Melt topology and chemistry during partial melting in contact aureoles : an experimental study and field example

This study was initiated to investigate partial melting within the high-grade metamorphic rocks beneath the Little Cottonwood contact aureole (Utah, USA), in order to understand the melt generation, melt migration, and geometry of initial melt distribution on grain scale during crustal anatexis. The emplacement of the Little Cottonwood stock produced a contact aureole in the pelitic host rocks of the Big Cottonwood formation (BC). Metamorphic isogrades in pelitic rocks range form biotite to 2nd sillimanite grade as a function of distance from the contact. Migmatites are restricted to the highest grade and resulted form partial melting of the BC formation rocks. First melt was produced by a combined muscovite/biotite dehydration reaction in the sillimanite + k-feldspar stability field. Melt extraction from the pelites resulted in restites (magnetite + cordierite + alumosilicate ± biotite) surrounded by feldspar enriched quartzite zones. This texture is the result of gradual infiltration of partial melts into the quartzite. Larger, discrete melt accumulation occurred in extensional or transpressional domains such as boudin necks, veins, and ductile shear zones. Melt composition are Si02- rich, crystallized as pegmatites, and apparently were very mobile. They were able to infiltrate the quartzite pervaisivly. These melts are similar in composition to first melts produced in the hydrothermal partial melt experiments at 2kbar between 700 - 800°C on fine grained high metamorphic rocks (andalusite-cordierited-biotite-zone) of the BC formation. The experimental melts are water rich and in disequilibrium with the melting rock. Initial melt composition is heterogeneous for short run duration, reflective a lack of chemical equilibrium between individual melt pools. Rock core scale heterogeneity decreased with time indicating partial homogenization of melt compositions. A simultaneous shift of melt composition to higher silica content with time was observed. The silica content of the melt increased due to local melt/mineral reactions. Melt textures indicate that reactive melt transport is most efficient along grain boundaries rimmed by dissimilar grains. Melt heterogeneity resulted in chemical potential gradients which are major driving forces for initial melt migration and govern melt distribution during initial melting. An additional subject of the thesis is the crystal size distributions of opaque minerals in a fine-grained, high-grade meta-pelite of the Big Cottonwood which were obtained from 3D X-ray tomography (uCT) and 2D thin section analysis. µCT delivers accurate size distributions within a restricted range (~ a factor of 20 in size in a single 3D image), while the absolute number of crystals is difficult to obtain from these sparsely distributed, small crystals on the basis of 2D images. Crystal size distributions obtained from both methods are otherwise similar. - Ce travail de recherche a été entrepris dans le but d'étudier les processus de fusion partielle dans les roches fortement métamorphiques de l'auréole de contact de Little Cottonwood (Utah, USA) et ceci afin de comprendre la génération de liquide de fusion, la migration de ces liquides et la géométrie de la distribution initiale des liquides de fusion à l'échelle du grain durant l'anatexie de la croûte. L'emplacement du petit massif intrusif de Little Cottonwood a produit une auréole de contact dans les roches pélitiques encaissantes appartenant à la Foimation du Big Cottonwood (BC). Les isogrades métamorphiques dans les roches pélitiques varient de l'isograde de la biotite à la deuxième isograde de la sillimanite en fonction de la distance par rapport au massif intrusif. Les migmatites sont restreintes aux zones montrant le plus haut degré métamorphique et résultent de la fusion partielle des roches de la Formation de BC. Le premier liquide de fusion a été produit par la réaction de déshydratation combinée de la muscovite et de la biotite dans le champ de stabilité du feldspath potassique Pt de la sillimanite. L'extraction du liquide de fusion des pélites forme des restites (magnétites + cordiérite + aluminosilicate ± biotite) entourées par des zones de quartzites enrichies en feldspath. Cette texture est le résultat de l'infiltration graduelle du liquide de fusion partielle dans les quartzites. Des accumulations distinctes et plus larges de liquide de fusion ont lieu dans des domaines d'extension ou de transpression tels que les boudins, les veines, et les zones de cisaillement ductile. La composition des liquides de fusion est similaire à celle des liquides pegmatoïdes, et ces liquides sont apparemment très mobiles et capables d'infiltrer les quartzites. Ces liquides de fusion ont la même composition que les premiers liquides produits dans les expériences hydrotheunales de fusion partielle à 2kbar et entre 700-800° C sur les roches finement grenues et hautement métamorphiques (andalousite-cordiérite-biotite zone) de la Formation de BC. Les liquides de fusion obtenus expérimentalement sont riches en eau et sont en déséquilibre avec la roche en fusion. La composition initiale des liquides de fusion est hétérogène pour les expériences de courte durée et reflète l'absence d'équilibre chimique entre les différentes zones d'accumulation des liquides de fusion. L'hétérogénéité à l'échelle du noyau s'estompe avec le temps et témoigne de l'homogénéisation de la composition des liquides de fusion. Par ailleurs, on observe parallèlement un décalage de la composition des liquides vers des compositions plus riches en silice au cours du temps. Le contenu en silice des liquides de fusion évolue vers un liquide pegmatitique en raison des réactions liquides/minéraux. Les textures des liquides de fusion indiquent que le transport des liquides est plus efficace le long des bordures de grains bordés par des grains différents. Aucun changement apparent du volume total n'est visible. L'hétérogénéité des liquides s'accompagne d'un gradient de potentiel chimique qui sert de moteur principal à la migration des liquides et à la distribution des liquides durant la fusion. Un sujet complémentaire de ce travail de thèse réside dans l'étude de la distribution de la taille des cristaux opaques dans les pélites finement grenues et fortement métamorphiques de la Formation de Big Cottonwood. Les distributions de taille ont été obtenues suite à l'analyse d'images 3D acquise par tomographie ainsi que par analyse de lames minces. La microtomographie par rayon X fournit une distribution de taille précise sur une marge restreinte (- un facteur de taille 20 dans une seule image 3D), alors que le nombre absolu de cristaux est difficile