A toxicokinetic model to assess exposure to folpet fungicide from urinary biomarkers

Folpet is one of the most widely employed fungicides in agriculture. It is typically used in the culture of vegetables, fruits and ornamental plants. Once absorbed in the human body, it has been found to be very reactive, especially in acid conditions. According to various in vitro and in vivo experiments in animals, Folpet is first fractioned at the N-S link when in contact with aqueous solutions and thiol groups. From this non-enzymatic process a phthalimide (PI) molecule is formed, which may be used as a biomarker of exposure, along with the short-lived thiophosgene. We have built a human toxicokinetic model to account for the biotransformation of Folpet into PI and its subsequent excretion while accounting for other non-monitored metabolites. The mathematical parameters of the model were determined accordingly from best-fits to the time courses of PI in blood and urine of five volunteers administered orally 1 mg/kg and dermally 10 mg/kg of Folpet. In both cases, the mean elimination half-life of PI from the body (either through faeces, urine or metabolism) was found to be 31.6 h. The average final fractions of administered dose recovered in urine as PI were 0.025% and 0.002%, for oral and dermal administration, respectively after 96 h. According to the model, when orally administered, PI rapidly hydrolyzes to phthalamic and phthalic acids such that only 0.04% of the PI found in the gastrointestinal tract is absorbed into the blood stream. Likewise, after dermal application, model predicts that only 7.4% of the applied Folpet dose crosses the epidermis. In the model, the PI initial metabolite of Folpet is formed in the dermis and further metabolized prior to reaching systemic circulation, such that only 0.125% of PI formed at the site-of-entry reaches systemic blood. Our mathematical model is in accordance with both measures of blood (R2=0.57 for dermal and R2=0.66 for oral) and urine (R2 =0.98 for dermal and R2=0.99 for oral).

A hypomorphic mutation in lpin1 induces progressively improving neuropathy and lipodystrophy in the rat.

The Lpin1 gene encodes the phosphatidate phosphatase (PAP1) enzyme Lipin 1, which plays a critical role in lipid metabolism. In this study we describe the identification and characterization of a rat model with a mutated Lpin1 gene (Lpin1(1Hubr)), generated by N-ethyl-N-nitrosourea mutagenesis. Lpin1(1Hubr) rats are characterized by hindlimb paralysis and mild lipodystrophy that are detectable from the second postnatal week. Sequencing of Lpin1 identified a point mutation in the 5'-end splice site of intron 18 resulting in mis-splicing, a reading frameshift, and a premature stop codon. As this mutation does not induce nonsense-mediated decay, it allows the production of a truncated Lipin 1 protein lacking PAP1 activity. Lpin1(1Hubr) rats developed hypomyelination and mild lipodystrophy rather than the pronounced demyelination and adipocyte defects characteristic of Lpin1(fld/fld) mice, which carry a null allele for Lpin1. Furthermore, biochemical, histological, and molecular analyses revealed that these lesions improve in older Lpin1(1Hubr) rats as compared with young Lpin1(1Hubr) rats and Lpin1(fld/fld) mice. We observed activation of compensatory biochemical pathways substituting for missing PAP1 activity that, in combination with a possible non-enzymatic Lipin 1 function residing outside of its PAP1 domain, may contribute to the less severe phenotypes observed in Lpin1(1Hubr) rats as compared with Lpin1(fld/fld) mice. Although we are cautious in making a direct parallel between the presented rodent model and human disease, our data may provide new insight into the pathogenicity of recently identified human LPIN1 mutations.

Oxylipin analysis methods.

Practical guidelines for monitoring and measuring compounds such as jasmonates, ketols, ketodi(tri)enes and hydroxy-fatty acids as well as detecting the presence of novel oxylipins are presented. Additionally, a protocol for the penetrant analysis of non-enzymatic lipid oxidation is described. Each of the methods, which employ gas chromatography/mass spectrometry, can be applied without specialist knowledge or recourse to the latest analytical instrumentation. Additional information on oxylipin quantification and novel protocols for preparing oxygen isotope-labelled internal standards are provided. Four developing areas of research are identified: (i) profiling of the unbound cellular pools of oxylipins; (ii) profiling of esterified oxylipins and/or monitoring of their release from parent lipids; (iii) monitoring of non-enzymatic lipid oxidation; (iv) analysis of unstable and reactive oxylipins. The methods and protocols presented herein are designed to give technical insights into the first three areas and to provide a platform from which to enter the fourth area.

