Brain Connectivity Analysis in Children. Effects of Prematurity. and Prenatal Growth Restriction

Introduction: Survival of children born prematurely or with very low birth weight has increased dramatically, but the long term developmental outcome remains unknown. Many children have deficits in cognitive capacities, in particular involving executive domains and those disabilities are likely to involve a central nervous system deficit. To understand their neurostructural origin, we use DTI. Structurally segregated and functionally regions of the cerebral cortex are interconnected by a dense network of axonal pathways. We noninvasively map these pathways across cortical hemispheres and construct normalized structural connection matrices derived from DTI MR tractography. Group comparisons of brain connectivity reveal significant changes in fiber density in case of children with poor intrauterine grown and extremely premature children (gestational age<28 weeks at birth) compared to control subjects. This changes suggest a link between cortico-axonal pathways and the central nervous system deficit. Methods: Sixty premature born infants (5-6 years old) were scanned on clinical 3T scanner (Magnetom Trio, Siemens Medical Solutions, Erlangen, Germany) at two hospitals (HUG, Geneva and CHUV, Lausanne). For each subject, T1-weighted MPRAGE images (TR/TE=2500/2.91,TI=1100, resolution=1x1x1mm, matrix=256x154) and DTI images (30 directions, TR/TE=10200/107, in-plane resolution=1.8x1.8x2mm, 64 axial, matrix=112x112) were acquired. Parent(s) provided written consent on prior ethical board approval. The extraction of the Whole Brain Structural Connectivity Matrix was performed following (Cammoun, 2009 and Hagmann, 2008). The MPARGE images were registered using an affine registration to the non-weighted-DTI and WM-GM segmentation performed on it. In order to have equal anatomical localization among subjects, 66 cortical regions with anatomical landmarks were created using the curvature information, i.e. sulcus and gyrus (Cammoun et al, 2007; Fischl et al, 2004; Desikan et al, 2006) with freesurfer software (http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/). Tractography was performed in WM using an algorithm especially designed for DTI/DSI data (Hagmann et al., 2007) and both information were then combined in a matrix. Each row and column of the matrix corresponds to a particular ROI. Each cell of index (i,j) represents the fiber density of the bundle connecting the ROIs i and j. Subdividing each cortical region, we obtained 4 Connectivity Matrices of different resolution (33, 66, 125 and 250 ROI/hemisphere) for each subject . Subjects were sorted in 3 different groups, namely (1) control, (2) Intrauterine Growth Restriction (IUGR), (3) Extreme Prematurity (EP), depending on their gestational age, weight and percentile-weight score at birth. Group-to-group comparisons were performed between groups (1)-(2) and (1)-(3). The mean age at examination of the three groups were similar. Results: Quantitative analysis were performed between groups to determine fibers density differences. For each group, a mean connectivity matrix with 33ROI/hemisphere resolution was computed. On the other hand, for all matrix resolutions (33,66,125,250 ROI/hemisphere), the number of bundles were computed and averaged. As seen in figure 1, EP and IUGR subjects present an overall reduction of fibers density in both interhemispherical and intrahemispherical connections. This is given quantitatively in table 1. IUGR subjects presents a higher percentage of missing fiber bundles than EP when compared to control subjects (~16% against 11%). When comparing both groups to control subjects, for the EP subjects, the occipito-parietal regions seem less interhemispherically connected whilst the intrahemispherical networks present lack of fiber density in the lymbic system. Children born with IUGR, have similar reductions in interhemispherical connections than the EP. However, the cuneus and precuneus connections with the precentral and paracentral lobe are even lower than in the case of the EP. For the intrahemispherical connections the IUGR group preset a loss of fiber density between the deep gray matter structures (striatum) and the frontal and middlefrontal poles, connections typically involved in the control of executive functions. For the qualitative analysis, a t-test comparing number of bundles (p-value<0.05) gave some preliminary significant results (figure 2). Again, even if both IUGR and EP appear to have significantly less connections comparing to the control subjects, the IUGR cohort seems to present a higher lack of fiber density specially relying the cuneus, precuneus and parietal areas. In terms of fiber density, preliminary Wilcoxon tests seem to validate the hypothesis set by the previous analysis. Conclusions: The goal of this study was to determine the effect of extreme prematurity and poor intrauterine growth on neurostructural development at the age of 6 years-old. This data indicates that differences in connectivity may well be the basis for the neurostructural and neuropsychological deficit described in these populations in the absence of overt brain lesions (Inder TE, 2005; Borradori-Tolsa, 2004; Dubois, 2008). Indeed, we suggest that IUGR and prematurity leads to alteration of connectivity between brain structures, especially in occipito-parietal and frontal lobes for EP and frontal and middletemporal poles for IUGR. Overall, IUGR children have a higher loss of connectivity in the overall connectivity matrix than EP children. In both cases, the localized alteration of connectivity suggests a direct link between cortico-axonal pathways and the central nervous system deficit. Our next step is to link these connectivity alterations to the performance in executive function tests.

