Shorter time to diagnosis and improved stage at presentation in Swiss patients with retinoblastoma treated from 1963 to 2004

Rapport de synthèse : Le rétinoblastome est la tumeur de l'oeil la plus fréquente chez l'enfant. Un diagnostic précoce est important pour sauver le globe oculaire et la survie du patient. Le but de notre étude est de déterminer l'évolution de l'intervalle diagnostique, c'est-à-dire le délai entre les premiers symptômes et la date du diagnostic officiel du rétinoblastome, sur une période de 40 ans en Suisse. Matériel et méthode : Il s'agit d'une étude rétrospective faite sur 139 patients suisses traités pour rétinoblastome durant trois différentes périodes : (1) 1963-1983 ; (2) 1984-1993 ; et (3) 1994-2004. On compare certaines caractéristiques : le sexe du patient, la latéralité de la maladie, les premiers symptômes, leurs observateurs, l'intervalle diagnostique, l'âge au diagnostic, le stade de la maladie, l'histoire familiale. Résultats : 37 patients (26.6%) ont été traités dans la première période ; 44 (31.7%) dans la période 2 et 58 (41.7%) dans la période 3. L'intervalle diagnostique diminue de façon significative de 6.97 mois dans la période 1 à 3.58 dans la période 2 à 2.25 dans la période 3 pour le total des malades. Ceci reste significatif pour les rétinoblastomes unilatéraux. De plus, dans ce même groupe, on observe une diminution significative des stades avancés de la maladie, groupe E selon Murphree (61.5% dans la période 1 ; 46.7% dans la période 2 et 22.2 % dans la période 3). Lorsque la maladie est bilatérale, les mêmes observations se font de façon un peu moins marquée. Il n'y a aucun patient diagnostiqué au stade E de la maladie en présence d'une anamnèse familiale positive. Leucocorie (48.2%) et strabisme (20.1 %) sont les symptômes les plus fréquents durant les 3 périodes. Les seuls facteurs qui influencent significativement le risque d'avoir un stade E de la maladie sont la durée de l'intervalle diagnostic et la période de diagnostic. Conclusion : On constate un progrès dans le diagnostic du rétinoblastome en Suisse, surtout lors de maladie unilatérale. De même, des améliorations sont notées dans la maladie bilatérale mais de façon non significative. Il est donc important de mieux enseigner aux médecins à reconnaître les symptômes oculaires de la maladie et à référer les patients plus tôt aux spécialistes. Abstract : OBECTIVES : Retinoblastoma is the most frequent intraocular malignancy in children. Early diagnosis is essential for globe salvage and patient survival. The aim of our study was to determine how time to diagnosis of retinoblastoma has evolved over a 40-year period in Switzerland. METHOD AND PATIENTS : A retrospective study of 139 Swiss patients with retinoblastoma was performed comparing 3 periods: (1) 1963-1983; (2) 1984-1993; and (3) 1994-2004. Factors taken into account were gender, laterality of retínoblastoma, age at first symptoms, type and first observer of symptoms, time to diagnosis, age at diagnosis, disease stage, and family history. RESULTS : Thirty-seven patients (26.6%) were treated in period 1, 44 (31.7%) in period 2, and S8 (41.7%) in period 3.Overall, the diagnostic interval decreased in a significant way from 6.97 months in period 1 to 3.58 in period 2 and to 2.25 in period 3. When looking separately at unilateral and bilateral disease, the decrease oí the diagnostic interval remained statistically significant in unilateral retinoblastoma; there was also a significant reduction in the number of patients with advanced group E disease (Murphree classification) (61.5% in period 1, 46.7% in period 2, 22.2% in period 3). In bilateral disease, the same observations were made to a lesser extent. However, there were no cases with group E disease in 10 patients with positive family history. Leukornria (48.2%) and strabismus (20.1 %) were the 2 most frequent symptoms throughout the 3 periods. The only factors that statistically influenced the chances of having a diagnosis of group E disease were the diagnostic interval and period of diagnosis. Conclusion : Progress has been made in the diagnosis of retinoblastoma in Switzerland, notably in unilateral disease. Improvement to a lesser extent has also been observed in bilateral cases but without statistical significance. Greater effort is needed to teach physians-in-training to recognize the importance of ocular symptoms and refer patients earlier.