à obtenir sur la base d'image 2D en raison de la petite taille et de la faible abondance de ces cristaux. Les distributions de taille obtenues par les deux méthodes sont sinon similaire. Abstact: Chemical differentiation of the primitive Earth was due to melting and separation of melts. Today, melt generation and emplacement is still the dominant process for the growth of the crust. Most granite formation is due to partial melting of the lower crust, followed by transport of magma through the crust to the shallow crust where it is emplaced. Partial melting and melt segregation are essential steps before such a granitic magma can ascent through the crust. The chemistry and physics of partial melting and segregation is complex. Hence detailed studies, in which field observations yield critical information that can be compared to experimental observations, are crucial to the understanding of these fundamental processes that lead and are leading to the chemical stratification of the Earth. The research presented in this thesis is a combined field and experimental study of partial melting of high-grade meta-pelitic rocks of the Little Cottonwood contact aureole (Utah, USA). Contact metamorphic rocks are ideal for textural studies of melt generation, since the relatively short times of the metamorphic event prevents much of the recrystallization which plagues textural studies of lower crustal rocks. The purpose of the study is to characterize melt generation, identify melting reactions, and to constrain melt formation, segregation and migration mechanisms. In parallel an experimental study was undertaken to investigate melt in the high grade meta pelitic rocks, to confirm melt composition, and to compare textures of the partial molten rock cores in the absence of deformation. Results show that a pegmatoidal melt is produced by partial melting of the pelitic rocks. This melt is highly mobile. It is capable of pervasive infiltration of the adjacent quartzite. Infiltration results in rounded quartz grains bordered by a thin feldspar rim. Using computed micro X-ray tomography these melt networks can be imaged. The infiltrated melt leads to rheological weakening and to a decompaction of the solid quartzite. Such decompaction can explain the recent discovery of abundant xenocrysts in many magmas, since it favors the isolation of mineral grains. Pervasive infiltration is apparently strongly influenced by melt viscosity and melt-crystal wetting behavior, both of which depend on the water content of melt and the temperature. In all experiments the first melt is produced on grain boundaries, dominantly by the local minerals. Grain scale heterogeneity of a melting rock leads thus to chemical concentration gradients in the melt, which are the driving force for initial melt migration. Pervasive melt films along grain boundaries leading to an interconnected network are immediately established. The initial chemical heterogeneities in the melt diminish with time. Résumé large public: La différenciation chimique de la Terre primitive est la conséquence de la fusion des roches et de la séparation des liquides qui en résultent. Aujourd'hui, la production de liquide magmatique est toujours le mécanisme dominant pour la croissance de la croûte terrestre. Ainsi la formation de la plupart des granites est un processus qui implique la production de magma par fusion partielle de la croûte inférieure, la migration de ces magmas à travers la croûte et finalement son emplacement dans les niveaux superficielle de la croûte terrestre. Au cours de cette évolution, les processus de fusion partielle et de ségrégation sont des étapes indispensables à l'ascension des granites à travers la croûte. Les conditions physico-chimiques nécessaires à la fusion partielle et à l'extraction de ces liquides sont complexes. C'est pourquoi des études détaillées des processus de fusion partielle sont cruciales pour la compréhension de ces mécanismes fondamentaux responsables de la stratification chimique de la Terre. Parmi ces études, les observations de terrain apportent notamment des informations déterminantes qui peuvent être comparées aux données expérimentales. Le travail de recherche présenté dans ce mémoire de thèse associe études de terrain et données expérimentales sur la fusion partielle des roches pélitiques de haut degré métamorphiques provenant de l'auréole de contact de Little Cottonwood (Utah, USA). Les roches du métamorphisme de contact sont idéales pour l'étude de la folination de liquide de fusion. En effet, la durée relativement courte de ce type d'événement métamorphique prévient en grande partie la recristallisation qui perturbe les études de texture des roches dans la croûte inférieure. Le but de cette étude est de caractériser la génération des liquides de fusion, d'identifier les réactions responsables de la fusion de ces roches et de contraindre la formation de ces liquides et leur mécanisme de ségrégation et de migration. Parallèlement, des travaux expérimentaux ont été entrepris pour reproduire la fusion partielle de ces roches en laboratoire. Cette étude a été effectuée dans le but de confirmer la composition chimique des liquides, et de comparer les textures obtenues en l'absence de déformation. Les résultats montrent qu'un liquide de fusion pegmatoïde est produit par fusion partielle des roches pélitiques. La grande mobilité de ce liquide permet une infiltration pénétrative dans les quarzites. Ces infiltrations se manifestent par des grains de quartz arrondis entourés par une fine bordure de feldspath. L'utilisation de la tomography à rayons X a permis d'obtenir des images de ce réseau de liquide de fusion. L'infiltration de liquide de fusion entraîne un affaiblissement de la rhéologie de la roche ainsi qu'une décompaction des quartzites massifs. Une telle décompaction peut expliquer la découverte récente d'abondants xénocristaux dans beaucoup de magmas, puisque elle favorise l'isolation des minéraux. L'infiltration pénétrative est apparemment fortement influencée par la viscosité du fluide de fusion et le comportement de la tension superficielle entre les cristaux et le liquide, les deux étant dépendant du contenu en eau dans le liquide de fusion et de la température. Dans toutes les expériences, le premier liquide est produit sur les bordures de grains, principalement par les minéraux locaux. L'hétérogénéité à l'échelle des grains d'une roche en fusion conduit donc à un gradient de concentration chimique dans le liquide, qui sert de moteur à l'initiation de la migration du liquide. Des fines couches de liquide de fusion le long de bordures de grains formant un réseau enchevêtré s'établit immédiatement. Les hétérogénéités chimiques initiales dans le liquide s'estompent avec le temps.

