Spatial modelling of biodiversity at the community level

1. Statistical modelling is often used to relate sparse biological survey data to remotely derived environmental predictors, thereby providing a basis for predictively mapping biodiversity across an entire region of interest. The most popular strategy for such modelling has been to model distributions of individual species one at a time. Spatial modelling of biodiversity at the community level may, however, confer significant benefits for applications involving very large numbers of species, particularly if many of these species are recorded infrequently. 2. Community-level modelling combines data from multiple species and produces information on spatial pattern in the distribution of biodiversity at a collective community level instead of, or in addition to, the level of individual species. Spatial outputs from community-level modelling include predictive mapping of community types (groups of locations with similar species composition), species groups (groups of species with similar distributions), axes or gradients of compositional variation, levels of compositional dissimilarity between pairs of locations, and various macro-ecological properties (e.g. species richness). 3. Three broad modelling strategies can be used to generate these outputs: (i) 'assemble first, predict later', in which biological survey data are first classified, ordinated or aggregated to produce community-level entities or attributes that are then modelled in relation to environmental predictors; (ii) 'predict first, assemble later', in which individual species are modelled one at a time as a function of environmental variables, to produce a stack of species distribution maps that is then subjected to classification, ordination or aggregation; and (iii) 'assemble and predict together', in which all species are modelled simultaneously, within a single integrated modelling process. These strategies each have particular strengths and weaknesses, depending on the intended purpose of modelling and the type, quality and quantity of data involved. 4. Synthesis and applications. The potential benefits of modelling large multispecies data sets using community-level, as opposed to species-level, approaches include faster processing, increased power to detect shared patterns of environmental response across rarely recorded species, and enhanced capacity to synthesize complex data into a form more readily interpretable by scientists and decision-makers. Community-level modelling therefore deserves to be considered more often, and more widely, as a potential alternative or supplement to modelling individual species.

Profile of a serial killer: cellular and molecular approaches to study individual cytotoxic T-cells following therapeutic vaccination.

T-cell vaccination may prevent or treat cancer and infectious diseases, but further progress is required to increase clinical efficacy. Step-by-step improvements of T-cell vaccination in phase I/II clinical studies combined with very detailed analysis of T-cell responses at the single cell level are the strategy of choice for the identification of the most promising vaccine candidates for testing in subsequent large-scale phase III clinical trials. Major aims are to fully identify the most efficient T-cells in anticancer therapy, to characterize their TCRs, and to pinpoint the mechanisms of T-cell recruitment and function in well-defined clinical situations. Here we discuss novel strategies for the assessment of human T-cell responses, revealing in part unprecedented insight into T-cell biology and novel structural principles that govern TCR-pMHC recognition. Together, the described approaches advance our knowledge of T-cell mediated-protection from human diseases.

Optimisation of antiretroviral therapy : pharmacokinetic and pharmacogenetic approaches

