Growth, optical characterization, and laser operation of a stoichiometric crystal KYb(WO4)(2)

We present our recent achievements in the growing and optical characterization of KYb(WO4)2 (hereafter KYbW) crystals and demonstrate laser operation in this stoichiometric material. Single crystals of KYbW with optimal crystalline quality have been grown by the top-seeded-solution growth slow-cooling method. The optical anisotropy of this monoclinic crystal has been characterized, locating the tensor of the optical indicatrix and measuring the dispersion of the principal values of the refractive indices as well as the thermo-optic coefficients. Sellmeier equations have been constructed valid in the visible and near-IR spectral range. Raman scattering has been used to determine the phonon energies of KYbW and a simple physical model is applied for classification of the lattice vibration modes. Spectroscopic studies (absorption and emission measurements at room and low temperature) have been carried out in the spectral region near 1 µm characteristic for the ytterbium transition. Energy positions of the Stark sublevels of the ground and the excited state manifolds have been determined and the vibronic substructure has been identified. The intrinsic lifetime of the upper laser level has been measured taking care to suppress the effect of reabsorption and the intrinsic quantum efficiency has been estimated. Lasing has been demonstrated near 1074 nm with 41% slope efficiency at room temperature using a 0.5 mm thin plate of KYbW. This laser material holds great promise for diode pumped high-power lasers, thin disk and waveguide designs as well as for ultrashort (ps/fs) pulse laser systems.

Autofluorescence Study In NR2E3 p.G56R-linked Autosomal Dominant Retinitis Pigmentosa In A Single Kindred

Purpose: To date, the genotype/phenotype correlation of p.G56R-linked autosomal dominant retinitis pigmentosa (ADRP) is limited to less than 10 kindred. The purpose of this study is to report an unusual appearance of fundus autofluorescence (AF) with NR2E3 p.G56R-linked ADRP in a single kindred.Methods: Patients were enrolled among three generations in a previously unreported family. Molecular diagnosis was performed on all exons of NR2E3 and a p.G56R mutation was identified in affected family members only. Examinations included fundus photography, visual fields, optical coherence tomography, AF, near-infrared AF and ISCEV-standard electrophysiology (ERG).Results: Among 10 examined family members, 5 were affected. The youngest and oldest patients were 16 and 65 years old, respectively. Fundus examination revealed a range of retinal disorder from normal to optic nerve pallor, attenuated arterial caliber and bone spicule-like pigment deposits. In all patients, AF showed a double hyperfluorescent ring; an inner paramacular ring which extension was comparable among patients and an outer ring along the vascular arcades which extended towards periphery in older patients and became hypofluorescent. Maximal scotopic ERGs when recordable showed an increased a/b wave ratio.Conclusions: A double hyperfluorescent ring on AF is an uncommon observation and might be a specific clinical finding in NR2E3 p.G56R-linked ADRP. The consistency of that finding in all affected members of our 3-generation family confirms a previous study. Further analysis is required to determine whether AF changes are associated with particular retinal layer abnormalities.

Neuromonitoring after major neurosurgical procedures.

Postoperative care of major neurosurgical procedures is aimed at the prevention, detection and treatment of secondary brain injury. This consists of a series of pathological events (i.e. brain edema and intracranial hypertension, cerebral hypoxia/ischemia, brain energy dysfunction, non-convulsive seizures) that occur early after the initial insult and surgical intervention and may add further burden to primary brain injury and thus impact functional recovery. Management of secondary brain injury requires specialized neuroscience intensive care units (ICU) and continuous advanced monitoring of brain physiology. Monitoring of intracranial pressure (ICP) is a mainstay of care and is recommended by international guidelines. However, ICP monitoring alone may be insufficient to detect all episodes of secondary brain insults. Additional invasive (i.e. brain tissue PO2, cerebral microdialysis, regional cerebral blood flow) and non-invasive (i.e. transcranial doppler, near-infrared spectroscopy, EEG) brain monitoring devices might complement ICP monitoring and help clinicians to target therapeutic interventions (e.g. management of cerebral perfusion pressure, blood transfusion, glucose control) to patient-specific pathophysiology. Several independent studies demonstrate such multimodal approach may optimize patient care after major neurosurgical procedures. The aim of this review is to evaluate some of the available monitoring systems and summarize recent important data showing the clinical utility of multimodal neuromonitoring for the management of main acute neurosurgical conditions, including traumatic brain injury, subarachnoid hemorrhage and stroke.

