Pulse wave amplitude drops during sleep are reliable surrogate markers of changes in cortical activity

Rapport de synthèseLe syndrome d'apnées obstructives du sommeil (SAOS) est une pathologie respiratoire fréquente. Sa prévalence est estimée entre 2 et 5% de la population adulte générale. Ses conséquences sont importantes. Notamment, une somnolence diurne, des troubles de la concentration, des troubles de la mémoire et une augmentation du risque d'accident de la route et du travail. Il représente également un facteur de risque cardiovasculaire indépendant.Ce syndrome est caractérisé par la survenue durant le sommeil d'obstructions répétées des voies aériennes supérieures. L'arrêt ou la diminution d'apport en oxygène vers les poumons entraîne des épisodes de diminution de la saturation en oxygène de l'hémoglobine. Les efforts ventilatoires visant à lever l'obstacle présent sur les voies aériennes causent de fréquents réveils à l'origine d'une fragmentation du sommeil.La polysomnographie (PSG) représente le moyen diagnostic de choix. Il consiste en l'enregistrement dans un laboratoire du sommeil et en présence d'un technicien diplômé, du tracé électroencéphalographique (EEG), de l'électrooculogramme (EOG), de l'électromyogramme mentonnier (EMG), du flux respiratoire nasal, de l'oxymétrie de pouls, de la fréquence cardiaque, de l'électrocardiogramme (ECG), des mouvements thoraciques et abdominaux, de la position du corps et des mouvements des jambes. L'examen est filmé par caméra infrarouge et les sons sont enregistrés.Cet examen permet entre autres mesures, de déterminer les événements respiratoires obstructifs nécessaires au diagnostic de syndrome d'apnée du sommeil. On définit une apnée lors d'arrêt complet du débit aérien durant au moins 10 secondes et une hypopnée en cas, soit de diminution franche de l'amplitude du flux respiratoire supérieure à 50% durant au moins 10 secondes, soit de diminution significative (20%) de l'amplitude du flux respiratoire pendant au minimum 10 secondes associée à un micro-éveil ou à une désaturation d'au moins 3% par rapport à la ligne de base. La détection des micro-éveils se fait en utilisant les dérivations électroencéphalographiques, électromyographiques et électrooculographiques. Il existe des critères visuels de reconnaissance de ces éveils transitoire: apparition de rythme alpha (8.1 à 12.0 Hz) ou beta (16 à 30 Hz) d'une durée supérieure à 3 secondes [20-21].Le diagnostic de S AOS est retenu si l'on retrouve plus de 5 événements respiratoires obstructifs par heure de sommeil associés soit à une somnolence diurne évaluée selon le score d'Epworth ou à au moins 2 symptômes parmi les suivants: sommeil non réparateur, étouffements nocturne, éveils multiples, fatigue, troubles de la concentration. Le S AOS est gradué en fonction du nombre d'événements obstructifs par heure de sommeil en léger (5 à 15), modéré (15 à 30) et sévère (>30).La polysomnographie (PSG) comporte plusieurs inconvénients pratiques. En effet, elle doit être réalisée dans un laboratoire du sommeil avec la présence permanente d'un technicien, limitant ainsi son accessibilité et entraînant des délais diagnostiques et thérapeutiques. Pour ces mêmes raisons, il s'agit d'un examen onéreux.La polygraphie respiratoire (PG) représente l'alternative diagnostique au gold standard qu'est l'examen polysomnographique. Cet examen consiste en l'enregistrement en ambulatoire, à savoir au domicile du patient, du flux nasalrespiratoire, de l'oxymétrie de pouls, de la fréquence cardiaque, de la position du corps et du ronflement (par mesure de pression).En raison de sa sensibilité et sa spécificité moindre, la PG reste recommandée uniquement en cas de forte probabilité de SAOS. Il existe deux raisons principales à l'origine de la moindre sensibilité de l'examen polygraphique. D'une part, du fait que l'état de veille ou de sommeil n'est pas déterminé avec précision, il y a dilution des événements respiratoires sur l'ensemble de l'enregistrement et non sur la période de sommeil uniquement. D'autre part, en l'absence de tracé EEG, la quantification des micro-éveils est impossible. Il n'est donc pas possible dans l'examen poly graphique, de reconnaître une hypopnée en cas de diminution de flux respiratoire de 20 à 50% non associée à un épisode de désaturation de l'hémoglobine de 3% au moins. Alors que dans l'examen polysomnographique, une telle diminution du flux respiratoire pourrait être associée à un micro-éveil et ainsi comptabilisée en tant qu'hypopnée.De ce constat est né la volonté de trouver un équivalent de micro-éveil en polygraphie, en utilisant les signaux à disposition, afin d'augmenter la sensibilité de l'examen polygraphique.Or plusieurs études ont démontrés que les micro-éveils sont associés à des réactions du système nerveux autonome. Lors des micro-éveils, on met en évidence la survenue d'une vasoconstriction périphérique. La variation du tonus sympathique associée aux micro-éveils peut être mesurée par différentes méthodes. Les variations de l'amplitude de l'onde de pouls mesurée par pulsoxymétrie représentant un marqueur fiable de la vasoconstriction périphérique associée aux micro-réveils, il paraît donc opportun d'utiliser ce marqueur autonomique disponible sur le tracé des polygraphies ambulatoires afin de renforcer la sensibilité de cet examen.Le but de l'étude est