A genetic and biochemical investigation of malondialdehyde production and turnover in Arabidopsis

Malondialdehyde (MDA) is a small reactive molecule which occurs ubiqui¬tous among eukaryotes. Interest in this molecule stems from the fact that it can be highly reactive. In green tissues of plants it is apparently formed pre¬dominantly by reactive oxygen species (ROS)-mediated non-enzymatic oxi¬dation (nLPO) of triunsaturated fatty acids (TFAs). MDA which is formed by nLPO is widely used as a disease marker and is regarded to be a cel-lular toxin. Surprisingly, sites of ROS production like mitochondria and chloroplasts possess membranes which are enriched in nLPO-prone polyun¬saturated fatty acids (PUFAs). In this work we showed that chloroplasts are the major site of MDA production in leaves of adult Arabidopsis thaliana plants, whereas analyses in seedlings revealed accumulation in meristematic tissues like the root tip, lateral roots and the apical meristem region. Char-acterizing the MDA pools in more detail, we could show that MDA in plants was predominantly present in a free, non-reactive enolate form. This might explain why it is tolerated in sites where its protonated form could poten¬tially damage the genome and proteome. Analyzing the biological fate of MDA in leaves using labeled MDA-isotopes. we were able to show that MDA is metabolized and used to assemble lipids. The major end-point metabolite was identified as 18:3-16:3-monqgalactosyldiacylglycerol (MGDG), which is the most abundant lipid in chloroplasts. We hypothesize that PUFAs in sites of ROS production, like at PS II in chloroplasts, might act as buffers pre¬venting damage of proteins, thereby generating molecules such as MDA. The MDA produced in this way appears predominantly in a non-reactive enolate form in the cell until it fulfills a biological function or until it is metabo¬lized in order to assemble polyunsaturated MGDGs. Additionally, nLPO has been reported to increase in pathogenesis and we challenged seedlings and adult plants with necrotrophic fungi. Monitoring MDA during the in¬fections, we found MDA pools in seedlings were highly inducible although they were tightly controlled in the leaves of adult plants. - Malondialdehyde (MDA) est une petite molecule réactive présente de manière ubiquitaire dans les eucaryotes. L'intérêt de cette molécule vient du fait que celle-ci pourrait être très réactive. Dans les tissus verts des plantes, la majorité du MDA est apparement formée par l'oxydation non-enzymatique (nLPO) des acides gras polyinsaturés (PUFAs) transmis par des espèces ac¬tives d'oxygène (ROS). Le MDA formé par nLPO est souvent utilisé comme marqueur de maladies et il est considéré comme une toxine cellulaire. Etonnament, les sites de production comme les mitochondries et les chloro- plastes sont riches en PUFAs qui sont sensibles à la nLPO. Dans cette thèse nous montrons que les chloroplastes répresentent le site de production de MDA dans les feuilles adultes d'Arabidopsis thaliana. Les analyses de MDA dans les plantules ont révélé que le MDA s'accumule dans les tissus meris- tematiques comme celles de la pointe de la racine, des racines latéralles et du meristème apical. Par la caractérisation du MDA présent nous avons pu montrer que la majorité du MDA était présent sous la forme d'un énolate non-réactif. Ceci pourrait expliquer pourquoi le MDA est toléré dans les sites où il pourrait casser le genome ou le protéome s'il est présent sous sa forme protonée. Les analyses du devenir du MDA dans les feuilles par des isotopes du MDA ont montré que celui-ci est metabolisé et utilisé pour assembler des lipides. Le lipide majoritairement métabolisé a été identifié comme étant le 18:3-16:3-monogalactosyldiacylglycerole (MGDG); le lipide le plus abondant dans les chloroplastes. Nous supposons que la présence des PUFAs dans les sites de production du ROS, tout comme le PS II dans les chloroplastes, pourrait jouer un rôle de tampon pour prevenir les protéines de différentes dégradations et ainsi générer des molécules telle que le MDA. La majorité du MDA produit par cette réaction est présente dans la cellule sous la forme d'énolate non-réactif, jusqu'au moment de son utilisation ou lorsqu'il serra metabolisé pour produire des MGDGs polyinsaturés. De plus, il a été décrit que nLPO pourait augmenter dans la pathogenèse, et nous avons testé des plantes adultes et des plantules en présence de champignons nécrotrophiques. L'observation du MDA pendant les infections a montré que les concentrations en MDA sont fortement induites dans les plantules mais contrôlées dans les plantes adultes.

Consequences of one-week creatine supplementation on creatine and creatinine levels in athletes 'serum and urine

We explored the washout period of creatine (Cr) after repeated ingestions of high doses of exogenous Cr. Ten athletes ingested daily, in a randomized double-blind study design, 30 g of exoge- nous Cr (n = 5, Cr-group) or a placebo (n = 5, Pl-group). Serum and urine samples were collected 1) before supplementation (BEFO- RE), 2) after one week Cr supplementation (AFTER), and 3) one week later without supplementation (LATER). The Cr and crea- tinine (Crn) concentrations in serum (sCr, sCrn) and in multiple spots urine (uCr, uCrn) were measured. We observed a significant rise (p < 0.01) in sCr, uCr and sCrn between BEFORE and AFTER supplementation in Cr-group, as well as a significant difference between Cr-group and Pl-group. Body weight increased signifi- cantly (+1.5 kg), but relative body fat (%fat) was unchanged. After the washout period in LATER Cr-group, sCr and uCr decreased to low residual values. No loss of body weight occurred during thisperiod. In contrast, sCrn and uCrn returned to baseline values. In conclusion, regular uptake of high doses of exogenous Cr affects both Cr and Crn concentrations in serum (sCr: 14 folds; sCrn: 1.2 folds) and urine (uCr: 140 folds; uCrn: 1.5 folds). An abuse of Cr is therefore mostly spilled over in urine. Surprise drug tests, such as doping controls, happening during the period of Cr supplementa- tion can reveal an important increase in Cr and Crn concentrations, although subjects stopped suddenly Cr loading. The discernible effect of Cr supplementation on these values disappeared within one week.

