La valeur pronostique de la protéine S-100B et de l'énolase neurone-spécifique suivant un traumatisme craniocérébral modéré ou grave: Revues systématiques et méta-analyses

Cette étude a pour objectif de déterminer la valeur pronostique de la protéine S-100ß et de l’énolase neurone-spécifique (NSE) chez les patients ayant subi un traumatisme craniocérébral (TCC) modéré ou grave. Deux revues systématiques et méta-analyses ont été effectuées afin de recenser les études présentant un dosage de ces biomarqueurs en lien avec la mortalité ou le pronostic fonctionnel évalué à l’aide du score du Glasgow outcome scale (GOS). Des 9228 résultats de la recherche, 41 et 26 études ont été incluses, respectivement, pour la protéine S-100ß et la NSE. Il existe une association entre le dosage sérique de la protéine S-100ß et de la NSE avec une issue clinique défavorable, c’est-à-dire la mortalité ou un score du GOS ≤ 3. Une concentration sérique entre 1,38 et 10,50 µg/L pour la protéine S-100ß est 100 % spécifique pour prédire le décès. La présence de lésions extracérébrales n’influençait pas cette association.

Use of Bayesian MUNE to show differing rate of loss of motor units in subgroups of ALS

Objectives To evaluate differences among patients with different clinical features of ALS, we used our Bayesian method of motor unit number estimation (MUNE). Methods We performed serial MUNE studies on 42 subjects who fulfilled the diagnostic criteria for ALS during the course of their illness. Subjects were classified into three subgroups according to whether they had typical ALS (with upper and lower motor neurone signs) or had predominantly upper motor neurone weakness with only minor LMN signs, or predominantly lower motor neurone weakness with only minor UMN signs. In all subjects we calculated the half life of MUs, defined as the expected time for the number of MUs to halve, in one or more of the abductor digiti minimi (ADM), abductor pollicis brevis (APB) and extensor digitorum brevis (EDB) muscles. Results The mean half life of MUs was less in subjects who had typical ALS with both upper and lower motor neurone signs than in those with predominantly upper motor neurone weakness or predominantly lower motor neurone weakness. In 18 subjects we analysed the estimated size of the MUs and demonstrated the appearance of large MUs in subjects with upper or lower motor neurone predominant weakness. We found that the appearance of large MUs was correlated with the half life of MUs. Conclusions Patients with different clinical features of ALS have different rates of loss and different sizes of MUs. Significance: These findings could indicate differences in disease pathogenesis.

Marginal reversible jump Markov chain Monte Carlo with application to motor unit number estimation

Motor unit number estimation (MUNE) is a method which aims to provide a quantitative indicator of progression of diseases that lead to loss of motor units, such as motor neurone disease. However the development of a reliable, repeatable and fast real-time MUNE method has proved elusive hitherto. Ridall et al. (2007) implement a reversible jump Markov chain Monte Carlo (RJMCMC) algorithm to produce a posterior distribution for the number of motor units using a Bayesian hierarchical model that takes into account biological information about motor unit activation. However we find that the approach can be unreliable for some datasets since it can suffer from poor cross-dimensional mixing. Here we focus on improved inference by marginalising over latent variables to create the likelihood. In particular we explore how this can improve the RJMCMC mixing and investigate alternative approaches that utilise the likelihood (e.g. DIC (Spiegelhalter et al., 2002)). For this model the marginalisation is over latent variables which, for a larger number of motor units, is an intractable summation over all combinations of a set of latent binary variables whose joint sample space increases exponentially with the number of motor units. We provide a tractable and accurate approximation for this quantity and also investigate simulation approaches incorporated into RJMCMC using results of Andrieu and Roberts (2009).

Caregivers of people with neurodegenerative diseases: profile and unmet needs from a population-based survey in South Australia.

