Sistema Endocanabinóide e Manifestações Neuropsiquiátricas

Resumo: O sistema endocanabinóide caracteriza-se por ser um sistema neuromodulatório lipídico, que está envolvido em vários processos fisiológicos (sensação de apetite, dor, humor e memória). É constituído pelos seus receptores (CB1 e CB2), ligandos endógenos (AEA e 2-AG) e um sistema enzimáticos que sintetiza e degrada os endocanabinóides. Os receptores CB1, com maior expressão no sistema nervoso central, são responsáveis pelos efeitos psicotrópicos do cannabis (THC), têm a sua localização preferente na região do hipocampo, amígdala, cerebelo, gânglios da base e néocortex (em áreas frontais ou de associação). A sua acção recai sobretudo na acção neuromoduladora de neurónios glutamatérigcos e gabaérgicos. O consumo de canabinoides exógenos é prevalente nas populações pediátricas e interessa ao clínico conhecer as suas manifestações clínicas. Este trabalho pretende caracterizar este sistema neurotransmissor bem como os diversos canabinóides endógenos e exógenos e dar a conhecer as manifestações neuropsiquiátricas da toma de canabinóides, cada vez mais prevalente na população adolescente. Foram resgatados também todos os artigos com referência a intoxicação por canabinóides na primeira infância.

A eficiência energética nas redes de telecomunicações e tecnologias de informação e comunicação

A presente tese pretende fazer uma abordagem ao crescimento dos consumos de energia elétrica, que se tem verificado, nos últimos anos, no setor das telecomunicações e das tecnologias de informação; devido ao constante crescimento das redes, dos equipamentos a ela ligados e do tráfego que nelas transita. Num contexto de globalização da economia, no qual, as redes de telecomunicações e de energia elétrica são dois dos maiores contribuintes, a presente tese procura encontrar enquadramentos e soluções para um dos maiores desafios que a humanidade enfrenta atualmente, e que em parte, é consequente dessa globalização: encontrar novas fontes e formas de utilização da energia, -particularmente da energia elétrica - para que a humanidade continue a usufruir, de uma forma sustentável, dos benefícios que a mesma proporciona. Na primeira parte, procura-se fazer uma abordagem que utiliza fontes de informação e conhecimento, do mercado global, nomeadamente, entidades reguladoras e normalizadoras, operadores, fornecedores de tecnologias e consumidores, que abrangessem os três maiores mercados mundiais – União Europeia, Estados Unidos da América e Ásia-Pacífico. Considerou-se fundamental fazê-lo, por se tratar de uma dissertação no âmbito de um Mestrado com o selo de garantia EUR-ACE. Ao longo da dissertação analisou-se a temática da eficiência energética nas redes de telecomunicações e das tecnologias de informação e comunicação, um tema cada vez mais pertinente, já que o número de pessoas com ligações à Internet, já supera os 3 mil milhões, e as redes passaram a ser o meio por onde são transmitidos, a cada segundo, terabytes de sinais de voz, dados e vídeo. Procurou-se encontrar as linhas de orientação que estão a ser traçadas, para otimizar os consumos energéticos, de um complexo sistema convergente de redes e serviços, formado por entidades reguladoras e normalizadoras, operadores, fornecedores de tecnologias e consumidores, onde nem sempre as fronteiras estão perfeitamente definidas. Perante a constatação da realidade exposta, analisou-se as políticas energéticas desenvolvidas nos últimos anos, pelos vários players do mercado das telecomunicações, das tecnologias de informação e dos sistemas elétricos de energia bem como algumas métricas e objetivos comumente aceites. viii São analisados os contributos das partes interessadas, para o desenvolvimento de políticas energéticas eficazes, por forma a permitirem uma implementação, que considere o funcionamento dos equipamentos como um todo, e não de uma forma isolada como tradicionalmente o assunto era abordado. As especificidades na forma como funcionam as redes de telecomunicações e respetivos equipamentos, são expostas sobre várias óticas, comprovando-se que a temática da eficiência energética é uma das áreas mais difíceis lidar, de todas as consideradas nas políticas energéticas. Demonstrou-se que muitos dos equipamentos não estão otimizados em termos de gestão de energia, procurou-se evidenciar as consequências dessa realidade, uma vez que os equipamentos referidos, têm a necessidade de estar permanentemente a ser alimentados pela rede de energia elétrica, para garantir as funções para que foram projetados. Da pesquisa efetuada e descrita ao longo da dissertação, constatamos o empenho de toda a comunidade científica, operadores e agências de energia e de telecomunicações, em resolver o problema, já que há a consciencialização de que o ritmo de crescimento da rede e equipamentos terminais, é superior ao registado na melhoria da eficiência energética dos vários componentes e equipamentos terminais. Na segunda parte do relatório da tese, procurou-se testar a aplicabilidade das normas e recomendações dos organismos que tutelam a atividade a nível global - algumas publicadas nos últimos 2 anos - a um caso prático. Um edifício hospitalar de média dimensão. Foi elaborada uma aplicação informática, que suportada numa metodologia padronizada, seja capaz de fazer a avaliação da eficiência energética dos equipamentos serviços de telecomunicações de informação e comunicação em funcionamento do hospital. Por dificuldades de disponibilidade dos responsáveis do edifício, os resultados ficaram aquém do esperado. Conseguiu-se desenhar a aplicação, inventariar-se apenas parte dos equipamentos. Demonstrou-se que, a forma como alguns equipamentos estão a ser utilizados, não cumprem regras de utilização racional e eficiente. Procurou-se sensibilizar alguns dos responsáveis, para a necessidade de alterar comportamentos e prosseguir o processo de inventariação, por forma, a que o trabalho iniciado atinja os objetivos propostos.

