N-acetylcysteine normalizes neurochemical changes in the glutathione-deficient schizophrenia mouse model during development.

BACKGROUND: Glutathione (GSH) is the major cellular redox-regulator and antioxidant. Redox-imbalance due to genetically impaired GSH synthesis is among the risk factors for schizophrenia. Here we used a mouse model with chronic GSH deficit induced by knockout (KO) of the key GSH-synthesizing enzyme, glutamate-cysteine ligase modulatory subunit (GCLM).¦METHODS: With high-resolution magnetic resonance spectroscopy at 14.1 T, we determined the neurochemical profile of GCLM-KO, heterozygous, and wild-type mice in anterior cortex throughout development in a longitudinal study design.¦RESULTS: Chronic GSH deficit was accompanied by an elevation of glutamine (Gln), glutamate (Glu), Gln/Glu, N-acetylaspartate, myo-Inositol, lactate, and alanine. Changes were predominantly present at prepubertal ages (postnatal days 20 and 30). Treatment with N-acetylcysteine from gestation on normalized most neurochemical alterations to wild-type level.¦CONCLUSIONS: Changes observed in GCLM-KO anterior cortex, notably the increase in Gln, Glu, and Gln/Glu, were similar to those reported in early schizophrenia, emphasizing the link between redox imbalance and the disease and validating the model. The data also highlight the prepubertal period as a sensitive time for redox-related neurochemical changes and demonstrate beneficial effects of early N-acetylcysteine treatment. Moreover, the data demonstrate the translational value of magnetic resonance spectroscopy to study brain disease in preclinical models.

Does T Helper Differentiation Correlate with Resistance or Susceptibility to Infection with L. major? Some Insights From the Murine Model.

The murine model of Leishmania major infection has been an invaluable tool in understanding T helper differentiation in vivo. The initial evidence for a role of distinct CD4(+) T helper subsets in the outcome of infection was first obtained with this experimental model. The development of CD4(+) Th1 cells was associated with resolution of the lesion, control of parasite replication, and resistance to re-infection in most of the mouse strains investigated (i.e., C57BL/6). In contrast, differentiation of CD4(+) Th2 cells correlated with the development of unhealing lesions, and failure to control parasite load in a few strains (i.e., BALB/c). Since these first reports, an incredible amount of effort has been devoted to understanding the various parameters involved in the differentiation of these, and more recently discovered T helper subsets such as Th17 and T regulatory cells. The discovery of cross-talk between T helper subsets, as well as their plasticity force us to reevaluate the events driving a protective/deleterious T helper immune response following infection with L. major in mice. In this review, we describe the individual contributions of each of these CD4(+) T helper subsets following L. major inoculation, emphasizing recent advances in the field, such as the impact of different substrains of L. major on the pathogenesis of disease.

Telementoring during endovascular treatment of abdominal aortic aneurysms: a prospective study.

PURPOSE: To explore the use of telementoring for distant teaching and training in endovascular aortic aneurysm repair (EVAR). METHODS: According to a prospectively designed study protocol, 48 patients underwent EVAR: the first 12 patients (group A) were treated at a secondary care center by an experienced interventionist, who was training the local team; a further 12 patients (group B) were operated by the local team at their secondary center with telementoring by the experienced operator from an adjacent suite; and the last 24 patients (group C) were operated by the local team with remote telementoring support from the experienced interventionist at a tertiary care center. Telementoring was performed using 3 video sources; images were transmitted using 4 ISDN lines. EVAR was performed using intravascular ultrasound and simultaneous fluoroscopy to obtain road mapping of the abdominal aorta and its branches, as well as for identifying the origins of the renal arteries, assessing the aortic neck, and monitoring the attachment of the stent-graft proximally and distally. RESULTS: Average duration of telementoring was 2.1 hours during the first 12 patients (group B) and 1.2 hours for the remaining 24 patients (group C). There was no difference in procedural duration (127+/-59 minutes in group A, 120+/-4 minutes in group B, and 119+/-39 minutes in group C; p=0.94) or the mean time spent in the ICU (26+/-15 hours in group A, 22+/-2 hours in group B, and 22+/-11 hours for group C; p=0.95). The length of hospital stay (11+/-4 days in group A, 9+/-4 days in group B, and 7+/-1 days in group C; p=0.002) was significantly different only for group C versus A (p=0.002). Only 1 (8.3%) patient (in group A: EVAR performed by the experienced operator) required conversion to open surgery because of iliac artery rupture. This was the only conversion (and the only death) in the entire study group (1/12 in group A versus 0/36 in groups B + C, p=0.31). CONCLUSIONS: Telementoring for EVAR is feasible and shows promising results. It may serve as a model for development of similar projects for teaching other invasive procedures in cardiovascular medicine.

