Méthodes de génération et de validation de champs de déformation pour la recombinaison de distribution de dose à l’aide d’images 4DCT dans le cadre d’une planification de traitement de cancers pulmonaires

Des efforts de recherche considérables ont été déployés afin d'améliorer les résultats de traitement de cancers pulmonaires. L'étude de la déformation de l'anatomie du patient causée par la ventilation pulmonaire est au coeur du processus de planification de traitement radio-oncologique. À l'aide d'images de tomodensitométrie quadridimensionnelles (4DCT), une simulation dosimétrique peut être calculée sur les 10 ensembles d'images du 4DCT. Une méthode doit être employée afin de recombiner la dose de radiation calculée sur les 10 anatomies représentant une phase du cycle respiratoire. L'utilisation de recalage déformable d'images (DIR), une méthode de traitement d'images numériques, génère neuf champs vectoriels de déformation permettant de rapporter neuf ensembles d'images sur un ensemble de référence correspondant habituellement à la phase d'expiration profonde du cycle respiratoire. L'objectif de ce projet est d'établir une méthode de génération de champs de déformation à l'aide de la DIR conjointement à une méthode de validation de leur précision. Pour y parvenir, une méthode de segmentation automatique basée sur la déformation surfacique de surface à été créée. Cet algorithme permet d'obtenir un champ de déformation surfacique qui décrit le mouvement de l'enveloppe pulmonaire. Une interpolation volumétrique est ensuite appliquée dans le volume pulmonaire afin d'approximer la déformation interne des poumons. Finalement, une représentation en graphe de la vascularisation interne du poumon a été développée afin de permettre la validation du champ de déformation. Chez 15 patients, une erreur de recouvrement volumique de 7.6 ± 2.5[%] / 6.8 ± 2.1[%] et une différence relative des volumes de 6.8 ± 2.4 [%] / 5.9 ± 1.9 [%] ont été calculées pour le poumon gauche et droit respectivement. Une distance symétrique moyenne 0.8 ± 0.2 [mm] / 0.8 ± 0.2 [mm], une distance symétrique moyenne quadratique de 1.2 ± 0.2 [mm] / 1.3 ± 0.3 [mm] et une distance symétrique maximale 7.7 ± 2.4 [mm] / 10.2 ± 5.2 [mm] ont aussi été calculées pour le poumon gauche et droit respectivement. Finalement, 320 ± 51 bifurcations ont été détectées dans le poumons droit d'un patient, soit 92 ± 10 et 228 ± 45 bifurcations dans la portion supérieure et inférieure respectivement. Nous avons été en mesure d'obtenir des champs de déformation nécessaires pour la recombinaison de dose lors de la planification de traitement radio-oncologique à l'aide de la méthode de déformation hiérarchique des surfaces. Nous avons été en mesure de détecter les bifurcations de la vascularisation pour la validation de ces champs de déformation.

A Pain in my Neck

Travail créatif / Creative Work

Modèle cellulaire de carcinogenèse pour les cancers de l’oropharynx induits par le VPH

