Les cellules endothéliales peuvent acquérir un phénotype mésenchymateux associé avec l’expression de la protéine nestine dans un modèle d’hypertrophie cardiaque et de fibrose réactive

L’hypertrophie cardiaque représente la réponse primaire du cœur dans le but d’améliorer la fonction cardiaque qui est compromise suite à un accident ischémique ou une surcharge hémodynamique. Cependant, l’hypertrophie cardiaque a pour conséquence pathologique la fibrose réactive, qui est caractérisée par la synthèse incontrôlée et le dépôt du collagène par les myofibroblastes. Ainsi, l’accumulation accrue du collagène dans le cœur hypertrophié mène à l’augmentation de la rigidité cardiaque et la détérioration progressive de la fonction contractile du cœur. Plusieurs études ont démontré que la protéine nestine, appartenant à la famille des filaments intermédiaires, est ré-exprimée dans les myofibroblastes durant la fibrose réparative et est impliquée dans la prolifération cellulaire. Basée sur ces observations, cette étude teste l’hypothèse selon laquelle nestine est induite dans les myofibroblastes suivant le développement de la fibrose réactive dans le cœur des rats ayant subi une constriction aortique supra-rénale. Deux semaines suivant une constriction aortique supra-rénale chez le rat, un patron d’hypertrophie concentrique cardiaque a été observé et associé avec une réponse de fibrose réactive caractérisée par le dépôt accru de collagène dans le tissu interstitiel et la région péri-vasculaire de nombreux vaisseaux sanguins cardiaques. De plus, les niveaux de la protéine nestine sont augmentés significativement dans les cœurs des rats hypertrophiés, et ce, de façon corrélative avec la pression artérielle moyenne et la pression systolique du ventricule gauche. Les techniques d’immunofluorescences ont révélé une apparition accrue des cellules immunoréactives à nestine, qui présentent un phénotype mésenchymateux caractérisé par la co-expression de collagène dans le tissu interstitiel et la région péri-vasculaire des cœurs hypertrophiés. Ces données suggèrent que les fibroblastes résidents peuvent exprimer la protéine nestine ou que l’expression de nestine est induite en réponse aux facteurs pro-fibrotiques impliqués dans la fibrose réactive. En effet, l’exposition des myofibroblastes normaux et des myofibroblastes isolés des cœurs hypertrophiés à l’AII, TGF-B1 et EGF augmente significativement l’expression de la protéine nestine, tandis que l’expression de l’α-SMA demeure inchangée. De plus, de manière prédominante dans le cœur hypertrophié, des cellules non-vasculaires CD31(+) ont été détectées dans le tissu interstitiel et la région péri-vasculaire. Ces cellules co-expriment nestine et collagène suggérant une transition des cellules endothéliales vers un phénotype mésenchymateux. Finalement, la protéine nestine, sous sa forme filamenteuse, a été détectée dans les cellules endothéliales de l’artère coronaire humaine et leur exposition au TGF-B1, induit l’expression de collagène. En revanche, l’expression de collagène a été détectée dans les cellules microvasculaires de rats CD31(+), alors que l’expression de nestine est absente. En réponse aux traitements de TGF-B1 et EGF, l’expression de nestine, sous sa forme non-filamenteuse, est détectée dans les cellules microvasculaires de rats. Collectivement, ces données supportent la prémisse selon laquelle la réponse de fibrose réactive dans les cœurs hypertrophiés, suite à une constriction aortique supra-rénale, est attribuée en partie à l’augmentation de l’apparition des cellules mésenchymateuses positives à l’expression de nestine qui proviennent des fibroblastes résidents du ventricule. De plus, les données in vivo et in vitro suggèrent que les cellules endothéliales déplacées représentent une source additionnelle des cellules mésenchymateuses nestine(+) dans le cœur hypertrophié et contribuent au développement de la fibrose réactive. Cibler la protéine nestine peut représenter une approche thérapeutique afin d’atténuer la réponse de fibrose réactive indépendamment de l’origine des cellules mésenchymateuses.

