Interaction entre le virus SRRP et Actinobacillus pleuropneumoniae dans un modèle d'infection en culture cellulaire

Le virus du syndrome reproducteur et respiratoire porcin (VSRRP) est un pathogène d’importance dans l’industrie porcine et est responsable d’importantes pertes économiques. Il n’existe pas d’antiviral efficace contre celui-ci. Il a récemment été mis en évidence que le surnageant de culture d’Actinobacillus pleuropneumoniae, l’agent étiologique de la pleuropneumonie porcine, possédait une activité antivirale in vitro contre le VSRRP dans la lignée cellulaire SJPL. Les objectifs de mon projet sont (i) d’étudier les mécanismes cellulaires menant à l’activité antivirale causée par le surnageant de culture d’A. pleuropneumoniae, et (ii) de caractériser les molécules actives présentes dans le surnageant de culture d’A. pleuropneumoniae. Dans un premier temps, des analyses de protéome ont été effectuées et ont permis d’observer que le surnageant de culture modulait la régulation du cycle cellulaire. Dans le but d’analyser le cycle cellulaire des cellules SJPL, la cytométrie en flux a été utilisée et a permis de démontrer que le surnageant de culture induisait un arrêt du cycle cellulaire en phase G2/M. Deux inhibiteurs de la phase G2/M ont alors été utilisé. Il s'est avéré que ces inhibiteurs avaient la capacité d’inhiber le VSRRP dans les cellules SJPL. Enfin, la spectrométrie de masse a été utilisée dans le but de caractériser les molécules actives présentes dans le surnageant de culture d’A. pleuropneumoniae et d’identifier deux molécules. Ce projet a permis de démontrer pour la première fois qu’A. pleuropneumoniae est capable de perturber le cycle cellulaire et que ce dernier était un élément important dans l’effet antiviral contre le VSRRP.

Substrats neuronaux du traitement visuel et sémantique des mots dans le vieillissement normal : apports de la MEG

Bien que l’on ait longtemps considéré que les substrats cérébraux de la mémoire sémantique (MS) demeuraient intacts au cours du vieillissement normal (VN), en raison d’une préservation de la performance des personnes âgées à des épreuves sémantiques, plusieurs études récentes suggèrent que des modifications cérébrales sous-tendant le traitement sémantique opèrent au cours du vieillissement. Celles-ci toucheraient principalement les régions responsables des aspects exécutifs du traitement sémantique, impliqués dans les processus de recherche, de sélection et de manipulation stratégique de l’information sémantique. Cependant, les mécanismes spécifiques régissant la réorganisation cérébrale du traitement sémantique au cours du VN demeurent méconnus, notamment en raison de divergences méthodologiques entre les études. De plus, des données de la littérature suggèrent que des modifications cérébrales associées au vieillissement pourraient également avoir lieu en relation avec les aspects perceptifs visuels du traitement des mots. Puisque le processus de lecture des mots représente un processus interactif et dynamique entre les fonctions perceptuelles de bas niveau et les fonctions de plus haut niveau tel que la MS, il pourrait exister des modifications liées à l’âge au plan des interactions cérébrales entre les aspects perceptifs et sémantiques du traitement des mots. Dans son ensemble, l’objectif de la présente thèse était de caractériser les modifications cérébrales ainsi que le décours temporel du signal cérébral qui sont associés au traitement sémantique ainsi qu’au traitement perceptif des mots en lien avec le VN, ainsi que les relations et les modulations entre les processus sémantiques et perceptifs au cours du VN, en utilisant la magnétoencéphalographie (MEG) comme technique d’investigation. Dans un premier temps (chapitre 2), les patrons d’activation cérébrale d’un groupe de participants jeunes et d’un groupe de participants âgés sains ont été comparés alors qu’ils effectuaient une tâche de jugement sémantique sur des mots en MEG, en se concentrant sur le signal autour de la N400, une composante associée au traitement sémantique. Les résultats démontrent que des modifications cérébrales liées à l’âge touchent principalement les structures impliquées dans les aspects exécutifs du traitement sémantique. Une activation plus importante du cortex préfrontal inférieur (IPC) a été observée chez les participants jeunes que chez les participants âgés, alors que ces derniers activaient davantage les régions temporo-pariétales que les jeunes adultes. Par ailleurs, le lobe temporal antérieur (ATL) gauche, considéré comme une région centrale et amodale du traitement sémantique, était également davantage activé par les participants âgés que par les jeunes adultes. Dans un deuxième temps (chapitre 3), les patrons d’activation cérébrale d’un groupe de participants jeunes et d’un groupe de participants âgés sains ont été comparés en se concentrant sur le signal associé au traitement perceptif visuel, soit dans les 200 premières millisecondes du traitement des mots. Les résultats montrent que des modifications cérébrales liées à l’âge touchent le gyrus fusiforme mais aussi le réseau sémantique, avec une plus grande activation pour le groupe de participants âgés, malgré une absence de différence d’activation dans le cortex visuel extrastrié entre les deux groupes. Les implications théoriques des résultats de ces deux études sont ensuite discutées, et les limites et perspectives futures sont finalement adressées (chapitre 4).