Les progrès de la thérapie antirétrovirale ont transformé l'infection par le VIH d'une condition inévitablement fatale à une maladie chronique. En dépit de ce succès, l'échec thérapeutique et la toxicité médicamenteuse restent fréquents. Une réponse inadéquate au traitement est clairement multifactorielle et une individualisation de la posologie des médicaments qui se baserait sur les facteurs démographiques et génétiques des patients et sur les taux sanguins totaux, libres et/ou cellulaires des médicaments pourrait améliorer à la fois l'efficacité et la tolérance de la thérapie, cette dernière étant certainement un enjeu majeur pour un traitement qui se prend à vie.L'objectif global de cette thèse était de mieux comprendre les facteurs pharmacocinétiques (PK) et pharmacogénétiques (PG) influençant l'exposition aux médicaments antirétroviraux (ARVs) nous offrant ainsi une base rationnelle pour l'optimisation du traitement antiviral et pour l'ajustement posologique des médicaments chez les patients VIH-positifs. Une thérapie antirétrovirale adaptée au patient est susceptible d'augmenter la probabilité d'efficacité et de tolérance à ce traitement, permettant ainsi une meilleure compliance à long terme, et réduisant le risque d'émergence de résistance et d'échec thérapeutique.A cet effet, des méthodes de quantification des concentrations plasmatiques totales, libres et cellulaires des ARVs ainsi que de certains de leurs métabolites ont été développées et validées en utilisant la chromatographie liquide coupée à la spectrométrie de masse en tandem. Ces méthodes ont été appliquées pour la surveillance des taux d'ARVs dans diverses populations de patients HIV-positifs. Une étude clinique a été initiée dans le cadre de l'étude VIH Suisse de cohorte mère-enfant afin de déterminer si la grossesse influence la cinétique des ARVs. Les concentrations totales et libres du lopînavir, de l'atazanavir et de la névirapine ont été déterminées chez les femmes enceintes suivies pendant leur grossesse, et celles-ci ont été trouvées non influencées de manière cliniquement significative par la grossesse. Un ajustement posologique de ces ARVs n'est donc pas nécessaire chez les femmes enceintes. Lors d'une petite étude chez des patients HIV- positifs expérimentés, la corrélation entre l'exposition cellulaire et plasmatique des nouveaux ARVs, notamment le raltégravir, a été déterminée. Une bonne corrélation a été obtenue entre taux plasmatiques et cellulaires de raltégravir, suggérant que la surveillance des taux totaux est un substitut satisfaisant. Cependant, une importante variabilité inter¬patient a été observée dans les ratios d'accumulation cellulaire du raltégravir, ce qui devrait encourager des investigations supplémentaires chez les patients en échec sous ce traitement. L'efficacité du suivi thérapeutique des médicaments (TDM) pour l'adaptation des taux d'efavirenz chez des patients avec des concentrations au-dessus de la cible thérapeutique recommandée a été évaluée lors d'une étude prospective. L'adaptation des doses d'efavirenz basée sur le TDM s'est montrée efficace et sûre, soutenant l'utilisation du TDM chez les patients avec concentrations hors cible thérapeutique. L'impact des polymorphismes génétiques des cytochromes P450 (CYP) 2B6, 2A6 et 3A4/5 sur la pharmacocinétique de l'efavirenz et de ces métabolites a été étudié : un modèle de PK de population intégrant les covariats génétiques et démographiques a été construit. Les variations génétiques fonctionnelles dans les voies de métabolisation principales (CYP2B6) et accessoires {CYP2A6et 3A4/S) de l'efavirenz ont un impact sur sa disposition, et peuvent mener à des expositions extrêmes au médicament. Un? ajustement des doses guidé par le TDM est donc recommandé chez ces patients, en accord avec les polymorphismes génétiques.Ainsi, nous avons démonté qu'en utilisant une approche globale tenant compte à la fois des facteurs PK et PG influençant l'exposition aux ARVs chez les patients infectés, il est possible, si nécessaire, d'individualiser la thérapie antirétrovirale dans des situations diverses. L'optimisation du traitement antirétroviral contribue vraisemblablement à une meilleure efficacité thérapeutique à iong terme tout en réduisant la survenue d'effets indésirables.Résumé grand publicOptimisation de la thérapie antirétrovirale: approches pharmacocinétiques et pharmacogénétiquesLes progrès effectués dans le traitement de l'infection par le virus de llmmunodéficienoe humaine acquise (VIH) ont permis de transformer une affection mortelle en une maladie chronique traitable avec des médicaments de plus en plus efficaces. Malgré ce succès, un certain nombre de patients ne répondent pas de façon optimale à leur traitement etyou souffrent d'effets indésirables médicamenteux entraînant de fréquentes modifications dans leur thérapie. Il a été possible de mettre en évidence que l'efficacité d'un traitement antirétroviral est dans la plupart des cas corrélée aux concentrations de médicaments mesurées dans le sang des patients. Cependant, le virus se réplique dans la cellule, et seule la fraction des médicaments non liée aux protéines du plasma sanguin peut entrer dans la cellule et exercer l'activité antirétrovirale au niveau cellulaire. Il existe par ailleurs une importante variabilité des concentrations sanguines de médicament chez des patients prenant pourtant la même dose de médicament. Cette variabilité peut être due à des facteurs démographiques et/ou génétiques susceptibles d'influencer la réponse au traitement antirétroviral.Cette thèse a eu pour objectif de mieux comprendre les facteurs pharmacologiques et génétiques influençant l'efficacité et ta toxicité des médicaments antirétroviraux, dans le but d'individualiser la thérapie antivirale et d'améliorer le suivi des patients HIV-positifs.A cet effet, des méthodes de dosage très sensibles ont été développées