Sistema electrónico de calibración de fruta por diámetro

En la actualidad, las cooperativas recolectan, seleccionan, tratan y separan la fruta según su calibre (peso, diámetro máximo, medio y/o mínimo) para que esta llegue al consumidor final según la categoría (calibre). Para poder competir en un mercado cada vez más exigente en calidad y precios, se requieren sistemas de clasificación automáticos que nos permitan obtener óptimos resultados con altos niveles de producción y productividad. Para realizar estas tareas existen calibradoras industriales que pesan la fruta mediante células de carga y con el peso obtenido las clasifican asignando las piezas a su salida correspondiente (mesa de confección) a través de un sistema de electroimanes. Desafortunadamente el proceso de calibración de la fruta por peso no es en absoluto fiable ya que en este proceso no se considera el grosor de la piel, contenido de agua, de azúcar u otros factores altamente relevantes que influyen considerablemente en los resultados finales. El objeto de este proyecto es el de evolucionar las existentes calibradoras de fruta instalando un sistema industrial de visión artificial (rápido y robusto) que trabaje en un rango de espectro Infrarrojo (mayor fiabilidad) proporcionando óptimos resultados finales en la clasificación de las frutas, verduras y hortalizas. De este modo, el presente proyecto ofrece la oportunidad de mejorar el rendimiento de la línea de clasificación de frutas, aumentando la velocidad, disminuyendo pérdidas en tiempo y error humano y mejorando indiscutiblemente la calidad del producto final deseada por los consumidores.

Neuromonitorage après coma aigu aux soins intensifs [Multimodal neuromonitoring for the critical care management of acute coma].

Management of neurocritical care patients is focused on the prevention and treatment of secondary brain injury, i.e. the number of pathophysiological intracerebral (edema, ischemia, energy dysfunction, seizures) and systemic (hyperthermia, disorders of glucose homeostasis) events that occur following the initial insult (stroke, hemorrhage, head trauma, brain anoxia) that may aggravate patient outcome. The current therapeutic paradigm is based on multimodal neuromonitoring, including invasive (intracranial pressure, brain oxygen, cerebral microdialysis) and non-invasive (transcranial doppler, near-infrared spectroscopy, EEG) tools that allows targeted individualized management of acute coma in the early phase. The aim of this review is to describe the utility of multimodal neuromonitoring for the critical care management of acute coma.

Neuro-mechanical and metabolic adjustments to the repeated anaerobic sprint test in professional football players.

PURPOSE: This study aimed to determine the neuro-mechanical and metabolic adjustments in the lower limbs induced by the running anaerobic sprint test (the so-called RAST). METHODS: Eight professional football players performed 6 × 35 m sprints interspersed with 10 s of active recovery on artificial turf with their football shoes. Sprinting mechanics (plantar pressure insoles), root mean square activity of the vastus lateralis (VL), rectus femoris (RF), and biceps femoris (BF) muscles (surface electromyography, EMG) and VL muscle oxygenation (near-infrared spectroscopy) were monitored continuously. RESULTS: Sprint time, contact time and total stride duration increased from the first to the last repetition (+17.4, +20.0 and +16.6 %; all P < 0.05), while flight time and stride length remained constant. Stride frequency (-13.9 %; P < 0.001) and vertical stiffness decreased (-27.2 %; P < 0.001) across trials. Root mean square EMG activities of RF and BF (-18.7 and -18.1 %; P < 0.01 and 0.001, respectively), but not VL (-1.2 %; P > 0.05), decreased over sprint repetitions and were correlated with the increase in running time (r = -0.82 and -0.90; both P < 0.05). Together with a better maintenance of RF and BF muscles activation levels over sprint repetitions, players with a better repeated-sprint performance (lower cumulated times) also displayed faster muscle de- (during sprints) and re-oxygenation (during recovery) rates (r = -0.74 and -0.84; P < 0.05 and 0.01, respectively). CONCLUSION: The repeated anaerobic sprint test leads to substantial alterations in stride mechanics and leg-spring behaviour. Our results also strengthen the link between repeated-sprint ability and the change in neuromuscular activation as well as in muscle de- and re-oxygenation rates.

Microcystic Macular Edema in Optic Nerve Atrophy: A Case Series.

Background:Microcystic macular edema can occur after optic neuropathies of various etiologies, and is easily demonstrated by OCT. We report a cohort of patients with microcystic macular edema. Patients and Methods: All patients with optic neuropathy and microcystic macular edema were enrolled. Demographics, visual function, retinal angiographies and OCT parameters were studied. Results: Nineteen patients (23 eyes) exhibited microcystic macular edema: 10 men/9 women, aged 17-91 years. Etiologies of optic nerve atrophy were compressive (5), inflammatory (4), glaucoma (3), ischemic (3), trauma (2), degenerative (1), and hereditary (1). Median visual acuity was 4/10 (NLP-12/10). Fluorescein angiography showed no leakage. Topography of the microcystic macular edema correlated with near infrared images but with visual field defects in only 26 %. OCT parameters were all abnormal. Conclusions: Microcystic macular edema is a non-specific manifestation from an optic neuropathy of any etiology. The precise mechanism leading to microcystic macular edema remains unknown but trans-synaptic retrograde degeneration with Müller cells dysfunction is likely.