Effets du vieillissement sur les index électrophysiologiques de l’évaluation des relations spatiales en mémoire de travail visuelle

Le processus de vieillissement humain est un processus complexe qui varie grandement d’une personne à l’autre. Malgré l’ampleur des recherches faites sur le sujet, il reste encore beaucoup à explorer et à comprendre. Cette thèse propose trois expériences qui nous permettent d’améliorer notre compréhension des changements qui s’opèrent dans la mémoire de travail visuelle et l’attention visuospatiale avec la prise en âge. La première expérience propose d’examiner les changements dans les capacités de mémoire de travail visuelle entre des jeunes adultes, des adultes âgés sains et des personnes atteintes de trouble cognitif léger (TCL). De plus, grâce à un suivi fait avec les personnes ayant un TCL, nous avons pu examiner si des différences existaient au niveau comportemental entre les âgés qui ont déclinés vers un type de démence et ceux dont l’état est resté stable. Plusieurs techniques peuvent être utilisées pour étudier les effets du vieillissement sur le cerveau. Les tests neuropsychologiques et les tâches comportementales présentées dans la première expérience en sont un exemple. La neuroimagerie peut aussi s’avérer particulièrement utile. En effet, certaines mesures électrophysiologiques, aussi appelées potentiels reliés aux évènements (PRE), sont associées à des fonctions cognitives précises. Ces composantes nous permettent de suivre ces processus et d’observer les modulations causées par les caractéristiques des stimuli ou l’âge par exemple. C’est le cas de la N2pc (négativité 2 postérieure controlatérale) et de la SPCN (sustained posterior contralateral negativity), des composantes électrophysiologiques liées respectivement à l’attention visuospatiale et la mémoire de travail visuelle. On connait bien ces deux composantes ainsi que les facteurs qui les modulent, or elles sont peu utilisées pour les changements qui occurrent dans l’attention et la mémoire de travail visuelle dans le cadre du processus de vieillissement. Les deuxième et troisième expériences proposent d’utiliser une tâche de recherche visuelle (nombre d’items de couleur et identification d’une relation spatiale entre deux items de couleur) afin d’explorer les changements observables sur ces composantes électrophysiologiques. La deuxième expérience examine l’efficacité d’un paradigme à présentations multiples (‘multiple frame’) afin de mesurer la N2pc et la SPCN chez de jeunes adultes. La troisième expérience a pour but d’examiner les effets du vieillissement normal sur l’amplitude et la latence de la N2pc et la SPCN en utilisant le même type de tâche de recherche visuelle.