A hypomorphic mutation in lpin1 induces progressively improving peripheral neuropathy in the rat

The Lpin1 gene encodes the phosphatidate phosphatase (PAP1) enzyme Lipin 1, which plays a critical role in lipid metabolism. In this study we describe the identification and characterization of a rat with a mutated Lpin1 gene (Lpin11Hubr ), generated by N-ethyl-N-nitrosourea mutagenesis. Lpin11Hubr rats are characterized by hindlimb paralysis that is detectable from the second postnatal week. Sequencing of Lpin1 identified a missense mutation in the 5'-end splice site of exon 18 resulting in mis-splicing, a reading frame shift and a premature stop codon. As this mutation does not induce nonsense-mediated decay, it allows the production of a truncated Lipin 1 protein lacking PAP1 activity. As a consequence, Lpin11Hubr rats develop hypomyelination rather than the pronounced demyelination defect characteristic of Lpin1fld/fld mice, which carry a null allele for Lpin1. Furthermore, histological and molecular analyses revealed that this lesion improve in older Lpin11Hubr rats as compared to young Lpin11Hubr rats and Lpin1fld/fld mice. The observed differences between the murine Lpin1fld/fld mutant, with a complete loss of Lipin 1 function, and the Lpin1Hubr rat, with a truncated PAP1 activitydeficient form of Lipin 1, provide additional evidence for suggested non-enzymatic Lipin1 function residing outside of its PAP1 domain. While we are cautious in making a direct parallel between the presented rodent model and human disease, our data may provide new insight into pathogenicity of recently identified human Lpin1 mutations. *These authors contributed equally.

Molecular analysis of non-melanoma skin cancer

SUMMARY:Cylindroma, trichoepithelioma and spiradenoma are benign tumors of hair follicle. They are caused by mutations and loss of heterozygosity in the CYLD gene. CYLD is a ubiquitously expressed, but the tumors are restricted to skin, suggesting that the tumorigenesis is influenced by skin-specific regulators and probably by mutations in other genes. The objectives of the thesis were to analyze the molecular mechanisms leading to the aforementioned tumors. In the first project, we have identified five new mutations in CYLD gene in tive families affected with different combinations of these skin appendage tumors. F our of these mutations caused the introduction of a premature stop codon in CYLD protein sequence, but one was a missense mutation changing aspartic acid 681 into glycine (D68lG), in patients exhibiting multiple trichoepitheliomas. CYLD is a deubiquitinase which can downregulate NF-κB and INK pathways through the deubiquitination of TRAF2, for example. We showed that the CYLD-D681G mutant was unable to remove polyubiquitin chains from TRAF2. We also proved that CYLD-D68lG could not inhibit TRAP 2- or TNFα- mediated NF-κB or INK activations in 293T cells. These results underlined the importance of the D68l residue for the enzymatic activity of CYLD. TRAP-interacting protein (TRIP), which is a E3-Ubiquitin ligase, is a partner of CYLD. In the second project of the thesis, we studied the function of TRIP in the epidermis. We found that TRIP was a nucleolar protein in cultured human primary keratinocytes (HEK) and HeLa cells, and was detected in the midbody of HeLa cells. Moreover, TRIP expression was shown to be downregulated through a PKC-dependent mechanism before induction of keratinocyte differentiation. We also proved that TRIP was upregulated in basal cell carcinomas. Furthermore, TRIP was found to be important for keratinocyte survival and proliferation through the regulation of the Gl/S transition. Our results suggest that TRIP may be involved in keratinocyte tumorigenesis.RÉSUMÉ :Les cylindromes, trichoépithéliomes et spiradénomes sont des tumeurs bénignes du follicule pileux causées par des mutations et une perte d'hétérozygotie du gène CYLD. CYLD est ubiquitaire mais les tumeurs sont limitées à la peau, suggérant que la tumorigénèse est influencée par des protéines spécifiques de la peau et par des mutations dans d'autres gènes. Les objectifs de la thèse étaient d'2malyser les mécanismes moléculaires aboutissant à la formation de ces tumeurs. Dans le premier projet, cinq nouvelles mutations du gène CYLD ont été identifiées chez cinq familles présentant différentes combinaisons des tumeurs citées ci- dessus. Quatre de ces mutations causaient I' introduction d'un codon stop prématuré dans la séquence protéique, mais une était une mutation «misser1se» changeant l'aspartate 681 en résidu glycine (D68lG) chez des patients présentant des trichoépithéliomes multiples. CYLD est une déubiquitinase qui inhibe les voies de signalisation de NF-κB et JNK, en déubiquitinant notamment TRAF2. Nous avons montré que la protéine mutante CYLD- D68lG ne pouvait pas cliver la chaîne de poly-ubiquitines liée à TRAF2. CYLD-D68lG était aussi incapable d'inhiber l'activation de NF-κB ou de JNK induite par TRAF2 ou TNF-o dans les cellules 293T. Ces résultats ont donc souligné l'impo1tance du résidu D68l pour l'activité de CYLD. «TRAF-interacting protein (TRIP)», qui est une «E3-ubiquitin-ligase», est un partenaire de CYLD. Dans le second proj et de la thèse, nous avons étudié la fonction de TRIP dans l'épidenne. Nous avons montrépque TRIP était nucléolaire dans les cellules HeLa et les kératinocytes primaires humains en culture et était détectée dans le «midbody» des cellules HeLa. Nous avons prouvé que l'ARNm de TRIP était diminué avant l'induction de la différentiation des kératinocytes, par un mécanisme dépendent de la protéine kinase C, tandis qu'il était augmenté dans les carcinomes baso-cellulaires. Nous avons aussi montré que TRIP influençait la prolifération et la survie des kératinocytes en régulant la transition G1/S, Nos résultats suggèrent que TRIP est peut-être impliquée dans la tumorigénèse des kératinocytes. 7

