A cell therapy approach for erythropoietin delivery using encapsulated human primary fibroblasts

Summary Cell therapy has emerged as a strategy for the treatment of various human diseases. Cells can be transplanted considering their morphological and functional properties to restore a tissue damage, as represented by blood transfusion, bone marrow or pancreatic islet cells transplantation. With the advent of the gene therapy, cells also were used as biological supports for the production of therapeutic molecules that can act either locally or at distance. This strategy represents the basis of ex vivo gene therapy characterized by the removal of cells from an organism, their genetic modification and their implantation into the same or another individual in a physiologically suitable location. The tissue or biological function damage dictates the type of cells chosen for implantation and the required function of the implanted cells. The general aim of this work was to develop an ex vivo gene therapy approach for the secretion of erythropoietin (Epo) in patients suffering from Epo-responsive anemia, thus extending to humans, studies previously performed with mouse cells transplanted in mice and rats. Considering the potential clinical application, allogeneic primary human cells were chosen for practical and safety reasons. In contrast to autologous cells, the use of allogeneic cells allows to characterize a cell lineage that can be further transplanted in many individuals. Furthermore allogeneic cells avoid the potential risk of zoonosis encountered with xenogeneic cells. Accordingly, the immune reaction against this allogeneic source was prevented by cell macro- encapsulation that prevents cell-to-cell contact with the host immune system and allows to easy retrieve the implanted device. The first step consisted in testing the survival of various human primary cells that were encapsulated and implanted for one month in the subcutaneous tissue of immunocompetent and naturally or therapeutically immunodepressed mice, assuming that xenogeneic applications constitute a stringent and representative screening before human transplantation. A fibroblast lineage from the foreskin of a young donor, DARC 3.1 cells, showed the highest mean survival score. We have then performed studies to optimize the manufacturing procedures of the encapsulation device for successful engraftment. The development of calcifications on the polyvinyl alcohol (PVA) matrix serving as a scaffold for enclosed cells into the hollow fiber devices was reported after one month in vivo. Various parameters, including matrix rinsing solutions, batches of PVA and cell lineages were assessed for their respective role in the development of the phenomenon. We observed that the calcifications could be totally prevented by using ultra-pure sterile water instead of phosphate buffer saline solution in the rinsing procedure of the PVA matrix. Moreover, a higher lactate dehydrogenase activity of the cells was found to decrease calcium depositions due to more acidic microenvironment, inhibiting the calcium precipitation. After the selection of the appropriate cell lineage and the optimization of encapsulation conditions, a retroviral-based approach was applied to DARC 3.1 fibroblasts for the transduction of the human Epo cDNA. Various modifications of the retroviral vector and the infection conditions were performed to obtain clinically relevant levels of human Epo. The insertion of a post-transcriptional regulatory element from the woodchuck hepatitis virus as well as of a Kozak consensus sequence led to a 7.5-fold increase in transgene expression. Human Epo production was further optimized by increasing the multiplicity of infection and by selecting high producer cells allowing to reach 200 IU hEpo/10E6 cells /day. These modified cells were encapsulated and implanted in vivo in the same conditions as previously described. All the mouse strains showed a sustained increase in their hematocrit and a high proportion of viable cells were observed after retrieval of the capsules. Finally, in the perspective of human application, a syngeneic model using encapsulated murine myoblasts transplanted in mice was realized to investigate the roles of both the host immune response and the cells metabolic requirements. Various loading densities and anti-inflammatory as well as immunosuppressive drugs were studied. The results showed that an immune process is responsible of cell death in capsules loaded at high cell density. A supporting matrix of PVA was shown to limit the cell density and to avoid early metabolic cell death, preventing therefore the immune reaction. This study has led to the development of encapsulated cells of human origin producing clinically relevant amounts of human EPO. This work resulted also to the optimization of cell encapsulation technical parameters allowing to begin a clinical application in end-stage renal failure patients. Résumé La thérapie cellulaire s'est imposée comme une stratégie de traitement potentiel pour diverses maladies. Si l'on considère leur morphologie et leur fonction, les cellules peuvent être transplantées dans le but de remplacer une perte tissulaire comme c'est le cas pour les transfusions sanguines ou les greffes de moelle osseuse ou de cellules pancréatiques. Avec le développement de la thérapie génique, les cellules sont également devenues des supports biologiques pour la production de molécules