Validity of the "Drift without pronation" sign in conversion disorder.

BACKGROUND: Conversion disorder (CD) is a psychiatric disorder, yet the diagnosis cannot be established without the expertise of a neurologist, as distinguishing a functional from an organic symptom relies on careful bedside examination. Joseph Babinski considered the absence of pronator drift as a 'positive sign' for hysterical paresis but the validity of this sign has never been evaluated. The aim of this study was to examine the sensitivity and specificity of the "drift without pronation" sign. METHODS: Twenty-six patients with unilateral functional upper limb paresis diagnosed with CD (DSM-IV) and a control group of 28 patients with an organic neurological condition were consecutively included. The arm stabilisation test was performed with arms stretched out in full supination, fingers adducted, eyes closed for 10 seconds. A positive "drift without pronation" sign was defined by the presence of a downward drift without pronation. RESULTS: All CD subjects (100%) displayed a positive sign when only 7.1% of organic subjects did (Fisher's p < 0.001). The sign yielded a sensitivity of 100% (95% CI:84%-100%) and a specificity of 93% (95% CI:76%-98%). CONCLUSION: The observation of a "drift without pronation" sign is specific for Conversion Disorder and can be of help in making a quick distinction between organic and functional paresis at the bedside.

Sodium sensing in neurons with a dendrimer-based nanoprobe.

Ion imaging is a powerful methodology to assess fundamental biological processes in live cells. The limited efficiency of some ion-sensing probes and their fast leakage from cells are important restrictions to this approach. In this study, we present a novel strategy based on the use of dendrimer nanoparticles to obtain better intracellular retention of fluorescent probes and perform prolonged fluorescence imaging of intracellular ion dynamics. A new sodium-sensitive nanoprobe was generated by encapsulating a sodium dye in a PAMAM dendrimer nanocontainer. This nanoprobe is very stable and has high sodium sensitivity and selectivity. When loaded in neurons in live brain tissue, it homogenously fills the entire cell volume, including small processes, and stays for long durations, with no detectable alterations of cell functional properties. We demonstrate the suitability of this new sodium nanosensor for monitoring physiological sodium responses such as those occurring during neuronal activity.

A mutation causing pseudohypoaldosteronism type 1 identifies a conserved glycine that is involved in the gating of the epithelial sodium channel.

Pseudohypoaldosteronism type 1 (PHA-1) is an inherited disease characterized by severe neonatal salt-wasting and caused by mutations in subunits of the amiloride-sensitive epithelial sodium channel (ENaC). A missense mutation (G37S) of the human ENaC beta subunit that causes loss of ENaC function and PHA-1 replaces a glycine that is conserved in the N-terminus of all members of the ENaC gene family. We now report an investigation of the mechanism of channel inactivation by this mutation. Homologous mutations, introduced into alpha, beta or gamma subunits, all significantly reduce macroscopic sodium channel currents recorded in Xenopus laevis oocytes. Quantitative determination of the number of channel molecules present at the cell surface showed no significant differences in surface expression of mutant compared with wild-type channels. Single channel conductances and ion selectivities of the mutant channels were identical to that of wild-type. These results suggest that the decrease in macroscopic Na currents is due to a decrease in channel open probability (P(o)), suggesting that mutations of a conserved glycine in the N-terminus of ENaC subunits change ENaC channel gating, which would explain the disease pathophysiology. Single channel recordings of channels containing the mutant alpha subunit (alphaG95S) directly demonstrate a striking reduction in P(o). We propose that this mutation favors a gating mode characterized by short-open and long-closed times. We suggest that determination of the gating mode of ENaC is a key regulator of channel activity.

Effects of thyromimetic drugs on aldosterone-dependent sodium transport in the toad bladder.

