Occupational respiratory exposures to irritating and sensitizing volatile compounds deriving from cleaning products

Recent findings suggest an association between exposure to cleaning products and respiratory dysfunctions including asthma. However, little information is available about quantitative airborne exposures of professional cleaners to volatile organic compounds deriving from cleaning products. During the first phases of the study, a systematic review of cleaning products was performed. Safety data sheets were reviewed to assess the most frequently added volatile organic compounds. It was found that professional cleaning products are complex mixtures of different components (compounds in cleaning products: 3.5 ± 2.8), and more than 130 chemical substances listed in the safety data sheets were identified in 105 products. The main groups of chemicals were fragrances, glycol ethers, surfactants, solvents; and to a lesser extent phosphates, salts, detergents, pH-stabilizers, acids, and bases. Up to 75% of products contained irritant (Xi), 64% harmful (Xn) and 28% corrosive (C) labeled substances. Hazards for eyes (59%), skin (50%) and by ingestion (60%) were the most reported. Monoethanolamine, a strong irritant and known to be involved in sensitizing mechanisms as well as allergic reactions, is frequently added to cleaning products. Monoethanolamine determination in air has traditionally been difficult and air sampling and analysis methods available were little adapted for personal occupational air concentration assessments. A convenient method was developed with air sampling on impregnated glass fiber filters followed by one step desorption, gas chromatography and nitrogen phosphorous selective detection. An exposure assessment was conducted in the cleaning sector, to determine airborne concentrations of monoethanolamine, glycol ethers, and benzyl alcohol during different cleaning tasks performed by professional cleaning workers in different companies, and to determine background air concentrations of formaldehyde, a known indoor air contaminant. The occupational exposure study was carried out in 12 cleaning companies, and personal air samples were collected for monoethanolamine (n=68), glycol ethers (n=79), benzyl alcohol (n=15) and formaldehyde (n=45). All but ethylene glycol mono-n-butyl ether air concentrations measured were far below (<1/10) of the Swiss eight hours occupational exposure limits, except for butoxypropanol and benzyl alcohol, where no occupational exposure limits were available. Although only detected once, ethylene glycol mono-n-butyl ether air concentrations (n=4) were high (49.5 mg/m3 to 58.7 mg/m3), hovering at the Swiss occupational exposure limit (49 mg/m3). Background air concentrations showed no presence of monoethanolamine, while the glycol ethers were often present, and formaldehyde was universally detected. Exposures were influenced by the amount of monoethanolamine in the cleaning product, cross ventilation and spraying. The collected data was used to test an already existing exposure modeling tool during the last phases of the study. The exposure estimation of the so called Bayesian tool converged with the measured range of exposure the more air concentrations of measured exposure were added. This was best described by an inverse 2nd order equation. The results suggest that the Bayesian tool is not adapted to predict low exposures. The Bayesian tool should be tested also with other datasets describing higher exposures. Low exposures to different chemical sensitizers and irritants should be further investigated to better understand the development of respiratory disorders in cleaning workers. Prevention measures should especially focus on incorrect use of cleaning products, to avoid high air concentrations at the exposure limits. - De récentes études montrent l'existence d'un lien entre l'exposition aux produits de nettoyages et les maladies respiratoires telles que l'asthme. En revanche, encore peu d'informations sont disponibles concernant la quantité d'exposition des professionnels du secteur du nettoyage aux composants organiques volatiles provenant des produits qu'ils utilisent. Pendant la première phase de cette étude, un recueil systématique des produits professionnels utilisés dans le secteur du nettoyage a été effectué. Les fiches de données de sécurité de ces produits ont ensuite été analysées, afin de répertorier les composés organiques volatiles les plus souvent utilisés. Il a été mis en évidence que les produits de nettoyage professionnels sont des mélanges complexes de composants chimiques (composants chimiques dans les produits de nettoyage : 3.5 ± 2.8). Ainsi, plus de 130 substances listées dans les fiches de données de sécurité ont été retrouvées dans les 105 produits répertoriés. Les principales classes de substances chimiques identifiées étaient les parfums, les éthers de glycol, les agents de surface et les solvants; dans une moindre mesure, les phosphates, les sels, les détergents, les régulateurs de pH, les acides et les bases ont été identifiés. Plus de 75% des produits répertoriés contenaient des substances décrites comme irritantes (Xi), 64% nuisibles (Xn) et 28% corrosives (C). Les risques pour les yeux (59%), la peau (50%) et par ingestion (60%) était les plus mentionnés. La monoéthanolamine, un fort irritant connu pour être impliqué dans les mécanismes de sensibilisation tels que les réactions allergiques, est fréquemment ajouté aux produits de nettoyage. L'analyse de la monoéthanolamine dans l'air a été habituellement difficile et les échantillons d'air ainsi que les méthodes d'analyse déjà disponibles étaient peu adaptées à l'évaluation de la concentration individuelle d'air aux postes de travail. Une nouvelle méthode plus efficace a donc été développée en captant les échantillons d'air sur des filtres de fibre de verre imprégnés, suivi par une étape de désorption, puis une Chromatographie des gaz et enfin une détection sélective des composants d'azote. Une évaluation de l'exposition des professionnels a été réalisée dans le secteur du nettoyage afin de déterminer la concentration atmosphérique en monoéthanolamine, en éthers de glycol et en alcool benzylique au cours des différentes tâches de nettoyage effectuées par les professionnels du nettoyage dans différentes entreprises, ainsi que pour déterminer les concentrations atmosphériques de fond en formaldéhyde, un polluant de l'air intérieur bien connu. L'étude de l'exposition professionnelle a été effectuée dans 12 compagnies de nettoyage et les échantillons d'air individuels ont été collectés pour l'éthanolamine (n=68), les éthers de glycol (n=79), l'alcool benzylique (n=15) et le formaldéhyde (n=45). Toutes les substances mesurées dans l'air, excepté le 2-butoxyéthanol, étaient en-dessous (<1/10) de la valeur moyenne d'exposition aux postes de travail en Suisse (8 heures), excepté pour le butoxypropanol et l'alcool benzylique, pour lesquels aucune valeur limite d'exposition n'était disponible. Bien que détecté qu'une seule fois, les concentrations d'air de 2-butoxyéthanol (n=4) étaient élevées (49,5 mg/m3 à 58,7 mg/m3), se situant au-dessus de la frontière des valeurs limites d'exposition aux postes de travail en Suisse (49 mg/m3). Les concentrations d'air de fond n'ont montré aucune présence de monoéthanolamine, alors que les éthers de glycol étaient souvent présents et les formaldéhydes quasiment toujours détectés. L'exposition des professionnels a été influencée par la quantité de monoéthanolamine présente dans les produits de nettoyage utilisés, par la ventilation extérieure et par l'emploie de sprays. Durant la dernière phase de l'étude, les informations collectées ont été utilisées pour tester un outil de modélisation de l'exposition déjà existant, l'outil de Bayesian. L'estimation de l'exposition de cet outil convergeait avec l'exposition mesurée. Cela a été le mieux décrit par une équation du second degré inversée. Les résultats suggèrent que l'outil de Bayesian n'est pas adapté pour mettre en évidence les taux d'expositions faibles. Cet outil devrait également être testé avec d'autres ensembles de données décrivant des taux d'expositions plus élevés. L'exposition répétée à des substances chimiques ayant des propriétés irritatives et sensibilisantes devrait être investiguée d'avantage, afin de mieux comprendre l'apparition de maladies respiratoires chez les professionnels du nettoyage. Des mesures de prévention devraient tout particulièrement être orientées sur l'utilisation correcte des produits de nettoyage, afin d'éviter les concentrations d'air élevées se situant à la valeur limite d'exposition acceptée.

