ALDH1A3 loss of function causes bilateral anophthalmia/microphthalmia and hypoplasia of the optic nerve and optic chiasm.

The major active retinoid, all-trans retinoic acid, has long been recognized as critical for the development of several organs, including the eye. Mutations in STRA6, the gene encoding the cellular receptor for vitamin A, in patients with Matthew-Wood syndrome and anophthalmia/microphthalmia (A/M), have previously demonstrated the importance of retinol metabolism in human eye disease. We used homozygosity mapping combined with next-generation sequencing to interrogate patients with anophthalmia and microphthalmia for new causative genes. We used whole-exome and whole-genome sequencing to study a family with two affected brothers with bilateral A/M and a simplex case with bilateral anophthalmia and hypoplasia of the optic nerve and optic chiasm. Analysis of novel sequence variants revealed homozygosity for two nonsense mutations in ALDH1A3, c.568A>G, predicting p.Lys190*, in the familial cases, and c.1165A>T, predicting p.Lys389*, in the simplex case. Both mutations predict nonsense-mediated decay and complete loss of function. We performed antisense morpholino (MO) studies in Danio rerio to characterize the developmental effects of loss of Aldh1a3 function. MO-injected larvae showed a significant reduction in eye size, and aberrant axonal projections to the tectum were noted. We conclude that ALDH1A3 loss of function causes anophthalmia and aberrant eye development in humans and in animal model systems.

Targeting aquaporin function: potent inhibition of aquaglyceroporin-3 by a gold-based compound.

Aquaporins (AQPs) are membrane channels that conduct water and small solutes such as glycerol and are involved in many physiological functions. Aquaporin-based modulator drugs are predicted to be of broad potential utility in the treatment of several diseases. Until today few AQP inhibitors have been described as suitable candidates for clinical development. Here we report on the potent inhibition of AQP3 channels by gold(III) complexes screened on human red blood cells (hRBC) and AQP3-transfected PC12 cells by a stopped-flow method. Among the various metal compounds tested, Auphen is the most active on AQP3 (IC(50) = 0.8±0.08 µM in hRBC). Interestingly, the compound poorly affects the water permeability of AQP1. The mechanism of gold inhibition is related to the ability of Au(III) to interact with sulphydryls groups of proteins such as the thiolates of cysteine residues. Additional DFT and modeling studies on possible gold compound/AQP adducts provide a tentative description of the system at a molecular level. The mapping of the periplasmic surface of an homology model of human AQP3 evidenced the thiol group of Cys40 as a likely candidate for binding to gold(III) complexes. Moreover, the investigation of non-covalent binding of Au complexes by docking approaches revealed their preferential binding to AQP3 with respect to AQP1. The high selectivity and low concentration dependent inhibitory effect of Auphen (in the nanomolar range) together with its high water solubility makes the compound a suitable drug lead for future in vivo studies. These results may present novel metal-based scaffolds for AQP drug development.

Evidence for an episodic model of protein sequence evolution.

The evolution of protein function appears to involve alternating periods of conservative evolution and of relatively rapid change. Evidence for such episodic evolution, consistent with some theoretical expectations, comes from the application of increasingly sophisticated models of evolution to large sequence datasets. We present here some of the recent methods to detect functional shifts, using amino acid or codon models. Both provide evidence for punctual shifts in patterns of amino acid conservation, including the fixation of key changes by positive selection. Although a link to gene duplication, a presumed source of functional changes, has been difficult to establish, this episodic model appears to apply to a wide variety of proteins and organisms.

Impaired left ventricular function as a predictive factor for mid-term survival in octogenarians after primary coronary artery bypass surgery.

BACKGROUND: The impact of preoperative impaired left ventricular ejection fraction (EF) in octogenarians following coronary bypass surgery on short-term survival was evaluated in this study. METHODS: A total of 147 octogenarians (mean age 82.1 ± 1.9 years) with coronary artery diseases underwent elective coronary artery bypass graft between January 2000 and December 2009. Patients were stratified into: Group I (n = 59) with EF >50%, Group II (n = 59) with 50% > EF >30% and in Group III (n = 29) with 30% > EF. RESULTS: There was no difference among the three groups regarding incidence of COPD, renal failure, congestive heart failure, diabetes, and preoperative cerebrovascular events. Postoperative atrial fibrillation was the sole independent predictive factor for in-hospital mortality (odds ratio (OR), 18.1); this was 8.5% in Group I, 15.3% in Group II and 10.3% in Group III. Independent predictive factors for mortality during follow up were: decrease of EF during follow-up for more that 5% (OR, 5.2), usage of left internal mammary artery as free graft (OR, 18.1), and EF in follow-up lower than 40% (OR, 4.8). CONCLUSIONS: The results herein suggest acceptable in-hospital as well short-term mortality in octogenarians with impaired EF following coronary artery bypass grafting (CABG) and are comparable to recent literature where the mortality of younger patients was up to 15% and short-term mortality up to 40%, respectively. Accordingly, we can also state that in an octogenarian cohort with impaired EF, CABG is a viable treatment with acceptable mortality.