Species distribution models for conservation-oriented studies in Switzerland : filling data and tools gaps

SUMMARYSpecies distribution models (SDMs) represent nowadays an essential tool in the research fields of ecology and conservation biology. By combining observations of species occurrence or abundance with information on the environmental characteristic of the observation sites, they can provide information on the ecology of species, predict their distributions across the landscape or extrapolate them to other spatial or time frames. The advent of SDMs, supported by geographic information systems (GIS), new developments in statistical models and constantly increasing computational capacities, has revolutionized the way ecologists can comprehend species distributions in their environment. SDMs have brought the tool that allows describing species realized niches across a multivariate environmental space and predict their spatial distribution. Predictions, in the form of probabilistic maps showing the potential distribution of the species, are an irreplaceable mean to inform every single unit of a territory about its biodiversity potential. SDMs and the corresponding spatial predictions can be used to plan conservation actions for particular species, to design field surveys, to assess the risks related to the spread of invasive species, to select reserve locations and design reserve networks, and ultimately, to forecast distributional changes according to scenarios of climate and/or land use change.By assessing the effect of several factors on model performance and on the accuracy of spatial predictions, this thesis aims at improving techniques and data available for distribution modelling and at providing the best possible information to conservation managers to support their decisions and action plans for the conservation of biodiversity in Switzerland and beyond. Several monitoring programs have been put in place from the national to the global scale, and different sources of data now exist and start to be available to researchers who want to model species distribution. However, because of the lack of means, data are often not gathered at an appropriate resolution, are sampled only over limited areas, are not spatially explicit or do not provide a sound biological information. A typical example of this is data on 'habitat' (sensu biota). Even though this is essential information for an effective conservation planning, it often has to be approximated from land use, the closest available information. Moreover, data are often not sampled according to an established sampling design, which can lead to biased samples and consequently to spurious modelling results. Understanding the sources of variability linked to the different phases of the modelling process and their importance is crucial in order to evaluate the final distribution maps that are to be used for conservation purposes.The research presented in this thesis was essentially conducted within the framework of the Landspot Project, a project supported by the Swiss National Science Foundation. The main goal of the project was to assess the possible contribution of pre-modelled 'habitat' units to model the distribution of animal species, in particular butterfly species, across Switzerland. While pursuing this goal, different aspects of data quality, sampling design and modelling process were addressed and improved, and implications for conservation discussed. The main 'habitat' units considered in this thesis are grassland and forest communities of natural and anthropogenic origin as defined in the typology of habitats for Switzerland. These communities are mainly defined at the phytosociological level of the alliance. For the time being, no comprehensive map of such communities is available at the national scale and at fine resolution. As a first step, it was therefore necessary to create distribution models and maps for these communities across Switzerland and thus to gather and collect the necessary data. In order to reach this first objective, several new developments were necessary such as the definition of expert models, the classification of the Swiss territory in environmental domains, the design of an environmentally stratified sampling of the target vegetation units across Switzerland, the development of a database integrating a decision-support system assisting in the classification of the relevés, and the downscaling of the land use/cover data from 100 m to 25 m resolution.The main contributions of this thesis to the discipline of species distribution modelling (SDM) are assembled in four main scientific papers. In the first, published in Journal of Riogeography different issues related to the modelling process itself are investigated. First is assessed the effect of five different stepwise selection methods on model performance, stability and parsimony, using data of the forest inventory of State of Vaud. In the same paper are also assessed: the effect of weighting absences to ensure a prevalence of 0.5 prior to model calibration; the effect of limiting absences beyond the environmental envelope defined by presences; four different methods for incorporating spatial autocorrelation; and finally, the effect of integrating predictor interactions. Results allowed to specifically enhance the GRASP tool (Generalized Regression Analysis and Spatial Predictions) that now incorporates new selection methods and the possibility of dealing with interactions among predictors as well as spatial autocorrelation. The contribution of different