Problématique: Le virus du papillome humain (VPH) est présent dans près de 50% des cancers de l’oropharynx. Le potentiel oncogénique du VPH est encodé dans les oncoprotéines E6 et E7, qui agissent en modulant différents gènes, dont les gènes suppresseurs de tumeur p53 et pRb. Les cellules VPH positives démontrent une altération au niveau de la signalisation de la réponse aux dommages à l’ADN (RDA), un mécanisme de contrôle dans l’arrêt de la croissance des cellules ayant subit des dommages au niveau de leur ADN. Hypothèse et objectifs : Nous croyons que les défauts au niveau de la RDA des cancers VPH positifs peuvent être exploités afin de sensibiliser préférentiellement les cellules cancéreuses aux traitements de radiothérapie. Cette stratégie de recherche nécessite l’élaboration d’un modèle cellulaire de carcinogenèse isogénique pour le cancer de l’oropharynx que nous proposons de développer et de caractériser. L’étude vise à dériver des lignées isogéniques à partir de kératinocytes primaires et cellules épithéliales de l’oropharynx pour ensuite valider la carcinogenèse de notre modèle in vitro & in vivo Méthodologie : Des lignées cellulaires de kératinocytes primaires et de cellules épithéliales de l’oropharynx ont été successivement modifiées par transduction afin de présenter les mutations associées aux cancers de l’oropharynx induits par le VPH. Les cellules ont été modifiées avec des lentivirus codants pour la télomérase (hTERT), les oncogènes E6, E7 et RasV12. Afin de valider la cancérogenèse in vitro de notre modèle, des études d’invasion en matrigel et de croissance sans ancrage en agar mou ont été réalisées. Les populations cellulaires transformées ont été ensuite introduites dans des souris immunodéficientes afin d’évaluer leur tumorogénicité in vivo. Résultats : À partir des plasmides recombinés construits par méthodes de clonage traditionnelle et de recombinaison « Gateway », nous avons produit des lentivirus codants pour la télomérase humaine (hTERT), les oncogènes viraux E6 et E7 et l’oncogène Ras. Les kératinocytes primaires et cellules épithéliales de l’oropharynx ont été infectés successivement par transduction et sélectionnés. Nous avons validé l’expression de nos transgènes par méthode d’immunofluorescence, de Western Blot et de réaction de polymérisation en chaîne quantitative en temps réel (qRT-PCR). Nous avons établi trois lignées des cellules épithéliales de l’oropharynx (HNOE) à partir d’échantillons tissulaires prélevés lors d’amygdalectomie (HNOE42, HNO45, HNOE46). Les cellules transduites avec le lentivirus exprimant le promoteur fort CMV/TO de l’oncogène RasV12 ont présenté un changement morphologique compatible avec une sénescence prématurée induite par l’oncogène Ras. En exprimant des quantités plus faibles du RasV12 mutant, la lignée cellulaire HEKn hTERT-E6-E7 PGK RasV12 a réussi à échapper à la sénescence induite par l’oncogène Ras. La population cellulaire exprimant HEKn hTERT-E6-E7-PGK RasV12 a présenté un phénotype malin en culture et à l’étude d'invasion, mais n’a pas démontré de résultats positifs à l’étude de croissance sans ancrage en agar mou ni en xénogreffe en souris immunodéficientes. Conclusion : Nos résultats démontrent qu’en présence des oncogènes viraux E6 et E7, il y a un troisième mécanisme suppresseur de tumeur qui médie la sénescence induite par l’oncogène Ras. Nous avons identifié que la présence de E6 seule ne suffit pas à immortaliser les kératinocytes primaires humains (HEKn). Nous n’avons pas réussi à créer un modèle in vitro de carcinogenèse pour les cancers de l’oropharynx induits par le VPH.

Factors associated to avascular necrosis of the femoral head and non-union in patients younger than 65 years old with displaced femoral neck fractures treated with reduction and internal fixation.

Pocos estudios han evaluado el tratamiento de las fracturas desplazadas de cuello femoral en pacientes menores de 65 años de edad, y no han sido claramente definidos los factores de riesgo para necrosis avascular o no-unión dentro de este rango de edad. Para determinar los factores asociados a la necrosis avascular de la cabeza femoral (AVN) y no-unión en pacientes menores de 65 años de edad con fracturas desplazadas del cuello femoral tratados con reducción y fijación interna, se realizó un estudio retrospectivo de 29 fracturas desplazadas del cuello femoral en 29 pacientes consecutivos tratados en una sola institución. La influencia de la edad, la energía del trauma, tipo de reducción, y el tiempo entre la fractura y el tratamiento en desarrollo de la AVN y no-unión fueron evaluados. Los pacientes que desarrollaron NAV fueron significativamente mayores y sufrieron un trauma de más baja energía que en los casos sin AVN. Ninguna variable fue asociada con la no-unión. La regresión logística determinó que sólo la edad se asoció de forma independiente a NAV. La edad es un buen predictor para el desarrollo de NAV, con un C-estadístico de 0.861, y un mejor corte-determinado en 53,5 años. Conclusión: Los pacientes de entre 53,5 y 65 años presentan un riesgo más alto de NAV. La artroplastia primaria se debe considerar en este subgrupo.