The neurobiological basis of prefrontal cortex impairment in the phencyclidine model of schizophrenia : convergent reduction of synaptic glutamate release, energy metabolism and cognitive performance

RÉSUMÉ : Le traitement répété à la phencyclidine (PCP), un bloqueur du récepteur NMDA (NMDAR), reproduit chez les rongeurs une partie de la symptomatologie typique de la schizophrénie. Le blocage prolongé du NMDAR par la PCP mime une hypofunction du NMDAR, une des principales altérations supposées exister dans les cerveaux des patients schizophréniques. Le but de notre étude était d'examiner les conséquences neurochimiques, métaboliques et fonctionnelles du traitement répété à la phencyclidine in vivo, au niveau du cortex préfrontal (cpf), une région cérébrale qui joue un rôle dans les déficits cognitifs observés chez les patients schizophréniques. Pour répondre à cette question, les rats ou les souris ont reçu chaque jour une injection soit de PCP (5 mg/kg), soit de solution saline, pendant 7 ou 14 jours. Les animaux ont ensuite été sacrifiés au moins 24 heures après le dernier traitement. Des tranches aiguës du cpf ont été préparées rapidement, puis stimulées avec une concentration élevée de KCI, de manière à induire une libération de glutamate à partir des terminaisons synaptiques excitatrices. Les résultats montrent que les tranches du cpf des animaux traités à la PCP ont libéré une quantité de glutamate significativement inférieure par rapport à celles des animaux contrôle. Ce déficit de libération a persisté 72 heures après la fin du traitement, tandis qu'il n'était pas observé dans le cortex visuel primaire, une autre région corticale. En outre, le traitement avec des antipsychotiques, l'halopéridol ou l'olanzapine, a supprimé le déficit induit par la PCP. Le même déficit de libération a été remarqué sur des synaptosomes obtenus à partir du cpf des animaux traités à la phenryclidine. Cette observation indique que la PCP induit une modification plastique adaptative du mécanisme qui contrôle la libération du glutamate dans les terminaisons synaptiques. Nous avons découvert que cette modification implique la sous-régulation d'un NMDAR présynaptique, qui serait doué d'un rôle d'autorécepteur stimulateur de la libération du glutamate. Grâce à des tests comportementaux conduits en parallèle et réalisés pour évaluer la fonctionnalité du cpf, nous avons observé chez les souris traitées à la PCP une flexibilité comportementale réduite lors d'un test de discrimination de stimuli visuels/tactiles. Le déficit cognitif était encore présent 4 jours après la dernière administration de PCP. La technique de l'autoradiographie quantitative du [14C]2-deoxyglucose a permis d'associer ce déficit à une réduction de l'activité métabolique cérébrale pendant le déroulement du test, particulièrement au niveau du cpf. Dans l'ensemble, nos résultats suggèrent que le blocage prolongé du NMDAR lors de l'administration répétée de PCP produit un déficit de libération du glutamate au niveau des terminaisons synaptiques excitatrices du cpf. Un tel déficit pourrait être provoqué par la sousrégulation d'un NMDAR présynaptique, qui aurait une fonction de stimulateur de libération; la transmission excitatrice du cpf s'en trouverait dans ce cas réduite. Ce résultat est en ligne avec l'activité métabolique et fonctionnelle réduite du cpf et l'observation de déficits cognitifs induits lors de l'administration de la PCP. ABSTRACT : Sub-chronic treatment with phencyclidine (PCP), an NMDA receptor (NMDAR) channel blocker, reproduces in rodents part of the symptomatology associated to schizophrenia in humans. Prolonged pharmacological blockade of NMDAR with PCP mimics NMDAR hypofunction, one of the main alterations thought to take place in the brains of schizophrenics. Our study was aimed at investigating the neurochemical, metabolic and behavioral consequences of repeated PCP administration in vivo, focusing on the functioning of the prefrontal cortex (pfc), a brain region highly relevant for the cognitive deficits observed in schizophrenic patients. Rats or mice received a daily administration of either PCP (5 mg/kg) or saline for 7 or 14 days. At least 24 hours after the last treatment the animals were sacrificed. Acute slices of the pfc were quickly prepared and challenged with high KCl to induce synaptic glutamate release. Pfc slices from PCP-treated animals released significantly less glutamate than slices from salinetreated animals. The deficit persisted 72 hours after the end of the treatment, while it was not observed in another cortical region: the primary visual cortex. Interestingly, treatment with antipsychotic drugs, either haloperidol or olanzapine, reverted the glutamate release defect induced by PCP treatment. The same release defect was observed in synaptosomes prepared from the pfc of PCP-treated animals, indicating that PCP induces a plastic adaptive change in the mechanism controlling glutamate release in the glutamatergic terminals. We discovered that such change most likely involves the down-regulation of a newly identified, pre-synaptic NMDAR with stimulatory auto-receptor function on glutamate release. In parallel sets of behavioral experiments challenging pfc function, mice sub-chronically treated with PCP displayed reduced behavioral flexibility (reversal learning) in a visual/tactile-cued discrimination task. The cognitive deficit was still evident 4 days after the last PCP administration and was associated to reduced brain metabolic activity during the performance of the behavioral task, notably in the pfc, as determined by [14C]2-deoxyglucose quantitative autoradiography. Clverall, our findings suggest that prolonged NMDAR blockade by repeated PCP administration results in a defect of glutamate release from excitatory afferents in the pfc, possibly ascribed to down-regulation of apre-synaptic stimulatory NMDAR. Deficient excitatory neurotransmission in the pfc is consistent with the reduced metabolic and functional activation of this area and the observed PCP-induced cognitive deficits.

