Étude des tachykinines et de leurs dérivés peptidiques associés à la douleur neuropathique grâce à l’utilisation de modèles animaux et de la chromatographie en phase liquide couplée à la spectrométrie de masse

Thèse réalisée en co-tutelle avec l'Université Claude Bernard de Lyon 1, en France.

Exposition aux pesticides et risque de diabète de type 2 : une étude au nord du Bénin (Afrique de l'Ouest)

Introduction : La présente étude explore pour la première fois en Afrique, l'association entre l'exposition aux pesticides organochlorés (POC) et le risque de diabète de type 2. L’étude se déroule dans la région du Borgou, au nord du Bénin, où l’utilisation intense de pesticides pour la culture du coton coïncide avec une prévalence élevée du diabète par rapport aux autres régions du pays. Objectifs: 1) Décrire le niveau d’exposition de la population des diabétiques et non diabétiques du Borgou par le taux sérique de certains pesticides organochlorés ; 2) Explorer la relation entre le risque de diabète de type 2 et les concentrations sériques des POC; 3) Examiner l’association entre l’obésité globale, le pourcentage de masse grasse et l’obésité abdominale avec les concentrations sériques des POC; 4) Explorer la contribution de certaines sources d’exposition alimentaire et non-alimentaire aux concentrations sériques des POC. Méthodes : Il s'agit d'une étude cas-témoin qui concerne 258 adultes de 18 à 65 ans identifiés par deux valeurs glycémiques capillaire et veineuse au seuil de 7 mmol/l pour les diabétiques et 5,6mmol/l pour les témoins non diabétiques. Les 129 témoins ont été appariés aux 129 cas selon les critères suivants : l’ethnie, l’âge ± 5ans, le sexe et la localité de résidence. Les informations personnelles et celles portant sur les modes d’exposition ont été recueillies par questionnaire. Les concentrations sériques des POC ont été obtenues par chromatographie gazeuse couplée d’une spectrométrie de masse. L’obésité globale est déterminée par l’IMC ≥ 30 kg/m2. L’obésité abdominale est obtenue par le tour de taille selon les critères consensuels d’Alberti et al. pour la définition du syndrome métabolique. Le pourcentage de masse corporelle a été mesuré par bio-impédance électrique et été considéré comme élevé au seuil de 33% chez les femmes et 25% chez les hommes. Résultats: En comparant les 3ème et premier terciles des concentrations de p,p’-DDE et p,p’-DDT, les sujets du 3e tercile étaient deux à trois fois plus susceptibles de présenter du diabète que ceux du 1er tercile. La probabilité d’obésité abdominale ou de l’obésité générale (en contrôlant pour le statut diabétique) était accrue de trois à cinq fois dans le dernier tercile pour trois des quatre POC qui étaient détectables soit p,p’-DDT, β-HCH et trans-Nonachlore. Les facteurs socioéconomiques associés aux POC sériques sont le niveau d’éducation élevé, un meilleur revenu et la résidence en milieu urbain. Les sources d’exposition non alimentaire significativement associées aux concentrations sériques de POC étaient l’exposition professionnelle mixte (primaire et secondaire) aux pesticides et la consommation de tabac local. L’achat en opposition à l’autoproduction de plusieurs groupes de denrées alimentaire était associé à de plus fortes teneurs de POC. La fréquence de consommation hebdomadaire du poisson, des légumes, du fromage, de l’igname séchée ainsi que du mil, de l’huile de palme et de certaines légumineuses comme le soya, le néré, le niébé et le voandzou était significativement associées aux POC sériques. Conclusion : L’étude a mis en évidence la relation entre le niveau sérique de pesticides organochlorés d’une part, du diabète ou de l’obésité d’autre part. Les concentrations de POC observées au Borgou sont assez élevées et méritent d’être suivies et comparées à celles d’autres régions du pays. Les facteurs contribuant à ces teneurs élevées sont le niveau d’éducation élevé, un meilleur revenu, la résidence en milieu urbain, l’achat et la fréquence de consommation de plusieurs aliments. La contribution du mélange des polluants auxquels les habitants de cette région sont exposés à la prévalence croissante du diabète mérite d’être examinée, notamment les pesticides utilisés actuellement dans la région pour les productions de rente et autres polluants persistants. Ces résultats contribuent à accroître les connaissances sur les facteurs de risque émergents pour le diabète que sont des polluants environnementaux comme les pesticides. Les implications pour la santé publique sont importantes tant pour la prévention des maladies chroniques que pour la sensibilisation des autorités politiques du pays pour une politique agricole et sanitaire adéquate visant la réduction de l’exposition aux pesticides.