Ecotoxicological approaches to assess the long-term effects of four anticancer drugs and metabolites on Daphnia pulex

The aquatic environment is exposed continuously and increasingly to chemical substances such as pharmaceuticals. These medical compounds are released into the environment after having being consumed and body-excreted by patients. Pharmaceutical residues are synthetic molecules that are not always removed by traditional sewage treatment processes and thus escape degradation. Among pharmaceuticals that escape sewage treatment plants (STPs), the anticancer drugs were measured in STP effluents and natural waters. In the aquatic environment, their long-term effects at low concentrations are sparsely known on non-target species. Tamoxifen is an anticancer drug that is widely prescribed worldwide for the prevention and treatment of hormone receptor-positive breast cancers. Two of its metabolites, i.e., endoxifen and 4-hydroxy- tamoxifen (4OHTam), have high pharmacological potency in vivo and such as tamoxifen, they are excreted via faeces by patients. Tamoxifen was measured in STP effluents and natural waters but, to the best of our knowledge, its metabolites concentrations in waters have never been reported. Imatinib is another and recent anticancer compound that targets specific tumour cells. This pharmaceutical is also body excreted and because of its increasing use in cancer treatment, imatinib may reach the natural water. The effects of tamoxifen and imatinib are unknown upon more than one generation of aquatic species. And the effects of 4OHTam, endoxifen have never been studied in ecotoxicology so far. The aims of this thesis were threefold. First, the sensitivity of D. pulex exposed to tamoxifen, 4OHTam, endoxifen or imatinib was assessed using ecotoxicological experiments. Ecotoxicology is the science that considers the toxic effects of natural or synthetic substances, such as pharmaceuticals, on organisms, populations, community and ecosystem. Acute and multigenerational (2-4 generations) tests were performed on daphnids considering several studied endpoints, such as immobilisation, size, reproduction, viability and intrinsic rate of natural increase. Additional prospective assays were designed to evaluate whether 1) low concentrations of tamoxifen and 4OHTam were able to induce toxic effects when used in combination, and 2) daphnids were able to recover when offspring were withdrawn from solutions carrying the pharmaceutical. Second, the stability of tamoxifen, 4OHTam and endoxifen in incubation medium was evaluated in solution exempted from daphnids. Because the nominal concentrations of tamoxifen, 4OHTam and endoxifen did not correspond to the measured, we provide a predictive method to estimate the concentrations of these chemicals during long-term ecotoxicological tests. Finally, changes in protein expressions were analysed in D. pulex exposed 2 or 7 seven days to tamoxifen using ecotoxicoproteomic experiments with a shot-gun approach inducing a peptide fractionation step. Our results show that tamoxifen, 4OHTam and endoxifen induced adverse effects in D. pulex at environmentally relevant concentrations. At very low concentrations, these molecules displayed unusual and teratogenic effects because morphological abnormalities were observed in offspring, such as thick and short antennas, curved spines, premature neonates and aborted eggs. Tamoxifen was the most toxic compound among the test chemicals, followed by 4OHTam, endoxifen and imatinib. Tamoxifen no-observed effect concentrations (NOECs) that were calculated for size, reproduction and intrinsic rate were below or in the range of the concentrations measured in natural waters, i.e., between 0.12 µg/L and 0.67 µg/L. For instance, the tamoxifen NOECs that were calculated for reproduction were between 0.67 and 0.72 µg/L, whereas the NOEC was < 0.15 µg/L when based on morphological abnormalities. The NOECs of 4OHTam were higher but still in the same order of magnitude as tamoxifen environmental concentrations, with a value of 1.48 µg/L. Endoxifen NOEC for the intrinsic rate of natural increase (r) and the reproduction were 0.4 and 4.3 µg/L, respectively. Daphnids that were withdrawn from tamoxifen and 4OHTam were not able to recover. Also, the reproduction of D. pulex was reduced when the treated animals were exposed to the combination of tamoxifen and 4OHTam while no effects were observed when these chemicals were tested individually at the same concentration. Among the anticancer drugs that were tested during this thesis, imatinib was the less toxic molecule towards D. pulex. No effects on size and reproduction were observed within two generations, except for the first whose reproduction decreased at the highest test concentration, i.e., 626 µg/L. Our results also underline the need to use measured or predicted concentrations instead of the nominal during aquatic experiments, particularly when lipophilic molecules are tested. Indeed, notable differences between nominal (i.e., theoretical) and measured concentrations were found with tamoxifen, 4OHTam and endoxifen at all test concentrations. A cost and time sustainable method was proposed to predict the test exposure levels of these chemicals during long-term experiments. This predictive method was efficient particularly for low concentrations, which corresponded to the test concentrations in multigenerational tests. In the ecotoxicoproteomic experiments a total of 3940 proteins were identified and quantified in D. pulex exposed to tamoxifen. These results are currently the largest dataset from D. pulex that is published and the results of proteomic analyses are available for the scientific community. Among these 3940 proteins, 189 were significantly different from controls. After protein annotation, we assumed that treated daphnids with tamoxifen had shifted cost-energy functions, such as reproduction, to maintain their basic metabolism necessary to survive. This metabolic cost hypothesis was supported by the presence of proteins involved in oxidative stress. Biomarkers for early detection of tamoxifen harmful effects on D. pulex were not discovered but the proteins of the vitellogenin-2 family (E9H8K5) and the ryanodine receptor (E9FTU9) are promising potential biomarkers because their expression was already modified after 2 days of treatment. In this thesis, the effects of tamoxifen, 4OHTam and endoxifen on daphnids raise questions about the potential impact of tamoxifen and 4OHTam in other aquatic ecosystems, and therefore, about metabolites in ecotoxicology. Because the NOECs were environmentally relevant, these results suggest that tamoxifen and 4OHTam may be interesting pharmaceuticals to consider in risk assessment. Our findings also emphasize the importance of performing long-term experiments and of considering multi-endpoints instead of the standard reproductive endpoint. Finally, we open the discussion about the importance to measure test exposures or not, during ecotoxicological studies. -- Les milieux aquatiques sont exposés continuellement à un nombre croissant de substances chimiques, notamment les médicaments issus de la médecine vétérinaire et humaine. Chez les patients, les substances administrées sont utilisées par le corps avant d'être éliminées par l'intermédiaire des excrétas dans le système d'eaux usées de la ville. Ces eaux rejoignent ensuite une station de traitement afin d'y éliminer les déchets. Dans le cas des molécules chimiques, il arrive que les processus de traitement d'eaux usées ne soient pas suffisamment efficaces et que ces molécules ne soient pas dégradées. Elles sont alors libérées dans le milieu aquatique avec les effluents de la station d'épuration. Une fois dans l'environnement, ces résidus de médicaments sont susceptibles d'induire des effets sur la faune et la flore aquatique, dont les conséquences à long terme et à faibles concentrations sont peu connues. Les anticancéreux sont une famille de médicaments qui peuvent échapper aux traitements des stations d'épuration et qui sont retrouvées dans le milieu aquatique naturel. Parmi ces substances, le tamoxifen est une molécule utilisée dans le monde entier pour prévenir et traiter les cancers hormonaux dépendant du sein, notamment. Une fois ingéré, le tamoxifen est transformé par le foie en métabolites dont deux d'entre eux, le 4-hydroxy-tamoxifen (4OHTam) et l'endoxifen, possèdent un affinité pour les récepteurs aux estrogènes et une efficacité sur les cellules tumorales supérieure au tamoxifen lui- même. Tout comme la molécule mère, ces métabolites sont principalement éliminés par l'intermédiaire des fèces. Le tamoxifen a déjà été mesuré dans les effluents de stations d'épuration et dans les eaux naturelles, mais aucune valeur n'a été reportée pour ses métabolites jusqu'à présent. Un autre anticancéreux, également éliminé par voie biliaire et susceptible d'atteindre l'environnement, est l'imatinib. Cette récente molécule a révolutionné le traitement et la survie des patients souffrant de leucémie myéloïde chronique et de tumeur stromales gastrointestinales. Les effets du tamoxifen et de l'imatinib sur plusieurs générations d'organismes aquatiques, tels que les microcrustacés Daphnia, sont inconnus et le 4OHTam et l'endoxifen n'ont même jamais été testés en écotoxicologie. Cette thèse s'est articulée autour de trois objectifs principaux. Premièrement, la sensibilité des D. pulex exposés au tamoxifen, 4OHTam, endoxifen et imatinib a été évaluée par l'intermédiaire de tests aigus et de tests sur deux à quatre générations. La mobilité, la taille, la reproduction, la viabilité et la croissance potentielle de la population ont été relevées au cours de ces expériences. Des tests supplémentaires, à but prospectifs, ont également été réalisés afin d'évaluer 1) la capacité de récupération des daphnies, lorsque leurs descendants ont été placés dans un milieu exempté de tamoxifen ou de 4OHTam, 2) les effets chez les daphnies exposées à une solution contenant de faibles concentration de tamoxifen et de 4OHTam mélangés. Le deuxième objectif a été d'évaluer la stabilité du tamoxifen, 4OHTam et endoxifen dilué dans le milieu des daphnies. Après analyses, les concentrations mesurées ne correspondaient pas aux concentrations nominales (c.-à-d., théoriques) et il a été nécessaire de développer une méthode efficace de prédiction des niveaux d'exposition lors de tests de longue durée réalisés avec ces trois molécules. Finalement, des changements dans l'expression des protéines chez des daphnies exposées au tamoxifen ont été investigués par l'intermédiaire d'expériences écotoxicoprotéomiques avec une approche dite de shot-gun avec une étape de fractionnement des protéines. Les résultats obtenus dans cette thèse montrent que le tamoxifen, le 4OHTam et l'endoxifen induisent des effets indésirables chez les daphnies à des niveaux d'exposition proches ou identiques aux concentrations du tamoxifen mesurées dans l'environnement, c'est-à-dire 0.12 et 0.67 µg/L de tamoxifen. Ces molécules ont induit des effets inhabituels tels que la production de : nouveau-nés anormaux, avec des antennes et des queues déformées, des prématurés et des oeufs avortés. Le tamoxifen fut la molécule la plus toxique pour les D. pulex suivie du 4OHTam, de l'endoxifen et enfin de l'imatinib. Lors des expériences sur plusieurs générations, les concentrations n'ayant statistiquement pas d'effet (c.à.d. NOEC en anglais) sur la taille, la reproduction et la croissance intrinsèque de la population étaient du même ordre de grandeur que les concentrations environnementales du tamoxifen. Par exemple, les NOECs du tamoxifen calculées pour la reproduction étaient de 0.67 et 0.72 µg/L, tandis que celle calculée sur la base des anomalies chez les nouveau-nés était < 0.15 µg/L. Les NOECs du 4OHTam se situaient entre 0.16 et 1.48 µg/L et celles de l'endoxifen pour la croissance intrinsèque de la population, ainsi que pour la reproduction, étaient de 0.4 et 4.3 µg/L, respectivement. Dans l'expérience basée sur la récupération des daphnies, la taille et la reproduction ont diminué bien que la descendance fût placée dans un milieu sans substances chimiques. Les daphnies exposées au mélange de tamoxifen et de 4OHTam ont produit moins de nouveau-nés que les contrôles, alors que ces concentrations n'ont pas induit d'effets lorsque testées individuellement. Finalement, l'imatinib n'a pas montré d'effets sur les deux générations testées. Seule la première génération exposée à la plus haute concentration (626 µg/L) a montré une diminution de la reproduction. Les résultats obtenus lors de l'évaluation de la stabilité du tamoxifen, 4OHTam et endoxifen dans le milieu des daphnies ont souligné l'importance d'utiliser des concentrations mesurées ou prédites en écotoxicologie. En effet, des différences notables entre concentrations nominales et mesurées ont été observées à toutes les concentrations et l'hypothèse d'un phénomène d'adsorption sur le verre des récipients a été posée. De ce fait, il a été nécessaire d'élaborer une méthode prédictive efficace et acceptable, en terme de temps et de coûts. Une régression polynomiale basée sur des concentrations mesurées et nominales a permis de prédire avec efficacité les faibles niveaux d'exposition utilisés lors d'expériences écotoxicologiques à long terme, sur plusieurs générations. Suite aux expériences d'écotoxicoprotéomiques, un total de 3940 protéines ont été identifiées et quantifiées chez des daphnies exposées au tamoxifen. Ce nombre est actuellement la plus large série de données publiées et mises à disposition pour la communauté scientifique. Parmi ces protéines, 189 sont significatives et possiblement reliées à des processus de reproduction et de stress. Sur cette base, nous avons émis l'hypothèse que les individus subissant un stress, lié à l'exposition au tamoxifen, ont utilisé leur énergie de base pour favoriser leur survie plutôt que la reproduction. Enfin, la détermination de bio-marqueurs exprimant des dommages précoces des daphnies exposées au tamoxifen n'a pas abouti en tant que telle, mais des protéines prometteuses, telle que la famille de viellogenin-2 (E9H8K5) et le récepteur à la ryanodine (E9FTU9), ont été exprimées après deux jours d'exposition déjà. Ces protéines pourraient faire l'objet d'investigations écotoxicoprotéomiques futures. Les résultats de cette thèse posent certaines questions quant au risque du tamoxifen, du 4OHTam et de l'endoxifen sur la faune et la flore aquatique et plus particulièrement sur les anticancéreux présents dans l'environnement. Les effets toxiques de ces molécules ont été observés à des concentrations environnementales et sur plusieurs générations. La question de considérer les métabolites, et ainsi les pro-médicaments, en écotoxicologie est soulevée, notamment parce que ces molécules peuvent être plus actives et efficaces que la molécule mère. Les expériences chroniques, sur plusieurs générations sont également à favoriser car elles offrent un meilleur reflet de la réalité environnementale que des essais aigus ou d'une génération. L'utilisation de la protéomique permet d'agrandir les connaissances sur les effets des médicaments à un niveau inférieur de l'organisation biologique et ainsi, de mieux comprendre de potentiels mécanismes d'action ou de déterminer de potentiels biomarqueurs. Finalement, il semble important de discuter de l'opportunité de mesurer les concentrations qui sont testées en écotoxicologie afin de ne pas sous-estimer le risque pour la faune et la flore aquatique.

