Contribution des régions fronto-striatales dans les fonctions exécutives

Des études récentes ont montré que le noyau caudé interagissait avec le cortex préfrontal et qu’il pourrait être impliqué dans les fonctions exécutives. Le but de cette thèse était d’étudier la contribution du noyau caudé dans les fonctions exécutives, plus précisément dans des tâches de monitoring et de changement de règle, et d’observer comment ces régions fronto-striatales interagissent avec le réseau par défaut (RPD). Dans un premier temps, nous avons étudié le rôle du noyau caudé dans les deux types de monitoring : le monitoring d’origine interne, consistant à effectuer un suivi sur l’état de l’information en mémoire de travail afin de pouvoir faire un choix subséquent, et dans le monitoring d’origine externe où le suivi sur l’état des items est effectué par l’individu, mais la sélection est exécutée par une source externe. Il a été montré que le cortex préfrontal dorsolatéral (CPFDL) est impliqué dans les deux types de monitoring. À l’aide de l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), nos résultats ont montré une augmentation significative du signal BOLD au niveau du CPFDL dans les contrastes des conditions de monitoring d’origine interne et monitoring d’origine externe par rapport à la condition contrôle. De manière plus importante, une augmentation significative de l’activité a été observée dans le noyau caudé seulement dans les soustractions impliquant le monitoring d’origine interne par rapport à la condition contrôle, et par rapport à la condition de monitoring d’origine externe. En deuxième lieu, des études ont montré une contribution spécifique des régions fronto-striatales dans l’exécution d’un changement de règle. Toutefois, l’effet d’un changement de règle sur l’activité cérébrale n’a jamais été étudié sur les essais subséquents. À l’aide de l’IRMf, le cortex préfrontal ventrolatéral (CPFVL) et le noyau caudé ont montré une augmentation significative de leur activité lors des changements de règle continus et lors des changements de règles sporadiques par rapport à la condition contrôle, et aussi lors des essais où le maintien d’une même règle devait être effectué pour une courte durée par opposition au contrôle. Cependant, aucune activité fronto-striatale n’a été observée lorsqu’une même règle devait être appliquée pour une plus longue période. De plus, une diminution significative de l’activité du noyau caudé a été observée lors de la répétition de l’exécution d’une même règle suggérant une meilleure intégration de cette dernière. Finalement, plusieurs études ont montré une déactivation du RPD lors de l’exécution de tâches. À l’aide de l’IRMf, nous avons posé l’hypothèse que le RPD serait corrélé négativement avec les régions fronto-striatales lors de l’exécution d’une tâche de changement de règle. Nos résultats montrent une augmentation significative de l’activité des régions fronto-striatales lors d’une augmentation du nombre d’essais de changement de règle consécutif, pendant que le RPD montre une déactivation continue. De façon intéressante, pendant que les régions fronto-striatales montrent une diminution de leur activité lors de l’exécution d’une même règle pour une longue période, le RPD augmente son activité de façon significative. On conclut donc que le noyau caudé joue un rôle important dans la planification d’une nouvelle action lorsque plusieurs possibilités doivent être considérées en mémoire de travail, et ce en même temps. Finalement, le RPD montre une corrélation négative avec les régions fronto-striatales suggérant sa participation dans l’intégration d’une tâche devenant de plus en plus familière.

Études de type structure fonction des mutations causant l’ataxie épisodique de type I sur les canaux potassiques dépendants du voltage