thérapeutiques. Cette stratégie représente le fondement de la thérapie génique ex vivo, caractérisée par le prélèvement de cellules d'un organisme, leur modification génétique et leur implantation dans le même individu ou dans un autre organisme. Le choix du type de cellule et la fonction qu'elle doit remplir pour un traitement spécifique dépend du tissu ou de la fonction biologique atteintes. Le but général de ce travail est de développer .une approche par thérapie génique ex vivo de sécrétion d'érythropoïétine (Epo) chez des patients souffrant d'anémie, prolongeant ainsi des travaux réalisés avec des cellules murines implantées chez des souris et des rats. Dans cette perpective, notre choix s'est porté sur des cellules humaines primaires allogéniques. En effet, contrairement aux cellules autologues, une caractérisation unique de cellules allogéniques peut déboucher sur de nombreuses applications. Par ailleurs, l'emploi de cellules allogéniques permet d'éviter les riques de zoonose que l'on peut rencontrer avec des cellules xénogéniques. Afin de protéger les cellules allogéniques soumises à une réaction immunitaire, leur confinement dans des macro-capsules cylindriques avant leur implantation permet d'éviter leur contact avec les cellules immunitaires de l'hôte, et de les retrouver sans difficulté en cas d'intolérance ou d'effet secondaire. Dans un premier temps, nous avons évalué la survie de différentes lignées cellulaires humaines primaires, une fois encapsulées et implantées dans le tissu sous-cutané de souris, soit immunocompétentes, soit immunodéprimées naturellement ou par l'intermédiaire d'un immunosuppresseur. Ce modèle in vivo correspond à des conditions xénogéniques et représente par conséquent un environnement de loin plus hostile pour les cellules qu'une transplantation allogénique. Une lignée fibroblastique issue du prépuce d'un jeune enfant, nommée DARC 3 .1, a montré une remarquable résistance avec un score de survie moyen le plus élevé parmi les lignées testées. Par la suite, nous nous sommes intéressés aux paramètres intervenant dans la réalisation du système d'implantation afin d'optimaliser les conditions pour une meilleure adaptation des cellules à ce nouvel environnement. En effet, en raison de l'apparition, après un mois in vivo, de calcifications au niveau de la matrice de polyvinyl alcohol (PVA) servant de support aux cellules encapsulées, différents paramètres ont été étudiés, tels que les procédures de fabrication, les lots de PVA ou encore les lignées cellulaires encapsulées, afin de mettre en évidence leur rôle respectif dans la survenue de ce processus. Nous avons montré que l'apparition des calcifications peut être totalement prévenue par l'utilisation d'eau pure au lieu de tampon phosphaté lors du rinçage des matrices de PVA. De plus, nous avons observe qu'un taux de lactate déshydrogénase cellulaire élevé était corrélé avec une diminution des dépôts de calcium au sein de la matrice en raison d'un micro-environnement plus acide inhibant la précipitation du calcium. Après sélection de la lignée cellulaire appropriée et de l'optimisation des conditions d'encapsulation, une modification génétique des fibroblastes DARC 3.1 a été réalisée par une approche rétrovirale, permettant l'insertion de l'ADN du gène de l'Epo dans le génome cellulaire. Diverses modifications, tant au niveau génétique qu'au niveau des conditions d'infection, ont été entreprises afin d'obtenir des taux de sécrétion d'Epo cliniquement appropriés. L'insertion dans la séquence d'ADN d'un élément de régulation post¬transcriptionnelle dérivé du virus de l'hépatite du rongeur (« woodchuck ») ainsi que d'une séquence consensus appelée « Kozak » ont abouti à une augmentation de sécrétion d'Epo 7.5 fois plus importante. De même, l'optimisation de la multiplicité d'infection et la sélection plus drastique des cellules hautement productrices ont permis finalement d'obtenir une sécrétion correspondant à 200 IU d'Epo/10E6 cells/jour. Ces cellules génétiquement modifiées ont été encapsulées et implantées in vivo dans les mêmes conditions que celles décrites plus haut. Toutes les souris transplantées ont montré une augmentation significative de leur hématocrite et une proportion importante de cellules présentait une survie conservée au moment de l'explantation des capsules. Finalement, dans la perspective d'une application humaine, un modèle syngénique a été proposé, basé sur l'implantation de myoblastes murins encapsulés dans des souris, afin d'investiguer les rôles respectifs de la réponse immunitaire du receveur et des besoins métaboliques cellulaires sur leur survie à long terme. Les cellules ont été encapsulées à différentes densités et les animaux transplantés se sont vus administrer des injections de molécules anti-inflammatoires ou immunosuppressives. Les résultats ont démontré qu'une réaction immunologique péri-capsulaire était à la base du rejet cellulaire dans le cas de capsules à haute densité cellulaire. Une matrice de PVA peut limiter cette densité et éviter une mort cellulaire précoce due à une insuffisance métabolique et par conséquent prévenir la réaction immunitaire. Ce travail a permis le développement de cellules encapsulées d'origine humaine sécrétant des taux d'Epo humaine adaptés à des traitements cliniques. De pair avec l'optimalisation des paramètres d'encapsulation, ces résultats ont abouti à l'initiation d'une application clinique destinée à des patients en insuffisance rénale terminale.