Regulation of Nav1.7 and Nav1.8 voltage-gated sodium channels by Nedd4-2 and β-subunits and its implication in neuropathic pain

In mammals, the presence of excitable cells in muscles, heart and nervous system is crucial and allows fast conduction of numerous biological information over long distances through the generation of action potentials (AP). Voltage-gated sodium channels (Navs) are key players in the generation and propagation of AP as they are responsible for the rising phase of the AP. Navs are heteromeric proteins composed of a large pore-forming a-subunit (Nav) and smaller ß-auxiliary subunits. There are ten genes encoding for Navl.l to Nav1.9 and NaX channels, each possessing its own specific biophysical properties. The excitable cells express differential combinations of Navs isoforms, generating a distinct electrophysiological signature. Noteworthy, only when anchored at the membrane are Navs functional and are participating in sodium conductance. In addition to the intrinsic properties of Navs, numerous regulatory proteins influence the sodium current. Some proteins will enhance stabilization of membrane Navs while others will favour internalization. Maintaining equilibrium between the two is of crucial importance for controlling cellular excitability. The E3 ubiquitin ligase Nedd4-2 is a well-characterized enzyme that negatively regulates the turnover of many membrane proteins including Navs. On the other hand, ß-subunits are known since long to stabilize Navs membrane anchoring. Peripheral neuropathic pain is a disabling condition resulting from nerve injury. It is characterized by the dysregulation of Navs expressed in dorsal root ganglion (DRG) sensory neurons as highlighted in different animal models of neuropathic pain. Among Navs, Nav1.7 and Nav1.8 are abundantly and specifically expressed in DRG sensory neurons and have been recurrently incriminated in nociception and neuropathic pain development. Using the spared nerve injury (SNI) experimental model of neuropathic pain in mice, I observed a specific reduction of Nedd4-2 in DRG sensory neurons. This decrease subsequently led to an upregulation of Nav1.7 and Nav1.8 protein and current, in the axon and the DRG neurons, respectively, and was sufficient to generate neuropathic pain-associated hyperexcitability. Knocking out Nedd4-2 specifically in nociceptive neurons led to the same increase of Nav1.7 and Nav1.8 concomitantly with an increased thermal sensitivity in mice. Conversely, rescuing Nedd4-2 downregulation using viral vector transfer attenuated neuropathic pain mechanical hypersensitivity. This study demonstrates the significant role of Nedd4-2 in regulating cellular excitability in vivo and its involvement in neuropathic pain development. The role of ß-subunits in neuropathic pain was already demonstrated in our research group. Because of their stabilization role, the increase of ßl, ß2 and ß3 subunits in DRGs after SNI led to increased Navs anchored at the membrane. Here, I report a novel mechanism of regulation of a-subunits by ß- subunits in vitro; ßl and ß3-subunits modulate the glycosylation pattern of Nav1.7, which might account for stabilization of its membrane expression. This opens new perspectives for investigation Navs state of glycosylation in ß-subunits dependent diseases, such as in neuropathic pain. - Chez les mammifères, la présence de cellules excitables dans les muscles, le coeur et le système nerveux est cruciale; elle permet la conduction rapide de nombreuses informations sur de longues distances grâce à la génération de potentiels d'action (PA). Les canaux sodiques voltage-dépendants (Navs) sont des participants importants dans la génération et la propagation des PA car ils sont responsables de la phase initiale de dépolarisation du PA. Les Navs sont des protéines hétéromériques composées d'une grande sous-unité a (formant le pore du canal) et de petites sous-unités ß accompagnatrices. Il existe dix gènes qui codent pour les canaux sodiques, du Nav 1.1 au Nav 1.9 ainsi que NaX, chacun possédant des propriétés biophysiques spécifiques. Les cellules excitables expriment différentes combinaisons des différents isoformes de Navs, qui engendrent une signature électrophysiologique distincte. Les Navs ne sont fonctionnels et ne participent à la conductibilité du Na+, que s'ils sont ancrés à la membrane plasmique. En plus des propriétés intrinsèques des Navs, de nombreuses protéines régulatrices influencent également le courant sodique. Certaines protéines vont favoriser l'ancrage et la stabilisation des Navs exprimés à la membrane, alors que d'autres vont plutôt favoriser leur internalisation. Maintenir l'équilibre des deux processus est crucial pour contrôler l'excitabilité cellulaire. Dans ce contexte, Nedd4-2, de la famille des E3 ubiquitin ligase, est une enzyme bien caractérisée qui régule l'internalisation de nombreuses protéines, notamment celle des Navs. Inversement, les sous-unités ß sont connues depuis longtemps pour stabiliser l'ancrage des Navs à la membrane. La douleur neuropathique périphérique est une condition débilitante résultant d'une atteinte à un nerf. Elle est caractérisée par la dérégulation des Navs exprimés dans les neurones sensoriels du ganglion spinal (DRG). Ceci a été démontré à de multiples occasions dans divers modèles animaux de douleur neuropathique. Parmi les Navs, Nav1.7 et Nav1.8 sont abondamment et spécifiquement exprimés dans les neurones sensoriels des DRG et ont été impliqués de façon récurrente dans le développement de la douleur neuropathique. En utilisant le modèle animal de douleur neuropathique d'épargne du nerf sural (spared nerve injury, SNI) chez la souris, j'ai observé une réduction spécifique des Nedd4-2 dans les neurones sensoriels du DRG. Cette diminution avait pour conséquence l'augmentation de l'expression des protéines et des courants de Nav 1.7 et Nav 1.8, respectivement dans l'axone et les neurones du DRG, et était donc suffisante pour créer l'hyperexcitabilité associée à la douleur neuropathique. L'invalidation pour le gène codant pour Nedd4-2 dans une lignée de souris génétiquement modifiées a conduit à de similaires augmentations de Nav1.7 et Nav1.8, parallèlement à une augmentation à la sensibilité thermique. A l'opposé, rétablir une expression normale de Nedd4-2 en utilisant un vecteur viral a eu pour effet de contrecarrer le développement de l'hypersensibilité mécanique lié à ce modèle de douleur neuropathique. Cette étude démontre le rôle important de Nedd4-2 dans la régulation de l'excitabilité cellulaire in vivo et son implication dans le développement des douleurs neuropathiques. Le rôle des sous-unités ß dans les douleurs neuropathiques a déjà été démontré dans notre groupe de recherche. A cause de leur rôle stabilisateur, l'augmentation des sous-unités ßl, ß2 et ß3 dans les DRG après SNI, conduit à une augmentation des Navs ancrés à la membrane. Dans mon travail de thèse, j'ai observé un nouveau mécanisme de régulation des sous-unités a par les sous-unités ß in vitro. Les sous-unités ßl et ß3 régulent l'état de glycosylation du canal Nav1.7, et stabilisent son expression membranaire. Ceci ouvre de nouvelles perspectives dans l'investigation de l'état de glycosylation des Navs dans des maladies impliquant les sous-unités ß, notamment les douleurs neuropathiques.