Coupling aerosol surface and bulk chemistry with a kinetic double layer model (K2-SUB): oxidation of oleic acid by ozone

We present a kinetic double layer model coupling aerosol surface and bulk chemistry (K2-SUB) based on the PRA framework of gas-particle interactions (Poschl-Rudich-Ammann, 2007). K2-SUB is applied to a popular model system of atmospheric heterogeneous chemistry: the interaction of ozone with oleic acid. We show that our modelling approach allows de-convoluting surface and bulk processes, which has been a controversial topic and remains an important challenge for the understanding and description of atmospheric aerosol transformation. In particular, we demonstrate how a detailed treatment of adsorption and reaction at the surface can be coupled to a description of bulk reaction and transport that is consistent with traditional resistor model formulations. From literature data we have derived a consistent set of kinetic parameters that characterise mass transport and chemical reaction of ozone at the surface and in the bulk of oleic acid droplets. Due to the wide range of rate coefficients reported from different experimental studies, the exact proportions between surface and bulk reaction rates remain uncertain. Nevertheless, the model results suggest an important role of chemical reaction in the bulk and an approximate upper limit of similar to 10(-11) cm(2) s(-1) for the surface reaction rate coefficient. Sensitivity studies show that the surface accommodation coefficient of the gas-phase reactant has a strong non-linear influence on both surface and bulk chemical reactions. We suggest that K2-SUB may be used to design, interpret and analyse future experiments for better discrimination between surface and bulk processes in the oleic acid-ozone system as well as in other heterogeneous reaction systems of atmospheric relevance.

Objective surface evaluation of fiber reinforced polymer composites

The mechanical properties of advanced composites are essential for their structural performance, but the surface finish on exterior composite panels is of critical importance for customer satisfaction. This paper describes the application of wavelet texture analysis (WTA) to the task of automatically classifying the surface finish properties of two fiber reinforced polymer (FRP) composite construction types (clear resin and gel-coat) into three quality grades. Samples were imaged and wavelet multi-scale decomposition was used to create a visual texture representation of the sample, capturing image features at different scales and orientations. Principal components analysis was used to reduce the dimensionality of the texture feature vector, permitting successful classification of the samples using only the first principal component. This work extends and further validates the feasibility of this approach as the basis for automated non-contact classification of composite surface finish using image analysis.

XPS study on water corrosion of fluorzirconate glasses and their protection by a layer of surface modified tin dioxide nanoparticles

The surface corrosion process associated with the hydrolysis of fluorozirconate glass, Z-BLAN (53ZrF(4), 20BaF(2), 20NaF, 4LaF(2), 3AlF(3)), and the corrosion protection efficiency of a nanocrystalline transparent SnO2 layer were investigated by X-ray photoelectron spectroscopy. The tin oxide film was deposited by the sol-gel dip-coating process in the presence of Tiron(R) as particle surface modifier agent. The chemical bonding structure and composition of the surface region of coated and non-coated ZBLAN were studied before water contact and after different immersion periods (5-30 min). In contrast to the effects occurring for non-coated glass, where the surface undergoes a rapid selective dissolution of the most soluble species inducing the formation of a new surface phase consisting of stable zirconium oxyfluoride, barium fluoride and lanthanum fluoride species, the results for the SnO2-coated glass showed that the hydrolytic attack induces a filling of the film nanopores by dissolved glass material and the formation of tin oxylluoride and zirconium oxyfluoride species. This process results in a modified film, which acts as a hermetic diffusion barrier protecting efficiently the glass surface. (C) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Rôle de la conformation des glycoprotéines de l’enveloppe du VIH-1 dans la réponse cytotoxique cellulaire dépendante des anticorps et impact des protéines virales Nef et Vpu