sources of remotely sensed information to species distribution models was also assessed. The second paper (to be submitted) explores the combined effects of sample size and data post-stratification on the accuracy of models using data on grassland distribution across Switzerland collected within the framework of the Landspot project and supplemented with other important vegetation databases. For the stratification of the data, different spatial frameworks were compared. In particular, environmental stratification by Swiss Environmental Domains was compared to geographical stratification either by biogeographic regions or political states (cantons). The third paper (to be submitted) assesses the contribution of pre- modelled vegetation communities to the modelling of fauna. It is a two-steps approach that combines the disciplines of community ecology and spatial ecology and integrates their corresponding concepts of habitat. First are modelled vegetation communities per se and then these 'habitat' units are used in order to model animal species habitat. A case study is presented with grassland communities and butterfly species. Different ways of integrating vegetation information in the models of butterfly distribution were also evaluated. Finally, a glimpse to climate change is given in the fourth paper, recently published in Ecological Modelling. This paper proposes a conceptual framework for analysing range shifts, namely a catalogue of the possible patterns of change in the distribution of a species along elevational or other environmental gradients and an improved quantitative methodology to identify and objectively describe these patterns. The methodology was developed using data from the Swiss national common breeding bird survey and the article presents results concerning the observed shifts in the elevational distribution of breeding birds in Switzerland.The overall objective of this thesis is to improve species distribution models as potential inputs for different conservation tools (e.g. red lists, ecological networks, risk assessment of the spread of invasive species, vulnerability assessment in the context of climate change). While no conservation issues or tools are directly tested in this thesis, the importance of the proposed improvements made in species distribution modelling is discussed in the context of the selection of reserve networks.RESUMELes modèles de distribution d'espèces (SDMs) représentent aujourd'hui un outil essentiel dans les domaines de recherche de l'écologie et de la biologie de la conservation. En combinant les observations de la présence des espèces ou de leur abondance avec des informations sur les caractéristiques environnementales des sites d'observation, ces modèles peuvent fournir des informations sur l'écologie des espèces, prédire leur distribution à travers le paysage ou l'extrapoler dans l'espace et le temps. Le déploiement des SDMs, soutenu par les systèmes d'information géographique (SIG), les nouveaux développements dans les modèles statistiques, ainsi que la constante augmentation des capacités de calcul, a révolutionné la façon dont les écologistes peuvent comprendre la distribution des espèces dans leur environnement. Les SDMs ont apporté l'outil qui permet de décrire la niche réalisée des espèces dans un espace environnemental multivarié et prédire leur distribution spatiale. Les prédictions, sous forme de carte probabilistes montrant la distribution potentielle de l'espèce, sont un moyen irremplaçable d'informer chaque unité du territoire de sa biodiversité potentielle. Les SDMs et les prédictions spatiales correspondantes peuvent être utilisés pour planifier des mesures de conservation pour des espèces particulières, pour concevoir des plans d'échantillonnage, pour évaluer les risques liés à la propagation d'espèces envahissantes, pour choisir l'emplacement de réserves et les mettre en réseau, et finalement, pour prévoir les changements de répartition en fonction de scénarios de changement climatique et/ou d'utilisation du sol. En évaluant l'effet de plusieurs facteurs sur la performance des modèles et sur la précision des prédictions spatiales, cette thèse vise à améliorer les techniques et les données disponibles pour la modélisation de la distribution des espèces et à fournir la meilleure information possible aux gestionnaires pour appuyer leurs décisions et leurs plans d'action pour la conservation de la biodiversité en Suisse et au-delà. Plusieurs programmes de surveillance ont été mis en place de l'échelle nationale à l'échelle globale, et différentes sources de données sont désormais disponibles pour les chercheurs qui veulent modéliser la distribution des espèces. Toutefois, en raison du manque de moyens, les données sont souvent collectées à une résolution inappropriée, sont échantillonnées sur des zones limitées, ne sont pas spatialement explicites ou ne fournissent pas une information écologique suffisante. Un exemple typique est fourni par les données sur 'l'habitat' (sensu biota). Même s'il s'agit d'une information essentielle pour des mesures de conservation efficaces, elle est souvent approximée par l'utilisation du sol, l'information qui s'en approche le plus. En outre, les données ne sont souvent pas échantillonnées selon un plan d'échantillonnage établi, ce qui biaise les échantillons et par conséquent les résultats de la modélisation. Comprendre les sources de variabilité liées aux différentes phases du processus de modélisation s'avère crucial afin d'évaluer l'utilisation des cartes de distribution prédites à des fins