d'évaluer la sensibilité des variations de l'amplitude de l'onde de pouls pour détecter des micro-réveils corticaux afin de trouver un moyen d'augmenter la sensibilité de l'examen polygraphique et de renforcer ainsi sont pouvoir diagnostic.L'objectif est de démontrer qu'une diminution significative de l'amplitude de l'onde pouls est concomitante à une activation corticale correspondant à un micro¬réveil. Cette constatation pourrait permettre de déterminer une hypopnée, en polygraphie, par une diminution de 20 à 50% du flux respiratoire sans désaturation de 3% mais associée à une baisse significative de l'amplitude de pouls en postulant que l'événement respiratoire a entraîné un micro-réveil. On retrouve par cette méthode les mêmes critères de scoring d'événements respiratoires en polygraphie et en polysomnographie, et l'on renforce la sensibilité de la polygraphie par rapport au gold standard polysomnographique.La méthode consiste à montrer en polysomnographie qu'une diminution significative de l'amplitude de l'onde de pouls mesurée par pulsoxymétrie est associée à une activation du signal électroencéphalographique, en réalisant une analyse spectrale du tracé EEG lors des baisses d'amplitude du signal d'onde de pouls.Pour ce faire nous avons réalisé une étude rétrospective sur plus de 1000 diminutions de l'amplitude de l'onde de pouls sur les tracés de 10 sujets choisis de manière aléatoire parmi les patients référés dans notre centre du sommeil (CIRS) pour suspicion de trouble respiratoire du sommeil avec somnolence ou symptomatologie diurne.Les enregistrements nocturnes ont été effectués de manière standard dans des chambres individuelles en utilisant le système d'acquisition Embla avec l'ensemble des capteurs habituels. Les données ont été par la suite visuellement analysées et mesurées en utilisant le software Somnologica version 5.1, qui fournit un signal de l'amplitude de l'onde de pouls (puise wave amplitude - PWA).Dans un premier temps, un technicien du sommeil a réalisé une analyse visuelle du tracé EEG, en l'absence des données du signal d'amplitude d'onde de pouls. Il a déterminé les phases d'éveil et de sommeil, les stades du sommeil et les micro¬éveils selon les critères standards. Les micro-éveils sont définis lors d'un changement abrupt dans la fréquence de l'EEG avec un pattern d'ondes thêta-alpha et/ou une fréquence supérieure à 16 Hz (en l'absence de fuseau) d'une durée d'au minimum trois secondes. Si cette durée excède quinze secondes, l'événement correspond à un réveil.Puis, deux investigateurs ont analysé le signal d'amplitude d'onde de pouls, en masquant les données du tracé EEG qui inclut les micro-éveils. L'amplitude d'onde de pouls est calculée comme la différence de valeur entre le zénith et le nadir de l'onde pour chaque cycle cardiaque. Pour chaque baisse de l'amplitude d'onde de pouls, la plus grande et la plus petite amplitude sont déterminées et le pourcentage de baisse est calculé comme le rapport entre ces deux amplitudes. On retient de manière arbitraire une baisse d'au moins 20% comme étant significative. Cette limite a été choisie pour des raisons pratiques et cliniques, dès lors qu'elle représentait, à notre sens, la baisse minimale identifiable à l'inspection visuelle. Chaque baisse de PWA retenue est divisée en 5 périodes contiguës de cinq secondes chacune. Deux avant, une pendant et deux après la baisse de PWA.Pour chaque période de cinq secondes, on a pratiqué une analyse spectrale du tracé EEG correspondant. Le canal EEG C4-A1 est analysé en utilisant la transformée rapide de Fourier (FFT) pour chaque baisse de PWA et pour chaque période de cinq secondes avec une résolution de 0.2 Hz. La distribution spectrale est catégorisée dans chaque bande de fréquence: delta (0.5 à 4.0 Hz); thêta (4.1 à 8.0Hz); alpha (8.1 à 12.0 Hz); sigma (12.1 à 16 Hz) et beta (16.1 à 30.0 Hz). La densité de puissance (power density, en μΥ2 ) pour chaque bande de fréquence a été calculée et normalisée en tant que pourcentage de la puissance totale. On a déterminé, ensuite, la différence de densité de puissance entre les 5 périodes par ANOVA on the rank. Un test post hoc Tukey est été utilisé pour déterminer si les différences de densité de puissance étaient significatives. Les calculs ont été effectués à l'aide du software Sigmastat version 3.0 (Systat Software San Jose, California, USA).Le principal résultat obtenu dans cette étude est d'avoir montré une augmentation significative de la densité de puissance de l'EEG pour toutes les bandes de fréquence durant la baisse de l'amplitude de l'onde de pouls par rapport à la période avant et après la baisse. Cette augmentation est par ailleurs retrouvée dans la plupart des bande de fréquence en l'absence de micro-réveil visuellement identifié.Ce résultat témoigné donc d'une activation corticale significative associée à la diminution de l'onde de pouls. Ce résulat pourrait permettre d'utiliser les variations de l'onde de pouls dans les tracés de polygraphie comme marqueur d'une activation corticale. Cependant on peut dire que ce marqueur est plus sensible que l'analyse visuelle du tracé EEG par un technicien puisque qu'on notait une augmentation de lactivité corticale y compris en l'absence de micro-réveil visuellement identifié. L'application pratique de ces résultats nécessite donc une étude prospective complémentaire.

