Gene expression mapping in neuropathic pain : molecular plasticity in nociceptors and superficial dorsal horn

RESUME : La douleur neuropathique est le résultat d'une lésion ou d'un dysfonctionnement du système nerveux. Les symptômes qui suivent la douleur neuropathique sont sévères et leur traitement inefficace. Une meilleure approche thérapeutique peut être proposée en se basant sur les mécanismes pathologiques de la douleur neuropathique. Lors d'une lésion périphérique une douleur neuropathique peut se développer et affecter le territoire des nerfs lésés mais aussi les territoires adjacents des nerfs non-lésés. Une hyperexcitabilité des neurones apparaît au niveau des ganglions spinaux (DRG) et de la corne dorsale (DH) de la moelle épinière. Le but de ce travail consiste à mettre en évidence les modifications moléculaires associées aux nocicepteurs lésés et non-lésés au niveau des DRG et des laminae I et II de la corne dorsale, là où l'information nociceptive est intégrée. Pour étudier les changements moléculaires liés à la douleur neuropathique nous utilisons le modèle animal d'épargne du nerf sural (spared nerve injury model, SNI) une semaine après la lésion. Pour la sélection du tissu d'intérêt nous avons employé la technique de la microdissection au laser, afin de sélectionner une sous-population spécifique de cellules (notamment les nocicepteurs lésés ou non-lésés) mais également de prélever le tissu correspondant dans les laminae superficielles. Ce travail est couplé à l'analyse à large spectre du transcriptome par puce ADN (microarray). Par ailleurs, nous avons étudié les courants électriques et les propriétés biophysiques des canaux sodiques (Na,,ls) dans les neurones lésés et non-lésés des DRG. Aussi bien dans le système nerveux périphérique, entre les neurones lésés et non-lésés, qu'au niveau central avec les aires recevant les projections des nocicepteurs lésés ou non-lésés, l'analyse du transcriptome montre des différences de profil d'expression. En effet, nous avons constaté des changements transcriptionnels importants dans les nocicepteurs lésés (1561 gènes, > 1.5x et pairwise comparaison > 77%) ainsi que dans les laminae correspondantes (618 gènes), alors que ces modifications transcriptionelles sont mineures au niveau des nocicepteurs non-lésés (60 gènes), mais important dans leurs laminae de projection (459 gènes). Au niveau des nocicepteurs, en utilisant la classification par groupes fonctionnels (Gene Ontology), nous avons observé que plusieurs processus biologiques sont modifiés. Ainsi des fonctions telles que la traduction des signaux cellulaires, l'organisation du cytosquelette ainsi que les mécanismes de réponse au stress sont affectés. Par contre dans les neurones non-lésés seuls les processus biologiques liés au métabolisme et au développement sont modifiés. Au niveau de la corne dorsale de la moelle, nous avons observé des modifications importantes des processus immuno-inflammatoires dans l'aire affectée par les nerfs lésés et des changements associés à l'organisation et la transmission synaptique au niveau de l'aire des nerfs non-lésés. L'analyse approfondie des canaux sodiques a démontré plusieurs changements d'expression, principalement dans les neurones lésés. Les analyses fonctionnelles n'indiquent aucune différence entre les densités de courant tétrodotoxine-sensible (TTX-S) dans les neurones lésés et non-lésés même si les niveaux d'expression des ARNm des sous-unités TTX-S sont modifiés dans les neurones lésés. L'inactivation basale dépendante du voltage des canaux tétrodotoxine-insensible (TTX-R) est déplacée vers des potentiels positifs dans les cellules lésées et non-lésées. En revanche la vitesse de récupération des courants TTX-S et TTX-R après inactivation est accélérée dans les neurones lésés. Ces changements pourraient être à l'origine de l'altération de l'activité électrique des neurones sensoriels dans le contexte des douleurs neuropathiques. En résumé, ces résultats suggèrent l'existence de mécanismes différenciés affectant les neurones lésés et les neurones adjacents non-lésés lors de la mise en place la douleur neuropathique. De plus, les changements centraux au niveau de la moelle épinière qui surviennent après lésion sont probablement intégrés différemment selon la perception de signaux des neurones périphériques lésés ou non-lésés. En conclusion, ces modulations complexes et distinctes sont probablement des acteurs essentiels impliqués dans la genèse et la persistance des douleurs neuropathiques. ABSTRACT : Neuropathic pain (NP) results from damage or dysfunction of the peripheral or central nervous system. Symptoms associated with NP are severe and difficult to treat. Targeting NP mechanisms and their translation into symptoms may offer a better therapeutic approach.Hyperexcitability of the peripheral and central nervous system occurs in the dorsal root ganglia (DRG) and the dorsal horn (DH) of the spinal cord. We aimed to identify transcriptional variations in injured and in adjacent non-injured nociceptors as well as in corresponding laminae I and II of DH receiving their inputs.We investigated changes one week after the injury induced by the spared nerve injury model of NP. We employed the laser capture microdissection (LCM) for the procurement of specific cell-types (enrichment in nociceptors of injured/non-injured neurons) and laminae in combination with transcriptional analysis by microarray. In addition, we studied functionál properties and currents of sodium channels (Nav1s) in injured and neighboring non-injured DRG neurons.Microarray analysis at the periphery between injured and non-injured DRG neurons and centrally between the area of central projections from injured and non-injured neurons show significant and differential expression patterns. We reported changes in injured nociceptors (1561 genes, > 1.5 fold, >77% pairwise comparison) and in corresponding DH laminae (618 genes), while less modifications occurred in non-injured nociceptors (60 genes) and in corresponding DH laminae (459 genes). At the periphery, we observed by Gene Ontology the involvement of multiple biological processes in injured neurons such as signal transduction, cytoskeleton organization or stress responses. On contrast, functional overrepresentations in non-injured neurons were noted only in metabolic or developmentally related mechanisms. At the level of superficial laminae of the dorsal horn, we reported changes of immune and inflammatory processes in injured-related DH and changes associated with synaptic organization and transmission in DH corresponding to non-injured neurons. Further transcriptional analysis of Nav1s indicated several changes in injured neurons. Functional analyses of Nav1s have established no difference in tetrodotoxin-sensitive (TTX-S) current densities in both injured and non-injured neurons, despite changes in TTX-S Nav1s subunit mRNA levels. The tetrodotoxin-resistant (TTX-R) voltage dependence of steady state inactivation was shifted to more positive potentials in both injured and non-injured neurons, and the rate of recovery from inactivation of TTX-S and TTX-R currents was accelerated in injured neurons. These changes may lead to alterations in neuronal electrogenesis. Taken together, these findings suggest different mechanisms occurring in the injured neurons and the adjacent non-injured ones. Moreover, central changes after injury are probably driven in a different manner if they receive inputs from injured or non-injured neurons. Together, these distinct and complex modulations may contribute to NP.