Métrologie de la douleur animale : validation sur des modèles de douleur viscérale bovine et articulaires canins

La douleur est une expérience multidimensionnelle comportant des aspects sensoriels, émotionnels et cognitifs. Théoriquement, des méthodes de mesures comportementales, physiologiques, neurophysiologiques et sensorielles peuvent quantifier la douleur. Peu d’études ont étudié la validation des mesures utilisées en médecine vétérinaire. La recherche combine les travaux de Maîtrise et de Doctorat, traite en partie de la validité de méthodes. Dans cet objectif, nos travaux de recherche étudiaient la validité de méthodes comportementales, physiologiques et neurophysiologiques usuelles pour la mesure de la douleur en comparant les expressions de douleur (vache et chien) chez des animaux contrôle par comparaison à des animaux sous analgésie préventive ou sous traitement curatif suivant une douleur induite par chirurgie (modèles de douleur viscérale bovine ou orthopédique canine) ou causée par une maladie naturelle (arthrose canine). Une première étude comparait les mesures de la douleur entre les vaches du groupe placebo et celles sous analgésie postopératoire sur une durée de 21 jours suivant l’induction d’une douleur viscérale chronique. Les vaches du groupe placebo ont présenté une plus forte sensibilité à la douleur et une diminution de la noradrénaline et de la transthyrétine mesurées dans le liquide cérébro-spinal, une diminution de l’activité motrice (AM) (moindre que dans les groupes avec analgésie), de l’agitation enregistrée par vidéo-analyse et une augmentation du stress selon la mesure de l’activité électrodermique (AED). Les méthodes d’intérêt identifiées étaient les marqueurs spinaux, la mesure de la sensibilisation, de comportements par vidéo-analyse et de l’AM par bio-télémétrie. En utilisant des méthodes semblables à celles précédemment décrites, deux études expérimentales de douleur orthopédique ont été réalisées afin de comparer les réponses à la douleur entre des chiens traités avec une analgésie préventive (opioïdes et anti-inflammatoires, étude #2) ou un biphosphonate (tiludronate, étude #3) par comparaison à des chiens contrôles. Seules les échelles de douleur étaient différentes entre les études de recherche. Pour l’étude #2, les ii chiens sous analgésie ont présenté de plus faibles scores de douleur mesurés avec l’échelle de douleur nommée 4A-VET et ceci simultanément à une faible réponse de l’AED une heure après la chirurgie de trochléoplastie. La fréquence du comportement spontané de ‘la marche avec plein appui de la patte opérée’ mesurée à l’aide de la vidéo-analyse augmentait chez les chiens sous analgésie préventive 24 heures après la chirurgie. L’étude #3 démontrait surtout l’apparition de sensibilisation centrale (à la fois par l’évaluation sensorielle quantitative et les marqueurs spinaux) chez les chiens contrôle, 56 jours après l’induction d’arthrose chirurgicale. Ainsi, les chiens traités avec le tiludronate ont présenté une différence sur la substance P et la transthyrétine cérébro-spinale, une diminution de la sensibilisation périphérique, plus d’appui de la patte opérée lors de la marche selon la mesure du pic de force verticale (PFV), une augmentation de la fréquence de ‘la marche avec plein appui de la patte opérée’. La sensibilisation centrale était associée à la diminution de PFV, et une augmentation de l’AED et du comportement spontané de ‘la marche avec plein appui de la patte opérée’. Pour l’étude #4, la validité et la sensibilité des méthodes ont été évaluées dans une condition d’arthrose naturelle chez des chiens traités avec une diète enrichie en moule verte, un produit ayant des effets anti-inflammatoires et chondroprotecteurs attendus. Les chiens traités présentaient une diminution des scores de douleur via l’échelle nommée CSOM, une augmentation de PFV et une augmentation de l’AM. Dans l’ensemble, les résultats confirment que la vidéo-analyse évaluait la douleur de façon objective et pour des modèles différents de douleur et les marqueurs spinaux sont prometteurs. Le PFV était spécifique de la douleur orthopédique. La sensibilisation était présente lors de douleur pathologique. L’AED n’est pas valide pour la mesure de la douleur. La baisse d’AM suggèrerait un comportement de douleur. Les études étaient exploratoires pour les échelles de douleur en raison de leur niveau (débutant) de développement et du manque d’informations sur les qualités métrologiques de ces mesures.

Identification de composé sensibilisant préférentiellement les cellules exprimant les protéines E6 et E7 du VPH à l'irradiation