Les ataxies épisodiques (EA) d’origine génétique sont un groupe de maladies possédant un phénotype et génotype hétérogènes, mais ont en commun la caractéristique d’un dysfonctionnement cérébelleux intermittent. Les EA de type 1 et 2 sont les plus largement reconnues des ataxies épisodiques autosomiques dominantes et sont causées par un dysfonctionnement des canaux ioniques voltage-dépendants dans les neurones. La présente étude se concentrera sur les mutations causant l'EA-1, retrouvées dans le senseur de voltage (VSD) de Kv1.1, un canal très proche de la famille des canaux Shaker. Nous avons caractérisé les propriétés électrophysiologiques de six mutations différentes à la position F244 et partiellement celles des mutations T284 A/M, R297 K/Q/A/H, I320T, L375F, L399I et S412 C/I dans la séquence du Shaker grâce à la technique du ‘’cut open voltage clamp’’ (COVC). Les mutations de la position F244 situées sur le S1 du canal Shaker sont caractérisées par un décalement des courbes QV et GV vers des potentiels dépolarisants et modifient le couplage fonctionnel entre le domaine VSD et le pore. Un courant de fuite est observé durant la phase d'activation des courants transitoires et peut être éliminé par l'application du 4-AP (4-aminopyridine) ou la réinsertion de l'inactivation de type N mais pas par le TEA (tétraéthylamonium). Dans le but de mieux comprendre les mécanismes moléculaires responsables de la stabilisation d’un état intermédiaire, nous avons étudié séparément la neutralisation des trois premières charges positives du S4 (R1Q, R2Q et R3Q). Il en est ressorti l’existence d’une interaction entre R2 et F244. Une seconde interface entre S1 et le pore proche de la surface extracellulaire agissant comme un second point d'ancrage et responsable des courants de fuite a été mis en lumière. Les résultats suggèrent une anomalie du fonctionnement du VSD empêchant la repolarisation normale de la membrane des cellules nerveuses affectées à la suite d'un potentiel d'action.

Radiothérapie asservie à la respiration en combinaison avec l'utilisation d'un faisceau sans filtre égalisateur

La radiothérapie stéréotaxique corporelle (SBRT) est une technique couramment employée pour le traitement de tumeurs aux poumons lorsque la chirurgie n’est pas possible ou refusée par le patient. Une complication de l’utilisation de cette méthode provient du mouvement de la tumeur causé par la respiration. Dans ce contexte, la radiothérapie asservie à la respiration (RGRT) peut être bénéfique. Toutefois, la RGRT augmente le temps de traitement en raison de la plus petite proportion de temps pour laquelle le faisceau est actif. En utilisant un faisceau de photons sans filtre égalisateur (FFF), ce problème peut être compensé par le débit de dose plus élevé d’un faisceau FFF. Ce mémoire traite de la faisabilité d’employer la technique de RGRT en combinaison avec l’utilisation un faisceau FFF sur un accélérateur Synergy S (Elekta, Stockholm, Suède) avec une ceinture pneumatique, le Bellows Belt (Philips, Amsterdam, Pays-Bas), comme dispositif de suivi du signal respiratoire. Un Synergy S a été modifié afin de pouvoir livrer un faisceau 6 MV FFF. Des mesures de profils de dose et de rendements en profondeur ont été acquises en cuve à eau pour différentes tailles de champs. Ces mesures ont été utilisées pour créer un modèle du faisceau 6 MV FFF dans le système de planification de traitement Pinnacle3 de Philips. Les mesures ont été comparées au modèle à l’aide de l’analyse gamma avec un critère de 2%, 2 mm. Par la suite, cinq plans SBRT avec thérapie en arc par modulation volumétrique (VMAT) ont été créés avec le modèle 6 MV du Synergy S, avec et sans filtre. Une comparaison des paramètres dosimétriques a été réalisée entre les plans avec et sans filtre pour évaluer la qualité des plans FFF. Les résultats révèlent qu’il est possible de créer des plans SBRT VMAT avec le faisceau 6 MV FFF du Synergy S qui sont cliniquement acceptables (les crières du Radiation Therapy Oncology Group 0618 sont respectés). Aussi, une interface physique de RGRT a été mise au point pour remplir deux fonctions : lire le signal numérique de la ceinture pneumatique Bellows Belt et envoyer une commande d’irradiation binaire au linac. L’activation/désactivation du faisceau du linac se fait par l’entremise d’un relais électromécanique. L’interface comprend un circuit électronique imprimé fait maison qui fonctionne en tandem avec un Raspberry Pi. Un logiciel de RGRT a été développé pour opérer sur le Raspberry Pi. Celui-ci affiche le signal numérique du Bellows Belt et donne l’option de choisir les limites supérieure et inférieure de la fenêtre d’irradiation, de sorte que lorsque le signal de la ceinture se trouve entre ces limites, le faisceau est actif, et inversement lorsque le signal est hors de ces limites. Le logiciel envoie donc une commande d’irradiation au linac de manière automatique en fonction de l’amplitude du signal respiratoire. Finalement, la comparaison entre la livraison d’un traitement standard sans RGRT avec filtre par rapport à un autre plan standard sans RGRT sans filtre démontre que le temps de traitement en mode FFF est réduit en moyenne de 54.1% pour un arc. De la même manière, la comparaison entre la livraison d’un traitement standard sans RGRT avec filtre par rapport à un plan de RGRT (fenêtre d’irradiation de 75%) sans filtre montre que le temps de traitement de RGRT en mode FFF est réduit en moyenne de 27.3% par arc. Toutefois, il n’a pas été possible de livrer des traitements de RGRT avec une fenêtre de moins de 75%. Le linac ne supporte pas une fréquence d’arrêts élevée.