Expression of apoptosis and survival genes in human memory T cell populations

RESUME Introduction: Les cellules T mémoires humaines sont classées en trois sous-populations sur la base de l'expression d'un marqueur de surface cellulaire, CD45RA, et du récepteur aux chimiokines, CCR7. Ces sous-populations, nommées cellules mémoires centrales (TcM), mémoires effectrices (TEM) et mémoires effectrices terminales (ITEM), ont des rôles fonctionnels distincts, ainsi que des capacités de prolifération et de régénération différentes. Cependant, la génération de ces différences reste encore mal comprise et on ignore les mécanismes moléculaires impliqués. Matériaux et Méthodes: Des cellules mononucléaires humaines du sang périphérique ont été séparées par cytométrie de flux selon leur expression de CD4, CD8, CD45RA et CCR7 en sous-populations de cellules CD4+ ou CD8+ naïves, TcM, TEM ou ITEM. Dans chacune de ces sous-populations, 14 gènes impliqués dans l'apoptose, la survie ou la capacité proliférative des cellules T ont été quantifiés par RT-PCR en temps réel, relativement à l'expression d'un gène de référence endogène. L'ARN provenant de 450 cellules T a été utilisé par gène et par sous-population. Les gènes analysés (cibles) comprenaient des gènes de survie (BAFF, APRIL, BAFF-R, BCMA, TACI, IL-15Rα, IL-7Rα), des gènes anti-apoptotiques (Bcl-2, BclxL, FLIP), des gènes pro-apoptotiques (Bad, Bax, Fast) et le gène anti-prolifératif, Tob. A l'aide de la méthode comparative delta-delta-CT, le taux d'expression des gènes cibles de chaque sous-population des cellules T mémoires CD4+ et CD8+, à été comparée à leur taux d'expression dans les cellules T naïves CD4+ et CD8+. Résultats: Dans les cellules CD8+, les gènes pro-apoptotiques Bax et Fast étaient surexprimés dans toutes les sous-populations mémoires, tandis que l'expression des facteurs anti-apoptotiques et de survie comme Bcl-2, APRIL et BAFF-R, étaient diminués. Ces deux tendances étaient particulièrement accentuées dans les sous-groupes des cellules mémoires TEM et TTEM. A noter que malgré le fait que leur expression était également diminuée dans les autres cellules mémoires, le facteur de survie IL-7Ra, était sélectivement surexprimé dans la sous-population de cellules TcM et l'expression d'IL-15Ra était sélectivement augmentée dans les TEM. Dans les cellules CD4+, le taux d'expression des gènes analysés était plus variable entre les sujets étudiés que dans les cellules CD8+, ne permettant pas de définir un profil d'expression spécifique. L'expression du gène de survie BAFF par contre, a été significativement augmentée dans toutes les sous-populations mémoire CD4+. Il en va de même pour l'expression d' APRIL et de BAFF-R, bien que dans moindre degré. A remarquer que l'expression du facteur anti-apoptotique Fast a été observée uniquement dans la souspopulation des TTEM. Discussion et Conclusions: Cette étude montre une nette différence entre les cellules CD8+ et CD4+, en ce qui concerne les profils d'expression des gènes impliqués dans la survie et l'apoptose des cellules T mémoires. Ceci pourrait impliquer une régulation cellulaire homéostatique distincte dans ces deux compartiments de cellules T mémoires. Dans les cellules CD8+ l'expression d'un nombre de gènes impliqués dans la survie et la protection de l'apoptose semblerait être diminuée dans les populations TEM et TTEM en comparaison à celle des sous-populations naïves et TEM, tandis que l'expression des gènes pro-apoptotiques semblerait être augmentée. Comme ceci paraît être plus accentué dans les TTEM, cela pourrait indiquer une plus grande disposition à l'apopotose dans les populations CCR7- (effectrices) et une perte de survie parallèlement à l'acquisition de capacités effectrices. Ceci parlerait en faveur d'un modèle de différentiation linéaire dans les cellules CD8+. De plus, l'augmentation sélective de l'expression d'IL-7Ra observée dans le sous-groupe de cellules mémoires TEM, et d'IL-15Ra dans celui des TEM, pourrait indiquer un moyen de sélection pour des réponses immunitaires mémoires à long terme par une réponse distincte à ces cytokines. Dans les cellules CD4+ par contre, aucun profil d'expression n'a pu être déterminé; les résultats suggèrent même une résistance relative à l'apoptose de la part des cellules mémoires. Ceci pourrait favoriser l'existence d'un modèle de différentiation plus flexible avec des possibilités d'interaction multiples. Ainsi, la surexpression sélective de BAFF, APRIL et BAFF-R dans les sous-populations individuelles des cellules mémoires pourrait être un indice de l'interaction de ces sous-groupes avec des cellules B. ABSTRACT Introduction: Based on their surface expression of the CD45 isoform and of the CCR7 chemokine receptor, memory T cells have been divided into the following three subsets: central memory (TAM), effector memory (TEM) and terminal effector memory (ITEM). Distinct functional roles and different proliferative and regenerative capacities have been attributed to each one of these subpopulations. The molecular mechanisms underlying these differences; however, remain poorly understood. Materials and Methods: According to their expression of CD4, CD8, CD45RA and CCR7, human peripheral blood mononuclear cells were sorted by flow-cytometry into CD4+ or CD8+ naïve, TAM, TEM and ITEM subsets. Using real-time PCR, the expression of 14 genes known to be involved in apoptotis, survival or proliferation of T cells was quantified separately in each individual subset, relative to an endogenous reference gene. The RNA equivalent of 450 T cells was used for each gene and subset. The target gene panel included the survival genes BAFF, APRIL, BAFF-R, BCMA, TACI, IL-15Rα and IL-7Rα, the anti-apoptotic genes Bcl2, Bcl-xL and FLIP, the pro-apoptotic genes Bad, Bax and Fast, as well as the antiproliferative gene Tob. Using the comparative CT-method, the expression of the target genes in the three memory T cell subsets of both CD4+ and CD8+ T cell populations was compared to their expression in the naïve T cells. Results: In CD8+ cells, the pro-apoptotic factors Bax and Fast were found to be upregulated in all memory T cell subsets, whereas the survival and anti-apoptotic factors Bcl-2, APRIL and BAFF-R were downregulated. These tendencies were most accentuated in TEM and TTEM subsets. Even though the survival factor IL-7Rα was also downregulated in these subsets, interestingly, it was selectively upregulated in the CD8+ TAM subset. Similarly, IL-15Rαexpression was shown to be selectively upregulated in the CD8+ TEM subset. In CD4+ cells, the expression levels of the analyzed genes showed a greater inter-individual variability than in CD8+ cells, thus suggesting the absence of any particular expression pattern for CD4+ memory T cells. However, the survival factor BAFF was found to be significantly upregulated in all CD4+ memory T cell subsets, as was also the expression of APRIL and BAFF-R, although to a lesser extent. Furthermore, it was noted that the pro-apoptotic gene Fast was only expressed in the TTEM CD4+ subset. Discussion and Conclusions: Genes involved in apoptosis and survival in human memory T cells have been shown to be expressed differently in CD8+ cells as compared to CD4+ cells, suggesting a distinct regulation of cell homeostasis in these two memory T cell compartments. The present study suggests that, in CD8+ T cells, the expression of various survival and antiapoptotic genes is downregulated in TEM and TTEM subsets, while the expression of proapoptotic genes is upregulated in comparison to the naïve and the TAM populations. These characteristics, potentially translating to a greater susceptibility to apoptosis in the CCR7- (effector) memory populations, are accentuated in the TTEM population, suggesting a loss of survival in parallel to the acquisition of effector capacities. This speaks in favour of a linear differentiation model in CD8+ T memory cells. Moreover, the observed selectively increased expression of IL-7Rα in CD8+ TAM cells - as that of IL-15Rα in CD8+ TEM cells -suggest that differential responsiveness to cytokines could confer a selection bias for distinct long-term memory cell responses. Relative to the results for CD8+ T cells, those for CD4+ T cells seem to indicate a certain resistance of the memory subsets to apoptosis, suggesting the possibility of a more flexible differentiation model with multiple checkpoints and potential interaction of CD4+ memory cells with other cells. Thus, the selective upregulation of BAFF, APRIL and BAFF-R in individual memory subsets could imply an interaction of these subsets with B cells.

Inactivation of Notch 1 in immature thymocytes does not perturb CD4 or CD8T cell development.

Notch proteins influence cell-fate decisions in many developing systems. Several gain-of-function studies have suggested a critical role for Notch 1 signaling in CD4-CD8 lineage commitment, maturation and survival in the thymus. However, we show here that tissue-specific inactivation of the gene encoding Notch 1 in immature (CD25+CD44-)T cell precursors does not affect subsequent thymocyte development. Neither steady-state numbers nor the rate of production of CD4+ and CD8+ mature thymocytes is perturbed in the absence of Notch 1. In addition, Notch 1-deficient thymocytes are normally sensitive to spontaneous or glucocorticoid-induced apoptosis. In contrast to earlier reports, these data formally exclude an essential role for Notch 1 in CD4-CD8 lineage commitment, maturation or survival.

