Early life host-microbe interactions : implications for the development of asthma

Plus de 300 millions de personnes dans le monde souffrent de l'asthme. L'asthme est une maladie inflammatoire chronique des voies respiratoires caractérisée par des symptômes variables et récurrents, une obstruction bronchique réversible et des bronchospasmes. Les symptômes communs incluent une respiration sifflante, de la toux, une oppression thoracique et de la dyspnée. Normalement, la maladie commence à se manifester pendant l'enfance. Pourtant, facteurs génétiques héréditaires et événements environnementaux survenant au cours de la petite enfance sont responsables de sa manifestation, indiquant que le développement de la maladie est lié à des événements qui se produisent bien avant son déclenchement. L'infection respiratoire virale aiguë constitue un de ces facteurs environnementaux jouant un rôle prépondérant. Un des virus les plus communs est le virus respiratoire syncytial (VRS), qui infecte presque tous les enfants avant l'âge de 2 ans. Ce virus, s'il infecte des tout-petits, peut en effet provoquer une bronchiolite aiguë, un phénomène qui a été épidémiologiquement lié à l'apparition d'asthme plus tard dans la vie. Dans le premier chapitre de cette thèse, nous avons étudié, chez la souris, comment une infection avec le VRS influe sur l'asthme allergique. Nous avons constaté que seule l'infection des souris à l'état de nouveau-né prédispose à un asthme allergique plus sévère chez l'adulte. En effet, si des souris adultes étaient infectées, elles étaient protégées contre l'apparition des symptômes asthmatiques. Cela nous a mené à investiguer les mécanismes immunitaires spécifiques durant cette courte période du début de la vie. Deux événements se produisent en parallèle au cours de la petite enfance: (1) Le système immunitaire, qui est encore immature immédiatement après la naissance, commence à se développer pour être en mesure de jouer son rôle protecteur contre les agents infectieux. (2) Le corps, y compris les poumons, est colonisé par des bactéries commensales, qui vivent en symbiose avec leur hôte humain. Chez l'adulte, ces bactéries sont connues pour influencer notre système immunitaire, l'éduquant à générer des réponses immunitaires adéquates et efficaces. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons voulu déterminer si ces bactéries symbiotiques étaient impliquées dans l'éducation du système immunitaire du nouveau-né et quelles conséquences cela pourrait avoir sur les réponses immunitaires engendrées par ce dernier. Pour étudier l'effet de ces bactéries symbiotiques, nous avons utilisé des souris stériles, en d'autres termes des souris qui n'hébergent pas ces bactéries symbiotiques. En comparant ces souris stériles à des souris qui abritent une flore microbienne normale, nous avons constaté que les bactéries symbiotiques sont vitales pour la bonne éducation du système immunitaire du nouveau-né. Nous avons démontré que le contact direct des cellules immunitaires avec la flore microbienne dans les poumons modifie le phénotype de ces cellules immunitaires, ce qui change probablement leur réaction au cours de réponses immunitaires. Nous avons donc vérifié si l'éducation immunitaire induite par cette microflore est importante pour prévenir les maladies pulmonaires telles que l'asthme allergique, affections qui sont causées par une réaction excessive du système immunitaire envers des agents inoffensifs. En effet, nous avons observé que le processus de maturation du système immunitaire néonatal, lequel a été déclenché et façonné par la flore microbienne, est important pour éviter une réaction asthmatique exagérée chez la souris adulte. Ce phénomène est dû aux lymphocytes T régulateurs. Ces cellules, dont la présence est induite dans les poumons, ont des capacités immunosuppressives et atténuent donc les réponses immunitaires pour prévenir une inflammation excessive. En conclusion, nous avons montré dans cette thèse que la colonisation par des bactéries symbiotiques tôt dans la vie est un événement décisif pour la maturation du système immunitaire et pour prévenir le développement de l'asthme. Dans l'avenir, il serait intéressant de découvrir quelles bactéries sont présentes dans les poumons du nouveau-né et lesquelles sont directement impliquées dans ce processus de maturation immunitaire. Une prochaine étape serait alors de favoriser la présence de ces bactéries au début de la vie au moyen d'un traitement avec des agents pré- ou probiotiques, ce qui pourrait éventuellement contribuer à une prévention précoce du développement de l'asthme. -- L'asthme est une maladie chronique inflammatoire des voies respiratoires affectant près de 300 millions d'individus dans le monde. Bien que les traits caractéristiques du phénotype asthmatique s'établissent généralement pendant l'enfance, la prédisposition au développement de la maladie est intimement liée à des événements survenant durant la petite enfance, comme le sont par exemple les infections virales respiratoires aiguës. Les mécanismes par lesquels ces événements provoquent un dysfonctionnement immunitaire et, par conséquent, conduisent au développement de l'asthme n'ont pas encore été entièrement décelés. La dysbiose du microbiote des voies respiratoires a été récemment associes au phénotype asthmatique, touisTcis, la cuûoboiatioî! d un lien cause à effet entre la dysbiose microbienne et l'apparition des symptômes asthmatiques reste à être démontrée. Dans cette thèse, nous avons étudié le rôle que joue la colonisation microbienne des voies respiratoires au cours de la petite enfance dans la maturation du système immunitaire ainsi que dans la protection contre l'inflammation pulmonaire de type allergique. Nous avons de surcroît développé un modèle expérimental pour comprendre comment les infections virales respiratoires interfèrent avec ce processus. Dans la première partie de cette thèse, nous avons évalué l'effet d'infections causées par le virus respiratoire syncytial (VRS) sur le développement de l'asthme. En accord avec des études épidémiologiques, nous avons constaté qu'une infection au VRS lors de la période néonatale exacerbait les réponses pulmonaires allergiques ultérieures. Par contraste, une infection à l'âge adulte avait un effet protecteur. Nous avons ainsi démontré que l'influence d'une infection à VRS sur l'issue et la sévérité de l'asthme respiratoire était strictement dépendante de l'âge. Ces résultats nous ont conduit à émettre l'hypothèse que des différences dans le phénotype homéostatique des cellules immunitaires pourraient être responsables de ces disparités liées à l'âge. Par conséquent, dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons suivi et caractérisé le processus de maturation des cellules immunitaires dans les poumons du nouveau-né en condition d'homéostasie. Nous avons découvert que leur phénotype change de façon dynamique pendant le développement néonatal et que la colonisation par des microbes était déterminante pour la maturation des cellules immunitaires dans les poumons. Dans la dernière partie de cette thèse, nous avons démontré comment le microbiote pulmonaire éduque le développement immunitaire durant la période néonatale l'orientant de manière à induire une tolérance face aux aéroallergènes. Nous avons découvert que la colonisation microbienne des voies respiratoires provoque une expression transitoire de PD-L1 sur les cellules dendritiques (CD) pulmonaires du type CD11b+ dans les deux premières semaines de la vie. Cet événement engendre par la suite la génération de lymphocytes T régulateurs (TREG) dans les poumons, lesquels sont responsables de la protection contre une réponse inflammatoire allergique exagérée chez la souris adulte. Par conséquent, nous proposons un rôle pivot de la maturation immunitaire induite par le microbiote pulmonaire dans l'établissement de la tolérance aux aéroallergènes. En conclusion, les résultats présentés dans cette thèse fournissent de nouveaux indices révélant comment des événements se produisant lors de la petite enfance peuvent façonner les réponses du système immunitaire dirigées contre les allergènes et soulignent le rôle central joué par le microbiote pulmonaire dans l'édification d'une réponse immunitaire équilibrée. En résumé, notre travail met en évidence le microbiote pulmonaire comme étant une cible potentielle pour la prévention de certaines maladies respiratoires. -- Asthma is a chronic inflammatory disorder of the respiratory tract and affects approximately 300 million individuals world-wide. Although the asthmatic phenotype commonly establishes during childhood, predisposition towards disease development has been linked to events in early infancy, such as severe respiratory viral infections. However, the mechanisms by which these events cause immune dysfunction and, therefore, lead to the development of asthma have yet to be fully deciphered. Dysbiosis of the airway microbiota has recently been associated with the asthmatic phenotype; however, conclusive evidence for a causal link between microbial dysbiosis in the ail ways and asthma development is still missing. In this thesis we investigated the role of early-life microbial airway colonization in immune maturation and the protection against allergic airway inflammation and established an experimental model to address how respiratory viral infections interfere in this process. In the first part of this thesis we evaluated the effect of Respiratory syncytial virus (RSV) infections on the development of asthma. In concurrence with epidemiological studies, we found that neonatal infection exacerbated subsequent allergic airway inflammation. In contrast, adult infection was protective in the same context. Thus, we could demonstrate that the influence of RSV infection on subsequent allergic airway responses was strictly age-dependent. These findings led us to the hypothesis that differences in the homeostatic phenotype of immune cells could be responsible for the age-related disparities seen within the context of RSV. Therefore, in a second part of this thesis, we followed the process of homeostatic immune cell maturation in the neonatal lung. Immune cell phenotypes changed dynamically during neonatal development. We discovered that the colonization with microbes was central to the maturation of immune cells in the lung. In the last part of this thesis, we demonstrated how microbiota-driven immune development during the neonatal period induces tolerance against aeroallergens. We discovered that microbial colonization led to a transient programmed death-ligand (PD-L) 1 expression on CD11b+ pulmonary dendritic cells (DCs) during the first two weeks of life. This in turn induced regulatory T (TREG) cells in the lung, which were responsible for the protection against exaggerated allergic airway inflammation in adult mice. Thus, we propose a key role for microbiota-driven immune maturation in the establishment of tolerance towards aeroallergens. In conclusion, the results presented in this thesis provide new insights into how early-life events shape pulmonary immune responses towards allergens and suggest the airway microbiota as a key player in establishing a balanced immune response. Overall, our work highlights the airway microbiota as potential target for disease prevention.