Application of discriminant function analysis and change-point problem in dating volcanic ashes

The application of Discriminant function analysis (DFA) is not a new idea in the studyof tephrochrology. In this paper, DFA is applied to compositional datasets of twodifferent types of tephras from Mountain Ruapehu in New Zealand and MountainRainier in USA. The canonical variables from the analysis are further investigated witha statistical methodology of change-point problems in order to gain a betterunderstanding of the change in compositional pattern over time. Finally, a special caseof segmented regression has been proposed to model both the time of change and thechange in pattern. This model can be used to estimate the age for the unknown tephrasusing Bayesian statistical calibration

An alternative method for dating unknown tephras based on a segmented regression model

In CoDaWork’05, we presented an application of discriminant function analysis (DFA) to 4 differentcompositional datasets and modelled the first canonical variable using a segmented regression modelsolely based on an observation about the scatter plots. In this paper, multiple linear regressions areapplied to different datasets to confirm the validity of our proposed model. In addition to dating theunknown tephras by calibration as discussed previously, another method of mapping the unknown tephrasinto samples of the reference set or missing samples in between consecutive reference samples isproposed. The application of these methodologies is demonstrated with both simulated and real datasets.This new proposed methodology provides an alternative, more acceptable approach for geologists as theirfocus is on mapping the unknown tephra with relevant eruptive events rather than estimating the age ofunknown tephra.Kew words: Tephrochronology; Segmented regression

Genetic redox dysregulation induces behavioural deficits in the adult mouse: an animal model for schizophrenia

Background: Glutathione (GSH), a major cellular redox regulator and antioxidant, is decreased in cerebrospinal fluid and prefrontal cortex of schizophrenia patients. The gene of the key GSH-synthesizing enzyme, glutamate-cysteine ligase, modifier (GCLM) subunit, is associated with schizophrenia, suggesting that the deficit in the GSH system is of genetic origin. Using the GCLM knock-out (KO) mouse as model system with 60% decreased brain GSH levels and, thus, strong vulnerability to oxidative stress, we have shown that GSH dysregulation results in abnormal mouse brain morphology (e.g., reduced parvalbumin, PV, immuno-reactivity in frontal areas) and function. Additional oxidative stress, induced by GBR12909 (a dopamine re-uptake inhibitor), enhances morphological changes even further. Aim: In the present study we use the GCLM KO mouse model system, asking now, whether GSH dysregulation also compromises mouse behaviour and cognition. Methods: Male and female wildtype (WT) and GCLM-KO mice are treated with GBR12909 or phosphate buffered saline (PBS) from postnatal day (P) 5 to 10, and are behaviourally tested at P 60 and older. Results: In comparison to WT, KO animals of both sexes are hyperactive in the open field, display more frequent open arm entries on the elevated plus maze, longer float latencies in the Porsolt swim test, and more frequent contacts of novel and familiar objects. Contrary to other reports of animal models with reduced PV immuno-reactivity, GCLM-KO mice display normal rule learning capacity and perform normally on a spatial recognition task. GCLM-KO mice do, however, show a strong deficit in object-recognition after a 15 minutes retention delay. GBR12909 treatment exerts no additional effect. Conclusions: The results suggest that animals with impaired regulation of brain oxidative stress are impulsive and have reduced behavioural control in novel, unpredictable contexts. Moreover, GSH dysregulation seems to induce a selective attentional or stimulus-encoding deficit: despite intensive object exploration, GCLM-KO mice cannot discriminate between novel and familiar objects. In conclusion, the present data indicate that GSH dysregulation may contribute to the manifestation of behavioural and cognitive anomalies that are associated with schizophrenia.

Cell size distribution in a random tessellation of space governed by the Kolmogorov-Johnson-Mehl-Avrami model: Grain size distribution in crystallization

The space subdivision in cells resulting from a process of random nucleation and growth is a subject of interest in many scientific fields. In this paper, we deduce the expected value and variance of these distributions while assuming that the space subdivision process is in accordance with the premises of the Kolmogorov-Johnson-Mehl-Avrami model. We have not imposed restrictions on the time dependency of nucleation and growth rates. We have also developed an approximate analytical cell size probability density function. Finally, we have applied our approach to the distributions resulting from solid phase crystallization under isochronal heating conditions

Control of pancreatic β-cell mass and function by gluco-incretin hormones : identification of novel regulatory mechanisms for the treatment of diabetes