Measurement of ß-tryptase in postmortem serum, pericardial fluid, urine and vitreous humor in forensic setting

L'activation des mastocytes se produit dans plusieurs conditions pathologiques et est principalement observée chez des patients développant une réaction anaphylactique. Dans la pratique clinique, la mesure de l'histamine et de ses métabolites dans le plasma et dans l'urine du patient peut être effectuée et montre parfois des résultats aussi précis que la mesure de la beta-tryptase dans le sang lorsqu'il est nécessaire de confirmer une activation mastocytaire. En revanche, la mesure de la beta tryptase dans l'urine dans un but diagnostic n'a que rarement été effectuée sur des personnes vivantes et a montré des résultats contradictoires. Dans le domaine de la médecine légale, la mesure de la beta-tryptase dans un but diagnostic est effectuée dans le sérum postmortem obtenu à partir de sang prélevé au niveau fémoral. Cependant, le sang peut être partiellement ou complètement indisponible dans certains cas spécifiques, dans les autopsies de nourrissons ou de corps sévèrement mutilés par exemple. Un des buts de notre étude est d'évaluer la pertinence de la mesure de la beta-tryptase dans des échantillons biologiques alternatifs, à savoir dans l'urine, l'humeur vitrée et le liquide péricardique. Pour cela nous avons sélectionné 94 cas d'autopsies comprenant 6 cas de réaction anaphylactique suite à l'administration de produits de contraste radiologique, 10 cas d'hypothermie, 10 cas d'acidocétose diabétique, 10 cas de suicide par arme à feu, 18 cas de décès consécutif à une injection d'héroïne, 10 cas de décès traumatiques, 10 cas de mort subite avec peu ou pas d'athérosclérose coronarienne, 10 cas de décès avec une athérosclérose coronarienne sévère mais sans signe d'infarctus du myocarde et 10 cas de décès consécutif à un infarctus du myocarde avec une athérosclérose coronarienne sévère. Dans tous les cas de réaction anaphylactique suite à l'administration de produit de contraste radiologique, les concentrations de beta-tryptase, mesurées dans le sérum postmortem et dans le liquide péricardique, ont montré des valeurs plus élevées que le seuil clinique de référence (11 ng/l) et le seuil postmortem de référence (45 ng/l). La concentration de beta-tryptase mesurée dans l'urine et l'humeur vitrée a montré des valeurs inférieures au seuil clinique dans tous les cas de notre étude. La mesure de la concentration de beta tryptase dans le liquide péricardique semble donc une alternative valable à la mesure dans le sérum postmortem, lorsque le sang fémoral n'est pas disponible durant l'autopsie, afin de poser un diagnostic de réaction anaphylactique.

Quantitative Assessment of T1 Relaxation and Diffusion as a Prognostic Tool for Brain Development: A Longitudinal Preliminary Study on Preterm Babies

BACKGROUND: Despite major advances in care of premature infants, survivors exhibit mild cognitive deficits in around 40%. Beside severe intraventricular haemorrhages (IVH) and cystic periventricular leucomalacia (PVL), more subtle patterns such as grade I and II IVH, punctuate WM lesions and diffuse PVL might be linked to the cognitive deficits. Grey matter disease is also recognized to contribute to long-term cognitive impairment.¦OBJECTIVE: We intend to use novel MR techniques to study more precisely the different injury patterns. In particular MP2RAGE (magnetization prepared dual rapid echo gradient) produces high-resolution quantitative T1 relaxation maps. This contrast is known to reflect tissue anomalies such as white matter injury in general and dysmyelination in particular. We also used diffusion tensor imaging, a quantitative technique known to reflect white matter maturation and disease.¦DESIGN/METHODS: All preterm infants born under 30 weeks of GA were included. Serial 3T MR-imaging using a neonatal head-coil at DOL 3, 10 and at term equivalent age (TEA), using DTI and MP2RAGE sequences was performed. MP2RAGE generates a T1 map and allows calculating the relaxation time T1. Multiple measurements were performed for each exam in 12 defined white and grey matter ROIs.¦RESULTS: 16 patients were recruited: mean GA 27 2/7 w (191,2d SD±10,8), mean BW 999g (SD±265). 39 MRIs were realized (12 early: mean 4,83d±1,75, 13 late: mean 18,77d±8,05 and 14 at TEA: 88,91d±8,96). Measures of relaxation time T1 show a gradual and significant decrease over time (for ROI PLIC mean±SD in ms: 2100.53±102,75, 2116,5±41,55 and 1726,42±51,31 and for ROI central WM: 2302,25±79,02, 2315,02±115,02 and 1992,7±96,37 for early, late and TEA MR respectively). These trends are also observed in grey matter area, especially in thalamus. Measurements of ADC values show similar monotonous decrease over time.¦CONCLUSIONS: From these preliminary results, we conclude that quantitative MR imaging in very preterm infants is feasible. On the successive MP2RAGE and DTI sequences, we observe a gradual decrease over time in the described ROIs, representing the progressive maturation of the WM micro-structure and interestingly the same evolution is observed in the grey matter. We speculate that our study will provide normative values for T1map and ADC and might be a predictive factor for favourable or less favourable outcome.

Quantitative comparison of simulations of seismic wave propagation in heterogeneous poro-elastic media involving fluid-solid interfaces and in equivalent visco-elastic solids

There is increasing evidence to suggest that the presence of mesoscopic heterogeneities constitutes the predominant attenuation mechanism at seismic frequencies. As a consequence, centimeter-scale perturbations of the subsurface physical properties should be taken into account for seismic modeling whenever detailed and accurate responses of the target structures are desired. This is, however, computationally prohibitive since extremely small grid spacings would be necessary. A convenient way to circumvent this problem is to use an upscaling procedure to replace the heterogeneous porous media by equivalent visco-elastic solids. In this work, we solve Biot's equations of motion to perform numerical simulations of seismic wave propagation through porous media containing mesoscopic heterogeneities. We then use an upscaling procedure to replace the heterogeneous poro-elastic regions by homogeneous equivalent visco-elastic solids and repeat the simulations using visco-elastic equations of motion. We find that, despite the equivalent attenuation behavior of the heterogeneous poro-elastic medium and the equivalent visco-elastic solid, the seismograms may differ due to diverging boundary conditions at fluid-solid interfaces, where there exist additional options for the poro-elastic case. In particular, we observe that the seismograms agree for closed-pore boundary conditions, but differ significantly for open-pore boundary conditions. This is an interesting result, which has potentially important implications for wave-equation-based algorithms in exploration geophysics involving fluid-solid interfaces, such as, for example, wave field decomposition.

A link between FXYD3 (Mat-8)-mediated Na,K-ATPase regulation and differentiation of Caco-2 intestinal epithelial cells.

FXYD3 (Mat-8) proteins are regulators of Na,K-ATPase. In normal tissue, FXYD3 is mainly expressed in stomach and colon, but it is also overexpressed in cancer cells, suggesting a role in tumorogenesis. We show that FXYD3 silencing has no effect on cell proliferation but promotes cell apoptosis and prevents cell differentiation of human colon adenocarcinoma cells (Caco-2), which is reflected by a reduction in alkaline phosphatase and villin expression, a change in several other differentiation markers, and a decrease in transepithelial resistance. Inhibition of cell differentiation in FXYD3-deficient cells is accompanied by an increase in the apparent Na+ and K+ affinities of Na,K-ATPase, reflecting the absence of Na,K-pump regulation by FXYD3. In addition, we observe a decrease in the maximal Na,K-ATPase activity due to a decrease in its turnover number, which correlates with a change in Na,K-ATPase isozyme expression that is characteristic of cancer cells. Overall, our results suggest an important role of FXYD3 in cell differentiation of Caco-2 cells. One possibility is that FXYD3 silencing prevents proper regulation of Na,K-ATPase, which leads to perturbation of cellular Na+ and K+ homeostasis and changes in the expression of Na,K-ATPase isozymes, whose functional properties are incompatible with Caco-2 cell differentiation.