Time-lapse and probabilistic inversion strategies for plane-wave electromagnetic data.

L'utilisation efficace des systèmes géothermaux, la séquestration du CO2 pour limiter le changement climatique et la prévention de l'intrusion d'eau salée dans les aquifères costaux ne sont que quelques exemples qui démontrent notre besoin en technologies nouvelles pour suivre l'évolution des processus souterrains à partir de la surface. Un défi majeur est d'assurer la caractérisation et l'optimisation des performances de ces technologies à différentes échelles spatiales et temporelles. Les méthodes électromagnétiques (EM) d'ondes planes sont sensibles à la conductivité électrique du sous-sol et, par conséquent, à la conductivité électrique des fluides saturant la roche, à la présence de fractures connectées, à la température et aux matériaux géologiques. Ces méthodes sont régies par des équations valides sur de larges gammes de fréquences, permettant détudier de manières analogues des processus allant de quelques mètres sous la surface jusqu'à plusieurs kilomètres de profondeur. Néanmoins, ces méthodes sont soumises à une perte de résolution avec la profondeur à cause des propriétés diffusives du champ électromagnétique. Pour cette raison, l'estimation des modèles du sous-sol par ces méthodes doit prendre en compte des informations a priori afin de contraindre les modèles autant que possible et de permettre la quantification des incertitudes de ces modèles de façon appropriée. Dans la présente thèse, je développe des approches permettant la caractérisation statique et dynamique du sous-sol à l'aide d'ondes EM planes. Dans une première partie, je présente une approche déterministe permettant de réaliser des inversions répétées dans le temps (time-lapse) de données d'ondes EM planes en deux dimensions. Cette stratégie est basée sur l'incorporation dans l'algorithme d'informations a priori en fonction des changements du modèle de conductivité électrique attendus. Ceci est réalisé en intégrant une régularisation stochastique et des contraintes flexibles par rapport à la gamme des changements attendus en utilisant les multiplicateurs de Lagrange. J'utilise des normes différentes de la norme l2 pour contraindre la structure du modèle et obtenir des transitions abruptes entre les régions du model qui subissent des changements dans le temps et celles qui n'en subissent pas. Aussi, j'incorpore une stratégie afin d'éliminer les erreurs systématiques de données time-lapse. Ce travail a mis en évidence l'amélioration de la caractérisation des changements temporels par rapport aux approches classiques qui réalisent des inversions indépendantes à chaque pas de temps et comparent les modèles. Dans la seconde partie de cette thèse, j'adopte un formalisme bayésien et je teste la possibilité de quantifier les incertitudes sur les paramètres du modèle dans l'inversion d'ondes EM planes. Pour ce faire, je présente une stratégie d'inversion probabiliste basée sur des pixels à deux dimensions pour des inversions de données d'ondes EM planes et de tomographies de résistivité électrique (ERT) séparées et jointes. Je compare les incertitudes des paramètres du modèle en considérant différents types d'information a priori sur la structure du modèle et différentes fonctions de vraisemblance pour décrire les erreurs sur les données. Les résultats indiquent que la régularisation du modèle est nécessaire lorsqu'on a à faire à un large nombre de paramètres car cela permet d'accélérer la convergence des chaînes et d'obtenir des modèles plus réalistes. Cependent, ces contraintes mènent à des incertitudes d'estimations plus faibles, ce qui implique des distributions a posteriori qui ne contiennent pas le vrai modèledans les régions ou` la méthode présente une sensibilité limitée. Cette situation peut être améliorée en combinant des méthodes d'ondes EM planes avec d'autres méthodes