Evaluación de un nuevo método de sutura para la cirugía endoscopica transluminal a través de orificios naturales en un modelo animal

Natural Orifice Transluminal Endoscopic Surgery (NOTES) is a novel, potentially less invasive alternative to laparoscopic surgery. However, the problems of transluminal access and closure represent significant obstacles to its successful introduction in humans. Objective: to evaluate the feasibility and safety of a novel device designed for transluminal access and closure in a survival porcine model. Subjects: Four adult female Yorkshire pigs were used in the study. Interventions: While under general anesthesia, the animals were prepared with multiple tap water enemas followed by instillation of an antibiotic suspension and povidone-iodine lavage. At a distance of 15 to 20 cm from the anus, the prototype device (LSI Solutions, Victor, NY, USA) deployed a circumscribing purse-string suture around the planned incision site and subsequently used a blade mechanism to create a 2.5-cm linear incision. The transcolonic incision was then closed by cinching and securing the purse-string suture with a titanium knot by use of a separate hand-activated suture-locking device. Main Outcome Measurements: The animals were monitored daily for signs of peritonitis and sepsis and were survived for 14 days. The peritoneal cavity was examined for peritonitis, and the colonic incision site was examined for wound dehiscence, pericolic abscess formation, and gross adhesions. Tissue samples from both incisional and random peritoneal sites were obtained for histologic examination. Results: Transcolonic incision and closure were successful in all 4 animals. The device performed in a rapid and reproducible fashion. All animals recovered without septic complications. At necropsy, there was no evidence of peritonitis, abscesses, or wound dehiscence. Salpingocolonic and colovesicular adhesions were noted in 3 of 4 animals. Histologic examination revealed microabscesses at the incision site in all animals. Conclusions: The prototype incision and closure device represents a promising solution to the problems of transluminal access for NOTES. The presence of incision-related adhesions and microabscesses signal the need for further refinement in aseptic technique. 