Aldosterone increases transepithelial Na+ transport in the urinary bladder of Bufo marinus. The response is characterized by 3 distinct phases: 1) a lag period of about 60 min, ii) an initial phase (early response) of about 2 hr during which Na+ transport increases rapidly and transepithelial electrical resistance falls, and iii) a late phase (late response) of about 4 to 6 hr during which Na+ transport still increases significantly but with very little change in resistance. Triiodothyronine (T3, 6 nM) added either 2 or 18 hr before aldosterone selectively antagonizes the late response. T3 per se (up to 6 nM) has no effect on base-line Na+ transport. The antagonist activity of T3 is only apparent after a latent period of about 6 to 8 hr. It is not rapidly reversible after a 4-hr washout of the hormone. The effects appear to be selective for thyromimetic drugs since reverse T3 (rT3) is inactive and isopropyldiiodothyronine (isoT2) is more active than T3. The relative activity of these analogs corresponds to their relative affinity for T3 nuclear binding sites which we have previously described. Our data suggest that T3 might control the expression of aldosterone by regulating gene expression, e.g. by the induction of specific proteins, which in turn will inhibit the late mineralocorticoid response, without interaction with the early response.

Ethnic differences in proximal and distal tubular sodium reabsorption are heritable in black and white populations.

BACKGROUND: Segmental handling of sodium along the proximal and distal nephron might be heritable and different between black and white participants. METHODS: We randomly recruited 95 nuclear families of black South African ancestry and 103 nuclear families of white Belgian ancestry. We measured the (FENa) and estimated the fractional renal sodium reabsorption in the proximal (RNaprox) and distal (RNadist) tubules from the clearances of endogenous lithium and creatinine. In multivariable analyses, we studied the relation of RNaprox and RNadist with FENa and estimated the heritability (h) of RNaprox and RNadist. RESULTS: Independent of urinary sodium excretion, South Africans (n = 240) had higher RNaprox (unadjusted median, 93.9% vs. 81.0%; P < 0.001) than Belgians (n = 737), but lower RNadist (91.2% vs. 95.1%; P < 0.001). The slope of RNaprox on FENa was steeper in Belgians than in South Africans (-5.40 +/- 0.58 vs. -0.78 +/- 0.58 units; P < 0.001), whereas the opposite was true for the slope of RNadist on FENa (-3.84 +/- 0.19 vs. -13.71 +/- 1.30 units; P < 0.001). h of RNaprox and RNadist was high and significant (P < 0.001) in both countries. h was higher in South Africans than in Belgians for RNaprox (0.82 vs. 0.56; P < 0.001), but was similar for RNadist (0.68 vs. 0.50; P = 0.17). Of the filtered sodium load, black participants reabsorb more than white participants in the proximal nephron and less postproximally. CONCLUSION: Segmental sodium reabsorption along the nephron is highly heritable, but the capacity for regulation in the proximal and postproximal tubules differs between whites and blacks.

A Heterozygous Deletion Mutation in the Cardiac Sodium Channel Gene SCN5A with Loss- and Gain-of-Function Characteristics Manifests as Isolated Conduction Disease, without Signs of Brugada or Long QT Syndrome.

BACKGROUND: The SCN5A gene encodes for the α-subunit of the cardiac sodium channel NaV1.5, which is responsible for the rapid upstroke of the cardiac action potential. Mutations in this gene may lead to multiple life-threatening disorders of cardiac rhythm or are linked to structural cardiac defects. Here, we characterized a large family with a mutation in SCN5A presenting with an atrioventricular conduction disease and absence of Brugada syndrome. METHOD AND RESULTS: In a large family with a high incidence of sudden cardiac deaths, a heterozygous SCN5A mutation (p.1493delK) with an autosomal dominant inheritance has been identified. Mutation carriers were devoid of any cardiac structural changes. Typical ECG findings were an increased P-wave duration, an AV-block I° and a prolonged QRS duration with an intraventricular conduction delay and no signs for Brugada syndrome. HEK293 cells transfected with 1493delK showed strongly (5-fold) reduced Na(+) currents with altered inactivation kinetics compared to wild-type channels. Immunocytochemical staining demonstrated strongly decreased expression of SCN5A 1493delK in the sarcolemma consistent with an intracellular trafficking defect and thereby a loss-of-function. In addition, SCN5A 1493delK channels that reached cell membrane showed gain-of-function aspects (slowing of the fast inactivation, reduction in the relative fraction of channels that fast inactivate, hastening of the recovery from inactivation). CONCLUSION: In a large family, congregation of a heterozygous SCN5A gene mutation (p.1493delK) predisposes for conduction slowing without evidence for Brugada syndrome due to a predominantly trafficking defect that reduces Na(+) current and depolarization force.