Pulse wave analysis aortic pressure . distole should also be considered

La rigidité anormalement haute des artères à grande conductance est un marqueur de l'augmentation du risque cardiovasculaire et est typiquement retrouvée chez les patients diabétiques ou hypertendus. Ces vaisseaux deviennent plus rigides avec l'âge, expliquant la haute prévalence d'hypertension systolique chez les personnes âgées. Cette rigidification agit sur la pression sanguine de plusieurs façons. Notamment la fonction windkessel est gênée, menant à l'augmentation de la pression systolique et de la pression puisée, la diminution de la pression diastolique, et ainsi à l'augmentation de la postcharge ventriculaire gauche associée à une probable diminution de la perfusion coronarienne. De plus, la propagation des ondes de pression le long de l'arbre vasculaire est accélérée, de sorte que les ondes réfléchies générées au site de décalage d'impédance atteignent l'aorte ascendante plus tôt par rapport au début de l'éjection ventriculaire, aboutissant à une augmentation de la pression systolique centrale, ce qui n'arriverait pas en présence de vaisseaux moins rigides. Dans ce cas, au contraire, les ondes de pression antérogrades et réfléchies voyages plus lentement, de sorte que les ondes de réflexion tendent à atteindre l'aorte centrale une fois l'éjection terminée, augmentant la pression diastolique et contribuant à la perfusion coronarienne. La tonométrie d'applanation est une méthode non invasive permettant l'évaluation de la forme de l'onde de pression au niveau l'aorte ascendante, basée sur l'enregistrement du pouls périphérique, au niveau radial dans notre étude. Nous pouvons dériver à partir de cette méthode un index d'augmentation systolique (sAIX) qui révèle quel pourcentage de la pression centrale est du aux ondes réfléchies. Plusieurs études ont montré que cet index est corrélé à d'autres mesures de la rigidité artérielle comme la vitesse de l'onde de pouls, qu'il augmente avec l'âge et avec les facteurs de risques cardiovasculaires, et qu'il est capable de préciser le pronostic cardiovasculaire. En revanche, peu d'attention a été portée à l'augmentation de la pression centrale diastolique due aux ondes réfléchies (dAIX). Nous proposons donc de mesurer cet index par un procédé d'analyse développé dans notre laboratoire, et ce dans la même unité que l'index systolique. Etant donné que les modifications de la paroi artérielle modulent d'une part la vitesse de l'onde de pouls (PWV) et d'autre part le temps de voyage aller-retour des ondes de pression réfléchies aux sites de réflexion, toute augmentation de la quantité d'énergie réfléchie atteignant l'aorte pendant la systole devrait être associée à une diminution de l'énergie arrivant au même point pendant la diastole. Notre étude propose de mesurer ces deux index, ainsi que d'étudier la relation de l'index d'augmentation diastolique (dAIX) avec la vitesse de propagation de l'onde de pouls (PWV) et avec le rythme cardiaque (HR), ce dernier étant connu pour influencer l'index d'augmentation systolique (sAIX) . L'influence de la position couchée et assise est aussi étudiée. Les mesures de la PWV et des sAIX et dAIX est réalisée chez 48 hommes et 45 femmes âgées de 18 à 70 ans, classés en 3 groupes d'âges. Les résultats montrent qu'en fonction de l'âge, le genre et la position du corps, il y a une relation inverse entre sAIX et dAIX. Lorsque PWV et HR sont ajoutés comme covariables à un modèle de prédiction comprenant l'âge, le genre et la position du corps comme facteurs principaux, sAIX est directement lié à PWV (p<0.0001) et inversement lié à HR (p<0.0001). Avec la même analyse, dAIX est inversement lié à PWV (p<0.0001) et indépendant du rythme cardiaque (p=0.52). En conclusion, l'index d'augmentation diastolique est lié à la rigidité vasculaire au même degré que l'index d'augmentation systolique, alors qu'il est affranchi de l'effet confondant du rythme cardiaque. La quantification de l'augmentation de la pression aortique diastolique due aux ondes réfléchies pourrait être une partie utile de l'analyse de l'onde de pouls.

Stability of repeated student evaluations of teaching in the second preclinical year of a medical curriculum

RESUME L'étude de la médecine à la Faculté de l'Université de Lausanne est un cursus de six ans. Depuis la réforme générale du curriculum en octobre 1995, le programme de la deuxième année consacrée à l'étude de l'être humain sain a été transformé. L'enseignement intégré par système ou organe a été introduit en remplaçant l'enseignement par discipline. Parallèlement, un système d'évaluation de l'enseignement par les étudiants a été proposé. Il a été amélioré au fil des années et depuis l'année académique 1998-99, l'évaluation est devenue systémique et régulière. Notre étude présente et compare les résultats des évaluations de l'enseignement et des enseignants de neuf cours intégrés dispensés en deuxième année durant deux années académiques (1998-99 et 1999-2000). Une forte corrélation entre les résultats des deux années consécutives ainsi qu'une importante disparité des estimations à l'intérieure de chacune de deux années ont été observées. Ceci démontre un engagement sérieux des étudiants dans le processus d'évaluation, révèle la pertinence de leur analyse et leur bonne capacité de discernement. L'analyse de nos résultats montre que les évaluations effectuées par les étudiants peuvent constituer une source fiable d'informations et contribuer à l'amélioration du processus d'enseignement.