de conservation.La recherche présentée dans cette thèse a été essentiellement menée dans le cadre du projet Landspot, un projet soutenu par le Fond National Suisse pour la Recherche. L'objectif principal de ce projet était d'évaluer la contribution d'unités 'd'habitat' pré-modélisées pour modéliser la répartition des espèces animales, notamment de papillons, à travers la Suisse. Tout en poursuivant cet objectif, différents aspects touchant à la qualité des données, au plan d'échantillonnage et au processus de modélisation sont abordés et améliorés, et leurs implications pour la conservation des espèces discutées. Les principaux 'habitats' considérés dans cette thèse sont des communautés de prairie et de forêt d'origine naturelle et anthropique telles que définies dans la typologie des habitats de Suisse. Ces communautés sont principalement définies au niveau phytosociologique de l'alliance. Pour l'instant aucune carte de la distribution de ces communautés n'est disponible à l'échelle nationale et à résolution fine. Dans un premier temps, il a donc été nécessaire de créer des modèles de distribution de ces communautés à travers la Suisse et par conséquent de recueillir les données nécessaires. Afin d'atteindre ce premier objectif, plusieurs nouveaux développements ont été nécessaires, tels que la définition de modèles experts, la classification du territoire suisse en domaines environnementaux, la conception d'un échantillonnage environnementalement stratifié des unités de végétation cibles dans toute la Suisse, la création d'une base de données intégrant un système d'aide à la décision pour la classification des relevés, et le « downscaling » des données de couverture du sol de 100 m à 25 m de résolution. Les principales contributions de cette thèse à la discipline de la modélisation de la distribution d'espèces (SDM) sont rassemblées dans quatre articles scientifiques. Dans le premier article, publié dans le Journal of Biogeography, différentes questions liées au processus de modélisation sont étudiées en utilisant les données de l'inventaire forestier de l'Etat de Vaud. Tout d'abord sont évalués les effets de cinq méthodes de sélection pas-à-pas sur la performance, la stabilité et la parcimonie des modèles. Dans le même article sont également évalués: l'effet de la pondération des absences afin d'assurer une prévalence de 0.5 lors de la calibration du modèle; l'effet de limiter les absences au-delà de l'enveloppe définie par les présences; quatre méthodes différentes pour l'intégration de l'autocorrélation spatiale; et enfin, l'effet de l'intégration d'interactions entre facteurs. Les résultats présentés dans cet article ont permis d'améliorer l'outil GRASP qui intègre désonnais de nouvelles méthodes de sélection et la possibilité de traiter les interactions entre variables explicatives, ainsi que l'autocorrélation spatiale. La contribution de différentes sources de données issues de la télédétection a également été évaluée. Le deuxième article (en voie de soumission) explore les effets combinés de la taille de l'échantillon et de la post-stratification sur le la précision des modèles. Les données utilisées ici sont celles concernant la répartition des prairies de Suisse recueillies dans le cadre du projet Landspot et complétées par d'autres sources. Pour la stratification des données, différents cadres spatiaux ont été comparés. En particulier, la stratification environnementale par les domaines environnementaux de Suisse a été comparée à la stratification géographique par les régions biogéographiques ou par les cantons. Le troisième article (en voie de soumission) évalue la contribution de communautés végétales pré-modélisées à la modélisation de la faune. C'est une approche en deux étapes qui combine les disciplines de l'écologie des communautés et de l'écologie spatiale en intégrant leurs concepts de 'habitat' respectifs. Les communautés végétales sont modélisées d'abord, puis ces unités de 'habitat' sont utilisées pour modéliser les espèces animales. Une étude de cas est présentée avec des communautés prairiales et des espèces de papillons. Différentes façons d'intégrer l'information sur la végétation dans les modèles de répartition des papillons sont évaluées. Enfin, un clin d'oeil aux changements climatiques dans le dernier article, publié dans Ecological Modelling. Cet article propose un cadre conceptuel pour l'analyse des changements dans la distribution des espèces qui comprend notamment un catalogue des différentes formes possibles de changement le long d'un gradient d'élévation ou autre gradient environnemental, et une méthode quantitative améliorée pour identifier et décrire ces déplacements. Cette méthodologie a été développée en utilisant des données issues du monitoring des oiseaux nicheurs répandus et l'article présente les résultats concernant les déplacements observés dans la distribution altitudinale des oiseaux nicheurs en Suisse.L'objectif général de cette thèse est d'améliorer les modèles de distribution des espèces en tant que source d'information possible pour les différents outils de conservation (par exemple, listes rouges, réseaux écologiques, évaluation des risques de propagation d'espèces envahissantes, évaluation de la vulnérabilité des espèces dans le contexte de changement climatique). Bien que ces questions de conservation ne soient pas directement testées dans cette thèse, l'importance des améliorations proposées pour la modélisation de la distribution des espèces est discutée à la fin de ce travail dans le contexte de la sélection de réseaux de réserves.

