Development of a coculture model of encapsulated cells.

In the whole animal, metabolic regulations are set by reciprocal interactions between various organs, via the blood circulation. At present, analyses of such interactions require numerous and uneasily controlled in vivo experiments. In a search for an alternative to in vivo experiments, our work aims at developing a coculture system in which different cell types are isolated in polymer capsules and grown in a common environment. The signals exchanged between cells from various origins are, thus, reproducing the in vivo intertissular communications. With this perspective, we evaluated a new encapsulation system as an artificial housing for liver cells on the one hand and adipocytes on the other hand. Murine hepatocytes were encapsulated with specially designed multicomponent capsules formed by polyelectrolyte complexation between sodium alginate, cellulose sulphate and poly(methylene-coguanidine) hydrochloride, of which the permeability has been characterized. We demonstrated the absence of cytotoxicity and the excellent biocompatibility of these capsules towards primary culture of murine hepatocytes. Encapsulated hepatocytes retain their specific functions--transaminase activity, urea synthesis, and protein secretion--during the first four days of culture in minimum medium. Mature adipocytes, isolated from mouse epidydimal fat, were embedded in alginate beads. Measurement of protein secretion shows an identical profile between free and embedded adipocytes. We finally assessed the properties of encapsulated hepatocytes, cryopreserved over a periods of up to four months. The perspective of using encapsulated cells in coculture are discussed, since this system may represent a promising tool for fundamental research, such as analyses of drug metabolism, intercellular regulations, and metabolic pathways, as well as for the establishment of a tissue bank for storage and supply of murine hepatocytes.

Influence of the in vivo deregulation of the expression of ntrk3 (trkc) on cortical development of a murine model of panic/anxiety disorder

Alteracions durant el desenvolupament cerebral produirien canvis en la connectivitat neuronal i la bioquímica cel•lular que podrien resultar en una disfunció cognitiva i/o emocional, desembocant a trastorns psiquiàtrics. Les neurotrofines intervenen en els processos del neurodesenvolupament i en la funcionalitat del cervell adult i, conseqüentment, serien bons candidats com a factors de predisposició en diverses malalties mentals. S’ha suggerit la implicació del receptor de la neurotrofina 3, TrkC, en el trastorn de pànic. Nosaltres proposem que la sobreexpressió del gen NTRK3 (TrkC) és un mediador comú dels desencadenants genètics i ambientals d’aquest trastorn. Concretament, la seva desregulació podria produir canvis estructurals i funcionals a l’escorça cerebral dels pacients pel seu paper durant l’establiment dels circuïts corticals i la neuroplasticitat a l’adult, probablement esdevenint elements de predisposició a patir atacs de pànic. Els objectius principals d’aquest treball han estat: 1/determinar la contribució específica del gen NTRK3 a les alteracions de l’escorça cerebral observades en pacients, utilitzant un model murí modificat genèticament (TgNTRK3), i 2/analitzar l’impacte específic de la sobreexpressió de NTRK3 sobre la corticogènesi durant estadis embrionaris o postnatals estudiant la neurogènesi i la neuritogènesi. Els resultats indiquen que la sobreexpressió de NTRK3 als ratolins produeix una reducció del gruix de l’escorça frontal, recapitulant la hipofrontalitat dels pacients, que comportaria una menor inhibició dels nuclis subcorticals del sistema límbic com l’amígdala, i alteracions citoarquitectòniques a l’escorça prefrontal medial que recolzen la hipòtesi del seu mal funcionament. Tanmateix, els ratolins TgNTRK3 presenten canvis estructurals a l’escorça somatosensorial, suggerint que el processament de la informació sensorial podria estar alterat, el que encara no s’ha explorat en pacients. La sobreexpressió de NTRK3 també afecta la neuritogènesi en cultius primaris corticals i modifica la resposta de les neurones a l’estimulació amb neurotrofines. Per tant, el fenotip cortical adult dels TgNTRK3 podria dependre d’alteracions durant la corticogènesi.

Using group role-playing games with gifted children and adolescents: A psychosocial intervention model

Gifted children develop asynchronously, often advanced for their age cognitively, but at or between their chronological and mental ages socially and emotionally (Robinson, 2008). In order to help gifted children and adolescents develop and practice social and emotional self-regulation skills, we investigated the use of an Adlerian play therapy approach during pen-and-paper role-playing games. Additionally, we used Goffman's (1961, 1974) social role identification and distance to encourage participants to experiment with new identities. Herein, we propose a psychosocial model of interactions during role-playing games based on Goffman's theory and Adlerian play therapy techniques, and suggest that role-playing games are an effective way of intervening with gifted children and adolescents to improve their intra- and interpersonal skills. We specifically targeted intrapersonal skills of exercising creativity, becoming self-aware, and setting individual goals by raising participants' awareness of their privately logical reasons for making decisions and their levels of social interest. We also targeted their needs and means of seeking significance in the group to promote collaboration and interaction skills with other gifted peers through role analysis, embracement, and distancing. We report results from a case study and conclude that role-playing games deserve more attention, both from researchers and clinical practitioners, because they encourage change while improving young clients' social and emotional development.