Hypertension and intra-operative incidents : a multicentre study of 125000 surgical procedures in Swiss hospitals

Rapport de synthèse : Bien que les complications sévères de l'anesthésie soient actuellement rares, des informations contradictoires existent à propos du rôle et de l'importance de l'hypertension artérielle chronique sur la survenue de complications en cours d'anesthésie. En raison de la prévalence élevée de l'hypertension artérielle dans la population et du grand nombre d'anesthésies effectuées, il est important de clarifier cette relation. Le but de l'étude était d'évaluer si les personnes hypertendues étaient à risque accru de présenter des complications lors d'anesthésies à partir de données collectées de routine lors d'anesthésies usuelles réalisées en Suisse. Nous avons utilisé les données figurant dans le registre ADS (Anesthésie Données Suisse) correspondant à des anesthésies, générales ou locorégionales, réalisées pour chirurgie élective chez des adultes, entre 2000 et 2004 dans 24 hôpitaux suisses. L'attention était portée principalement sur les incidents cardio-vasculaires, mais les autres incidents relevés de routine ont aussi été évalués. La présence d'une hypertension artérielle chronique était définie par la présence d'un traitement antihypertenseur ou par l'anamnèse d'une hypertension artérielle, combinée à la mesure d'une pression artérielle élevée (systolique >160 mm Hg ou diastolique >100 mm Hg) lors de l'examen préopératoire de l'anesthésiste. Les incidents relevés en cours d'anesthésie ont été définis a priori et sont enregistrés de routine sur la feuille d'anesthésie et reportés dans une base de données centralisée. En raison de la structure des données, des analyses hiérarchiques ont été effectuées incluant des variables individuelles (niveau 1), liées aux groupes d'interventions chirurgicales (niveau 2) et à l'hôpital (niveau 3). Parmi les 124 939 interventions, 27 881 (22%) concernaient des patients connus pour une hypertension artérielle chronique. Au moins un incident est survenu dans 16,8% des interventions (95% Cl 16,6 -17,0%). Chez 7 549 patients, au moins un incident cardio- vasculaire est survenu, soit dans 6% des anesthésies (95% Cl 5.9-6.2%). Le rapport des cotes (odds ratio) moyen ajusté pour les incidents cardio-vasculaires chez les patients hypertendus était de 1.38 (95% Cl 1.27-1.49), indiquant une augmentation du risque chez les patients hypertendus. Cependant, l'hypertension n'était pas liée à un risque augmenté de survenue d'un autre incident. Les rapports de cotes ajustés de la survenue d'une complication cardiovasculaire en présence d'une hypertension artérielle variaient selon les hôpitaux entre 0.41 et 2.25. Ainsi, cette étude confirme la présence d'un risque accru de survenue d'une complication cardiovasculaire chez un patient hypertendu lors d'une anesthésie pour chirurgie élective. Il s'agissait le plus souvent d'une arythmie ou d'une perturbation hémodynamique. Cette augmentation du risque proche de 40% a aussi été trouvée dans une revue systématique avec méta-analyse. L'hétérogénéité des institutions -qui persiste même en tenant compte des ajustements pour le type d'intervention chirurgicale et des variables individuelles (case-mix) - suggère des différences de pratique de l'anesthésie selon l'hôpital.