Detecção do uso de drogas de abuso por estudantes de medicina de uma universidade privada

O uso de drogas entre estudantes universitários está cada dia mais difundido. Os índices de uso de álcool e drogas ilícitas podem ser maiores na população universitária do que na população em geral. OBJETIVO: Este trabalho procurou detectar quais são as drogas de abuso usadas pelos estudantes de medicina de universidade privada de Curitiba para posterior implementação de programa de prevenção secundária nesta população. MÉTODOS: Durante 106 dias, em 2006, foi aplicada adaptação virtual do questionário Alcohol, Smoking and Substance Involvement Screening Test (ASSIST) aos 209 estudantes de medicina participantes do presente trabalho. RESULTADOS: Oitenta e oito (42%) estudantes participaram. A maioria era solteira (88%) e tinham entre 17 e 25 anos (85%). Setenta e oito por cento usou álcool pelo menos uma vez na vida. O uso na vida de tabaco foi de 39%; cannabis sativa 26%, inalantes 22% e estimulantes 11%. DISCUSSÃO: Os resultados encontrados são semelhantes aos de outras pesquisas em universidades e mostram alto número de usuários de drogas, especialmente o álcool. Essa é uma situação preocupante e aponta a importância da instituição educacional na prevenção da dependência química. CONCLUSÃO: O ambiente universitário influencia o uso de drogas e novas estratégias de prevenção são necessárias.

Uso de substâncias psicoativas entre universitários de medicina da Universidade Federal do Espírito Santo

OBJETIVO: Traçar o perfil do uso de substâncias psicoativas entre os universitários do Curso de Medicina do Centro de Ciências da Saúde da Universidade Federal do Espírito Santo. MÉTODOS: Trata-se de um estudo exploratório, descritivo, transversal e quantitativo, desenvolvido com 168 universitários, do primeiro ao último ano do curso de medicina. O instrumento utilizado na coleta de dados foi o Questionário sobre o Uso de Drogas, uma adaptação do questionário proposto pela OMS¹. Os dados foram tabulados por meio do programa Statistical Package for the Social Science (SPSS)². RESULTADOS: Ao todo, 54,8% dos universitários são do sexo feminino, 76,8% se encontram na faixa etária de 17 a 22 anos e 50% pertencem à classe social B. Quanto ao uso de substâncias psicoativas, 86,9% relataram uso na vida de álcool, seguido de tabaco (22,0%), solventes (15,5%), anfetaminas (10,1%), cannabis sativa (9,5%), alucinógenos com 1,8% e barbitúricos com 0,6%. CONCLUSÃO: Faz-se necessária a prevenção do uso indevido de substâncias psicoativas entre universitários, por meio de disciplinas curriculares que abordem a temática e de programas de prevenção destinados a essa população.

Comportamentos de risco na juventude: Uma perspetiva de género e interseccional

Tese de Doutoramento em Psicologia - Especialidade em Psicologia Social

Velhas e novas drogas: impactos da toxicodependência: estudo de caso na cidade de Braga

Dissertação de mestrado em Sociologia (área de especialização em Organizações e Trabalho)

Efecto de los canabinoides en la regulación de la absorción de nacl y la producción de no en la rama ascendente gruesa de Henle.

El riñón es el principal órgano que controla el volumen extracelular y la presión arterial. La rama ascendente gruesa del asa Henle es un segmento del nefrón que reabsorbe 20-30% de la carga de sal filtrada. En particular, la retención inapropiada de sal de este segmento puede provocar o contribuir a diversas formas de hipertensión. Se ha demostrado que el óxido nítrico (NO; por su nomenclatura química sugerida por la IUPAC) en la rama ascendente gruesa de Henle actúa como un autacoide, e inhibe la absorción de sal en este segmento. Por lo tanto, el aumento de la producción de NO puede contribuir significativamente a la excreción sal y de agua. La activación del sistema endógeno de canabinoides por derivados sintéticos y naturales de cannabis sativa, aumentan la excreción urinaria de sodio y agua en humanos y en varios modelos animales. Estos datos indican que los canabinoides desempeñan un rol preponderante en la retención de sal y agua. Uno de los principales mecanismos que intervienen en la excreción y retención de agua y sal es el transporte tubular. Actualmente, no está claro el papel de los canabinoides en el transporte tubular, cómo éstas moléculas afectan la absorción de sal en la rama ascendente gruesa de Henle, o si estos efectos están mediados por los cambios en la producción del NO. La hipótesis de este trabajo es que la activación del sistema de canabinoides a través los receptores CB1, inhiben la absorción de NaCl en la rama ascendente gruesa de Henle mediante el aumento de la producción del NO. La hipótesis de este trabajo será dividida en dos Objetivos específicos: Objetivo específico I. Estudiar la hipótesis que: La activación de los receptores CB1 inhiben la absorción del NaCl en la rama ascendente gruesa de Henle. Se medirá el transporte el la rama ascendente gruesa de Henle en presencia y ausencia de activadores e inhibidores del sistema de canabinoides. También se estudiarán los transportadores involucrados en la inhibición de la absorción de sal producida por los canabinoides en este segmento del nefrón. Objetivo especifico II. Estudiar la hipótesis que: La activación de los receptores CB1 inhibe el transporte en la rama ascendente gruesa de Henle a través de un aumento en la producción del autacoide diurético NO. Se estudiará la producción de NO inducida por canabinoides en la rama ascendente del asa de Henle en tiempo real y en túbulos intactos. Se estudiarán también los mecanismos por los cuales los canabinoides producen una inhibición del transporte en la rama ascendente del asa de Henle, entre ellos la producción del NO. Se abordarán estos objetivos mediante técnicas fisiológicas, biológicas, farmacológicas y bioquímicas. Estos resultados darán una mejor comprensión de los mecanismos implicados en la regulación y el mantenimiento de la absorción de sal en general y, en particular, pueden conducir a la elaboración de una nueva era de diuréticos.