Le cancer du col utérin (CCU) est dans plus de 99% des cas provoqué par une infection avec le virus du papillome humain (VPH), dont le potentiel oncogénique réside dans l'expression des proto-oncogènes viraux E6/E7. Le potentiel carcinogénique de ces protéines virales réside essentiellement dans leurs actions sur les produits des gènes suppresseurs de tumeur p53 et RB. Les produits de ces gènes, p53 et Rb, font parti des voies de signalisation de réponse aux dommages de l'ADN cellulaire (RDA) et leur perte entraine une perte de fonctionnalité qui mène à une instabilité génomique. À long terme et en présence de d'autres facteurs ceux-ci mèneront au développement d'un cancer. Les protéines E6 et E7 sont constitutivement exprimées dans les cellules du CCU ainsi que dans les cellules de tout autre cancer induit par le VPH et seulement dans ces dernières. La prise en charge des cas avancés de ces cancers se fait principalement par radiothérapie et chimiothérapie concomitante. La chimio-radiothérapie utilisée en traitement est efficace mais résulte en un taux élevé de morbidité et un nombre important de patientes récidiveront. Nous proposons que l'exploitation de l'expression spécifique d’E6 et d’E7 dans les cellules du CCU permette d’envisager une stratégie de létalité synthétique afin d'amplifier l'effet létal de l'irradiation sur les cellules CCU. Ceci permettrait potentiellement d'augmenter l'efficacité du traitement et de diminuer les récidives, ainsi que la morbidité liée au traitement. En s'appuyant sur cette hypothèse, notre objectif est d’identifier des composés dont l'action seule ou couplée à l'irradiation provoquerait préférentiellement la mort des cellules exprimant les protéines E6 et E7 du VPH. Les cellules testées comprennent des cellules isogéniques humaines issues de kératinocytes normaux que nous avons modifiées séquentiellement pour obtenir les modifications associées aux cellules CCU (hTERT, E6 et E7), ainsi que les lignées de cellules de CCU HeLa et CaSki .Nous avons procédé à la mise au point et à la validation du protocole de criblage et des méthodes d’évaluation de la sensibilisation, qui se définit comme une perte de viabilité, un arrêt ou ralentissement de la croissance, par détection d’ATP ainsi que par coloration d’ADN génomique au DRAQ5. Suite à un criblage ciblé impliquant des inhibiteurs connus de la voie de réparation des dommages à l’ADN, nous avons identifié l’inhibiteur de mdm2, Nutlin-3, comme étant un composé sensibilisant et radio-sensibilisant préférentiellement les cellules exprimant E6 et E7 du VPH. La Nutlin-3 a été testée sur des cellules HEKn-hTERT-E6-E7, des cellules CaSki et HeLa. L’effet de sensibilisation et de radio-sensibilisation a été confirmé dans ces trois lignées. Tel que suggéré par son action sur mdmd2, la Nutlin-3 permet la stabilisation de p53 dans les cellules HEKn-hTERT-E6-E7 et CaSki et sa réactivation dans les lignées cellulaires HeLa et CaSki. Malgré cette stabilisation de p53, de façon surprenante, l’effet de la Nutlin-3 sur la sensibilisation et la radio-sensibilisation des cellules HeLa et CaSki semble indépendant de p53, tel qu’observé en utilisant des cellules HeLa-GSE et CaSki-GSE dont le p53 est déficient. In vivo la Nutlin-3a montre dans un essai préliminaire l’inhibition de la croissance tumorale des xénogreffes HeLa chez des souris RAG2γc. Ce résultat reste à confirmer avec un essai impliquant un nombre d’échantillons plus grand. À plus long terme, nous comptons étudier l’implication de mdm2 dans l’effet de sensibilisant de la Nutlin-3 dans les cellules CCUs, ainsi que les autres cibles pouvant être impliquées dans la création de cet effet sensibilisant observé.

Neurotensinergic modulation of glutamatergic neurotransmission in VTA neurons.

L’aire tegmentaire ventrale (VTA) contient une forte densité de terminaisons neurotensinergiques ainsi que des récepteurs à la surface des neurones dopaminergiques et non-dopaminergiques. Le VTA a été impliqué dans des maladies comme la schizophrénie, les psychoses et l’abus de substance. Les drogues d’abus sont connues pour induire le phénomène de sensibilisation - un processus de facilitation par lequel l’exposition à un stimulus produit une réponse augmentée lors de l’exposition subséquente au même stimulus. La sensibilisation se développe dans le VTA et implique mécanismes dopaminergiques et glutamatergiques. Il a été montré que les antagonistes neurotensinergiques bloquaient le développement de la sensibilisation et certains mécanismes de récompense et ces effets pourraient être médiés indirectement par une modulation de la neurotransmission glutamatergique. Cependant, on connaît peu les mécanismes de modulation de la transmission glutamatergique par la neurotensine (NT) dans le VTA. Le but de la présente thèse était d’étudier la modulation neurotensinergique de la neurotransmission glutamatergique dans les neurones dopaminergiques et non-dopaminergiques du VTA. Pour ce faire, nous avons utilisé la technique du patch clamp dans la cellule entière dans des tranches horizontales du VTA pour étudier les effets de différents agonistes et antagonistes neurotensinergiques. Les neurones ont été identifié comme Ih+ (présumés dopaminergiques) ou Ih- (présumés non-dopaminergiques) selon qu’ils exprimaient ou non un courant cationique activé par l’hyperpolarisation (Ih). Des techniques d’immunocytochimie ont été utilisées pour marquer les neurones et vérifier leur localisation dans le VTA. Dans une première étude nous avons trouvé que la neurotensine indigène (NT1-13) ou son fragment C-terminal, NT8-13, induisait une augmentation comparable des courants postsynaptiques excitateurs glutamatergiques (CPSEs) dans les neurones Ih+ ou Ih- du VTA. L'augmentation induite dans les neurones Ih+ par la NT8-13 a été bloquée par le SR48692, un antagoniste des récepteurs NTS1, et par le SR142948A, un antagoniste des récepteurs NTS1 et NTS2, suggérant que l'augmentation était médiée par l’activation des récepteurs NTS1. Dans les neurones Ih- l'augmentation n’a été bloquée que par le SR142948A indiquant une implication des récepteurs NTS2. Dans une deuxième étude, nous avons testé les effets de la D-Tyr[11]NT (un analogue neurotensinergique ayant différentes affinités de liaison pour les sous-types de récepteurs neurotensinergiques) sur les CPSEs glutamatergiques dans les neurones Ih+ et Ih- en parallèle avec une série d’expériences comportementales utilisant un paradigme de préférence de place conditionnée (PPC) menée dans le laboratoire de Pierre-Paul Rompré. Nous avons constaté que la D-Tyr[11]NT induisaient une inhibition dépendante de la dose dans les neurones Ih+ médiée par l'activation de récepteurs NTS2. En revanche, la D-Tyr[11]NT a produit une augmentation des CPSEs glutamatergiques médiée par des récepteurs NTS1 dans les neurones Ih-. Les résultats des expériences comportementales ont montré que des microinjections bilatérales de D-Tyr[11]NT dans le VTA induisait une PPC bloquée uniquement par la co-injection de SR142948A et SR48692, indiquant un rôle pour les deux types de récepteurs, NTS1 et NTS2. Cette étude nous a permis de conclure que i) la D-Tyr[11]NT agit dans le VTA via des récepteurs NTS1 et NTS2 pour induire un effet de récompense et ii) que cet effet est dû, au moins en partie, à une augmentation de la neurotransmission glutamatergique dans les neurones non-dopaminergiques (Ih-). Dans une troisième étude nous nous sommes intéressés aux effets de la D-Tyr[11]NT sur les réponses isolées médiées par les récepteurs N-méthyl-D-aspartate (NMDA) et acide α-amino-3- hydroxy-5-méthyl-4-isoxazolepropionique (AMPA) dans les neurones du VTA. Nous avons constaté que dans les neurones Ih+ l’amplitude des CPSEs NMDA et AMPA étaient atténuées de la même manière par la D-Tyr[11] NT. Cette modulation des réponses était médiée par les récepteurs NTS1 et NTS2. Au contraire, dans les neurones Ih-, l’amplitude des réponses NMDA et AMPA étaient augmentées en présence de D-Tyr[11]NT et ces effets dépendaient de l’activation des récepteurs NTS1 localisés sur les terminaisons glutamatergiques. Ces résultats fournissent une preuve supplémentaire que le NT exerce une modulation bidirectionnelle sur la neurotransmission glutamatergique dans les neurones du VTA et met en évidence un nouveau type de modulation peptidergique des neurones non-dopaminergiques qui pourrait être impliqué dans la sensibilisation. En conclusion, la modulation neurotensinergique de la neurotransmission glutamatergique dans les neurones dopaminergiques et non-dopaminergiques du VTA se fait en sens opposé soit, respectivement, par une inhibition ou par une excitation. De plus, ces effets sont médiés par différents types de récepteurs neurotensinergiques. En outre, nos études mettent en évidence une modulation peptidergique de la neurotransmission glutamatergique dans le VTA qui pourrait jouer un rôle important dans les mécanismes de lutte contre la toxicomanie.