Development of glycopeptide-intermediate resistance by Staphylococcus aureus leads to attenuated infectivity in a rat model of endocarditis.

Glycopeptide-intermediate resistant Staphylococcus aureus (GISA) are characterized by multiple changes in the cell wall and an altered expression of global virulence regulators. We investigated whether GISA are affected in their infectivity in a rat model of experimental endocarditis. The glycopeptide-susceptible, methicillin-resistant S. aureus M1V2 and its laboratory-derived GISA M1V16 were examined for their ability to (i) adhere to fibrinogen and fibronectin in vitro, (ii) persist in the bloodstream after intravenous inoculation, (iii) colonize aortic vegetations in rats, and (iv) compete for valve colonization by co-inoculation. Both GISA M1V16 and M1V2 adhered similarly to fibrinogen and fibronectin in vitro. In rats, GISA M1V16 was cleared faster from the blood (P < 0.05) and required 100-times more bacteria than parent M1V2 (10(6) versus 10(4)CFU) to infect 90% of vegetations. GISA M1V16 also had 100 to 1000-times lower bacterial densities in vegetations. Moreover, after co-inoculation with GISA M1V16 and M1V2Rif, a rifampin-resistant variant of M1V2 to discriminate them in organ cultures, GISA M1V16 was out-competed by the glycopeptide-susceptible counterpart. Thus, in rats with experimental endocarditis, GISA showed an attenuated virulence, likely due to a faster clearance from the blood and a reduced fitness in cardiac vegetations. The GISA phenotype appeared globally detrimental to infectivity.

The use of the murine model of infection with Leishmania major to reveal the antagonistic effects that IL-4 can exert on T helper cell development and demonstrate that these opposite effects depend upon the nature of the cells targeted for IL-4 signaling.

In contrast to mice from the majority of inbred strains, BALB mice develop aberrant Th2 responses and suffer progressive disease after infection with Leishmania major. These outcomes depend on the production of Interleukin 4, during the first 2 d of infection, by CD4+ T cells that express the Vbeta4-Valpha8 T cell receptors specific for a dominant I-A(d) restricted epitope of the LACK antigen from L. major. In contrast to this well established role of IL-4 in Th2 cell maturation, we have recently shown that, when limited to the initial period of activation of dendritic cells by L. major preceding T cell priming, IL-4 directs DCs to produce IL-12, promotes Th1 cell maturation and resistance to L. major in otherwise susceptible BALB/c mice. Thus, the antagonistic effects that IL-4 can have on Th cell development depend upon the nature of the cells (DCs or primed T cells) targeted for IL-4 signaling.

Development of a coculture model of encapsulated cells.

In the whole animal, metabolic regulations are set by reciprocal interactions between various organs, via the blood circulation. At present, analyses of such interactions require numerous and uneasily controlled in vivo experiments. In a search for an alternative to in vivo experiments, our work aims at developing a coculture system in which different cell types are isolated in polymer capsules and grown in a common environment. The signals exchanged between cells from various origins are, thus, reproducing the in vivo intertissular communications. With this perspective, we evaluated a new encapsulation system as an artificial housing for liver cells on the one hand and adipocytes on the other hand. Murine hepatocytes were encapsulated with specially designed multicomponent capsules formed by polyelectrolyte complexation between sodium alginate, cellulose sulphate and poly(methylene-coguanidine) hydrochloride, of which the permeability has been characterized. We demonstrated the absence of cytotoxicity and the excellent biocompatibility of these capsules towards primary culture of murine hepatocytes. Encapsulated hepatocytes retain their specific functions--transaminase activity, urea synthesis, and protein secretion--during the first four days of culture in minimum medium. Mature adipocytes, isolated from mouse epidydimal fat, were embedded in alginate beads. Measurement of protein secretion shows an identical profile between free and embedded adipocytes. We finally assessed the properties of encapsulated hepatocytes, cryopreserved over a periods of up to four months. The perspective of using encapsulated cells in coculture are discussed, since this system may represent a promising tool for fundamental research, such as analyses of drug metabolism, intercellular regulations, and metabolic pathways, as well as for the establishment of a tissue bank for storage and supply of murine hepatocytes.

Development and experimental validation of a finite element model of total ankle replacement.

Total ankle replacement remains a less satisfactory solution compared to other joint replacements. The goal of this study was to develop and validate a finite element model of total ankle replacement, for future testing of hypotheses related to clinical issues. To validate the finite element model, an experimental setup was specifically developed and applied on 8 cadaveric tibias. A non-cemented press fit tibial component of a mobile bearing prosthesis was inserted into the tibias. Two extreme anterior and posterior positions of the mobile bearing insert were considered, as well as a centered one. An axial force of 2kN was applied for each insert position. Strains were measured on the bone surface using digital image correlation. Tibias were CT scanned before implantation, after implantation, and after mechanical tests and removal of the prosthesis. The finite element model replicated the experimental setup. The first CT was used to build the geometry and evaluate the mechanical properties of the tibias. The second CT was used to set the implant position. The third CT was used to assess the bone-implant interface conditions. The coefficient of determination (R-squared) between the measured and predicted strains was 0.91. Predicted bone strains were maximal around the implant keel, especially at the anterior and posterior ends. The finite element model presented here is validated for future tests using more physiological loading conditions.