First use of multiple substances: Identification of meaningful patterns

Context: Understanding the process through which adolescents and young adults are trying legal and illegal substances is a crucial point for the development of tailored prevention and treatment programs. However, patterns of substance first use can be very complex when multiple substances are considered, requiring reduction into a few meaningful number of categories. Data: We used data from a survey on adolescent and young adult health conducted in 2002 in Switzerland. Answers from 2212 subjects aged 19 and 20 were included. The first consumption ever of 10 substances (tobacco, cannabis, medicine to get high, sniff (volatile substances, and inhalants), ecstasy, GHB, LSD, cocaine, methadone, and heroin) was considered for a grand total of 516 different patterns. Methods: In a first step, automatic clustering was used to decrease the number of patterns to 50. Then, two groups of substance use experts, three social field workers, and three toxicologists and health professionals, were asked to reduce them into a maximum of 10 meaningful categories. Results: Classifications obtained through our methodology are of practical interest by revealing associations invisible to purely automatic algorithms. The article includes a detailed analysis of both final classifications, and a discussion on the advantages and limitations of our approach.

Psychiatric comorbidity and additional abuse of drugs in maintenance treatment with l- and d,l-methadone.

Sixty d,l- or l-methadone treated patients in maintenance therapy were interviewed for additional drug abuse and psychiatric comorbidity; 51.7% of the entire population had a comorbid Axis-I disorder, with a higher prevalence in females (P=0.05). Comorbid patients tended to have higher abuse of benzodiazepines, alcohol, cannabis, and cocaine, but not of heroin. They had received a significantly lower d,l- (P<0.05) and l-methadone dose than non-comorbid subjects. The duration of maintenance treatment showed an inverse relationship to frequency of additional heroin intake (P<0.01). Patients with additional heroin intake over the past 30 days had been treated with a significantly lower l-methadone dosage (P<0.05) than patients without. Axis-I comorbidity appears to be decreased when relatively higher dosages of d,l- (and l-methadone) are administered; comorbid individuals, however, were on significantly lower dosages. Finally, l-, but not d,l-methadone seems to be more effective in reducing additional heroin abuse.

Correlates of extracurricular sport participation among Swiss adolescents.

BACKGROUND: Based on a large national survey on the health of adolescents, this paper focuses on the socio-demographic and lifestyle correlates of sport practice among Swiss adolescents. The SMASH2002 database includes 7428 vocational apprentices and high school students between the ages of 16 and 20 who answered a self-administered anonymous questionnaire containing 565 items targeting perceived health, health attitudes and behaviour. Weekly episodes of extracurricular sport activity were measured by a four-category scale, and the sample was dichotomised between active (>or=two episodes of sport/week) and inactive (<two episodes of sport/week) respondents. Thirty percent of female respondents and 40.2% of male respondents reported engaging in sport activity at least two to three times a week; another 9.7% of the female and 19.4% of the male respondents reported participating in least one sport activity each day (p<0.01). The percentage of active respondents was higher among students than among vocational apprentices (p<.01), and the rates of sport activity decreased more sharply over time among the apprentices than among the students (p<0.01). Most active adolescents reported having a better feeling of well-being than their inactive peers [among male students: odds ratio (OR): 3.13; 95% confidence interval (95%CI): 1.28-7.70]. The percentage of active females who reported being on a diet was high, and female apprentices exhibited higher involvement in dieting than their inactive peers (OR: 1.68; 95%CI: 1.32-2.14). Relative to the inactive male respondents, the proportion of active male respondents smoking was lower; however, a lower proportion of the latter group did not report drunkenness, and the percentage of those who reported lifetime cannabis consumption was higher among active than inactive students (females, OR:1.57; 95%CI:1.09-2.25; males, OR:1.80; 95%CI: 20-2.69). CONCLUSION: Organised sport activities should be better tailored to the work schedules of apprentices. Practitioners should be aware of the potential for problematic behaviour in the area of dieting and substance use among a subset of sport-oriented adolescents.