Elastic scattering of fast electrons and positrons by atoms

Elastic scattering of relativistic electrons and positrons by atoms is considered in the framework of the static field approximation. The scattering field is expressed as a sum of Yukawa terms to allow the use of various approximations. Accurate phase shifts have been computed by combining Bühring¿s power-series method with the WKB and Born approximations. This combined procedure allows the evaluation of differential cross sections for kinetic energies up to several tens of MeV. Numerical results are used to analyze the validity of several approximate methods, namely the first- and second-order Born approximations and the screened Mott formula, which are frequently adopted as the basis of multiple scattering theories and Monte Carlo simulations of electron and positron transport.

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

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

Rapid fluidic exchange microsystem for recording of fast ion channel kinetics in Xenopus oocytes.

We present a new lab-on-a-chip system for electrophysiological measurements on Xenopus oocytes. Xenopus oocytes are widely used host cells in the field of pharmacological studies and drug development. We developed a novel non-invasive technique using immobilized non-devitellinized cells that replaces the traditional "two-electrode voltage-clamp" (TEVC) method. In particular, rapid fluidic exchange was implemented on-chip to allow recording of fast kinetic events of exogenous ion channels expressed in the cell membrane. Reducing fluidic exchange times of extracellular reagent solutions is a great challenge with these large millimetre-sized cells. Fluidic switching is obtained by shifting the laminar flow interface in a perfusion channel under the cell by means of integrated poly-dimethylsiloxane (PDMS) microvalves. Reagent solution exchange times down to 20 ms have been achieved. An on-chip purging system allows to perform complex pharmacological protocols, making the system suitable for screening of ion channel ligand libraries. The performance of the integrated rapid fluidic exchange system was demonstrated by investigating the self-inhibition of human epithelial sodium channels (ENaC). Our results show that the response time of this ion channel to a specific reactant is about an order of magnitude faster than could be estimated with the traditional TEVC technique.

Régulation du canal à sodium épithélial par le sodim extracellulaire et développement d'un microsystème intégré pour l'étude électrophysiologique sur ovocytes de "Xenopus laevis"