Bilateral symmetry of radial pulse in high-level tennis players : implications for the validity of central aortic pulse wave analysis

Rapport de synthèse Ce travail de thèse s'articule autour de l'importance de l'évaluation de la fonction vasculaire et des répercussions au niveau central, cardiaque, des perturbations du réseau vasculaire. Les maladies cardiovasculaires sont prédominantes dans notre société et causes de morbidité et mortalité importante. La mesure de la pression artérielle classique reste le moyen le plus utilisé pour suivre la santé des vaisseaux, mais ne reflète pas directement ce qui se passe au niveau du coeur. La tonométrie d'aplanation permet depuis quelques années de mesurer l'onde de pouls radial, et par le biais d'une fonction mathématique de transfert validée, il est possible d'en déduire la forme et Γ amplitude de l'onde de pouls central, donc de la pression aortique centrale. Cette dernière est un reflet bien plus direct de la post-charge cardiaque, et de nombreuses études cliniques actuelles s'intéressent à cette mesure pour stratifier le risque ou évaluer l'effet d'un traitement vasculaire. Toutefois, bien que cet outil soit de plus en plus utilisé, il est rarement précisé si la latéralité de la mesure joue un rôle, sachant que certaines propriétés des membres supérieurs peuvent être affectées par un usage préférentiel (masse musculaire, densité osseuse, diamètre des artères, capillarisation musculaire, et même fonction endothéliale). On a en effet observé que ces divers paramètre étaient tous augmentés sur un bras entraîné. Dès lors on peut se poser la question de l'influence de ces adaptations physiologiques sur la mesure indirecte effectuée par le biais du pouls radial. Nous avons investigué les deux membres supérieurs de sujets jeunes et sédentaires (SED), ainsi que ceux de sujets sportifs avec un développement fortement asymétrique des bras, soit des joueurs de tennis de haut niveau (TEN). Des mesures anthropométriques incluant la composition corporelle et la circonférence des bras et avant-bras ont montré que TEN présente une asymétrie hautement significative aux deux mesures entre le bras dominant (entraîné) et l'autre, ce qui est aussi présent pour la force de serrage (mesurée au dynamomètre de Jamar). L'analyse des courbes centrales de pouls ne montre aucune différence entre les deux membres dans chaque groupe, par contre on peut observer une différence entre SED et TEN, avec un index d'augmentation diastolique qui est 50 % plus élevé chez TEN. Les index d'augmentation systolique sont identiques dans les deux groupes. On peut retenir de cette étude la validité de la méthode de tonométrie d'aplanation quel que soit le bras utilisé (dominant ou non-dominant) et ce même si une asymétrie conséquente est présente. Ces données sont clairement nouvelles et permettent de s'affranchir de cette variable dans la mesure d'un paramètre cardiovasculaire dont l'importance est actuellement grandissante. Les différences d'index diastolique sont expliquées par la fréquence cardiaque et la vitesse de conduction de l'onde de pouls plus basses chez TEN, causant un retard diastolique du retour de l'onde au niveau central, phénomène précédemment bien décrit dans la littérature.

Soins palliatifs et pédiatrie

[Table des matières] 1.1. Quelques spécificités des soins pédiatriques - 1.2. Prise en charge de la douleur en soins palliatifs pédiatriques - 2.1. Pour la prise en charge de la douleur d'un enfant en soins palliatifs - 3.1. Evolution du concept de la mort chez l'enfant - 3.2. Offre de soutien post-décès aux familles - 3.3. Brochure "A vous parents en deuil" - 3.4. Groupe fratrie - 3.5. Echelle des visages et échelle verticale - 3.6. Score bernois des douleurs chez le nouvau-né - 3.7. Echelle de San Salvadour - 3.8. Echelle DEGR de l'Institut Gustave Roussy - 4.1. Sur les soins palliatifs pédiatriques - 4.2. Sur la prise en charge de la douleur des soins palliatifs pédiatriques.

Duration of untreated psychosis : a proposition regarding treatment definition

La durée de psychose non traitée (Duration of Untreated Psychosis, DUP) est définie par le temps écoulé entre l'émergence d'un trouble psychotique et le début de son traitement. La réduction de la DUP est un des objectifs principaux des programmes spécialisés dans le traitement de la psychose émergente, de nombreux travaux de recherche suggérant qu'une DUP longue est associée à une évolution défavorable de la maladie. Ces résultats restent cependant controversés, certaines études ne démontrant pas une telle association. Cette contradiction dans les résultats pourrait être la conséquence d'un manque d'uniformité dans les définitions appliquées pour mesurer la DUP, plus particulièrement en ce qui concerne la définition de ce que l'on considère être « début » du traitement. En effet, si l'étude de la phase d'émergence de la pathologie psychotique a été le focus d'une attention considérable qui a conduit à un certain degré de consensus quant à sa définition, le concept de début du traitement n'est clairement pas défini de manière aussi homogène. Compte tenu de l'importance des enjeux relatifs à l'intervention précoce dans les troubles psychotiques, il nous a semblé utile d'explorer cette question de manière plus approfondie, considérant qu'un manque de consensus dans la définition de la DUP contribue certainement à troubler les résultats des études qui visent à évaluer son impact sur l'évolution de ces maladies. En conséquence, l'objectif premier de ce travail est d'explorer l'impact de l'application de diverses définitions de début de traitement sur l'estimation de la DUP. Dans un premier article, publié dans Acta Neuropsychiatrica en 2009 (Duration of untreated psychosis : What are we talking about ?), le focus a été placé sur une revue de littérature concernant les définitions utilisées pour caractériser la fin de la DUP ainsi que sur les conséquences possibles d'un manque de précision dans cette définition sur l'évaluation de l'impact d'un retard de traitement dans la psychose débutante. Ce travail nous a permis d'identifier trois groupes principaux de définition de fin de DUP (End of DUP ; E-DUP) parmi les multiples critères utilisés dans les études publiées. E-DUP-1 est définie par la mise en route d'un traitement antipsychotique, le plus souvent sans tenir compte ni du dosage prescrit, ni de l'adhérence au traitement. E-DUP-2 est définie par l'entrée dans un programme de traitement spécialisé, et E-DUP-3 enfin est définie par la conjonction de la prescription d'un traitement antipsychotique adapté, de l'adhérence à ce traitement, et de la mise en route d'une prise en charge dans un programme spécialisé. En conclusion, nous relevions que cette grande variété dans les définitions appliquées pour l'évaluation de la DUP avait probablement contribué à l'aspect contradictoire des résultats des études de son impact sur l'évolution des psychoses et qu'il était donc temps de proposer une définition de consensus. La deuxième étude a été conduite dans le cadre d'un suivi de cohorte mis en place dans le programme de Traitement et Intervention Précoce dans les troubles Psychotiques (TIPP) établi dans le Département de Psychiatrie du CHUV à Lausanne depuis 2004. Les objectifs de cette seconde étude étaient au nombre de trois: (1) Exploration des variations de la DUP en fonction de l'application de trois principales définitions de fin de DUP (E-DUP) identifiées dans la littérature ; (2) Evaluation de la proportion de patients remplissant au moins une fois au cours des 18 mois de traitement la définition de E-DUP la plus compatible avec les directives de traitement proposées par l'International Early Psychosis Association (patient est à la fois engagé dans le traitement et se montre compliant à la médication, E-DUP-3); (3) Enfin, identification desfacteurs qui caractérisent les patients qui ne remplissent jamais les critères de cette dernière définition. L'exploration de différentes durées de DUP en utilisant les trois définitions d'E-DUP a donné les résultats suivants : La DUP1 médiane (2.2 mois) était significativement plus courte que la DUP2 (7.4 mois), et la DUP3 (13.6 mois) était significativement la plus longue des trois. De plus, 19.7% des patients n'avaient jamais rempli les critères de E-DUP-3 ; on peut donc considérer que près de 20% des patients traités dans ce programme spécialisé ne recevaient pas un traitement adéquat selon les directives intrernationales actuellement reconnues. Sur la base de ces chiffres, il apparaît clairement que, dans les études de l'impact de la DUP sur l'évolution de la psychose débutante, bon nombre des patients pour lesquels on considère que la DUP est terminée ne sont en fait pas adéquatement traités. Il est en conséquence très probable que ceci ait faussé les résultats de ces études, et qu'une définition plus restrictive permettrait de répondre de manière plus précise à cette question. Les patients qui ne remplissaient pas les critères E-DUP3 au cours des 18 premiers mois de traitement étaient caractérisés par un moins bon niveau de fonctionnement au cours de leur vie (« lower lifetime SOFAS » ; p=0.017) et ils étaient plus susceptibles de consommer du cannabis à l'entrée du programme ???? (?2 (1, n=49)=4.241, p=0.039). Pour ceux qui avaient rempli les critères E-DUP-3 au cours des 18 mois, une longue DUP3 était associée avec un jeune âge au début des symptômes psychotiques (rs =-0.573, p<0.001), et avec un faible niveau de fonctionnement pré-morbide (score de PAS élevés (rs =0.373, p=0.001), niveau maximal au cours de la vie bas pour le GAF(rs =-0.367, p<0.001) et pour le SOFAS (rs =-0.314, p=0.003)). En conclusion, ce travail a permis de mettre en évidence une grande variabilité dans la définition de la fin de la DUP parmi les études publiées jusque à ce jour, et l'impact important que le choix d'une ou l'autre de ces définitions peut avoir sur l'estimation de la DUP. De plus, nous avons observé que malgré la mise en place d'un programme spécialisé, près de 20% des patients ne remplissent pas les critères d'exposition à un traitement adéquat au cours des 18 premiers mois de prise en charge. Il est donc probable que l'estimation de l'impact de la DUP ait été faussé par cette variabilité, et il semble important que la communauté scientifique s'accorde sur une définition plus rigoureuse de cette variable. Enfin, certaines caractéristiques permettent d'identifier les patients qui sont à risque de ne pas remplir les critères de traitement adéquat a cours des 18 premiers mois de prise en charge ; il est possible qu'une identification précoce de ceux-ci permette la mise en place de stratégies mieux adaptées pour les aider à s'engager dans les soins. Le futur développement de ce travail sera d'évaluer l'impact de la DUP sur l'évolution des patients au cours des 36 mois de traitement proposés dans le programme TIPP, en appliquant les divers critères E-DUP, afin de voir si notre hypothèse que la variation des définitions a effectivement faussé les résultats de telles études. Nous devons pour cela attendre qu'un nombre suffisant de patients ait complété les 36 mois de traitement, de manière à avoir une puissance statistique suffisante pour répondre clairement à cette question.