complémentaires telles que l'ERT. De plus, je montre que le poids de régularisation des paramètres et l'écart-type des erreurs sur les données peuvent être retrouvés par une inversion probabiliste. Finalement, j'évalue la possibilité de caractériser une distribution tridimensionnelle d'un panache de traceur salin injecté dans le sous-sol en réalisant une inversion probabiliste time-lapse tridimensionnelle d'ondes EM planes. Etant donné que les inversions probabilistes sont très coûteuses en temps de calcul lorsque l'espace des paramètres présente une grande dimension, je propose une stratégie de réduction du modèle ou` les coefficients de décomposition des moments de Legendre du panache de traceur injecté ainsi que sa position sont estimés. Pour ce faire, un modèle de résistivité de base est nécessaire. Il peut être obtenu avant l'expérience time-lapse. Un test synthétique montre que la méthodologie marche bien quand le modèle de résistivité de base est caractérisé correctement. Cette méthodologie est aussi appliquée à un test de trac¸age par injection d'une solution saline et d'acides réalisé dans un système géothermal en Australie, puis comparée à une inversion time-lapse tridimensionnelle réalisée selon une approche déterministe. L'inversion probabiliste permet de mieux contraindre le panache du traceur salin gr^ace à la grande quantité d'informations a priori incluse dans l'algorithme. Néanmoins, les changements de conductivités nécessaires pour expliquer les changements observés dans les données sont plus grands que ce qu'expliquent notre connaissance actuelle des phénomenès physiques. Ce problème peut être lié à la qualité limitée du modèle de résistivité de base utilisé, indiquant ainsi que des efforts plus grands devront être fournis dans le futur pour obtenir des modèles de base de bonne qualité avant de réaliser des expériences dynamiques. Les études décrites dans cette thèse montrent que les méthodes d'ondes EM planes sont très utiles pour caractériser et suivre les variations temporelles du sous-sol sur de larges échelles. Les présentes approches améliorent l'évaluation des modèles obtenus, autant en termes d'incorporation d'informations a priori, qu'en termes de quantification d'incertitudes a posteriori. De plus, les stratégies développées peuvent être appliquées à d'autres méthodes géophysiques, et offrent une grande flexibilité pour l'incorporation d'informations additionnelles lorsqu'elles sont disponibles. -- The efficient use of geothermal systems, the sequestration of CO2 to mitigate climate change, and the prevention of seawater intrusion in coastal aquifers are only some examples that demonstrate the need for novel technologies to monitor subsurface processes from the surface. A main challenge is to assure optimal performance of such technologies at different temporal and spatial scales. Plane-wave electromagnetic (EM) methods are sensitive to subsurface electrical conductivity and consequently to fluid conductivity, fracture connectivity, temperature, and rock mineralogy. These methods have governing equations that are the same over a large range of frequencies, thus allowing to study in an analogous manner processes on scales ranging from few meters close to the surface down to several hundreds of kilometers depth. Unfortunately, they suffer from a significant resolution loss with depth due to the diffusive nature of the electromagnetic fields. Therefore, estimations of subsurface models that use these methods should incorporate a priori information to better constrain the models, and provide appropriate measures of model uncertainty. During my thesis, I have developed approaches to improve the static and dynamic characterization of the subsurface with plane-wave EM methods. In the first part of this thesis, I present a two-dimensional deterministic approach to perform time-lapse inversion of plane-wave