Introduction : Depuis 2005, le « Test FIFA » est utilisé chez les arbitres de football, comme critère de sélection pour monter dans les échelons de l'arbitrage et chaque arbitre base son entraînement dans cet objectif. Ce test a été développé grâce aux nombreux travaux scientifiques, ayant utilisé l'analyse vidéo, afin de quantifier les activités de match des arbitres et analyser leur performance en cours de match. Objectifs : Le but de ce travail a été d'évaluer la performance de l'arbitre, lors d'un match de football, au moyen d'un accéléromètre en raison de sa facilité d'utilisation et en particulier d'évaluer si au cours du match, il existe une éventuelle diminution de la capacité de performance engendrée par la fatigue. Enfin, à la lumière des résultats, nous avons pu discuter du bien fondé du «test par intervalle proposé par la FIFA» comme moyen d'estimation de la capacité physique d'un arbitre. Méthode : Il s'agit d'une étude prospective basée sur une analyse descriptive. Les données ont été récoltées dans des stades de football suisses ≥1ère Ligue, du 01.12.2011 au 01.12.2012. Le groupe étudié était composé de 5 arbitres de football de sexe masculin, dont deux officiant en 1ère Ligue et faisant partie des talents de l'Association Cantonale Vaudoise de Football (ACVF) et trois en Super League et Challenge League. Les 5 arbitres ont été équipés d'un iPhone 3GS®, muni d'une application, capable d'enregistrer les déplacements sur le terrain (arrêt, marche et course). Le traitement des données a été effectué par un programme Matlab®, élaboré par le Laboratoire des Mesures d'Analyse du Mouvement (LMAM) de l'EPFL, tout comme l'application en question. Pour ce travail ont été considérées les phases et les fréquences d'arrêt, de marche et de course tout au long de l'évolution de la partie. Résultats : Durant les 90 minutes du match, la répartition se fait de la manière suivante : 13,74% du temps total où l'accéléromètre ne mesure aucune activité, 33,70% concernent une activité de course alors que le reste, 52,48% est de la marche. Avec l'avancement dans le match, il est constaté une augmentation des phases d'arrêt et une diminution du temps de course. Une intensité d'effort plus importante est observée lors des 15 premières minutes du match (environ  41,7% de course), alors qu'en fin de la partie, il y a une alternance de marche et de course avec des efforts de plus en plus brefs. La détermination de la médiane de durée des différents efforts a montré qu'un épisode de marche ou de course étaient de 5-6 secondes. De plus, les épisodes de marche ou de course étaient rarement >20 secondes. Discussion : Les résultats montrent que l'accéléromètre est un système de mesure facile d'utilisation, permettant un gain de temps dans l'analyse des données pour évaluer la performance sportive. Les principaux résultats de cette étude, ont mis en évidence une diminution de l'intensité des activités physiques de l'arbitre avec l'avancement du match, résultant soit de sa propre fatigue, soit de celle des joueurs dictant le rythme du jeu. Cette diminution se traduit par des déplacements de plus en plus brefs au fil du temps. La mesure de médiane du temps de course et de marche (5-6 sec) correspond à une activité aérobie pour la marche et anaérobie alactique pour la course. Par conséquent, le « test par intervalle » de la FIFA actuel ne nous semble pas adéquat en raison de sa filière énergétique de type anaérobique lactique. Conclusion : Cette étude pilote apporte un nouveau type d'instrumentation efficace et simple, jamais employé auparavant dans l'analyse des activités de match des arbitres de football. Il permet d'explorer des mouvements avec précision au fil du match et apporte un nouvel aspect sur la quantification de performance des arbitres non exploré jusqu'ici. Après analyse de l'ensemble des paramètres, il semble que le test FIFA ne soit pas adapté à la performance exigée par l'arbitrage.