New human kallikrein 14: enzymatic characterization and inhibitors development.

RESUME DESTINE A UN LARGE PUBLIC En biologie, si une découverte permet de répondre à quelques questions, en général elle en engendre beaucoup d'autres. C'est ce qui s'est produit récemment dans le monde des kallicréines. De la famille des protéases, protéines ayant la faculté de couper plus ou moins spécifiquement d'autres protéines pour exercer un rôle biologique, la famille des kallicréines humaines n'était composée que de 3 membres lors du siècle dernier. Parmi eux, une kallicréine mondialement utilisée pour détecter le cancer de la prostate, le PSA. En 2000, un chercheur de l'hôpital universitaire Mont Sinaï à Toronto, le Professeur Eleftherios Diamandis, a découvert la présence de 12 nouveaux gènes appartenant à cette famille, situés sur le même chromosome que les 3 premières kallicréines. Cette découverte majeure a placé les spécialistes des kallicréines face à une montagne d'interrogations car les fonctions de ces nouvelles protéases étaient totalement inconnues. La kallicréine humaine 14 (hK14) présente un intérêt particulier, car elle se retrouve associée à différents cancers, notamment les carcinomes ovariens et mammaires. Cette association ne répond cependant pas à la fonction de cette protéase. L'objectif de ce travail de thèse était donc de découvrir, dans un premier temps, la spécificité de cette nouvelle kallicréine, c'est-à-dire le type de coupure qu'elle engendre au niveau des protéines qu'elle cible. Utilisant une technologie de pointe qui exploite la propriété des bactériophages à se répliquer dans les bactéries à l'infini, des dizaines de millions de combinaisons protéiques aléatoires ont été présentées à hK14, qui a pu sélectionner celles qui lui étaient favorables pour la coupure. Cette technique qualitative porte le nom de Phage Display Substrate. Une fois la sélection réalisée, il fallait transférer ces séquences coupées ou substrats dans un système permettant de donner une valeur quantitative à l'efficacité de coupure. Pour cela nous avons développé une technologie qui permet d'évaluer cette efficacité en utilisant des protéines fluorescentes de méduse, modifiées génétiquement, dont l'excitation de la première (CFP : cyan fluorescent protein) par la lumière à une certaine longue d'onde permet le transfert d'énergie à la seconde (YFP : yellow fluorescent protein), via un substrat qui les lie. Pour que ce transfert d'énergie se produise, il faut que les deux protéines fluorescentes soient proches, comme c'est le cas lorsqu'elles sont liées par un substrat. La coupure de ce lien provoque un changement de transfert d'énergie qui est quantifiable en utilisant un spectrofluoromètre. Cette technologie permet donc de suivre la réaction d'hydrolyse (coupure) des protéases. Afin de poursuivre certaines expériences permettant de mieux comprendre la fonction biologique d'hK14 ainsi que son éventuelle implication dans le cancer, nous avons développé des inhibiteurs spécifiques d'hK14. Les séquences qui on été le plus efficacement coupées par hK14 ont été utilisées pour transformer deux types d'inhibiteurs classiques, qui circulent dans notre sang, en inhibiteurs d'hK14 hautement efficaces et spécifiques. Selon les résultats obtenus in vitro, ils pourront être évalués in vivo en tant que traitement potentiel contre le cancer. RESUME Les protéases sont des enzymes impliquées dans des processus physiologiques mais aussi parfois pathologiques. La famille des kallicréines tissulaires humaines représente le plus grand groupe de protéases humaines, dont plusieurs pourraient participer au développement de certaines maladies. D'autre part, ces protéases sont apparues comme des marqueurs de pathogénicité potentiels, notamment dans les cas de cancers hormono-dépendants. La kallicréine humaine 14 a été récemment découverte et son implication dans quelques maladies, particulièrement dans le cas de tumeurs, semble probable. En effet, son expression génique est augmentée au niveau des tissus cancéreux de la prostate et du sein et son expression protéique s'est révélée plus élevée dans le sérum de patientes atteintes d'un cancer du sein ou des ovaires. Cependant, comme c'est le cas pour la plupart des kallicréines, sa fonction est encore inconnue. Afin de mieux connaître son rôle biologique et/ou pathologique, nous avons décidé de caractériser son activité enzymatique. Nous avons tout d'abord mis au point un système de substrats entièrement biologique permettant d'étudier in vitro l'activité des protéases. Ce système est basé sur le phénomène de FRET, à savoir le transfert d'énergie de résonance fluorescente qui intervient entre deux molécules fluorescentes voisines si le spectre d'émission de la protéine donneuse chevauche le spectre d'excitation de la protéine receveuse. Nous avons fusionné de manière covalente une protéine fluorescente bleue (CFP) et une jaune (YFP) en les liant avec diverses séquences. Par clivage de la séquence de liaison, une perte du transfert d'énergie peut être mesurée par un spectrofluoromètre. Cette technologie représente un moyen facile de suivre la réaction d'hydrolyse des protéases. Les conditions optimales de production de ces substrats CFP-YFP ont été déterminées, de même que les paramètres pouvant éventuellement influencer le FRET. Ce système possède une grande résistance à la protéolyse non spécifique et est applicable à un grand nombre de protéase. Contrairement aux substrats fluorogéniques, il