Summary : Control of pancreatic ß-cell mass and function by gluco-incretin hormones: Identification of novel regulatory mechanisms for the treatment of diabetes The ß-cells of islets of Langerhans secrete insulin to reduce hyperglycemia. The number of pancreatic islet ß-cells and their capacity to secrete insulin is modulated in normal physiological conditions to respond to the metabolic demand of the organism. A failure of the endocrine pancreas to maintain an adequate insulin secretory capacity due to a reduced ß-cell number and function underlies the pathogenesis of both type 1 and type 2 diabetes. The molecular mechanisms controlling the glucose competence of mature ß-cells, i.e., the magnitude of their insulin secretion response to glucose, ß-cell replication, their differentiation from precursor cells and protection against apoptosis are poorly understood. To investigate these mechanisms, we studied the effects on ß-cells of the gluco-incretin hormones, glucose-dependent insulinotropic polypeptide (GIP) and glucagon-like peptide-1 (GLP-1) which are secreted by intestinal endocrine cells after food intake. Besides acutely potentiating glucose-stimulated insulin secretion, these hormones induce ß-cell differentiation from precursor cells, stimulate mature ß-cell replication, and protect them against apoptosis. Therefore, understanding the molecular basis for gluco-incretin action may lead to the uncovering of novel ß-cell regulatory events with potential application for the treatment or prevention of diabetes. Islets from mice with inactivation of both GIP and GLP-1 receptor genes (dK0) present a defect in glucose-induced insulin secretion and are more sensitive than control islets to cytokine-induced apoptosis. To search for regulatory genes, that may control both glucose competence and protection against apoptosis, we performed comparative transcriptomic analysis of islets from control and dK0 mice. We found a strong down-regulation of the IGF1 Rexpression in dK0 islets. We demonstrated in both a mouse insulin-secreting cell line and primary islets, that GLP-1 stimulated IGF-1R expression and signaling. Importantly, GLP-1induced IGF-1R-dependent Akt phosphorylation required active secretion, indicating the presence of an autocrine activation mechanism. We further showed that activation of IGF-1R signaling was dependent on the secretion of IGF-2 and IGF-2 expression was regulated by nutrients. Finally, we demonstrated that the IGF-Z/IGF-1R autocrine loop was required for GLP-1 i) to protect ß-cells against cytokine-induced apoptosis, ii) to enhance their glucose competence and iii) to increase ß-cell proliferation. Résumé : Contrôle de la masse des cellules ß pancréatiques et de leur fonction par les hormones glucoincrétines: Identification de nouveaux mécanismes régulateurs pour le traitement du diabète Les cellules ß des îlots de Langerhans sécrètent l'insuline pour diminuer l'hyperglycémie. Le nombre de cellules ß et leur capacité à sécréter l'insuline sont modulés dans les conditions physiologiques normales pour répondre à la demande métabolique de l'organisme. Un échec du pancréas endocrine à maintenir sa capacité sécrétoire d'insuline dû à une diminution du nombre et de la fonction des cellules ß conduit au diabète de type 1 et de type 2. Les mécanismes moléculaires contrôlant la compétence au glucose des cellules ß matures, tels que, l'augmentation de la sécrétion d'insuline en réponse au glucose, la réplication des cellules ß, leur différentiation à partir de cellules précurseurs et la protection contre l'apoptose sont encore peu connus. Afin d'examiner ces mécanismes, nous avons étudié les effets sur les cellules ß des hormones gluco-incrétines, glucose-dépendent insulinotropic polypeptide (G1P) et glucagon-like peptide-1 (GLP-1) qui sont sécrétées par les cellules endocrines de l'intestin après la prise alimentaire. En plus de potentialiser la sécrétion d'insuline induite par le glucose, ces hormones induisent la différentiation de cellules ß à partir de cellules précurseurs, stimulent leur prolifération et les protègent contre l'apoptose. Par conséquent, comprendre les mécanismes d'action des gluco-incrétines permettrait de découvrir de nouveaux processus régulant les cellules ß avec d'éventuelles applications dans le traitement ou la prévention du diabète. Les îlots de souris ayant une double inactivation des gènes pour les récepteurs du GIP et du GLP-1 (dK0) présentent un défaut de sécrétion d'insuline stimulée par le glucose et une sensibilité accrue à l'apoptose induite par les cytokines. Afin de déterminer les gènes régulés, qui pourraient contrôler à la fois la compétence au glucose et la protection contre l'apoptose, nous avons effectué une analyse comparative transcriptomique sur des îlots de souris contrôles et dKO. Nous avons constaté une forte diminution de l'expression d'IGF-1R dans les îlots dKO. Nous avons démontré, à la fois dans une lignée cellulaire murine sécrétant l'insuline et dans îlots primaires, que le GLP-1 stimulait l'expression d'IGF-1R et sa voie de signalisation. Par ailleurs, la phosphorylation d'Akt dépendante d'IGF1-R induite parle GLP-1 nécessite une sécrétion active, indiquant la présence d'un mécanisme d'activation autocrine. Nous avons ensuite montré que l'activation de la voie de signalisation d'IGF-1R était dépendante de la sécrétion d'IGF-2, dont l'expression est régulée par les nutriments. Finalement, nous avons démontré que la boucle autocrine IGF-2/IGF-1R est nécessaire pour le GLP-1 i) pour protéger les cellules ß contre l'apoptose induite par les cytokines, ii) pour améliorer la compétence au glucose et iii) pour augmenter la prolifération des cellules ß. Résumé tout public : Contrôle de la masse des cellules ß pancréatiques et de leur fonction par les hormones gluco-incrétines: Identification de nouveaux mécanismes régulateurs pour le traitement du diabète Chez les mammifères, la concentration de glucose sanguine (glycémie) est régulée et maintenue à une valeur relativement constante d'environ 5 mM. Cette régulation est principalement contrôlée par 2 hormones produites par les îlots pancréatiques de Langerhans: l'insuline sécrétée par les cellules ß et le glucagon sécrété par les cellules a. A la suite d'un repas, l'augmentation de la glycémie entraîne la sécrétion d'insuline ce qui permet le stockage du glucose dans le foie, les muscles et le tissu adipeux afin de diminuer le taux de glucose circulant. Lors d'un jeûne, la diminution de la glycémie permet la sécrétion de glucagon favorisant alors la production de glucose par le foie, normalisant ainsi la glycémie. Le nombre de cellules ß et leur capacité sécrétoire s'adaptent aux variations de la demande métabolique pour assurer une normoglycémie. Une destruction complète ou partielle des cellules ß conduit respectivement au diabète de type 1 et de type 2. Bien que l'augmentation de la glycémie soit le facteur stimulant de la sécrétion d'insuline, des hormones gluco-incrétines, principalement le GLP-1 (glucagon-like peptide-1) et le GIP (glucose-dependent insulinotropic polypeptide) sont libérées par l'intestin en réponse aux nutriments (glucose, acides gras) et agissent au niveau des cellules ß, potentialisant la sécrétion d'insuline induite par le glucose, stimulant leur prolifération, induisant la différentiation de cellules précurseurs en cellules ß matures et les protègent contre la mort cellulaire (apoptose). Afin d'étudier plus en détail ces mécanismes, nous avons généré des souris déficientes pour les récepteurs du GIP et du GLP-l. Les îlots pancréatiques de ces souris présentent un défaut de sécrétion d'insuline stimulée par le glucose et une sensibilité accrue à l'apoptose par rapport aux îlots de souris contrôles. Nous avons donc cherché les gènes régulés pas ces hormones contrôlant la sécrétion d'insuline et la protection contre l'apoptose. Nous avons constaté une forte diminution de l'expression du récepteur à l'IGF-1 (IGF-1R) dans les îlots de souris déficientes pour les récepteurs des gluco-incrétines. Nous avons démontré dans un model de cellules ß en culture et d'îlots que le GLP-1 augmentait l'expression d'IGF-1R et la sécrétion de son ligand (IGF-2) permettant l'activation de la voie de signalisation. Finalement, nous avons montré que l'activation de la boucle IGF-2/IGF-1R induite par le GLP-1 était nécessaire pour la protection contre l'apoptose, l'augmentation de la sécrétion et la prolifération des cellules ß.