Isolated limb perfusion with tumor necrosis factor and melphalan for non-resectable soft tissue sarcomas : long-term results on efficacy and limb salvage in a selected group of patients

Rapport de synthèse : Introduction : La perfusion isolée de membre (isolated limb perfusion, ou ILP) par TNF-alpha et melphalan, utilisés en association, est une stratégie de prise en charge chirurgicale des sarcomes non opérables des extrémités. Elle a été en partie développée au CHUV dans les années 1990, sous l'impulsion du Professeur F. Lejeune, ancien Chef du Service d'oncologie médicale (CePO). Les résultats des 31 premiers patients ont été publiés en 2000 dans l'European Journal of Surgical Oncology. Les données dans la littérature manquant sur les résultats à long terme, nous avons revu tous les patients traités au CHUV depuis 1992 pour tenter des de déterminer ces résultats à long terme, en se focalisant sur l'efficacité du traitement, symbolisée par le taux de sauvetage de membres, autrement condamnés à l'amputation ou à une chirurgie mutilante. Matériel et méthode : Etude rétrospective. De 1992 à mars 2006, 51 patients ont été traités par ILP dans notre institution, certains à deux reprises (58 ILP au total). Quatre-vingt-huit pour cent présentaient un sarcome de haut grade de malignité, et 84% une tumeur localement avancée (T2b NO Mo ou plus). Résultats : Le follow-up moyen est de 38.9 mois (4-159, médiane 22 mois), on note 21 % de complications immédiates et 23% de complications tardives ou chroniques. Une réponse complète (nécrose totale ou disparition de la tumeur) a été observée dans 25% des cas, une réponse partielle (>50% de nécrose ou de diminution de taille tumorale) dans 42%, une stabilité de la maladie dans 14% et une progression tumorale dans 14%. Un traitement adjuvant a été entrepris dans 31 % des cas, une résection des résidus tumoraux a pu être effectuée chez 65% des patients. On note un taux de récidive locale de 35% (après 20,3 mois en moyenne) et un taux de récidive à distance de 45% (après 13,4 mois en moyenne). Le disease-free survival est de 14,9 mois et la survie à 5 ans de 43,5%. Le taux d'amputation s'élève à 24%. Conclusion : La perfusion isolée de membre est un traitement grevé d'un taux élevé de complications, mais il peut étre entrepris dans les sarcomes les plus sévères avec un succès significatif. Ainsi, dans notre série, une chirurgie mutilante (en général l'amputation) a pu être épargnée à 76% des patients.

Study of a sialyltransferase ST3GAL6, in adipogenesis and obesity

RésuméL'obésité et les maladies métaboliques qui lui sont associées tels que le diabète ou les maladies cardiovasculaires ont un impact épidémiologique croissant. Ainsi, les mécanismes moléculaires se produisant dans le tissu adipeux en expansion font l'objet de nombreuses investigations. Dans ce contexte, nous nous sommes particulièrement intéressés à l'adipogénèse, le procédé permettant la formation d'adipocytes matures et fonctionnels. Le gène St3gal6 code pour une enzyme appelée β-galactosidase a2,3-sialyltransferase 6 et participant à la voie de glycosylation. Cette protéine appartient à la famille des a2,3- sialyltransferases dont la fonction principale est de transférer un acide sialique à l'extrémité de chaînes glycosidiques présentes sur les glycoprotéines et les glycolipides. Dans une précédente étude de transcriptomique réalisée chez la souris, St3gal6 a été décrit comme un gène dont l'expression est augmentée dans le tissu adipeux blanc d'animaux en surpoids et dont l'expression est normalisée après une perte de poids. Afin d'étudier le rôle potentiel de St3gal6 dans le développement du tissu adipeux, nous nous sommes intéressés à la régulation de son expression en cas d'obésité ainsi qu'à ses effets sur l'adipogénèse. Nous avons d'abord montré que St3gal6 s'exprime aussi bien dans le tissu adipeux blanc que dans le tissu adipeux brun. Puis nous avons confirmé dans deux différents modèles animaux que l'expression de St3gal6 dans le tissu adipeux était augmentée en cas d'obésité. Nous avons aussi observé in vitro une induction de St3gal6 dans des adipocytes traités par des cytokines pro-inflammatoires sécrétées dans le tissu adipeux d'individus obèses. Enfin, parmi les six membres que compte la famille des a2,3-sialyltransferases, St3gal6 est celui dont l'expression est la plus significativement induite en situation d'obésité. En outre, au cours de la différenciation des adipocytes blancs et bruns, l'expression de St3gal6 est augmentée et son inhibition réduit le potentiel de maturation des adipocytes qui accumulent moins de lipides. A l'inverse, la surexpression de St3gal6 dans des préadipocytes blancs augmente leur taux de différenciation in vitro; la formation de gouttelettes lipidiques et l'expression de genes spécifiques de l'adipocyte mature sont accrues. Enfin, le traitement d'adipocytes blancs in vitro avec un inhibiteur pharmacologique des a2,3-sialyltransferases ou une sialidase clivant les résidus sialylés montre qu'un défaut de a2,3-sialylation affectant les adipocytes diminue leur potentiel adipogénique. Par conséquent, ces résultats suggèrent que St3gal6 est impliqué dans la voie de différenciation des adipocytes et que cette a2,3-sialylation joue un rôle dans le remodelage du tissu adipeux induit par l'obésité.AbstractIn order to better understand molecular events occurring in obesity and leading to its associated complications, we were interested in the biology of adipose tissue and particularly in the study of adipogenesis, the process by which new mature adipocytes develop and accumulate lipids.The β-galactosidase a2,3-sialyltransferase 6 (St3gal6) gene encodes for an enzyme involved in post-translational protein glycosylation. Thereby, St3gal6 enzyme belongs to the a2,3sialyltransferase family whose function is to add sialic acids at outer position on glycosidic chain of glycoproteins or glycolipids. Previously, in mouse, St3gal6 has been described as a gene whose expression in white adipose tissue is increased in overweighted animals and normalized after weight loss. Therefore, we have assumed that St3gal6 may play a role in adipose tissue development and in tissue remodelling triggered by obesity. First we show that St3gal6 is expressed in white but also in brown adipose tissue. St3gal6 upregulation upon weight gain was confirmed in two mouse models of obesity namely diet- induced and genetically-induced obesity. We also report that St3gal6 is induced by pro¬inflammatory cytokines known to be oversecreted in adipose tissue during obesity. Furthermore, St3gal6 is the a2,3-sialyltransferase whose expression is more markedly induced in adipose tissue. In addition, we demonstrate that St3gl6 expression is progressively increased in late stages of white and brown adipogenesis while St3gal6 knockdown inhibits adipocyte differentiation in vitro. Conversely, St3gal6 overexpression in a white preadipocyte cell line increases lipid accumulation during differentiation process and enhances gene expression of mature white adipocyte markers. Finally, using an a2-3 sialyltransferase inhibitor and a sialidase treatment on white adipocyte cell line, we observe that a decreased a2,3-sialylation impairs adipocyte differentiation in vitro. Altogether, these result suggest that St3gal6 plays a role in adipogenesis and in tissue remodelling associated with obesity likely through its enzymatic activity of a2,3-sialylation. Thus, a2,3-sialylation appears as a novel pathway of interest whose precise molecular mechanisms remain to be elucidated in the context of adipose tissue development and adipocyte functions.