Aurora Bertrana : Bringing "otherness" home

“Decidida a viure al preu que sigui” underscores contemporary writer Maria-Antònia Oliver in her prologue to Aurora Bertrana’s fourth book, El Marroc sensual i fanàtic (1936). The urge to travel, to explore the world and to slake her thirst for new experiences shaped much of the personality and the work of this Girona-born writer. Taking her own travels as a starting point, Bertrana distinguished herself in the genre of travel writing on exotic countries, which at that time underwent a significant revival in Catalonia. Bertrana’s originality lies partly in the image of the woman traveller that she consciously cultivated for herself, and partly in the way she narrates her travels. This article seeks to recover this author and make visible her singular way of presenting otherness.

Role of an LRR receptor-like kinase in the establishment of a functional root endodermal barrier

The endodermis is a highly conserved cell layer present in the root of all vascular plants, except Lycophytes. This tissue layer establishes a protective diffusion barrier surrounding the vasculature and is expected to prevent passive, uncontrolled flow of nutrients through the root. This barrier property is achieved by the production of Casparian strips (CS), a localized cell wall impregnation of lignin in the anticlinal walls of each endodermal cell, forming a belt-like structure sealing the extracellular space. The CS act as a selective barrier between the external cell layers and the vascular cylinder and are thought to be important in many aspects of root function. For instance, selective nutrient uptake and sequestration from the soil, resistance to different abiotic and biotic stresses are expected to involve functional CS. Although discovered 150 years ago, nothing was known about the genes involved in CS establishment until recently. The use of the model plant Arabidopsis thaliana together with both reverse and forward genetic approaches led to the discovery of an increasing number of genes involved in different steps of CS formation during the last few years. One of these genes encodes SCHENGEN3 (SGN3), a leucine-rich repeat receptor-like kinase (LRR-RLK). SGN3 was discovered first by reverse genetic due to its endodermis-enriched expression, and the corresponding mutant displays strong endodermal permeability of the apoplastic tracer Propidium Iodide (PI) indicative of defective CS. One aim of this thesis is to study the role of SGN3 at the molecular level in order to understand its involvement in establishing an impermeable CS. The endodermal permeability of sgn3 is shown to be the result of incorrect localization of key proteins involved in CS establishment (the "Casparian strip domain proteins", CASPs), leading to non-functional CS interrupted by discontinuities. CASPs localize in the plasma membrane domain subjacent to the CS, named the Casparian Strip membrane Domain (CSD). The CSD discontinuities in sgn3 together with SGN3 localization in close proximity to the CASPs lead to the assumption that SGN3 is involved in the formation of a continuous CSD. In addition, SGN3 might have a second role, acting as a kinase reporting CSD integrity leading to lignin and suberin production in CSD/CS defective plants. Up to now, sgn3 is the strongest and most specific CS mutant available, displaying tracer penetration along the whole length of the seedling root. For this reason, this mutant is well suited in order to characterize the physiological behaviour of CS affected plants. Due to the lack of such mutants in the past, it was not possible to test the presumed functions of CS by using plants lacking this structure. We decided to use sgn3 for this purpose. Surprisingly, sgn3 overall growth is only slightly affected. Nevertheless, processes expected to rely on functional CS, such as water transport through the root, nutrient homeostasis, salt tolerance and resistance to an excess of some nutrients are altered in this mutant. On the other hand, homeostasis for most elements and drought tolerance are not affected in sgn3. It is surprising to observe that homeostatic defects are specific, with a decrease in potassium and an increase in magnesium levels. It indicates a backup system, set up by the plant in order to counteract free diffusion of nutrients into the stele. For instance, potassium shortage in sgn3 upregulates the transcription of potassium influx transport proteins and genes known to be induced by potassium starvation. Moreover, sgn3 mutant is hypersensitive to low potassium conditions. Hopefully, these results about SGN3 will help our understanding of CS establishment at the molecular level. In addition, physiological experiments using sgn3 should give us a framework for future experiments and help us to understand the different roles of CS and their involvement during nutrient radial transport through the root. -- L'endoderme est un tissu présent dans les racines de toutes les plantes vasculaires à l'exception des Lycophytes. Ce tissu établit une barrière protectrice entourant les tissus vasculaires dans le but d'éviter la diffusion passive et incontrôlée des nutriments au travers de la racine. Cette propriété de barrière provient de la production des cadres de Caspary, une imprégnation localisée de lignine des parties anticlinales de la paroi de chaque cellule d'endoderme. Cela donne naissance à un anneau/cadre qui rend étanche l'espace extracellulaire. Les cadres de Caspary agissent comme une barrière sélective entre les couches externes de la racine et le cylindre central et sont supposés être importants dans beaucoup d'aspects du fonctionnement de la racine. Par exemple, l'absorption sélective de nutriments et leur séquestration à partir du sol ainsi que la résistance contre