Ulnar nerve transposition at the elbow : local anesthesia should be preferred to general anesthesia

Après la compression du nerf médian au niveau du tunnel carpien, la compression du nerf ulnaire au niveau du coude est le deuxième syndrome compressif le plus fréquent des nerfs périphériques. La chirurgie des nerfs périphériques consiste dans une décompression nerveuse et est caractérisée par un suivi post¬opératoire parfois très douloureux avec des douleurs qui peuvent chroniciser si insuffisamment traitées. Le traitement chirurgical de décompression nerveuse se fait traditionnellement sous anesthésie générale ou régionale. Une analgésie post-opératoire plus efficace et durable avec moindre risque de chronicisation avait justifié ce choix jusqu'à ce jour. Grâce au développement de la chirurgie ambulatoire ces dernières années, un grand nombre d'interventions chirurgicales au niveau de la main sont effectués sous anesthésie locale. Au vu d'une meilleure connaissance de cette technique d'anesthésie, son rôle dans la chirurgie des nerfs périphériques a été remis en question. Alors que plusieurs études ont démontré que l'anesthésie locale est aussi efficace que l'anesthésie générale et régionale au sujet de la chirurgie du tunnel carpien, son utilisation pour la chirurgie du nerf ulnaire reste peu connue. La raison de l'hésitation à l'utilisation de l'anesthésie locale pour le traitement du tunnel ulnaire est due au fait que dans plus de la moitié des cas, une simple décompression n'est pas suffisante et qu'il est souvent nécessaire de transposer le nerf ulnaire devant l'épicondyle ulnaire. La seule publication disponible au sujet de l'utilisation de l'anesthésie locale dans le traitement du tunnel ulnaire considère comme irréalisable d'utiliser cette méthode dans le cas d'une transposition. Malgré cette mise en garde, nous avons, depuis plusieurs années, des excellents résultats avec la transposition du nerf ulnaire sous anesthésie locale. Avec le but d'objectiver notre expérience dans ce domaine nous avons souhaité analyser nos résultats de façon rétrospective avec particulière attention aux douleurs post-opératoires et à la satisfaction des patients. Les dossiers de cinquante patients Consécutifs (26F, 24M) opérés par le même chirurgien dans notre service de 2002 à 2012 ont été analysés rétrospectivement. Les critères suivants ont été récoltés: l'âge du patient, la profession, la main dominante, les détails des techniques opératoires utilisées, le type d'anesthésie, l'intensité du suivi ainsi que les complications, le niveau de douleur dans l'immédiat post-opératorie ainsi que à une année de l'intervention. Les patients ont été divisés en 4 groupes: les opérés sous anesthésie générale avec transposition du nerf (n=17) ou sans transposition (n=10) et les opérés sous anesthésie locale avec transposition (n=12) ou sans transposition (n=11). Au premier jour la douleur était comparable dans tous les groupes. A une semaine, elle était deux fois plus importante lorsque la transposition avait été réalisée sous anesthésie générale par rapport à si une anesthésie locale avait été effectuée (p=0.03). La satisfaction s'est révélée plus élevée mais non significative chez les patients opérés sous anesthésie locale. Ces derniers étaient significativement plus enclins à répéter la chirurgie comparé a ceux opérés sous anesthésie générale (p=0.04). En conclusion, les résultats de cette étude suggèrent que l'anesthésie locale est au moins autant efficace que l'anesthésie générale en termes de complications et de douleurs post-opératoires indépendamment du fait qu'une transposition nerveuse soit effectuée ou pas. Un meilleur contrôle des douleurs à une semaine post-opératoire a contribué à une haute satisfaction des patients de notre étude.

Imagerie des bronchectasies : valeur diagnostique, fonctionnelle et pronostique.

Messages à retenir: La scanographie hélicoïdale à collimation fine sur l'ensemble du thorax est l'examen de référence pour le diagnostic et l'évaluation de la distributiontopographique et de l'étendue des bronchectasies.Les reformations multiplanaires et les techniques de projection d'intensité maximum et minimum améliorent les performances diagnostiques et permettent unemeilleure détection des lésions associées des petites voies aériennes (bronchiolite infectieuse, bronchiolite oblitérative).Chez les patients atteints de bronchectasies, le degré d'épaississement pariétal bronchique ainsi que l'étendue des zones hypodenses hypoperfusées traduisantdes lésions d'obstruction bronchiolaire sont parfaitement corrélés à la sévérité du retentissement fonctionnel de la maladie .La scanographie est peu fiable pour reconnaître le diagnostic étiologique des bronchectasies. Résumé: La scanographie hélicoïdale multidétecteur à collimation fine sur l'ensemble du thorax au cours d'une seule et même apnée inspiratoire est supérieure auxexamens en coupes fines incrémentales haute résolution avec un intervalle de coupes de 10 mm, pour le diagnostic et l'évaluation de l'étendue desbronchectasies. L'usage des reformations multiplanaires améliore la détection des bronchectasies, augmente la reproductibilité des radiologues pour lediagnostic des bronchectasies ainsi que leur niveau de confiance pour apprécier la distribution lésionnelle . L'examen scanographique évalue le nombre et ladistribution des impactions mucoïdes dans des bronches dilatées et le retentissement de l'atteinte bronchique sur les voies aériennes distales et le parenchymepulmonaire. La recherche d'atteinte associée des petites voies aériennes est systématique : détection des foyers de bronchiolite infectieuse et évaluation de l'étendue des zones hypodenses, hypoperfusées, avec piégeage, qui reflètent les lésions de bronchiolite oblitérative . Ces dernières sont corrélées au degré desévérité de l'obstruction fonctionnelle. La scanographie reste peu fiable pour le diagnostic étiologique des bronchectasies. Inversement, certains mécanismessont facilement identifiés, tels que les bronchectasies post-obstructives et les bronchectasies par traction des fibroses pulmonaires .