Experimental evidence that intra-specific competition in seagrass meadows reduces reproductive potential in the sea urchin Paracentrotus lividus (Lamarck)

To better understand the biological controls that regulate sea urchin dynamics, we studied the effects of potential inter- and intra-specific competition for food on several biological variables of the main sea urchin in the Mediterranean (Paracentrotus lividus). We carried out a caging experiment in which we manipulated sea urchin density (natural vs. high density) and herbivorous fish (Sarpa salpa) accessibility (free access vs. exclusion) in a Posidonia oceanica meadow. No evidence of competition between fish and urchins was detected. Neither density-dependent mortality nor changes in the somatic variables were found; however, we detected that intra-specific competition affected the reproductive potential of P. lividus. The gonad index of urchins at high population densities was ca. 30% lower than that of urchins at natural densities. As a spawning event had just occurred when urchins were collected, these differences probably reflect differences in reserve content, which may compromise the following reproductive period and decrease survival in the long term, as the gonads are also used as storage organs. For the time period studied, mortality rates appeared to be independent of local densities. The results indicate that a long-term negative feedback mechanism appears to take place in P. lividus in response to increased population density.

Traitement des tumeurs maligne du foie par radiologie interventionnelle: techniques intra-artérielles [Interventional radiology procedures for malignancies of the liver treatment: Intraarterial procedures].

Intraarterial procedures such as chemoembolization and radioembolization aim for the palliative treatment of advanced hepatocellular carcinoma (stage BCLC B and C with tumoral portal thrombosis). The combination of hepatic intraarterial chemotherapy and systemic chemotherapy can increase the probability of curing colorectal cancer with hepatic metastases not immediately accessible to surgical treatment or percutaneous ablation.

Biodistribution of anti-CEA F(ab')2 fragments after intra-arterial and intravenous injection in patients with liver metastases due to colorectal carcinoma.

The biodistribution of simultaneous intra-arterial and intravenous injections of a radiolabelled anti-CEA MAb F(ab')2 fragment was studied in three patients with liver metastases from colorectal cancer. Identical MAb fragments, labelled with either 125I or 131I, were injected over a period of 30 min into the hepatic artery and into a peripheral vein. After 1 or 2 days, biodistribution was measured in the surgically removed metastases, normal tissue samples and blood. By tissue radioactivity counting, tumour uptake in the range 6.3-9.1% of injected dose per gram was found. Superimposable metastasis-to-blood and metastasis-to-normal liver ratios were obtained for both iodine isotopes in all three patients. The results indicate that the intra-arterial injection of MAb F(ab')2 fragments gives no measurable advantage over more convenient injections into a peripheral vein.

Competição intra-específica entre Amaranthus hybridus L. e Amaranthus viridis L.

Ensaios de competição intra-específica foram conduzidos sobre Amaranthus viridis L. e A. hybridus L., a última espécie com dois biótipos distintos, tipo verde e tipo roxo. Os três ensaios, conduzidos separadamente, utilizaram cinco densidades de sementes por vaso. Em termos gerais, as sementes germinadas prontamente foram a razão do surgimento da próxima geração, visto que estabeleceram plântulas rapidamente e estas venceram em competição. A partir de certo número de sementes semeadas (20 por vaso), o número de plantas adultas obtidas revelou-se independente do número de sementes semeadas, o que indica que a capacidade de suporte do ambiente, ao invés do tamanho do banco de sementes no solo, é a razão da regulação do tamanho populacional; a mesma observação aplica-se à produção de matéria seca. Sob condições de competição, as espécies A. hybridus - tipo verde e A. viridis produziram maior quantidade de biomassa para reprodução (22% a 34%) do que A. hybridus - tipo roxo (15% a 18%). As primeiras, portanto, revelaram-se mais estrategistas-r que a última.

Caspofungin for prevention of intra-abdominal candidiasis in high-risk surgical patients.