différents stress abiotiques et biotiques sont supposés impliquer des cadres de Caspary fonctionnels. Bien que découverts il y a 150 ans, rien n'était connu concernant les gènes impliqués dans Ja formation des cadres de Caspary jusqu'à récemment. Durant ces dernière années, l'utilisation de la plante modèle Arabidopsis thaliana ainsi que des approches de génétique inverse et classique ont permis la découverte d'un nombre croissant de gènes impliqués à différentes étapes de la formation de cette structure. Un des ces gènes code pour SCHENGEN3 (SGN3), un récepteur kinase "leucine-rich repeat receptor-like kinase" (LRR-RLK). SGN3 a été découvert en premier par génétique inverse grâce à son expression enrichie dans l'endoderme. Les cadres de Caspary ne sont pas fonctionnels dans le mutant correspondant, ce qui est visible à cause de la perméabilité de l'endoderme au traceur apoplastique Propidium Iodide (PI). Un des objectifs de cette thèse est d'étudier la fonction de SGN3 au niveau moléculaire dans le but de comprendre son rôle dans la formation des cadres de Caspary. J'ai pu démontrer que la perméabilité de l'endoderme du mutant sgn3 est le résultat de la localisation incorrecte de protéines impliquées dans la formation des cadres de Caspary, les "Casparian strip domain proteins" (CASPs). Cela induit des cadres de Caspary non fonctionnels, contenant de nombreuses interruptions. Les CASPs sont localisés à la membrane plasmique dans un domaine sous-jacent les cadres de Caspary appelé Casparian Strip membrane Domain (CSD). Les interruptions du CSD dans le mutant sgn3, ainsi que la localisation de SGN3 à proximité des CASPs nous font penser à un rôle de SGN3 dans l'élaboration d'un CSD ininterrompu. De plus, SGN3 pourrait avoir un second rôle, agissant en tant que kinase reportant l'intégrité du CSD et induisant la production de lignine et de subérine dans des plantes contenant des cadres de Caspary non fonctionnels. Jusqu'à ce jour, sgn3 est le mutant en notre possession le plus fort et le plus spécifique, ayant un endoderme perméable tout le long de la racine. Pour cette raison, ce mutant est adéquat dans le but de caractériser la physiologie de plantes ayant des cadres de Caspary affectés. De manière surprenante, la croissance de sgn3 est seulement peu affectée. Néanmoins, des processus censés nécessiter des cadres de Caspary fonctionnels, comme le transport de l'eau au travers de la racine, l'homéostasie des nutriments, la tolérance au sel et la résistance à l'excès de certains nutriments sont altérés dans ce mutant. Malgré tout, l'homéostasie de la plupart des nutriments ainsi que la résistance au stress hydrique ne sont pas affectés dans sgn3. De manière surprenante, les altérations de l'ionome de sgn3 sont spécifiques, avec une diminution de potassium et un excès de magnésium. Cela implique un système de compensation établi par la plante dans le but d'éviter la diffusion passive des nutriments en direction du cylindre central. Par exemple, le manque de potassium dans sgn3 augmente la transcription de transporteurs permettant l'absorption de cet élément. De plus, des gènes connus pour être induits en cas de carence en potassium sont surexprimés dans sgn3 et la croissance de ce mutant est sévèrement affectée dans un substrat pauvre en potassium. Ces résultats concernant SGN3 vont, espérons-le, aider à la compréhension du processus de formation des cadres de Caspary au niveau moléculaire. De plus, les expériences de physiologie utilisant sgn3 présentées dans cette thèse devraient nous donner une base pour des expériences futures et nous permettre de comprendre mieux le rôle des cadres de Caspary, et plus particulièrement leur implication dans le transport radial des nutriments au travers de la racine. -- Les plantes terrestres sont des organismes puisant l'eau et les nutriments dont elles ont besoin pour leur croissance dans le sol grâce à leurs racines. De par leur immobilité, elles doivent s'adapter à des sols contenant des quantités variables de nutriments et il leur est crucial de sélectionner ce dont elles ont besoin afin de ne pas s'intoxiquer. Cette sélection est faite grâce à un filtre formé d'un tissu racinaire interne appelé endoderme. L'endoderme fabrique une barrière imperméable entourant chaque cellule appelée "cadre de Caspary". Ces cadres de Caspary empêchent le libre passage des nutriments, permettant un contrôle précis de leur passage. De plus, ils sont censés permettre de résister contre différents stress environnementaux comme la sécheresse, la salinité du sol ou l'excès de nutriments. Bien que découverts il y a 150 ans, rien n'était connu concernant les gènes impliqués dans la formation des cadres de Caspary jusqu'à récemment. Durant ces dernière années, l'utilisation de la plante modèle Arabidopsis thaliana a permis la découverte d'un nombre croissant de gènes impliqués à différentes étapes de la formation de cette structure. Un de ces gènes code pour SCHENGEN3 (SGN3), un récepteur kinase "leucine-rich repeat receptor-like kinase" (LRR- RLK). Nous montrons dans cette étude que le gène SGN3 est impliqué dans la formation des cadres de Caspary, et que le mutant correspondant sgn3 a des cadres de Caspary interrompus. Ces interruptions rendent l'endoderme perméable, l'empêchant de bloquer le passage des molécules depuis le sol vers le centre de la racine. En utilisant ce mutant, nous avons pu caractériser la physiologie de plantes ayant des cadres de Caspary affectés. Cela a permis de découvrir que le transport de l'eau au travers de la racine était affecté dans le mutant sgn3. De plus, l'accumulation de certains éléments dans les feuilles de ce mutant est altérée. Nous avons également pu montrer une sensibilité de ce mutant à un excès de sel ou de certains nutriments comme le fer et le manganèse.