A cryptic heterogametic transition revealed by sex-linked DNA markers in Palearctic green toads.

In sharp contrast to birds and mammals, most cold-blooded vertebrates have homomorphic (morphologically undifferentiated) sex chromosomes. This might result either from recurrent X-Y recombination (occurring e.g. during occasional events of sex reversal) or from frequent turnovers (during which sex-determining genes are overthrown by new autosomal mutations). Evidence for turnovers is indeed mounting in fish, but very few have so far been documented in amphibians, possibly because of practical difficulties in identifying sex chromosomes. Female heterogamety (ZW) has long been established in Bufo bufo, based on sex reversal and crossing experiments. Here, we investigate a sex-linked marker identified from a laboratory cross between Palearctic green toads (Bufo viridis subgroup). The F(1) offspring produced by a female Bufo balearicus and a male Bufo siculus were phenotypically sexed, displaying an even sex ratio. A sex-specific marker detected in highly reproducible AFLP genotypes was cloned. Sequencing revealed a noncoding, microsatellite-containing fragment. Reamplification and genotyping of families of this and a reciprocal cross showed B. siculus to be male heterogametic (XY) and suggested the same system for B. balearicus. Our results thus reveal a cryptic heterogametic transition within bufonid frogs and help explain patterns of hybrid fitness within the B. viridis subgroup. Turnovers of genetic sex-determination systems may be more frequent in amphibians than previously thought and thus contribute to the prevalence of homomorphic sex chromosomes in this group.

Combining bone resorption markers and heel quantitative ultrasound to discriminate between fracture cases and controls.