permet d'étudier les acides aminés se trouvant des deux côtés du site de clivage. Ce système étant entièrement biologique, il est le reflet des interactions protéine-protéine et représente un outil biologique facile, bon marché et rapide pour caractériser les protéases. Dans un premier temps, hK14 a été mise en présence d' une banque de haute diversité de pentapeptides aléatoires présentée à la surface de phages afin d'identifier des substrats spécifiques. Ensuite, le système CFP-YFP a été employé pour trier les peptides sélectionnés afin d'identifier les séquences de substrats les plus sensibles et spécifiques pour hK14. Nous avons montré, qu'en plus de sa prévisible activité de type trypsine, hK14 possède aussi une très surprenante activité de type chymotrypsine. Les séquences les plus sensibles ont été choisies pour cribler la banque de donnée Swissprot, permettant ainsi l'identification de 6 substrats protéiques humains potentiels pour hK14. Trois d'entre eux, la laminine α-5, le collagène IV et la matriline-4, qui sont des composants de la matrice extracellulaire, ont démontré une grande susceptibilité à l'hydrolyse par hK14. De plus, la séparation éléctrophorétique a montré que la dégradation de la laminine α-5 et de la matriline-4 par hK14 devait se produire aux sites identifiés par la technologie du phage display. Pour terminer, nous avons transformé, par mutagenèse dirigée, deux serpines (inhibiteurs de protéases de type sérine) connues, AAT et ACT (alpha anti-trypsine et alpha anti-chymotrypsine), qui inhibent un vaste éventail d'enzymes humaines en inhibiteurs d'hK14 hautement efficaces et spécifiques. Ces inhibiteurs pourront être utilisés d'une part pour poursuivre certaines expériences permettant de mieux comprendre l'implication d'hK14 dans des voies physiologiques ou dans le cancer et d'autre part pour les évaluer in vivo en tant que traitement potentiel contre le cancer. SUMMARY Proteases consist of enzymes involved in physiological events, but also, in case of dysregulation, in pathogenicity. The human tissue kallikrein family represents the largest human protease cluster and includes several members that either could participate in the course of certain diseases or emerged as potential biological markers, especially in hormone dependent cancers. The human kallikrein 14 has been recently discovered and suggested implications in some disorders, particularly in tumors since its gene expression is up-regulated in prostate and breast cancer tissues and its protein expression increased in the serum of patients with breast and ovarian cancers. However, like most kallikreins, its function remains unknown. To better understand hK14 biological and/or pathological role, we decided to characterize its enzymatic activity. First of all, we developped a biological system suitable for in vitro study of protease activity. This system is based on the so-called FRET phenomenon, that is the Fluorescence Resonance Energy Transfer that occurs between two nearby fluorescent proteins if the emission spectrum of the donor overlaps the excitation spectrum of the acceptor. We fused covalently a cyan fluorescent protein (CFP) and a yellow fluorescent protein (YFP) with diverses sequences. Upon cleavage of the linker sequence by protease, the loss of energy transfer can be measured by a spectrofluorometer allowing an easy following of hydrolysis reaction. The optimal conditions to produce in bacterial system these CFP-YFP substrates were determined as well as the parameters that could eventually influence the FRET. This system demonstrated a high degree of resistance to non-specific proteolysis and applicability to various conditions corresponding to a great number of existing proteases. Other avantages are the possibility to study the amino acids located both sides of the cleavage site as well as the interest to work in a full biological system reflecting protein-protein interaction. A phage substrate library with exhaustive diversity was used prior to CFP-substrate-YFP system to isolate specific human kallikrein 14 substrates. After that the CFP-YFP system was used to sort peptides and identify highly sensitive and specific substrate sequences for hK14. We showed that besides its predictable trypsin-like activity, hK14 also possesses a surprising chymotrypsin-like activity. The screening of the Swissprot database was achieved with the most sensitive sequences and allowed the identification of 6 potential human protein substrates for hK14. Three of them, laminin α-5, collagen IV and matrilin-4, which are components of the extracellular matrix were incubated with hK14, by which they were efficiently hydrolyzed. Moreover, electrophoretic separation revealed that degradation of laminin α-5 and matrilin-4 by hK14 generated fragments with identical molecular size than the predicted N-terminal fragments that would result from hK14 specific cleavage, proving the value of phage display substrate to identify potential substrates. Finally, with site-directed mutagenesis, we transformed two well-known serpins (serine protease inhibitors), AAT and ACT (alpha anti-trypsin and alpha anti-chymotrypsin), which inhibit a vast spectrum of human enzymes into highly efficient and specific hK14 inhibitors. These inhibitors will be used to pursue experiments that could help understand hK14 implication in physiological pathways as well as in cancer biology and also to perform their in vivo evalution as potential cancer treatment.