Long-Lasting Metabolic Imbalance Related to Obesity Alters Olfactory Tissue Homeostasis and Impairs Olfactory-Driven Behaviors.

Obesity is associated with chronic food intake disorders and binge eating. Food intake relies on the interaction between homeostatic regulation and hedonic signals among which, olfaction is a major sensory determinant. However, its potential modulation at the peripheral level by a chronic energy imbalance associated to obese status remains a matter of debate. We further investigated the olfactory function in a rodent model relevant to the situation encountered in obese humans, where genetic susceptibility is juxtaposed on chronic eating disorders. Using several olfactory-driven tests, we compared the behaviors of obesity-prone Sprague-Dawley rats (OP) fed with a high-fat/high-sugar diet with those of obese-resistant ones fed with normal chow. In OP rats, we reported 1) decreased odor threshold, but 2) poor olfactory performances, associated with learning/memory deficits, 3) decreased influence of fasting, and 4) impaired insulin control on food seeking behavior. Associated with these behavioral modifications, we found a modulation of metabolism-related factors implicated in 1) electrical olfactory signal regulation (insulin receptor), 2) cellular dynamics (glucorticoids receptors, pro- and antiapoptotic factors), and 3) homeostasis of the olfactory mucosa and bulb (monocarboxylate and glucose transporters). Such impairments might participate to the perturbed daily food intake pattern that we observed in obese animals.