INTRODUCTION: Neurodegenerative diseases (NDD) are characterized by progressive decline and loss of function, requiring considerable third-party care. NDD carers report low quality of life and high caregiver burden. Despite this, little information is available about the unmet needs of NDD caregivers. METHODS: Data from a cross-sectional, whole of population study conducted in South Australia were analyzed to determine the profile and unmet care needs of people who identify as having provided care for a person who died an expected death from NDDs including motor neurone disease and multiple sclerosis. Bivariate analyses using chi(2) were complemented with a regression analysis. RESULTS: Two hundred and thirty respondents had a person close to them die from an NDD in the 5 years before responding. NDD caregivers were more likely to have provided care for more than 2 years and were more able to move on after the death than caregivers of people with other disorders such as cancer. The NDD caregivers accessed palliative care services at the same rate as other caregivers at the end of life, however people with an NDD were almost twice as likely to die in the community (odds ratio [OR] 1.97; 95% confidence interval [CI] 1.30 to 3.01) controlling for relevant caregiver factors. NDD caregivers reported significantly more unmet needs in emotional, spiritual, and bereavement support. CONCLUSION: This study is the first step in better understanding across the whole population the consequences of an expected death from an NDD. Assessments need to occur while in the role of caregiver and in the subsequent bereavement phase.

An investigation into the role of Bcl-2 in neuroendocrine differentiation

INTRODUCTION: In addition to its role in apoptosis suppression, Bcl-2 has been reported to be co-expressed with neuroendocrine markers in several tissues, leading to speculation that this oncoprotein may promote neuroendocrine differentiation. AIM: This study investigated whether Bcl-2 modulated neuroendocrine biopeptide expression. METHODS: Levels of chromogranin A, neurone specific enolase, protein gene peptide 9.5, pancreatic polypeptide, and the chromogranin-derived peptides, intervening peptide and vasostatin-1 were examined by immunocytochemistry in rat phaeochromocytoma (PC12) cell lines genetically engineered to over-express Bcl-2 and their mock-transfected controls. Intensity of fluorescence was graded using a semi-quantitative scale from (-) indicating negative expression to (+++) indicating intense positivity. RESULTS: Mann-Whitney U analysis indicated that no significant differences in expression existed between control and Bcl2 over-expressing cell lines for any of the six peptides examined. CONCLUSIONS: The results of this study do not support the hypothesis that Bcl-2 promotes the acquisition of a neuroendocrine phenotype.

Cox-2 Promotes Chromogranin A Expression and Bioactivity: Evidence for a PGE2-Dependent Mechanism and the Involvement of a Proximal cAMP-Responsive Element.

Abstract The prostanoid biosynthetic enzyme cyclooxygenase-2 (Cox-2) is upregulated in several neuroendocrine tumors. The aim of the current study was to employ a neuroendocrine cell (PC12) model of Cox-2 over-expression to identify gene products that might be implicated in the oncogenic and/or inflammatory actions of this enzyme in the setting of neuroendocrine neoplasia. Expression array and real-time PCR analysis demonstrated that levels of the neuroendocrine marker chromogranin A (CGA) were 2-fold and 3.2-fold higher, respectively, in Cox-2 over-expressing cells (PCXII) vs their control (PCMT) counterparts. Immunocytochemical and immunoblotting analyses confirmed that both intracellular and secreted levels of CGA were elevated in response to Cox-2 induction. Moreover, exogenous addition of prostaglandin E2 (1u�­M), mimicked this effect in PCMT cells, while treatment of PCXII cells with the Cox-2 selective inhibitor NS-398 (100 nM) reduced CGA expression levels, thereby confirming the biospecificity of this finding. Levels of neurone specific enolase (NSE) were similar in the two cell lines, suggesting that the effect of Cox-2 on CGA expression was specific and not due to a global enhancement of neuroendocrine marker expression/differentiation. Cox-2-dependent CGA upregulation was associated with significantly increased chromaffin granule number and intracellular and secreted levels of dopamine. CGA promoter-driven reporter gene expression studies provided evidence that prostaglandin E2-dependent upregulation required a proximal cAMP-responsive element (CRE; -71 - -64 bp). This study is the first to demonstrate that Cox-2 upregulates both CGA expression and bioactivity in a neuroendocrine cell line and has major implications for the role of this polypeptide in the pathogenesis of neuroendocrine cancers in which Cox-2 is upregulated.