Acid-sensing ion channels : modulation by serine-proteases and involvement in acid-induced action potential generation in hippocampal neurons

SUMMARY Acid-sensing ion channels (ASICs) are non-voltage gated sodium channels. They are activated by rapid extracellular acidification and generate an inactivating inward current. Four ASIC genes have been cloned: ASIC1, 2, 3 and 4, with variants a and b for ASIC1and AS1C2. ASICs are expressed in neurons of the central (CNS) and peripheral nervous system (PNS). In the CNS, ASICs have a role in learning, memory, as well as in neuronal death in ischemia. In the PNS, ASICs are involved in the perception of acid-induced pain, as well as in mechanoperception. In one part of my thesis project, we addressed the question of the mechanism of regulation of ASIC1 a by the serine protease trypsin at the molecular level. Trypsin modifies the function of ASIC1 a but not of ASIC1b. In order to identify the channel region responsible for this effect, we created chimeras between ASIC1 a and 1b. Subsequently, to identify the exact trypsin target(s), we mutated predicted trypsin sites in the region identified by the chimera. In the second part of a project, we investigated the role of ASICs at the cellular level, in neuronal signaling. Using the whole-cell patch clamp in hippocampal neuronal culture, we studied the potential involvement of ASICs in action potential (AP) generation. In the first part of the thesis work, we showed that trypsin modifies ASIC1a function: it shifts the pH activation and the steady-state inactivation curve towards more acidic values and accelerates the time course of the channel recovery from inactivation. We also showed that trypsin cleaves ASIC1a and that the functional effect and a channel cleavage correlate. In the inactivated state, channels cannot be modified by trypsin. Cleavage occurs in a channel region that is also important for inactivation of all ASICs; a part of this region is critical for the inhibition of ASIC1 a by the spider toxin Psalmotoxin1. In the second part of the thesis work, we showed that ASIC activity can modulate AP generation. ASIC activity by itself can induce trains of APs. In situations in which this activity by itself is not sufficient to induce APs, it can contribute to AP generation. During high neuronal activity, ASIC activity can block already existing trains of APs. In conclusion, depending on the activity of neuron in a particular moment, ASICs can differently modulate AP generation; they can induce, facilitate or inhibit APs. We also showed that trypsin changes the capability of ASICs to modulate AP generation by shifting the pH dependence to more acidic values, which adapts channel gating to pH conditions which may occur in pathological conditions such as ischemia. Our finding that trypsin modifies ASIC1 a function identifies a novel pharmacological tool, and proposes a mechanism of ASIC1a regulation that may have a physiological importance. The identification of the exact site of trypsin action gives insight to the molecular mechanisms of ASIC regulation. This work proposes a role in modulation of AP generation for ASICs in the CNS. RESUME Les canaux ASIC sont les canaux ioniques activés par l'acidification rapide extracellulaire. Activés, ils génèrent un courant entrant qui inactive en présence de stimulus acide. Quatre gènes ASIC ont été clonés, ASIC1, 2, 3 et 4, avec les variants a et b pour ASIC1 et 2. Les ASICs sont exprimés dans les neurones du système nerveux central (SNC) et périphérique (SNP). Dans le SNC, les ASIC ont un rôle dans le mémoire, apprentissage et la mort neuronale dans t'ischémie. Dans le SNP, ils ont un rôle dans la perception de la douleur et méchanosensation. Dans une partie de mon projet de thèse, nous avons étudié les mécanismes de la régulation d'ASIC1a par la sérine-protéase trypsine au niveau moléculaire. La trypsine modifie la fonction d'ASIC1a et pas ASIC1b. Nous avons créé les chimères entre ASIC1 a et 1 b, afin d'identifier la région du canal responsable pour l'effet. Pour identifier le(s) site(s) exactes de l'action de la trypsine, nous avons muté les sites potentiels de la trypsine dans la région identifiée par les chimères. Dans la deuxième partie du projet, nous avons étudié le rôle des ASICs au niveau cellulaire. En utilisant la technique du patch clamp dans les cultures des neurones de l'hippocampe, nous avons étudié l'implication des ASICs dans la génération des potentiels d'action (PA). Nous avons montré