Assessment and analysis of mechanical allodynia-like behavior induced by spared nerve injury (SNI) in the mouse

Rrésumé: La première description dans une publication médicale des douleurs neuropathiques remonte à 1872, le Dr S.W. Mitchell les résumant ainsi [...]" la causalgie est la plus terrible des tortures qu'une lésion nerveuse puisse entraîner "[...]. Par définition, la douleur neuropathique est une douleur chronique faisant suite à une lésion ou dysfonction du système nerveux. Malgré les progrès faits dans la compréhension de ce syndrome, le détail des mécanismes impliqués nous échappe encore et son traitement reste insuffisant car moins de 50% des patients sont soulagés par les thérapies actuelles. Différents modèles expérimentaux ont été élaborés chez l'animal de laboratoire, en particulier des modèles de lésion de nerfs périphériques chez le rat, permettant des investigations tant moléculaires que fonctionnelles des mécanismes impliqués dans le développement de ces douleurs. En revanche, peu de modèles existent chez la souris, alors que cet animal, grâce à la transgénèse, est très fréquemment utilisé pour l'approche fonctionnelle ciblée sur un gène. Dans l'étude présentée ici, nous avons évalué chez la souris C57BL/6 l'adaptation d'un modèle neuropathique, proposé une nouvelle modalité de mesure de la sensibilité douloureuse adaptée à la souris et défini une méthode d'analyse performante des résultats. Ce modèle, dit de lésion avec épargne nerveuse (spared Werve injury, SNI), consiste en la lésion de deux des trois branches du nerf sciatique, soit les nerfs peronier commun et tibial. La troisième branche, le nerf sural est laissé intact et c'est dans le territoire cutané de ce dernier que la sensibilité douloureuse à des stimulations mécaniques est enregistrée. Des filaments calibrés de force croissante sont appliqués sur la surface de la patte impliquée et la fréquence relative de retrait de la patte a été modélisée mathématiquement et analysée par un modèle statistique intégrant tous les paramètres de l'expérience (mixed-effects model). Des variantes chirurgicales lésant séquentiellement les trois branches du nerf sciatique ainsi que la réponse en fonction du sexe de l'animal ont également été évaluées. La lésion SNI entraîne une hypersensibilité mécanique marquée comparativement aux souris avec chirurgie contrôle; cet effet est constant entre les animaux et persiste durant les quatre semaines de l'étude. De subtiles différences entre les variables, y compris une divergence de sensibilité mécanique entre les sexes, ont été démontrées. La nécessité de léser le nerf tibial pour le développement des symptômes a également été documentée par notre méthode d'évaluation et d'analyse. En conclusion, nous avons validé le modèle SNI chez la souris par l'apparition d'un symptôme reproductible et apparenté à l'allodynie mécanique décrite par les patients souffrant de douleurs neuropathiques. Nous avons développé des méthodes d'enregistrement et d'analyse de la sensibilité douloureuse sensibles qui permettent la mise en évidence de facteurs intrinsèques et extrinsèques de variation de la réponse. Le modèle SNI utilisé chez des souris génétiquement modifiées, de par sa précision et reproductibilité, pourra permettre la discrimination de facteurs génétiques et épigénétiques contribuant au développement et à la persistance de douleurs neuropathiques.

Experimental evaluation of an electromechanical artificial urinary sphincter in an animal model.

