MOLECULAR REORGANIZATION FOLLOWING SENSORY STIMULATION IN THE ADULT MOUSE BARREL CORTEX

Sensory information is an important factor in shaping neuronal circuits during development and adulthood. In the barrel cortex of adult rodents, cells from layer IV are able to adapt their functional state to an increased flow of sensory information from the mystacial whisker follicles. Previous studies in our group have shown that whisker stimulation induces the formation of inhibitory synapses in the corresponding barrel (Knott et al., 2002) and decreases neuronal responses toward the deflection of the stimulated whisker (Quairiaux et al., 2007). Together these observations have turned the barrel cortex into a model to study homeostatic plasticity. At the cellular level, neuronal activity triggers intracellular signaling cascades leading to a transcriptional response. To further characterize the molecular pathways involved in the synaptic changes after whisker stimulation in the adult mouse, a previous doctoral student in our group performed a microarray analysis on laser-dissected barrels in sections through layer IV. This study identified the regulation (up and down) of a series of genes in the stimulated barrels (thesis of Johnston-Wenger, 2010). We here focused on ten genes that presented the highest fold change according to the microarray analysis. Out of these genes, 7 are known as neuronal activity-dependent genes (Tnncl, Nptx2, Sorcs3, Ptgs2, Nr4a2, Npas4 and Adcyapl) whereas three have so far not been related to neuronal plasticity (Scn7a, Pcdhl5 and Cede3). The study aimed at confirming the results of the microarray analysis and localizing molecular modifications in the stimulated barrel column at the cellular level. In situ hybridization for Pcdhl5 after different periods of whisker stimulation (3, 6, 9, 15, 24 hrs) allowed us to confirm that the 1.25 fold change used for the microarray analysis is an appropriate threshold for considering a regulation significant after sensory-stimulation. Moreover, we confirmed with in situ hybridization a significant upregulation of the genes of interest in the stimulated barrels. In situ hybridization and immunohistochemistry allowed us to observe the distribution of the genes of interest and the corresponding protein products at the cellular level. Three observations were made: 1) alterations of the expression was restricted to the stimulated barrels for all genes tested; 2) within a barrel column not all cells responded to whisker stimulation with an altered gene expression; 3) in the stimulated barrels, two different patterns of mRNA and protein expression can be distinguished. We hypothesize that this segregation of the activity-induced gene expression reflects the segregation of the two principal thalamocortical pathways conveying the sensory information to the barrel cortex. Moreover, only neurons reaching the critical threshold will modify their gene expression program resulting in structural as well as physiological modifications that prevent the subsequent propagation of the excess of excitation to the postsynaptic targets. The activity-induced gene expression is therefore adapted in a cell-type-specific manner to induce a homeostatic response to the entire neuronal network involved in the integration of the sensory information. This to our knowledge the first study showing the distinct, but complementary contribution of the two thalamocortical pathways in experience-dependent plasticity in the adult mouse barrel cortex. -- L'information sensorielle nous permet de continuellement façonner nos circuits neuronaux autant durant le développement qu'à l'âge adulte. Chez le rongeur l'information sensorielle perçue par les vibrisses est intégrée au niveau du cortex somatosensoriel primaire (appelé en anglais « barrel cortex ») dont les cellules de la couche IV sont capables d'adapter leur état fonctionnel en réponse à une augmentation d'activité neuronale. Ce modèle expérimental a permis à notre groupe de recherche d'observer des changements rapides du circuit neuronal en fonction de l'activité sensorielle. En effet, la stimulation continue d'une vibrisse d'une souris adulte pendant 24 heures induit non seulement un remaniement synaptique (Knott et al., 2002), mais également des changements physiologiques au niveau des neurones du tonneau correspondant (Quairiaux et al., 2007). Ces observations nous permettent d'affirmer que le « barrel cortex » est un modèle approprié pour y étudier la plasticité synaptique. Au niveau cellulaire, l'activité neuronale déclenche des cascades de signalisation intracellulaire résultant en une réponse transcriptionnelle. Afin de caractériser les voies moléculaires impliquées dans la plasticité synaptique, une puce à ARN nous a permis de comparer l'expression de gènes entre un tonneau correspondant à une vibrisse stimulée et un tonneau d'une vibrisse non-stimulée (Nathalie). Cette analyse a révélé un certain nombre de gènes régulés de manière positive ou négative par l'augmentation de l'activité neuronale. Nous nous sommes concentrés sur 10 gènes dont l'expression est fortement régulée. L'expression de sept d'entre eux a déjà été démontrée comme dépendante de l'activité neuronale (Tnncl, Nptx2, Sorcs3, Ptgs2, Nr4a2, Npas4 otAdcyapl) alors que l'expression des trois autres (Scn7a, Pcdhl5 et Cedei) n'a pour le moment pas encore été liée à la plasticité neuronale. Le but de cette thèse est de confirmer les résultats de la puce à ARN et de déterminer dans quel type cellulaire ces gènes sont exprimés. L'hybridation in situ pour le gène Pcdhl5, après différentes périodes de stimulation des vibrisses (3, 6, 9, 15 et 24 heures), nous a permis de confirmer que le seuil de 1.25x utilisé dans l'analyse de la puce à ARN est approprié pour considérer qu'un gène est régulé de manière significative par la stimulation sensorielle. Nous avons également pu confirmer à l'aide de cette technique que la stimulation sensorielle augmente significativement l'expression de ces dix gènes. L'expression de ces gènes au niveau cellulaire a été observée à l'aide des techniques d'hybridation in situ et d'immunohistochimie. Trois observations ont été faites : 1) la régulation de ces gènes est restreinte aux tonneaux correspondants aux vibrisses stimulées ; 2) au niveau d'une colonne corticale correspondant aux vibrisses stimulées, seules certaines cellules présentent une altération de leur expression génique ; 3) au niveau des tonneaux stimulés, deux profils d'expression d'ARNm et de protéines sont observés. Notre hypothèse est que cette distribution pourrait correspondre à la terminaison ségrégée des deux voies thalamocortical qui amènent l'information sensorielle dans le cortex cérébral. De plus, seul les neurones atteignant le seuil critique d'activation modifient leur expression génique en réponse à la stimulation sensorielle. Ces changements d'expression géniques vont permettre à la cellule de modifier ses propriétés structurales et physiologiques de manière a prevenir la propagation d'un excès d'activité neuronale au niveau de ses cibles postsynaptics. L'activité neuronale agit donc spécifiquement sur certains types cellulaires de maniere a induire une réponse homéostatique au niveau du réseau neuronal impliqué dans l'integration de l'information sensorielle. Nos travaux démontrent pour une première fois que les deux voies sensorielles contribuent d'une manière distincte et complémentaire à la plasticité corticale induite par un changement de l'activité sensorielle chez la souris adulte.