pour permettre la quantification des médicaments antirétroviraux dans le sang et les cellules. Ces méthodes analytiques ont été appliquées dans le cadre de diverses études cliniques réalisées avec des patients. Une des études cliniques a recherché s'il y avait un impact des changements physiologiques liés à la grossesse sur les concentrations des médicaments antirétroviraux. Nous avons ainsi pu démontrer que la grossesse n'influençait pas de façon cliniquement significative le devenir des médicaments antirétroviraux chez les femmes enceintes HIV- positives. La posologie de médicaments ne devrait donc pas être modifiée dans cette population de patientes. Par ailleurs, d'autres études ont portés sur les variations génétiques des patients influençant l'activité enzymatique des protéines impliquées dans le métabolisme des médicaments antirétroviraux. Nous avons également étudié l'utilité d'une surveillance des concentrations de médicament (suivi thérapeutique) dans le sang des patients pour l'individualisation des traitements antiviraux. Il a été possible de mettre en évidence des relations significatives entre l'exposition aux médicaments antirétroviraux et l'existence chez les patients de certaines variations génétiques. Nos analyses ont également permis d'étudier les relations entre les concentrations dans le sang des patients et les taux mesurés dans les cellules où le virus HIV se réplique. De plus, la mesure des taux sanguins de médicaments antirétroviraux et leur interprétation a permis d'ajuster la posologie de médicaments chez les patients de façon efficace et sûre.Ainsi, la complémentarité des connaissances pharmacologiques, génétiques et virales s'inscrit dans l'optique d'une stratégie globale de prise en charge du patient et vise à l'individualisation de la thérapie antirétrovirale en fonction des caractéristiques propres de chaque individu. Cette approche contribue ainsi à l'optimisation du traitement antirétroviral dans la perspective d'un succès du traitement à long terme tout en réduisant la probabilité des effets indésirables rencontrés. - The improvement in antirétroviral therapy has transformed HIV infection from an inevitably fatal condition to a chronic, manageable disease. However, treatment failure and drug toxicity are frequent. Inadequate response to treatment is clearly multifactorial and, therefore, dosage individualisation based on demographic factors, genetic markers and measurement of total, free and/or cellular drug level may increase both drug efficacy and tolerability. Drug tolerability is certainly a major issue for a treatment that must be taken indefinitely.The global objective of this thesis aimed at increasing our current understanding of pharmacokinetic (PK) and pharmacogenetic (PG) factors influencing the exposition to antirétroviral drugs (ARVs) in HIV-positive patients. In turn, this should provide us with a rational basis for antiviral treatment optimisation and drug dosage adjustment in HIV- positive patients. Patient's tailored antirétroviral regimen is likely to enhance treatment effectiveness and tolerability, enabling a better compliance over time, and hence reducing the probability of emergence of viral resistance and treatment failure.To that endeavour, analytical methods for the measurement of total plasma, free and cellular concentrations of ARVs and some of their metabolites have been developed and validated using liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry. These assays have been applied for the monitoring of ARVs levels in various populations of HIV- positive patients. A clinical study has been initiated within the frame of the Mother and Child Swiss HIV Cohort Study to determine whether pregnancy influences the exposition to ARVs. Free and total plasma concentrations of lopinavir, atazanavir and nevirapine have been determined in pregnant women followed during the course of pregnancy, and were found not influenced to a clinically significant extent by pregnancy. Dosage adjustment for these drugs is therefore not required in pregnant women. In a study in treatment- experienced HIV-positive patients, the correlation between cellular and total plasma exposure to new antirétroviral drugs, notably the HIV integrase inhibitor raltegravir, has been determined. A good correlation was obtained between total and cellular levels of raltegravir, suggesting that monitoring of total levels are a satisfactory. However, significant inter-patient variability was observed in raltegravir cell accumulation which should prompt further investigations in patients failing under an integrase inhibitor-based regimen. The effectiveness of therapeutic drug monitoring (TDM) to guide efavirenz dose reduction in patients having concentrations above the recommended therapeutic range was evaluated in a prospective study. TDM-guided dosage adjustment of efavirenz was found feasible and safe, supporting the use of TDM in patients with efavirenz concentrations above therapeutic target. The impact of genetic polymorphisms of cytochromes P450 (CYP) 2B6, 2A6 and 3A4/5 on the PK of efavirenz and its metabolites was studied: a population PK model was built integrating both genetic and demographic covariates. Functional genetic variations in main (CYP2B6) and accessory (2A6, 3A4/5) metabolic pathways of efavirenz have an impact on efavirenz disposition, and may lead to extreme drug exposures. Dosage adjustment guided by TDM is thus required in those patients, according to the pharmacogenetic polymorphism.Thus, we have demonstrated, using a comprehensive approach taking into account both PK and PG factors influencing ARVs exposure in HIV-infected patients, the feasibility of individualising antirétroviral therapy in various situations. Antiviral treatment optimisation is likely to increase long-term treatment success while reducing the occurrence of adverse drug reactions.