Characterization of PHO1 and PHO1;H1 gene function in Arabidopsis thaliana

Summary Phosphorus is one of the major macronutrients required for plant growth and development. Plant roots acquire phosphorus as inorganic phosphate (Pi), which is further distributed to the shoot, via the transpiration stream and root pressure, where Pi is imported again into cells. PHO1 in Arabidopsis has been identified as a protein involved in the loading of Pi into the root xylem. PHO1 does not have any homology to described Pi transporters including the Pht1 family of H+/ Pi cotransporters. PHO1 bears two domains, SPX and EXS domains, previously identified in Saccharomyces cerevisiae proteins involved in Pi transport and/or sensing, or in sorting proteins to endomembranes. Phylogenetic analysis of the PHO1 gene family revealed the presence of three clusters, with PHO1 and PHO1;H1 forming one cluster. The biological significance behind this cluster was demonstrated by the complementation of the pho1 mutant with only PHO1 and PHO1;H1, of all the PHO1 family members, when expressed under the PHO1 promoter. PHO1 has been shown to be expressed mostly in the root vascular cylinder and at low level in the shoot. PHO1;H1 had a different expression pattern, being expressed in both root and shoot vascular cylinder to the same level, with the levels in leaves increasing with the leaf maturity, suggesting additional role of PHO1;H1 in the Pi mobilization in leaves. In order to further explore the role of PHO1, Pi dynamics was studied on plants expressing PHO1 at different levels compared to the wild type: PHO1 overexpressors, PHO1 underexpressors and the pho1 mutant. Overexpression of the PHO1 protein in the shoot vascular tissue was shown to lead to increased Pi efflux out of the leaf cells and Pi accumulation in the shoot xylem apoplast compared to wild type, confirming the hypothesized role of PHO1 in xylem loading with Pi. The overexpression of PHO1 in the shoot was responsible far both changed Pi dynamic and stunted growth of PHO1 overexpressors, as shown by grafting experiments between wild type and PHO1 overexpressor. We found a ca. 2 fold decrease of shoot phosphorus and a 5-10 fold decrease in vacuolar Pi content in the PHO1 underexpressors and the pho1 null mutant compared to wild type, consistent with the role of PHO1 in the transfer of Pi from the root to the shoot. Shoot Pi deficiency results in a poor growth of the pho1 mutant. Grafting experiments between pho1 and wild type confirmed that both Pi deficiency and stunt growth of the pho1 mutant were dependent on the pho1 root, further supporting the importance of PHO1 in the root xylem loading with Pi. The pho1 mutant and the PHO1 underexpressors accumulated 8-15 fold more Pi in the root relative to wild type. In contrast to the pho1 mutant, the growth of PHO1 underexpressors was not impaired by the low shoat Pi content. This finding suggests that either PHO1 protein or root Pi concentration is important in Pi signaling and development of Pi deficiency symptoms leading to reduced growth. Résumé Le phosphore est l'un des nutriments essentiels à la croissance et au développement des plantes. Les racines absorbent le phosphore sous forme de phosphate inorganique (Pi) qui est dirigé, par la transpiration et la pression de la racine, vers les feuilles où le phosphate est acquis par les cellules. La protéine PHO1 a été démontrée indispensable au chargement du Pi dans le xylème des racines d'Arabidopsis. PHO1 ne démontre pas d'homologie aux transporteurs de Pi connus, incluant la famille Pht1 de cotransporteurs H+/Pi qui ont comme fonction le transport du phosphate à l'intérieur de la cellule. PHO1 contient deux domaines, SPX et EXS, aussi présents dans des protéines de Saccharomyces cerevisiae impliquées dans le transport ou la perception du phosphate, ou dans la localisation des protéines vers différentes membranes. Le génome d'Arabidopsis contient onze gènes homologues à PHO1. Neuf de ces homologues sont répartis en trois groupes. PHO1 et PHO1;H1 forment un de ces groupes. Nos travaux ont démontré que seuls PHO1;H1 et PHO1, sous contrôle du promoteur PHO1, peuvent complémenter le mutant pho1. PHO1 est exprimé principalement dans le cylindre vasculaire de la racine et faiblement dans la partie aérienne. Le degré d'expression de PHO1;H1 est similaire dans le cylindre vasculaire de la racine et des feuilles. Ceci suggère que PHO1;H1 est aussi impliqué dans la mobilisation du Pi dans les feuilles, en plus de son rôle dans le transfert du Pi dans le xylème des racines. Afin de mieux explorer le rôle de PHO1, la dynamique du phosphate a été observée dans trois lignées de plantes transgéniques: un sur-expresseur de PHO1, un sous-expresseur de PHO1 et le mutant pho1. La sur-expression de PHO1 dans le tissue vasculaire des feuilles a provoqué l'efflux du Pi vers l'espace apoplastic du xylème, ce qui confirme le rôle de PHO1 dans le chargement du Pi dans le xylème. La sur-expressìon de PHO1 dans la rosette est responsable d'un changement de la dynamique du Pi et de la diminution de la croissance, ce qui fut démontré par une expérience de greffe de la rosette du sur-expresseur de PHO1 sur les racines du sauvage. On a observé pour le sous-expresseur de PHO1 et le mutant pho1 une diminution du phosphore d'environ 2 fais au niveau des feuilles, et une diminution de 5-10 fois du Pi dans les vacuoles des feuilles, par rapport au sauvage. Ceci confirme le rôle proposé de PHO1 dans le transfert du Pi des racines aux feuilles. La carence de Pi chez pho1 implique une diminution de la taille de la rosette. Pour expliquer ce phénotype une autre expérience de greffe démontra que la cause de ce changement provenait des racines. Ceci renforce l'hypothèse de l'importance du rôle de PHO1 dans le xylème de la racine pour le chargement du Pi. Le mutant phot et le sous-expresseur de PHO1 accumulent 8-15 fois plus de Pi dans leurs racines comparé au sauvage. Cependant, contrairement au phot mutant, le sous-expresseur de PHO1 avait une croissance comparable au sauvage malgré le niveau bas du Pi dans les feuilles. Ceci suggère que la taille de la rosette lors d'une carence en Pi chez Arabidopsis serait la conséquence d'un changement de concentration de Pi dans les racines ou d'une influence de la protéine PHO1.