que la trypsine agit sur le canal ASIC1a ; elle décale l'activation et « steady-state » inactivation vers les valeurs plus acides, et elle raccourcit le temps du « recovery » du canal. La trypsine coupe ASIC1a sur le résidu K145 et l'effet fonctionnel et la coupure corrèlent. Nous avons identifié la région du canal responsable pour l'inactivation de tous les ASICs ; une partie de cette région est responsable pour ['inhibition d'ASIC1 a par la Psalmotoxinel . Nous avons montré que les ASICs peuvent moduler la génération des PAs. L'activité des ASICs peut induire les trains des PAs. Quand l'activité des ASICs n'est pas suffisante pour induire le PA, elle peut contribuer à sa génération. Pendant l'activité neuronale forte, l'activité des ASICs peut bloquer les trains des PAs qui existent déjà. En conclusion, dépendant de l'activité neuronale, les ASICs peuvent moduler la génération des PAs différemment ; ils peuvent induire, faciliter ou inhiber les PAs. La trypsine change la capacité des ASICs de moduler les PAs. Après l'action de la trypsine, les ASICs peuvent moduler la génération des PAs dans les conditions légèrement acides, suivies par les fluctuations du pH acide, qui peuvent exister dans l'ischémie. Le fait que la trypsine agit sur ASIC1a définit l'outil pharmacologique et propose le mécanisme de la régulation d'ASICI a qui pourrait avoir l'importance physiologique. L'identification du site de l'action de la trypsine éclaircit les mécanismes moléculaires de la régulation des ASICs. Cette étude propose un rôle des ASICs dans la modulation de la génération des PAs. Résumé pour le public large Les neurones sont les cellules de système nerveux dont la fonction est la signalisation. Comme toutes les autres cellules, les neurones ont une membrane qui sépare l'intérieur du milieu extérieur. Cette membrane est imperméable pour des particules chargées (ions). Dans cette membrane existent les protéines spécifiques, « canaux », qui permettent le transport des ions d'un côté de la membrane à l'autre, comme réponse aux stimuli différents. Ce transport des ions à travers la membrane génère un courant, qu'on peut mesurer. Ce courant est la base de la communication entre les neurones, ou, ce qu'on appelle la signalisation neuronale. Quand ce courant est suffisamment grand, il permet la génération du potentiel d'action, qui est le message principal de communication neuronale. Les canaux ASIC (acid-sensing ion channel), que nous étudions dans le laboratoire, sont activés par les acides. Les acides sont relâchés dans beaucoup de situations dans le système nerveux. Les ASIC ont été découverts récemment (en 1996), et nous ne connaissons pas encore très bien toutes les fonctions de ces canaux. Nous savons qu'ils ont un rôle dans le mémoire, apprentissage, la sensation de la douleur et l'infarctus cérébral. Dans la première partie de ce projet de thèse, nous avons voulu mieux comprendre comment fonctionnent ces canaux. Pour faire ça, nous avons étudié la régulation des ASICs par une protéine, trypsine, qui coupe le canal ASIC. Nous avons étudié ou exactement la trypsine coupe le canal et quels effets ça produit sur la fonction du canal. Dans la deuxième partie du projet de thèse, nous avons voulu mieux connaître comment le canal fonctionne au niveau de la cellule, comment il interagit avec les autres canaux et si il a un rôle dans la génération des potentiels d'action. Nous avons pu montrer que la trypsine change la fonction du canal, ce qui lui permet de fonctionner différemment. Nous avons aussi déterminé ou exactement ta trypsine coupe le canal. Au niveau de la cellule, nous avons montré que les ASIC peuvent moduler la génération des potentiels d'action, étant, dépendant de l'activité du neurone, soit activateurs, soit inhibiteurs. La trypsine est une molécule qui peut être libérée dans le système nerveux pendant certaines conditions, comme l'infarctus cérébral. A cause de ça, les connaissances que la trypsine agit sur le anal ASIC pourraient être important physiologiquement. La connaissance de l'endroit exacte ou la trypsine coupe le canal nous aide à mieux comprendre la relation structure-fonction du canal. La modulation de la génération des potentiels d'actions par les ASIC indique que ces canaux peuvent avoir un rôle important dans la signalisation neuronale.

Trends in yearly prevalence of third-generation cephalosporin and fluoroquinolone resistant Enterobacteriaceae infections and antimicrobial use in Spanish hospitals, Spain, 1999 to 2010.

Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, and Enterobacter spp. are a major cause of infections in hospitalised patients. The aim of our study was to evaluate rates and trends of resistance to third-generation cephalosporins and fluoroquinolones in infected patients, the trends in use for these antimicrobials, and to assess the potential correlation between both trends. The database of national point prevalence study series of infections and antimicrobial use among patients hospitalised in Spain over the period from 1999 to 2010 was analysed. On average 265 hospitals and 60,000 patients were surveyed per year yielding a total of 19,801 E. coli, 3,004 K. pneumoniae and 3,205 Enterobacter isolates. During the twelve years period, we observed significant increases for the use of fluoroquinolones (5.8%-10.2%, p<0.001), but not for third-generation cephalosporins (6.4%-5.9%, p=NS). Resistance to third-generation cephalosporins increased significantly for E. coli (5%-15%, p<0.01) and for K. pneumoniae infections (4%-21%, p<0.01) but not for Enterobacter spp. (24%). Resistance to fluoroquinolones increased significantly for E. coli (16%30%, p<0.01), for K. pneumoniae (5%-22%, p<0.01), and for Enterobacter spp. (6%-15%, p<0.01). We found strong correlations between the rate of fluoroquinolone use and the resistance to fluoroquinolones, third-generation cephalosporins, or co-resistance to both, for E. coli (R=0.97, p<0.01, R=0.94, p<0.01, and R=0.96, p<0.01, respectively), and for K. pneumoniae (R=0.92, p<0.01, R=0.91, p<0.01, and R=0.92, p<0.01, respectively). No correlation could be found between the use of third-generation cephalosporins and resistance to any of the latter antimicrobials. No significant correlations could be found for Enterobacter spp.. Knowledge of the trends in antimicrobial resistance and use of antimicrobials in the hospitalised population at the national level can help to develop prevention strategies.

The generation and analysis of combined legless 1 and 2 knock-out mice

Summary The Wnt signaling pathway plays an important role during development and also for maintaining tissue homeostasis due to its function in proliferation, differentiation and cell fate decisions. Wnt ligands bind to Frizzled receptors and activate a signaling cascade that results in the stabilization of β-Catenin, a key component of the pathway. β-Catenin translocates to the nucleus, where, together with a transcription factor of the Tcf/Lef family, it activates the expression of target genes. Legless and Pygopus are two recently discovered essential components of the Wnt pathway in Drosophila, which may mediate the nuclear import and retention of beta-Catenin and/or contribute directly to the activation of Wnt target genes. To address the function of Legless in the mouse, we have generated compound constitutive and conditional knockout alleles of the two homologues legless 'I (bc1-9) and 2. We have induced the deletion of legless in self-renewing tissues such as the gastrointestinal tract, the mammary gland and the skin during adulthood and constitutively in the embryo. The present thesis focused on the consequences of the inactivation of legless in epithelial homeostasis as well as in a regeneration model and its comparison to pygopus. Deletion of neither legless nor pygopus in the adult small intestine resulted in any apparent anomaly, contrasting expectations from the phenotype caused by over-expression of Dickkopf, a Wnt inhibitor (Pinto et al., 2003). These observations indicate that canonical Wnt signaling might not be indispensable for normal gastrointestinal epithelium homeostasis, or that, in this context, Legless and Pygopus are not essential components of the Wnt pathway. However, the regeneration of the colonic epithelium after DSS induced damage was markedly impaired in legless, but not in pygopus deficient mice. Thus, unlike in Drosophila, deletion of mammalian legless and pygopus resulted in different phenotypes, suggesting that Legless might interact with as yet unidentified partners in addition to Pygopus. Resumé La voie de signalisation Wnt joue un rôle important au cours du développement ainsi que pour le maintien de l' homéostase tissulaire due à sa fonction durant la prolifération, la différentiation et les décisions sur l'avenir des cellules. Les ligands de Wnt se lient aux récepteurs Frizzled et activent une cascade de signalisation résultant en la stabilisation de β-Catenin, un composant central de cette voie. β-Catenin est transloquée dans le noyau ou, avec l'aide des facteurs de transcription de la famille Tcf/lef, elle active la transcription des gènes cibles. Legless et Pygopus sont deux composants récemment découverts et essentiels de la voie de signalisation Wnt chez la Drosophile qui pourraient être des médiateurs de l'import et de la rétention nucléaire de bêta-catenin et/ou contribuer directement a l'activation des gènes cibles. Afin de comprendre la fonction de Legless chez la souris, nous avons généré simultanément les allèles « knock-out » constitutifs et conditionnels des deux homologues legless 1 (bc1-9) et 2. Nous avons induit la délétion de legless dans des tissus capables de s'auto renouveler comme le tract gastro-intestinal, la glande mammaire et la peau chez l'adulte et nous avons supprimé constitutivement legless chez l'embryon. La présente thèse est concentrée sur les conséquences de l'inactivation de legless au cours de l' homéostase épithéliale ainsi que dans un modèle de régénération et sur sa comparaison avec pygopus. Ni la délétion de legless ni celle de pygopus dans l'intestin adulte n'ont résulté en quelque anomalie, contrastant nos attentes provenant des phénotypes causes par la surexpression de Dickkpof, un inhibiteur de Wnt (Pinto et al., 2003). Ces observations indiquent que la voie de signalisation Wnt/β-Catenin pourrait ne pas être indispensable à l' homéostase normale du tract gastro-intestinal, ou que, dans ce contexte, Legless et Pygopus ne sont pas des composants essentiels de la vole Wnt. Cependant, la régénération de l'épithélium du colon après induction de son endommagement au DSS fut dramatiquement diminuée chez legless mais pas chez les souris mutantes pour pygopus. Ainsi, a la différence de chez la Drosophile, la délétion de legless et pygopus chez les mammifères a résulté en des phénotypes différents, suggérant que Legless pourrait interagir avec d'autres partenaires, encore non identifies, que Pygopus.

