Roles of astrocytic sodium dynamics in the neurometabolic coupling : a study by cellular imaging

RESUME LARGE PUBLIC Le système nerveux central est principalement composé de deux types de cellules :les neurones et les cellules gliales. Ces dernières, bien que l'emportant en nombre sur les neurones, ont longtemps été considérées comme des cellules sans intérêts par les neuroscientifiques. Hors, les connaissances modernes à leurs sujets indiquent qu'elles participent à la plupart des tâches physiologiques du cerveau. Plus particulièrement, elles prennent part aux processus énergétiques cérébraux. Ceux-ci, en plus d'être vitaux, sont particulièrement intrigants puisque le cerveau représente seulement 2 % de la masse corporelle mais consomme environ 25 % du glucose (substrat énergétique) corporel. Les astrocytes, un type de cellules gliales, jouent un rôle primordial dans cette formidable utilisation de glucose par le cerveau. En effet, l'activité neuronale (transmission de l'influx nerveux) est accompagnée d'une augmentation de la capture de glucose, issu de la circulation sanguine, par les astrocytes. Ce phénomène est appelé le «couplage neurométabolique » entre neurones et astrocytes. L'ion sodium fait partie des mécanismes cellulaires entrant en fonction lors de ces processus. Ainsi, dans le cadre de cette thèse, les aspects dynamiques de la régulation du sodium astrocytaire et leurs implications dans le couplage neurométabolique ont été étudiés par des techniques d'imagerie cellulaires. Ces études ont démontré que les mitochondries, machineries cellulaires convertissant l'énergie contenue dans le glucose, participent à la régulation du sodium astrocytaire. De plus, ce travail de thèse a permis de découvrir que les astrocytes sont capables de se transmettre, sous forme de vagues de sodium se propageant de cellules en cellules, un message donnant l'ordre d'accroître leur consommation d'énergie. Cette voie de signalisation leur permettrait de fournir de l'énergie aux neurones suite à leur activation. RESUME Le glutamate libéré dans la fente synaptique pendant l'activité neuronale, est éliminé par les astrocytes environnants. Le glutamate est co-transporté avec des ions sodiques, induisant une augmentation intracellulaire de sodium (Na+i) dans les astrocytes. Cette élévation de Na+i déclenche une cascade de mécanismes moléculaires qui aboutissent à la production de substrats énergétiques pouvant être utilisés par les neurones. Durant cette thèse, la mesure simultanée du sodium mitochondrial (Na+mit) et cytosolique par des techniques d'imagerie utilisant des sondes fluorescentes spécifiques, a indiqué que les variations de Na+i induites par le transport du glutamate sont transmises aux mitochondries. De plus, les voies d'entrée et de sortie du sodium mitochondrial ont été identifiées. L'échangeur de Na+ et de Ca2+ mitochondrial semble jouer un rôle primordial dans l'influx de Na+mit, alors que l'efflux de Na+mit est pris en charge par l'échangeur de Na+ et de H+ mitochondrial. L'étude du Na+mit a nécessité l'utilisation d'un système de photoactivation. Les sources de lumière ultraviolette (UV) classiques utilisées à cet effet (lasers, lampes à flash) ayant plusieurs désavantages, une alternative efficace et peu coûteuse a été développée. Il s'agit d'un système compact utilisant une diode électroluminescente (LED) à haute puissance et de longueur d'onde de 365nm. En plus de leurs rôles dans le couplage neurométabolique, les astrocytes participent à la signalisation multicellulaire en transmettant des vagues intercellulaires de calcium. Ce travail de thèse démontre également que des vagues intercellulaires de sodium peuvent être évoquées en parallèle à ces vagues calciques. Le glutamate, suite à sa libération par un mécanisme dépendent du calcium, est réabsorbé par les transporteurs au glutamate. Ce mécanisme a pour conséquence la génération de vagues sodiques se propageant de cellules en cellules. De plus, ces vagues sodiques sont corrélées spatialement avec une consommation accrue de glucose par les astrocytes. En conclusion, ce travail de thèse a permis de montrer que le signal sodique astrocytaire, déclenché en réponse au glutamate, se propage à la fois de façon intracellulaire aux mitochondries et de façon intercellulaire. Ces résultats suggèrent que les astrocytes fonctionnent comme un réseau de cellules nécessaire au couplage énergétique concerté entre neurones et astrocytes et que le sodium est un élément clé dans les mécanismes de signalisations cellulaires sous-jacents. SUMMARY Glutamate, released in the synaptic cleft during neuronal activity, is removed by surrounding astrocytes. Glutamate is taken-up with Na+ ions by specific transporters, inducing an intracellular Na+ (Na+i) elevation in astrocytes which triggers a cascade of molecular mechanisms that provides metabolic substrates to neurons. Thus, astrocytic Na+i homeostasis represents a key component of the so-called neurometabolic coupling. In this context, the first part of this thesis work was aimed at investigating whether cytosolic Na+ changes are transmitted to mitochondria, which could therefore influence their function and contribute to the overall intracellular Na+ regulation. Simultaneous monitoring of both mitochondrial Na+ (Na+mit) and cytosolic Na+ changes with fluorescent dyes revealed that glutamate-evoked cytosolic Na+ elevations are indeed transmitted to mitochondria. The mitochondrial Na+/Ca2+ exchangers have a prominent role in the regulation of Na+mit influx pathway, and Na+mit extrusion appears to be mediated by Na+/H+ exchangers. To demonstrate the implication of Na+/Ca2+ exchangers, this study has required the technical development of an UV-flash photolysis system. Because light sources for flash photolysis have to be powerful and in the near UV range, the use of UV lasers or flash lamps is usually required. As an alternative to these UV sources that have several drawbaks, we developped a compact, efficient and lowcost flash photolysis system which employs a high power 365nm light emitting diode. In addition to their role in neurometabolic coupling, astrocytes participate in multicellular signaling by transmitting intercellular Ca2+ waves. The third part of this thesis show that intercellular Na+ waves can be evoked in parallel to Ca2+ waves. Glutamate released by a Ca2+ wave-dependent mechanism is taken up by glutamate transporters, resulting in a regenerative propagation of cytosolic Na+ increases. Na+ waves in turn lead to a spatially correlated increase in glucose uptake. In conclusion, the present thesis demonstrates that glutamate-induced Na+ changes occurring in the cytosol of astrocytes propagate to both the mitochondrial matrix and the astrocytic network. These results furthermore support the view that astrocytic Na+ is a signal coupled to the brain energy metabolism.