Résumé : La première partie de ce travail de thèse est consacrée au canal à sodium épithélial (ENaC), l'élément clé du transport transépithélial de Na+ dans le néphron distal, le colon et les voies aériennes. Ce canal est impliqué dans certaines formes génétiques d'hypo- et d'hypertension (PHA I, syndrome de Liddle), mais aussi, indirectement, dans la mucoviscidose. La réabsorption transépithéliale de Na+ est principalement régulée par des hormones (aldostérone, vasopressine), mais aussi directement par le Na+, via deux phénomènes distincts, la « feedback inhibition » et la « self-inhibition » (SI). Ce second phénomène est dépendant de la concentration de Na+ extracellulaire, et montre une cinétique rapide (constante de temps d'environ 3 s). Son rôle physiologique serait d'assurer l'homogénéité de la réabsorption de Na+ et d'empêcher que celle-ci soit excessive lorsque les concentrations de Na+ sont élevées. Différents éléments appuient l'hypothèse de la présence d'un site de détection de la concentration du Na+ extracellulaire sur ENaC, gouvernant la SI. L'objectif de ce premier projet est de démontrer l'existence du site de détection impliqué dans la SI et de déterminer ses propriétés physiologiques et sa localisation. Nous avons montré que les caractéristiques de la SI (en termes de sélectivité et affinité ionique) sont différentes des propriétés de conduction du canal. Ainsi, nos résultats confirment l'hypothèse de l'existence d'un site de détection du Na+ (responsable de la transmission de l'information au mécanisme de contrôle de l'ouverture du canal), différent du site de conduction. Par ailleurs, ce site présente une affinité basse et indépendante du voltage pour le Na+ et le Li+ extracellulaires. Le site semble donc être localisé dans le domaine extracellulaire, plutôt que transmembranaire, de la protéine. L'étape suivante consiste alors à localiser précisément le site sur le canal. Des études précédentes, ainsi que des résultats préliminaires récemment obtenus, mettent en avant le rôle dans la self-inhibition du premiers tiers des boucles extracellulaires des sous-unités α et γ du canal. Le second projet tire son origine des limitations de la méthode classique pour l'étude des canaux ioniques, après expression dans les ovocytes de Xenopus laevis, par la méthode du voltage-clamp à deux électrodes, en particulier les limitations dues à la lenteur des échanges de solutions. En outre, cette méthode souffre de nombreux désavantages (manipulations délicates et peu rapides, grands volumes de solution requis). Plusieurs systèmes améliorés ont été élaborés, mais aucun ne corrige tous les désavantages de la méthode classique Ainsi, l'objectif ici est le développement d'un système, pour l'étude électrophysiologique sur ovocytes, présentant les caractéristiques suivantes : manipulation des cellules facilitée et réduite, volumes de solution de perfusion faibles et vitesse rapide d'échange de la perfusion. Un microsystème intégré sur une puce a été élaboré. Ces capacités de mesure ont été testées en utilisant des ovocytes exprimant ENaC. Des résultats similaires (courbes IV, courbes dose-réponse au benzamil) à ceux obtenus avec le système traditionnel ont été enregistrés avec le microsystème. Le temps d'échange de solution a été estimé à ~20 ms et des temps effectifs de changement ont été déterminés comme étant 8 fois plus court avec le nouveau système comparé au classique. Finalement, la SI a été étudiée et il apparaît que sa cinétique est 3 fois plus rapide que ce qui a été estimé précédemment avec le système traditionnel et son amplitude de 10 à 20 % plus importante. Le nouveau microsystème intégré apparaît donc comme adapté à la mesure électrophysiologique sur ovocytes de Xenopus, et possèdent des caractéristiques appropriées à l'étude de phénomènes à cinétique rapide, mais aussi à des applications de type « high throughput screening ». Summary : The first part of the thesis is related to the Epithelial Sodium Channel (ENaC), which is a key component of the transepithelial Na+ transport in the distal nephron, colon and airways. This channel is involved in hypo- and hypertensive syndrome (PHA I, Liddle syndrome), but also indirectly in cystic fibrosis. The transepithelial reabsorption of Na+ is mainly regulated by hormones (aldosterone, vasopressin), but also directly by Na+ itself, via two distinct phenomena, feedback inhibition and self-inhibition. This latter phenomenon is dependant on the extracellular Na+ concentration and has rapid kinetics (time constant of about 3 s). Its physiological role would be to prevent excessive Na+ reabsorption and ensure this reabsorption is homogenous. Several pieces of evidence enable to propose the hypothesis of an extracellular Na+ sensing site on ENaC, governing self-inhibition. The aim of this first project is to demonstrate the existence of the sensing site involved in self-inhibition and to determine its physiological properties and localization. We show self-inhibition characteristics (ionic selectivity and affinity) are different from the conducting properties of the channel. Our results support thus the hypothesis that the Na+ sensing site (responsible of the transmission of the information about the extracellular Na+ concentration to the channel gating mechanism), is different from the channel conduction site. Furthermore, the site has a low and voltage-insensitive affinity for extracellular Na+ or Li+. This site appears