Niche, distribution and global change : modeling insights into biogeography and conservation biology Olivier Broennimann

RESUME Les évidences montrant que les changements globaux affectent la biodiversité s'accumulent. Les facteurs les plus influant dans ce processus sont les changements et destructions d'habitat, l'expansion des espèces envahissantes et l'impact des changements climatiques. Une évaluation pertinente de la réponse des espèces face à ces changements est essentielle pour proposer des mesures permettant de réduire le déclin actuel de la biodiversité. La modélisation de la répartition d'espèces basée sur la niche (NBM) est l'un des rares outils permettant cette évaluation. Néanmoins, leur application dans le contexte des changements globaux repose sur des hypothèses restrictives et demande une interprétation critique. Ce travail présente une série d'études de cas investiguant les possibilités et limitations de cette approche pour prédire l'impact des changements globaux. Deux études traitant des menaces sur les espèces rares et en danger d'extinction sont présentées. Les caractéristiques éco-géographiques de 118 plantes avec un haut degré de priorité de conservation sont revues. La prévalence des types de rareté sont analysées en relation avec leur risque d'extinction UICN. La revue souligne l'importance de la conservation à l'échelle régionale. Une évaluation de la rareté à échelle globale peut être trompeuse pour certaine espèces car elle ne tient pas en compte des différents degrés de rareté que présente une espèce à différentes échelles spatiales. La deuxième étude test une approche pour améliorer l'échantillonnage d'espèces rares en incluant des phases itératives de modélisation et d'échantillonnage sur le terrain. L'application de l'approche en biologie de la conservation (illustrée ici par le cas du chardon bleu, Eryngium alpinum), permettrait de réduire le temps et les coûts d'échantillonnage. Deux études sur l'impact des changements climatiques sur la faune et la flore africaine sont présentées. La première étude évalue la sensibilité de 227 mammifères africains face aux climatiques d'ici 2050. Elle montre qu'un nombre important d'espèces pourrait être bientôt en danger d'extinction et que les parcs nationaux africains (principalement ceux situé en milieux xériques) pourraient ne pas remplir leur mandat de protection de la biodiversité dans le futur. La seconde étude modélise l'aire de répartition en 2050 de 975 espèces de plantes endémiques du sud de l'Afrique. L'étude propose l'inclusion de méthodes améliorant la prédiction des risques liés aux changements climatiques. Elle propose également une méthode pour estimer a priori la sensibilité d'une espèce aux changements climatiques à partir de ses propriétés écologiques et des caractéristiques de son aire de répartition. Trois études illustrent l'utilisation des modèles dans l'étude des invasions biologiques. Une première étude relate l'expansion de la laitue sáuvage (Lactuca serriola) vers le nord de l'Europe en lien avec les changements du climat depuis 250 ans. La deuxième étude analyse le potentiel d'invasion de la centaurée tachetée (Centaures maculosa), une mauvaise herbe importée en Amérique du nord vers 1890. L'étude apporte la preuve qu'une espèce envahissante peut occuper une niche climatique différente après introduction sur un autre continent. Les modèles basés sur l'aire native prédisent de manière incorrecte l'entier de l'aire envahie mais permettent de prévoir les aires d'introductions potentielles. Une méthode alternative, incluant la calibration du modèle à partir des deux aires où l'espèce est présente, est proposée pour améliorer les prédictions de l'invasion en Amérique du nord. Je présente finalement une revue de la littérature sur la dynamique de la niche écologique dans le temps et l'espace. Elle synthétise les récents développements théoriques concernant le conservatisme de la niche et propose des solutions pour améliorer la pertinence des prédictions d'impact des changements climatiques et des invasions biologiques. SUMMARY Evidences are accumulating that biodiversity is facing the effects of global change. The most influential drivers of change in ecosystems are land-use change, alien species invasions and climate change impacts. Accurate projections of species' responses to these changes are needed to propose mitigation measures to slow down the on-going erosion of biodiversity. Niche-based models (NBM) currently represent one of the only tools for such projections. However, their application in the context of global changes relies on restrictive assumptions, calling for cautious interpretations. In this thesis I aim to assess the effectiveness and shortcomings of niche-based models for the study of global change impacts on biodiversity through the investigation of specific, unsolved limitations and suggestion of new approaches. Two studies investigating threats to rare and endangered plants are presented. I review the ecogeographic characteristic of 118 endangered plants with high conservation priority in Switzerland. The prevalence of rarity types among plant species is analyzed in relation to IUCN extinction risks. The review underlines the importance of regional vs. global conservation and shows that a global assessment of rarity might be misleading for some species because it can fail to account for different degrees of rarity at a variety of spatial scales. The second study tests a modeling framework including iterative steps of modeling and field surveys to improve the sampling of rare species. The approach is illustrated with a rare alpine plant, Eryngium alpinum and shows promise for complementing conservation practices and reducing sampling costs. Two studies illustrate the impacts of climate change on African taxa. The first one assesses the sensitivity of 277 mammals at African scale to climate change by 2050 in terms of species richness and turnover. It shows that a substantial number of species could be critically endangered in the future. National parks situated in xeric ecosystems are not expected to meet their mandate of protecting current species diversity in the future. The second study model the distribution in 2050 of 975 endemic plant species in southern Africa. The study proposes the inclusion of new methodological insights improving the accuracy and ecological realism of predictions of global changes studies. It also investigates the possibility to estimate a priori the sensitivity of a species to climate change from the geographical distribution and ecological proprieties of the species. Three studies illustrate the application of NBM in the study of biological invasions. The first one investigates the Northwards expansion of Lactuca serriola L. in Europe during the last 250 years in relation with climate changes. In the last two decades, the species could not track climate change due to non climatic influences. A second study analyses the potential invasion extent of spotted knapweed, a European weed first introduced into North America in the 1890s. The study provides one of the first empirical evidence that an invasive species can occupy climatically distinct niche spaces following its introduction into a new area. Models fail to predict the current full extent of the invasion, but correctly predict areas of introduction. An alternative approach, involving the calibration of models with pooled data from both ranges, is proposed to improve predictions of the extent of invasion on models based solely on the native range. I finally present a review on the dynamic nature of ecological niches in space and time. It synthesizes the recent theoretical developments to the niche conservatism issues and proposes solutions to improve confidence in NBM predictions of the impacts of climate change and species invasions on species distributions.

Les boiteries de l'enfant

Première conséquence de tout dysfonctionnement de l'appareil locomoteur, quelle qu'en soit la cause, la boiterie est un motif fréquent de consultation d'orthopédie pédiatrique. Parfois elle fait partie du tableau d'une affection déjà connue mais constitue très souvent la première manifestation d'une pathologie auparavant Ignorée ou d'installation récente. SI la douleur est de loin la cause la plus fréquente de boiterie et permet classiquement de distinguer les boiteries douloureuses des boiteries non douloureuses, le petit enfant n'est pas toujours capable d'exprimer sa douleur et encore moins de la localiser. Ainsi l'anamnèse et l'examen clinique de tout enfant qui boite doivent être menés avec minutie et l'étude de la marche doit permettre de retrouver et situer l'anomalie mécanique perturbant la démarche, pour réaliser au besoin, les examens complémentaires nécessaires ou demander un avis spécialisé.

De quelques représentations féminines en transaction avec des dieux : exercice d'exploration thématique différentielle en histoire comparée des religions

Cette thèse présente les résultats d'une démarche comparatiste en histoire des religions. Elle poursuit un double but, à la fois thématique et méthodologique, en explorant une variété de représentations des transactions entre des figures féminines et des dieux. Elle en fait ressortir la diversité à partir d'un certain nombre de dossiers tirés de corpus de sources sélectionnés et constitués dans ce but. L'un de ces corpus est formé du Padavali (traduit sur la base de l'édition de P. Caturvedï), une collection de chants-poèmes dévotionnels krishnaïtes attribués à Mïràbàï (composés principalement entre le 16e et le 18e siècle en Inde du nord). L'autre corpus consiste en une sélection d'extraits de la littérature grecque d'auteurs et de styles différents. Au sein de cette sélection, la tragédie attique (5ème siècle avant l'ère commune), en particulier celle d'Euripide, et plusieurs traités de Plutarque (1er siècle de l'ère commune) figurent parmi les sources les plus importantes. La catégorie de « figure féminine » permet de prendre en considération des figures de statuts différents (mythologique, hagiographique ou historique) et de se focaliser sur les représentations des transactions avec des dieux, sans se restreindre à l'étude des pratiques historiquement attestées ou à leur reconstitution. Mirabai, en tant que figure hagiographique et emblématique du mouvement dévotionnel de la bhakti, les gopis et d'autres figures de la mythologie ou de l'hagiographie hindoue comptent parmi les figures féminines considérées sur la base du corpus indien de cette recherche ; les dossiers grecs incluent des sources variées mettant en scène les bacchantes, Ariane, la pythie, Cassandre, Créouse et d'autres figures féminines dans leur rapports avec des dieux, principalement Dionysos, Apollon et Hadès. Pensée comme une traversée des différences plutôt que comme une construction d'universaux, l'exploration thématique met en relief la grande variété des modalités des transactions de figures féminines avec des dieux et la mise en jeu du corps avant, pendant ou après celles-ci. Cinq axes thématiques transversaux, compris comme des faisceaux de questions, forment les comparables de cette recherche. Ils portent principalement sur (1) l'ajout au corps (ou le corps marqué, paré et équipé), (2) le retrait au corps (ou le corps dépouillé et dénudé), (3) la mise à disposition du corps féminin pour le dieu et ses conséquences, notamment en termes d'emprise attribuée au dieu, (4) la violence contre la figure féminine dans le cadre de sa relation au dieu et (5) les dissolutions, transformations, disparitions et dispersions du corps féminin. En plus du travail préalable de traduction et de contextualisation des sources, la mise en regard comparatiste de certains éléments des dossiers permet de dégager des axes de questionnement qui se veulent valables à plus large échelle pour une histoire des religions s'intéressant à la question des représentations du corps en intégrant une perspective de genre. La démonstration méthodologique consiste en une évaluation sur la base d'un exercice concret des limites et des apports d'une démarche de comparaison différentielle. Celle-ci comporte certes quelques défis dans sa mise en oeuvre et sa restitution, mais elle rend possible un processus de recherche souple et créatif qui permet d'envisager des dossiers connus sous de nouveaux angles ainsi qu'une redéfinition ou une création de catégories de recherche dynamiques et flexibles en histoire des religions.