Le rôle de la méthylation de l’ADN dans les fonctions cérébrales fronto-limbiques et la réactivité au stress quotidien

La sérotonine (5-HT) joue un rôle crucial dans l'étiologie des troubles mentaux comme la dépression majeure, les troubles de comportement et les troubles anxieux. Des études ont montré que des altérations précoces du système 5-HT peuvent potentiellement influencer le développement du cerveau et le fonctionnement du système fronto-limbique, engendrant des conséquences pour la régulation émotionnelle. Il existe aussi des évidences que le stress précoce peut affecter la méthylation de l'ADN résultant d'une altération de l'expression génique. Toutefois, le lien entre la méthylation de l'ADN et la réactivité comportementale à des facteurs de stress de la vie quotidienne est inconnu. La méthylation du gène transporteur 5-HT (SLC6A4) est d'un intérêt particulier, étant donné le rôle de SLC6A4 dans le développement du cerveau, les troubles mentaux et la régulation du stress. L'objectif de cette thèse est d'étudier l'association entre (1) les niveaux périphériques de méthylation de l'ADN dans le gène SLC6A4 et les réponses neurales aux stimuli émotionnels dans les circuits fronto-limbiques du cerveau, ainsi qu’entre (2) la méthylation périphérique de SLC6A4 et la réactivité comportementale au stress de la vie quotidienne. Nous explorons également l'association entre les réponses neuronales fronto-limbique à des stimuli émotionnels et la réactivité comportementale au stress de la vie quotidienne (3). À cette fin, vingt-deux personnes (11 femmes) d’âge moyen de 34,0 ans (SD : 1,5) avec différents niveaux de méthylation au gène SLC6A4 ont été recrutés à partir de deux études longitudinales. Les participants ont subi une analyse IRMf qui comprenait une tâche de traitement émotionnel. Un questionnaire en ligne sur la réactivité au stress quotidien de la vie a été réalisé pendant 5 jours consécutifs. Des analyses corrélationnelles et de régression ont été effectuées pour examiner les associations entre les variables primaires. Les résultats préliminaires de cette étude ont montré que la méthylation de l'ADN est associée à la désactivation significative du gyrus précentral et gyrus fusiforme respectivement face à des stimuli de peur et de tristesse. Aucune association significative n'a été observée entre les niveaux de méthylation et l'activation de l'amygdale. En outre, les scores obtenus aux variables de stress de la vie quotidienne tels que la détresse chronique ont été associées à la désactivation du précuneus et du cortex cingulaire postérieur face à la tristesse. Ces résultats suggèrent l'implication potentielle des processus épigénétiques dans l'activation cérébrale spécifique et la sensibilité au stress de la vie courante.