The role of C-Jun N-terminal kinase in a mouse model of intracerebral hemorrhage

Background: Intracerebral hemorrhage (ICH) is a subtype of stroke characterized by a haematoma within the brain parenchyma resulting from blood vessel rupture and with a poor outcome. In ICH, the blood entry into the brain triggers toxicity resulting in a substantial loss of neurons and an inflammatory response. At the same time, blood-brain barrier (BBB) disruption increases water content (edema) leading to growing intracranial pressure, which in turn worsens neurological outcome. Although the clinical presentation is similar in ischemic and hemorrhagic stroke, the treatment is different and the stroke type needs to be determined beforehand by imaging which delays the therapy. C-Jun N-terminal kinases (JNKs) are a family of kinases activated in response to stress stimuli and involved in several pathways such as apoptosis. Specific inhibition of JNK by a TAT-coupled peptide (XG-102) mediates strong neuroprotection in several models of ischemic stroke in rodents. Recently, we have observed that the JNK pathway is also activated in a mouse model of ICH, raising the question of the efficacy of XG-102 in this model. Method: ICH was induced in the mouse by intrastriatal injection of bacterial collagenase (0,1 U). Three hours after surgery, animals received an intravenous injection of 100 mg/kg of XG-102. The neurological outcome was assessed everyday until sacrifice using a score (from 0 to 9) based on 3 behavioral tests performed daily until sacrifice. Then, mice were sacrificed at 6 h, 24 h, 48 h, and 5d after ICH and histological studies performed. Results: The first 24 h after surgery are critical in our ICH mice model, and we have observed that XG-102 significantly improves neurological outcome at this time point (mean score: 1,8 + 1.4 for treated group versus 3,4+ 1.8 for control group, P<0.01). Analysis of the lesion volume revealed a significant decrease of the lesion area in the treated group at 48h (29+ 11mm3 in the treated group versus 39+ 5mm3 in the control group, P=0.04). XG-102 mainly inhibits the edema component of the lesion. Indeed, a significant inhibition Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism (2009) 29, S490-S493 & 2009 ISCBFM All rights reserved 0271-678X/09 $32.00 www.jcbfm.com of the brain swelling was observed in treated animals at 48h (14%+ 13% versus 26+ 9% in the control group, P=0.04) and 5d (_0.3%+ 4.5%versus 5.1+ 3.6%in the control group, P=0.01). Conclusions: Inhibition of the JNK pathway by XG- 102 appears to lead to several beneficial effects. We can show here a significant inhibition of the cerebral edema in the ICH model providing a further beneficial effect of the XG-102 treatment, in addition to the neuroprotection previously described in the ischemic model. This result is of interest because currently, clinical treatment for brain edema is limited. Importantly, the beneficial effects observed with XG-102 in models of both stroke types open the possibility to rapidly treat stroke patients before identifying the stroke subtype by imaging. This will save time which is precious for stroke outcome.

Assessment of distribution and evolution of mechanical dyssynchrony in a porcine model of myocardial infarction by cardiovascular magnetic resonance.