This nested case-control analysis of a Swiss ambulatory cohort of elderly women assessed the discriminatory power of urinary markers of bone resorption and heel quantitative ultrasound for non-vertebral fractures. The tests all discriminated between cases and controls, but combining the two strategies yielded no additional relevant information. INTRODUCTION: Data are limited regarding the combination of bone resorption markers and heel quantitative bone ultrasound (QUS) in the detection of women at risk for fracture. METHODS: In a nested case-control analysis, we studied 368 women (mean age 76.2 +/- 3.2 years), 195 with low-trauma non-vertebral fractures and 173 without, matched for age, BMI, medical center, and follow-up duration, from a prospective study designed to predict fractures. Urinary total pyridinolines (PYD) and deoxypyridinolines (DPD) were measured by high performance liquid chromatography. All women underwent bone evaluations using Achilles+ and Sahara heel QUS. RESULTS: Areas under the receiver operating-characteristic curve (AUC) for discriminative models of the fracture group, with 95% confidence intervals, were 0.62 (0.56-0.68) and 0.59 (0.53-0.65) for PYD and DPD, and 0.64 (0.58-0.69) and 0.65 (0.59-0.71) for Achilles+ and Sahara QUS, respectively. The combination of resorption markers and QUS added no significant discriminatory information to either measurement alone with an AUC of 0.66 (0.60-0.71) for Achilles+ with PYD and 0.68 (0.62-0.73) for Sahara with PYD. CONCLUSIONS: Urinary bone resorption markers and QUS are equally discriminatory between non-vertebral fracture patients and controls. However, the combination of bone resorption markers and QUS is not better than either test used alone.

Evaluation of the specific IgG- and IgA-antibody response against immundominant Aspergillus fumigatus antigens as diagnostic markers of invasive aspergillosis

An improvement in the serological diagnostic toolbox of invasive aspergillosis (IA) is necessary. So far, most laboratories do not perform antibody detection assays at all to diagnose IA, as commercial test systems are based on crude and undefined antigen mixtures of A. fumigatus. Utilizing the A. fumigatus protein mitogillin, we could demonstrate that the use of selected characterized immunodominant antigens can improve the serodiagnosis of Aspergillus-related diseases. In an animal model we were able to identify additional 36 immunodominant antigens of a cDNA library of A. fumigatus germlings. Five selected antigens were expressed recombinantly in E. coli, purified and used for Westernblot und ELISA analyses to study the kinetics of the specific antibody response in rabbits that were infected systemically with A. fumigatus. Subsequently, the specific IgG- and IgA-antibody responses against these antigens were studied in patients suffering from proven IA and compared to healthy blood donors and patients with other forms of pneumonia. Furthermore, we examined how total IgG- and IgA-levels influence the diagnostic value of antibody detection in IA patients.

Evolutionary history of the greater white-toothed shrew (Crocidura russula) inferred from analysis of mtDNA, Y, and X chromosome markers.

We investigate the evolutionary history of the greater white-toothed shrew across its distribution in northern Africa and mainland Europe using sex-specific (mtDNA and Y chromosome) and biparental (X chromosome) markers. All three loci confirm a large divergence between eastern (Tunisia and Sardinia) and western (Morocco and mainland Europe) lineages, and application of a molecular clock to mtDNA divergence estimates indicates a more ancient separation (2.25 M yr ago) than described by some previous studies, supporting claims for taxonomic revision. Moroccan ancestry for the mainland European population is inconclusive from phylogenetic trees, but is supported by greater nucleotide diversity and a more ancient population expansion in Morocco than in Europe. Signatures of rapid population expansion in mtDNA, combined with low X and Y chromosome diversity, suggest a single colonization of mainland Europe by a small number of Moroccan shrews >38 K yr ago. This study illustrates that multilocus genetic analyses can facilitate the interpretation of species' evolutionary history but that phylogeographic inference using X and Y chromosomes is restricted by low levels of observed polymorphism.

Characterization of thirteen microsatellite markers in river and brook lampreys (Lampetra fluviatilis and L-planeri)

We describe the development based on 454 pyrosequencing technology of thirteen microsatellite markers for two closely related species of lamprey: Lampetra fluviatilis and L. planeri. The number of alleles per locus ranged from 2 to 5 in L. fluviatilis and from 2 to 6 in L. planeri. Gene diversity ranged from 0.062 to 0.718 in L. fluviatilis and from 0.322 to 0.677 in L. planeri. These markers will be helpful to study population genetic structure of both species and resolve their taxonomic status as separate species or ecotypes of a single species.