L’effet du vieillissement normal sur les mécanismes centraux de la régulation de la douleur

Les personnes vieillissantes doivent composer au quotidien avec des douleurs chroniques. Le but de ce travail est de mieux comprendre les mécanismes sous-jacents qui contribueraient aux douleurs chroniques liées au vieillissement et par là, ouvrir un chemin vers de nouvelles perspectives thérapeutiques. Les contrôles inhibiteurs diffus nociceptifs (CIDN) ont un rôle qui n’est pas des moindres dans le contrôle de la douleur. Des études expérimentales examinant l’effet analgésique de la contre stimulation hétérotopique nociceptive (HNCS), un protocole permettant de tester l’efficacité de ces CIDN, suggèrent que le recrutement des CIDN au sein de cette population était plus faible (i.e. moins d’inhibition) comparé à une population plus jeune. En revanche, les études examinant la sensibilisation centrale induite par sommation temporelle (TS) de la douleur rapportent des résultats mitigés. De plus, une composante importante influençant l’expérience de douleur, les ressources cognitives, dont l’inhibition cognitive, se voient aussi décliner avec l’âge. Premièrement, le recrutement des CIDN a été comparé entre des participants sains, jeunes et des plus âgés avec la HNCS, et le recrutement des mécanismes de sensibilisation centrale avec la TS. La stimulation électrique du nerf sural a été choisie pour permettre de quantifier la douleur, tout en prenant une mesure indicative de la nociception spinale qu’est le réflexe nociceptif spinal (RIII). Nos sujets ont aussi participé à une tâche cognitive (le Stroop), testant l’inhibition cognitive. Deuxièmement, l’efficacité des CIDN ainsi que de l’inhibition cognitive a été testée chez les jeunes et les aînés en imagerie par résonance magnétique (IRM), afin de vérifier la relation entre ces deux mesures psychophysiques et l’épaisseur corticale des régions qui y sont impliquées ainsi que l’effet de l’âge sur celles-ci. Les résultats suggèrent un moindre recrutement des CIDN chez les plus âgés lors de l’expérimentation de la HNCS. Également, les sujets âgés présentaient des capacités d’inhibitions cognitives plus faibles que les jeunes. En plus, une corrélation entre l’inhibition cognitive et la modulation du réflexe RIII par la HNCS a été mise en évidence. Pour l’expérience de TS, les résultats étaient comparables pour les deux groupes, suggérant que les mécanismes impliqués dans la régulation de la douleur ne subiraient pas l’effet de l’âge de la même manière. Pour l’étude de l’épaisseur corticale, on y trouve une diminution globale de l’épaisseur corticale liée à l’âge, mais aussi une corrélation de l’analgésie par la HNCS avec l’inhibition cognitive et également, une relation des deux avec l’épaisseur corticale du cortex orbitofrontal (OFC) latéral gauche, suggérant la possibilité d’une existence d’un réseau neuronal au moins partiellement commun du contrôle inhibiteur descendant sensoriel et cognitif. Ce travail montre que l’effet de l’âge sur les mécanismes centraux de la régulation de la douleur est loin d’être uniforme. Également, il montre une corrélation entre la modulation endogène de la douleur et l’inhibition cognitive, ces deux processus seraient associés à une même région cérébrale. Ces résultats pourraient contribuer à identifier d’autres méthodes thérapeutiques, ouvrant ainsi une nouvelle avenue vers d’autres options dans la prise en charge des douleurs chroniques chez les personnes vieillissantes.