In vivo imaging of the central and peripheral effects of sleep deprivation and suprachiasmatic nuclei lesion on PERIOD-2 protein in mice.

STUDY OBJECTIVES: That sleep deprivation increases the brain expression of various clock genes has been well documented. Based on these and other findings we hypothesized that clock genes not only underlie circadian rhythm generation but are also implicated in sleep homeostasis. However, long time lags have been reported between the changes in the clock gene messenger RNA levels and their encoded proteins. It is therefore crucial to establish whether also protein levels increase within the time frame known to activate a homeostatic sleep response. We report on the central and peripheral effects of sleep deprivation on PERIOD-2 (PER2) protein both in intact and suprachiasmatic nuclei-lesioned mice. DESIGN: In vivo and in situ PER2 imaging during baseline, sleep deprivation, and recovery. SETTINGS: Mouse sleep-recording facility. PARTICIPANTS: Per2::Luciferase knock-in mice. INTERVENTIONS: N/A. MEASUREMENTS AND RESULTS: Six-hour sleep deprivation increased PER2 not only in the brain but also in liver and kidney. Remarkably, the effects in the liver outlasted those observed in the brain. Within the brain the increase in PER2 concerned the cerebral cortex mainly, while leaving suprachiasmatic nuclei (SCN) levels unaffected. Against expectation, sleep deprivation did not increase PER2 in the brain of arrhythmic SCN-lesioned mice because of higher PER2 levels in baseline. In contrast, liver PER2 levels did increase in these mice similar to the sham and partially lesioned controls. CONCLUSIONS: Our results stress the importance of considering both sleep-wake dependent and circadian processes when quantifying clock-gene levels. Because sleep deprivation alters PERIOD-2 in the brain as well as in the periphery, it is tempting to speculate that clock genes constitute a common pathway mediating the shared and well-known adverse effects of both chronic sleep loss and disrupted circadian rhythmicity on metabolic health.

JNK controls the onset of mitosis of planarian stem cells and triggers apoptotic cell death required for regeneration and remodeling

Regeneration of lost tissues depends on the precise interpretation of molecular signals that control and coordinate the onset of proliferation, cellular differentiation and cell death. However, the nature of those molecular signals and the mechanisms that integrate the cellular responses remain largely unknown. The planarian flatworm is a unique model in which regeneration and tissue renewal can be comprehensively studied in vivo. The presence of a population of adult pluripotent stem cells combined with the ability to decode signaling after wounding enable planarians to regenerate a complete, correctly proportioned animal within a few days after any kind of amputation, and to adapt their size to nutritional changes without compromising functionality. Here, we demonstrate that the stress-activated c-jun-NH2-kinase (JNK) links wound-induced apoptosis to the stem cell response during planarian regeneration. We show that JNK modulates the expression of wound-related genes, triggers apoptosis and attenuates the onset of mitosis in stem cells specifically after tissue loss. Furthermore, in pre-existing body regions, JNK activity is required to establish a positive balance between cell death and stem cell proliferation to enable tissue renewal, remodeling and the maintenance of proportionality. During homeostatic degrowth, JNK RNAi blocks apoptosis, resulting in impaired organ remodeling and rescaling. Our findings indicate that JNK-dependent apoptotic cell death is crucial to coordinate tissue renewal and remodeling required to regenerate and to maintain a correctly proportioned animal. Hence, JNK might act as a hub, translating wound signals into apoptotic cell death, controlled stem cell proliferation and differentiation, all of which are required to coordinate regeneration and tissue renewal.

Altered Sleep Homeostasis in Rev-erbα Knockout Mice.

STUDY OBJECTIVES: The nuclear receptor REV-ERBα is a potent, constitutive transcriptional repressor critical for the regulation of key circadian and metabolic genes. Recently, REV-ERBα's involvement in learning, neurogenesis, mood, and dopamine turnover was demonstrated suggesting a specific role in central nervous system functioning. We have previously shown that the brain expression of several core clock genes, including Rev-erbα, is modulated by sleep loss. We here test the consequences of a loss of REV-ERBα on the homeostatic regulation of sleep. METHODS: EEG/EMG signals were recorded in Rev-erbα knockout (KO) mice and their wild type (WT) littermates during baseline, sleep deprivation, and recovery. Cortical gene expression measurements after sleep deprivation were contrasted to baseline. RESULTS: Although baseline sleep/wake duration was remarkably similar, KO mice showed an advance of the sleep/wake distribution relative to the light-dark cycle. After sleep onset in baseline and after sleep deprivation, both EEG delta power (1-4 Hz) and sleep consolidation were reduced in KO mice indicating a slower increase of homeostatic sleep need during wakefulness. This slower increase might relate to the smaller increase in theta and gamma power observed in the waking EEG prior to sleep onset under both conditions. Indeed, the increased theta activity during wakefulness predicted delta power in subsequent NREM sleep. Lack of Rev-erbα increased Bmal1, Npas2, Clock, and Fabp7 expression, confirming the direct regulation of these genes by REV-ERBα also in the brain. CONCLUSIONS: Our results add further proof to the notion that clock genes are involved in sleep homeostasis. Because accumulating evidence directly links REV-ERBα to dopamine signaling the altered homeostatic regulation of sleep reported here are discussed in that context.