Sexual dysfunction among young men : prevalence and associated factors

Les dysfonctions sexuelles représentent une préoccupation importante et parfois mésestimée dans la population masculine générale. L'éjaculation précoce et les dysfonctions érectiles faisant partie des dysfonctions sexuelles les plus fréquentes, nous avons choisi, dans le présent article, de nous concentrer sur ces deux aspects. Selon plusieurs études, la prévalence d'éjaculation précoce se situe entre 17 et 30%. Les associations décrites avec l'éjaculation précoce concernent le stress, la dépression et un jeune âge (<25 ans). La prévalence de dysfonction érectile, quant à elle, oscille entre 2 et plus de 80% dépendant principalement de l'âge. Beaucoup d'autres facteurs associés ont été décrits dans la littérature, tels que le diabète, les pathologies cardiovasculaires ou neurologiques, les médicaments, l'obésité ou l'inactivité physique. Tous ces facteurs étant plus fréquents au sein de populations vieillissantes, nous disposons de peu d'études concernant la dysfonction érectile chez de jeunes hommes. Notre étude propose donc d'évaluer la prévalence d'éjaculation précoce et de dysfonction érectile chez une population de jeunes hommes et d'étudier les associations possibles avec les consommations de substances, l'index de masse corporelle (IMC), l'activité physique ou la santé mentale. Chaque homme suisse entre 18 et 25 ans est appelé à participer à 2 journées de recrutement militaire. De septembre 2010 à mai 2011, les jeunes hommes recrutés à Lausanne et à Zürich (N= 9761) ont été invités à participer à l'étude C-SURF (Cohort Study on Substance Use Risk Factors). 5276 d'entre eux acceptèrent de répondre au questionnaire complet, et 73% (N=3886) le firent de manière effective. Le but de notre recherche étant d'étudier les dysfonctions sexuelles, nous nous sommes concentrés sur les participants sexuellement actifs (N=2507) et les avons divisés en 2 groupes, selon qu'ils présentaient ou non la dysfonction étudiée. Pour chaque dysfonction (éjaculation précoce et dysfonction érectile), nous avons utilisé une analyse bivariée afin de comparer les deux groupes (avec ou sans trouble) quant à d'éventuels facteurs associés. A cause de la nature transversale de l'étude, nous ne pouvions pas postuler de lien de cause à effet entre ces facteurs et les dysfonctions sexuelles, raison pour laquelle nous avons choisi d'utiliser des modèles log-linéaires pour mettre en exergue les associations significatives. Nos résultats montrent une prévalence d'éjaculation précoce de 11.4% avec comme associations principales la consommation de tabac et de drogues illégales (autres que le cannabis). La prévalence des dysfonctions érectiles est quant à elle proche du 30% et s'associe principalement avec l'usage de médicaments, ainsi qu'avec la santé physique et la santé mentale. Un jeune homme suisse sur trois souffre ainsi d'au moins une dysfonction sexuelle. Beaucoup de facteurs compromettants pour la santé y sont possiblement associés, raison pour laquelle les professionnels de la santé devraient saisir chaque occasion pour parler de sexualité avec leurs jeunes patients de sexe masculin.

Administering brief motivational interventions to young men: Results from a pilot census transmissible study among 19 year-old francophone Swiss men.

AIMS - To pilot the implementation of brief motivational intervention (BMI) among conscripts, and to test the effectiveness of BMI in young men voluntarily showing up for a single face-to-face alcohol BMI session. Participants were conscripts attending the army recruitment process in Lausanne. This process is mandatory for all Swiss males at age 19 and Lausanne serves all francophone Swiss men. METHODS - Of 3'227 young men that were seen during the army recruitment procedures, 445 voluntarily showed up for a BMI and 367 were included in the study (exclusions were random and unsystematic and related to organizational aspects in the recruitment center). After an initial assessment, subjects were randomized into two groups: an immediate BMI and a 6-month delayed BMI (waiting list design). A 6-month follow-up assessment was conducted in both groups. BMI was a face-to-face 20 minutes counseling session with a psychologist trained in motivational interviewing at baseline and a telephone session for the control group at follow-up. Strategies of BMI included the exploration and evocation of a possible behavior change, importance of future change, readiness to change, and commitment to change. A filmed example of such an intervention is available in French at www.alcoologie.ch. RESULTS - All procedures are now fully implemented and working and the provision of preventive efforts found general approval by the army. 3'227 were eligible for BMI and 445 of them (13.8%) showed up for receiving a BMI. 367 were included in the study, 181 in the BMI group and 186 in the control group. More than 86% of those included were reached at follow-up. With one exception all findings on alcohol use went in the expected direction, i.e. a stronger decrease in alcohol use (or a smaller increase as for usual weekly drinking amount) in the BMI group. The risk for risky single occasion drinking (RSOD) decreased from 57% at-risk users at baseline to 50.6%, i.e. a 6.4% point decrease in the BMI group, while there was only a 0.6% point decrease (from 57.5% to 56.9%) in the control group. Moreover, the study showed that there was a likelihood of crossover effects for other substances like tobacco smoking and cannabis use. Despite these encouraging and consistent positive findings, none reached significance at conventional levels (p < 0.05). DISCUSSION - Data suggest a beneficial impact of BMI on alcohol use outcomes and potential effect on other substance use in 19-year old men attending the army recruitment and showing up voluntarily for BMI. As the main aim was to implement and test feasibility of conducting BMI in this setting none of our findings reached statistical significance. The consistency of findings across measures and substances, however, raises hope that non-significance in the present study does not mean no effect, but mainly insufficient power of this pilot study. [Authors]

Intérêt de l'éthylglucuronide comme marqueur d'abus d'alcool, aspects analytiques, diagnostiques et médico-légaux