EM data. The strategy is based on the incorporation of prior information into the inversion algorithm regarding the expected temporal changes in electrical conductivity. This is done by incorporating a flexible stochastic regularization and constraints regarding the expected ranges of the changes by using Lagrange multipliers. I use non-l2 norms to penalize the model update in order to obtain sharp transitions between regions that experience temporal changes and regions that do not. I also incorporate a time-lapse differencing strategy to remove systematic errors in the time-lapse inversion. This work presents improvements in the characterization of temporal changes with respect to the classical approach of performing separate inversions and computing differences between the models. In the second part of this thesis, I adopt a Bayesian framework and use Markov chain Monte Carlo (MCMC) simulations to quantify model parameter uncertainty in plane-wave EM inversion. For this purpose, I present a two-dimensional pixel-based probabilistic inversion strategy for separate and joint inversions of plane-wave EM and electrical resistivity tomography (ERT) data. I compare the uncertainties of the model parameters when considering different types of prior information on the model structure and different likelihood functions to describe the data errors. The results indicate that model regularization is necessary when dealing with a large number of model parameters because it helps to accelerate the convergence of the chains and leads to more realistic models. These constraints also lead to smaller uncertainty estimates, which imply posterior distributions that do not include the true underlying model in regions where the method has limited sensitivity. This situation can be improved by combining planewave EM methods with complimentary geophysical methods such as ERT. In addition, I show that an appropriate regularization weight and the standard deviation of the data errors can be retrieved by the MCMC inversion. Finally, I evaluate the possibility of characterizing the three-dimensional distribution of an injected water plume by performing three-dimensional time-lapse MCMC inversion of planewave EM data. Since MCMC inversion involves a significant computational burden in high parameter dimensions, I propose a model reduction strategy where the coefficients of a Legendre moment decomposition of the injected water plume and its location are estimated. For this purpose, a base resistivity model is needed which is obtained prior to the time-lapse experiment. A synthetic test shows that the methodology works well when the base resistivity model is correctly characterized. The methodology is also applied to an injection experiment performed in a geothermal system in Australia, and compared to a three-dimensional time-lapse inversion performed within a deterministic framework. The MCMC inversion better constrains the water plumes due to the larger amount of prior information that is included in the algorithm. The conductivity changes needed to explain the time-lapse data are much larger than what is physically possible based on present day understandings. This issue may be related to the base resistivity model used, therefore indicating that more efforts should be given to obtain high-quality base models prior to dynamic experiments. The studies described herein give clear evidence that plane-wave EM methods are useful to characterize and monitor the subsurface at a wide range of scales. The presented approaches contribute to an improved appraisal of the obtained models, both in terms of the incorporation of prior information in the algorithms and the posterior uncertainty quantification. In addition, the developed strategies can be applied to other geophysical methods, and offer great flexibility to incorporate additional information when available.