CYTOCHEMICAL OBSERVATIONS ON CHOLINERGIC, SEROTONINERGIC AND PEPTIDERGIC NEURONAL PATHWAYS IN CEPHALOCHLAMYS-NAMAQUENSIS

The localization and distribution of cholinergic, serotoninergic (5-HT, serotonin) and peptidergic components of the nervous system of adult Cephalochlamys namaquensis (Cestoda: Pseudophyllidea) have been determined using enzyme histochemical and immunocytochemical techniques interfaced with light and confocal scanning laser microscopy. All three classes of neuroactive substance showed a similar pattern of staining, occurring extensively throughout the central and peripheral nervous systems of the parasite. There were some minor regional differences in staining, suggesting specific roles for certain classes of neurone, and nerve cell bodies were most evident following immunostaining for serotonin. The general overlap in the distribution of staining may be indicative of som co-localization of neurotransmitter and/or neuromodulatory substances.

The nervous system of Amphilina foliacea (Platyhelminthes, Amphilinidea). An immunocytochemical, ultrastructural and spectrofluorometrical study

The nervous system of young and adult Amphilina foliacea was studied with immunocytochemical, electron microscopical and spectrofluorometrical methods. The general neuroanatomy is described in detail. New data on the structure and development of the brain were obtained. The 5-HT and GYIRFamide-immunoreactivities occur in separate sets of neurones. The innervation of the reproductive organs is described. The fine structure of 2 types of neurones in the CNS, a sensory neurone, a 'glial' cell type, the neuropile and the synapses are described. The level of 5-HT varies between 0.074 and 0.461 mug/g wet weight. This is the first detailed study of the nervous system of A. foliacea. Earlier data on the structure of the nervous system in A. foliacea published in Russian are introduced into the discussion. The study provides data that can be used when considering the phylogenetic position of Amphilinidea.

A CYTOCHEMICAL STUDY OF THE NERVOUS-SYSTEM OF THE PROTEOCEPHALIDEAN CESTODE, PROTEOCEPHALUS-POLLANICOLA

The localization and distribution of cholinergic, serotoninergic and peptidergic nerve elements in the proteocephalidean tapeworm, Proteocephalus pollanicola, have been investigated by enzyme histochemistry, and by an indirect immunofluorescence technique interfaced with confocal scanning laser microscopy. Cholinesterase (ChE) activity was localized in the major components of the central nervous system (CNS) and the peripheral nervous system (PNS), including the innervation of the reproductive structures of the worm. Serotoninergic (5-HT) nerves were found in the paired cerebral ganglia, transverse commissure and in the 10 longitudinal nerve cords. Antisera to 17 mammalian regulatory peptides and the invertebrate peptide FMRFamide have been used to explore the peptidergic nervous system of the worm. The most extensive immunostaining occurred with antisera raised to members of the neuropeptide Y superfamily, namely neuropeptide Y (NPY), peptide YY (PYY) and pancreatic polypeptide (PP). In all cases, intense immunoreactivity was found in numerous cell bodies and fibres of both the CNS and PNS, including the innervation of the reproductive apparatus. FMRFamide antisera stained the same structures to a comparable degree as those raised to the NPY superfamily. Cholinergic and peptidergic elements were much more prevalent within the CNS, while the serotoninergic nerve fibres tended to dominate in the PNS. The overlap obtained in staining patterns for the peptidergic and cholinergic components suggests that there may be a certain amount of co-localization of peptides with small-molecule transmitter substances in the same neurone. Weak staining for the tachykinin, substance P and for calcitonin gene-related peptide(CGRP) was confined to the major longitudinal nerve cords.

Modulation de l’expression du transporteur vésiculaire du glutamate : implication dans la plasticité des neurones dopaminergiques