In vivo enzymatic activity of acetylCoA synthetase in skeletal muscle revealed by 13C turnover from hyperpolarized [1-13C]acetate to [1-13C]acetylcarnitine

BACKGROUND: Acetate metabolism in skeletal muscle is regulated by acetylCoA synthetase (ACS). The main function of ACS is to provide cells with acetylCoA, a key molecule for numerous metabolic pathways including fatty acid and cholesterol synthesis and the Krebs cycle. METHODS: Hyperpolarized [1-(13)C]acetate prepared via dissolution dynamic nuclear polarization was injected intravenously at different concentrations into rats. The (13)C magnetic resonance signals of [1-(13)C]acetate and [1-(13)C]acetylcarnitine were recorded in vivo for 1min. The kinetic rate constants related to the transformation of acetate into acetylcarnitine were deduced from the 3s time resolution measurements using two approaches, either mathematical modeling or relative metabolite ratios. RESULTS: Although separated by two biochemical transformations, a kinetic analysis of the (13)C label flow from [1-(13)C]acetate to [1-(13)C]acetylcarnitine led to a unique determination of the activity of ACS. The in vivo Michaelis constants for ACS were KM=0.35±0.13mM and Vmax=0.199±0.031μmol/g/min. CONCLUSIONS: The conversion rates from hyperpolarized acetate into acetylcarnitine were quantified in vivo and, although separated by two enzymatic reactions, these rates uniquely defined the activity of ACS. The conversion rates associated with ACS were obtained using two analytical approaches, both methods yielding similar results. GENERAL SIGNIFICANCE: This study demonstrates the feasibility of directly measuring ACS activity in vivo and, since the activity of ACS can be affected by various pathological states such as cancer or diabetes, the proposed method could be used to non-invasively probe metabolic signatures of ACS in diseased tissue.

Evaluation de la douleur chez les personnes cérébrolésées non-communicantes aux soins intensifs