Annotation and characterization of the Plasmodium vivax rhoptry neck protein 4 (PvRON4)

Background: The tight junction (TJ) is one of the most important structures established during merozoite invasion of host cells and a large amount of proteins stored in Toxoplasma and Plasmodium parasites’ apical organelles are involved in forming the TJ. Plasmodium falciparum and Toxoplasma gondii apical membrane antigen 1 (AMA-1) and rhoptry neck proteins (RONs) are the two main TJ components. It has been shown that RON4 plays an essential role during merozoite and sporozoite invasion to target cells. This study has focused on characterizing a novel Plasmodium vivax rhoptry protein, RON4, which is homologous to PfRON4 and PkRON4. Methods: The ron4 gene was re-annotated in the P. vivax genome using various bioinformatics tools and taking PfRON4 and PkRON4 amino acid sequences as templates. Gene synteny, as well as identity and similarity values between open reading frames (ORFs) belonging to the three species were assessed. The gene transcription of pvron4, and the expression and localization of the encoded protein were also determined in the VCG-1 strain by molecular and immunological studies. Nucleotide and amino acid sequences obtained for pvron4 in VCG-1 were compared to those from strains coming from different geographical areas. Results: PvRON4 is a 733 amino acid long protein, which is encoded by three exons, having similar transcription and translation patterns to those reported for its homologue, PfRON4. Sequencing PvRON4 from the VCG-1 strain and comparing it to P. vivax strains from different geographical locations has shown two conserved regions separated by a low complexity variable region, possibly acting as a “smokescreen”. PvRON4 contains a predicted signal sequence, a coiled-coil α-helical motif, two tandem repeats and six conserved cysteines towards the carboxyterminus and is a soluble protein lacking predicted transmembranal domains or a GPI anchor. Indirect immunofluorescence assays have shown that PvRON4 is expressed at the apical end of schizonts and co-localizes at the rhoptry neck with PvRON2.

PvRON2, a new Plasmodium vivax rhoptry neck antigen

Background: Rhoptries are specialized organelles from parasites belonging to the phylum Apicomplexa; they secrete their protein content during invasion of host target cells and are sorted into discrete subcompartments within rhoptry neck or bulb. This distribution is associated with these proteins’ role in tight junction (TJ) and parasitophorous vacuole (PV) formation, respectively. Methods: Plasmodium falciparum RON2 amino acid sequence was used as bait for screening the codifying gene for the homologous protein in the Plasmodium vivax genome. Gene synteny, as well as identity and similarity values, were determined for ron2 and its flanking genes among P. falciparum, P. vivax and other malarial parasite genomes available at PlasmoDB and Sanger Institute databases. Pvron2 gene transcription was determined by RT-PCR of cDNA obtained from the P. vivax VCG-1 strain. Protein expression and localization were assessed by Western blot and immunofluorescence using polyclonal anti-PvRON2 antibodies. Co-localization was confirmed using antibodies directed towards specific microneme and rhoptry neck proteins. Results and discussion: The first P. vivax rhoptry neck protein (named here PvRON2) has been identified in this study. PvRON2 is a 2,204 residue-long protein encoded by a single 6,615 bp exon containing a hydrophobic signal sequence towards the amino-terminus, a transmembrane domain towards the carboxy-terminus and two coiled coil a-helical motifs; these are characteristic features of several previously described vaccine candidates against malaria. This protein also contains two tandem repeats within the interspecies variable sequence possibly involved in evading a host’s immune system. PvRON2 is expressed in late schizonts and localized in rhoptry necks similar to what has been reported for PfRON2, which suggests its participation during target cell invasion. Conclusions: The identification and partial characterization of the first P. vivax rhoptry neck protein are described in the present study. This protein is homologous to PfRON2 which has previously been shown to be associated with PfAMA-1, suggesting a similar role for PvRON2.

Identification, characterization and antigenicity of the Plasmodium vivax rhoptry neck protein 1 (PvRON1)