De nombreuses études ont établi que la majorité des neurones libèrent plus qu’une substance chimique. Il est bien connu que les neurones peuvent co-exprimer et co-libérer des neuropeptides en plus de leur neurotransmetteur, mais des évidences de la co-libération de deux petits neurotransmetteurs à action rapide se sont accumulées récemment. Des enregistrements électrophysiologiques ont aussi montré que des neurones sérotoninergiques et dopaminergiques isolés peuvent libérer du glutamate quand ils sont placés en culture. De plus, la présence de glutamate et de glutaminase a été détectée dans des neurones sérotoninergiques, dopaminergiques et noradrénergiques par immunomarquage sur des tranches de cerveau. Malheureusement, en considérant le rôle métabolique du glutamate, sa détection immunologique n’est pas suffisante pour assurer le phénotype glutamatergique d’un neurone. Récemment, la découverte de trois transporteurs vésiculaires du glutamate (VGLUT1-3) a grandement facilité l’identification des neurones glutamatergiques. Ces transporteurs sont nécessaires pour la libération de glutamate et constituent les premiers marqueurs morphologiques du phénotype glutamatergique. Il a été démontré que des neurones noradrénergiques expriment VGLUT2 et que des neurones sérotoninergiques expriment VGLUT3. Mais aucune évidence d’expression d’un des sous-types de VGLUT n’a été reportée pour les neurones dopaminergiques. Le but de notre travail était d’identifier quel sous-type de VGLUT est exprimé par les neurones dopaminergiques mésencéphaliques, et de déterminer si le phénotype glutamatergique de ces neurones peut être modulé dans des conditions particulières. Premièrement, nous avons utilisé des microcultures pour isoler les neurones dopaminergiques et des doubles marquages immunocytochimiques pour observer l’expression de VGLUT dans les neurones positifs pour la tyrosine hydroxylase (TH). Nous avons montré que la majorité (80%) des neurones TH+ isolés exprime spécifiquement VGLUT2. Cette expression est précoce au cours du développement in vitro et limitée aux projections axonales des neurones dopaminergiques. Toutefois, cette forte expression in vitro contraste avec la non-détection de ce transporteur dans les rats adultes in vivo. Nous avons décidé ensuite de regarder si l’expression de VGLUT2 pouvait être régulée pendant le développement cérébral de jeunes rats et sous des conditions traumatiques, par double hybridation in situ. Entre 14 et 16 jours embryonnaires, les marquages de VGLUT2 et de TH montraient une superposition significative qui n’était pas retrouvée à des stades ultérieurs. Dans le mésencéphale de jeunes rats postnataux, nous avons détecté l’ARNm de VGLUT2 dans environs 1-2% des neurones exprimant l’ARNm de TH dans la substance noire et l’aire tegmentaire ventrale (ATV). Pour explorer la régulation de l’expression de VGLUT2 dans des conditions traumatiques, nous avons utilisé la 6-hydroxydopamine (6-OHDA) pour léser les neurones dopaminergiques dans les jeunes rats. Dix jours après la chirurgie, nous avons trouvé que 27% des neurones dopaminergiques survivants dans l’ATV exprimaient l’ARNm de VGLUT2 dans les rats 6-OHDA. Finalement, nous avons observé la colocalisation de la protéine VGLUT2 dans les terminaisons TH positives par microscopie électronique. Dans les rats normaux, la protéine VGLUT2 est retrouvée dans 28% des terminaisons axonales TH dans le noyau accumbens. Dans les rats lésés à la 6-OHDA, nous avons observé une diminution considérable des terminaisons TH positives, et une augmentation dans la proportion (37%) des terminaisons dopaminergiques présentant du VGLUT2. Nos résultats suggèrent que le phénotype glutamatergique des neurones dopaminergiques est régulé au cours du développement, peut être réactivé dans des états pathologiques, et que ces neurones peuvent libérer du glutamate dans conditions spécifiques.

Interaction de Tau avec la petite GTPase Rab5

La protéine Tau joue un rôle essentiel dans les neurones, notamment par ses interactions avec les éléments du cytosquelette. Des études récentes ont également montré que Tau était impliquée dans la motilité des organelles le long des microtubules axonaux. Dans ce mémoire de Maîtrise, nous avons démontré par recouvrement sur gel une nouvelle interaction in vitro pour Tau avec la petite GTPase Rab5, qui est impliquée dans l’endocytose précoce. De plus, nous avons montré que Tau et Rab5 immuno-précipitaient sur une même population de vésicules in vivo. La sur-expression de Tau dans des neurones primaires de l’hippocampe nous a permis de montrer que Tau et Rab5 avaient une distribution similaire dans l’axone des neurones, suggérant un rôle de Tau dans l’ancrage des endosomes précoces sur les microtubules. Par contre, à la différence de ce qui a pu être observé dans certaines études, la sur-expression de Tau n’a pas inhibé le transport axonal des endosomes précoces. Enfin, nous avons montré que Tau interagissait préférentiellement avec la Rab5 active liée au GTP et des résultats préliminaires nous laissent penser que Tau serait un effecteur ou une GAP pour Rab5. Dans les tauopathies, la Tau devient hyperphosphorylée, décroche des microtubules axonaux et forme des agrégats dans le corps cellulaire du neurone. Ces modifications biochimiques et de localisation de la protéine Tau pourraient être la source d’une perte d’interaction de la Tau avec Rab5 et être responsable de certaines atteintes neurologiques observées dans les tauopathies.