1.48 and 1.84 µm thulium emissions in monoclinic KGd(WO4)2 single crystals

By exciting at 788 nm, we have characterized the near infrared emissions of trivalent thulium ions in monoclinic KGd(WO4)2 single crystals at 1.48 and 1.84 mm as a function of dopant concentration from 0.1% to 10% and temperature from 10 K to room temperature. We used the reciprocity method to calculate the maximum emission cross-section of 3.0310220 cm2 at 1.838 mm for the polarization parallel to the Nm principal optical direction. These results agrees well with the experimental data. Experimental decay times of the 3H4!3F4 and 3F4!3H6 transitions have been measured as a function of thulium concentration.

Measurement Problems and Problem-Solving in Kraft Pulping

Tämän työn tarkoituksena on koota yhteen selluprosessin mittausongelmat ja mahdolliset mittaustekniikat ongelmien ratkaisemiseksi. Pääpaino on online-mittaustekniikoissa. Työ koostuu kolmesta osasta. Ensimmäinen osa on kirjallisuustyö, jossa esitellään nykyaikaisen selluprosessin perusmittaukset ja säätötarpeet. Mukana on koko kuitulinja puunkäsittelystä valkaisuun ja kemikaalikierto: haihduttamo, soodakattila, kaustistamo ja meesauuni. Toisessa osassa mittausongelmat ja mahdolliset mittaustekniikat on koottu yhteen ”tiekartaksi”. Tiedot on koottu vierailemalla kolmella suomalaisella sellutehtaalla ja haastattelemalla laitetekniikka- ja mittaustekniikka-asiantuntijoita. Prosessikemian paremmalle ymmärtämiselle näyttää haastattelun perusteella olevan tarvetta, minkä vuoksi konsentraatiomittaukset on valittu jatkotutkimuskohteeksi. Viimeisessä osassa esitellään mahdollisia mittaustekniikoita konsentraatiomittausten ratkaisemiseksi. Valitut tekniikat ovat lähi-infrapunatekniikka (NIR), fourier-muunnosinfrapunatekniikka (FTIR), online-kapillaarielektroforeesi (CE) ja laserindusoitu plasmaemissiospektroskopia (LIPS). Kaikkia tekniikoita voi käyttää online-kytkettyinä prosessikehitystyökaluina. Kehityskustannukset on arvioitu säätöön kytketylle online-laitteelle. Kehityskustannukset vaihtelevat nollasta miestyövuodesta FTIR-tekniikalle viiteen miestyövuoteen CE-laitteelle; kehityskustannukset riippuvat tekniikan kehitysasteesta ja valmiusasteesta tietyn ongelman ratkaisuun. Työn viimeisessä osassa arvioidaan myös yhden mittausongelman – pesuhäviömittauksen – ratkaisemisen teknis-taloudellista kannattavuutta. Ligniinipitoisuus kuvaisi nykyisiä mittauksia paremmin todellista pesuhäviötä. Nykyään mitataan joko natrium- tai COD-pesuhäviötä. Ligniinipitoisuutta voidaan mitata UV-absorptiotekniikalla. Myös CE-laitetta voitaisiin käyttää pesuhäviön mittauksessa ainakin prosessikehitysvaiheessa. Taloudellinen tarkastelu pohjautuu moniin yksinkertaistuksiin ja se ei sovellu suoraan investointipäätösten tueksi. Parempi mittaus- ja säätöjärjestelmä voisi vakauttaa pesemön ajoa. Investointi ajoa vakauttavaan järjestelmään on kannattavaa, jos todellinen ajotilanne on tarpeeksi kaukana kustannusminimistä tai jos pesurin ajo heilahtelee eli pesuhäviön keskihajonta on suuri. 50 000 € maksavalle mittaus- ja säätöjärjestelmälle saadaan alle 0,5 vuoden takaisinmaksuaika epävakaassa ajossa, jos COD-pesuhäviön vaihteluväli on 5,2 – 11,6 kg/odt asetusarvon ollessa 8,4 kg/odt. Laimennuskerroin vaihtelee tällöin välillä 1,7 – 3,6 m3/odt asetusarvon ollessa 2,5 m3/odt.