Diseño y fabricación de micro/nanochips para identificación y actuación en células vivas

Este estudio abarca el diseño, desarrollo tecnológico y fabricación, mediante la utilización de tecnologías de Micro y Nanosistemas, de herramientas en el orden de las micras y los nanómetros. Estos dispositivos serán utilizados en el estudio, identificación e interactuación con células vivas, ya que sus pequeñas dimensiones los hacen idóneos para su aplicación en el campo de la Biología Celular. Estas micro y nanoherramientas pueden usarse para el estudio, identificación o actuación de células vivas desde el exterior. Pero también pueden ser microinyectadas, lipofectadas o fagocitadas por parte de la misma célula, y de esta manera hacer estudios o actuar de forma intracelular.

Síntesi i caracterització de micro- i nanoestructures de compostos fotoactius de perilendiimida

En el present treball de recerca s’ha portat a terme la síntesi i caracterització de fibres a escala micro- i nanomètrica mitjançant l’auto-assemblatge dels compostos 1 i 2. Aquests compostos estan formats per una unitat de perilendiimida (PI) i una unitat d’estilbè i, en base a estudis previs desenvolupats al nostre grup de recerca, haurien de comportar-se com a sistemes acceptor-donador d’electrons fotoinduïts. Per tant, les corresponents estructures obtingudes podrien presentar activitat fotovoltaica. En primer lloc, s’ha abordat la síntesi dels compostos 1 i 2, seguint la metodologia posada a punt prèviament al nostre grup de recerca. A continuació, s’han estudiat les propietats òptiques de 1 i 2 en dissolució, la qual cosa ha permès establir que: (a) tal i com es pretenia, tots dos compostos presenten transferència electrònica fotoinduïda entre la unitat electró-acceptora de PI i la unitat electró-donadora de trans-estilbè; (b) la diferent morfologia de la cadena alquílica lateral del grup de PI a 1 i 2 afecta la seva capacitat d’auto-assemblatge mitjançant interaccions intermoleculars de tipus π-π. A continuació, s’han assajat diferents metodologies per a la fabricació de micro- i nanoestructures auto-assemblades de 1 i 2. Els millors resultats s’han obtingut mitjançant l’ús de motlles d’òxid d’alúmina i per al compost 2 degut al menor impediment estèric de la seva cadena alquílica lateral. La caracterització de les estructures resultants en aquest cas mitjançant tècniques microscòpiques i espectroscòpiques han permès demostrar la formació de nanotubs de 200 nm de diàmetre, d’uns 15 μm de longitud i en què les unitats de PI s’ordenen amb els seus sistemes aromàtics de forma co-facial o gairebé co-facial. La possible activitat fotovoltaica d’aquestes estructures s’estudiarà posteriorment.

Generation of cell polarity in plants links endocytosis, auxin distribution and cell fate decisions.

Dynamically polarized membrane proteins define different cell boundaries and have an important role in intercellular communication-a vital feature of multicellular development. Efflux carriers for the signalling molecule auxin from the PIN family are landmarks of cell polarity in plants and have a crucial involvement in auxin distribution-dependent development including embryo patterning, organogenesis and tropisms. Polar PIN localization determines the direction of intercellular auxin flow, yet the mechanisms generating PIN polarity remain unclear. Here we identify an endocytosis-dependent mechanism of PIN polarity generation and analyse its developmental implications. Real-time PIN tracking showed that after synthesis, PINs are initially delivered to the plasma membrane in a non-polar manner and their polarity is established by subsequent endocytic recycling. Interference with PIN endocytosis either by auxin or by manipulation of the Arabidopsis Rab5 GTPase pathway prevents PIN polarization. Failure of PIN polarization transiently alters asymmetric auxin distribution during embryogenesis and increases the local auxin response in apical embryo regions. This results in ectopic expression of auxin pathway-associated root-forming master regulators in embryonic leaves and promotes homeotic transformation of leaves to roots. Our results indicate a two-step mechanism for the generation of PIN polar localization and the essential role of endocytosis in this process. It also highlights the link between endocytosis-dependent polarity of individual cells and auxin distribution-dependent cell fate establishment for multicellular patterning.

Next-generation sequencing of experimental mouse strains.

Since the turn of the century the complete genome sequence of just one mouse strain, C57BL/6J, has been available. Knowing the sequence of this strain has enabled large-scale forward genetic screens to be performed, the creation of an almost complete set of embryonic stem (ES) cell lines with targeted alleles for protein-coding genes, and the generation of a rich catalog of mouse genomic variation. However, many experiments that use other common laboratory mouse strains have been hindered by a lack of whole-genome sequence data for these strains. The last 5 years has witnessed a revolution in DNA sequencing technologies. Recently, these technologies have been used to expand the repertoire of fully sequenced mouse genomes. In this article we review the main findings of these studies and discuss how the sequence of mouse genomes is helping pave the way from sequence to phenotype. Finally, we discuss the prospects for using de novo assembly techniques to obtain high-quality assembled genome sequences of these laboratory mouse strains, and what advances in sequencing technologies may be required to achieve this goal.