Training deep convolutional architectures for vision

Les tâches de vision artificielle telles que la reconnaissance d’objets demeurent irrésolues à ce jour. Les algorithmes d’apprentissage tels que les Réseaux de Neurones Artificiels (RNA), représentent une approche prometteuse permettant d’apprendre des caractéristiques utiles pour ces tâches. Ce processus d’optimisation est néanmoins difficile. Les réseaux profonds à base de Machine de Boltzmann Restreintes (RBM) ont récemment été proposés afin de guider l’extraction de représentations intermédiaires, grâce à un algorithme d’apprentissage non-supervisé. Ce mémoire présente, par l’entremise de trois articles, des contributions à ce domaine de recherche. Le premier article traite de la RBM convolutionelle. L’usage de champs réceptifs locaux ainsi que le regroupement d’unités cachées en couches partageant les même paramètres, réduit considérablement le nombre de paramètres à apprendre et engendre des détecteurs de caractéristiques locaux et équivariant aux translations. Ceci mène à des modèles ayant une meilleure vraisemblance, comparativement aux RBMs entraînées sur des segments d’images. Le deuxième article est motivé par des découvertes récentes en neurosciences. Il analyse l’impact d’unités quadratiques sur des tâches de classification visuelles, ainsi que celui d’une nouvelle fonction d’activation. Nous observons que les RNAs à base d’unités quadratiques utilisant la fonction softsign, donnent de meilleures performances de généralisation. Le dernière article quand à lui, offre une vision critique des algorithmes populaires d’entraînement de RBMs. Nous montrons que l’algorithme de Divergence Contrastive (CD) et la CD Persistente ne sont pas robustes : tous deux nécessitent une surface d’énergie relativement plate afin que leur chaîne négative puisse mixer. La PCD à "poids rapides" contourne ce problème en perturbant légèrement le modèle, cependant, ceci génère des échantillons bruités. L’usage de chaînes tempérées dans la phase négative est une façon robuste d’adresser ces problèmes et mène à de meilleurs modèles génératifs.

Étude ultrastructurale et développementale du récepteur EphA4 dans l’hippocampe du rat