Development of novel immunotherapies against bladder cancer

Le cancer de la vessie est le deuxième cancer urologique le plus fréquent dans le monde. La plupart des patients (75%) sont initialement diagnostiqués avec un cancer non musculo- invasif. Après résection trans-urétrale, ie traitement standard pour ce type de lésion chez les patients présentant un risque important de récidive/progression consiste en une série d'instillations intravésicales du Bacille de Calmette-Guerin (i.e. le vaccin BCG). Cependant cette "BCG thérapie" est associée à des effets secondaires non négligeables et s'avère inefficace dans 30% des cas, des limitations donc importantes qui soulignent la nécessité de développer des stratégies thérapeutiques alternatives. L'utilisation d'antigènes associés aux tumeurs (TAA) comme vaccin, combinée à une application locale d'immunostimulants sur le site tumoral, est une approche prometteuse en vue de maximiser les réponses immunitaires anti-tumorales localement. Nous montrons que la bactérie vivante atténuée Ty21a, issue du vaccin Vivotif® contre la fièvre typhoïde, peut être utilisée comme immunostimulant intravésical (IVES), mais ce uniquement dans le cas où la bactérie est en phase exponentielle de croissance (Vivotif exp). En effet, l'instillation IVES de Vivotif exp à la suite d'une vaccination par un TAA, un antigène mineur d'histocompatibilité mâle H-Y (Uty), permet d'augmenter de 15 fois le nombre de cellules T CD8 totales et spécifiques de l'antigène dans la vessie. Le recrutement des cellules T est TLR4-dépendent, ce qui suggère un rôle des lipopolysaccharides du Vivotif exp. Par ailleurs, en comparaison avec le contenu bactérien de la capsule de Vivotif, les bactéries en phase exponentielle de croissance permettent également une augmentation préférentielle des chemokines C5/C5a, CXCL1, CXCL2 et CXCL5 dans la vessie, mais pas du nombre de cellules T exprimant les récepteurs apparentés (C5aR et CXCR2). De plus, combiner la vaccination Uty avec le Vivotif exp en IVES permet d'améliorer la survie des souris présentant une tumeur orthotopique de la vessie exprimant l'antigène Uty (lignée tumorale murine MB49). Puisque pour certains cancers, aucun TAA - du moins exprimé à tous les stades tumoraux - n'est identifié, il est nécessaire de développer d'autres approches non vaccinales. Dans une deuxième partie de ce travail de thèse, nous avons donc investigué deux stratégies permettant d'induire une destruction des cellules tumorales, la thérapie génique par gène de suicide, d'une part, et la thérapie photodynamique dans le proche infrarouge (NIR-PDT), d'autre part. Pour appliquer ces thérapies, nous avons utilisé comme vecteur sûr et non toxique une forme non réplicative du virus du « Human Papillomavirus » (HPV) capable de "pseudo-infecter" préférentiellement les souris présentant des tumeurs vésicales (MB49). L'utilisation de pseudovirions (PsV) HPV portant comme gène suicide la thymidine kinase, une enzyme du virus de l'herpès simplex, suivi d'un traitement par la prodrogue Ganciclovir, permet de tuer 90% des cellules MB49 in-vitro ainsi que de ralentir significativement le développement des tumeurs vésicales in-vivo. Par ailleurs, l'emploi de particules pseudo- virales HPV couplées à la phtalocyanine IR700, un pigment photosensible présentant un pouvoir cytotoxique une fois activé, permet de tuer, après application d'une lumière dans le proche infrarouge, quasi 100% des cellules MB49 in-vitro et, plus important, de régresser des tumeurs in-vivo. De façon générale, ce travail de thèse présente des approches thérapeutiques innovantes et prometteuses pour le traitement des patients avec un cancer non musculo-invasif de la vessie. -- Bladder cancer is the second most common urological malignancy in the world. At initial diagnosis, non-muscle invasive bladder cancer (NMIBC) accounts for 75% of bladder cancer. The standard of care of NMIBC consists of intravesical (IVES) treatments with Bacillus- Calmette-Guerin (BCG) following transurethral resections of the lesions. However, repeated BCG treatments are associated with significant side effects and treatment failure may occur in 30% of the cases, underlying the necessity of alternative therapeutic strategies. The use of tumor-associated antigens (TAA) as vaccines followed by the local application of immunostimulants where the tumor resides is a promising approach to increase anti-tumor immune responses locally. We show that live attenuated Ty21a bacteria used from the vivotif® vaccine against typhoid fever can efficiently be used as IVES immunostimulant, only if bacteria are grown to exponential phase (Vivotif exp). In this condition, IVES immunostimulation after TAA vaccination with a minor histocompatibility male antigen HY (Uty) resulted in more than 15-fold increase of both vaccine-specific and total CD8-T cells in the bladder. T cell recruitment was mediated by TLR-4 suggesting that it was mainly mediated by lipopolysaccharides of Vivotif exp. In addition, these bacteria, as compared to the bacterial content of the vivotif capsule preferentially increased C5/C5a, CXCL1, CXCL2 and CXCL5 chemokines, but not the numbers of T cells expressing the cognate receptors (C5aR and CXCR2). Combination of IVES Vivotif exp with Uty vaccination improved survival of mice with pre-established orthotopic Uty-expressing MB49 murine bladder tumors, as compared to vaccination alone. As known TAA are not identified in all cancers, or not expressed in all stages of the tumor, we further investigated two potent approaches able of initiating tumor-cell destruction, suicide-gene therapy and near-infrared (NIR) photodynamic therapy (PDT). Towards a safe and non-toxic application of these therapies, we used Human Papillomavirus (HPV) replication-defective vectors that were able to preferentially pseudo-infect MB49-tumor bearing mice. HPV pseudovirions (PsV) carrying the Herpex-Simplex virus thymidine kinase suicide-gene followed by treatment with the prodrug Ganciclovir resulted in 90% of MB49 cell-death in-vitro and was able to significantly reduce bladder tumor growth in-vivo. Furthermore, HPV virus-like particles coupled to a NIR phtalocyanine dye, IR700 in combination with specific NIR light led to almost 100% of MB49 cell-death in-vitro and more interestingly, to bladder tumors shrinkage in-vivo. Overall, in this thesis, we offer promising therapeutic approaches for application in NMIBC patients.