Sociodemographic, behavioral and genetic determinants of allostatic load in a Swiss population-based study.

Allostatic load (AL) is a marker of physiological dysregulation which reflects exposure to chronic stress. High AL has been related to poorer health outcomes including mortality. We examine here the association of socioeconomic and lifestyle factors with AL. Additionally, we investigate the extent to which AL is genetically determined. We included 803 participants (52% women, mean age 48±16years) from a population and family-based Swiss study. We computed an AL index aggregating 14 markers from cardiovascular, metabolic, lipidic, oxidative, hypothalamus-pituitary-adrenal and inflammatory homeostatic axes. Education and occupational position were used as indicators of socioeconomic status. Marital status, stress, alcohol intake, smoking, dietary patterns and physical activity were considered as lifestyle factors. Heritability of AL was estimated by maximum likelihood. Women with a low occupational position had higher AL (low vs. high OR=3.99, 95%CI [1.22;13.05]), while the opposite was observed for men (middle vs. high OR=0.48, 95%CI [0.23;0.99]). Education tended to be inversely associated with AL in both sexes(low vs. high OR=3.54, 95%CI [1.69;7.4]/OR=1.59, 95%CI [0.88;2.90] in women/men). Heavy drinking men as well as women abstaining from alcohol had higher AL than moderate drinkers. Physical activity was protective against AL while high salt intake was related to increased AL risk. The heritability of AL was estimated to be 29.5% ±7.9%. Our results suggest that generalized physiological dysregulation, as measured by AL, is determined by both environmental and genetic factors. The genetic contribution to AL remains modest when compared to the environmental component, which explains approximately 70% of the phenotypic variance.

Counselling on limited preoperative fasting in paediatric ambulatory tonsillectomy

Rajoitetun preoperatiivisen paaston ohjaus lasten päiväkirurgisessa nielurisaleikkauksessa Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää, onko sairaanhoitajan toteuttama, vanhempien interaktiivinen preoperatiivinen ohjaus lapsen rajoitettuun preoperatiiviseen paastoon ja aktiiviseen nesteyttämiseen turvallista, kuinka vanhemmat omaksuvat kyseistä tietoa ja edistääkö se turvallisesti lapsen postoperatiivista toipumista päiväkirurgisen nielurisaleikkauksen jälkeen. Aineisto koostui sadastakuudestatoista perheestä, joiden lapsi, iältään 4 – 10 vuotta, oli kutsuttu päiväkirurgiseen nielurisaleikkaukseen. Koeryhmä (n= 58) ohjattiin interaktiivisesti lapsen preoperatiiviseen paastoon ja aktiiviseen preoperatiiviseen nesteyttämiseen. Lapsen suositellut preoperatiiviset paastoajat olivat: 4t syömättä ja 2t juomatta. Leikkauspäivän aamuna vanhemmat rohkaisivat lapsia juomaan annokset kirkkaita nesteitä kahteen otteeseen; jälkimmäinen annos 2t ennen leikkausta. Kontrolliryhmä (n= 58) sai preoperatiivisen ohjauksen kirjallisena ilman interaktiivista ohjausta; paastoajat olivat samat kuin koeryhmässä: 4t syömättä ja 2t juomatta. Vanhempien tiedontasoa lapsen leikkaukseen liittyvästä paastosta mitattiin tietotestillä, joka sisälsi myös preoperatiivista tiedontarvetta ja ahdistusta mittaavan mittarin (The Amsterdam Preoperative Anxiety and Information scale, APAIS). Mittaukset suoritettiin ennen preoperatiivista ohjausta tai kirjallisten ohjeiden lähettämistä sekä lapsen leikkausta seuraavana päivänä. Lapsen leikkauksen jälkeen vanhemmat arvioivat myös heille välitetyn informaation tasoa. Lapsen postoperatiivista kipua, pahoinvointia, janoa ja nälkää lapset itse arvioivat VAS- asteikolla (10cm), ja vanhemmat ja sairaanhoitajat numeerisella 0 – 10 asteikolla. Mittaukset suoritettiin 2t, 4t, 8t, ja 24t lapsen leikkauksen jälkeen. Vanhemmat pitivät päiväkirjaa lapsen ravinnosta ja kipulääkityksestä. Aineisto analysoitiin sekä tilastollisesti että sisällön analyysilla. Vanhempien tiedontaso lapsen leikkauksen jälkeen oli molemmissa ryhmissä merkitsevästi parantunut, mutta kontrolliryhmän vanhempien ahdistus ei ollut helpottanut verrattuna heidän ahdistukseensa ennen lapsen leikkausta. Mitä korkeammat pisteet vanhemmat saivat tietotestistä lapsen leikkauksen jälkeen sitä vähemmän he tunsivat tiedontarvetta ja ahdistusta. Merkitsevästi alhaisemmat pisteet tietotestistä oli vanhemmilla, joilla oli alempi peruskoulutus. Kontrolliryhmän lapset paastosivat preoperatiivisesti merkitsevästi pitempään kuin koeryhmän lapset. Perioperatiivisesti lapset paastosivat kiinteästä ruuasta yhtä kauan, mutta nesteistä kontrolliryhmä merkitsevästi pitempään. Postoperatiivisen toipumisen alussa koeryhmän lapset olivat merkitsevästi kivuttomampia. Molemmissa ryhmissä lapset olivat kipeimpiä kahdeksan tuntia leikkauksesta ja pahoinvointisimpia neljä tuntia leikkauksesta. Ensimmäisen kahdeksan tunnin aikana leikkauksen jälkeen lapset eivät olleet janoisia tai nälkäisiä, mutta VAS- arvot koeryhmässä jäivät alhaisemmalle tasolle kuin kontrolliryhmässä 24 postoperatiivisen tunnin ajan. Leikkausta seuraavana aamuna kontrolliryhmän lapset olivat merkitsevästi janoisempia ja nälkäisempiä kuin interventioryhmän lapset. Sairaanhoitajan toteuttama vanhempien interaktiivinen preoperatiivinen ohjaus lapsen rajoitettuun preoperatiiviseen paastoon lisää vanhempien tiedontasoa ja vähentää preoperatiivista tiedontarvettaan ja ahdistusta, ja turvallisesti parantaa lapsen kokemusta leikkausprosessin ja postoperatiivisen toipumisen aikana nielurisaleikkauksen jälkeen. Kaikkien leikkaukseen tulevien lasten nesteyttäminen kaksi tuntia ennen päivän ensimmäistä leikkausta voi olla ratkaisu lasten kohtuuttomien perioperatiivisten paastoaikojen estämiseksi. Aina ei kuitenkaan ole mahdollisuuksia vanhempien henkilökohtaiseen kohtaamiseen, mikä haastaa hoitotieteellisen tutkimuksen kartoittamaan muita mahdollisuuksia vanhempien interaktiiviseen ohjaukseen.