Effect of Substrate Temperature on the Structural and Luminescent Characteristics of RF-Magnetron-Sputtered ZnGa2O4:Dy3+ Thin Films

ZnGa2O4:Dy3+ phosphor thin films were deposited on quartz substrates by radio frequency rf magnetron sputtering and the effect of substrate temperature on its structural and luminescent properties was investigated. Polycrystalline film could be deposited even at room temperature. The crystalline behavior, Zn/Ga ratio, and surface morphology of the films were found to be highly sensitive to substrate temperature. Under UV illumination, the as-deposited films at and above 300°C gave white luminescence even without any postdeposition treatments. The photoluminescent PL emission can be attributed to the combined effect of multicolor emissions from the single luminescence center Dy3+ via host-sensitization. Maximum PL emission intensity was observed for the film deposited at 600°C, and the CIE chromaticity coordinates of the emission were determined to be x,y = 0.34, 0.31 .

Genotipificación de HLA-B en pacientes colombianos afectados por el síndrome Stevens-Johnson y la Necrólisis Epidérmica Tóxica

Las reacciones alérgicas a medicamentos cutáneas severas (RAM) como el Síndrome Stevens Johnson (SJS) y la Necrólisis Epidérmica Tóxica (NET),caracterizadas por exantema, erosión de la piel y las membranas mucosas, flictenas, desprendimiento de la piel secundario a la muerte de queratinocitos y compromiso ocular. Son infrecuentes en la población pero con elevada morbi-mortalidad, se presentan luego de la administración de diferentes fármacos. En Asia se ha asociado el alelo HLA-B*15:02 como marcador genético para SJS. En Colombia no hay datos de la incidencia de estas RAM, ni de la relación con medicamentos específicos o potenciales y tampoco estudios de aproximación genómica de genes de susceptibilidad.

Optimization of electroless copper plating on polyethylene films modified by surface grafting of vinyl ether of monoethanolamine

Metallized plastics have recently received significant interest for their useful applications in electronic devices such as for integrated circuits, packaging, printed circuits and sensor applications. In this work the metallized films were developed by electroless copper plating of polyethylene films grafted with vinyl ether of monoethanoleamine. There are several techniques for metal deposition on surface of polymers such as evaporation, sputtering, electroless plating and electrolysis. In this work the metallized films were developed by electroless copper plating of polyethylene films grafted with vinyl ether of monoethanoleamine. Polyethylene films were subjected to gamma-radiation induced surface graft copolymerization with vinyl ether of monoethanolamine. Electroless copper plating was carried out effectively on the modified films. The catalytic processes for the electroless copper plating in the presence and the absence of SnCl2 sensitization were studied and the optimum activation conditions that give the highest plating rate were determined. The effect of grafting degree on the plating rate is studied. Electroless plating conditions (bath additives, pH and temperature) were optimized. Plating rate was determined gravimetrically and spectrophotometrically at different grafting degrees. The results reveal that plating rate is a function of degree of grafting and increases with increasing grafted vinyl ether of monoethanolamine onto polyethylene. It was found that pH 13 of electroless bath and plating temperature 40°C are the optimal conditions for the plating process. The increasing of grafting degree results in faster plating rate at the same pH and temperature. The surface morphology of the metallized films was investigated using scanning electron microscopy (SEM). The adhesion strength between the metallized layer and grafted polymer was studied using tensile machine. SEM photos and adhesion measurements clarified that uniform and adhered deposits were obtained under optimum conditions.

Mid-term evaluation of African Technology Policy Studies Network Phase VI Strategic Plan: for the period January 1, 2009 to December 31, 2010