Mikrozystisches Makulaödem bei Optikusatrophie: eine Fallserie Microcystic Macular Edema in Optic Nerve Atrophy: A Case Series.

Background:Microcystic macular edema can occur after optic neuropathies of various etiologies, and is easily demonstrated by OCT. We report a cohort of patients with microcystic macular edema. Patients and Methods: All patients with optic neuropathy and microcystic macular edema were enrolled. Demographics, visual function, retinal angiographies and OCT parameters were studied. Results: Nineteen patients (23 eyes) exhibited microcystic macular edema: 10 men/9 women, aged 17-91 years. Etiologies of optic nerve atrophy were compressive (5), inflammatory (4), glaucoma (3), ischemic (3), trauma (2), degenerative (1), and hereditary (1). Median visual acuity was 4/10 (NLP-12/10). Fluorescein angiography showed no leakage. Topography of the microcystic macular edema correlated with near infrared images but with visual field defects in only 26 %. OCT parameters were all abnormal. Conclusions: Microcystic macular edema is a non-specific manifestation from an optic neuropathy of any etiology. The precise mechanism leading to microcystic macular edema remains unknown but trans-synaptic retrograde degeneration with Müller cells dysfunction is likely. Zusammenfassung Hintergrund: Das mikrozystische Makulaödem kann im Rahmen einer Optikusatrophie jeglicher Ätiologie auftreten und ist leicht mit dem OCT zu erkennen. Wir berichten über eine Patientenkohorte mit mikrozystischem Makulaödem. Patienten und Methoden: Alle Patienten mit einer Optikusneuropathie und einem mikrozystischen Makulaödem wurden in diese Studie eingeschlossen. Die Demografie, die Sehfunktion, die Netzhautangiografie und die OCT-Parameter wurden untersucht. Ergebnisse: Neunzehn Patienten (23 Augen) hatten ein mikrozystisches Makulaödem: 10 Männer/9 Frauen im Alter von 17 bis 91 Jahren. Die Ursachen der Optikusatrophie waren Kompressionen (5), Entzündungen (4), Glaukom (3), Ischämien (3), Traumata (2), Degenerationen (1) und genetisch (1). Der mittlere Visus war 0,4 (keine Lichtwahrnehmung 1,2). In der Fluoreszenzangiografie fand sich keine Leckage. Das OCT des mikrozystischen Makulaödems korrelierte immer mit den Infrarot-Bildern (Nahaufnahme), jedoch nur in 26 % mit den Gesichtsfelddefekten. Alle OCT-Parameter waren abnormal. Schlussfolgerungen: Das mikrozystische Makulaödem ist eine unspezifische Manifestation einer Optikusneuropathie jeglicher Ätiologie. Der genaue Mechanismus, der zu einem mikrozystischen Makulaödem führt, ist unbekannt, eine trans-synaptische retrograde Degeneration mit Dysfunktion der Müller-Zellen ist jedoch wahrscheinlich.