RESUMEUne consommation excessive et chronique d'alcool est associée à une augmentation significative de la morbidité et de la mortalité. L'identification de marqueurs biologiques fiables, permettant de mettre en évidence une consommation excessive et chronique, présente donc un intérêt certain pour prévenir les conséquences néfastes de l'abus d'alcool. L'approche couramment employée consiste à mesurer les marqueurs biologiques indirects dans le sang, tels que les marqueurs hépatiques dont l'augmentation peut résulter d'une consommation chronique et excessive d'alcool. Cependant, leur valeur diagnostique est souvent limitée par leur manque de sensibilité et/ou de spécificité et leur combinaison est généralement recommandée pour améliorer le diagnostic. A ce jour, il n'existe pas de marqueur biologique permettant le diagnostic fiable d'une consommation chronique et excessive d'alcool.L'objectif principal de cette thèse était d'évaluer la pertinence de l'éthylglucuronide (EtG), un métabolite direct de l'éthanol présentant la particularité d'être incorporé dans les cheveux, comme marqueur d'une consommation chronique et excessive d'alcool. Dans un premier temps, une revue de la littérature a permis de dresser un état des lieux de l'usage de l'EtG et d'identifier les axes de réflexion. L'EtG s'est révélé être un marqueur efficace pour identifier une consommation chronique et excessive d'alcool. Cependant, l'absence de seuil de positivité fiable et une méconnaissance des facteurs influençant l'incorporation de l'EtG dans les cheveux ont été mises en évidence. Afin d'investiguer ces différents points, deux études ont été conduites : (1) une étude chez le rat pour tenter de comprendre les facteurs influençant l'incorporation de l'EtG dans les cheveux et étudier la relation entre la quantité d'alcool administrée et la concentration d'EtG mesurée dans les cheveux; et (2) une étude clinique afin de déterminer les performances diagnostiques de l'EtG comme marqueur d'une consommation excessive et chronique d'alcool. Une méthode analytique sensible et sélective par chromatographic gazeuse couplée à la spectrométrie de masse en tandem a été développée et appliquée à l'analyse de l'EtG dans les cheveux.Le sang semblait jouer un rôle majeur dans l'incorporation de l'EtG dans les poils. Son incorporation n'était pas influencée par la pigmentation. La concentration d'EtG mesurée dans les poils de rats reflétait la dose d'éthanol administrée. De plus, la mesure de l'EtG dans les cheveux humains a démontré de très bonnes performances diagnostiques pour détecter une consommation excessive et chronique d'alcool. Les performances diagnostiques de l'EtG surpassaient celles des marqueurs hépatiques usuels seuls ou combinés. L'EtG n'était pas influencé par l'âge, le sexe ou l'indice de masse corporelle. Un seuil de positivité de 25 pg/mg permettait de détecter les consommateurs à usage nocif avec une grande fiabilité. Un seuil de positivité de 9 pg/mg permettait de détecter les consommateurs à risque.SUMMARYChronic and excessive alcohol consumption is associated with a significant increase of morbidity and mortality. The identification of a reliable biomarker to detect chronic and excessive alcohol consumers would be valuable to prevent alcohol's harmful effects. The combined analysis of 2 or more hepatic biomarkers, which are known to be increased following sustained alcohol consumption, is usually applied to enhance the diagnostic performance in identifying chronic and excessive alcohol consumers. However, their diagnostic value is often limited by their lack of sensitivity and / or specificity and their combination is generally recommended to improve diagnosis. To date, there are no reliable biomarkers available for diagnosing chronic and excessive alcohol consumption.The main objective of this research was to evaluate the relevance of EtG, a direct alcohol metabolite, as a biomarker of chronic and excessive alcohol consumption, thanks to its characteristic to incorporate into hair. First, a review of literature on the use of EtG was carried out. EtG demonstrated strong potential in detecting chronic and excessive alcohol consumption. However, the lack of reliable cutoff and the unawareness of factors that affect the EtG incorporation into hair were stressed. To investigate these points, two studies have been conducted: (1) a nonclinical study in rats to determine the factors affecting the incorporation of EtG into hair as well as to investigate the relationship between the amount of alcohol administered and the EtG concentration measured in hair; and (2) a clinical study to determine the diagnostic performance of EtG as a biomarker for the identification of chronic and excessive alcohol consumers. A sensitive and specific Gas Chromatography-Mass Spectrometry coupled to tandem Mass Spectrometry method has been developed and applied to hair EtG analysis.Bloodstream seemed to play a major role in the EtG incorporation into hair. EtG incorporation into rat hair was not affected by hair pigmentation. EtG concentration in rat hair appeared to reflect the EtG concentration in blood. Besides, EtG demonstrated strong diagnostic performance in detecting both heavy alcohol consumption and at-risk alcohol consumption, and clearly outperformed diagnostic performance of hepatic biomarkers. In contrast with hepatic biomarkers, EtG was not associated with age, gender or body mass index. A reliable cutoff value of 25 pg/mg allowed to detect heavy drinkers; a reliable cutoff value of 9 pg/mg allowed to detect at-risk drinkers.

Chemical profiling of different hashish seizures by gas chromatography-mass spectrometry and statistical methodology: a case report

Limited information is available regarding the methodology required to characterize hashish seizures for assessing the presence or the absence of a chemical link between two seizures. This casework report presents the methodology applied for assessing that two different police seizures were coming from the same block before this latter one was split. The chemical signature was extracted using GC-MS analysis and the implemented methodology consists in a study of intra- and inter-variability distributions based on the measurement of the chemical profiles similarity using a number of hashish seizures and the calculation of the Pearson correlation coefficient. Different statistical scenarios (i.e., a combination of data pretreatment techniques and selection of target compounds) were tested to find the most discriminating one. Seven compounds showing high discrimination capabilities were selected on which a specific statistical data pretreatment was applied. Based on the results, the statistical model built for comparing the hashish seizures leads to low error rates. Therefore, the implemented methodology is suitable for the chemical profiling of hashish seizures.