The African Technology Policy Studies Network (ATPS) is a multidisciplinary network of researchers, private sector actors, policymakers and civil society. ATPS has the vision to become the leading international centre of excellence and reference in science, technology and innovation (STI) systems research, training and capacity building, communication and sensitization, knowledge brokerage, policy advocacy and outreach in Africa. It has a Regional Secretariat in Nairobi Kenya, and operates through national chapters in 29 countries (including 27 in Africa and two Chapters in the United Kingdom and USA for Africans in the Diaspora) with an expansion plan to cover the entire continent by 2015. The ATPS Phase VI Strategic Plan aims to improve the understanding and functioning of STI processes and systems to strengthen the learning capacity, social responses, and governance of STI for addressing Africa's development challenges, with a specific focus on the Millennium Development Goals (MDGs). A team of external evaluators carried out a midterm review to assess the effectiveness and efficiency of the implementation of the Strategic Plan for the period January 1, 2009 to December 31, 2010. The evaluation methodology involved multiple quantitative and qualitative methods to assess the qualitative and quantitative inputs (human resources, financial resources, time, etc.) into ATPS activities (both thematic and facilitative) and their tangible and intangible outputs, outcomes and impacts. Methods included a questionnaire survey of ATPS members and stakeholders, key informant interviews, and focus group discussions (FGDs) with members in six countries. Effectiveness of Programmes Under all six strategic goals, very good progress has been made towards planned outputs and outcomes. This is evidenced by key performance indicators (KPIs) generated from desk review, ratings from the survey respondents, and the themes that run through the FGDs. Institutional and Programme Cost Effectiveness Institutional Effectiveness: assessment of institutional effectiveness suggests that adequate management frameworks are in place and are being used effectively and transparently. Also technical and financial accounting mechanisms are being followed in accordance with grant agreements and with global good practice. This is evidenced by KPIs generated from desk review. Programme Cost Effectiveness: assessment of cost-effectiveness of execution of programmes shows that organisational structure is efficient, delivering high quality, relevant research at relatively low cost by international standards. The evidence includes KPIs from desk review: administrative costs to programme cost ratio has fallen steadily, to around 10%; average size of research grants is modest, without compromising quality. There is high level of pro bono input by ATPS members. ATPS Programmes Strategic Evaluation ATPS research and STI related activities are indeed unique and well aligned with STI issues and needs facing Africa and globally. The multi-disciplinary and trans-boundary nature of the research activities are creating a unique group of research scientists. The ATPS approach to research and STI issues is paving the way for the so called Third Generation University (3GU). Understanding this unique positioning, an increasing number of international multilateral agencies are seeking partnership with ATPS. ATPS is seeing an increasing level of funding commitments by Donor Partners. Recommendations for ATPS Continued Growth and Effectiveness On-going reform of ATPS administrative structure to continue The on-going reforms that have taken place within the Board, Regional Secretariat, and at the National Chapter coordination levels are welcomed. Such reform should continue until fully functional corporate governance policy and practices are fully established and implemented across the ATPS governance structures. This will further strengthen ATPS to achieve the vision of being the leading STI policy brokerage organization in Africa. Although training in corporate governance has been carried out for all sectors of ATPS leadership structure in recent time, there is some evidence that these systems have not yet been fully implemented effectively within all the governance structures of the organization, especially at the Board and National chapter levels. Future training should emphasize practical application with exercises relevant to ATPS leadership structure from the Board to the National Chapter levels. Training on Transformational Leadership - Leading a Change Though a subject of intense debate amongst economists and social scientists, it is generally agreed that cultural mindsets and attitudes could enhance and/or hinder organizational progress. ATPS’s vision demands transformational leadership skills amongst its leaders from the Board members to the National Chapter Coordinators. To lead such a change, ATPS leaders must understand and avoid personal and cultural mindsets and value systems that hinder change, while embracing those that enhance it. It requires deliberate assessment of cultural, behavioural patterns that could hinder progress and the willingness to be recast into cultural and personal habits that make for progress. Improvement of relationship amongst the Board, Secretariat, and National Chapters A large number of ATPS members and stakeholders feel they do not have effective communications and/or access to Board, National Chapter Coordinators and Regional Secretariat activities. Effort should be made to improve the implementation of ATPS communication strategy to improve on information flows amongst the ATPS management and the members. The results of the survey and the FGDs suggest that progress has been made during the past two years in this direction, but more could be done to ensure effective flow of pertinent information to members following ATPS communications channels. Strategies for Increased Funding for National Chapters There is a big gap between the fundraising skills of the Regional Secretariat and those of the National Coordinators. In some cases, funds successfully raised by the Secretariat and disbursed to national chapters were not followed up with timely progress and financial reports by some national chapters. Adequate training in relevant skills required for effective interactions with STI key policy players should be conducted regularly for National Chapter coordinators and ATPS members. The ongoing training in grant writing should continue and be made continent-wide if funding permits. Funding of National Chapters should be strategic such that capacity in a specific area of research is built which, with time, will not only lead to a strong research capacity in that area, but also strengthen academic programmes. For example, a strong climate change programme is emerging at University of Nigeria Nsukka (UNN), with strong collaborations with Universities from neighbouring States. Strategies to Increase National Government buy-in and support for STI Translating STI research outcomes into policies requires a great deal of emotional intelligence, skills which are often lacking in the first and second generation universities. In the epoch of the science-based or 2GUs, governments were content with universities carrying out scientific research and providing scientific education. Now they desire to see universities as incubators of new science- or technology-based commercial activities, whether by existing firms or start-ups. Hence, governments demand that universities take an active and leading role in the exploitation of their knowledge and they are willing to make funds available to support such activities. Thus, for universities to gain the attention of national leadership they must become centres of excellence and explicit instruments of economic development in the knowledge-based economy. The universities must do this while working collaboratively with government departments, parastatals, and institutions and dedicated research establishments. ATPS should anticipate these shifting changes and devise programmes to assist both government and universities to relate effectively. New administrative structures in member organizations to sustain and manage the emerging STI multidisciplinary teams Second Generation universities (2GUs) tend to focus on pure science and often do not regard the application of their know-how as their task. In contrast, Third Generation Universities (3GUs) objectively stimulate techno-starters – students or academics – to pursue the exploitation or commercialisation of the knowledge they generate. They view this as being equal in importance to the objectives of scientific research and education. Administratively, research in the 2GU era was mainly monodisciplinary and departments were structured along disciplines. The emerging interdisciplinary scientific teams with focus on specific research areas functionally work against the current mono-disciplinary faculty-based, administrative structure of 2GUs. For interdisciplinary teams, the current faculty system is an obstacle. There is a need for new organisational forms for university management that can create responsibilities for the task of know-how exploitation. ATPS must anticipate this and begin to strategize solutions for their member institutions to transition to 3Gus administrative structure, otherwise ATPS growth will plateau, and progress achieved so far may be stunted.