BACKGROUND: We sought to investigate the relationship between infarct and dyssynchrony post- myocardial infarct (MI), in a porcine model. Mechanical dyssynchrony post-MI is associated with left ventricular (LV) remodeling and increased mortality. METHODS: Cine, gadolinium-contrast, and tagged cardiovascular magnetic resonance (CMR) were performed pre-MI, 9 ± 2 days (early post-MI), and 33 ± 10 days (late post-MI) post-MI in 6 pigs to characterize cardiac morphology, location and extent of MI, and regional mechanics. LV mechanics were assessed by circumferential strain (eC). Electro-anatomic mapping (EAM) was performed within 24 hrs of CMR and prior to sacrifice. RESULTS: Mean infarct size was 21 ± 4% of LV volume with evidence of post-MI remodeling. Global eC significantly decreased post MI (-27 ± 1.6% vs. -18 ± 2.5% (early) and -17 ± 2.7% (late), p < 0.0001) with no significant change in peri-MI and MI segments between early and late time-points. Time to peak strain (TTP) was significantly longer in MI, compared to normal and peri-MI segments, both early (440 ± 40 ms vs. 329 ± 40 ms and 332 ± 36 ms, respectively; p = 0.0002) and late post-MI (442 ± 63 ms vs. 321 ± 40 ms and 355 ± 61 ms, respectively; p = 0.012). The standard deviation of TTP in 16 segments (SD16) significantly increased post-MI: 28 ± 7 ms to 50 ± 10 ms (early, p = 0.012) to 54 ± 19 ms (late, p = 0.004), with no change between early and late post-MI time-points (p = 0.56). TTP was not related to reduction of segmental contractility. EAM revealed late electrical activation and greatly diminished conduction velocity in the infarct (5.7 ± 2.4 cm/s), when compared to peri-infarct (18.7 ± 10.3 cm/s) and remote myocardium (39 ± 20.5 cm/s). CONCLUSIONS: Mechanical dyssynchrony occurs early after MI and is the result of delayed electrical and mechanical activation in the infarct.

Genetic dissection of azole resistance mechanisms in Candida albicans and their validation in a mouse model of disseminated infection.

Principal mechanisms of resistance to azole antifungals include the upregulation of multidrug transporters and the modification of the target enzyme, a cytochrome P450 (Erg11) involved in the 14alpha-demethylation of ergosterol. These mechanisms are often combined in azole-resistant Candida albicans isolates recovered from patients. However, the precise contributions of individual mechanisms to C. albicans resistance to specific azoles have been difficult to establish because of the technical difficulties in the genetic manipulation of this diploid species. Recent advances have made genetic manipulations easier, and we therefore undertook the genetic dissection of resistance mechanisms in an azole-resistant clinical isolate. This isolate (DSY296) upregulates the multidrug transporter genes CDR1 and CDR2 and has acquired a G464S substitution in both ERG11 alleles. In DSY296, inactivation of TAC1, a transcription factor containing a gain-of-function mutation, followed by sequential replacement of ERG11 mutant alleles with wild-type alleles, restored azole susceptibility to the levels measured for a parent azole-susceptible isolate (DSY294). These sequential genetic manipulations not only demonstrated that these two resistance mechanisms were those responsible for the development of resistance in DSY296 but also indicated that the quantitative level of resistance as measured in vitro by MIC determinations was a function of the number of genetic resistance mechanisms operating in any strain. The engineered strains were also tested for their responses to fluconazole treatment in a novel 3-day model of invasive C. albicans infection of mice. Fifty percent effective doses (ED(50)s) of fluconazole were highest for DSY296 and decreased proportionally with the sequential removal of each resistance mechanism. However, while the fold differences in ED(50) were proportional to the fold differences in MICs, their magnitude was lower than that measured in vitro and depended on the specific resistance mechanism operating.

The role of Toll-like Receptor (TLR) 9 in the development of a T-helper (Th)1/Th2 response in the murine model of infection with " Leishmania major "