Presència de Rousseau a Catalunya: entre el mite i la realitat

En aquest article s’ofereix un perfil del pensament de Rousseau a partir de la seva relació amb la filosofia estoica i la seva dependència respecte de les idees de Montaigne, alhora que es remarca —atenint-se a la Professió de fe del vicari savoià— la dimensió religiosa i espiritual de la seva cosmovisió. Sobre la base d’aquests supòsits es revisa l’impacte de les idees de Rousseau en el Romanticisme del segle xix, sense perdre de vista les crítiques que la seva pedagogia va merèixer dels ideòlegs del Noucentisme (Eugeni d’Ors, Joaquim Xirau). Finalment, es conclou que la presència de la pedagogia de Rousseau en el Moviment de Renovació Pedagògica, viscut durant les primeres dècades del segle xx a Catalunya, constitueix més un horitzó que no pas una realitat bastida sistemàticament i sòlidament.

Barnbyn Skå (Skå, la vila dels infants) 1947-1972: L’experiència terapèutica de Gustav Jonsson amb infants «irrecuperables»

The article presents the trajectory of the Swedish psychiatrist Gustav Jonsson (1907-1994) who, in the 1940s, revolutionised the therapeutic and educational treatment of children and young people, considered irreclaimable from the social point of view, who were committed to educational institutions. It analyses the social development of the Welfare State in Sweden, the legal framework of child protection, as well as the context of Swedish residential care centres for children and young people in the first half of the 20th century in order to go further into the psychological and educational work conducted with the Barnbyn Skå group. Jonsson redirected the analysis of violent behaviours that were manifest in these children and young people which made them intractable from the educational point of view and established elements of psychoanalytical understanding, based on a systemic approach in which the family context became essential in order to understand the children’s difficulties. Barnbyn Skå was the centre which, under the guidance of Jonsson, developed this new therapeutic and pedagogic approach. The educational work carried out there exceeded the traditional model in terms of control and surveillance. The methods were considered radical from within pedagogy and caused great controversy which led the centre to continuous investigations on behalf of the Social Services of Stockholm between 1960 and 1970. For several decades Barnbyn Skå has been considered a pioneering experience in the field of Scandinavian child psychiatry.