Lire ou écrire une recherche utilisant des données qualitatives : une grille pour analyser et pour préparer une recherche ou une demande de subvention

Ce document est une version mise-à-jour du document "Lire la recherche utilisant des données qualitatives", décembre 2014 : http://hdl.handle.net/1866/11341

Identification des corrélats neuronaux associés à la clôture perceptive des objets : une étude en potentiels évoqués

La capacité du système visuel humain à compléter une image partiellement dévoilée et à en dériver une forme globale à partir de ses fragments visibles incomplets est un phénomène qui suscite, jusqu’à nos jours, l’intérêt de nombreux scientifiques œuvrant dans différents milieux de recherche tels que l’informatique, l’ingénierie en intelligence artificielle, la perception et les neurosciences. Dans le cadre de la présente thèse, nous nous sommes intéressés spécifiquement sur les substrats neuronaux associés à ce phénomène de clôture perceptive. La thèse actuelle a donc pour objectif général d’explorer le décours spatio-temporel des corrélats neuronaux associés à la clôture perceptive au cours d’une tâche d’identification d’objets. Dans un premier temps, le premier article visera à caractériser la signature électrophysiologique liée à la clôture perceptive chez des personnes à développement typique dans le but de déterminer si les processus de clôture perceptive reflèteraient l’interaction itérative entre les mécanismes de bas et de haut-niveau et si ceux-ci seraient sollicités à une étape précoce ou tardive lors du traitement visuel de l’information. Dans un deuxième temps, le second article a pour objectif d’explorer le décours spatio-temporel des mécanismes neuronaux sous-tendant la clôture perceptive dans le but de déterminer si les processus de clôture perceptive des personnes présentant un trouble autistique se caractérisent par une signature idiosyncrasique des changements d’amplitude des potentiels évoqués (PÉs). En d’autres termes, nous cherchons à déterminer si la clôture perceptive en autisme est atypique et nécessiterait davantage la contribution des mécanismes de bas-niveau et/ou de haut-niveau. Les résultats du premier article indiquent que le phénomène de clôture perceptive est associé temporellement à l’occurrence de la composante de PÉs N80 et P160 tel que révélé par des différences significatives claires entre des objets et des versions méconnaissables brouillées. Nous proposons enfin que la clôture perceptive s’avère un processus de transition reflétant les interactions proactives entre les mécanismes neuronaux œuvrant à apparier l’input sensoriel fragmenté à une représentation d’objets en mémoire plausible. Les résultats du second article révèlent des effets précoces de fragmentation et d’identification obtenus au niveau de composantes de potentiels évoqués N80 et P160 et ce, en toute absence d’effets au niveau des composantes tardives pour les individus avec autisme de haut niveau et avec syndrome d’Asperger. Pour ces deux groupes du trouble du spectre autistique, les données électrophysiologiques suggèrent qu’il n’y aurait pas de pré-activation graduelle de l’activité des régions corticales, entre autres frontales, aux moments précédant et menant vers l’identification d’objets fragmentés. Pour les participants autistes et avec syndrome d’Asperger, les analyses statistiques démontrent d’ailleurs une plus importante activation au niveau des régions postérieures alors que les individus à développement typique démontrent une activation plus élevée au niveau antérieur. Ces résultats pourraient suggérer que les personnes du spectre autistique se fient davantage aux processus perceptifs de bas-niveau pour parvenir à compléter les images d’objets fragmentés. Ainsi, lorsque confrontés aux images d’objets partiellement visibles pouvant sembler ambiguës, les individus avec autisme pourraient démontrer plus de difficultés à générer de multiples prédictions au sujet de l’identité d’un objet qu’ils perçoivent. Les implications théoriques et cliniques, les limites et perspectives futures de ces résultats sont discutées.

Actinobacillus pleuropneumoniae induces SJPL cell cycle arrest in G2/M-phase and inhibits porcine reproductive and respiratory syndrome virus replication