WHAT'S KNOWN ON THE SUBJECT? AND WHAT DOES THE STUDY ADD?: The AMS 800 urinary control system is the gold standard for the treatment of urinary incontinence due to sphincter insufficiency. Despite excellent functional outcome and latest technological improvements, the revision rate remains significant. To overcome the shortcomings of the current device, we developed a modern electromechanical artificial urinary sphincter. The results demonstrated that this new sphincter is effective and well tolerated up to 3 months. This preliminary study represents a first step in the clinical application of novel technologies and an alternative compression mechanism to the urethra. OBJECTIVES: To evaluate the effectiveness in continence achievement of a new electromechanical artificial urinary sphincter (emAUS) in an animal model. To assess urethral response and animal general response to short-term and mid-term activation of the emAUS. MATERIALS AND METHODS: The principle of the emAUS is electromechanical induction of alternating compression of successive segments of the urethra by a series of cuffs activated by artificial muscles. Between February 2009 and May 2010 the emAUS was implanted in 17 sheep divided into three groups. The first phase aimed to measure bladder leak point pressure during the activation of the device. The second and third phases aimed to assess tissue response to the presence of the device after 2-9 weeks and after 3 months respectively. Histopathological and immunohistochemistry evaluation of the urethra was performed. RESULTS: Bladder leak point pressure was measured at levels between 1091 ± 30.6 cmH2 O and 1244.1 ± 99 cmH2 O (mean ± standard deviation) depending on the number of cuffs used. At gross examination, the explanted urethra showed no sign of infection, atrophy or stricture. On microscopic examination no significant difference in structure was found between urethral structure surrounded by a cuff and control urethra. In the peripheral tissues, the implanted material elicited a chronic foreign body reaction. Apart from one case, specimens did not show significant presence of lymphocytes, polymorphonuclear leucocytes, necrosis or cell degeneration. Immunohistochemistry confirmed the absence of macrophages in the samples. CONCLUSIONS: This animal study shows that the emAUS can provide continence. This new electronic controlled sequential alternating compression mechanism can avoid damage to urethral vascularity, at least up to 3 months after implantation. After this positive proof of concept, long-term studies are needed before clinical application could be considered.

Nouveau modèle de remboursement : un plafond pour le prix des traitements innovants très coûteux

Cet article présente le nouveau modèle de remboursement proposé par l'industrie pharmaceutique pour des traitements très coûteux : le "capping model" ou CAP. Les autorités acceptent le remboursement d'un montant plafond et l'industrie prend en charge un éventuel dépassement de coût du traitement.

Avian erythrocytes have functional mitochondria, opening novel perspectives for birds as animal models in the study of ageing.

BACKGROUND: In contrast to mammalian erythrocytes, which have lost their nucleus and mitochondria during maturation, the erythrocytes of almost all other vertebrate species are nucleated throughout their lifespan. Little research has been done however to test for the presence and functionality of mitochondria in these cells, especially for birds. Here, we investigated those two points in erythrocytes of one common avian model: the zebra finch (Taeniopygia guttata). RESULTS: Transmission electron microscopy showed the presence of mitochondria in erythrocytes of this small passerine bird, especially after removal of haemoglobin interferences. High-resolution respirometry revealed increased or decreased rates of oxygen consumption by erythrocytes in response to the addition of respiratory chain substrates or inhibitors, respectively. Fluorometric assays confirmed the production of mitochondrial superoxide by avian erythrocytes. Interestingly, measurements of plasmatic oxidative markers indicated lower oxidative stress in blood of the zebra finch compared to a size-matched mammalian model, the mouse. CONCLUSIONS: Altogether, those findings demonstrate that avian erythrocytes possess functional mitochondria in terms of respiratory activities and reactive oxygen species (ROS) production. Interestingly, since blood oxidative stress was lower for our avian model compared to a size-matched mammalian, our results also challenge the idea that mitochondrial ROS production could have been one actor leading to this loss during the course of evolution. Opportunities to assess mitochondrial functioning in avian erythrocytes open new perspectives in the use of birds as models for longitudinal studies of ageing via lifelong blood sampling of the same subjects.

Biometal muscle to restore atrial transport function in a permanent atrial fibrillation animal model: a potential tool in the treatment of end-stage heart failure.

BACKGROUND: Half of the patients with end-stage heart failure suffer from persistent atrial fibrillation (AF). Atrial kick (AK) accounts for 10-15% of the ejection fraction. A device restoring AK should significantly improve cardiac output (CO) and possibly delay ventricular assist device (VAD) implantation. This study has been designed to assess the mechanical effects of a motorless pump on the right chambers of the heart in an animal model. METHODS: Atripump is a dome-shaped biometal actuator electrically driven by a pacemaker-like control unit. In eight sheep, the device was sutured onto the right atrium (RA). AF was simulated with rapid atrial pacing. RA ejection fraction (EF) was assessed with intracardiac ultrasound (ICUS) in baseline, AF and assisted-AF status. In two animals, the pump was left in place for 4 weeks and then explanted. Histology examination was carried out. The mean values for single measurement per animal with +/-SD were analysed. RESULTS: The contraction rate of the device was 60 per min. RA EF was 41% in baseline, 7% in AF and 21% in assisted-AF conditions. CO was 7+/-0.5 l min(-1) in baseline, 6.2+/-0.5 l min(-1) in AF and 6.7+/-0.5 l min(-1) in assisted-AF status (p<0.01). Histology of the atrium in the chronic group showed chronic tissue inflammation and no sign of tissue necrosis. CONCLUSIONS: The artificial muscle restores the AK and improves CO. In patients with end-stage cardiac failure and permanent AF, if implanted on both sides, it would improve CO and possibly delay or even avoid complex surgical treatment such as VAD implantation.