Targeting of caries prevention at preschool children, a practice based study

Aim and design: To evaluate an oral health program directed to expecting families and their children. The intervention was carried out in one of the four health care areas of the city of Turku. Another area acted as a control. Subjects and methods: Children (n = 1217), born between January 1, 1998 and June 30, 1999, in the respective health care areas were screened for mutans streptococci bacteria (MS), and their caretakers were interviewed when the child was 18 months old. MScolonization was used as the child’s risk indicator. Intensified health education and the use of xylitol lozenges targeted at the children at risk were the main elements of the program. Controls and the non-MS-colonized children received routine prevention –examination and education at the ages of three and five years. Altogether 794 subjects were followed for 42 months after receiving consent from their caretakers. Associations of oral-health-related factors with MS colonization and caries increment were studied inside the control group. Results: MS colonization associated with the occupation of the caretaker and ethnicity. The program was effective in white-collar families; prevented fraction being 67 %. In blue-collar families no effect was achieved. At the age of five years, caries increment was strongly related to the occupation of the caretaker, MS at 18 months, child’s sugar use, night feeding, use of thirst quencher at the age of 18 months, and father’s reported oral health. Conclusions: Programs targeted at MS-colonized children can reduce caries in whitecollar families. A program mainly based on activity at home seems to favor white-collar families, whereas different kind of support is needed for the blue-collar families.

Vocalization data mining for estimating swine stress conditions

This study aimed to identify differences in swine vocalization pattern according to animal gender and different stress conditions. A total of 150 barrow males and 150 females (Dalland® genetic strain), aged 100 days, were used in the experiment. Pigs were exposed to different stressful situations: thirst (no access to water), hunger (no access to food), and thermal stress (THI exceeding 74). For the control treatment, animals were kept under a comfort situation (animals with full access to food and water, with environmental THI lower than 70). Acoustic signals were recorded every 30 minutes, totaling six samples for each stress situation. Afterwards, the audios were analyzed by Praat® 5.1.19 software, generating a sound spectrum. For determination of stress conditions, data were processed by WEKA® 3.5 software, using the decision tree algorithm C4.5, known as J48 in the software environment, considering cross-validation with samples of 10% (10-fold cross-validation). According to the Decision Tree, the acoustic most important attribute for the classification of stress conditions was sound Intensity (root node). It was not possible to identify, using the tested attributes, the animal gender by vocal register. A decision tree was generated for recognition of situations of swine hunger, thirst, and heat stress from records of sound intensity, Pitch frequency, and Formant 1.

Usable Privacy Preservation in Mobile Electronic Personality

Personalised ubiquitous services have rapidly proliferated due technological advancements in sensing, ubiquitous and mobile computing. Evolving societal trends, business and the economic potential of Personal Information (PI) have overlapped the service niches. At the same time, the societal thirst for more personalised services has increased and are met by soliciting deeper and more privacy invasive PI from customers. Consequentially, reinforcing traditional privacy challenges and unearthed new risks that render classical safeguards ine ective. The absence of solutions to criticise personalised ubiquitous services from privacy perspectives, aggravates the situation. This thesis presents a solution permitting users' PI, stored in their mobile terminals to be disclosed to services in privacy preserving manner for personalisation needs. The approach termed, Mobile Electronic Personality Version 2 (ME2.0), is compared to alternative mechanisms. Within ME2.0, PI handling vulnerabilities of ubiquitous services are identi ed and sensitised on their practices and privacy implications. Vulnerability where PI may leak through covert solicits, excessive acquisitions and legitimate data re-purposing to erode users privacy are also considered. In this thesis, the design, components, internal structures, architectures, scenarios and evaluations of ME2.0 are detailed. The design addresses implications and challenges leveraged by mobile terminals. ME2.0 components and internal structures discusses the functions related to how PI pieces are stored and handled by terminals and services. The architecture focusses on di erent components and their exchanges with services. Scenarios where ME2.0 is used are presented from di erent environment views, before evaluating for performance, privacy and usability.