Background: Porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) is one of the most important pathogens in the swine industry and causes important economic losses. No effective antiviral drugs against it are commercially available. We recently reported that the culture supernatant of Actinobacillus pleuropneumoniae, the porcine pleuropneumonia causative agent, has an antiviral activity in vitro against PRRSV in SJPL cells. Objectives of this study were (i) to identify the mechanism behind the antiviral activity displayed by A. pleuropneumoniae and (ii) to characterize the active molecules present in the bacterial culture supernatant. Methods: Antibody microarray analysis was used in order to point out cellular pathways modulated by the A. pleuropneumoniae supernatant. Subsequent, flow cytometry analysis and cell cycle inhibitors were used to confirm antibody microarray data and to link them to the antiviral activity of the A. pleuropneumoniae supernatant. Finally, A. pleuropneumoniae supernatant characterization was partially achieved using mass spectrometry. Results: Using antibody microarray, we observed modulations in G2/M-phase cell cycle regulation pathway when SJPL cells were treated with A. pleuropneumoniae culture supernatant. These modulations were confirmed by a cell cycle arrest at the G2/M-phase when cells were treated with the A. pleuropneumoniae culture supernatant. Furthermore, two G2/M-phase cell cycle inhibitors demonstrated the ability to inhibit PRRSV infection, indicating a potential key role for PRRSV infection. Finally, mass spectrometry lead to identify two molecules (m/z 515.2 and m/z 663.6) present only in the culture supernatant. Conclusions: We demonstrated for the first time that A. pleuropneumoniae is able to disrupt SJPL cell cycle resulting in inhibitory activity against PRRSV. Furthermore, two putative molecules were identified from the culture supernatant. This study highlighted the cell cycle importance for PRRSV and will allow the development of new prophylactic or therapeutic approaches against PRRSV.

L'incidence de l'alternance des taches sur les processus de l'attention : indices électrophysiologiques chez l'humain.

Connue pour augmenter les temps de réponse et les erreurs, l’alternance des tâches est considérée par les industriels comme un point de friction humain depuis plusieurs décennies. Pourtant malgré l’important nombre d’études sur l’alternance des tâches, peu s'intéressent à l'électrophysiologie humaine et au déploiement de l’attention visuospatiale. Le travail qui suit décrit notre incursion destinée à approfondir les connaissances autant sur les paradigmes d’alternance de tâche que les composantes électrophysiologiques typiquement reliées au déploiement de l’attention visuospatiale telles la N2pc ou la Ppc récemment décrite par Corriveau et al. (2012). Afin d’examiner les modulations des composantes électrophysiologiques sus nommées en fonction des coûts d’alternance, un paradigme d’alternance des tâches regroupant des blocs mixtes (avec alternance) et des blocs purs (sans alternance) a été utilisé. Les résultats démontrent un impact du coût d’alternance sur la latence de la N2pc, ce qui reflète comme attendu d’un processus de contrôle cognitif descendant sur la sélection attentionnelle visospatiale. De manière plus surprenante, des modulations de Ppc ont été observées, tandis que cette composante était jusqu’alors comprise comme une composante principalement reliée à une activité ascendante de bas niveau de traitement. Cette modulation de Ppc suggère l'existence d’un autre mécanisme de modulation attentionnelle antérieur à la N2pc.

Cellular and humoral factors involved in defense mechanisms of Fenneropenaeus indicus (H. Milne Edwards, 1837)

The present investigation revealed three types of circulating haemocytes in the haemolymph of F. indicus: hyalinocytes, small-granule haemocytes, and large-granule haemocytes. Intermediate stages indicate the maturing process of a single cell. The presence of enzymes such as peroxidase, phenoloxidase and acid phosphatase in the haemocytes, and the substantial production of oxygen radicals during phagocytosis show that the haemocytes are capable of mounting a fme cellular defense mechanism. The enzyme activities of the serum and the presence of agglutinins in the serum, which may act as opsonins, agglutinate foreign particles and augment phagocytosis, confirm the presence of a superior humoral immune system in F. indicus.Bacterial infection caused considerable variations in the cellular and humoral factors, such as the number of circulating cells and haemagglutinating activity, especially in the initial hours of infection. The total haemocyte count, haemagglutination titer and phenoloxidase enzyme showed significant reductions on bacterial presence and could be used as indicators of bacterial infection.The number of circulating cells showed drastic fluctuation on exposure to pollutants. Nuvan at low concentrations was able to produce changes in the haemolymph factors and in the tissue organization, which implies that the animal is under stress and is easily prone to infections. Exposure to nuvan resulted in significant variation in all of the cellular and humoral factors, especially, the total haemocyte count, percentage of small granule haemocytes, phagocytic activity and the haemagglutinating activity, which might be good indicators of pesticide pollution. Heavy metal exposure caused significant increase in total haemocyte count and reduction in phenoloxidase enzyme activity Even changes in the physio-chemical parameters, such as salinity caused fluctuations in the defense factors, indicating stress in this euryhaline species. The dietary incorporation of a commercial immunostimulant containing P-l,3 glucan resulted in stimulation of some of the humoral defense factors of F indicus, but was time dependent. The modulations, on exposure to various external factors, in the cellular and humoral factors, especially, total haemocyte count, phagocytic activity, haemagglutinating activity and the phenoloxidase and acid phosphatase enzymes suggest that these parameters could be used as indicators of the health status of F indicus, which assist in better monitoring and effective health management of this important cultured species.