The DNA-binding domain (DBD) is essential for NR2E3 dimerization and interaction with Crx

Purpose:NR2E3 (PNR) is an orphan nuclear receptor essential for proper photoreceptor determination and differentiation. In humans, mutations in NR2E3 have been associated with the recessively inherited enhanced short wavelength sensitive (S-) cone syndrome (ESCS) and, more recently, with autosomal dominant retinitis pigmentosa (adRP). NR2E3 acts in concert with the transcription factors Crx and Nrl to repress cone-specific genes and activate rod-specific genes. NR2E3 and Crx have been shown to physically interact by their DNA-binding domain (DBD), which may also be implicated in the dimerization process of the nuclear receptor. However, neither NR2E3 homodimerization nor NR2E3/Crx complex formation has been investigated in detail. Methods:In this present work, we analyzed the dimerization of the NR2E3 protein and its interaction with Crx by bioluminescence resonance energy transfer (BRET2) which utilizes Renilla luciferase (hRluc) protein and its substrate DeepBlueC as an energy donor and a mutant green fluorescent protein (GFP2) as the acceptor. We investigated, on whole intact cells, the role of NR2E3 DBD-mutations in dimerization and association with Crx. Results:We clearly showed that NR2E3 formed homodimers in HEK-293T cells. Moreover, all causative NR2E3 mutations present in the DBD of the protein showed an alteration in dimerization, except for the R76Q and the R104W mutants. Interestingly, the adRP-linked G56R mutant was the only DBD-NR2E3 mutant that showed a correct interaction with Crx. Finally, we observed a decrease in rhodospin gene transactivation for all DBD-NR2E3 mutants tested and no potentiation for the adRP-linked G56R mutant. In addition, the p.G56R mutant enhanced the transrepression of M-opsin promoter, while all other DBD-NR2E3 mutants did not repress M-opsin transactivation. Conclusions:A defect, either in the dimer formation or in the interaction of NR2E3 with Crx, leads to abnormal transcriptional activity on rhodopsin and M-opsin promoter and to an atypical retinal development; while the titration of Crx by p.G56R-NR2E3 leads to low levels of rhodopsin and M-opsin expression and may be responsible for the strong adRP phenotype.

Un viaje por Latinoamérica : la trompeta en Brasil

Este trabajo es fruto del deseo de conocer la música para trompeta en Brasil. El proyecto consta de cuatro apartados. En primer lugar, con el propósito de ampliar mis conocimientos sobre el país y su música, hago un breve recorrido por su historia musical. En segundo lugar, me centro en las composiciones para trompeta y sus características. En tercer lugar, dirijo la atención a las obras escogidas para el concierto y hablo de los compositores y las razones que me han llevado a seleccionarlas. Finalmente, planteo las conclusiones a las que he llegado.

Aminoterminal amphipathic α-helix AH1 of hepatitis C virus nonstructural protein 4B possesses a dual role in RNA replication and virus production.

Nonstructural protein 4B (NS4B) is a key organizer of hepatitis C virus (HCV) replication complex formation. In concert with other nonstructural proteins, it induces a specific membrane rearrangement, designated as membranous web, which serves as a scaffold for the HCV replicase. The N-terminal part of NS4B comprises a predicted and a structurally resolved amphipathic α-helix, designated as AH1 and AH2, respectively. Here, we report a detailed structure-function analysis of NS4B AH1. Circular dichroism and nuclear magnetic resonance structural analyses revealed that AH1 folds into an amphipathic α-helix extending from NS4B amino acid 4 to 32, with positively charged residues flanking the helix. These residues are conserved among hepaciviruses. Mutagenesis and selection of pseudorevertants revealed an important role of these residues in RNA replication by affecting the biogenesis of double-membrane vesicles making up the membranous web. Moreover, alanine substitution of conserved acidic residues on the hydrophilic side of the helix reduced infectivity without significantly affecting RNA replication, indicating that AH1 is also involved in virus production. Selective membrane permeabilization and immunofluorescence microscopy analyses of a functional replicon harboring an epitope tag between NS4B AH1 and AH2 revealed a dual membrane topology of the N-terminal part of NS4B during HCV RNA replication. Luminal translocation was unaffected by the mutations introduced into AH1, but was abrogated by mutations introduced into AH2. In conclusion, our study reports the three-dimensional structure of AH1 from HCV NS4B, and highlights the importance of positively charged amino acid residues flanking this amphipathic α-helix in membranous web formation and RNA replication. In addition, we demonstrate that AH1 possesses a dual role in RNA replication and virus production, potentially governed by different topologies of the N-terminal part of NS4B.