New Findings in a Global Approach to Dissect the Whole Phenotype of PLA2G6 Gene Mutations.

Mutations in PLA2G6 gene have variable phenotypic outcome including infantile neuroaxonal dystrophy, atypical neuroaxonal dystrophy, idiopathic neurodegeneration with brain iron accumulation and Karak syndrome. The cause of this phenotypic variation is so far unknown which impairs both genetic diagnosis and appropriate family counseling. We report detailed clinical, electrophysiological, neuroimaging, histologic, biochemical and genetic characterization of 11 patients, from 6 consanguineous families, who were followed for a period of up to 17 years. Cerebellar atrophy was constant and the earliest feature of the disease preceding brain iron accumulation, leading to the provisional diagnosis of a recessive progressive ataxia in these patients. Ultrastructural characterization of patients' muscle biopsies revealed focal accumulation of granular and membranous material possibly resulting from defective membrane homeostasis caused by disrupted PLA2G6 function. Enzyme studies in one of these muscle biopsies provided evidence for a relatively low mitochondrial content, which is compatible with the structural mitochondrial alterations seen by electron microscopy. Genetic characterization of 11 patients led to the identification of six underlying PLA2G6 gene mutations, five of which are novel. Importantly, by combining clinical and genetic data we have observed that while the phenotype of neurodegeneration associated with PLA2G6 mutations is variable in this cohort of patients belonging to the same ethnic background, it is partially influenced by the genotype, considering the age at onset and the functional disability criteria. Molecular testing for PLA2G6 mutations is, therefore, indicated in childhood-onset ataxia syndromes, if neuroimaging shows cerebellar atrophy with or without evidence of iron accumulation.

Le carcinome hépatocellulaire: une approche multidisciplinaire [Hepatocellular carcinoma: a multidisciplinary approach]

The treatment of the hepatocellular carcinoma (HCC) is multidisciplinary. Hepatic transplantation offers the best chances of survival for patients with hepatic cirrhosis and HCC. However the indications for transplantation are limited. For patients that do not qualify for liver transplantation, surgical excision and percutaneous ablative treatment can also be curative. Five years survival then reaches 50%. The choice of treatment is based upon the patient's clinical state, the hepatic function and the cancer clinical stage. Follow-up is crucial as recurrences can be treated by following similar algorithms. The efficacy of oncological adjuvant and neoadjuvant treatment is not yet proved.

Accurate calculations of intermolecular interaction energies using explicitly correlated coupled cluster wave functions and a dispersion-weighted MP2 method.

Explicitly correlated coupled-cluster calculations of intermolecular interaction energies for the S22 benchmark set of Jurecka, Sponer, Cerny, and Hobza (Chem. Phys. Phys. Chem. 2006, 8, 1985) are presented. Results obtained with the recently proposed CCSD(T)-F12a method and augmented double-zeta basis sets are found to be in very close agreement with basis set extrapolated conventional CCSD(T) results. Furthermore, we propose a dispersion-weighted MP2 (DW-MP2) approximation that combines the good accuracy of MP2 for complexes with predominately electrostatic bonding and SCS-MP2 for dispersion-dominated ones. The MP2-F12 and SCS-MP2-F12 correlation energies are weighted by a switching function that depends on the relative HF and correlation contributions to the interaction energy. For the S22 set, this yields a mean absolute deviation of 0.2 kcal/mol from the CCSD(T)-F12a results. The method, which allows obtaining accurate results at low cost, is also tested for a number of dimers that are not in the training set.

Surface collective oscillations of metal clusters and spheres: Random-phase-approximation sum-rules approach

Using the once and thrice energy-weighted moments of the random-phase-approximation strength function, we have derived compact expressions for the average energy of surface collective oscillations of clusters and spheres of metal atoms. The L=0 volume mode has also been studied. We have carried out quantal and semiclassical calculations for Na and Ag systems in the spherical-jellium approximation. We present a rather thorough discussion of surface diffuseness and quantal size effects on the resonance energies.