Relation between high-sensitivity C-reactive protein and cardiovascular and renal markers in a middle-income country in the African region.

BACKGROUND: High-sensitivity C-reactive protein (hs-CRP) is associated with several cardiovascular risk factors (CVRF) and with renal function markers. However, these associations have not been examined in populations in the African region. We analyzed the distribution of hs-CRP and the relationship with a broad set of CVRF, renal markers and carotid intima-media thickness (IMT), in the Seychelles (African region). METHODS: We conducted a survey in the population aged 25-64years (n=1255, participation rate: 80.2%). Analyses were restricted to persons of predominantly African descent (n=1011). RESULTS: Mean and median hs-CRP serum concentrations (mg/l) were 3.1 (SD 7.6) and 1.4 (IQR 0.7-2.9) in men and 4.5 (SD 6.7) and 2.2 (IQR 1.0-5.4) in women (p<0.001 for difference between men and women). hs-CRP was significantly associated with several conventional CVRF, and particularly strongly with markers of adiposity. With regards to renal markers, hs-CRP was strongly associated with cystatin C and with microalbuminuria but not with creatinine. hs-CRP was not associated with IMT. CONCLUSIONS: Serum concentration of hs-CRP was significantly associated with sex, several CVRF and selected renal function markers, which extends similar findings in Europe and in North America to a population in the African region. These findings can contribute to guide recommendations for the use of hs-CRP in clinical practice in the region.

A new perspective on the evolutionary history of western European Sorex araneus group revealed by paternal and maternal molecular markers.

The species of the common shrew (Sorex araneus) group are morphologically very similar, but have undergone a spectacular chromosomal evolution. We investigate here the evolutionary history of the Sorex araneus group distributed in western Europe. In particular, we clarify the position of a difficult species, S. granarius, using sex-specific (mtDNA and Y-chromosome) markers. The karyotype of S. granarius is generally considered similar to the common ancestor of the restricted group considered here. The mtDNA data (1.4 kb) confirms the close relationship between S. granarius and S. araneus sensu stricto (hereafter S. araneus s.s.), but the Y-chromosome (3.4 kb) produces a quite different picture: S. granarius is closely related to another species, S. coronatus. Comparison of mtDNA and Y-chromosome phylogenies suggests that the genetic and chromosomal evolution in this group are disconnected processes. The evolutionary history of the south-western European populations of the S. araneus group can only be understood considering secondary contacts between taxa after their divergence, implying genetic exchanges by means of hybridization and/or introgression.

Extreme homogeneity among Brazilian wheat genotypes determined by RAPD markers

Random amplified polymorphic DNA markers (RAPD) were used to estimate the variability of 14 genotypes of Brazilian wheat (Triticum aestivum L.), using a set of 50 random 10mer primers. A total of 256 reproducibly scorable DNA amplification products were obtained from 48 of the primers, 83% of which were polymorphic. Genetic distances among genotypes were calculated and a dendrogram and a principal coordinates analysis showing the genetic relationships among them were obtained. Despite the low variability found (average genetic distance of 27%), two groups of genotypes could be identified, which probably reflect how they were formed. Studies such as this one may be important in the planning and development of future improvement programs for this plant species.

Markers for sepsis diagnosis in the forensic setting: state of the art.

Reliable diagnoses of sepsis remain challenging in forensic pathology routine despite improved methods of sample collection and extensive biochemical and immunohistochemical investigations. Macroscopic findings may be elusive and have an infectious or non-infectious origin. Blood culture results can be difficult to interpret due to postmortem contamination or bacterial translocation. Lastly, peripheral and cardiac blood may be unavailable during autopsy. Procalcitonin, C-reactive protein, and interleukin-6 can be measured in biological fluids collected during autopsy and may be used as in clinical practice for diagnostic purposes. However, concentrations of these parameters may be increased due to etiologies other than bacterial infections, indicating that a combination of biomarkers could more effectively discriminate non-infectious from infectious inflammations. In this article, we propose a review of the literature pertaining to the diagnostic performance of classical and novel biomarkers of inflammation and bacterial infection in the forensic setting.