On the use of reporter bacteria for measuring availability of organic contaminants

Natural environments are constantly challenged by the release of hydrophobic organic contaminants, which represent a threat for both the ecosystem and human health. Despite a substantial degradation by naturally occurring micro-organisms, a non negligible fraction of these pollutants tend to persist in soil and sediments due to their reduced accessibility to microbial degraders. This lack of 'bioavailability' is acknowledged as a key parameter for the natural and stimulated clean-up (bioremediation) of contaminated sites. We developed a bacterial bioreporter that responds to the presence of polyaromatic hydrocarbons (PAHs) by the production of the green fluorescent protein (GFP), based on the PAH-degrading bacterium Burkholderia sartisoli. We showed in this study that the bacterial biosensor B. sartisoli strain RP037 was faithfully reporting the degradation of naphthalene and phenanthrene (two PAHs of low molecular weight) via the production of GFP. What is more, the magnitude of GFP induction was influenced by change in the PAH flux triggered by a variety of physico-chemical parameters, such as the contact surface between the pollutant and the aqueous suspension. Further experiments permitted to test the influence of dissolved organic matter, which is an important component of natural habitats and can interact with organic pollutants. In addition, we tested the influence of two types of biosurfactants (tensio-active agents produced by living organisms) on phenanthrene's degradation by RP037. Interestingly, the surfactant's effects on the biodegradation rate appeared to depend on the type of biosurfactant and probably on the type of bacterial strain. Finally, we tagged B. sartisoli strain RP037 with a constitutively expressed mCherry fluorescent protein. The presence of mCherry allowed us to visualize the bacteria in complex samples even when GFP production was not induced. The new strain RP037-mChe embedded in a gel patch was used to detect PAH fluxes from a point source, such as a non-aqueous liquid or particles of contaminated soil. In parallel, we also developed and tested a so-called multiwell bacterial biosensor platform, which permitted the simultaneous use of four different reporter strains for the detection of major crude oil components (e.g., saturated hydrocarbons, mono- and polyaromatics) in aqueous samples. We specifically constructed the strain B. sartisoli RP007 (pPROBE-phn-luxAB) for the detection of naphthalene and phenanthrene. It was equipped with a reporter plasmid similar to the one in strain RP037, except that the gfp gene was replaced by the genes luxAB, which encoded the bacterial luciferase. The strain was implemented in the biosensor platform and detected an equivalent naphthalene concentration in oil spilled-sea water. We also cloned the gene for the transcriptional activator AlkS and the operator/promoter region of the operon alkSB1GHJ from the alkane-degrader bacterium Alcanivorax borkumensis strain SK2 in order to construct a new bacterial biosensor with higher sensitivity towards long-chain alkanes. However, the resulting strain showed no increased light emission in presence of tetradecane (C14), while it still efficiently reported low concentrations of octane (C8). RÉSUMÉ : Les écosystèmes naturels sont constamment exposés à nombre de contaminants organiques hydrophobes (COHs) d'origine industrielle, agricole ou même naturelle. Les COHs menacent à la fois l'environnement, le bien-être des espèces animales et végétales et la santé humaine, mais ils peuvent être dégradés par des micro-organismes tels que les bactéries et les champignons, qui peuvent être capables des les transformer en produits inoffensifs comme le gaz carbonique et l'eau. La biodégradation des COHs est cependant fréquemment limitée par leur pauvre disponibilité envers les organismes qui les dégradent. Ainsi, bien que la biodégradation opère partiellement, les COHs persistent dans l'environnement à de faibles concentrations qui potentiellement peuvent encore causer des effets toxiques chroniques. Puisque la plupart des COHs peuvent être métabolisés par l'activité microbienne, leur persistance a généralement pour origine des contraintes physico-chimiques plutôt que biologiques. Par exemple, leur solubilité dans l'eau très limitée réduit leur prise par des consommateurs potentiels. De plus, l'adsorption à la matière organique et la séquestration dans les micropores du sol participent à réduire leur disponibilité envers les microbes. Les processus de biodisponibilité, c'est-à-dire les processus qui gouvernent la dissolution et la prise de polluants par les organismes vivants, sont généralement perçus comme des paramètres clés pour la dépollution (bioremédiation) naturelle et stimulée des sites contaminés. Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) sont un modèle de COH produits par les activités aussi bien humaines que naturelles, et listés comme des contaminants chroniques de l'air, des sols et des sédiments. Ils peuvent être dégradés par un vaste nombre d'espèces bactériennes mais leur taux de biodégradation est souvent limité par les contraintes mentionnées ci-dessus. Afin de comprendre les processus de biodisponibilité pour les cellules bactériennes, nous avons décidé d'utiliser les bactéries elles-mêmes pour détecter et rapporter les flux de COH. Ceci a été réalisé par l'application d'une stratégie de conception visant à produire des bactéries `biocapteurs-rapporteurs', qui littéralement s'allument lorsqu'elles détectent un composé cible pour lequel elles ont été conçues. En premier lieu, nous nous sommes concentrés sur Burkholderia sartisoli (souche RP007), une bactérie isolée du sol et