Application de la modélisation moléculaire à de nouvelles approches thérapeutiques du cancer [Application of molecular modeling to new therapeutic cancer approaches].

Recent progress in the experimental determination of protein structures allow to understand, at a very detailed level, the molecular recognition mechanisms that are at the basis of the living matter. This level of understanding makes it possible to design rational therapeutic approaches, in which effectors molecules are adapted or created de novo to perform a given function. An example of such an approach is drug design, were small inhibitory molecules are designed using in silico simulations and tested in vitro. In this article, we present a similar approach to rationally optimize the sequence of killer T lymphocytes receptors to make them more efficient against melanoma cells. The architecture of this translational research project is presented together with its implications both at the level of basic research as well as in the clinics.

A Public Service Gap: Capturing Contexts in a Comparative Approach of Street-Level Bureaucracy

Studies of street-level bureaucracy have introduced a variety of conceptualizations, research approaches, and causal inferences. While this research has produced several insights, the impact of variety in the institutional context has not been adequately explored. We present the construct of a public service gap as a way to incorporate contextual factors and facilitate comparison. This construct addresses the differences between what is asked of and what is offered to public servants working at the street level. The heuristic enables the systematic capture of macro- and meso-contextual influences, thus enhancing comparative research on street-level bureaucracy.

Tests for sex-biased dispersal using bi-parentally inherited genetic markers.

Understanding why dispersal is sex-biased in many taxa is still a major concern in evolutionary ecology. Dispersal tends to be male-biased in mammals and female-biased in birds, but counter-examples exist and little is known about sex bias in other taxa. Obtaining accurate measures of dispersal in the field remains a problem. Here we describe and compare several methods for detecting sex-biased dispersal using bi-parentally inherited, codominant genetic markers. If gene flow is restricted among populations, then the genotype of an individual tells something about its origin. Provided that dispersal occurs at the juvenile stage and that sampling is carried out on adults, genotypes sampled from the dispersing sex should on average be less likely (compared to genotypes from the philopatric sex) in the population in which they were sampled. The dispersing sex should be less genetically structured and should present a larger heterozygote deficit. In this study we use computer simulations and a permutation test on four statistics to investigate the conditions under which sex-biased dispersal can be detected. Two tests emerge as fairly powerful. We present results concerning the optimal sampling strategy (varying number of samples, individuals, loci per individual and level of polymorphism) under different amounts of dispersal for each sex. These tests for biases in dispersal are also appropriate for any attribute (e.g. size, colour, status) suspected to influence the probability of dispersal. A windows program carrying out these tests can be freely downloaded from http://www.unil.ch/izea/softwares/fstat.html

Genomic and proteomic approaches towards an understanding of sleep.

The basic functions of sleep are still unclear, however, recent advances in genomics and proteomics have begun to contribute to our understanding of both normal and pathological sleep. In this review, we focus primarily on normal sleep and wake that have been studied in model organisms such as mice. Mice have been especially valuable since many different inbred strains exist that differ in sleep-related traits, and genes can be altered by either mutagenesis or targeted approaches. Advances in QTL (Quantitative Trait Loci) analysis have also helped to identify important sleep related genes, and several other QTLs have been mapped as a first step toward finding the genes that underlie basic sleep traits. In addition to more traditional genetic approaches, the abundance of different mRNAs across sleep and wake can now be studied and compared in different brain regions much more thoroughly using microarray methods. Progress at the protein level has been more difficult, but a few studies have begun to investigate changes in proteins during sleep and wake, and we present some of our own preliminary data in this area. A knowledge of which genes and proteins control or respond to changes in sleep will not only help answer fundamental questions, but may also suggest novel drug targets for improving multiple aspects of sleep and wake.