1.1 SUMMARY The role of the non-specific innate immune system is as important as the elaboration of the adaptive immune system in the initiation of an immune response to pathogens. The role of the Toll-like receptors (TLRs) in the innate immune response to virus and bacterial pathogens is widely recognised, however, little is known about the role of TLRs in host defence against eukaryotic pathogens. Immunologic investigations on the marine model of infection with Leishmania major (L. major) have correlated the outcome of the disease with expansion of different subsets of CD4+ cells, designated Th1 and Th2. The resistance of C57BL/6, CBA and C3H/He mice is linked with an IL-12 driven Th1 response. In BALB/c mice the susceptibility correlates with an IL-4 driven Th2 response. The initial event promoting the development of a Th1 or Th2 response still remains elusive. Recently, the contribution of the TLR signalling pathway in the innate and acquired immune response to infection with the intracellular protozoan parasite L. major has been demonstrated. Thus, the purpose of this study is to determine whether TLRs may play a role in influencing the outcome of the infection by directing the development of a Th1 or a Th2 response during infection with L, major parasites, in resistant C57BL/6 and susceptible BALB/c mice, respectively. We demonstrated that MyD88, the major TLR adaptor molecule is necessary for C57BL/6 to develop a resistant Th1 response following L. major infection. Our data show the essential role of MyD88 in the establishment of a protective Th1 response. We subsequently aimed to determine which TLRs may be involved in the protective response. Since TLR2 and TLR4 have shown to have a potential role for Leishmania recognition, we analysed the course of infection in TLR2 and TLR4 deficient mice on a C57BL/6 resistant background following L. major infection. Our results clearly demonstrate that TLR2 or TLR4 aze dispensable to control the outcome of the disease as the TLR2 and TLR4 knockout mice developed a protective Th1 response. With the aim of determining a potential TLR candidate important in the initiation of the Thl response, we assessed the mRNA expression of different TLRs (TLR1 to TLR9) using quantitative real-time RT-PCR at different time points during the first week of infection. The results clearly showed an upregulation of TLR7 and TLR9 mRNA expression during the early phase of infection in resistant C57BL/6 mice but not in susceptible BALB/c mice. To provide in vivo evidence for the role for, these TLRs in the outcome of cutaneous leishmaniasis, studies using TLR7 and TLR9 deficient mice on a resistant C57BL/6 background were performed. The TLR7 deficient mice developed a resistance phenotype that was comparable with C57BL/6 wild type mice. Thus, the presence of TLR7 is not indispensable for the development of a Th1 response and resistance to infection. On the contrary, TLR9 deficient mice on the C57BL/6 resistant background showed high variability in the outcome of the disease. Although some mice behave as resistant C57BL/6 mice, half of them developed high lesion following infection and showed a decrease in IFN-γ production and an increase in IL-4 as compared to wild type mice. These results suggest that TLR9 may be involved in the control of infection. To test the hypothesis that regulatory T cells (Treg) are playing a role in the high variability in the disease outcome in TLR9 deficient mice, depletion of CD4+CD25+ T cells with a specific antibody three days before infection with L. major were performed Interestingly, these treated mice developed large lesions, low IL-4 and decreased IFN-γ producion when compared to untreated mice. A better understanding of the mechanism by which Treg cells influence the outcome of the disease in TLR9 deficient mice following L. major infection is currently under investigation. Altogether, this study demonstrates the importance of TLR9 in the induction of a protective T'h1 response, a process that is involved in the resolution of the lesion induced by L. major infection. 1.2 RÉSUMÉ Le rôle de la réponse immunitaire innée a longtemps été négligé quant à l'impact qu'elle pourrait avoir dans l'initiation d'une réponse immune adaptative efficace dirigée contre un pathogène. Si l'importance des récepteurs Toll-like (TLR) du système inné dans la reconnaissance des virus et bactéries a été démontrée, son rôle dans la défense contre les pathogènes eucaryotes reste encore très élusif. Récemment, il a été montré que les voies de signalisation provenant de l'activation des TLRs pouvaient initier la réponse immunitaire innée et adaptative après une infection avec le parasite protozoaire Leishmania major (L. major). Dans un modèle marin d'infection avec L. major alors que la plupart des souches de souris telles que C57BL/6 sont résistantes à l'infection et développent une réponse immunitaire de type T helper 1 (Th1) induite par IL-12, peu de souches dont les BALB/c sont sensibles et développent une réponse Th2 induite par IL-4. La différentiation Th1/Th2 est un événement qui prend place de manière définitive lors de la première semaine après infection. Les événements précoces promouvant le développement d'une réponse Th1 ou Th2 n'étant pas connus, l'objectif de ce travail a été de démontrer un rôle des TLRs dans l'initiation d'une réponse immune innée et adaptative suite à l'infection par L. major. Nous avons démontré que MyD88, une molécule importante dans le processus de signalisation des TLRs, est nécessaire pour que les souris résistantes C57BL/6 développent une réponse Th1 protectrice. L'importance du rôle de TLR2 et TLR4 dans la reconnaissance du parasite Leishmania ayant été démontrée, nous avons privilégié l'analyse de la réponse immunitaire suite à une infection in vivo de souris déficiente en TLR2 ou TLR4 sur un fond génétique résistant. Les résultats obtenus montrent que la présence de ces récepteurs n'est pas indispensable pour le contrôle de l'infection et la polarisation d'une réponse Th1 caractéristique de la résistance à L. major. Cependant d'autres TLRs peuvent aussi activer la voie de signalisation MyD88 dépendante. L'expression de l'ARNm des différents TLRs dans les ganglions drainant de souris sensibles et résistantes pendant la première semaine d'infection a été déterminée par PCR quantitative en temps réel. Les résultats obtenus montrent que l'ARNm de TLR7 et TLR9 était régulé positivement suite à l'infection par L. major chez les souris résistantes C57BL/6 alors qu'aucune modulation n'était détectable chez les souris sensibles BALB/c. Le rôle des récepteurs TLR7 et TLR9 a donc été évalué par l'infection par L. major des souris déficientes en TLR7 et TLR9 sur fond génétique C57BL/6. Nos résultats ont clairement démontré que les souris déficientes en TLR7 montrent une réponse immunitaire identique à celle des souris résistantes C57BL/6, signifiant que TLR7 n'est pas indispensable au développement d'une Th1 ainsi qu'au contrôle de la parasitémie. Paz contre, les souris déficientes en TLR9 sur un fond génétique résistant ont montré une grande variabilité dans la réponse à l'infection. En effet, la moitié des souris deviennent sensibles à l'infection, ceci étant associé à une diminution dans la production d'IFN-γ et à une augmentation de la production d'IL-4. Ces résultats suggèrent que TLR9 est impliqué dans le contrôle de la lésion et de la réponse immunitaire suite à l'infection avec L. major. Cependant les résultats avec les souris déficientes en TLR9 montrant une grande hétérogénéité et une balance Th1/Th2 instable, nous avons émis l'hypothèse que les cellules T régulatrices pouvaient être impliquées dans ce phénomène. Nous avons effectivement constaté qu'après déplétion des cellules CD4+CD25+, les souris déficientes en TLR9 développent des lésions aussi grandes que les souris BALB/c après infection par L. major. Cependant le nombre de parasites reste le même que chez les souris C57BL/6. De plus la production d'IL-4 ainsi que celle d'IFN-γ reste extrêment bas. Les mécanismes régulateurs impliqués dans ce processus sont en cours d'analyse. Ce travail met en évidence l'importance du TLR9 dans le développement d'une réponse Th1 lors d'une infection avec L. major, un processus nécessaire pour la résistance à l'infection. 1.3 RESUME POUR UN LARGE PUBLIC La leishmaniose est une maladie parasitaire répandue dans le monde entier et touchant plus de 88 pays. L'incidence mondiale de la leishmaniose cutanée et de 1 à 1,5 million de nouveaux cas par année. Plus de 12 millions de personnes sont affectées par la maladie et 350 millions de personnes sont une population à risque. Un modèle marin d'infection avec Leishmania major (L. major) a été établi qui reproduit plusieurs tableaux cliniques observés dans le cas de la leishmaniose cutanée chez l'homme. L'analyse de la réponse immunitaire dans les souris infectées par L. major a permis de distinguer deux groupes : les souris de la plupart des souches telles que C57BL/6 sont résistantes à l'infection et développent une réponse immunitaire de type T helper 1 (Th1), alors que quelques souches dont les BALB/c sont sensibles et développent une réponse de type Th2. La réponse immune adaptative dans le modèle d'infection avec L. major à été largement étudiée. Cependant, les événements précoces déterminants pour le développement d'une réponse Th1 ou Th2 restent encore très flous. Récemment, plusieurs publications ont montré que les récepteurs Toll-like (TLR) peuvent contribuer à l'initiation de la réponse immunitaire lors d'une infection avec le parasite intracellulaire L. major. Dans ce travail de thèse, nous avons étudié le rôle de MyD88, une molécule importante dans le processus de signalisation des TLRs, dans la réponse immune suite à une infection avec L. major. En l'absence de MyD88, les souris normalement résistantes à l'infection avec L. major deviennent sensibles et développent des lésions importantes. Ces souris ne sont plus capables de développer une réponse Thl, normalement caractéristique de leur phénotype résistant. Nous avons ensuite tenté de comprendre quels TLRs, plus précisément, pouvait être impliqué dans ce processus. Malgré quelques évidences démontrant que TLR2 et TLR4 pouvaient avoir un rôle important dans l'initiation d'une réponse immunitaire adaptative à Leishmania, nous avons montré que, in vivo après infection avec L. major, la déficience d'un de ces récepteurs n'était pas suffisante à faire basculer la réponse immunitaire. Les souris C57BL/6 déficient en TLR2 ou TLR4 peuvent parfaitement contrôler l'évolution de la maladie. De plus, ces souris, malgré l'absence de TLR2 ou TLR4, sont capables de monter une parfaite réponse Thl. Etant donné que TLR2 et TLR4 n'étaient pas essentiels pour la résistance à la maladie, nous avons analysé les TLRs, parmi les 12 décrits qui pouvaient être indispensables au développement d'une réponse de type Th1 associée à la résistance à l'infection par Leishmania. Nos expériences ont montré que l'expression de l'ARN messager (ARNm) de TLR7 et TLR9 était modulée suite à l'infection par L. major chez la souris résistante C57BL/6 alors qu'aucune modulation n'était visible chez les souris sensible BALB/c. Pensant que ces TLRs pourraient jouer un rôle dans la réponse immunitaire au parasite, nous avons étudié l'évolution de l'infection dans les souris déficientes en TLR7 et TLR9. Nos résultats ont clairement démontré que TLR7 n'était pas indispensable à la résistance au parasite alors que l'absence de TLR9 avait des conséquences radicales sur le contrôle de la lésion et de la réponse immunitaire suite à l'infection avec L. major. Ce travail révèle ainsi l'importance du TLR9 dans le développement d'une réponse Th1 lors d'une infection avec L. major, un processus nécessaire pour la résistance à l'infection. Il est a noté que nos résultats sont en accord avec le fait que les motifs CpG, qui sont des immunostimulateurs interagissant avec le TLR9, ont une activité adjuvante importante dans la préparation de vaccins contre la leishmaniose. Une meilleure compréhension des mécanismes immunologiques impliquant le TLR9 dans la reconnaissance du parasite est alors indispensable pour le développement de vaccins thérapeutiques efficaces.