consommatrice de HAP .Cette souche a servi de base à la construction d'un circuit génétique permettant la formation de la protéine autofluorescente GFP dès que les cellules détectent le naphtalène ou le phénanthrène, deux HAP de faible masse moléculaire. En effet, nous avons pu montrer que la bactérie obtenue, la souche RP037 de B. sartisoli, produit une fluorescence GFP grandissante lors d'une exposition en culture liquide à du phénanthrène sous forme cristalline (0.5 mg par ml de milieu de culture). Nous avons découvert que pour une induction optimale il était nécessaire de fournir aux cellules une source additionnelle de carbone sous la forme d'acétate, ou sinon seul un nombre limité de cellules deviennent induites. Malgré cela, le phénanthrène a induit une réponse très hétérogène au sein de la population de cellules, avec quelques cellules pauvrement induites tandis que d'autres l'étaient très fortement. La raison de cette hétérogénéité extrême, même dans des cultures liquides mélangées, reste pour le moment incertaine. Plus important, nous avons pu montrer que l'amplitude de l'induction de GFP dépendait de paramètres physiques affectant le flux de phénanthrène aux cellules, tels que : la surface de contact entre le phénanthrène solide et la phase aqueuse ; l'ajout de surfactant ; le scellement de phénanthrène à l'intérieur de billes de polymères (Model Polymer Release System) ; la dissolution du phénanthrène dans un fluide gras immiscible à l'eau. Nous en avons conclu que la souche RP037 détecte convenablement des flux de phénantrène et nous avons proposé une relation entre le transfert de masse de phénanthrène et la production de GFP. Nous avons par la suite utilisé la souche afin d'examiner l'effet de plusieurs paramètres chimiques connus dans la littérature pour influencer la biodisponibilité des HAP. Premièrement, les acides humiques. Quelques rapports font état que la disponibilité des HAP pourrait être augmentée par la présence de matière organique dissoute. Nous avons mesuré l'induction de GFP comme fonction de l'exposition des cellules RP037 au phénanthrène ou au naphtalène en présence ou absence d'acides humiques dans la culture. Nous avons testé des concentrations d'acides humiques de 0.1 et 10 mg/L, tandis que le phénanthrène était ajouté via l'heptamethylnonane (HMN), un liquide non aqueux, ce qui au préalable avait produit le plus haut flux constant de phénanthrène aux cellules. De plus, nous avons utilisé des tests en phase gazeuse avec des concentrations d'acides humiques de 0.1, 10 et 1000 mg/L mais avec du naphtalène. Contrairement à ce que décrit la littérature, nos résultats ont indiqué que dans ces conditions l'expression de GFP en fonction de l'exposition au phénanthrène dans des cultures en croissance de la souche RP037 n'était pas modifiée par la présence d'acides humiques. D'un autre côté, le test en phase gazeuse avec du naphtalène a montré que 1000 mg/L d'acides humiques abaissent légèrement mais significativement la production de GFP dans les cellules de RP037. Nous avons conclu qu'il n'y a pas d'effet général des acides humiques sur la disponibilité des HAP pour les bactéries. Par la suite, nous nous sommes demandé si des biosurfactants modifieraient la disponibilité du phénanthrène pour les bactéries. Les surfactants sont souvent décrits dans la littérature comme des moyens d'accroître la biodisponibilité des COHs. Les surfactants sont des agents tensio-actifs qui augmentent la solubilité apparente de COH en les dissolvant à l'intérieur de micelles. Nous avons ainsi testé si des biosurfactants (des surfactants produits par des organismes vivants) peuvent être utilisé pour augmenter la biodisponibilité du phénanthrène pour la souche B. sartisoli RP037. Premièrement, nous avons tenté d'obtenir des biosurfactants produits par une autre bactérie vivant en co-culture avec les biocapteurs bactériens. Deuxièmement, nous avons utilisé des biosurfactants purifiés. La co-cultivation en présence de la bactérie productrice de lipopeptide Pseudomonas putida souche PCL1445 a augmenté l'expression de GFP induite par le phénanthrène chez B. sartisoli en comparaison des cultures simples, mais cet effet n'était pas significativement différent lorsque la souche RP037 était co-cultivée avec un mutant de P. putida ne produisant pas de lipopeptides. L'ajout de lipopeptides partiellement purifiés dans la culture de RP037 a résulté en une réduction de la tension de surface, mais n'a pas provoqué de changement dans l'expression de GFP. D'un autre côté, l'ajout d'une solution commerciale de rhamnolipides (un autre type de biosurfactants produits par Pseudomonas spp.) a facilité la dégradation du phénanthrène par la souche RP037 et induit une expression de GFP élevée dans une plus grande proportion de cellules. Nous avons ainsi conclu que les effets des biosurfactants sont mesurables à l'aide de la souche biocapteur, mais que ceux-ci sont dépendants du type de surfactant utilisé conjointement avec le phénanthrène. La question suivante que nous avons abordée était si les tests utilisant des biocapteurs peuvent être améliorés de manière à ce que les flux de HAP provenant de matériel contaminé soient détectés. Les tests en milieu liquide avec des échantillons de sol ne fournissant pas de mesures, et sachant que les concentrations de HAP dans l'eau sont en général extrêmement basses, nous avons conçu des tests de diffusion dans lesquels nous pouvons étudier l'induction par les HAPs en fonction de la distance aux cellules. Le biocapteur bactérien B. sartisoli souche RP037 a été marqué avec une seconde protéine fluorescente (mCherry), qui est constitutivement exprimée dans les cellules et leur confère une fluorescence rouge/rose. La souche résultante RP037-mChe témoigne d'une