Lidar measurement of surface melt for a temperate Alpine glacier at the seasonal and hourly scales

This study shows how a new generation of terrestrial laser scanners can be used to investigate glacier surface ablation and other elements of glacial hydrodynamics at exceptionally high spatial and temporal resolution. The study area is an Alpine valley glacier, Haut Glacier d'Arolla, Switzerland. Here we use an ultra-long-range lidar RIEGL VZ-6000 scanner, having a laser specifically designed for measurement of snow- and ice-cover surfaces. We focus on two timescales: seasonal and daily. Our results show that a near-infrared scanning laser system can provide high-precision elevation change and ablation data from long ranges, and over relatively large sections of the glacier surface. We use it to quantify spatial variations in the patterns of surface melt at the seasonal scale, as controlled by both aspect and differential debris cover. At the daily scale, we quantify the effects of ogive-related differences in ice surface debris content on spatial patterns of ablation. Daily scale measurements point to possible hydraulic jacking of the glacier associated with short-term water pressure rises. This latter demonstration shows that this type of lidar may be used to address subglacial hydrologic questions, in addition to motion and ablation measurements.

1.84 micron emission of Tm3+ sensitized by Yb3+ ions in monoclinic KGd(WO4)2 single crystals

By exciting at 940 nm, we have characterized the 1.84 m near infrared emission of trivalent thulium ions in Yb3+, Tm3+:KGd WO4 2 single crystals as a function of the dopant concentration and temperature, from 10 K to room temperature. An overall 3H6 Stark splitting of 470 cm−1 for the Tm3+ ions in the Yb3+, Tm3+:KGd WO4 2 was obtained. We also studied the blue emission at 476 nm Tm3+ and the near infrared emissions at 1.48 m Tm3+ and 1 m Yb3+ as a function of the dopant concentration. Experimental decay times of the 1G4, 3H4, and 3F4 Tm3+ and 2F5/2 Yb3+ excited states have been measured as a function of Yb3+ and Tm3+ ion concentrations. For the 3F4 →3H6 transition of Tm3+ ions, we used the reciprocity method to calculate the maximum emission cross section of 3.07 10−20 cm2 at 1.84 m for the polarization parallel to the Nm principal optical direction.

Cerebral oximetry and return of spontaneous circulation after cardiac arrest: A systematic review and meta-analysis.

AIM: The prediction of return of spontaneous circulation (ROSC) during resuscitation of patients suffering of cardiac arrest (CA) is particularly challenging. Regional cerebral oxygen saturation (rSO2) monitoring through near-infrared spectrometry is feasible during CA and could provide guidance during resuscitation. METHODS: We conducted a systematic review and meta-analysis on the value of rSO2 in predicting ROSC both after in-hospital (IH) or out-of-hospital (OH) CA. Our search included MEDLINE (PubMed) and EMBASE, from inception until April 4th, 2015. We included studies reporting values of rSO2 at the beginning of and/or during resuscitation, according to the achievement of ROSC. RESULTS: A total of nine studies with 315 patients (119 achieving ROSC, 37.7%) were included in the meta-analysis. The majority of those patients had an OHCA (n=225, 71.5%; IHCA: n=90, 28.5%). There was a significant association between higher values of rSO2 and ROSC, both in the overall calculation (standardized mean difference, SMD -1.03; 95%CI -1.39,-0.67; p<0.001), and in the subgroups analyses (rSO2 at the beginning of resuscitation: SMD -0.79; 95%CI -1.29,-0.30; p=0.002; averaged rSO2 value during resuscitation: SMD -1.28; 95%CI -1.74,-0.83; p<0.001). CONCLUSIONS: Higher initial and average regional cerebral oxygen saturation values are both associated with greater chances of achieving ROSC in patients suffering of CA. A note of caution should be made in interpreting these results due to the small number of patients and the heterogeneity in study design: larger studies are needed to clinically validate cut-offs for guiding cardiopulmonary resuscitation.