Bayesian networks and the evaluation of scientific evidence in forensic science

Résumé Ce travail de thèse étudie des moyens de formalisation permettant d'assister l'expert forensique dans la gestion des facteurs influençant l'évaluation des indices scientifiques, tout en respectant des procédures d'inférence établies et acceptables. Selon une vue préconisée par une partie majoritaire de la littérature forensique et juridique - adoptée ici sans réserve comme point de départ - la conceptualisation d'une procédure évaluative est dite 'cohérente' lors qu'elle repose sur une implémentation systématique de la théorie des probabilités. Souvent, par contre, la mise en oeuvre du raisonnement probabiliste ne découle pas de manière automatique et peut se heurter à des problèmes de complexité, dus, par exemple, à des connaissances limitées du domaine en question ou encore au nombre important de facteurs pouvant entrer en ligne de compte. En vue de gérer ce genre de complications, le présent travail propose d'investiguer une formalisation de la théorie des probabilités au moyen d'un environment graphique, connu sous le nom de Réseaux bayesiens (Bayesian networks). L'hypothèse principale que cette recherche envisage d'examiner considère que les Réseaux bayesiens, en concert avec certains concepts accessoires (tels que des analyses qualitatives et de sensitivité), constituent une ressource clé dont dispose l'expert forensique pour approcher des problèmes d'inférence de manière cohérente, tant sur un plan conceptuel que pratique. De cette hypothèse de travail, des problèmes individuels ont été extraits, articulés et abordés dans une série de recherches distinctes, mais interconnectées, et dont les résultats - publiés dans des revues à comité de lecture - sont présentés sous forme d'annexes. D'un point de vue général, ce travail apporte trois catégories de résultats. Un premier groupe de résultats met en évidence, sur la base de nombreux exemples touchant à des domaines forensiques divers, l'adéquation en termes de compatibilité et complémentarité entre des modèles de Réseaux bayesiens et des procédures d'évaluation probabilistes existantes. Sur la base de ces indications, les deux autres catégories de résultats montrent, respectivement, que les Réseaux bayesiens permettent également d'aborder des domaines auparavant largement inexplorés d'un point de vue probabiliste et que la disponibilité de données numériques dites 'dures' n'est pas une condition indispensable pour permettre l'implémentation des approches proposées dans ce travail. Le présent ouvrage discute ces résultats par rapport à la littérature actuelle et conclut en proposant les Réseaux bayesiens comme moyen d'explorer des nouvelles voies de recherche, telles que l'étude de diverses formes de combinaison d'indices ainsi que l'analyse de la prise de décision. Pour ce dernier aspect, l'évaluation des probabilités constitue, dans la façon dont elle est préconisée dans ce travail, une étape préliminaire fondamentale de même qu'un moyen opérationnel.

[Archives de la Parole]. , Jisgadal wějiskadasch [Magnificat] / Cantor Gershon Sirota, ténor, solo ; [Wilnaer Grossen Synagog Chor], choeur

[Qaddich]

[Archives de la Parole]. , [Salona Re Balam Mora] : Jman Kalgan [i.e. Aiman Kalyan] (Hindustani Song) / William Sinkler Darby, collecteur ; Jazal Hossein Khan [i.e. Fazal Hussain Khan], chant ; accompagnement instrumental (harmonium indien, tablâ)

[Traditions. Asie. Inde]

[Archives de la Parole]. , Hackani (Hindustani Song) / William Sinkler Darby, collecteur ; [Miss] Hingan Bai, chant ; accompagnement instrumental (harmonium indien, tabla et flûte)

[Traditions. Asie. Inde]

[Archives de la Parole]. , Gour sarang (Hindustani Song) [sic] / William Sinkler Darby, collecteur ; Neekunjo Bebary Dutt [i.e. Babu Nikunja Behari Dutt], chant ; accompagnement instrumental (tabla, flûte et harmonium indien)

[Traditions. Asie. Inde]

[Archives de la Parole]. , Jhijit khambag (Hindustani Song) / William Sinkler Darby, collecteur ; Dijendra Nath Bagchi [i.e. Babu Dejendra Nath Bagchi], chant ; accompagnement instrumental (tablâ, flûte et harmonium indien)

[Traditions. Asie. Inde]

[Archives de la Parole]. , Bhairobi (Hindustani Song) / William Sinkler Darby, collecteur ; Abdool Gafoor [i.e. Ustad Abdul Gafur], chant ; accompagnement instrumental (tabla, flûte et harmonium?)

[Traditions. Asie. Inde]

[Archives de la Parole]. , Multan [i.e. Multani] (Hindustani Song) / William Sinkler Darby, collecteur ; Munah Khan [i.e. Munne Khan Kadar], chant ; accompagnement instrumental (harmonium indien, tablâ)

[Traditions. Asie. Inde]

[Archives de la Parole]. , Khambag (Bengali Comic Song) / William Sinkler Darby, collecteur ; Monamatha Nath Roy [i.e. Babu Manmatha Nath Ray], chant ; accompagnement instrumental (harmonium indien, tablâ)

[Traditions. Asie. Inde]