Afin de mieux comprendre l’évolution des fonctions du récepteur EphA4 pendant le développement du système nerveux central (SNC), nous avons étudié sa localisation cellulaire et subcellulaire dans l’hippocampe du rat, d’abord chez l’adulte, puis pendant le développement postnatal, ainsi que ses rôles potentiels dans la genèse, la migration ou la maturation des cellules granulaires dans l’hippocampe adulte. Pour ce faire, nous avons utilisé la méthode d’immunocytochimie en microscopie photonique, électronique et confocale. En microscopie photonique, une forte immunoréactivité (peroxydase/DAB) pour EphA4 est observée aux jours 1 et 7 suivant la naissance (P1 et P7) dans les couches de corps cellulaires, avec un marquage notamment associé à la surface des corps cellulaires des cellules granulaires et pyramidales, ainsi que dans les couches de neuropile du gyrus dentelé et des secteurs CA3 et CA1. L’intensité du marquage diminue progressivement dans les couches de corps cellulaires, entre P7 et P14, pour devenir faible à P21 et chez l’adulte, tandis qu’elle persiste dans les couches de neuropile, sauf celles qui reçoivent des afférences du cortex entorhinal. En microscopie électronique, après marquage à la peroxydase/DAB, EphA4 décore toute la surface des cellules pyramidales et granulaires, du corps cellulaire jusqu’aux extrémités distales, entre P1 et P14, pour devenir confiné aux extrémités synaptiques, c’est-à-dire les terminaisons axonales et les épines dendritiques, à P21 et chez l’adulte. À la membrane plasmique des astrocytes, EphA4 est redistribué comme dans les neurones, marquant le corps cellulaire et ses prolongements proximaux à distaux, à P1 et P7, pour devenir restreint aux prolongements périsynaptiques distaux, à partir de P14. D’autre part, des axones en cours de myélinisation présentent souvent une forte immunoréactivité punctiforme à leur membrane plasmique, à P14 et P21. En outre, dans les neurones et les astrocytes, le réticulum endoplasmique, l’appareil de Golgi et les vésicules de transport, organelles impliquées dans la synthèse, la modification posttraductionnelle et le transport des protéines glycosylées, sont aussi marqués, et plus intensément chez les jeunes animaux. Enfin, EphA4 est aussi localisé dans le corps cellulaire et les dendrites des cellules granulaires générées chez l’adulte, au stade de maturation où elles expriment la doublecortine (DCX). De plus, des souris adultes knockouts pour EphA4 présentent des cellules granulaires DCX-positives ectopiques, c’est-à-dire positionnées en dehors de la zone sous-granulaire, ce qui suggère un rôle d’EphA4 dans la régulation de leur migration. Ces travaux révèlent ainsi une redistribution d’EphA4 dans les cellules neuronales et gliales en maturation, suivant les sites cellulaires où un remodelage morphologique s’effectue : les corps cellulaires lorsqu’ils s’organisent en couches, les prolongements dendritiques et axonaux pendant leur croissance, guidage et maturation, puis les épines dendritiques, les terminaisons axonales et les prolongements astrocytaires distaux associés aux synapses excitatrices, jusque chez l’adulte, où la formation de nouvelles synapses et le renforcement des connexions synaptiques existantes sont exercés. Ces localisations pourraient ainsi correspondre à différents rôles d’EphA4, par lesquels il contribuerait à la régulation des capacités plastiques du SNC, selon le stade développemental, la région, l’état de santé, ou l’expérience comportementale de l’animal.

L’effet du vieillissement sur les cellules souches neurales adultes

La neurogenèse persiste à l’âge adulte dans deux régions du système nerveux central (SNC) des mammifères : la zone sous-ventriculaire (SVZ) du cerveau antérieur et la zone sous-granulaire (SGZ) de l’hippocampe. Cette neurogenèse est possible grâce à la capacité de prolifération des cellules souches présentes dans les niches de la SVZ et la SGZ, mais en vieillissant, le cerveau subit une diminution dramatique du nombre de cellules souches neurales adultes (CSNa), une diminution de la prolifération cellulaire et une altération des niches de neurogenèse. Cependant, une importante question reste sans réponse : comment la perte tardive des CSNa est temporellement reliée aux changements de l’activité de prolifération et de la structure de la principale niche de neurogenèse (la SVZ)? Afin d’avoir un aperçu sur les événements initiaux, nous avons examiné les changements des CSNa et de leur niche dans la SVZ entre le jeune âge et l’âge moyen. La niche de la SVZ des souris d’âge moyen (12 mois) subit une réduction de l’expression des marqueurs de plusieurs sous-populations de précurseurs neuraux en comparaison avec les souris jeunes adultes (2 mois). Anatomiquement, cela est associé avec des anomalies cytologiques, incluant une atrophie générale de la SVZ, une perte de la couche de cellules sousépendymaires par endroit et l’accumulation de gouttelettes lipidiques de grande taille dans l’épendyme. Fonctionnellement, ces changements sont corrélés avec une diminution de l’activité de la SVZ et une réduction du nombre de nouveaux neurones arrivant aux bulbes olfactifs. Pour déterminer si les CSNa de la SVZ ont subi des changements visibles, nous avons évalué les paramètres clés des CSNa in vivo et in vitro. La culture cellulaire montre qu’un nombre équivalent de CSNa ayant la capacité de former des neurosphères peut être isolé du cerveau du jeune adulte et d’âge moyen. Cependant, à l’âge moyen, les précurseurs neuraux semblent moins sensibles aux facteurs de croissance durant leur différenciation in vitro. Les CSNa donnent des signes de latence in vivo puisque leur capacité d’incorporation et de rétention du BrdU diminue. Ensemble, ces données démontrent que, tôt dans le processus du vieillissement, les CSNa et leur niche dans la SVZ subissent des changements significatifs, et suggèrent que la perte de CSNa liée au vieillissement est secondaire à ces événements.