Genetic and maternal contributions to offspring viability under different environmental conditions in various salmonids

Summary : Due to anthropogenic impacts and natural fluctuations, fish usually have to cope with constantly changing and often hostile environments. Whereas adult fish have various possibilities to counteract unfavourable environmental conditions, embryos have much fewer options. Besides by their developing immune system, they are protected by the egg envelopes and several immune substances provided by their mothers. In addition to this, they may also adjust their hatching timing in reaction to various risks. However, individuals may vary in their defensive potential. This variation may be either based on their genetics and/or on differential maternal investments and may be dependent on the experienced stress. Nevertheless, in fish, the impact of such parental contributions on embryo and/or juvenile viability is still poorly investigated. The main objective of this thesis was to investigate the importance of paternal (i.e. genetic) and maternal (i.e. genetic + egg investment) contributions to offspring viability under different environmental conditions and at different life stages. In order to investigate this, we used gametes of various salmonids for in vitro fertilisation experiments based on full-factorial breeding designs. The individual studies are summarised in the following chapters: In the first chapter, we tested the effectiveness of the embryonic immune system in Lake whitefish (Coregonus palaea). Namely, we investigated paternal and maternal contributions to the embryos' tolerance to different kinds of pathogen exposure. Additionally, we tested whether an early sub-léthal exposure has a positive or a negative effect on an embryo's susceptibility to later pathogen exposures with the same pathogen. We found that pre-challenged embryos were more susceptible to future challenges. Moreover, pathogen susceptibility was dependent on maternal investments and/or the embryos' own genetics, depending on the challenge level. Chapter 2 summarises a similar study with brown trout (Salmo trutta). In addition to the previously described investigations, we analysed if genetic effects on offspring viability are mediated either by parental MHC genotypes or relatedness based on neutral microsatellite markers, and we tested if males signal their genetic quality either by their body size or their melanin-based skin colouration. We found that embryo survival was lower at higher stress levels and dependent on the embryos' genetics. Addirionally, parents with similar and/or, very common MHC genotypes had higher offspring viabilities. Finally, darker males produced more viable offspring. In the first two chapters we investigated the embryos' defensive potential based on their immune system, i.e. their pathogen tolerance. In chapter 3 we investigate whether hatching timing of Lake whitefìsh (C. palaea) is dependent on parental contributions and/or on pathogen pressure, and whether there are parental-environmental interactions. We found that whitefish embryos hatch earlier under increasing pathogen pressure. Moreover, hatching timing was affected by embryo genetics and/or maternally provided resources, but the magnitude of the effect was dependent on the pathogen. pressure. We also found a significant paternal-environmental interaction, indicating that the hatching efficiency of a certain sib group is dependent on the pathogen environment. Chapter 4 describes an analogous study with brown trout (S. trutta), with similar findings. In the former chapters, we only looked at offspring performance during the embryonic period, and only under semi-natural conditions. In chapter 5 we now test the performance and viability of embryonic and juvenile brown trout (S. trutta) under natural conditions. To measure embryo viability, we put them in brood boxes, buried them in the gravel of a natural river, and analysed survival after several months. To investigate juvenile survival and performance, wé reared embryos under different stress levels in the laboratory and subsequently released the resulting hatchlings in to a closed river section. Juvenile size and survival was then determined one year later. Additionally, we investigated if sires differ in their genetic quality, determined by embryo and juvenile survival as well as juvenile size, and if they signal their quality by either body size or melanin-based body darkness. We found hat juvenile size was dependent on genetic effects and on maternal investment, whereas this was neither the case for embryo nor for juvenile survival. Additionally, we found that offspring of darker males grew larger, and larger juveniles had also an increased survival. Finally, we found acarry-over effect of the early non-lethal challenge: exposing embryos to higher stress levels resulted in smaller juveniles. To evaluate the long-term performance of differently treated groups, mark-recapture studies are inevitable. For this purpose, effective mass-marking techniques are essential. In chapter 6 we tested the suitability of the fluorescent pigment spray marking method for the mass marking of European graylings (Thymallus thymallus), with very promising results. Our in vitro fertilisation studies on whitefish may reveal new insights on potential genetic benefits of mate choice, but the mating system of whitefish under natural conditions is still poorly investigated. In order to study this, we installed underwater cameras at the spawning place of a Coregonus suidteri population, recorded the whole mating period and subsequently analysed the recordings. Confirmations of previous findings as well as exciting new observations are listed and discussed in chapter 7. Dus aux impacts anthropogéniques et aux fluctuations naturelles, les poissons doivent faire face à des environnements en perpétuel changement. Ces changements font que les poissons doivent s'adapter à de nouvelles situations, souvent hostiles pour eux. Les adultes ont différentes possibilités d'échapper à un environnement peu favorable, ce n'est par contre pas le cas des embryons. Les embryons sont protégés d'une part par leur système immunitaire en développement, d'autre part, par la coquille de l'eeuf et différentes substances immunitaires fournies par leur mère. De plus, ils sont capables d'influencer leur propre date d'éclosion en réponse à différents facteurs de stress. Malgré tout, les individus varient dans leur capacité à se défendre. Cette variation peut être basé sur des facteurs génétiques et/ou sur des facteurs maternels, et est dépendante du stress subi. Néanmoins, chez les poissons, l'impact de telles contributions parentales sur la survie d'embryons et/ou juvéniles est peu étudié. L'objectif principal de cette thèse a été d'approfondir les connaissances sur l'importance de la contribution paternelle (c.a.d. génétique) et maternelle (c.a.d. génétique + investissement dans l'oeuf) sur la survie des jeunes dans différentes conditions expérimentales et stades de vie. Pour faire ces analyses, nous avons utilisé des gamètes de divers salmonidés issus de croisements 'full-factorial'. Les différentes expériences sont résumées dans les chapitres suivants: Dans le premier chapitre, nous avons testé l'efficacité du système immunitaire des embryons chez les corégones (Coregonus palea). Plus précisément nous avons étudié la contribution paternelle et maternelle à la tolérance des embryons à différents niveaux de stress pathogène. Nous avons aussi testé, si une première exposition non létale à un pathogène avait un effet positif ou négatif sur la susceptibilité d'un embryon a une deuxième exposition au même pathogène. Nous avons trouvé que des embryons qui avaient été exposés une première fois étaient plus sensibles au pathogène par la suite. Mais aussi que la sensibilité au pathogène était dépendante de l'investissement de la mère et/ou des gènes de l'embryon, dépendamment du niveau de stress. Le deuxième chapitre résume une étude similaire avec des truites (Salmo truffa). Nous avons examiné, si la survie des jeunes variait sous différentes intensités de stress, et si la variance observée était due aux gènes des parents. Nous avons aussi analysé si les effets génétiques sur la survie des juvéniles étaient dus au MHC (Major Histocompatibility Complex) ou au degré de parenté des parents. De plus, nous avons analysé si les mâles signalaient leur qualité génétique par la taille du corps ou par leur coloration noire, due à la mélanine. On a trouvé que la survie des embryons était plus basse quand le niveau de stress était plus haut mais que la variation restait dépendante de la génétique des embryons. De plus, les parents avec des MHC similaires et/ou communs avaient des embryons avec une meilleure survie. Par contre, des parents avec un degré de parenté plus haut produisent des embryons avec une survie plus mauvaise. Finalement nous avons montré que les mâles plus foncés ont des embryons qui survivent mieux, mais que la taille des mâles n'a pas d'influence sur la survie de ces mêmes embryons. Dans les deux premiers chapitres, nous avons étudié le potentiel de défense des embryons basé sur leur système immunitaire, c.a.d. leur tolérance aux pathogènes. Dans le troisième chapitre, nous nous intéressons à la date d'éclosion des corégones (C. palea), pour voir si elle est influencée par les parents ou par la pression des pathogènes, et si il y a une interaction entre ces deux facteurs. Nous avons trouvé que les jeunes naissent plus rapidement lorsque la pression en pathogènes augmente. La date d'éclosion est influencée par la génétique des embryons et/ou l'investissement des parents, mais c'est la magnitude des effets qui est dépendante de la pression du pathogène. Nous avons aussi trouvé une interaction entre l'effet paternel et l'environnement, ce qui indique que la rapidité d'éclosion de certains croisements est dépendante des pathogènes dans l'environnement. Le chapitre 4 décrit une étude analogue avec de truites (S. truffa), avec des résultats sitzimilaires. Dans les précédents chapitres nous nous sommes uniquement concentrés sur les performances des jeunes durant leur stade embryonnaire, et seulement dans des conditions semi naturelles. Dans le chapitre 5 nous testons la performance et la viabilité des embryons et de juvéniles de truites (S. truffa) dans des conditions naturelles. Nous avons trouvé que la taille des juvéniles était dépendante d'effets génétiques et de l'investissement maternel, mais ceci n'était ni les cas pour les survie des embryons et des juvéniles. De plus, nous avons trouvé que les jeunes des mâles plus foncés devenaient plus grands et que les grands ont un meilleur taux de survie. Finalement nous avons trouvé un 'carry-over effect' d'une première exposition non létale à un pathogène: exposer des embryons à des plus hauts niveaux de stress donnait des juvéniles plus petits. Pour évaluer la performance à long terme de groupes traités dé manières différentes, une méthode de marquage-recapture est inévitable. Pour cette raison, des techniques de marquage en masse sont nécessaires. Dans le chapitre 6, nous avons testé l'efficacité de la technique `fluorescent pigment spray marking' pour le marquage en masse de l'Ombre commun (Thymallus thymallus), avec des résultats très prometteurs. Les études de fertilisations in vitro avec les corégones nous donnent une idée du potentiel bénéfice génétique que représente la sélection d'un bon partenaire, même si le système d'accouplement des corégones en milieu naturel reste peu connu. Pour combler cette lacune, nous avons installé des caméras sous-marines autour de la frayère d'une population de corégones (C. suidteri), nous avons enregistré toute la période de reproduction et nous avons analysé les données par la suite. Ainsi, nous avons été capables de confirmer bien des résultats trouvés précédemment, mais aussi de faire de nouvelles observations. Ces résultats sont reportés dans le septième chapitre, où elles sont comparées avec des observations antérieures.