Comparisons of Preoperative Three-Dimensional Planning and Surgical Reconstruction in Primary Cementless Total Hip Arthroplasty

La planification scanographique (3D) a démontré son utilité pour une reconstruction anatomique plus précise de la hanche (longueur du fémur, centre de rotation, offset, antéversion et rétroversion). Des études ont montré que lors de la planification 2D 50% seulement correspondaient à l'implant définitif du fémur alors que dans une autre étude ce taux s'élevait à 94% pour une planification 3D. Les erreurs étaient liées à l'agrandissement des radiographies. L'erreur sur la taille de la tige est liée à l'estimation inadéquate de la morphologie osseuse ainsi qu'à la densité osseuse. L'erreur de l'antéversion, augmentée par l'inclinaison du bassin, a pu être éliminée par la planification 3D et l'offset restauré dans 98%. Cette étude est basée sur une nouvelle technique de planification scanographique en trois dimensions pour une meilleure précision de la reconstruction de la hanche. Le but de cette étude est de comparer l'anatomie post-opératoire à celle préopératoire en comparant les tailles d'implant prévu lors de la planification 3D à celle réellement utilisée lors de l'opération afin de déterminer l'exactitude de la restauration anatomique avec étude des différents paramètres (centre de rotation, densité osseuse, L'offset fémoral, rotations des implants, longueur du membre) à l'aide du Logiciel HIP-PLAN (Symbios) avec évaluation de la reproductibilité de notre planification 3D dans une série prospective de 50 patients subissant une prothèse totale de hanche non cimentée primaire par voie antérieure. La planification pré-opératoire a été comparée à un CTscan postopératoire par fusion d'images. CONCLUSION ET PRESPECTIVE Les résultats obtenus sont les suivants : La taille de l'implant a été prédit correctement dans 100% des tiges, 94% des cupules et 88% des têtes (longueur). La différence entre le prévu et la longueur de la jambe postopératoire était de 0,3+2,3 mm. Les valeurs de décalage global, antéversion fémorale, inclinaison et antéversion de la cupule étaient 1,4 mm ± 3,1, 0,6 ± 3,3 0 -0,4 0 ± 5 et 6,9 ° ± 11,4, respectivement. Cette planification permet de prévoir la taille de l'implant précis. Position de la tige et de l'inclinaison de la cupule sont exactement reproductible. La planification scanographique préopératoire 3D permet une évaluation précise de l'anatomie individuelle des patients subissant une prothèse totale de hanche. La prédiction de la taille de l'implant est fiable et la précision du positionnement de la tige est excellente. Toutefois, aucun avantage n'est observée en termes d'orientation de la cupule par rapport aux études impliquant une planification 2D ou la navigation. De plus amples recherches comparant les différentes techniques de planification pré-opératoire à la navigation sont nécessaire.

Neuronal expression of the ubiquitin ligase Nedd4-2 in rat dorsal root ganglia: modulation in the SNI model of neuropathic pain

La douleur neuropathique est une forme de douleur chronique apparaissant suite à des lésions du système nerveux somato-sensoriel. Caractérisée par une plasticité neuronale inadapté, elle est très souvent intense, invalidante, associe des symptômes comme l'allodynie ou l' hyperalgésie et reste difficile à traiter avec les agents thérapeutiques actuels. Le thème de mon travail de thèse se concentre sur des mécanismes moléculaires de modulation des canaux sodiques voltage-dépendants suite à une lésion du nerf périphérique. Dans l'article présenté en annexe, j'ai focalisé mon travail sur une protéine, Nedd4-2, qui est une ligase ubiquitine. Elle a pour rôle de réguler et d'internaliser dans la cellule des protéines membranaires dont les canaux sodiques. Suite aux lésions du système nerveux périphérique, il existe une hyperexcitabilité neuronale engendrée notamment par un surplus et une dysrégulation des canaux sodiques à la membrane cellulaire. Dans 1 'hypothèse que l'ubiquitine ligase Nedd4-2 soit présente dans les neurones sensitifs primaires et ait un rôle dans la régulation des canaux sodiques, nous avons identifié cette protéine dans les neurones nociceptifs primaires du rat. En utilisant des techniques de Western Blot et d'immunohistochimie, j'ai trouvé que Nedd4-2 est présente dans presque 50% des neurones du ganglion spinal et ces neurones sont principalement des neurones nociceptifs. Dans un modèle expérimental de douleur neuropathique (SN I, pour spared nerve injury), Nedd4-2 se retrouve significativement diminuée dans le tissu du ganglion spinal. J'ai également investigué 1' expression de 2 isoformes des canaux sodiques connues pour leur implication dans la douleur, Navl.7 et Navl.8, et ces 2 isoformes se retrouvent dans les mêmes neurones que Nedd4-2. La caractérisation détaillée est décrite dans le manuscrit: «Neuronal expression of the ubiquitin ligase Nedd4-2 in rat dorsal root ganglia: modulation in the SNI model of neuropathic pain; Cachemaille M, Laedermann CJ, Pertin M, Abriel H, Gasselin RD, Decosterd 1.» Les résultats obtenus indiquent que Nedd4-2, en étant downrégulé après une lésion nerveuse, pourrait ainsi contribuer à une augmentation des canaux sodiques fonctionnels à la membrane. Ainsi Nedd4-2 pourrait être proposée comme cible thérapeutique de manière alternative aux bloqueurs de canaux sodiques. Ce travail a permis l'initiation d'autres expériences. J'ai contribué activement à la construction de vecteurs viraux type adéno-associé recombinant (rAA V2/6) et surexprimé la protéine in vivo dans les ganglions spinaux. Cette partie de mon travail se trouve intégrée dans d'autres travaux de mon laboratoire d'accueil qui a pu démontrer les effets fonctionnels de cette approche sur les courants sodiques enregistrés par électrophysiologie et une diminution de la douleur neuropathique chez la souris. - Abstract-Neuronal hyperexcitability following peripheral nerve lesions may stem from altered activity of voltagegated sodium channels (VGSCs), which gives rise toallodynia or hyperalgesia. In vitro, the ubiquitin ligase Nedd4-2 is a negative regulator of VGSC a-subunits (Nav), in particular Nav1.7, a key actor in nociceptor excitability. We therefore studied Nedd4-2 in rat nociceptors, its co-expression with Nav1.7 and Nav1.8, and its regulation in pathology. Adult rats were submitted to the spared nerve injury (SNI) model of neuropathic pain or injected with complete Freund's adjuvant (CFA), a model of inflammatory pain. L4 dorsal root ganglia (DRG) were analyzed in shamoperated animals, seven days after SNI and 48 h after CFA with immunofluorescence and Western blot. We observed Nedd4-2 expression in almost 50% of DRG neurons, mostly small and medium-sized. A preponderant localization is found in the non-peptidergic sub-population. Additionally, 55.7± 2.7% and 55.0 ±3.6% of Nedd4-2-positive cells are co-labeled with Nav1.7 and Nav1.8 respectively. SNI significantly decreases the proportion of Nedd4-2-positive neurons from 45.9± 1.9% to 33.5± 0.7% (p < 0.01) and the total Nedd4-2 protein to 44%± 0.13% of its basal level (p <0.01, n = 4 animals in each group, mean± SEM). In contrast, no change in Nedd4-2 was found after peripheral inflammation induced by CFA. These results indicate that Nedd4-2 is present in nociceptive neurons, is downregulated after peripheral nerve injury, and might therefore contribute to the dysregulation of Navs involved in the hyperexcitability associated with peripheral nerve injuries.