Polycystic ovary syndrome: implications of metabolic dysfunction

OBJECTIVE: To determine the prevalence of metabolic syndrome (MS) and its clinical interrelations in polycystic ovary syndrome (PCOS).METHODS: This was a cross-sectional, prospective study with 100 patients with diagnosed PCOS based on the consensus of Rotterdam (2003). We investigated the interrelationships of MS, with intrinsic PCOS data. Dermatological profile was analyzed, in addition to acanthosis nigricans (AN) in the presence of hirsutism and acne. The use of HOMA-IR (homeostatic model assessment of insulin resistance) aimed at the correlation with MS in order to establish the metabolic dysfunction with the state of insulin resistance.RESULTS: The mean and standard deviations corresponding figures for age, body mass index and waist circumference were, respectively, 25.72 (± 4.87), 30.63 (± 9.31) and 92.09 (± 18.73). The prevalence of MS was 36% and significantly correlated with BMI, AN, and in 51% of patients the state of insulin resistance (HOMA-IR). Regarding skin profile, only AN significant correlation with MS.CONCLUSION: We propose the routine inspection of metabolic components related to severe PCOS. These parameters configure the cardiovascular risk and such conduct is of undoubted importance to public health.

Arterial hypertension and metabolic profile in patients with polycystic ovary syndrome

PURPOSE: To evaluate parameters related with arterial pressure and metabolic profile in women with polycystic ovary syndrome (POS). METHODS: This monocentric study at the University Hospital Endocrinology Section included 60 women aged 18-45 years, 42 being diagnosed with POS and acting as 18 controls. All women were subjected to transvaginal ultrasound and monitored for arterial pressure for 24 h in the ambulatory (MAP). Venous blood samples were taken between 07.00 and 09.00, after 12 h fasting. Basal (BG) and fasting glucose concentrations, total cholesterol and its fractions, triglycerides and insulin (to calculate the homeostatic assay insulin-resistance, HOMA-IR) were measured. Collected data were the mean arterial blood pressure (24-h awake/sleep cycle), arterial pressure nocturnal descensus, glycemia and fasting glucose for HOMA-IR, and lipid profile. The Student's t test was used to compare homogeneous variables; the Mann-Whitney test was used to compare non-homogeneous variables; the Pearson's correlation coefficient was used to search for correlation between the variables. The c² test was used for comparison of the absence of nocturnal descensus. Significance was taken as p<0.05. RESULTS: The mean age of the patients with POS was 27.4±5.5 (18-45 years, n=42) and the body mass index (BMI) was 30.2±6.5 kg/m² (18.3-54.9). In the Control Group, the mean age was 31.4±6.1 (18-45 years) and the BMI was 27.1±6.2 kg/m² (18.3-54.9, n=18). No difference in the metabolic parameters and insulin resistance was observed between the two groups. Comparison between these parameters and MAP showed that the only parameter with a correlation was the BMI, independent of the POS diagnosis. This was not seen in nocturnal descensus, which was uncorrelated with POS and any of the other studied parameters. CONCLUSION: POS women do not show higher arterial blood pressure, glycemia, HDL-col, TG, HOMA-IR and BMI compared to non-POS women. However, POS patients showed correlation between arterial pressure and BMI, suggesting that obesity is a primary factor involved in arterial pressure changes in these patients.

Acantose nigricante: inter-relações metabólicas inerentes à síndrome dos ovários policísticos

OBJETIVO: Estabelecer a prevalência da acantose nigricante (AN) no contexto da síndrome dos ovários policísticos (SOP) e as respectivas associações com a obesidade, a resistência insulínica (RI), a insulinemia e a síndrome metabólica (SM).MÉTODOS: Em um estudo transversal e prospectivo, foram selecionadas cem pacientes acometidas pela SOP, diagnosticadas segundo o Consenso de Rotterdam (2003). O exame cutâneo incluiu, além da verificação da presença da AN, a presença do hirsutismo (escore ≥8) e da acne. Foram investigados os dados clínicos e bioquímicos, os fatores de risco cardiovascular que se fazem presentes na SM, como circunferência abdominal (CA), obesidade, hipertensão e os índices de HDL e triglicérides. O modelo de aferição da resistência insulínica foi realizado por meio do teste homeostatic model assessment of insulin resistance(HOMA-IR).RESULTADOS: A prevalência da AN (53%) mostrou correspondência significativa com o hirsutismo (p=0,02), o índice de massa corpórea (IMC) (p<0,01), a insulinemia basal (p<0,01), o HOMA-IR (p<0,01) e a SM (p<0,05). A SM alcançou a prevalência de 36% e associou-se significativamente apenas com a AN (p<0,01). Conquanto ausente o diabetes mellitus, sobressaem as conotações do HOMA-IR alterado (p=0,01) com a SM (p<5%) e a AN (p<0,01).CONCLUSÕES: A AN integra o quadro fenotípico grave da SOP como mais um signo previsível dos riscos da doença cardiovascular.