Background: Plasmodium vivax malaria remains a major health problem in tropical and sub-tropical regions worldwide. Several rhoptry proteins which are important for interaction with and/or invasion of red blood cells, such as PfRONs, Pf92, Pf38, Pf12 and Pf34, have been described during the last few years and are being considered as potential anti-malarial vaccine candidates. This study describes the identification and characterization of the P. vivax rhoptry neck protein 1 (PvRON1) and examine its antigenicity in natural P. vivax infections. Methods: The PvRON1 encoding gene, which is homologous to that encoding the P. falciparum apical sushi protein (ASP) according to the plasmoDB database, was selected as our study target. The pvron1 gene transcription was evaluated by RT-PCR using RNA obtained from the P. vivax VCG-1 strain. Two peptides derived from the deduced P. vivax Sal-I PvRON1 sequence were synthesized and inoculated in rabbits for obtaining anti-PvRON1 antibodies which were used to confirm the protein expression in VCG-1 strain schizonts along with its association with detergent-resistant microdomains (DRMs) by Western blot, and its localization by immunofluorescence assays. The antigenicity of the PvRON1 protein was assessed using human sera from individuals previously exposed to P. vivax malaria by ELISA. Results: In the P. vivax VCG-1 strain, RON1 is a 764 amino acid-long protein. In silico analysis has revealed that PvRON1 shares essential characteristics with different antigens involved in invasion, such as the presence of a secretory signal, a GPI-anchor sequence and a putative sushi domain. The PvRON1 protein is expressed in parasite's schizont stage, localized in rhoptry necks and it is associated with DRMs. Recombinant protein recognition by human sera indicates that this antigen can trigger an immune response during a natural infection with P. vivax. Conclusions: This study shows the identification and characterization of the P. vivax rhoptry neck protein 1 in the VCG-1 strain. Taking into account that PvRON1 shares several important characteristics with other Plasmodium antigens that play a functional role during RBC invasion and, as shown here, it is antigenic, it could be considered as a good vaccine candidate. Further studies aimed at assessing its immunogenicity and protection-inducing ability in the Aotus monkey model are thus recommended.

Caracterizacion de nódulos tiroideos: concordancia entre estudio citopatologico y ecografia en la detección de nódulos malignos

: Los métodos imagenológicos para evaluar los nódulos tiroideos han sido motivo de estudio en las últimas décadas, especialmente la ecografía sobresale sobre las otras modalidades diagnósticas por su accesibilidad, portabilidad, y seguridad. A pesar de ello, las características ecográficas de cada nódulo han sido objeto de controversia en cuanto a su potencial detección de malignidad o benignidad. Se presenta un estudio de concordancia entre el estudio citopatológico y la ecografía para la caracterización nódulos tiroideos de naturaleza maligna y benigna, y su análisis de pruebas diagnósticas. Metodología: Se realizó un estudio descriptivo de concordancia con estudio de pruebas diagnósticas anidado. Se escogieron todos los pacientes con nódulos tiroideos a quienes se les realizó ecografía y estudio citopatológico de la lesión y se estudiaron los hallazgos ecográficos para evaluar su potencial diagnóstico para malignidad. Se incluyeron un total de 100 pacientes con nódulos tiroideos potencialmente malignos. La concordancia entre la ecografía en modo B y el estudio citopatológico fue moderada (índice kappa 0.55). La característica con mayor potencial para detectar malignidad fue la presencia de Microcalcificaciones (sensibilidad 75%, especificidad 92%).

Carcinoma de tiroides una verdadera pandemia?

El diagnóstico de cáncer de tiroides se ha incrementado y las posibilidades de detección de una enfermedad subclínica son altas, toda vez que disponemos de herramientas de detección más sensibles y de fácil acceso. Por ende, el clínico requiere conocer la historia natural del nódulo tiroideo y del carcinoma papilar de tiroides de bajo riesgo para brindar a su paciente el mejor tratamiento basado en la evidencia clínica. El objetivo de esta revision es reconocer los elementos clínicos que han condicionado el aumento inusitado de casos de cáncer de tiroides. Conclusión: El sobrediagnóstico del cáncer de tiroides es una realidad, que se posibilita por el uso extendido de biopsia por aspiración con aguja fina ((BACAF)) después de la detección de un nódulo tiroideo, en gran parte de manera incidental, sin acarrear la mayoría de las veces un mejor pronóstico después de su tratamiento.

Representaciones sociales de la medicina complementaria y alternativa (MCA) para el cáncer en estudiantes universitarios de carreras de ciencias de la salud

Se realizó un estudio cualitativo exploratorio con estudiantes de carreras de Ciencias de la Salud con el objetivo de comprender las representaciones sociales que tienen acerca de la Medicina Complementaria y Alternativa (MCA) para el cáncer. Se desarrollaron grupos focales y la información obtenida fue analizada a través del Análisis Temático e interpretada con base en la Teoría de las Representaciones Sociales. Se encontraron diversas representaciones sociales asociadas con la definición, los objetivos, los tratamientos, la eficacia, las fuentes de información y el origen de la MCA. En conclusión se evidenció una alta tendencia a la aceptación y a la manifestación de una actitud positiva, aunque ambivalente frente a la MCA, además de un desconocimiento por la diferenciación conceptual entre este tipo de Medicina y la Medicina Popular. La cultura y las creencias sociales predominan en las representaciones sociales que tienen los estudiantes de la MCA para el cáncer, pese a su formación académica.