Análisis del micro-voluntariado (crowdsourcing) en una gran empresa para abordar un problema de salud específico

Este trabajo presenta un análisis del efecto positivo que puede tener el microvoluntariado (crowdsourcing) en las variables psicológicas entre trabajadores de una gran empresa, así como la viabilidad de crear una comunidad práctica para abordar un problema de salud específico. Para el desarrollo de este documento hemos recogido y analizado diferentes tipos de bibliografía, científica y no científica, con el fin de dar una explicación más global de lo que es el crowdsourcing y contextualizar este tipo de voluntariado para lograr una mayor comprensión de esta práctica.

Trabecular bone score (TBS) the new parameter of 2D texture analysis for the evaluation of 3D bone micro architecture status

X-ray is a technology that is used for numerous applications in the medical field. The process of X-ray projection gives a 2-dimension (2D) grey-level texture from a 3- dimension (3D) object. Until now no clear demonstration or correlation has positioned the 2D texture analysis as a valid indirect evaluation of the 3D microarchitecture. TBS is a new texture parameter based on the measure of the experimental variogram. TBS evaluates the variation between 2D image grey-levels. The aim of this study was to evaluate existing correlations between 3D bone microarchitecture parameters - evaluated from μCT reconstructions - and the TBS value, calculated on 2D projected images. 30 dried human cadaveric vertebrae were acquired on a micro-scanner (eXplorer Locus, GE) at isotropic resolution of 93 μm. 3D vertebral body models were used. The following 3D microarchitecture parameters were used: Bone volume fraction (BV/TV), Trabecular thickness (TbTh), trabecular space (TbSp), trabecular number (TbN) and connectivity density (ConnD). 3D/2D projections has been done by taking into account the Beer-Lambert Law at X-ray energy of 50, 100, 150 KeV. TBS was assessed on 2D projected images. Correlations between TBS and the 3D microarchitecture parameters were evaluated using a linear regression analysis. Paired T-test is used to assess the X-ray energy effects on TBS. Multiple linear regressions (backward) were used to evaluate relationships between TBS and 3D microarchitecture parameters using a bootstrap process. BV/TV of the sample ranged from 18.5 to 37.6% with an average value at 28.8%. Correlations' analysis showedthat TBSwere strongly correlatedwith ConnD(0.856≤r≤0.862; p<0.001),with TbN (0.805≤r≤0.810; p<0.001) and negatively with TbSp (−0.714≤r≤−0.726; p<0.001), regardless X-ray energy. Results show that lower TBS values are related to "degraded" microarchitecture, with low ConnD, low TbN and a high TbSp. The opposite is also true. X-ray energy has no effect onTBS neither on the correlations betweenTBS and the 3Dmicroarchitecture parameters. In this study, we demonstrated that TBS was significantly correlated with 3D microarchitecture parameters ConnD and TbN, and negatively with TbSp, no matter what X-ray energy has been used. This article is part of a Special Issue entitled ECTS 2011. Disclosure of interest: None declared.

A rapid assay for the coupled cell free generation of oxylipins

We developed a rapid and simple assay for the coupled in vitro synthesis of oxylipins using free unsaturated fatty acids as substrates. Reactions were catalysed with extracts expressed from living plant tissues. Preliminary experiments involving the cell free transformation of fatty acid hydroperoxides revealed that storage or pretreatment of the plant extract rapidly altered its capacity to catalyse the generation of oxidised fatty acid derivatives. This could reflect changes in oxylipin generation that might take place in situ in damaged plant cells during herbivory. All subsequent experiments were performed without dilution, titration or any other modification of the plant extract prior to its addition to the assay system. The assays were used to study, for the first time, tissue-specific differences in fatty acid transformation to divinyl ethers. Root tissues from tomato efficiently catalysed the formation of corneleic and colnelenic acids from linoleic acid and linolenic acids, respectively, whereas leaf, hypocotyl and cotyledon extracts did not promote the formation of these compounds. We observed the efficient generation of 9-oxo-nonanoic acid from the substrate linolenic acid and speculate that this aldehyde could arise either from the action of hydroperoxide lyase on 9-hydroperoxylinolenic acid or by a novel route involving cleavage of colnelenic acid which was also present among the products of the reaction. A potential role of divinyl ethers as substrates for the generation of toxic aldehydes is discussed

Placental growth factor contributes to micro-vascular abnormalization and blood-retinal barrier breakdown in diabetic retinopathy.