fluorescence rouge constitutive mais n'induit la fluorescence verte qu'en présence de naphtalène ou de phénanthrène. La présence d'un marqueur fluorescent constitutif nous permet de visualiser les biocapteurs bactériens plus facilement parmi des particules de sol. Un test de diffusion a été conçu en préparant un gel fait d'une suspension de cellules mélangées à 0.5 % d'agarose. Des bandes de gel de dimensions 0.5 x 2 cm x 1 mm ont été montées dans des chambres d'incubation et exposées à des sources de HAP (soit dissouts dans du HMN ou en tant que matériel solide, puis appliqués à une extrémité de la bande). En utilisant ce montage expérimental, le naphtalène ou le phénanthrène (dissouts dans du HMN à une concentration de 2.5 µg/µl) ont induit un gradient d'intensité de fluorescence GFP après 24 heures d'incubation, tandis que la fluorescence mCherry demeurait comparable. Un sol contaminé par des HAPs (provenant d'un ancien site de production de gaz) a induit la production de GFP à un niveau comparable à celui du naphtalène. Des biocapteurs bactériens individuels ont également détecté un flux de phénanthrène dans un gel contenant des particules de sol amendées avec 1 et 10 mg/g de phénanthrène. Ceci a montré que le test de diffusion peut être utilisé pour mesurer des flux de HAP provenant de matériel contaminé. D'un autre côté, la sensibilité est encore très basse pour plusieurs sols contaminés, et l'autofluorescence de certains échantillons rend difficile l'identification de la réponse de la GFP chez les cellules. Pour terminer, un des points majeurs de ce travail a été la production et la validation d'une plateforme multi-puits de biocapteurs bactériens, qui a permis l'emploi simultané de plusieurs souches différentes de biocapteurs pour la détection des constituants principaux du pétrole. Pour cela nous avons choisi les alcanes linéaires, les composés mono-aromatiques, les biphényls et les composés poly-aromatiques. De plus, nous avons utilisé un capteur pour la génotoxicité afin de détecter la `toxicité globale' dans des échantillons aqueux. Plusieurs efforts d'ingénierie ont été investis de manière à compléter ce set. En premier lieu, chaque souche a été équipée avec soit gfp, soit luxAB en tant que signal rapporteur. Deuxièmement, puisqu'aucune souche de biocapteur n'était disponible pour les HAP ou pour les alcanes à longues chaînes, nous avons spécifiquement construit deux nouveaux biocapteurs. L'un d'eux est également basé sur B. sartisoli RP007, que nous avons équipé avec le plasmide pPROBE-phn-luxAB pour la détection du naphtalène et du phénanthrène mais avec production de luciférase bactérienne. Un autre est un nouveau biocapteur bactérien pour les alcanes. Bien que nous possédions une souche Escherichia coli DHS α (pGEc74, pJAMA7) détectant les alcanes courts de manière satisfaisante, la présence des alcanes à longues chaînes n'était pas rapportée efficacement. Nous avons cloné le gène de l'activateur transcriptionnel A1kS ainsi que la région opérateur/promoteur de l'opéron alkSB1GHJ chez la bactérie dégradant les alcanes Alcanivorax borkumensis souche SK2, afin de construire un nouveau biocapteur bactérien bénéficiant d'une sensibilité accrue envers les alcanes à longues chaînes. Cependant, la souche résultante E. coli DHSα (pAlk3} n'a pas montré d'émission de lumière augmentée en présence de tétradécane (C14), tandis qu'elle rapportait toujours efficacement de basses concentrations d'octane (C8). De manière surprenante, l'utilisation de A. borkumensis en tant que souche hôte pour le nouveau plasmide rapporteur basé sur la GFP a totalement supprimé la sensibilité pour l'octane, tandis que la détection de tétradécane n'était pas accrue. Cet aspect devra être résolu dans de futurs travaux. Pour calibrer la plateforme de biocapteurs, nous avons simulé une fuite de pétrole en mer dans une bouteille en verre ouverte de 5L contenant 2L d'eau de mer contaminée avec 20 ml (1%) de pétrole brut. La phase aqueuse a été échantillonée à intervalles réguliers après la fuite durant une période allant jusqu'à une semaine tandis que les principaux contaminants pétroliers étaient mesurés via les biocapteurs. L'émission de bioluminescence a été mesurée de manière à déterminer la réponse des biocapteurs et une calibration intégrée faite avec des inducteurs types a servi à calculer des concentrations d'équivalents inducteurs dans l'échantillon. E. coli a été utilisée en tant que souche hôte pour la plupart des spécificités des biocapteurs, à l'exception de la détection du naphtalène et du phénanthrène pour lesquels nous avons utilisé B. sartisoli. Cette souche, cependant, peut être employée plus ou moins selon la même procédure. Il est intéressant de noter que le pétrole répandu a produit une apparition séquentielle de composés dissouts dans la phase aqueuse, ceux-ci .étant détectables par les biocapteurs. Ce profil contenait d'abord les alcanes à courtes chaînes et les BTEX (c'est-à dire benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes), apparaissant entre des minutes et des heures après que le pétrole a été versé. Leurs concentrations aqueuses ont par la suite fortement décru dans l'eau échantillonnée après 24 heures, à cause de la volatilisation ou de la biodégradation. Après quelques jours d'incubation, ces composés sont devenus indétectables. Les HAPs, en revanche, sont apparus plus tard que les alcanes et les BTEX, et leur concentration a augmenté de pair avec un temps d'incubation prolongé. Aucun signal significatif n'a été mis en évidence avec le biocapteur pour le biphényl ou pour la génotoxicité. Ceci démontre l'utilité de ces biocapteurs, spécifiquement pour la détection des composés pétroliers, comprenant les alcanes à courtes chaînes, les BTEX et les HAPs légers.