PURPOSE: Thirty to forty percent of patients with recurrent gastrointestinal perforation/anastomotic leakage or acute necrotizing pancreatitis develop intra-abdominal invasive candidiasis (IC). A corrected Candida colonization index (CCI) > or =0.4 is a powerful predictor of IC. Fluconazole prevents intra-abdominal IC in this setting, but azole-resistant Candida species are emerging. The aim of this study was to explore the efficacy and safety of caspofungin for prevention of intra-abdominal IC in high-risk surgical patients. METHODS: Prospective non-comparative single-center study in consecutive adult surgical patients with recurrent gastrointestinal perforation/anastomotic leakage or acute necrotizing pancreatitis. Preventive caspofungin therapy (70 mg, then 50 mg/day) was given until resolution of the surgical condition. Candida colonization index and CCI, occurrence of intra-abdominal IC and adverse events were monitored. RESULTS: Nineteen patients were studied: 16 (84%) had recurrent gastrointestinal perforation/anastomotic leakage and 3 (16%) acute necrotizing pancreatitis. The median duration of preventive caspofungin therapy was 16 days (range 4-46). The colonization index decreased significantly during study therapy, and the CCI remained <0.4 in all patients. Caspofungin was successful for prevention of intra-abdominal IC in 18/19 patients (95%, 1 breakthrough IC 5 days after inclusion). No drug-related adverse event requiring caspofungin discontinuation occurred. CONCLUSION: Caspofungin may be efficacious and safe for prevention of intra-abdominal candidiasis in high-risk surgical patients. This needs to be further investigated in randomized trials.