Studies on the toxic effects of somepesticides on the fish etroplus maculatus

The present study involved investigation of the lethal and sublethal effects of three pesticides individually. The pesticides are the commercial formulations of DDT (organochlorine).Dime— cron (organophosphate) and Gramoxone (paraquat dichloride).Aspects like individual toxicity, modulations in the activities of some selected enzymes, consequent to exposure to sub lethal levels of pesticides, sub lethal effects onperipheral haematology and alterations caused on the tissue architecture of brain, gills and liver, have been documented. Attempts have been made to analyse the impact of pesticides, added at realistic Levels to the experimental media, on the life and activity of Etroplus maculatus

Adaptive control of event integration: evidence from event-related potentials

We investigated whether it is possible to control the temporal window of attention used to rapidly integrate visual information. To study the underlying neural mechanisms, we recorded ERPs in an attentional blink task, known to elicit Lag-1 sparing. Lag-1 sparing fosters joint integration of the two targets, evidenced by increased order errors. Short versus long integration windows were induced by showing participants mostly fast or slow stimuli. Participants expecting slow speed used a longer integration window, increasing joint integration. Difference waves showed an early (200 ms post-T2) negative and a late positive modulation (390 ms) in the fast group, but not in the slow group. The modulations suggest the creation of a separate event for T2, which is not needed in the slow group, where targets were often jointly integrated. This suggests that attention can be guided by global expectations of presentation speed within tens of milliseconds.

Dynamic modulation of human motor activity when observing actions

Previous studies have demonstrated that when we observe somebody else executing an action many areas of our own motor systems are active. It has been argued that these motor activations are evidence that we motorically simulate observed actions; this motoric simulation may support various functions such as imitation and action understanding. However, whether motoric simulation is indeed the function of motor activations during action observation is controversial, due to inconsistency in findings. Previous studies have demonstrated dynamic modulations in motor activity when we execute actions. Therefore, if we do motorically simulate observed actions, our motor systems should also be modulated dynamically, and in a corresponding fashion, during action observation. Using magnetoencephalography (MEG), we recorded the cortical activity of human participants while they observed actions performed by another person. Here, we show that activity in the human motor system is indeed modulated dynamically during action observation. The finding that activity in the motor system is modulated dynamically when observing actions can explain why studies of action observation using functional magnetic resonance imaging (fMRI) have reported conflicting results, and is consistent with the hypothesis that we motorically simulate observed actions.

The global atmospheric electrical circuit and climate

Evidence is emerging for physical links among clouds, global temperatures, the global atmospheric electrical circuit and cosmic ray ionisation. The global circuit extends throughout the atmosphere from the planetary surface to the lower layers of the ionosphere. Cosmic rays are the principal source of atmospheric ions away from the continental boundary layer: the ions formed permit a vertical conduction current to flow in the fair weather part of the global circuit. Through the (inverse) solar modulation of cosmic rays, the resulting columnar ionisation changes may allow the global circuit to convey a solar influence to meteorological phenomena of the lower atmosphere. Electrical effects on non-thunderstorm clouds have been proposed to occur via the ion-assisted formation of ultra-fine aerosol, which can grow to sizes able to act as cloud condensation nuclei, or through the increased ice nucleation capability of charged aerosols. Even small atmospheric electrical modulations on the aerosol size distribution can affect cloud properties and modify the radiative balance of the atmosphere, through changes communicated globally by the atmospheric electrical circuit. Despite a long history of work in related areas of geophysics, the direct and inverse relationships between the global circuit and global climate remain largely quantitatively unexplored. From reviewing atmospheric electrical measurements made over two centuries and possible paleoclimate proxies, global atmospheric electrical circuit variability should be expected on many timescales