La théorie décisionnelle appliquée à l'orientation: Le modèle PIC comme outil complémentaire

L'approche décisionnelle met l'accent sur la manière dont l'individu aborde et négocie les décisions à différents moments de son parcours. Le modèle PIC propose un outil qui permet d'accompagner le processus décisionnel systématiquement. Souvent les conseillers ont tendance à le suivre de manière intuitive. Cependant, un suivi structuré pourrait améliorer l'efficacité de leurs interventions.

Techniques of DNA-studies on prehispanic ectoparasites (Pulex sp., Pulicidae, Siphonaptera) from animal mummies of the Chiribaya Culture, Southern Peru

During a paleoparasitological survey of several animal mummies (Cavia aperea f. porcellus and Canis familiaris) from Chiribaya Baja, an archaeological site in Southern Peru, an unexpected find was made. In the well preserved fur, large numbers of mummified fleas (Pulex simulans/irritans)that parasitized the animals during life were encountered. Due to the relative recent event of the host mummification and the outstanding preservation of the fleas, an attempt for the retrieval of DNA was made. A DNA extraction and sequencing protocol for archaeological ectoparasitic remains has been established, taking additional studies for tissue and protein preservation into account. Tissue preservation was assessed with transmission electron microscopy and the protein preservation was tested through the racemisation ratios of aspartic acid. Regions of the 28S rDNA gene were successfully amplified and sequenced. Further research perspectives are outlined.

Molluscicidal effect of nicotinanilide and its intermediate compounds against a freshwater snail Lymnaea luteola, the vector of animal schistosomiasis

The molluscicidal effect of nicotinanilide was evaluated and compared with niclosamide (2',5-dichloro-4'-nitrosalicylanilide, ethanolamide salt) against different stages of the freshwater snail Lymnaea luteola i.e., eggs, immature, young mature, and adults. Calculated values of lethal concentrations (LC50 and LC90 ) showed that both nicotinanilide and niclosamide as toxic against eggs, immature, and adults. The young mature stage of the snails was comparatively more tolerant to both molluscicides than the other stages. The toxicity of the intermediate compounds of nicotinanilide against the young mature stage of the snails showed them as ineffective. The mortality pattern of the snails exposed to LC90 concentration of these molluscicides showed niclosamide to kill faster (within 8 to 9 h) than nicotinanilide (26 to 28 h). In view of the above studies it may be concluded that both molluscicides are toxic against all the stages of the L. luteola snails.

Les bisses et leurs modes d'organisation au XXIe siècle, un modèle de gestion durable ? : étude de cas à Savièse

Le décalage entre la sacralisation du principe du développement durable et la subsistance de pratiques néfastes pour l'environnement et les ressources naturelles ne va pas sans poser un certain nombre de questions sur les raisons qui expliquent cette situation; cela soulève en particulier la question de la définition exacte de ce qui peut et doit être considéré comme une exploitation durable des ressources. Dans ce contexte, ce travail se propose d'évaluer un mode de gestion dont il a été affirmé à plusieurs reprises qu'il s'agissait d'un «modèle de gestion durable»: les modes d'organisation communautaires liés à l'irrigation par les bisses, ces canaux à ciel ouvert très répandus en Valais. Notre approche, qui se situe dans la continuité des travaux sur les Régimes Institutionnels de Ressources (RIR) et repose sur une conception indéniablement forte de la durabilité, propose une grille d'analyse novatrice à travers l'assimilation des réseaux d'irrigation à des complexes multiressourciels composés des ressources eau, infrastructures (bisse) et sol. L'application rigoureuse de cette grille au cas de Savièse permet - en mettant en évidence les lacunes et les incohérences des modes de gestion qui, en 2010, sont mis en place autour du réseau encore partiellement composé de bisses - de démontrer que leur caractère durable ne va pas de soi et nécessite sans aucun doute une analyse au cas par cas.