Protein kinase D isoforms are expressed in rat and mouse primary sensory neurons and are activated by agonists of protease-activated receptor 2

Serine proteases generated during injury and inflammation cleave protease-activated receptor 2 (PAR(2)) on primary sensory neurons to induce neurogenic inflammation and hyperalgesia. Hyperalgesia requires sensitization of transient receptor potential vanilloid (TRPV) ion channels by mechanisms involving phospholipase C and protein kinase C (PKC). The protein kinase D (PKD) serine/threonine kinases are activated by diacylglycerol and PKCs and can phosphorylate TRPV1. Thus, PKDs may participate in novel signal transduction pathways triggered by serine proteases during inflammation and pain. However, it is not known whether PAR(2) activates PKD, and the expression of PKD isoforms by nociceptive neurons is poorly characterized. By using HEK293 cells transfected with PKDs, we found that PAR(2) stimulation promoted plasma membrane translocation and phosphorylation of PKD1, PKD2, and PKD3, indicating activation. This effect was partially dependent on PKCepsilon. By immunofluorescence and confocal microscopy, with antibodies against PKD1/PKD2 and PKD3 and neuronal markers, we found that PKDs were expressed in rat and mouse dorsal root ganglia (DRG) neurons, including nociceptive neurons that expressed TRPV1, PAR(2), and neuropeptides. PAR(2) agonist induced phosphorylation of PKD in cultured DRG neurons, indicating PKD activation. Intraplantar injection of PAR(2) agonist also caused phosphorylation of PKD in neurons of lumbar DRG, confirming activation in vivo. Thus, PKD1, PKD2, and PKD3 are expressed in primary sensory neurons that mediate neurogenic inflammation and pain transmission, and PAR(2) agonists activate PKDs in HEK293 cells and DRG neurons in culture and in intact animals. PKD may be a novel component of a signal transduction pathway for protease-induced activation of nociceptive neurons and an important new target for antiinflammatory and analgesic therapies.

Protease-activated receptor 2 sensitizes the transient receptor potential vanilloid 4 ion channel to cause mechanical hyperalgesia in mice

Exacerbated sensitivity to mechanical stimuli that are normally innocuous or mildly painful (mechanical allodynia and hyperalgesia) occurs during inflammation and underlies painful diseases. Proteases that are generated during inflammation and disease cleave protease-activated receptor 2 (PAR2) on afferent nerves to cause mechanical hyperalgesia in the skin and intestine by unknown mechanisms. We hypothesized that PAR2-mediated mechanical hyperalgesia requires sensitization of the ion channel transient receptor potential vanilloid 4 (TRPV4). Immunoreactive TRPV4 was coexpressed by rat dorsal root ganglia (DRG) neurons with PAR2, substance P (SP) and calcitonin gene-related peptide (CGRP), mediators of pain transmission. In PAR2-expressing cell lines that either naturally expressed TRPV4 (bronchial epithelial cells) or that were transfected to express TRPV4 (HEK cells), pretreatment with a PAR2 agonist enhanced Ca2+ and current responses to the TRPV4 agonists phorbol ester 4alpha-phorbol 12,13-didecanoate (4alphaPDD) and hypotonic solutions. PAR2-agonist similarly sensitized TRPV4 Ca2+ signals and currents in DRG neurons. Antagonists of phospholipase Cbeta and protein kinases A, C and D inhibited PAR2-induced sensitization of TRPV4 Ca2+ signals and currents. 4alphaPDD and hypotonic solutions stimulated SP and CGRP release from dorsal horn of rat spinal cord, and pretreatment with PAR2 agonist sensitized TRPV4-dependent peptide release. Intraplantar injection of PAR2 agonist caused mechanical hyperalgesia in mice and sensitized pain responses to the TRPV4 agonists 4alphaPDD and hypotonic solutions. Deletion of TRPV4 prevented PAR2 agonist-induced mechanical hyperalgesia and sensitization. This novel mechanism, by which PAR2 activates a second messenger to sensitize TRPV4-dependent release of nociceptive peptides and induce mechanical hyperalgesia, may underlie inflammatory hyperalgesia in diseases where proteases are activated and released.