La douleur est fréquente en milieu de soins intensifs et sa gestion est l'une des missions des infirmières. Son évaluation est une prémisse indispensable à son soulagement. Cependant lorsque le patient est incapable de signaler sa douleur, les infirmières doivent se baser sur des signes externes pour l'évaluer. Les guides de bonne pratique recommandent chez les personnes non communicantes l'usage d'un instrument validé pour la population donnée et basé sur l'observation des comportements. A l'heure actuelle, les instruments d'évaluation de la douleur disponibles ne sont que partiellement adaptés aux personnes cérébrolésées dans la mesure où ces personnes présentent des comportements qui leur sont spécifiques. C'est pourquoi, cette étude vise à identifier, décrire et valider des indicateurs, et des descripteurs, de la douleur chez les personnes cérébrolésées. Un devis d'étude mixte multiphase avec une dominante quantitative a été choisi pour cette étude. Une première phase consistait à identifier des indicateurs et des descripteurs de la douleur chez les personnes cérébrolésées non communicantes aux soins intensifs en combinant trois sources de données : une revue intégrative des écrits, une démarche consultative utilisant la technique du groupe nominal auprès de 18 cliniciens expérimentés (6 médecins et 12 infirmières) et les résultats d'une étude pilote observationnelle réalisée auprès de 10 traumatisés crâniens. Les résultats ont permis d'identifier 6 indicateurs et 47 descripteurs comportementaux, vocaux et physiologiques susceptibles d'être inclus dans un instrument d'évaluation de la douleur destiné aux personnes cérébrolésées non- communicantes aux soins intensifs. Une deuxième phase séquentielle vérifiait les propriétés psychométriques des indicateurs et des descripteurs préalablement identifiés. La validation de contenu a été testée auprès de 10 experts cliniques et 4 experts scientifiques à l'aide d'un questionnaire structuré qui cherchait à évaluer la pertinence et la clarté/compréhensibilité de chaque descripteur. Cette démarche a permis de sélectionner 33 des 47 descripteurs et valider 6 indicateurs. Dans un deuxième temps, les propriétés psychométriques de ces indicateurs et descripteurs ont été étudiés au repos, lors de stimulation non nociceptive et lors d'une stimulation nociceptive (la latéralisation du patient) auprès de 116 personnes cérébrolésées aux soins intensifs hospitalisées dans deux centres hospitaliers universitaires. Les résultats montrent d'importantes variations dans les descripteurs observés lors de stimulation nociceptive probablement dues à l'hétérogénéité des patients au niveau de leur état de conscience. Dix descripteurs ont été éliminés, car leur fréquence lors de la stimulation nociceptive était inférieure à 5% ou leur fiabilité insuffisante. Les descripteurs physiologiques ont tous été supprimés en raison de leur faible variabilité et d'une fiabilité inter juge problématique. Les résultats montrent que la validité concomitante, c'est-à-dire la corrélation entre l'auto- évaluation du patient et les mesures réalisées avec les descripteurs, est satisfaisante lors de stimulation nociceptive {rs=0,527, p=0,003, n=30). Par contre la validité convergente, qui vérifiait l'association entre l'évaluation de la douleur par l'infirmière en charge du patient et les mesures réalisés avec les descripteurs, ainsi que la validité divergente, qui vérifiait si les indicateurs discriminent entre la stimulation nociceptive et le repos, mettent en évidence des résultats variables en fonction de l'état de conscience des patients. Ces résultats soulignent la nécessité d'étudier les descripteurs de la douleur chez des patients cérébrolésés en fonction du niveau de conscience et de considérer l'hétérogénéité de cette population dans la conception d'un instrument d'évaluation de la douleur pour les personnes cérébrolésées non communicantes aux soins intensifs. - Pain is frequent in the intensive care unit (ICU) and its management is a major issue for nurses. The assessment of pain is a prerequisite for appropriate pain management. However, pain assessment is difficult when patients are unable to communicate about their experience and nurses have to base their evaluation on external signs. Clinical practice guidelines highlight the need to use behavioral scales that have been validated for nonverbal patients. Current behavioral pain tools for ICU patients unable to communicate may not be appropriate for nonverbal brain-injured ICU patients, as they demonstrate specific responses to pain. This study aimed to identify, describe and validate pain indicators and descriptors in brain-injured ICU patients. A mixed multiphase method design with a quantitative dominant was chosen for this study. The first phase aimed to identify indicators and descriptors of pain for nonverbal brain- injured ICU patients using data from three sources: an integrative literature review, a consultation using the nominal group technique with 18 experienced clinicians (12 nurses and 6 physicians) and the results of an observational pilot study with 10 traumatic brain injured patients. The results of this first phase identified 6 indicators and 47 behavioral, vocal and physiological descriptors of pain that could be included in a pain assessment tool for this population. The sequential phase two tested the psychometric properties of the list of previously identified indicators and descriptors. Content validity was tested with 10 clinical and 4 scientific experts for pertinence and comprehensibility using a structured questionnaire. This process resulted in 33 descriptors to be selected out of 47 previously identified, and six validated indicators. Then, the psychometric properties of the descriptors and indicators were tested at rest, during non nociceptive stimulation and nociceptive stimulation (turning) in a sample of 116 brain-injured ICLI patients who were hospitalized in two university centers. Results showed important variations in the descriptors observed during the nociceptive stimulation, probably due to the heterogeneity of patients' level of consciousness. Ten descriptors were excluded, as they were observed less than 5% of the time or their reliability was insufficient. All physiologic descriptors were deleted as they showed little variability and inter observer reliability was lacking. Concomitant validity, testing the association between patients' self report of pain and measures performed using the descriptors, was acceptable during nociceptive stimulation (rs=0,527, p=0,003, n=30). However, convergent validity ( testing for an association between the nurses' pain assessment and measures done with descriptors) and divergent validity (testing for the ability of the indicators to discriminate between rest and a nociceptive stimulation) varied according to the level of consciousness These results highlight the need to study pain descriptors in brain-injured patients with different level of consciousness and to take into account the heterogeneity of this population forthe conception of a pain assessment tool for nonverbal brain-injured ICU patients.

Non-assisted versus neuro-navigated and XperCT-guided external ventricular catheter placement: a comparative cadaver study.