Liquid phase benzoylation of arenes over iron promoted sulphated zirconia

The present work undertakes the preparation and physico-chemical characterisation of iron promoted sulphated zirconia (SZ) with different amounts of iron loading and their application to Friedel-Crafts benzoylation of benzene, toluene and xylene under different experimental conditions, XRD and laser Raman techniques reveal the stabilisation of the tetragonal phase of zirconia and the existence of iron in highly dispersed form as Fe203 on the catalyst surface. The surface acidic properties were determined by ammonia temperature programmed desorption (TPD) and perylene adsorption, The results were supported by the TGA studies after adsorption of pyridine and 2,6-dimethylpyridine (2,6-DMP), Strong Lewis acid sites on the surface, which are evident from TPD and perylene adsorption studies. explain the high catalytic activity of the systems towards benzoylation. The experimental results provide evidence for the truly heterogeneous nature of the reaction. The studies also establish the resistance to deactivation in the metal incorporated sulphated systems.

Influence of residual cations (Na+, K+ and Mg2+) in the alkylation activity of benzene with 1-octene over rare earth metal ion exchanged FAU–Y zeolite

The effect of residual cations in rare earth metal modified faujasite–Y zeolite has been monitored using magic angle spinning NMR spectral analysis and catalytic activity studies. The second metal ions being used are Na+, K+ and Mg+. From a comparison of the spectra of different samples, it is concluded that potassium and magnesium exchange causes a greater downfield shift in the 29Si NMR peaks. Also, lanthanum exchanged samples show migration behavior from large cages to small cages, which causes the redistribution of second counter cations. It is also observed that Mg2+ causes the most effective migration of lanthanum ions due to its greater charge. The prepared systems were effectively employed for the alkylation of benzene with 1-octene in the vapor phase. From the deactivation studies it is observed that the as-exchanged zeolites possess better stability towards reaction condition over the pure HFAU zeolite.

Beckmann rearrangement of E,E-cinnamaldoxime on rare earth exchanged (Ce3+, La3+, and RE3+) HFAU-Y zeolites: An efficient green process for the synthesis of isoquinoline

In this paper, a novel application of solid acid catalysts in the Beckmann rearrangement of E,E-cinnamaldoxime in the synthesis of an important heterocyclic compound; isoquinoline is reported. E,E-Cinnamaldoxime under ambient reaction conditions on zeolite catalysts underwent Beckmann rearrangement to produce isoquinoline in yields of ca. 86–95%. Cinnamonitrile and cinnamaldehyde were formed as by-products. LaH-Y zeolite produces maximum amount of the desired product (yield 95.6%). However, the catalysts are susceptible for deactivation due to the basic nature of the reactants and products, which neutralize the active sites. H-Y zeolite is more susceptible (22% deactivation in 10 h) for deactivation compared to the cerium-exchanged counterpart (18% deactivation in 10 h). Thus, the optimal protocol allows isoquinoline to be synthesised in excellent yields through the Beckmann rearrangement of cinnamaldoxime. The reaction is simple, effective, does not involve any other additives, and environmentally benign.

Modelling disease spread and control in networks: implications for plant sciences

Networks are ubiquitous in natural, technological and social systems. They are of increasing relevance for improved understanding and control of infectious diseases of plants, animals and humans, given the interconnectedness of today's world. Recent modelling work on disease development in complex networks shows: the relative rapidity of pathogen spread in scale-free compared with random networks, unless there is high local clustering; the theoretical absence of an epidemic threshold in scale-free networks of infinite size, which implies that diseases with low infection rates can spread in them, but the emergence of a threshold when realistic features are added to networks (e.g. finite size, household structure or deactivation of links); and the influence on epidemic dynamics of asymmetrical interactions. Models suggest that control of pathogens spreading in scale-free networks should focus on highly connected individuals rather than on mass random immunization. A growing number of empirical applications of network theory in human medicine and animal disease ecology confirm the potential of the approach, and suggest that network thinking could also benefit plant epidemiology and forest pathology, particularly in human-modified pathosystems linked by commercial transport of plant and disease propagules. Potential consequences for the study and management of plant and tree diseases are discussed.