Characterization of local and systemic immune-modulation in melanoma patients

Le mélanome cutané est un des cancers les plus agressifs et dont l'incidence augmente le plus en Suisse. Une fois métastatique, le pronostic de survie moyenne avec les thérapies actuelles est d'environ huit mois, avec moins de 5% de survie à cinq ans. Les récents progrès effectués dans la compréhension de la biologie de la cellule tumorale mais surtout dans l'importance du système immunitaire dans le contrôle de ce cancer ont permis le développement de nouveaux traitements novateurs et prometteurs. Ces thérapies, appelées immunothérapies, reposent sur la stimulation et l'augmentation de la réponse immunitaire à la tumeur. Alors que les derniers essais cliniques ont démontré l'efficacité de ces traitements chez les patients avec des stades avancés de la maladie, le contrôle de la maladie à long- terme est seulement atteint chez une minorité des patients. La suppression locale et systémique de la réponse immunitaire spécifique anti-tumorale apparaitrait comme une des raisons expliquant la persistance d'un mauvais pronostic clinique chez ces patients. Des études sur les souris ont montré que les vaisseaux lymphatiques joueraient un rôle primordial dans ce processus en induisant une tolérance immune, ce qui permettrait à la tumeur d'échapper au contrôle du système immunitaire et métastatiser plus facilement. Ces excitantes découvertes n'ont pas encore été établi et prouvé chez l'homme. Dans cette thèse, nous montrons pour la première fois que les vaisseaux lymphatiques sont directement impliqués dans la modulation de la réponse immunitaire au niveau local et systémique dans le mélanome chez l'homme. Ces récentes découvertes montrent le potentiel de combiner des thérapies visant le système lymphatique avec les immunothérapies actuellement utilisées afin d'améliorer le pronostic des patients atteint du mélanome. -- Cutaneous melanoma is one of the most invasive and metastatic human cancers and causes 75% of skin cancer mortality. Current therapies such as surgery and chemotherapy fail to control metastatic disease, and relapse occurs frequently due to microscopic residual lesions. It is, thus, essential to develop and optimize novel therapeutic strategies to improve curative responses in these patients. In recent decades, tumor immunologists have revealed the development of spontaneous adaptive immune responses in melanoma patients, leading to the accumulation of highly differentiated tumor-specific T cells at the tumor site. This remains one of the most powerful prognostic markers to date. Immunotherapies that augment the natural function of these tumor-specific T cells have since emerged as highly attractive therapeutic approaches to eliminate melanoma cells. While recent clinical trials have demonstrated great progress in the treatment of advanced stage melanoma, long-term disease control is still only achieved in a minority of patients. Local and systemic immune suppression by the tumor appears to be responsible, in part, for this poor clinical evolution. These facts underscore the need for a better analysis and characterization of immune- related pathways within the tumor microenvironment (TME), as well as at the systemic level. The overall goal of this thesis is, thus, to obtain greater insight into the complexity and heterogeneity of the TME in human melanoma, as well as to investigate immune modulation beyond the TME, which ultimately influences the immune system throughout the whole body. To achieve this, we established two main objectives: to precisely characterize local and systemic immune modulation (i) in untreated melanoma patients and (ii) in patients undergoing peptide vaccination or checkpoint blockade therapy with anti-cytotoxic T- lymphocyte-asisctaed protein-4 (CTLA-4) antibody. In the first and main part of this thesis, we analyzed lymphatic vessels in relation to anti-tumor immune responses in tissues from vaccinated patients using a combination of immunohistochemistry (IHC) techniques, whole slide scanning/analysis, and an automatic quantification system. Strikingly, we found that increased lymphatic vessel density was associated with high expression of immune suppressive molecules, low functionality of tumor-infiltrating CD8+ T cells and decreased cytokine production by tumor-antigen specific CD8+ T cells in the blood. These data revealed a previously unappreciated local and systemic role of lymphangiogenesis in modulating T cell responses in human cancer and support the use of therapies that target lymphatic vessels combined with existing and future T cell based therapies. In the second objective, we describe a metastatic melanoma patient who developed pulmonary sarcoid-like granulomatosis following repetitive vaccination with peptides and CpG. We demonstrated that the onset of this pulmonary autoimmune adverse event was related to the development of a strong and long-lasting tumor-specific CD8+ T cell response. This constitutes the first demonstration that a new generation tumor vaccine can induce the development of autoimmune adverse events. In the third objective, we assessed the use of Fourier Transform Infrared (FTIR) imaging to identify melanoma cells and lymphocyte subpopulations in lymph node (LN) metastasis tissues, thanks to a fruitful collaboration with researchers in Brussels. We demonstrated that the different cell types in metastatic LNs have different infrared spectral features allowing automated identification of these cells. This technic is therefore capable of distinguishing known and novel biological features in human tissues and has, therefore, significant potential as a tool for histopathological diagnosis and biomarker assessment. Finally, in the fourth objective, we investigated the role of colony- stimulating factor-1 (CSF-1) in modulating the anti-tumor response in ipilimumab-treated