A randomized controlled trial of the effectiveness of a Computer-Assisted Cognitive Remediation (CACR) program in adolescents with psychosis or at high risk of psychosis: Short term and long term outcomes

The present study investigates the short- and long-term outcomes of a computer-assisted cognitive remediation (CACR) program in adolescents with psychosis or at high risk. 32 adolescents participated in a blinded 8-week randomized controlled trial of CACR treatment compared to computer games (CG). Clinical and neuropsychological evaluations were undertaken at baseline, at the end of the program and at 6-month. At the end of the program (n = 28), results indicated that visuospatial abilities (Repeatable Battery for the Assessment of Neuropsychological Status, RBANS; P = .005) improved signifi cantly more in the CACR group compared to the CG group. Furthermore, other cognitive functions (RBANS), psychotic symptoms (Positive and Negative Symptom Scale) and psychosocial functioning (Social and Occupational Functioning Assessment Scale) improved signifi cantly, but at similar rates, in the two groups. At long term (n = 22), cognitive abilities did not demonstrated any amelioration in the control group while, in the CACR group, signifi cant long-term improvements in inhibition (Stroop; P = .040) and reasoning (Block Design Test; P = .005) were observed. In addition, symptom severity (Clinical Global Improvement) decreased signifi cantly in the control group (P = .046) and marginally in the CACR group (P = .088). To sum up, CACR can be successfully administered in this population. CACR proved to be effective over and above CG for the most intensively trained cognitive ability. Finally, on the long-term, enhanced reasoning and inhibition abilities, which are necessary to execute higher-order goals or to adapt behavior to the ever-changing environment, were observed in adolescents benefi ting from a CACR.

Adaptations des recommandations pour la pratique clinique: l'exemple du Programme cantonal Diabète de Vaud [Adaptation of clinical practice guidelines--the example of cantonal Diabetes Program].

With the growing number of scientific publications, practitioners can use scientific knowledge synthesis, including Clinical Practice Guidelines (CPG). The practical use of a CPG implies considering the context, that is the local healthcare system and the patient. Thus, the CPG can never replace the expertise of the practitioner! Diabetes is a wide public health issue and the canton of Vaud established the cantonal Diabetes Program (cDP), to optimize the care of diabetic patients. The cDP has many projects including the adaptation of reliable CPG to local needs. We present the pros and cons of the CPG in the cDP and the methods to adapt it to the regional healthcare context, and also at an individual level.