The Mammalian cell cycle: an overview

In recent years, we have witnessed major advances in our understanding of the mammalian cell cycle and how it is regulated. Normal mammalian cellular proliferation is tightly regulated at each phase of the cell cycle by the activation and deactivation of a series of proteins that constitute the cell cycle machinery. This review article describes the various phases of the mammalian cell cycle and focuses on the cell cycle regulatory molecules that act at each stage to ensure normal cellular progression.

An investigation of the germylene addition reaction, GeH2+C2H2: Time-resolved gas-phase kinetic studies and quantum chemical calculations of the reaction energy surface

Time resolved studies of germylene, GeH2, generated by laser flash photolysis of 3,4-dimethylgermacyclopentene-3, have been carried out to obtain rate constants for its bimolecular reaction with acetylene, C2H2. The reaction was studied in the gas-phase over the pressure range 1-100 Tort, with SF6 as bath gas, at 5 temperatures in the range 297-553 K. The reaction showed a very slight pressure dependence at higher temperatures. The high pressure rate constants (obtained by extrapolation at the three higher temperatures) gave the Arrhenius equation: log(k(infinity)/cm(3) molecule(-1) s(-1)) (-10.94 +/- 0.05) + (6.10 +/- 0.36 kJ mol(-1))/RTln10. These Arrhenius parameters are consistent with a fast reaction occurring at approximately 30% of the collision rate at 298 K. Quantum chemical calculations (both DFT and ab initio G2//B3LYP and G2//QCISD) of the GeC2H4 potential energy surface (PES), show that GeH2 + C2H2 react initially to form germirene which can isomerise to vinylgermylene with a relatively low barrier. RRKM modelling, based on a loose association transition state, but assuming vinylgermylene is the end product (used in combination with a weak collisional deactivation model) predicts a strong pressure dependence using the calculated energies, in conflict with the experimental evidence. The detailed GeC2H4 PES shows considerable complexity with ten other accessible stable minima (B3LYP level), the three most stable of which are all germylenes. Routes through this complex surface were examined in detail. The only product combination which appears capable of satisfying the (P-3) + C2H4.C2H4 was confirmed as a product by GC observed lack of a strong pressure dependence is Ge(P-3) + C2H4. C2H4 was confirmed as a product by GC analysis. Although the formation of these products are shown to be possible by singlet-triplet curve crossing during dissociation of 1-germiranylidene (1-germacyclopropylidene), it seems more likely (on thermochernical grounds) that the triplet biradical, (GeCH2CH2.)-Ge-., is the immediate product precursor. Comparisons are made with the reaction of SiH2 with C2H2.

Micellar catalysis for partial oxidation of toluene to benzoic acid in supercritical CO2: effects of fluorinated surfactants

One of the key hindrances on development of solid catalysts containing cobalt species for partial oxidation of organic molecules at mild conditions in conventional liquid phase is the severe metal leaching. The leached soluble Co species with a higher degree of freedom always out-performs those of solid supported Co species in oxidation catalysis. However, the homogeneous Co species concomitantly introduces separation problems. We have recently reponed for the first time, a new oxidation catalyst system for the oxidation of organic molecules in supercritical CO2 using the principle of micellar catalysis. [CF3(CF2)(8)COO](2)Co.xH(2)O (the fluorinated anionic moiety forms aqueous reverse micelles carrying water-soluble Co2+ cations in scCO(2)) was previously shown to be extremely active for the oxidation of toluene in the presence of sodium bromide in water-CO2 mixture, giving 98% conversion and 99% selectivity to benzoic acid at 120 degreesC. In this study, we show that the effects of varying the type of surfactant counterions and the length of the surfactant chains on catalysis. It is found that the use of [CF3(CF2)(8)COO](2)Mg.yH(2)O/Co(II) acetate is as effective as the [CF3(CF2)(8)COO](2)Co.xH(2)O and the fluorinated chain length used has a subtle effect on the catalytic rate measured. It is also demonstrated that this new type of micellar catalyst in scCO(2) can be easily separated via CO2 depressurisation and be reused without noticeable deactivation. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved.