The role of Toll-like Receptor (TLR) 9 in the development of a T-helper (Th)1/Th2 response in the murine model of infection with " Leishmania major "

1.1 SUMMARY The role of the non-specific innate immune system is as important as the elaboration of the adaptive immune system in the initiation of an immune response to pathogens. The role of the Toll-like receptors (TLRs) in the innate immune response to virus and bacterial pathogens is widely recognised, however, little is known about the role of TLRs in host defence against eukaryotic pathogens. Immunologic investigations on the marine model of infection with Leishmania major (L. major) have correlated the outcome of the disease with expansion of different subsets of CD4+ cells, designated Th1 and Th2. The resistance of C57BL/6, CBA and C3H/He mice is linked with an IL-12 driven Th1 response. In BALB/c mice the susceptibility correlates with an IL-4 driven Th2 response. The initial event promoting the development of a Th1 or Th2 response still remains elusive. Recently, the contribution of the TLR signalling pathway in the innate and acquired immune response to infection with the intracellular protozoan parasite L. major has been demonstrated. Thus, the purpose of this study is to determine whether TLRs may play a role in influencing the outcome of the infection by directing the development of a Th1 or a Th2 response during infection with L, major parasites, in resistant C57BL/6 and susceptible BALB/c mice, respectively. We demonstrated that MyD88, the major TLR adaptor molecule is necessary for C57BL/6 to develop a resistant Th1 response following L. major infection. Our data show the essential role of MyD88 in the establishment of a protective Th1 response. We subsequently aimed to determine which TLRs may be involved in the protective response. Since TLR2 and TLR4 have shown to have a potential role for Leishmania recognition, we analysed the course of infection in TLR2 and TLR4 deficient mice on a C57BL/6 resistant background following L. major infection. Our results clearly demonstrate that TLR2 or TLR4 aze dispensable to control the outcome of the disease as the TLR2 and TLR4 knockout mice developed a protective Th1 response. With the aim of determining a potential TLR candidate important in the initiation of the Thl response, we assessed the mRNA expression of different TLRs (TLR1 to TLR9) using quantitative real-time RT-PCR at different time points during the first week of infection. The results clearly showed an upregulation of TLR7 and TLR9 mRNA expression during the early phase of infection in resistant C57BL/6 mice but not in susceptible BALB/c mice. To provide in vivo evidence for the role for, these TLRs in the outcome of cutaneous leishmaniasis, studies using TLR7 and TLR9 deficient mice on a resistant C57BL/6 background were performed. The TLR7 deficient mice developed a resistance phenotype that was comparable with C57BL/6 wild type mice. Thus, the presence of TLR7 is not indispensable for the development of a Th1 response and resistance to infection. On the contrary, TLR9 deficient mice on the C57BL/6 resistant background showed high variability in the outcome of the disease. Although some mice behave as resistant C57BL/6 mice, half of them developed high lesion following infection and showed a decrease in IFN-γ production and an increase in IL-4 as compared to wild type mice. These results suggest that TLR9 may be involved in the control of infection. To test the hypothesis that regulatory T cells (Treg) are playing a role in the high variability in the disease outcome in TLR9 deficient mice, depletion of CD4+CD25+ T cells with a specific antibody three days before infection with L. major were performed Interestingly, these treated mice developed large lesions, low IL-4 and decreased IFN-γ producion when compared to untreated mice. A better understanding of the mechanism by which Treg cells influence the outcome of the disease in TLR9 deficient mice following L. major infection is currently under investigation. Altogether, this study demonstrates the importance of TLR9 in the induction of a protective T'h1 response, a process that is involved in the resolution of the lesion induced by L. major infection. 1.2 RÉSUMÉ Le rôle de la réponse immunitaire innée a longtemps été négligé quant à l'impact qu'elle pourrait avoir dans l'initiation d'une réponse immune adaptative efficace dirigée contre un pathogène. Si l'importance des récepteurs Toll-like (TLR) du système inné dans la reconnaissance des virus et bactéries a été démontrée, son rôle dans la défense contre les pathogènes eucaryotes reste encore très élusif. Récemment, il a été montré que les voies de signalisation provenant de l'activation des TLRs pouvaient initier la réponse immunitaire innée et adaptative après une infection avec le parasite protozoaire Leishmania major (L. major). Dans un modèle marin d'infection avec L. major alors que la plupart des souches de souris telles que C57BL/6 sont résistantes à l'infection et développent une réponse immunitaire de type T helper 1 (Th1) induite par IL-12, peu de souches dont les BALB/c sont sensibles et développent une réponse Th2 induite par IL-4. La différentiation Th1/Th2 est un événement qui prend place de manière définitive lors de la première semaine après infection. Les événements précoces promouvant le développement d'une réponse Th1 ou Th2 n'étant pas connus, l'objectif de ce travail a été de démontrer un rôle des TLRs dans l'initiation d'une réponse immune innée et adaptative suite à l'infection par L. major. Nous avons démontré que MyD88, une molécule importante dans le processus de signalisation des TLRs, est nécessaire pour que les souris résistantes C57BL/6 développent une réponse Th1 protectrice. L'importance du rôle de TLR2 et TLR4 dans la reconnaissance du parasite Leishmania ayant été démontrée, nous avons privilégié l'analyse de la réponse immunitaire suite à une infection in vivo de souris déficiente en TLR2 ou TLR4 sur un fond génétique résistant. Les résultats obtenus montrent que la présence de ces récepteurs n'est pas indispensable pour le contrôle de l'infection et la polarisation d'une réponse Th1 caractéristique de