Defining molecular components of symbiotic phosphate uptake in rice

Phosphate (Pi) acquisition of crops via arbuscular mycorrhizal (AM) symbiosis acquires increasing importance due to the limited rock Pi reserves and the demand for environmentally sustainable agriculture. However, the symbiotic Pi uptake machinery has not been characterized in any monocotyledonous plant species. Among these, rice is the primary staple food for more than half of the human population and thus central for future food security. However, the relevance of the AM symbiosis for rice Pi nutrition is presently unclear. Here, we show that 70% of the overall Pi acquired by rice is delivered via the symbiotic route. To better understand this pathway we combined genetic, molecular and physiological approaches to determine the specific functions of the two rice Pi transporters, PT11 and PT13, which are expressed only during AM symbiosis. The PT11 lineage of proteins is present in mono- and dicotyledons whereas PT13, while found across the Poaceae, is absent from dicotyledons. Surprisingly, mutations in either PT11 or PT13 affected fungal colonization and arbuscule formation demonstrating that both genes are essential for AM symbiosis between rice and Glomus intra.rad.ices. Importantly, for symbiotic Pi uptake, only PT11 is necessary and sufficient. We found that mycorrhizal rice, remarkably, received almost all Pi via the symbiotic route. Such dominating mycorrhizal Pi uptake was found in plants grown under controlled conditions as well as in field soils, suggesting that the AM symbiosis is relevant for the Pi nutrition of field grown rice. Development of smaller arbuscules in PT11 mutants suggested that symbiotic Pi signaling is required for fungal nourishment by the plant. However, co-culture of mutant with wild type nurse plants did not restore normal arbuscule size in mutant roots, indicating that other factors than malnutrition accounted for the altered arbuscule phenotype. Surprisingly, the loss of PT13 did not affect symbiotic Pi uptake although it impacted arbuscule morphology, suggesting that PT13 is involved in signaling during arbuscule development. However, induction of PT13 was not only monitored in arbusculated cells but also in inner cortex cells of non-inoculated roots of plants grown under high Pi fertilization conditions. According to preliminary observations, PT13 localized at the tonoplast in arbusculated and non-arbusculated cells, suggesting that it might be involved in transporting Pi into the vacuole, possibly for maintaining cellular Pi homeostasis. The further investigation showed that fungal colonization level was significantly affected in the crown roots of two ptlS mutant alleles, but not in large lateral roots, implying the possible role of PT13 for maintaining Pi homeostasis in the crown roots. - L'acquisition de phosphate (Pi) par les plantes cultivées s'effectue grâce à une symbiose mycorhizienne arbasculaire (AM). L'étude de cette symbiose devient fondamentale puisque d'une part, les réserves en phosphate minéral sont limitées, et, d'autre part, la demande pour une agriculture écologiquement soutenable se renforce. La machinerie d'absorption symbiotique du phosphate n'est cependant pas encore élucidée chez les plantes monocotylédones. Parmi celles-ci, le riz occupe une place primordiale. Aliment de base pour plus de la moitié de la population mondiale, il revêt de ce fait une dimension essentielle en termes de sécurité alimentaire. Pourtant, l'importance de la symbiose AM chez le riz dans le processus d'acquisition du phosphate n'est, encore de nos jours, que peu comprise. Dans cette étude, nous montrons que 70% du phosphate acquis par le riz est mis à disposition de la plante grâce à la symbiose AM. Afin de mieux comprendre ce mécanisme, nous avons employé des approches physiologiques et génétiques nous permettant de déterminer les fonctions spécifiques de deux transporteurs de Pi, PT11 et PT13, présents chez le riz et exprimés uniquement durant la symbiose AM. La famille de gènes à laquelle appartient PT11 est présente chez les monocotylédones ainsi que chez les dicotylédones tandis que PT13, bien que retrouvé au sein des Poaceae, est absent chez les dicotylédones. Etonnamment, des versions mutées de PT11 ou de PT13 affectent la colonisation par le champignon endo-mycorhizien ainsi que la formation d'arbuscules, démontrant l'importance de ces deux gènes dans la symbiose AM entre le riz et Glomus intraradices. Il est à noter que seul PT11 se révèle nécessaire et suffisant pour l'apport de Pi grâce à la symbiose. Nous avons observé que la presque totalité du phosphate dont dispose le riz lors d'une symbiose AM provient du champignon. De telles proportions ont été observées tant chez des plantes cultivées en conditions contrôlées que chez des plantes cultivées dans les champs. Cela suggère l'importance de la symbiose AM dans le processus d'acquisition du Pi chez le riz cultivé à l'extérieur. Le développement d'arbuscules plus petits chez le mutant PT11 tend à montrer qu'une voie signalétique impliquant le Pi symbiotique est nécessaire pour l'entretien du champignon par la plante. Toutefois, une co-culture du mutant avec des plantes sauvages ne permet pas de restaurer des arbuscules de taille normale dans les racines du mutant. Ce résultat indique le rôle de facteurs autres que la malnutrition aboutissant à la formation d'arbuscules altérés. Si la perte de PT13 n'affecte pas l'acquisition de phosphate symbiotique, la morphologie de l'arbuscule est, quant à elle, modifiée. Ceci suggère un rôle de PT13 durant le développement de l'arbuscule. Or, l'induction de PT13 est non seulement détectée dans des cellules contenant des arbuscules mais également dans des cellules du cortex, ceci chez des plantes cultivées sans champignon mais dans des conditions de fortes concentrations en engrais phosphaté. En accord avec des observations précédentes, PT13 est localisé au niveau du tonoplaste des cellules contenant ou non des arbuscules. Ceci suggère que PT13 pourrait être impliqué dans le transport du Pi vers la vacuole, éventuellement pour maintenir une certaine homéostasie du phosphate. Dans cette étude, nous démontrons également que le niveau de colonisation par le champignon est affecté de manière significative dans les racines principales des deux allèles du mutants ptl3, mais pas dans les grosses racines latérales. Cela impliquerait un rôle possible de PT13 dans le maintien de l'homéostasie du phosphate dans les racines principales. RESUME POUR UN LARGE PUBLIC Le phosphate (Pi), l'un des éléments minéraux essentiel au développement des plantes, se trouve généralement en faible quantité dans le sol, limitant ainsi la croissance des plantes. Le rendement de la production agricole dépend dès lors de l'addition d'engrais contenant du phosphate inorganique (Pi), obtenu à partir de ressources minières riches en phosphate. Or, ces ressources devraient être épuisées d'ici la fin du siècle. Les racines des plantes possèdent des transporteurs de phosphate efficaces leur permettant d'acquérir rapidement le Pi présent dans le sol. Comme le Pi s'avère immobile dans le sol, l'absorption rapide par les racines crée des zones pauvres en Pi autour des systèmes racinaires. Pour surmonter cet obstacle, les plantes ont développé une symbiose avec des champignons endomycorhiziens, la symbiose mycorhizienne arbusculaire (AM). Cette association leur donne accès à d'autres ressources en phosphate puisque le mycélium de ces champignons se développe sur une surface 100 fois supérieure à celle des racines. Cela augmente considérablement la surface de nutrition, dépassant ainsi la zone appauvrie en Pi. Le phosphate, transporté grâce au champignon jusqu'à l'intérieur des racines, est fourni à la plante par le biais de structures établies à l'intérieur des cellules végétales, appelées arbuscules. De leur côté, les plantes possèdent des transporteurs spécifiques afin de recevoir le Pi fourni par les champignons. A l'heure actuelle, la machinerie nécessaire à cette absorption a été uniquement décrite chez des plantes dicotylédones. Or, comprendre l'apport de phosphate par les champignons mycorhiziens s'avère particulièrement pertinent dans le cas des espèces monocotylédones cultivées telles que les céréales. Ces dernières constituent en effet la majeure partie de l'alimentation humaine. Parmi les céréales, le riz demeure l'aliment de base de la population mondiale, d'où son importance en terme de sécurité alimentaire. Durant mon travail de thèse, j'ai identifié et caractérisé le transporteur du riz impliqué dans l'apport de phosphate par ce type de symbiose AM. J'ai également démontré que le riz, lorsqu'il vit en symbiose, bénéficie de la presque totalité du Pi transporté par le champignon. Environ 40% de la production globale de riz est cultivée dans des conditions permettant la symbiose avec des mycorhizes arbusculaires. Les variétés de riz adaptées à ces conditions aérobiques deviennent des alternatives favorables aux cultivars actuels nécessitant une forte irrigation. Elles se révèlent en effet plus tolérantes aux pénuries d'eau et permettent l'utilisation de pratiques agricoles moins intensives. Les données présentées dans cette étude enrichissent nos connaissances concernant l'absorption du phosphate chez le riz grâce à la symbiose AM. Ces connaissances peuvent s'avérer décisives pour le développement de cultivars du riz plus adaptés à une agriculture écologiquement soutenable.