Chromosomal rearrangement and genetic structure in the shrews of the Sorex araneus group

ABSTRACT The role of chromosomal rearrangements in the speciation process is much debated and many theoretical models have been developed. The shrews of the Sorex araneus group offer extraordinary opportunities to study the relationship between chromosomal variation and speciation. Indeed, this group of morphologically very similar species received a great deal of attention due to its karyotypic variability, which is mainly attributed to Robertsonian fusions. To explore the impact of karyotypic changes on genetic differentiation, we first studied the relationship between genetic and karyotypic structure among Alpine species and among chromosome races of the S. araneus group using Bayesian admixture analyses. The results of these analyses confirmed the taxonomic status of the studied species even though introgression can still be detected between species. Moreover, the strong spatial sub-structure highlighted the role of historical factors (e.g. geographical isolation) on genetic structure. Next, we studied gene flow at the chromosome level to address the question of the impact of chromosomal rearrangements on genetic differentiation. We used flow sorted chromosomes from three different karyotypic taxa of the S. araneus group to map microsatellite markers at the chromosóme arm level. We have been able to map 24 markers and to show that the karyotypic organisation of these taxa is well conserved, which suggests that these markers can be used for further inter-taxa studies. A general prediction of chromosomal speciation models is that genetic differentiation between two taxa should be larger across rearranged chromosomes than across chromosomes common to both taxa. We combined two approaches using mapped microsatellites to test this prediction. First, we studied the genetic differentiation among five shrew taxa placed at different evolutionary levels (i.e. within and among species). In this large scale study, we detected an overall significant difference in genetic structure between rearranged vs. common chromosomes. Moreover, this effect varied among pairwise comparisons, which allowed us to differentiate the role of the karyotypic complexity of hybrids and of the evolutionary divergence between taxa. Secondly, we compared the levels of gene flow measured across common vs. rearranged chromosomes in two karyotypically different hybrid zones (strong vs. low complexity of hybrids), which show similar levels of genetic structure. We detected a significantly stronger genetic structure across rearranged chromosomes in the hybrid zone showing the highest level of hybrid complexity. The large variance observed among loci suggested that other factors, such as the position of markers within the chromosome, also certainly affects genetic structure. In conclusion, our results strongly support the role of chromosomal rearrangements in the reproductive barrier and suggest their importance in speciation process of the S. araneus group. RESUME Le rôle des réarrangements chromosomiques dans les processus de spéciation est fortement débattu et de nombreux modèles théoriques ont été développés sur le sujet. Les musaraignes du groupe Sorex araneus présentent de nombreuses opportunités pour étudier les relations entre les variations chromosomiques et la spéciation. En effet, ce groupe d'espèces morphologiquement très proches a attiré l'attention des chercheurs en raison de sa variabilité caryotypique principalement attribuée à des fusions Robertsoniennes. Pour explorer l'impact des changements caryotypiques sur la différenciation génétique, nous avons tout d'abord étudié les relations entre la structure génétique et caryotypique de races chromosomiques et d'espèces alpine du groupe S. araneus en utilisant des analyses Bayesiennes d' « admixture ». Les résultats de ces analyses ont confirmé le statut taxonomique des espèces étudiées bien que nous ayons détecté de l'introgression entre espèces. L'observation d'une sous structure spatiale relativement forte souligne l'importance des facteurs historiques (telle que l'isolation géographique) sur la structure génétique de ce groupe. Ensuite, nous avons étudié le flux de gène au niveau des chromosomes pour aborder de manière directe la question de l'impact des réarrangements chromosomiques sur la différenciation génétique. En conséquence, nous avons utilisé des tris de chromosomes de trois taxons du groupe S. araneus pour localiser des marqueurs microsatellites au niveau du bras chromosomique. Au cours de cette étude, nous avons pu localiser 24 marqueurs et montrer une forte conservation dans l'organisation du caryotype de ces taxa. Ce résultat suggère que leur utilisation est appropriée pour des études entre taxa. Une prédiction générale à tous les modèles de spéciation chromosomique correspond à la plus grande différenciation génétique des chromosomes réarrangés que des chromosomes communs. Nous avons combiné deux approches utilisant des microsatellites localisés au niveau du bras chromosomique pour tester cette prédiction. Premièrement, nous avons étudié la différenciation génétique entre cinq taxa du groupe S. araneus se trouvant à des niveaux évolutifs différents (i.e. à l'intérieur et entre espèce). Au cours de cette étude, nous avons détecté une différenciation globale significativement plus élevée sur les chromosomes réarrangés. Cet effet varie entre les comparaisons, ce qui nous a permis de souligner le rôle de la complexité caryotypique des hybrides et du niveau de divergence évolutive entre taxa. Deuxièmement, nous avons comparé le flux de gènes des chromosomes communs et réarrangés dans deux zones d'hybridation caryotypiquement différentes (forte vs. Faible complexité des hybrides) mais présentant un niveau de différenciation génétique similaire. Ceci nous a permis de détecter une structure génétique significativement plus élevée sur les chromosomes réarrangés au centre de la zone d'hybridation présentant la plus grande complexité caryotypic. La forte variance observée entre loci souligne en outre le fait que d'autres facteurs, tel que la position du marqueur sur le chromosome, affectent probablement aussi la structure génétique mesurée. En conclusion, nos résultats supportent fortement le rôle des réarrangements chromosomiques dans la barrière reproductive entre espèces ainsi que leur importance dans les processus de spéciation des musaraignes du groupe S. araneus.