Response of doped 4He droplets

In the framework of a finite-range density-functional theory, we compute the response of 4HeN clusters doped with a rare-gas molecule. For this purpose, the mean field for the 4He atoms, their wave functions and effective quasiparticle interaction, are self-consistently calculated for a variety of particle numbers in the cluster. The response function is then evaluated for several multipolarities in each drop and the collective states are consequently located from the peaks of the strength function. The spectra of pure droplets approach those previously extracted with a similar algorithm resorting to a zero-range density functional. The spectra of doped clusters are sensitive to the presence of the impurity and are worth a future systematic investigation.

Current-density-functional approach to large quantum dots in intense magnetic fields

Within current-density-functional theory, we have studied a quantum dot made of 210 electrons confined in a disk geometry. The ground state of this large dot exhibits some features as a function of the magnetic field (Beta) that can be attributed in a clear way to the formation of compressible and incompressible states of the system. The orbital and spin angular momenta, the total energy, ionization and electron chemical potentials of the ground state, as well as the frequencies of far-infrared edge modes are calculated as a function of Beta, and compared with available experimental and theoretical results.

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

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

Energy-weighted sum rules for mesons in hot and dense matter

We study energy-weighted sum rules of the pion and kaon propagator in nuclear matter at finite temperature. The sum rules are obtained from matching the Dyson form of the meson propagator with its spectral Lehmann representation at low and high energies. We calculate the sum rules for specific models of the kaon and pion self-energy. The in-medium spectral densities of the K and (K) over bar mesons are obtained from a chiral unitary approach in coupled channels that incorporates the S and P waves of the kaon-nucleon interaction. The pion self-energy is determined from the P-wave coupling to particle-hole and Delta-hole excitations, modified by short-range correlations. The sum rules for the lower-energy weights are fulfilled satisfactorily and reflect the contributions from the different quasiparticle and collective modes of the meson spectral function. We discuss the sensitivity of the sum rules to the distribution of spectral strength and their usefulness as quality tests of model calculations.

Wave competition in excitable modulated media.

The propagation of an initially planar front is studied within the framework of the photosensitive Belousov-Zhabotinsky reaction modulated by a smooth spatial variation of the local front velocity in the direction perpendicular to front propagation. Under this modulation, the wave front develops several fingers corresponding to the local maxima of the modulation function. After a transient, the wave front achieves a stationary shape that does not necessarily coincide with the one externally imposed by the modulation. Theoretical predictions for the selection criteria of fingers and steady-state velocity are experimentally validated.

Contexts and typologies in the analysis of welfare state legitimacy : a social psychological approach to political opinion formation