Dépistage du cancer du sein: doit-on réévaluer son efficacité ?

Quintessence: L'impact du dépistage sur la mortalité du cancer du sein est avéré. Il baisse, indépendamment de la qualité du dépistage, en raison des importants progrès thérapeutiques des 20 dernières années.Les programmes de dépistage ont contribué à sensibiliser à la détection précoce, à améliorer la qualité de la mammographie et la prise en charge du cancer mammaire. Ces bénéfices s'étendent au-delà du dépistage et conduisent à sous-estimer l'effet du dépistage sur la mortalité.Les risques et les bénéfices du dépistage sont plus complexes à quantifier dans les programmes que dans les essais randomisés ; le recours à des méthodes appropriées et rigoureuses est nécessaire.Les faux-positifs et le surdiagnostic liés au dépistage n'ont pas diminué, augmentant le rapport risque/bénéfice de la mammographie.

Effect of acute and chronic exercise on fat oxidation and hormonal and plasma metabolite kinetics in obese and severely obese men

Acute exercise increases energy expenditure (EE) during exercise and post-exercise recovery [excess post-exercise oxygen consumption (EPOC)] and therefore may be recommended as part of the multidisciplinary management of obesity. Moreover, chronic exercise (training) effectively promotes an increase in insulin sensitivity, which seems to be associated with increased fat oxidation rates (FORs). The main purpose of this thesis is to investigate 1) FORs and extra-muscular factors (hormones and plasma metabolites) that regulate fat metabolism during acute and chronic exercise; and 2) EPOC during acute post-exercise recovery in obese and severely obese men (class II and III). In the first study, we showed that obese and severely obese men present a lower exercise intensity (Fatmax) eliciting maximal fat oxidation and a lower reliance on fat oxidation at high, but not at low and moderate, exercise intensities compared to lean men. This was most likely related to an impaired muscular capacity to oxidize non-esterified fatty acids (NEFA) rather than decreased plasma NEFA availability or a change in the hormonal milieu during exercise. In the second study, we developed an accurate maximal incremental test to correctly and simultaneously evaluate aerobic fitness and fat oxidation kinetics during exercise in this population. This test may be used for the prescription of an appropriate exercise training intensity. In the third study, we demonstrated that only 2 wk of exercise training [continuous training at Fatmax and adapted high-intensity interval training (HIIT)], matched with respect to mechanical work, may be effective to improve aerobic fitness, FORs during exercise and insulin sensitivity, which suggest that FORs might be rapidly improved and that adapted HIIT is feasible in this population. The increased FORs concomitant with the lack of changes in lipolysis during exercise suggest an improvement in the mismatching between NEFA availability and oxidation, highlighting the importance of muscular (oxidative capacity) rather than extra-muscular (hormones and plasma metabolites) factors in the regulation of fat metabolism after a training program. In the fourth study, we observed a positive correlation between EE during exercise and EPOC, suggesting that a chronic increase in the volume or intensity of exercise may increase EE during exercise and during recovery. This may have an impact in weight management in obesity. In conclusion, these findings might have practical implications for exercise training prescriptions in order to improve the therapeutic approaches in obesity and severe obesity. -- L'exercice aigu augmente la dépense énergétique (DE) pendant l'exercice et la récupération post-exercice [excès de consommation d'oxygène post-exercise (EPOC)] et peut être utilisé dans la gestion multidisciplinaire de l'obésité. Quant à l'exercice chronique (entraînement), il est efficace pour augmenter la sensibilité à l'insuline, ce qui semble être associé à une amélioration du débit d'oxydation lipidique (DOL). Le but de cette thèse est d'étudier 1) le DOL et les facteurs extra-musculaires (hormones et métabolites plasmatiques) qui régulent le métabolisme lipidique pendant l'exercice aigu et chronique et 2) l'EPOC lors de la récupération aiguë post-exercice chez des hommes obèses et sévèrement obèses (classe II et III). Dans la première étude nous avons montré que les hommes obèses et sévèrement obèses présentent une plus basse intensité d'exercice (Fatmax) correspondant au débit d'oxydation lipidique maximale et un plus bas DOL à hautes, mais pas à faibles et modérées, intensités d'exercice comparé aux sujets normo-poids, ce qui est probablement lié à une incapacité musculaire à oxyder les acides gras non-estérifiés (AGNE) plutôt qu'à une diminution de leur disponibilité ou à un changement du milieu hormonal pendant l'exercice. Dans la deuxième étude nous avons développé un test maximal incrémental pour évaluer simultanément l'aptitude physique aérobie et la cinétique d'oxydation des lipides pendant l'exercice chez cette population. Dans la troisième étude nous avons montré que seulement deux semaines d'entraînement (continu à Fatmax et intermittent à haute intensité), appariés par la charge de travail, sont efficaces pour améliorer l'aptitude physique aérobie, le DOL pendant l'exercice et la sensibilité à l'insuline, ce qui suggère que le DOL peut être rapidement amélioré chez cette population. Ceci, en absence de changements de la lipolyse pendant l'exercice, suggère une amélioration de la balance entre la disponibilité et l'oxydation des AGNE, ce qui souligne l'importance des facteurs musculaires (capacité oxydative) plutôt que extra-musculaires (hormones et métabolites plasmatiques) dans la régulation du métabolisme lipidique après un entraînement. Dans la quatrième étude nous avons observé une corrélation positive entre la DE pendant l'exercice et l'EPOC, ce qui suggère qu'une augmentation chronique du volume ou de l'intensité de l'exercice pourrait augmenter la DE lors de l'exercice et lors de la récupération post-exercice. Ceci pourrait avoir un impact sur la gestion du poids chez cette population. En conclusion, ces résultats pourraient avoir des implications pratiques lors de la prescription des entraînements dans le but d'améliorer les approches thérapeutiques de l'obésité et de l'obésité sévère.