A reflection about the social and technological aspects in flood risk management - the case of the Italian Civil Protection

The right of a person to be protected from natural hazards is a characteristic of the social and economical development of the society. This paper is a contribution to the reflection about the role of Civil Protection organizations in a modern society. The paper is based in the inaugural conference made by the authors on the 9th Plinius Conference on Mediterranean Storms. Two major issues are considered. The first one is sociological; the Civil Protection organizations and the responsible administration of the land use planning should be perceived as reliable as possible, in order to get consensus on the restrictions they pose, temporary or definitely, on the individual free use of the territory as well as in the entire warning system. The second one is technological: in order to be reliable they have to issue timely alert and warning to the population at large, but such alarms should be as "true" as possible. With this aim, the paper summarizes the historical evolution of the risk assessment, starting from the original concept of "hazard", introducing the concepts of "scenario of event" and "scenario of risk" and ending with a discussion about the uncertainties and limits of the most advanced and efficient tools to predict, to forecast and to observe the ground effects affecting people and their properties. The discussion is centred in the case of heavy rains and flood events in the North-West of Mediterranean Region.

Analysis of warm season thunderstorms using an object-oriented tracking method based on radar and total lightning data

Monitoring thunderstorms activity is an essential part of operational weather surveillance given their potential hazards, including lightning, hail, heavy rainfall, strong winds or even tornadoes. This study has two main objectives: firstly, the description of a methodology, based on radar and total lightning data to characterise thunderstorms in real-time; secondly, the application of this methodology to 66 thunderstorms that affected Catalonia (NE Spain) in the summer of 2006. An object-oriented tracking procedure is employed, where different observation data types generate four different types of objects (radar 1-km CAPPI reflectivity composites, radar reflectivity volumetric data, cloud-to-ground lightning data and intra-cloud lightning data). In the framework proposed, these objects are the building blocks of a higher level object, the thunderstorm. The methodology is demonstrated with a dataset of thunderstorms whose main characteristics, along the complete life cycle of the convective structures (development, maturity and dissipation), are described statistically. The development and dissipation stages present similar durations in most cases examined. On the contrary, the duration of the maturity phase is much more variable and related to the thunderstorm intensity, defined here in terms of lightning flash rate. Most of the activity of IC and CG flashes is registered in the maturity stage. In the development stage little CG flashes are observed (2% to 5%), while for the dissipation phase is possible to observe a few more CG flashes (10% to 15%). Additionally, a selection of thunderstorms is used to examine general life cycle patterns, obtained from the analysis of normalized (with respect to thunderstorm total duration and maximum value of variables considered) thunderstorm parameters. Among other findings, the study indicates that the normalized duration of the three stages of thunderstorm life cycle is similar in most thunderstorms, with the longest duration corresponding to the maturity stage (approximately 80% of the total time).

Early stage disc degeneration does not have an appreciable affect on stiffness and load transfer following vertebroplasty and kyphoplasty.

Vertebroplasty and kyphoplasty have been reported to alter the mechanical behavior of the treated and adjacent-level segments, and have been suggested to increase the risk for adjacent-level fractures. The intervertebral disc (IVD) plays an important role in the mechanical behavior of vertebral motion segments. Comparisons between normal and degenerative IVD motion segments following cement augmentation have yet to be reported. A microstructural finite element model of a degenerative IVD motion segment was constructed from micro-CT images. Microdamage within the vertebral body trabecular structure was used to simulate a slightly (I = 83.5% of intact stiffness), moderately (II = 57.8% of intact stiffness), and severely (III = 16.0% of intact stiffness) damaged motion segment. Six variable geometry single-segment cement repair strategies (models A-F) were studied at each damage level (I-III). IVD and bone stresses, and motion segment stiffness, were compared with the intact and baseline damage models (untreated), as well as, previous findings using normal IVD models with the same repair strategies. Overall, small differences were observed in motion segment stiffness and average stresses between the degenerative and normal disc repair models. We did however observe a reduction in endplate bulge and a redistribution in the microstructural tissue level stresses across both endplates and in the treated segment following early stage IVD degeneration. The cement augmentation strategy placing bone cement along the periphery of the vertebra (model E) proved to be the most advantageous in treating the degenerative IVD models by showing larger reductions in the average bone stresses (vertebral and endplate) as compared to the normal IVD models. Furthermore, only this repair strategy, and the complete cement fill strategy (model F), were able to restore the slightly damaged (I) motion segment stiffness above pre-damaged (intact) levels. Early stage IVD degeneration does not have an appreciable effect in motion segment stiffness and average stresses in the treated and adjacent-level segments following vertebroplasty and kyphoplasty. Placing bone cement in the periphery of the damaged vertebra in a degenerative IVD motion segment, minimizes load transfer, and may reduce the likelihood of adjacent-level fractures.