Alors que d’énormes efforts sont mis de l’avant pour mettre en place des stratégies thérapeutiques contre l’infection au VIH-1, il est nécessaire de mieux cerner les déterminants viraux qui aideront à l’efficacité de celles-ci. En ce sens, une volumineuse littérature scientifique suggère que les anticorps contre le VIH-1 possédant une capacité à induire une réponse effectrice dépendante de leur portion Fc puissent jouer un rôle important dans la prévention de l’infection et dans la progression de la maladie. Cependant, peu d’information est disponible concernant les déterminants reconnus par ces anticorps et comment le virus s’en protège. Le but des travaux présentés dans cette thèse est donc d’élucider les mécanismes viraux contrôlant la reconnaissance des cellules infectées par ces anticorps capables d’induire une réponse effectrice. De par les corrélats de protection identifiés au cours de l’essai vaccinal RV144, les travaux présentés ici se concentrent sur la réponse cytotoxique dépendante des anticorps (ADCC), puisqu’il s’agit d’une réponse effectrice suggérée pour avoir joué un rôle dans la protection observée dans le RV144, seul essai vaccinal anti-VIH à avoir démontré un certain degré de protection. De plus, plusieurs anticorps capables d’induire cette réponse contre le VIH sont connus pour reconnaître les glycoprotéines de surface du virus (Env) dans une conformation dite ouverte, c’est-à-dire la conformation adoptée lors de la liaison d’Env avec son récepteur CD4 (épitopes CD4i). Nous avons mis au point deux techniques in vitro permettant d’étudier ces changements de conformation ainsi que leur impact sur la réponse ADCC. Les techniques mises au point, un ÉLISA sur base cellulaire pour mesurer les changements de conformation d’Env ainsi que la mesure de la réponse ADCC par cytométrie en flux, nous ont permis de démontrer comment le virus empêche l’exposition des épitopes d’Env CD4i. L’activité simultanée des protéines accessoires virales Nef et Vpu sur le retrait du récepteur CD4 de la surface des cellules infectées et l’inhibition du facteur de restriction Tétherine / BST-2 par Vpu contrôlent à la fois les niveaux d’Env et de CD4 à la surface cellulaire et donc modulent l’interaction Env-CD4 et ultimement la susceptibilité à la réponse ADCC contre les épitopes CD4i reconnus par des anticorps hautement prévalents lors de l’infection au VIH. Également, nous démontrons comment de petits composés mimant la liaison de CD4 sur Env sont capables de forcer l’exposition des épitopes CD4i, même en présence des protéines Nef et Vpu, et donc d’augmenter la susceptibilité des cellules infectées à la réponse ADCC. Une autre découverte présentée ici est la démonstration que la portion soluble d’Env produite par les cellules infectées peut interagir avec le récepteur CD4 des cellules non-infectées avoisinantes et induire leur reconnaissance et élimination par la réponse ADCC contre Env. Somme toute, la modulation de la réponse ADCC par l’interaction Env–CD4 représente un important pilier de la relation hôte – pathogène du VIH-1 de la perspective des réponses Fc-dépendantes. Les travaux présentés dans cette thèse ont le potentiel d’être utilisés dans l’élaboration de nouvelles stratégies antivirales tout en élargissant les connaissances fondamentales de cette interaction hôte – pathogène.

Rôle de la conformation des glycoprotéines de l’enveloppe du VIH-1 dans la réponse cytotoxique cellulaire dépendante des anticorps et impact des protéines virales Nef et Vpu