to be located in the extracellular domain rather than in the transmembrane part of the channel protein. The next step is then to precisely localize the site on the channel. Some previous studies and preliminary results we recently obtained highlight the role of the first third of the extracellular loop of the α and γ subunits of the channel in self-inhibition. The second project originates in the limitation of the classical two-electrode voltageclamp system classically used to study ion channels expressed in Xenopus /aevis oocytes, in particular limitations related to the slow solution exchange time. In addition, this technique undergoes several drawbacks (delicate manipulations, time consumption volumes). Several improved systems have been built up, but none corrected all these detriments. The aim of this second study is thus to develop a system for electrophysiological study on oocytes featuring an easy and reduced cell handling, small necessary perfusion volumes and fast fluidic exchange. This last feature establishes the link with the first project, as it should enable to improve the kinetics analysis of self-inhibition. A PDMS chip-based microsystem has been elaborated. Its electrophysiological measurement abilities have been tested using oocytes expressing ENaC. Similar measurements (IV curves of benzamil-sensitive currents, benzamil dose-response curves) have been obtained with this system, compared to the traditional one. The solution exchange time has been estimated at N20 ms and effective exchange times (on inward currents) have been determined as 8 times faster with the novel system compared to the classical one. Finally, self-inhibition has been studied and it appears its kinetics is 3 times faster and its amplitude 10 to 20 % higher than what has been previously estimated with the traditional system. The novel integrated microsystem appears therefore to be convenient for electrophysiological measurement on Xenopus oocytes, and displays features suitable for the study of fast kinetics phenomenon, but also high throughput screening applications. Résumé destiné large public : Le corps humain est composé d'organes, eux-mêmes constitués d'un très grand nombre de cellules. Chaque cellule possède une paroi appelée membrane cellulaire qui sépare l'intérieur de cette cellule (milieu intracellulaire) du liquide (milieu extracellulaire) dans lequel elle baigne. Le maintien de la composition stable de ce milieu extracellulaire est essentiel pour la survie des cellules et donc de l'organisme. Le sodium est un des composants majeurs du milieu extracellulaire, sa quantité dans celui-ci doit être particulièrement contrôlée. Le sodium joue en effet un rôle important : il conditionne le volume de ce liquide extracellulaire, donc, par la même, du sang. Ainsi, une grande quantité de sodium présente dans ce milieu va de paire avec une augmentation du volume sanguin, ce qui conduit l'organisme à souffrir d'hypertension. On se rend donc compte qu'il est très important de contrôler la quantité de sodium présente dans les différents liquides de l'organisme. Les apports de sodium dans l'organisme se font par l'alimentation, mais la quantité de sodium présente dans le liquide extracellulaire est contrôlée de manière très précise par le rein. Au niveau de cet organe, on appelle urine primaire le liquide résultant de la filtration du sang. Elle contient de nombreuses substances, des petites molécules, dont l'organisme a besoin (sodium, glucose...), qui sont ensuite récupérées dans l'organe. A la sortie du rein, l'urine finale ne contient plus que l'excédent de ces substances, ainsi que des déchets à éliminer. La récupération du sodium est plus ou moins importante, en fonction des ajustements à apporter à la quantité présente dans le liquide extracellulaire. Elle a lieu grâce à la présence de protéines, dans les membranes des cellules du rein, capables de le transporter et de le faire transiter de l'urine primaire vers le liquide extracellulaire, qui assurera ensuite sa distribution dans l'ensemble de l'organisme. Parmi ces protéines « transporteurs de sodium », nous nous intéressons à une protéine en particulier, appelée ENaC. Il a été montré qu'elle jouait un rôle important dans cette récupération de sodium, elle est en effet impliquée dans des maladies génétiques conduisant à l'hypo- ou à l'hypertension. De précédents travaux ont montré que lorsque le sodium est présent en faible quantité dans l'urine primaire, cette protéine permet d'en récupérer une très grande partie. A l'inverse, lorsque cette quantité de sodium dans l'urine primaire est importante, sa récupération par le biais d'ENaC est réduite. On parle alors d'autorégulation : la protéine elle-même est capable d'adapter son activité de transport en fonction des conditions. Ce phénomène d'autorégulation constitue a priori un mécanisme préventif visant à éviter une trop grande récupération de sodium, limitant ainsi les risques d'hypertension. La première partie de ce travail de thèse a ainsi consisté à clarifier le mécanisme d'autorégulation de la protéine ENaC. Ce phénomène se caractérise en particulier par sa grande vitesse, ce qui le rend difficile à étudier par les méthodes traditionnelles. Nous avons donc, dans une deuxième partie, développé un nouveau système permettant de mieux décrire et analyser cette « autorégulation » d'ENaC. Ce second projet a été mené en collaboration avec l'équipe de Martin Gijs de l'EPFL.