la résistance à L. major. Cependant d'autres TLRs peuvent aussi activer la voie de signalisation MyD88 dépendante. L'expression de l'ARNm des différents TLRs dans les ganglions drainant de souris sensibles et résistantes pendant la première semaine d'infection a été déterminée par PCR quantitative en temps réel. Les résultats obtenus montrent que l'ARNm de TLR7 et TLR9 était régulé positivement suite à l'infection par L. major chez les souris résistantes C57BL/6 alors qu'aucune modulation n'était détectable chez les souris sensibles BALB/c. Le rôle des récepteurs TLR7 et TLR9 a donc été évalué par l'infection par L. major des souris déficientes en TLR7 et TLR9 sur fond génétique C57BL/6. Nos résultats ont clairement démontré que les souris déficientes en TLR7 montrent une réponse immunitaire identique à celle des souris résistantes C57BL/6, signifiant que TLR7 n'est pas indispensable au développement d'une Th1 ainsi qu'au contrôle de la parasitémie. Paz contre, les souris déficientes en TLR9 sur un fond génétique résistant ont montré une grande variabilité dans la réponse à l'infection. En effet, la moitié des souris deviennent sensibles à l'infection, ceci étant associé à une diminution dans la production d'IFN-γ et à une augmentation de la production d'IL-4. Ces résultats suggèrent que TLR9 est impliqué dans le contrôle de la lésion et de la réponse immunitaire suite à l'infection avec L. major. Cependant les résultats avec les souris déficientes en TLR9 montrant une grande hétérogénéité et une balance Th1/Th2 instable, nous avons émis l'hypothèse que les cellules T régulatrices pouvaient être impliquées dans ce phénomène. Nous avons effectivement constaté qu'après déplétion des cellules CD4+CD25+, les souris déficientes en TLR9 développent des lésions aussi grandes que les souris BALB/c après infection par L. major. Cependant le nombre de parasites reste le même que chez les souris C57BL/6. De plus la production d'IL-4 ainsi que celle d'IFN-γ reste extrêment bas. Les mécanismes régulateurs impliqués dans ce processus sont en cours d'analyse. Ce travail met en évidence l'importance du TLR9 dans le développement d'une réponse Th1 lors d'une infection avec L. major, un processus nécessaire pour la résistance à l'infection. 1.3 RESUME POUR UN LARGE PUBLIC La leishmaniose est une maladie parasitaire répandue dans le monde entier et touchant plus de 88 pays. L'incidence mondiale de la leishmaniose cutanée et de 1 à 1,5 million de nouveaux cas par année. Plus de 12 millions de personnes sont affectées par la maladie et 350 millions de personnes sont une population à risque. Un modèle marin d'infection avec Leishmania major (L. major) a été établi qui reproduit plusieurs tableaux cliniques observés dans le cas de la leishmaniose cutanée chez l'homme. L'analyse de la réponse immunitaire dans les souris infectées par L. major a permis de distinguer deux groupes : les souris de la plupart des souches telles que C57BL/6 sont résistantes à l'infection et développent une réponse immunitaire de type T helper 1 (Th1), alors que quelques souches dont les BALB/c sont sensibles et développent une réponse de type Th2. La réponse immune adaptative dans le modèle d'infection avec L. major à été largement étudiée. Cependant, les événements précoces déterminants pour le développement d'une réponse Th1 ou Th2 restent encore très flous. Récemment, plusieurs publications ont montré que les récepteurs Toll-like (TLR) peuvent contribuer à l'initiation de la réponse immunitaire lors d'une infection avec le parasite intracellulaire L. major. Dans ce travail de thèse, nous avons étudié le rôle de MyD88, une molécule importante dans le processus de signalisation des TLRs, dans la réponse immune suite à une infection avec L. major. En l'absence de MyD88, les souris normalement résistantes à l'infection avec L. major deviennent sensibles et développent des lésions importantes. Ces souris ne sont plus capables de développer une réponse Thl, normalement caractéristique de leur phénotype résistant. Nous avons ensuite tenté de comprendre quels TLRs, plus précisément, pouvait être impliqué dans ce processus. Malgré quelques évidences démontrant que TLR2 et TLR4 pouvaient avoir un rôle important dans l'initiation d'une réponse immunitaire adaptative à Leishmania, nous avons montré que, in vivo après infection avec L. major, la déficience d'un de ces récepteurs n'était pas suffisante à faire basculer la réponse immunitaire. Les souris C57BL/6 déficient en TLR2 ou TLR4 peuvent parfaitement contrôler l'évolution de la maladie. De plus, ces souris, malgré l'absence de TLR2 ou TLR4, sont capables de monter une parfaite réponse Thl. Etant donné que TLR2 et TLR4 n'étaient pas essentiels pour la résistance à la maladie, nous avons analysé les TLRs, parmi les 12 décrits qui pouvaient être indispensables au développement d'une réponse de type Th1 associée à la résistance à l'infection par Leishmania. Nos expériences ont montré que l'expression de l'ARN messager (ARNm) de TLR7 et TLR9 était modulée suite à l'infection par L. major chez la souris résistante C57BL/6 alors qu'aucune modulation n'était visible chez les souris sensible BALB/c. Pensant que ces TLRs pourraient jouer un rôle dans la réponse immunitaire au parasite, nous avons étudié l'évolution de l'infection dans les souris déficientes en TLR7 et TLR9. Nos résultats ont clairement démontré que TLR7 n'était pas indispensable à la résistance au parasite alors que l'absence de TLR9 avait des conséquences radicales sur le contrôle de la lésion et de la réponse immunitaire suite à l'infection avec L. major. Ce travail révèle ainsi l'importance du TLR9 dans le développement d'une réponse Th1 lors d'une infection avec L. major, un processus nécessaire pour la résistance à l'infection. Il est a noté que nos résultats sont en accord avec le fait que les motifs CpG, qui sont des immunostimulateurs interagissant avec le TLR9, ont une activité adjuvante importante dans la préparation de vaccins contre la leishmaniose. Une meilleure compréhension des mécanismes immunologiques impliquant le TLR9 dans la reconnaissance du parasite est alors indispensable pour le développement de vaccins thérapeutiques efficaces.