Alors que d’énormes efforts sont mis de l’avant pour mettre en place des stratégies thérapeutiques contre l’infection au VIH-1, il est nécessaire de mieux cerner les déterminants viraux qui aideront à l’efficacité de celles-ci. En ce sens, une volumineuse littérature scientifique suggère que les anticorps contre le VIH-1 possédant une capacité à induire une réponse effectrice dépendante de leur portion Fc puissent jouer un rôle important dans la prévention de l’infection et dans la progression de la maladie. Cependant, peu d’information est disponible concernant les déterminants reconnus par ces anticorps et comment le virus s’en protège. Le but des travaux présentés dans cette thèse est donc d’élucider les mécanismes viraux contrôlant la reconnaissance des cellules infectées par ces anticorps capables d’induire une réponse effectrice. De par les corrélats de protection identifiés au cours de l’essai vaccinal RV144, les travaux présentés ici se concentrent sur la réponse cytotoxique dépendante des anticorps (ADCC), puisqu’il s’agit d’une réponse effectrice suggérée pour avoir joué un rôle dans la protection observée dans le RV144, seul essai vaccinal anti-VIH à avoir démontré un certain degré de protection. De plus, plusieurs anticorps capables d’induire cette réponse contre le VIH sont connus pour reconnaître les glycoprotéines de surface du virus (Env) dans une conformation dite ouverte, c’est-à-dire la conformation adoptée lors de la liaison d’Env avec son récepteur CD4 (épitopes CD4i). Nous avons mis au point deux techniques in vitro permettant d’étudier ces changements de conformation ainsi que leur impact sur la réponse ADCC. Les techniques mises au point, un ÉLISA sur base cellulaire pour mesurer les changements de conformation d’Env ainsi que la mesure de la réponse ADCC par cytométrie en flux, nous ont permis de démontrer comment le virus empêche l’exposition des épitopes d’Env CD4i. L’activité simultanée des protéines accessoires virales Nef et Vpu sur le retrait du récepteur CD4 de la surface des cellules infectées et l’inhibition du facteur de restriction Tétherine / BST-2 par Vpu contrôlent à la fois les niveaux d’Env et de CD4 à la surface cellulaire et donc modulent l’interaction Env-CD4 et ultimement la susceptibilité à la réponse ADCC contre les épitopes CD4i reconnus par des anticorps hautement prévalents lors de l’infection au VIH. Également, nous démontrons comment de petits composés mimant la liaison de CD4 sur Env sont capables de forcer l’exposition des épitopes CD4i, même en présence des protéines Nef et Vpu, et donc d’augmenter la susceptibilité des cellules infectées à la réponse ADCC. Une autre découverte présentée ici est la démonstration que la portion soluble d’Env produite par les cellules infectées peut interagir avec le récepteur CD4 des cellules non-infectées avoisinantes et induire leur reconnaissance et élimination par la réponse ADCC contre Env. Somme toute, la modulation de la réponse ADCC par l’interaction Env–CD4 représente un important pilier de la relation hôte – pathogène du VIH-1 de la perspective des réponses Fc-dépendantes. Les travaux présentés dans cette thèse ont le potentiel d’être utilisés dans l’élaboration de nouvelles stratégies antivirales tout en élargissant les connaissances fondamentales de cette interaction hôte – pathogène.

Development and evaluation of hydrocarbon sorbent materials with the aid of chemometrics