The occipital lateral plate mesoderm - a novel source for vertebrate neck musculature

In vertebrates, body musculature originates from somites, whereas head muscles originate from the cranial mesoderm. Neck muscles are located in the transition between these regions. We show that the chick occipital lateral plate mesoderm has myogenic capacity and gives rise to large muscles located in the neck and thorax. We present molecular and genetic evidence to show that these muscles not only have a unique origin, but additionally display a distinct temporal development, forming later than any other muscle group described to date. We further report that these muscles, found in the body of the animal, develop like head musculature rather than deploying the programme used by the trunk muscles. Using mouse genetics we reveal that these muscles are formed in trunk muscle mutants but are absent in head muscle mutants. In concordance with this conclusion, their connective tissue is neural crest in origin. Finally, we provide evidence that the mechanism by which these neck muscles develop is conserved in vertebrates.

Kinematic modeling of head-neck movements

The main objective is to generate kinematic models for the head and neck movements. The motivation comes from our study of individuals with quadriplegia and the need to design rehabilitation aiding devices such as robots and teletheses that can be controlled by head-neck movements. It is then necessary to develop mathematical models for the head and neck movements. Two identification methods have been applied to study the kinematics of head-neck movements of able-body as well as neck-injured subjects. In particular, sagittal plane movements are well modeled by a planar two-revolute-joint linkage. In fact, the motion in joint space seems to indicate that sagittal plane movements may be classified as a single DOF motion. Finally, a spatial three-revolute-joint system has been employed to model 3D head-neck movements.

The occipital lateral plate mesoderm is a novel source for vertebrate neck musculature

In vertebrates, body musculature originates from somites, whereas head muscles originate from the cranial mesoderm. Neck muscles are located in the transition between these regions. We show that the chick occipital lateral plate mesoderm has myogenic capacity and gives rise to large muscles located in the neck and thorax. We present molecular and genetic evidence to show that these muscles not only have a unique origin, but additionally display a distinct temporal development, forming later than any other muscle group described to date. We further report that these muscles, found in the body of the animal, develop like head musculature rather than deploying the programme used by the trunk muscles. Using mouse genetics we reveal that these muscles are formed in trunk muscle mutants but are absent in head muscle mutants. In concordance with this conclusion, their connective tissue is neural crest in origin. Finally, we provide evidence that the mechanism by which these neck muscles develop is conserved in vertebrates.

Dietary, lifestyle and clinico-pathological factors associated with APC mutations and promoter methylation in colorectal cancers from the EPIC-Norfolk Study

The tumour suppressor APC is the most commonly altered gene in colorectal cancer (CRC). Genetic and epigenetic alterations of APC may therefore be associated with dietary and lifestyle risk factors for CRC. Analysis of APC mutations in the extended mutation cluster region (codons 1276-1556) and APC promoter 1A methylation was performed on 185 archival CRC samples collected from participants of the European Prospective Investigation into Cancer (EPIC)-Norfolk Study, with the aim of relating these to high quality seven-day dietary and lifestyle data collected prospectively. Truncating APC mutations (APC+) and promoter 1A methylation (PM+) were identified in 43% and 23% of CRCs analysed, respectively. Distal CRCs were more likely than proximal CRCs to be APC+ or PM+ (P = 0.04). APC+ CRCs were more likely to be moderately/well differentiated and microsatellite stable than APC- CRCs (P = 0.05 and 0.03). APC+ CRC cases consumed more alcohol than their counterparts (P = 0.01) and PM+ CRC cases consumed lower levels of folate and fibre (P = 0.01 and 0.004). APC+ or PM+ CRC cases consumedhigher levels of processed meat and iron from red meat and red meat products (P=0.007 and 0.006). Specifically, CRC cases harbouring GC to AT transition mutations consumed higher levels of processed meat (35 versus 24 g/day, P = 0.04) and iron from red meat and red meat products (0.8 versus 0.6 mg/day, P = 0.05). In a logistic regression model adjusted for age, sex and cigarette smoking status, each 19g/day (1SD) increment increase in processed meat consumption was associated with cases with GC to AT mutations (OR 1.68, 95% CI 1.03-2.75). In conclusion, APC+ and PM+ CRCs may be influenced by diet and GC to AT mutations in APC are associated with processed meat consumption, suggesting a mechanistic link with dietary alkylating agents, such as N-nitroso compounds.