Dépenses publiques, croissance et développement : prolégomènes

Krugman (1994) présente les principales explications (celles d'inspiration keynésienne et celles d'inspiration classique ou monétariste) données pour expliquer le caractère cyclique de l'évolution économique des économies de marché. Rappelons que les stabilisateurs automatiques agissent sur la conjoncture par le surcroît de dépenses publiques (sociales notamment) et l'érosion des recettes publiques intervenant lorsque l'écart de production est négatif. En cas d'écart positif, ils agissent par le biais d'une baisse des dépenses sociales et une hausse des recettes. Evidement, si des impulsions discrétionnaires interviennent à contretemps, alors l'effet bénéfique des stabilisateurs peut se trouver réduit à néant. C'est notamment le cas d'un programme de relance déployant ses effets alors que l'écart de production est positif. Il en va de même d'un programme d'assainissement budgétaire agissant lorsque l'écart est négatif.

Variabilidade intra e intergenotípica em uma população de híbridos entre Leucaena leucocephala e L. diversifolia

O objetivo deste trabalho foi estimar a variabilidade de algumas características morfológicas em híbridos de Leucaena leucocephala e L. diversifolia (Leguminosae). Foram estabelecidos 20 genótipos, com 30 indivíduos cada, dispostos em seis blocos casualizados. As características morfológicas analisadas foram: comprimento de folha, número de pares de folíolos e foliólulos, número de nectários extraflorais; comprimento e largura de legumes e número de sementes por legume. O menor e o maior comprimento médio de folha foram, respectivamente, 8,6 cm e 30,6 cm. A população apresentou variação de 10,7 a 53,4 pares de foliólulos por folíolo. Em número de pares de folíolos por folha o menor valor médio foi 5,6 e o maior foi 20,3. A média de um nectário extrafloral por folha foi identificada na maioria dos indivíduos. O maior valor médio de número de sementes por legume foi 24,1 e o menor 5,0. Cinco genótipos se destacaram por sua uniformidade em relação às características analisadas.