Termination of major ductile strike-slip shear and differential cooling along the Insubric line (Central Alps): U-Pb, Rb-Sr and 40Ar/39Ar ages of cross-cutting pegmatites

To constrain the age of strike-slip shear, related granitic magmatism, and cooling along the Insubric line, 29 size fractions of monazite and xenotime were dated by the U-Pb method, and a series of 25 Rb-Sr and Ar-40/Ar-39 ages were measured on different size fractions of muscovite and biotite. The three pegmatitic intrusions analyzed truncate high-grade metamorphic mylonite gneisses of the Simplon shear zone, a major Alpine structure produced in association with dextral strike-slip movements along the southern edge of the European plate, after collision with its Adriatic indenter. Pegmatites and aplites were produced between 29 and 25 Ma in direct relation to right-lateral shear along the Insubric line, by melting of continental crust having Sr-87/Sr-86 between 0.7199 and 0.7244 at the time of melting. High-temperature dextral strike-slip shear was active at 29.2 +/- 0.2 (2 sigma) Ma, and it terminated before 26.4 +/- 0.1 Ma. During dike injection, temperatures in the country rocks of the Isorno-Orselina and Monte Rosa structural units did not exceed approximate to 500 degrees C, leading to fast initial cooling, followed by slower cooling to approximate to 350 degrees C within several million years. In one case, initial cooling to approximate to 500 degrees C was significantly delayed by about 4 m.y., with final cooling to approximate to 300 degrees C at 20-19 Ma in all units. For the period between 29 and 19 Ma, cooling of the three sample localities was non-uniform in space and time, with significant variations on the kilometre scale. These differences are most likely due to strongly varying heat flow, and/or heterogeneous distribution of unroofing rates within the continuously deforming Insubric line. If entirely ascribed to differences in unroofing, corresponding rates would vary between 0.5 and 2.5 mm/y, for a thermal gradient of 30 degrees/km.

Proton NMR of (15)N-choline metabolites enhanced by dynamic nuclear polarization.

Chemical shifts of protons can report on metabolic transformations such as the conversion of choline to phosphocholine. To follow such processes in vivo, magnetization can be enhanced by dynamic nuclear polarization (DNP). We have hyperpolarized in this manner nitrogen-15 spins in (15)N-labeled choline up to 3.3% by irradiating the 94 GHz electron spin resonance of admixed TEMPO nitroxide radicals in a magnetic field of 3.35 T during ca. 3 h at 1.2 K. The sample was subsequently transferred to a high-resolution magnet, and the enhanced polarization was converted from (15)N to methyl- and methylene protons, using the small (2,3)J((1)H,(15)N) couplings in choline. The room-temperature lifetime of nitrogen polarization in choline, T(1)((15)N) approximately 200 s, could be considerably increased by partial deuteration of the molecule. This procedure enables studies of choline metabolites in vitro and in vivo using DNP-enhanced proton NMR.

Dessalinització nuclear : estudi preliminar per l'aplicació a Catalunya

Aquest document pretén donar a conèixer el concepte de dessalinització nuclear, determinar els avantatges i inconvenients a nivell ambiental, així com els costos econòmics i energètics que poden suposar. Podem definir dessalinització nuclear com una planta de dessalinització d’aigua marina que és alimentada pel seu complet funcionament per un reactor nuclear. La planta utilitza tant l’energia elèctrica que es produeix com l’energia calorífica retinguda en l’aigua que surt del reactor. S’ha estructurat el treball en tres parts. La primera és una anàlisi de quin és l’ús que se’n fa a nivell mundial de la tecnologia de dessalinització. S’ofereixen dades de la producció mundial d’aigua dolça a partir d’aquesta tecnologia, en quins països se’n fa més ús i perquè. També es defineixen els tipus de plantes de dessalinització que es poden construir. El segon apartat és un anàlisi històric i d’actualitat de la dessalinització nuclear mundial. S’analitza el perquè del desenvolupament d’aquesta tecnologia i s’estudien les necessitats hídriques que es podran tenir en un futur. Es planteja si aquesta tecnologia pot satisfer-les. S’estudien les onze plantes de dessalinització nuclear que han funcionat. El tercer apartat és un estudi de la possible transformació de les dues plantes dessalinitzadores catalanes en dessalinitzadores nuclears. Es fa un anàlisi de costos energètics i de producció, sense tenir en compte els d’instal·lació. També s’investiga els possibles impactes per contaminació radiològica que podria generar l’aigua produïda amb aquesta tecnologia.