Targeting anticancer therapy : clinical and preclinical approaches

AbstractCancer treatment has shifted from cytotoxic and nonspecific chemotherapy to chronic treatment with targeted molecular therapies. These new classes of drugs directed against cancer-specific molecules and signaling pathways, act at a particular level of the tumor cell development. However, in both types of therapeutic approaches (standard cytotoxic chemotherapy and targeted signal transduction inhibitions), toxicity and side effects can occur. The aim of this thesis was to investigate various approaches to improve the activity and tolerability of cancer treatment, in a clinical setting, a) by molecular targeting through the use of tyrosine kinase inhibitors (TKIs), whose dosage can be adapted to each patient according to plasma levels, and, b) in a preclinical model, by tissue targeting with locoregional administration of cytotoxic chemotherapy to increase drug exposure in the target tissue while reducing systemic toxicity of the treatment.A comprehensive program for the Therapeutic Drug Monitoring (TDM) of the new class of targeted anticancer drugs of TKIs in patient's blood has been therefore initiated comprising the setting up, validation and clinical application of a multiplex assay by liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry of TKIs in plasma from cancer patients. Information on drugs exposure may be clinically useful for an optimal follow-up of patients' anticancer treatment, especially in case of less than optimal clinical response, occurrence of adverse drug reaction effects and the numerous risks of drug-drug interactions. In this context, better knowledge of the potential drug interactions between TKIs and widely prescribed co- medications is of critical importance for clinicians, to improve their daily care of cancer patients. For one of the first TKI imatinib, TDM interpretation is nowadays based on total plasma concentrations but, only the unbound (free) form is likely to enter cell to exert its pharmacological action. Pharmacokinetic analysis of the total and free plasma level of imatinib measured simultaneously in patients have allowed to refine and validate a population pharmacokinetic model integrating factors influencing in patients the exposure of pharmacological active species. The equation developed from this model may be used for extrapolating free imatinib plasma concentration based on the total plasma levels that are currently measured in TDM from patients. Finally, the specific influence of Pglycoprotein on the intracellular disposition of TKIs has been studies in cell systems using the siRNA silencing approach.Another approach to enhance the selectivity of anticancer treatment may be achieved by the loco-regional administration of a cytostatic agent to the target organ while sparing non- affected tissues. Isolated lung perfusion (ILP) was designed for the treatment of loco-regional malignancies of the lung but clinical results have been so far disappointing. It has been shown in a preclinical model in rats that ILP with the cytotoxic agent doxorubicin alone allows a high drug uptake in lung tissue, and a low systemic toxicity, but was characterized by a high spatial tissular heterogeneity in drug exposure and doxorubicin uptake in tumor was comparatively smaller than in normal lung tissue. Photodynamic therapy (PDT) is a new approach for the treatment of superficial tumors, and implies the application of a sensitizer activated by a laser light at a specific wavelength, that disrupts endothelial barrier of tumor vessels to increase locally the distribution of cytostatics into the tumor tissue. PDT pre-treatment before intravenous administration of liposomal doxorubicin was indeed shown to selectively increase drug uptake in tumors in a rat model of sarcoma tumors to the lung.RésuméLe traitement de certains cancers s'est progressivement transformé et est passé de la chimiothérapie, cytotoxique et non spécifique, au traitement chronique des patients avec des thérapies moléculaires ciblées. Ces médicaments ont une action ciblée en interférant à un niveau spécifique du développement de la cellule tumorale. Dans les deux types d'approches thérapeutiques (chimiothérapie cytotoxique et traitements ciblés), on est confronté à la présence de toxicité et aux effets secondaires du traitement anticancéreux. Le but de cette thèse a donc été d'étudier diverses approches visant à améliorer l'efficacité et la tolérabilité du traitement anticancéreux, a) dans le cadre d'une recherche clinique, par le ciblage moléculaire grâce aux inhibiteurs de tyrosines kinases (TKIs) dont la posologie est adaptée à chaque patient, et b) dans un modèle préclinique, par le ciblage tissulaire grâce à l'administration locorégionale de chimiothérapie cytotoxique, afin d'augmenter l'exposition dans le tissu cible et de réduire la toxicité systémique du traitement.Un programme de recherche sur le suivi thérapeutique (Therapeutic Drug Monitoring, TDM) des inhibiteurs de tyrosine kinases a été ainsi mis en place et a impliqué le développement, la validation et l'application clinique d'une méthode multiplex par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem des TKIs chez les patients souffrant de cancer. L'information fournie par le TDM sur l'exposition des patients aux traitements ciblés est cliniquement utile et est susceptible d'optimiser la dose administrée, notamment dans les cas où la réponse clinique au traitement des patients est sous-optimale, en présence d'effets secondaires du traitement ciblé, ou lorsque des risques d'interactions médicamenteuses sont suspectés. Dans ce contexte, l'étude des interactions entre les TKIs et les co-médications couramment associées est utile pour les cliniciens en charge d'améliorer au jour le jour la prise en charge du traitement