Hydrocarbon spills on roads are a major safety concern for the driving public and can have severe cost impacts both on pavement maintenance and to the economy through disruption to services. The time taken to clean-up spills and re-open roads in a safe driving condition is an issue of increasing concern given traffic levels on major urban arterials. Thus, the primary aim of the research was to develop a sorbent material that facilitates rapid clean-up of road spills. The methodology involved extensive research into a range of materials (organic, inorganic and synthetic sorbents), comprehensive testing in the laboratory, scale-up and field, and product design (i.e. concept to prototype). The study also applied chemometrics to provide consistent, comparative methods of sorbent evaluation and performance. In addition, sorbent materials at every stage were compared against a commercial benchmark. For the first time, the impact of diesel on asphalt pavement has been quantified and assessed in a systematic way. Contrary to conventional thinking and anecdotal observations, the study determined that the action of diesel on asphalt was quite rapid (i.e. hours rather than weeks or months). This significant finding demonstrates the need to minimise the impact of hydrocarbon spills and the potential application of the sorbent option. To better understand the adsorption phenomenon, surface characterisation techniques were applied to selected sorbent materials (i.e. sand, organo-clay and cotton fibre). Brunauer Emmett Teller (BET) and thermal analysis indicated that the main adsorption mechanism for the sorbents occurred on the external surface of the material in the diffusion region (sand and organo-clay) and/or capillaries (cotton fibre). Using environmental scanning electron microscopy (ESEM), it was observed that adsorption by the interfibre capillaries contributed to the high uptake of hydrocarbons by the cotton fibre. Understanding the adsorption mechanism for these sorbents provided some guidance and scientific basis for the selection of materials. The study determined that non-woven cotton mats were ideal sorbent materials for clean-up of hydrocarbon spills. The prototype sorbent was found to perform significantly better than the commercial benchmark, displaying the following key properties: • superior hydrocarbon pick-up from the road pavement; • high hydrocarbon retention capacity under an applied load; • adequate field skid resistance post treatment; • functional and easy to use in the field (e.g. routine handling, transportation, application and recovery); • relatively inexpensive to produce due to the use of raw cotton fibre and simple production process; • environmentally friendly (e.g. renewable materials, non-toxic to environment and operators, and biodegradable); and • rapid response time (e.g. two minutes total clean-up time compared with thirty minutes for reference sorbents). The major outcomes of the research project include: a) development of a specifically designed sorbent material suitable for cleaning up hydrocarbon spills on roads; b) submission of patent application (serial number AU2005905850) for the prototype product; and c) preparation of Commercialisation Strategy to advance the sorbent product to the next phase (i.e. R&D to product commercialisation).

Vertically-aligned carbon nanotube membranes for hydrogen separation

Vertically-aligned carbon nanotube membranes have been fabricated and characterized and the corresponding gas permeability and hydrogen separation were measured. The carbon nanotube diameter and areal density were adjusted by varying the catalyst vapour concentration (Fe/C ratio) in the mixed precursor. The permeances are one to two magnitudes higher than the Knudsen prediction, while the gas selectivities are still in the Knudsen range. The diameter and areal density effects were studied and compared, the temperature dependence of permeation is also discussed. The results confirm the existence of non-Knudsen transport and that surface adsorption diffusion may affect the total permeance at relative low temperature. The permeance of aligned carbon nanotube membranes can be improved by increasing areal density and operating at an optimum temperature.

Experimentally validated Raman Monte Carlo simulation for a cuboid object to obtain Raman spectroscopic signatures for hidden material

In conventional Raman spectroscopic measurements of liquids or surfaces the preferred geometry for detection of the Raman signal is the backscattering (or reflection) mode. For non-transparent layered materials, sub-surface Raman signals have been retrieved using spatially offset Raman spectroscopy (SORS), usually with light collection in the same plane as the point of excitation. However, as a result of multiple scattering in a turbid medium, Raman photons will be emitted in all directions. In this study, Monte Carlo simulations for a three-dimensional layered sample with finite geometry have been performed to confirm the detectability of Raman signals at all angles and at all sides of the object. We considered a non-transparent cuboid container (high density polyethylene) with explosive material (ammonium nitrate) inside. The simulation results were validated with experimental Raman intensities. Monte Carlo simulation results reveal that the ratio of sub-surface to surface signals improves at geometries other than backscattering. In addition, we demonstrate through simulations the effects of the absorption and scattering coefficients of the layers, and that of the diameter of the excitation beam. The advantage of collecting light from all possible 4 angles, over other collection modes, is that this technique is not geometry specific and molecular identification of layers underneath non-transparent surfaces can be obtained with minimal interference from the surface layer. To what extent all sides of the object will contribute to the total signal will depend on the absorption and scattering coefficients and the physical dimensions. Copyright (c) 2015 John Wiley & Sons, Ltd.