Role for protease activity in visceral pain in irritable bowel syndrome

Mediators involved in the generation of symptoms in patients with irritable bowel syndrome (IBS) are poorly understood. Here we show that colonic biopsy samples from IBS patients release increased levels of proteolytic activity (arginine cleavage) compared to asymptomatic controls. This was dependent on the activation of NF-kappaB. In addition, increased proteolytic activity was measured in vivo, in colonic washes from IBS compared with control patients. Trypsin and tryptase expression and release were increased in colonic biopsies from IBS patients compared with control subjects. Biopsies from IBS patients (but not controls) released mediators that sensitized murine sensory neurons in culture. Sensitization was prevented by a serine protease inhibitor and was absent in neurons lacking functional protease-activated receptor-2 (PAR2). Supernatants from colonic biopsies of IBS patients, but not controls, also caused somatic and visceral hyperalgesia and allodynia in mice, when administered into the colon. These pronociceptive effects were inhibited by serine protease inhibitors and a PAR2 antagonist and were absent in PAR2-deficient mice. Our study establishes that proteases are released in IBS and that they can directly stimulate sensory neurons and generate hypersensitivity symptoms through the activation of PAR2.

Ubiquitin-dependent down-regulation of the neurokinin-1 receptor

Transient stimulation with substance P (SP) induces endocytosis and recycling of the neurokinin-1 receptor (NK(1)R). The effects of sustained stimulation by high concentrations of SP on NK(1)R trafficking and Ca(2+) signaling, as may occur during chronic inflammation and pain, are unknown. Chronic exposure to SP (100 nm, 3 h) completely desensitized Ca(2+) signaling by wild-type NK(1)R (NK(1)Rwt). Resensitization occurred after 16 h, and cycloheximide prevented resensitization, implicating new receptor synthesis. Lysine ubiquitination of G-protein-coupled receptors is a signal for their trafficking and degradation. Lysine-deficient mutant receptors (NK(1)RDelta5K/R, C-terminal tail lysines; and NK(1)RDelta10K/R, all intracellular lysines) were expressed at the plasma membrane and were functional because they responded to SP by endocytosis and by mobilization of Ca(2+) ions. SP desensitized NK(1)Rwt, NK(1)RDelta5K/R, and NK(1)RDelta10K/R. However, NK(1)RDelta5K/R and NK(1)RDelta10K/R resensitized 4-8-fold faster than NK(1)Rwt by cycloheximide-independent mechanisms. NK(1)RDelta325 (a naturally occurring truncated variant) showed incomplete desensitization, followed by a marked sensitization of signaling. Upon labeling receptors in living cells using antibodies to extracellular epitopes, we observed that SP induced endocytosis of NK(1)Rwt, NK(1)RDelta5K/R, and NK(1)RDelta10K/R. After 4 h in SP-free medium, NK(1)RDelta5K/R and NK(1)RDelta10K/R recycled to the plasma membrane, whereas NK(1)Rwt remained internalized. SP induced ubiquitination of NK(1)Rwt and NK(1)RDelta5K/R as determined by immunoprecipitation under nondenaturing and denaturing conditions and detected with antibodies for mono- and polyubiquitin. NK(1)RDelta10K/R was not ubiquitinated. Whereas SP induced degradation of NK(1)Rwt, NK(1)RDelta5K/R and NK(1)RDelta10K/R showed approximately 50% diminished degradation. Thus, chronic stimulation with SP induces ubiquitination of the NK(1)R, which mediates its degradation and down-regulation.

Protease-activated receptor 2 sensitizes TRPV1 by protein kinase Cepsilon- and A-dependent mechanisms in rats and mice

Proteases that are released during inflammation and injury cleave protease-activated receptor 2 (PAR2) on primary afferent neurons to cause neurogenic inflammation and hyperalgesia. PAR2-induced thermal hyperalgesia depends on sensitization of transient receptor potential vanilloid receptor 1 (TRPV1), which is gated by capsaicin, protons and noxious heat. However, the signalling mechanisms by which PAR2 sensitizes TRPV1 are not fully characterized. Using immunofluorescence and confocal microscopy, we observed that PAR2 was colocalized with protein kinase (PK) Cepsilon and PKA in a subset of dorsal root ganglia neurons in rats, and that PAR2 agonists promoted translocation of PKCepsilon and PKA catalytic subunits from the cytosol to the plasma membrane of cultured neurons and HEK 293 cells. Subcellular fractionation and Western blotting confirmed this redistribution of kinases, which is indicative of activation. Although PAR2 couples to phospholipase Cbeta, leading to stimulation of PKC, we also observed that PAR2 agonists increased cAMP generation in neurons and HEK 293 cells, which would activate PKA. PAR2 agonists enhanced capsaicin-stimulated increases in [Ca2+]i and whole-cell currents in HEK 293 cells, indicating TRPV1 sensitization. The combined intraplantar injection of non-algesic doses of PAR2 agonist and capsaicin decreased the latency of paw withdrawal to radiant heat in mice, indicative of thermal hyperalgesia. Antagonists of PKCepsilon and PKA prevented sensitization of TRPV1 Ca2+ signals and currents in HEK 293 cells, and suppressed thermal hyperalgesia in mice. Thus, PAR2 activates PKCepsilon and PKA in sensory neurons, and thereby sensitizes TRPV1 to cause thermal hyperalgesia. These mechanisms may underlie inflammatory pain, where multiple proteases are generated and released.