Development of model observers applied to 3D breast tomosynthesis microcalcifications and masses

The development of model observers for mimicking human detection strategies has followed from symmetric signals in simple noise to increasingly complex backgrounds. In this study we implement different model observers for the complex task of detecting a signal in a 3D image stack. The backgrounds come from real breast tomosynthesis acquisitions and the signals were simulated and reconstructed within the volume. Two different tasks relevant to the early detection of breast cancer were considered: detecting an 8 mm mass and detecting a cluster of microcalcifications. The model observers were calculated using a channelized Hotelling observer (CHO) with dense difference-of-Gaussian channels, and a modified (Partial prewhitening [PPW]) observer which was adapted to realistic signals which are not circularly symmetric. The sustained temporal sensitivity function was used to filter the images before applying the spatial templates. For a frame rate of five frames per second, the only CHO that we calculated performed worse than the humans in a 4-AFC experiment. The other observers were variations of PPW and outperformed human observers in every single case. This initial frame rate was a rather low speed and the temporal filtering did not affect the results compared to a data set with no human temporal effects taken into account. We subsequently investigated two higher speeds at 5, 15 and 30 frames per second. We observed that for large masses, the two types of model observers investigated outperformed the human observers and would be suitable with the appropriate addition of internal noise. However, for microcalcifications both only the PPW observer consistently outperformed the humans. The study demonstrated the possibility of using a model observer which takes into account the temporal effects of scrolling through an image stack while being able to effectively detect a range of mass sizes and distributions.

Towards Integrated Governance of Landscape Development : The Swiss Model of Regional Nature Parks

Coherent regulation of landscape as a resource is a major challenge. How can the development interests of some actors (eg cable car operators and property developers) be reconciled with those of others (agriculture, forestry) and with conservation of biodiversity and scenic value? To help understand how the newly introduced Regional Nature Parks (RNPs) can improve the coherence of the regulation regime in Switzerland, we highlight current direct mechanisms for regulation of landscape as a resource (bans, inventories, subsidies) as well as indirect mechanisms (taking place through the regulation of the physical basis of landscapes, eg forest, land, and water planning policies). We show that RNPs are fundamentally innovative because they make it possible to manage and coordinate indirect strategies for appropriate regulation of resources at a landscape scale. In other words, RNPs enable organization of governance of landscape as a resource in a perimeter that is not necessarily restricted to administrative boundaries.