Visuotactile learning and body representation: an ERP study with rubber hands and rubber objects

We studied how the integration of seen and felt tactile stimulation modulates somatosensory processing, and investigated whether visuotactile integration depends on temporal contiguity of stimulation, and its coherence with a pre-existing body representation. During training, participants viewed a rubber hand or a rubber object that was tapped either synchronously with stimulation of their own hand, or in an uncorrelated fashion. In a subsequent test phase, somatosensory event-related potentials (ERPs) were recorded to tactile stimulation of the left or right hand, to assess how tactile processing was affected by previous visuotactile experience during training. An enhanced somatosensory N140 component was elicited after synchronous, compared with uncorrelated, visuotactile training, irrespective of whether participants viewed a rubber hand or rubber object. This early effect of visuotactile integration on somatosensory processing is interpreted as a candidate electrophysiological correlate of the rubber hand illusion that is determined by temporal contiguity, but not by pre-existing body representations. ERPmodulations were observed beyond 200msec post-stimulus, suggesting an attentional bias induced by visuotactile training. These late modulations were absent when the stimulation of a rubber hand and the participant’s own hand was uncorrelated during training, suggesting that pre-existing body representations may affect later stages of tactile processing.

The multisensory attentional consequences of tool use: a functional magnetic resonance imaging study

Background: Tool use in humans requires that multisensory information is integrated across different locations, from objects seen to be distant from the hand, but felt indirectly at the hand via the tool. We tested the hypothesis that using a simple tool to perceive vibrotactile stimuli results in the enhanced processing of visual stimuli presented at the distal, functional part of the tool. Such a finding would be consistent with a shift of spatial attention to the location where the tool is used. Methodology/Principal Findings: We tested this hypothesis by scanning healthy human participants' brains using functional magnetic resonance imaging, while they used a simple tool to discriminate between target vibrations, accompanied by congruent or incongruent visual distractors, on the same or opposite side to the tool. The attentional hypothesis was supported: BOLD response in occipital cortex, particularly in the right hemisphere lingual gyrus, varied significantly as a function of tool position, increasing contralaterally, and decreasing ipsilaterally to the tool. Furthermore, these modulations occurred despite the fact that participants were repeatedly instructed to ignore the visual stimuli, to respond only to the vibrotactile stimuli, and to maintain visual fixation centrally. In addition, the magnitude of multisensory (visual-vibrotactile) interactions in participants' behavioural responses significantly predicted the BOLD response in occipital cortical areas that were also modulated as a function of both visual stimulus position and tool position. Conclusions/Significance: These results show that using a simple tool to locate and to perceive vibrotactile stimuli is accompanied by a shift of spatial attention to the location where the functional part of the tool is used, resulting in enhanced processing of visual stimuli at that location, and decreased processing at other locations. This was most clearly observed in the right hemisphere lingual gyrus. Such modulations of visual processing may reflect the functional importance of visuospatial information during human tool use

In vitro fermentation of potential prebiotic flours from natural sources: impact on the human colonic microbiota and metabolome

Scope: Fibers and prebiotics represent a useful dietary approach for modulating the human gut microbiome. Therefore, aim of the present study was to investigate the impact of four flours (wholegrain rye, wholegrain wheat, chickpeas and lentils 50:50, and barley milled grains), characterized by a naturally high content in dietary fibers, on the intestinal microbiota composition and metabolomic output. Methods and results: A validated three-stage continuous fermentative system simulating the human colon was used to resemble the complexity and diversity of the intestinal microbiota. Fluorescence in situ hybridization was used to evaluate the impact of the flours on the composition of the microbiota, while small-molecule metabolome was assessed by NMR analysis followed by multivariate pattern recognition techniques. HT29 cell-growth curve assay was used to evaluate the modulatory properties of the bacterial metabolites on the growth of intestinal epithelial cells. All the four flours showed positive modulations of the microbiota composition and metabolic activity. Furthermore, none of the flours influenced the growth-modulatory potential of the metabolites toward HT29 cells. Conclusion: Our findings support the utilization of the tested ingredients in the development of a variety of potentially prebiotic food products aimed at improving gastrointestinal health.