This dissertation analyses public opinion towards the welfare state across 29 European countries. Based on an interdisciplinary approach combining social psychological, sociological, and public opinion approaches to political opinion formation, it investigates how social position and shared beliefs shape perceived legitimacy of welfare institutions, and how social contexts impact on the processes of opinion formation. Drawing on social representations theory, as well as socialization and self-interest approaches, the dissertation analyses the role of social position in lay support for institutional solidarity. Normative beliefs-defined as preferred views regarding the organisation of social relations-mediate the effect of social position on welfare support. In addition, drawing on public opinion literature, the dissertation analyses opinion formation as a function of country-level structural (e.g., level of social spending, unemployment) and ideological factors (e.g., level of meritocracy). The dissertation comprises two theoretical and four empirical chapters. Three of the empirical chapters use data from the European Social Survey 2008. Using multilevel and typological approaches, the dissertation contributes to welfare attitude literature by showing that normative beliefs, such as distrust or egalitarianism, function as underlying mechanisms that link social position to policy attitudes (Chapter 3), and that characteristics of the national contexts influence the processes of political opinion formation (Chapters 3 and 4). Chapter 5 proposes and predicts a typology of the relationship between attitudes towards solidarity and attitudes towards control, reflecting the two central domains of government intervention. Finally, Chapter 6 examines welfare support in the realm of action and social protest, using data from a survey on Spanish Indigados activists. The findings of this dissertation inform contemporary debates about welfare state legitimacy and retrenchment. - Cette thèse avait pour but d'analyser l'opinion publique envers l'Etat social dans 29 pays européens. Basée sur une approche interdisciplinaire qui combine des perspectives psycho-sociales, sociologiques et d'opinion publique sur la formation d'opinion politique, la thèse étudie comment la position sociale et les croyances partagées façonnent la légitimité perçue des institutions de l'Etat social, et comment les contextes sociaux influencent les processus de formation d'opinion. Basée sur la théorie des représentations sociales, ainsi qu'une approche de socialisation et d'intérêt propre, cette thèse analyse le rôle des positions sociales dans le soutien envers la solidarité institutionnelle. Les croyances normatives-définies comme les visions préférées de l'organisation des rapports sociaux-médiatisent l'effet de la position sociale sur le soutien pour l'Etat social. De plus, s'inspirant de la littérature sur l'opinion publique, la thèse analyse la formation d'opinion en fonction des facteurs structurels (ex. le taux de dépenses sociales, le chômage) et idéologiques (ex. le degré de méritocratie). Cette thèse est composée de deux chapitres théoriques et quatre chapitres empiriques. Trois chapitres empiriques utilisent des données provenant de l'enquête European Social Survey 2008. Appliquant des approches multi-niveux et typoloqiques, la thèse contribue à la littérature sur les attitudes envers l'Etat social en montrant que les croyances normatives, telles que la méfiance ou l'égalitarisme, fonctionnent comme des mécanismes sous-jacents qui relient la position sociale aux attitudes politiques (Chapitre 3), et que les caractéristiques des contextes nationaux influencent les processus de formation d'opinion politique (Chapitres 3 et 4). Le chapitre 5 propose et prédit une typologie sur le rapport entre les attitudes envers la solidarité et celles envers le contrôle, renvoyant à deux domaines centraux de régulation étatique. Enfin, le chapitre 6 examine le soutien à l'Etat social dans le domaine de l'action protestataire, utilisant des données d'une enquête menée auprès des militants espagnols du mouvement des Indignés. Les résultats de cette thèse apportent des éléments qui éclairent les débats contemporains sur la légitimité de l'Etat social et son démantèlement.

What can we learn about gravitational wave physics with an elastic spherial antenna?

A general formalism is set up to analyze the response of an arbitrary solid elastic body to an arbitrary metric gravitational wave (GW) perturbation, which fully displays the details of the interaction antenna wave. The formalism is applied to the spherical detector, whose sensitivity parameters are thereby scrutinized. A multimode transfer function is defined to study the amplitude sensitivity, and absorption cross sections are calculated for a general metric theory of GW physics. Their scaling properties are shown to be independent of the underlying theory, with interesting consequences for future detector design. The GW incidence direction deconvolution problem is also discussed, always within the context of a general metric theory of the gravitational field.

Sleep function: current questions and new approaches.

The mammalian brain oscillates through three distinct global activity states: wakefulness, non-rapid eye movement (NREM) sleep and REM sleep. The regulation and function of these 'vigilance' or 'behavioural' states can be investigated over a broad range of temporal and spatial scales and at different levels of functional organization, i.e. from gene expression to memory, in single neurons, cortical columns or the whole brain and organism. We summarize some basic questions that have arisen from recent approaches in the quest for the functions of sleep. Whereas traditionally sleep was viewed to be regulated through top-down control mechanisms, recent approaches have emphasized that sleep is emerging locally and regulated in a use-dependent (homeostatic) manner. Traditional markers of sleep homeostasis, such as the electroencephalogram slow-wave activity, have been linked to changes in connectivity and plasticity in local neuronal networks. Thus waking experience-induced local network changes may be sensed by the sleep homeostatic process and used to mediate sleep-dependent events, benefiting network stabilization and memory consolidation. Although many questions remain unanswered, the available data suggest that sleep function will best be understood by an analysis which integrates sleep's many functional levels with its local homeostatic regulation.

Best approach regions for potential spaces

We characterize the approach regions so that the non-tangential maximal function is of weak-type on potential spaces, for which we use a simple argument involving Carleson measure estimates.