patients using IHC and in vitro co-cultures, revealing that melanoma cells produce CSF-1 via CTL-derived cytokines when attacked by cytotoxic T lymphocytes (CTLs), resulting in the recruitment of immunosuppressive monocytes. These findings support the combined use of CSF-1R blockade with T cell based immunotherapy for melanoma patients. Taken together, our results reveal the existence of novel mechanisms of immune modulation and thus promote the optimization of combination immunotherapies against melanoma. -- Le mélanome cutané est un des cancers humains les plus invasifs et métastatiques et est responsable de 75% de la mortalité liée aux cancers de la peau. Les thérapies comme la chirurgie et la chimiothérapie ont échoué à contrôler le mélanome métastatique, par ailleurs les rechutes sous ces traitements ont été montrées fréquentes. Il est donc essentiel de développer et d'optimiser de nouvelles stratégies thérapeutiques pour améliorer les réponses thérapeutiques de ces patients. Durant les dernières décennies, les immunologistes spécialisés dans les tumeurs ont démontré qu'un patient atteint du mélanome pouvait développer spontanément une réponse immune adaptative à sa tumeur et que l'accumulation de cellules T spécifiques tumorales au sein même de la tumeur était un des plus puissants facteurs pronostiques. Les immunothérapies qui ont pour but d'augmenter les fonctions naturelles de ces cellules T spécifiques tumorales ont donc émergé comme des approches thérapeutiques très attractives pour éliminer les cellules du mélanome. Alors que les derniers essais cliniques ont démontré un progrès important dans le traitement des formes avancées du mélanome, le contrôle de la maladie à long-terme est seulement atteint chez une minorité des patients. La suppression immune locale et systémique apparaitrait comme une des raisons expliquant la persistance d'un mauvais pronostic clinique chez ces patients. Ces considérations soulignent la nécessité de mieux analyser et caractériser les voies immunitaires non seulement au niveau local dans le microenvironement tumoral mais aussi au niveau systémique dans le sang des patients. Le but de cette thèse est d'obtenir une plus grande connaissance de la complexité et de l'hétérogénéité du microenvironement tumoral dans les mélanomes mais aussi d'investiguer la modulation immunitaire au delà du microenvironement tumoral au niveau systémique. Afin d'atteindre ce but, nous avons établi deux objectifs principaux : caractériser précisément la modulation locale et systémique du système immunitaire (i) chez les patients atteints du mélanome qui n'ont pas reçu de traitement et (ii) chez les patients qui ont été traités soit par des vaccins soit par des thérapies qui bloquent les points de contrôles. Dans la première et majeure partie de cette thèse, nous avons analysé les vaisseaux lymphatiques en relation avec la réponse immunitaire anti-tumorale dans les tissus des patients vaccinés grâce à des techniques d'immunohistochimie et de quantification informatisé et automatique des marquages. Nous avons trouvé qu'une densité élevée de vaisseaux lymphatiques dans la tumeur était associée à une plus grande expression de molécules immunosuppressives ainsi qu'à une diminution de la fonctionnalité des cellules T spécifiques tumoral dans la tumeur et dans le sang des patients. Ces résultats révèlent un rôle jusqu'à là inconnu des vaisseaux lymphatiques dans la modulation directe du système immunitaire au niveau local et systémique dans les cancers de l'homme. Cette recherche apporte finalement des preuves du potentiel de combiner des thérapies visant le système lymphatique avec des autres immunothérapies déjà utilisées en clinique. Dans le second objectif, nous rapportons le cas d'un patient atteint d'un mélanome avec de multiples métastases qui a développé à la suite de plusieurs vaccinations répétées et consécutives avec des peptides et du CpG, un évènement indésirable sous la forme d'une granulomatose pulmonaire sarcoid-like. Nous avons démontré que l'apparition de cet évènement était intimement liée au développement d'une réponse immunitaire durable et spécifique contre les antigènes de la tumeur. Par là- même, nous prouvons pour la première fois que la nouvelle génération de vaccins est aussi capable d'induire des effets indésirables auto-immuns. Pour le troisième objectif, nous avons voulu savoir si l'utilisation de la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) était capable d'identifier les cellules du mélanome ainsi que les différents sous-types cellulaires dans les ganglions métastatiques. Grâce à nos collaborateurs de Bruxelles, nous avons pu établir que les diverses composantes cellulaires des ganglions atteints par des métastases du mélanome présentaient des spectres infrarouges différents et qu'elles pouvaient être identifiées d'une façon automatique. Cette nouvelle technique permettrait donc de distinguer des caractéristiques biologiques connues ou nouvelles dans les tissus humains qui auraient des retombées pratiques importantes dans le diagnostic histopathologique et dans l'évaluation des biomarqueurs. Finalement dans le dernier objectif, nous avons investigué le rôle du facteur de stimulation des colonies (CSF-1) dans la modulation de la réponse immunitaire anti-tumorale chez les patients qui ont été traités par l'Ipilimumab. Nos expériences in vivo au niveau des tissus tumoraux et nos co-cultures in vitro nous ont permis de démontrer que les cytokines secrétées par les cellules T spécifiques anti-tumorales induisaient la sécrétion de CSF-1 dans les cellules du mélanome ce qui résultait en un recrutement de monocytes immunosuppresseurs. Dans son ensemble, cette thèse révèle donc l'existence de nouveaux mécanismes de modulation de la réponse immunitaire anti-tumorale et propose de nouvelles optimisations de combinaison d'immunothérapies contre le mélanome.