OBJECTIVE: There are controversies regarding the pro-angiogenic activity of placental growth factor (PGF) in diabetic retinopathy (DR). For a better understanding of its role on the retina, we have evaluated the effect of a sustained PGF over-expression in rat ocular media, using ciliary muscle electrotransfer (ET) of a plasmid encoding rat PGF-1 (pVAX2-rPGF-1). MATERIALS AND METHODS: pVAX2-rPGF-1 ET in the ciliary muscle (200 V/cm) was achieved in non diabetic and diabetic rat eyes. Control eyes received saline or naked plasmid ET. Clinical follow up was carried out over three months using slit lamp examination and fluorescein angiography. After the control of rPGF-1 expression, PGF-induced effects on retinal vasculature and on the blood-external barrier were evaluated respectively by lectin and occludin staining on flat-mounts. Ocular structures were visualized through histological analysis. RESULTS: After fifteen days of rPGF-1 over-expression in normal eyes, tortuous and dilated capillaries were observed. At one month, microaneurysms and moderate vascular sprouts were detected in mid retinal periphery in vivo and on retinal flat-mounts. At later stages, retinal pigmented epithelial cells demonstrated morphological abnormalities and junction ruptures. In diabetic retinas, PGF expression rose between 2 and 5 months, and, one month after ET, rPGF-1 over-expression induced glial activation and proliferation. CONCLUSION: This is the first demonstration that sustained intraocular PGF production induces vascular and retinal changes similar to those observed in the early stages of diabetic retinopathy. PGF and its receptor Flt-1 may therefore be looked upon as a potential regulatory target at this stage of the disease.

Rôle des cellules souches épithéliales de la cornée et de leur micro-environnement dans le traitement des destructions de la surface oculaire [Darwin or Lamarck? Understanding the ocular surface and its normal or abnormal differentiation in order to cure ocular surface destruction with corneal opacification].

According to the World Health Organization, 5.1% of blindnesses or visual impairments are related to corneal opacification. Cornea is a transparent tissue placed in front of the color of the eye. Its transparency is mandatory for vision. The ocular surface is a functional unit including the cornea and all the elements involved in maintaining its transparency i.e., the eyelids, the conjunctiva, the lymphoid tissue of the conjunctiva, the limbus, the lacrymal glands and the tear film. The destruction of the ocular surface is a disease caused by : traumatisms, infections, chronic inflammations, cancers, toxics, unknown causes or congenital abnormalities. The treatment of the ocular surface destruction requires a global strategy including all the elements that are involved in its physiology. The microenvironnement of the ocular surface must first be restored, i.e., the lids, the conjunctiva, the limbus and the structures that secrete the different layers of the tear film. In a second step, the transparency of the cornea can be reconstructed. A corneal graft performed in a healthy ocular surface microenvironnement will have a better survival rate. To achieve these goals, a thorough understanding of the renewal of the epitheliums and the role of the epithelial stem cells are mandatory.

Assessment of Epstein-Barr virus nucleic acids in gastric but not in breast cancer by next-generation sequencing of pooled Mexican samples

Gastric (GC) and breast (BrC) cancer are two of the most common and deadly tumours. Different lines of evidence suggest a possible causative role of viral infections for both GC and BrC. Wide genome sequencing (WGS) technologies allow searching for viral agents in tissues of patients with cancer. These technologies have already contributed to establish virus-cancer associations as well as to discovery new tumour viruses. The objective of this study was to document possible associations of viral infection with GC and BrC in Mexican patients. In order to gain idea about cost effective conditions of experimental sequencing, we first carried out an in silico simulation of WGS. The next-generation-platform IlluminaGallx was then used to sequence GC and BrC tumour samples. While we did not find viral sequences in tissues from BrC patients, multiple reads matching Epstein-Barr virus (EBV) sequences were found in GC tissues. An end-point polymerase chain reaction confirmed an enrichment of EBV sequences in one of the GC samples sequenced, validating the next-generation sequencing-bioinformatics pipeline.

Lack of correlation between the optimal glycaemic control and coronary micro vascular dysfunction in patients with diabetes mellitus: a cross sectional study.

Background Coronary microvascular dysfunction (CMD) is associated with cardiovascular events in type 2 diabetes mellitus (T2DM). Optimal glycaemic control does not always preclude future events. We sought to assess the effect of the current target of HBA1c level on the coronary microcirculatory function and identify predictive factors for CMD in T2DM patients. Methods We studied 100 patients with T2DM and 214 patients without T2DM. All of them with a history of chest pain, non-obstructive angiograms and a direct assessment of coronary blood flow increase in response to adenosine and acetylcholine coronary infusion, for evaluation of endothelial independent and dependent CMD. Patients with T2DM were categorized as having optimal (HbA1c < 7 %) vs. suboptimal (HbA1c ≥ 7 %) glycaemic control at the time of catheterization. Results Baseline characteristics and coronary endothelial function parameters differed significantly between T2DM patients and control group. The prevalence of endothelial independent CMD (29.8 vs. 39.6 %, p = 0.40) and dependent CMD (61.7 vs. 62.2 %, p = 1.00) were similar in patients with optimal vs. suboptimal glycaemic control. Age (OR 1.10; CI 95 % 1.04–1.18; p < 0.001) and female gender (OR 3.87; CI 95 % 1.45–11.4; p < 0.01) were significantly associated with endothelial independent CMD whereas glomerular filtrate (OR 0.97; CI 95 % 0.95–0.99; p < 0.05) was significantly associated with endothelial dependent CMD. The optimal glycaemic control was not associated with endothelial independent (OR 0.60, CI 95 % 0.23–1.46; p 0.26) or dependent CMD (OR 0.99, CI 95 % 0.43–2.24; p = 0.98). Conclusions The current target of HBA1c level does not predict a better coronary microcirculatory function in T2DM patients. The appropriate strategy for prevention of CMD in T2DM patients remains to be addressed. Keywords: Endothelial dysfunction; Diabetes mellitus; Coronary microcirculation