anticancéreux. Pour le premier TKI imatinib, l'interprétation TDM est actuellement basée sur la mesure des concentrations plasmatiques totales alors que seule la fraction libre (médicament non lié aux protéines plasmatiques circulantes) est susceptible de pénétrer dans la cellule pour exercer son action pharmacologique. L'analyse pharmacocinétique des taux plasmatiques totaux et libres d'imatinib mesurés simultanément chez les patients a permis d'affiner et de valider un modèle de pharmacocinétique de population qui intègre les facteurs influençant l'exposition à la fraction de médicament pharmacologiquement active. L'équation développée à partir de ce modèle permet d'extrapoler les concentrations libres d'imatinib à partir des concentrations plasmatiques totales qui sont actuellement mesurées lors du TDM des patients. Finalement, l'influence de la P-glycoprotéine sur la disposition cellulaire des TKIs a été étudiée dans un modèle cellulaire utilisant l'approche par la technologie du siRNA permettant de bloquer sélectivement l'expression du gène de cette protéine d'efflux des médicaments.Une autre approche pour augmenter la sélectivité du traitement anticancéreux consiste en une administration loco-régionale d'un agent cytostatique directement au sein de l'organe cible tout en préservant les tissus sains. La perfusion isolée du poumon (ILP) a été conçue pour le traitement loco-régional des cancers affectant les tissus pulmonaires mais les résultats cliniques ont été jusqu'à ce jour décevants. Dans des modèles précliniques chez le rat, il a pu être démontré que l'ILP avec la doxorubicine, un agent cytotoxique, administré seul, permet une exposition élevée au niveau du tissu pulmonaire, et une faible toxicité systémique. Toutefois, cette technique est caractérisée par une importante variabilité de la distribution dans les tissus pulmonaires et une pénétration du médicament au sein de la tumeur comparativement plus faible que dans les tissus sains.La thérapie photodynamique (PDT) est une nouvelle approche pour le traitement des tumeurs superficielles, qui consiste en l'application d'un agent sensibilisateur activé par une lumière laser de longueur d'onde spécifique, qui perturbe l'intégrité physiologique de la barrière endothéliale des vaisseaux alimentant la tumeur et permet d'augmenter localement la pénétration des agents cytostatiques.Nos études ont montré qu'un pré-traitement par PDT permet d'augmenter sélectivement l'absorption de doxorubicine dans les tumeurs lors d'administration i.v. de doxorubicine liposomale dans un modèle de sarcome de poumons de rongeurs.Résumé large publicDepuis une dizaine d'année, le traitement de certains cancers s'est progressivement transformé et les patients qui devaient jusqu'alors subir des chimiothérapies, toxiques et non spécifiques, peuvent maintenant bénéficier de traitements chroniques avec des thérapies ciblées. Avec les deux types d'approches thérapeutiques, on reste cependant confronté à la toxicité et aux effets secondaires du traitement.Le but de cette thèse a été d'étudier chez les patients et dans des modèles précliniques les diverses approches visant à améliorer l'activité et la tolérance des traitements à travers un meilleur ciblage de la thérapie anticancéreuse. Cet effort de recherche nous a conduits à nous intéresser à l'optimisation du traitement par les inhibiteurs de tyrosines kinases (TKIs), une nouvelle génération d'agents anticancéreux ciblés agissant sélectivement sur les cellules tumorales, en particulier chez les patients souffrant de leucémie myéloïde chronique et de tumeurs stromales gastro-intestinales. L'activité clinique ainsi que la toxicité de ces TKIs paraissent dépendre non pas de la dose de médicament administrée, mais de la quantité de médicaments circulant dans le sang auxquelles les tumeurs cancéreuses sont exposées et qui varient beaucoup d'un patient à l'autre. A cet effet, nous avons développé une méthode par chromatographie couplée à la spectrométrie de masse pour mesurer chez les patients les taux de médicaments de la classe des TKIs dans la perspective de piloter le traitement par une approche de suivi thérapeutique (Therapeutic Drug Monitoring, TDM). Le TDM repose sur la mesure de la quantité de médicament dans le sang d'un patient dans le but d'adapter individuellement la posologie la plus appropriée: des quantités insuffisantes de médicament dans le sang peuvent conduire à un échec thérapeutique alors qu'un taux sanguin excessif peut entraîner des manifestations toxiques.Dans une seconde partie préclinique, nous nous sommes concentrés sur l'optimisation de la chimiothérapie loco-régionale dans un modèle de sarcome du poumon chez le rat, afin d'augmenter l'exposition dans la tumeur tout en réduisant la toxicité dans les tissus non affectés.La perfusion isolée du poumon (ILP) permet d'administrer un médicament anticancéreux cytotoxique comme la doxorubicine, sélectivement au niveau le tissu pulmonaire où sont généralement localisées les métastases de sarcome. L'administration par ILP de doxorubicine, toxique pour le coeur, a permis une forte accumulation des médicaments dans le poumon, tout en épargnant le coeur. Il a été malheureusement constaté que la doxorubicine ne pénètre que faiblement dans la tumeur sarcomateuse, témoignant des réponses cliniques décevantes observées avec cette approche en clinique. Nous avons ainsi étudié l'impact sur la pénétration tumorale de l'association d'une chimiothérapie cytotoxique avec la thérapie photodynamique (PDT) qui consiste en l'irradiation spécifique du tissu-cible cancéreux, après l'administration d'un agent photosensibilisateur. Dans ce modèle animal, nous avons observé qu'un traitement par PDT permet effectivement d'augmenter de façon sélective l'accumulation de doxorubicine dans les tumeurs lors d'administration intraveineuse de médicament.