BACKGROUND AND PURPOSE: Accurate placement of an external ventricular drain (EVD) for the treatment of hydrocephalus is of paramount importance for its functionality and in order to minimize morbidity and complications. The aim of this study was to compare two different drain insertion assistance tools with the traditional free-hand anatomical landmark method, and to measure efficacy, safety and precision. METHODS: Ten cadaver heads were prepared by opening large bone windows centered on Kocher's points on both sides. Nineteen physicians, divided in two groups (trainees and board certified neurosurgeons) performed EVD insertions. The target for the ventricular drain tip was the ipsilateral foramen of Monro. Each participant inserted the external ventricular catheter in three different ways: 1) free-hand by anatomical landmarks, 2) neuronavigation-assisted (NN), and 3) XperCT-guided (XCT). The number of ventricular hits and dangerous trajectories; time to proceed; radiation exposure of patients and physicians; distance of the catheter tip to target and size of deviations projected in the orthogonal plans were measured and compared. RESULTS: Insertion using XCT increased the probability of ventricular puncture from 69.2 to 90.2 % (p = 0.02). Non-assisted placements were significantly less precise (catheter tip to target distance 14.3 ± 7.4 mm versus 9.6 ± 7.2 mm, p = 0.0003). The insertion time to proceed increased from 3.04 ± 2.06 min. to 7.3 ± 3.6 min. (p < 0.001). The X-ray exposure for XCT was 32.23 mSv, but could be reduced to 13.9 mSv if patients were initially imaged in the hybrid-operating suite. No supplementary radiation exposure is needed for NN if patients are imaged according to a navigation protocol initially. CONCLUSION: This ex vivo study demonstrates a significantly improved accuracy and safety using either NN or XCT-assisted methods. Therefore, efforts should be undertaken to implement these new technologies into daily clinical practice. However, the accuracy versus urgency of an EVD placement has to be balanced, as the image-guided insertion technique will implicate a longer preparation time due to a specific image acquisition and trajectory planning.

Carcinoembryonic antigen (CEA) in non digestive cancerous and normal tissues.

Carcinoembryonic antigen (CEA), immunologically identical to CEA derived from colonic carcinoma, was identified and purified from perchloric acid (PCA) extracts of bronchial and mammary carcinoma. CEA extracted from bronchial and mammary carcinoma was quantitated by single radial immunodiffusion and was found to be in average about 50-75 times less abundant in these tumors than in colonic carcinoma. CEA could also be detected in one normal breast in lactation and at lower concentrations in normal lung (1000-4000 times lower than in colonic carcinoma). The small amounts of CEA present in normal tissues are distinct from the glycoprotein of small mol. wt showing only partial identity with CEA, that we recently identified and extracted in much larger quantities from normal lung and spleen. The demonstration of the presence of CEA in non digestive carcinoma by classical gel precipitation analysis suggests that the CEA detected in the plasma of such patients by radioimmunoassay is also identical to colonic carcinoma CEA. Our comparative study of plasma CEA from bronchial and colonic carcinoma, showing that CEA from both types of patient has the same elution pattern on Sephadex G-200 and gives parallel inhibition curves in the radioimmunoassay, is in favor of this hypothesis. However, it should not be concluded that all positive CEA radioimmunoassay indicate the presence of an antigen identical to colonic carcinoma CEA. A word of warning concerning the interpretation of radioimmunoassay is required by the observation that the addition of mg amounts of PCA extract of normal plasma, cleared of CEA by Sephadex filtration, could interfere in the test and mimic the presence of CEA.

Food habits and sport activity during adolescence: differences between athletic and non-athletic teenagers in Switzerland.

OBJECTIVE: To describe food habits and dietary intakes of athletic and non-athletic adolescents in Switzerland. SETTING: College, high schools and professional centers in the Swiss canton of Vaud. METHOD: A total of 3,540 subjects aged 9-19 y answered a self-reported anonymous questionnaire to assess lifestyles, physical plus sports activity and food habits. Within this sample, a subgroup of 246 subjects aged 11-15 also participated in an in-depth ancillary study including a 3 day dietary record completed by an interview with a dietician. RESULTS: More boys than girls reported engaging in regular sports activities (P<0.001). Adolescent food habits are quite traditional: up to 15 y, most of the respondents have a breakfast and eat at least two hot meals a day, the percentages decreasing thereafter. Snacking is widespread among adolescents (60-80% in the morning, 80-90% in the afternoon). Food habits among athletic adolescents are healthier and also are perceived as such in a higher proportion. Among athletic adolescents, consumption frequency is higher for dairy products and ready to eat (RTE) cereals, for fruit, fruit juices and salad (P<0.05 at least). Thus the athletic adolescent's food brings more micronutrients than the diet of their non-athletic counterparts. Within the subgroup (ancillary study), mean energy intake corresponds to requirements for age/gender group. CONCLUSIONS: Athletic adolescents display healthier food habits than non-athletic adolescents: this result supports the idea that healthy behavior tends to cluster and suggests that prevention programs among this age group should target simultaneously both sports activity and food habits.