The mammalian cell cycle: an overview

In recent years, we have witnessed major advances in our understanding of the mammalian cell cycle and how it is regulated. Normal mammalian cellular proliferation is tightly regulated at each phase of the cell cycle by the activation and deactivation of a series of proteins that constitute the cell cycle machinery. This review article describes the various phases of the mammalian cell cycle and focuses on the cell cycle regulatory molecules that act at each stage to ensure normal cellular progression.

The cell cycle and drug discovery: The promise and the hope

In recent years, there have been major developments in the understanding of the cell cycle. It is now known that normal cellular proliferation is tightly regulated by the activation and deactivation of a series of proteins that constitute the cell cycle machinery. The expression and activity of components of the cell cycle can be altered during the development of a variety of diseases where aberrant proliferation contributes to the pathology of the illness. Apart from yielding a new source of untapped therapeutic targets, it is likely that manipulating the activity of such proteins in diseased states will provide an important route for treating proliferative disorders, and the opportunity to develop a novel class of future medicines.

Disorder-specific functional abnormalities during sustained attention in youth with Attention Deficit Hyperactivity Disorder (ADHD) and with Autism

Attention Deficit Hyperactivity Disorder (ADHD) and Autism Spectrum Disorder (ASD) are often comorbid and share behavioural-cognitive abnormalities in sustained attention. A key question is whether this shared cognitive phenotype is based on common or different underlying pathophysiologies. To elucidate this question, we compared 20 boys with ADHD to 20 age and IQ matched ASD and 20 healthy boys using functional magnetic resonance imaging (fMRI) during a parametrically modulated vigilance task with a progressively increasing load of sustained attention. ADHD and ASD boys had significantly reduced activation relative to controls in bilateral striato–thalamic regions, left dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) and superior parietal cortex. Both groups also displayed significantly increased precuneus activation relative to controls. Precuneus was negatively correlated with the DLPFC activation, and progressively more deactivated with increasing attention load in controls, but not patients, suggesting problems with deactivation of a task-related default mode network in both disorders. However, left DLPFC underactivation was significantly more pronounced in ADHD relative to ASD boys, which furthermore was associated with sustained performance measures that were only impaired in ADHD patients. ASD boys, on the other hand, had disorder-specific enhanced cerebellar activation relative to both ADHD and control boys, presumably reflecting compensation. The findings show that ADHD and ASD boys have both shared and disorder-specific abnormalities in brain function during sustained attention. Shared deficits were in fronto–striato–parietal activation and default mode suppression. Differences were a more severe DLPFC dysfunction in ADHD and a disorder-specific fronto–striato–cerebellar dysregulation in ASD.

Parabens can enable hallmarks and characteristics of cancer in human breast epithelial cells: a review of the literature with reference to new exposure data and regulatory status

A framework for understanding the complexity of cancer development was established by Hanahan and Weinberg in their definition of the hallmarks of cancer. In this review, we consider the evidence that parabens can enable development in human breast epithelial cells of 4/6 of the basic hallmarks, 1/2 of the emerging hallmarks and 1/2 of the enabling characteristics. Hallmark 1: parabens have been measured as present in 99% of human breast tissue samples, possess oestrogenic activity and can stimulate sustained proliferation of human breast cancer cells at concentrations measurable in the breast. Hallmark 2: parabens can inhibit the suppression of breast cancer cell growth by hydroxytamoxifen, and through binding to the oestrogen-related receptor gamma (ERR) may prevent its deactivation by growth inhibitors. Hallmark 3: in the 10nM to 1M range, parabens give a dose-dependent evasion of apoptosis in high-risk donor breast epithelial cells. Hallmark 4: long-term exposure (>20weeks) to parabens leads to increased migratory and invasive activity in human breast cancer cells, properties which are linked to the metastatic process. Emerging hallmark: methylparaben has been shown in human breast epithelial cells to increase mTOR, a key regulator of energy metabolism. Enabling characteristic: parabens can cause DNA damage at high concentrations in the short term but more work is needed to investigate long-term low-doses of mixtures. The ability of parabens to enable multiple cancer hallmarks in human breast epithelial cells provides grounds for regulatory review of the implications of the presence of parabens in human breast tissue.