Comprehensive analysis of Arabidopsis expression level polymorphisms with simple inheritance.

In Arabidopsis thaliana, gene expression level polymorphisms (ELPs) between natural accessions that exhibit simple, single locus inheritance are promising quantitative trait locus (QTL) candidates to explain phenotypic variability. It is assumed that such ELPs overwhelmingly represent regulatory element polymorphisms. However, comprehensive genome-wide analyses linking expression level, regulatory sequence and gene structure variation are missing, preventing definite verification of this assumption. Here, we analyzed ELPs observed between the Eil-0 and Lc-0 accessions. Compared with non-variable controls, 5' regulatory sequence variation in the corresponding genes is indeed increased. However, approximately 42% of all the ELP genes also carry major transcription unit deletions in one parent as revealed by genome tiling arrays, representing a >4-fold enrichment over controls. Within the subset of ELPs with simple inheritance, this proportion is even higher and deletions are generally more severe. Similar results were obtained from analyses of the Bay-0 and Sha accessions, using alternative technical approaches. Collectively, our results suggest that drastic structural changes are a major cause for ELPs with simple inheritance, corroborating experimentally observed indel preponderance in cloned Arabidopsis QTL.

Genetic team composition and level of selection in the evolution of cooperation

In cooperative multiagent systems, agents interac to solve tasks. Global dynamics of multiagent teams result from local agent interactions, and are complex and difficult to predict. Evolutionary computation has proven a promising approach to the design of such teams. The majority of current studies use teams composed of agents with identical control rules ("geneti- cally homogeneous teams") and select behavior at the team level ("team-level selection"). Here we extend current approaches to include four combinations of genetic team composition and level of selection. We compare the performance of genetically homo- geneous teams evolved with individual-level selection, genetically homogeneous teams evolved with team-level selection, genetically heterogeneous teams evolved with individual-level selection, and genetically heterogeneous teams evolved with team-level selection. We use a simulated foraging task to show that the optimal combination depends on the amount of cooperation required by the task. Accordingly, we distinguish between three types of cooperative tasks and suggest guidelines for the optimal choice of genetic team composition and level of selection

Causal relationship between obesity and vitamin D status: bi-directional Mendelian randomization analysis of multiple cohorts.

BACKGROUND: Obesity is associated with vitamin D deficiency, and both are areas of active public health concern. We explored the causality and direction of the relationship between body mass index (BMI) and 25-hydroxyvitamin D [25(OH)D] using genetic markers as instrumental variables (IVs) in bi-directional Mendelian randomization (MR) analysis. METHODS AND FINDINGS: We used information from 21 adult cohorts (up to 42,024 participants) with 12 BMI-related SNPs (combined in an allelic score) to produce an instrument for BMI and four SNPs associated with 25(OH)D (combined in two allelic scores, separately for genes encoding its synthesis or metabolism) as an instrument for vitamin D. Regression estimates for the IVs (allele scores) were generated within-study and pooled by meta-analysis to generate summary effects. Associations between vitamin D scores and BMI were confirmed in the Genetic Investigation of Anthropometric Traits (GIANT) consortium (n = 123,864). Each 1 kg/m(2) higher BMI was associated with 1.15% lower 25(OH)D (p = 6.52×10⁻²⁷). The BMI allele score was associated both with BMI (p = 6.30×10⁻⁶²) and 25(OH)D (-0.06% [95% CI -0.10 to -0.02], p = 0.004) in the cohorts that underwent meta-analysis. The two vitamin D allele scores were strongly associated with 25(OH)D (p≤8.07×10⁻⁵⁷ for both scores) but not with BMI (synthesis score, p = 0.88; metabolism score, p = 0.08) in the meta-analysis. A 10% higher genetically instrumented BMI was associated with 4.2% lower 25(OH)D concentrations (IV ratio: -4.2 [95% CI -7.1 to -1.3], p = 0.005). No association was seen for genetically instrumented 25(OH)D with BMI, a finding that was confirmed using data from the GIANT consortium (p≥0.57 for both vitamin D scores). CONCLUSIONS: On the basis of a bi-directional genetic approach that limits confounding, our study suggests that a higher BMI leads to lower 25(OH)D, while any effects of lower 25(OH)D increasing BMI are likely to be small. Population level interventions to reduce BMI are expected to decrease the prevalence of vitamin D deficiency.

Expression hierarchy of T cell epitopes from melanoma differentiation antigens: unexpected high level presentation of tyrosinase-HLA-A2 Complexes revealed by peptide-specific, MHC-restricted, TCR-like antibodies.

Peptide Ags presented by class I MHC molecules on human melanomas and that are recognized by CD8(+) T cells are the subjects of many studies of antitumor immunity and represent attractive candidates for therapeutic approaches. However, no direct quantitative measurements exist to reveal their expression hierarchy on the cell surface. Using novel recombinant Abs which bind these Ags with a peptide-specific, MHC-restricted manner, we demonstrate a defined pattern of expression hierarchy of peptide-HLA-A2 complexes derived from three major differentiation Ags: gp100, Melan-A/Mart-1, and tyrosinase. Studying melanoma cell lines derived from multiple patients, we reveal a surprisingly high level of presentation of tyrosinase-derived complexes and moderate to very low expression of complexes derived from other Ags. No correlation between Ag presentation and mRNA expression was found; however, protein stability may play a major role. These results provide new insights into the characteristics of Ag presentation and are particularly important when such targets are being considered for immunotherapy. These results may shed new light on relationships between Ag presentation and immune response to cancer Ags.