La carta de poblament de Xodos : documentació, història i usos socials del català al País Valencià des de l'edat mitjana fins al segle XX

Edició filològica de la carta de poblament de Xodos (l'Alcalatén, País Valencià) a partir d'un manuscrit inèdit de 1625, conservat a la mateixa població. Inclou un estudi introductori que fa especial referència a aspectes relacionats amb la Història de la llengua catalana. Pretén aportar dades que reforcen la tesi que la catalanitat lingüística i l'adscripció dialectal de l'Alcalatén depenen, sobretot, de les repoblacions posteriors i no pas del repartiment territorial medieval; mostrar l'evolució del binomi llengua i poder en les relacions entre administradors i administrats al País Valencià; i estudiar els avanços i els retrocessos de l'ús públic del català.Altres objectius són: datar correctament la carta de poblament; relacionar l'ús de les llengües (aragonès, castellà, català i llatí) amb el context històric i sociocultural de cada època; il·lustrar la llarga presència del llatí en el llenguatge administratiu; i posar a l'abast del públic la documentació estudiada.

Effect of a pilot gait and balance training program: The importance of fear of falling.

Purpose: To determine the evolution of fear of falling, and its relationship with gait performance after a 10-week gait and balance training program. Population and methods: Participants (N=50) were community-dwelling elderly persons enrolled voluntarily in a 10-week, low intensity, gait and balance training program. At baseline, fear of falling was assessed using a previously validated version of Tinetti's Fall Efficacy Scale (FES, range 0-120, higher score indicating higher confidence), that assesses one's confidence in performing 12 activities of daily life without falling. Gait parameters were measured over a 20m walk at preferred gait speed, using the Physilog system (Aminian K, et al., J Biomechanics, 2002). This system uses 4 kinematics sensors attached to the lower limbs and a data logger carried by the subject. Follow-up data on fear of falling and gait were collected one week after completion of the program. Results: Overall, 43 (86%) of the participants completed the program. Mean age was 78.1 years, 79% were women. At baseline, mean FES score was 98.8 (range 58-120) and mean gait speed was 0.92 m/sec (range 0.43-1.47). At follow-up, participants modestly improved their FES score (98.8±17.0 vs 103.2±16.0, P=.04) and gait speed (0.92±0.27 vs 0.99±0.26 m/sec, P<.01). In secondary analyses stratified by subject's baseline FES, those with lower than average confidence (N=21) improved significantly both FES score (84.4±11.8 vs 94.5±17.9, P<.01) and gait speed (0.79±0.26 vs 0.90±0.28 m/sec, P<.01), while no similar improvement was observed in subjects (N=22) with higher baseline confidence (112.5±6.6 vs 111.5±7.5, P=.56 and 1.03±0.22 vs 1.07±0.21 m/sec, P=.41). After adjustment for age, gender and baseline gait speed, subjects with lower baseline confidence had higher odds than the others to improve their confidence (AdjOR=10.8, 95%CI 1.8- 64.8 P=.01) and gait speed (AdjOR=3.3, 95%CI 0.6-19.7, P=.19) at follow-up. Conclusions: This pilot program of low intensity exercise modestly improved participants' fear of falling and gait speed. Interestingly, subjects with higher baseline fear of falling seemed more likely to benefit. Despite methodological limitations (pre-post comparisons, small sample), these results suggest that measuring fear of falling might be useful to better target subjects most likely to benefit from similar programs.