Development of model observers applied to 3D breast tomosynthesis microcalcifications and masses

The development of model observers for mimicking human detection strategies has followed from symmetric signals in simple noise to increasingly complex backgrounds. In this study we implement different model observers for the complex task of detecting a signal in a 3D image stack. The backgrounds come from real breast tomosynthesis acquisitions and the signals were simulated and reconstructed within the volume. Two different tasks relevant to the early detection of breast cancer were considered: detecting an 8 mm mass and detecting a cluster of microcalcifications. The model observers were calculated using a channelized Hotelling observer (CHO) with dense difference-of-Gaussian channels, and a modified (Partial prewhitening [PPW]) observer which was adapted to realistic signals which are not circularly symmetric. The sustained temporal sensitivity function was used to filter the images before applying the spatial templates. For a frame rate of five frames per second, the only CHO that we calculated performed worse than the humans in a 4-AFC experiment. The other observers were variations of PPW and outperformed human observers in every single case. This initial frame rate was a rather low speed and the temporal filtering did not affect the results compared to a data set with no human temporal effects taken into account. We subsequently investigated two higher speeds at 5, 15 and 30 frames per second. We observed that for large masses, the two types of model observers investigated outperformed the human observers and would be suitable with the appropriate addition of internal noise. However, for microcalcifications both only the PPW observer consistently outperformed the humans. The study demonstrated the possibility of using a model observer which takes into account the temporal effects of scrolling through an image stack while being able to effectively detect a range of mass sizes and distributions.