Costs of female reproduction in a conifer tree: a whole-tree level assessment

1. Costs of reproduction lie at the core of basic ecological and evolutionary theories, and their existence is commonly invoked to explain adaptive processes. Despite their sheer importance, empirical evidence for the existence and quantification of costs of reproduction in tree species comes mostly from correlational studies, while more comprehensive approaches remain missing. Manipulative experiments are a preferred approach to study cost of reproduction, as they allow controlling for otherwise inherent confounding factors like size or genetic background. 2. Here, we conducted a manipulative experiment in a Pinus halepensis common garden, removing developing cones from a group of trees and comparing growth and reproduction after treatment with a control group. We also estimated phenotypic and genetic correlations between reproductive and vegetative traits. 3. Manipulated trees grew slightly more than control trees just after treatment, with just a transient, marginally non-significant difference. By contrast, larger differences were observed for the number of female cones initiated 1 year after treatment, with an increase of 70% more cones in the manipulated group. Phenotypic and genetic correlations showed that smaller trees invested a higher proportion of their resources in reproduction, compared with larger trees, which could be interpreted as an indirect evidence for costs of reproduction. 4. Synthesis. This research showed a high impact of current reproduction on reproductive potential, even when not significant on vegetative growth. This has strong implications for how we understand adaptive strategies in forest trees and should encourage further interest on their still poorly known reproductive life-history traits.

Integrative and systemic approaches for evaluating PPARβ/δ (PPARD) function.

The peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs) are a group of nuclear receptors that function as transcription factors regulating the expression of genes involved in cellular differentiation, development, metabolism and also tumorigenesis. Three PPAR isotypes (α, β/δ and γ) have been identified, among which PPARβ/δ is the most difficult to functionally examine due to its tissue-specific diversity in cell fate determination, energy metabolism and housekeeping activities. PPARβ/δ acts both in a ligand-dependent and -independent manner. The specific type of regulation, activation or repression, is determined by many factors, among which the type of ligand, the presence/absence of PPARβ/δ-interacting corepressor or coactivator complexes and PPARβ/δ protein post-translational modifications play major roles. Recently, new global approaches to the study of nuclear receptors have made it possible to evaluate their molecular activity in a more systemic fashion, rather than deeply digging into a single pathway/function. This systemic approach is ideally suited for studying PPARβ/δ, due to its ubiquitous expression in various organs and its overlapping and tissue-specific transcriptomic signatures. The aim of the present review is to present in detail the diversity of PPARβ/δ function, focusing on the different information gained at the systemic level, and describing the global and unbiased approaches that combine a systems view with molecular understanding.

Classification supervisée multi-étiquette en actes de dialogue: analyse discriminante et transformations de Schoenberg

Abstract This work studies the multi-label classification of turns in simple English Wikipedia talk pages into dialog acts. The treated dataset was created and multi-labeled by (Ferschke et al., 2012). The first part analyses dependences between labels, in order to examine the annotation coherence and to determine a classification method. Then, a multi-label classification is computed, after transforming the problem into binary relevance. Regarding features, whereas (Ferschke et al., 2012) use features such as uni-, bi-, and trigrams, time distance between turns or the indentation level of the turn, other features are considered here: lemmas, part-of-speech tags and the meaning of verbs (according to WordNet). The dataset authors applied approaches such as Naive Bayes or Support Vector Machines. The present paper proposes, as an alternative, to use Schoenberg transformations which, following the example of kernel methods, transform original Euclidean distances into other Euclidean distances, in a space of high dimensionality. Résumé Ce travail étudie la classification supervisée multi-étiquette en actes de dialogue des tours de parole des contributeurs aux pages de discussion de Simple English Wikipedia (Wikipédia en anglais simple). Le jeu de données considéré a été créé et multi-étiqueté par (Ferschke et al., 2012). Une première partie analyse les relations entre les étiquettes pour examiner la cohérence des annotations et pour déterminer une méthode de classification. Ensuite, une classification supervisée multi-étiquette est effectuée, après recodage binaire des étiquettes. Concernant les variables, alors que (Ferschke et al., 2012) utilisent des caractéristiques telles que les uni-, bi- et trigrammes, le temps entre les tours de parole ou l'indentation d'un tour de parole, d'autres descripteurs sont considérés ici : les lemmes, les catégories morphosyntaxiques et le sens des verbes (selon WordNet). Les auteurs du jeu de données ont employé des approches telles que le Naive Bayes ou les Séparateurs à Vastes Marges (SVM) pour la classification. Cet article propose, de façon alternative, d'utiliser et d'étendre l'analyse discriminante linéaire aux transformations de Schoenberg qui, à l'instar des méthodes à noyau, transforment les distances euclidiennes originales en d'autres distances euclidiennes, dans un espace de haute dimensionnalité.