A Grounded Theory Model of the Counselling Referral Process in Primary Care Methadone Treatment in Ireland.

In terms of the treatment of illicit drug abuse, methadone maintenance is a well researched and widely applied systematic response. The approach to primary care methadone treatment in Ireland is based on the methadone protocol. Primary care plays a central role in the delivery of methadone treatment. Beginning with a view that a system evolves within the constraints and influencing factors of its context, the aim of this thesis is to model the process that has developed by which patients on primary care methadone treatment are referred to counselling. It investigates the role primary care practitioners perceive they have in relation to managing the psychosocial aspects of the methadone patient's treatment regime. It analyzes individual medical practitioner counselling referral mechanisms to determine what common processes operate across different practitioners. It identifies the factors that influence the use of counselling on primary care methadone programmes and structures these in a cause/effect model. This research used interviews and documentary analysis to acquire grounded data. The sample consisted primarily of medical practitioners involved in the delivery of methadone programmes. Others closely involved in the implementation of drug treatment in the primary care context made up the balance of interviewees. The study used a grounded theory methodology to induce the process that was latent in the grounded data. Concepts emerging were grouped under the headings of referral factors, decision making factors and factors related to the unique positioning of primary care at the interface between medicine and society. The core finding was that, in primary care in Ireland, there is no psychological model to complement the pharmacological intervention of methadone substitution. The findings from this study offer insight into the factors at work and their impacts, in the context of the use of counselling in primary care methadone treatment. The study suggests a possible direction for further evolution of opiate abuse treatment in Ireland which would transform it from a harm reduction to a holistic patient centric paradigm.This resource was contributed by The National Documentation Centre on Drug Use.

Development and experimental validation of a finite element model of total ankle replacement.

Total ankle replacement remains a less satisfactory solution compared to other joint replacements. The goal of this study was to develop and validate a finite element model of total ankle replacement, for future testing of hypotheses related to clinical issues. To validate the finite element model, an experimental setup was specifically developed and applied on 8 cadaveric tibias. A non-cemented press fit tibial component of a mobile bearing prosthesis was inserted into the tibias. Two extreme anterior and posterior positions of the mobile bearing insert were considered, as well as a centered one. An axial force of 2kN was applied for each insert position. Strains were measured on the bone surface using digital image correlation. Tibias were CT scanned before implantation, after implantation, and after mechanical tests and removal of the prosthesis. The finite element model replicated the experimental setup. The first CT was used to build the geometry and evaluate the mechanical properties of the tibias. The second CT was used to set the implant position. The third CT was used to assess the bone-implant interface conditions. The coefficient of determination (R-squared) between the measured and predicted strains was 0.91. Predicted bone strains were maximal around the implant keel, especially at the anterior and posterior ends. The finite element model presented here is validated for future tests using more physiological loading conditions.

The role of Toll-like Receptor (TLR) 9 in the development of a T-helper (Th)1/Th2 response in the murine model of infection with " Leishmania major "

1.1 SUMMARY The role of the non-specific innate immune system is as important as the elaboration of the adaptive immune system in the initiation of an immune response to pathogens. The role of the Toll-like receptors (TLRs) in the innate immune response to virus and bacterial pathogens is widely recognised, however, little is known about the role of TLRs in host defence against eukaryotic pathogens. Immunologic investigations on the marine model of infection with Leishmania major (L. major) have correlated the outcome of the disease with expansion of different subsets of CD4+ cells, designated Th1 and Th2. The resistance of C57BL/6, CBA and C3H/He mice is linked with an IL-12 driven Th1 response. In BALB/c mice the susceptibility correlates with an IL-4 driven Th2 response. The initial event promoting the development of a Th1 or Th2 response still remains elusive. Recently, the contribution of the TLR signalling pathway in the innate and acquired immune response to infection with the intracellular protozoan parasite L. major has been demonstrated. Thus, the purpose of this study is to determine whether TLRs may play a role in influencing the outcome of the infection by directing the development of a Th1 or a Th2 response during infection with L, major parasites, in resistant C57BL/6 and susceptible BALB/c mice, respectively. We demonstrated that MyD88, the major TLR adaptor molecule is necessary for C57BL/6 to develop a resistant Th1 response following L. major infection. Our data show the essential role of MyD88 in the establishment of a protective Th1 response. We subsequently aimed to determine which TLRs may be involved in the protective response. Since TLR2 and TLR4 have shown to have a potential role for Leishmania recognition, we analysed the course of infection in TLR2 and TLR4 deficient mice on a C57BL/6 resistant background following L. major infection. Our results clearly demonstrate that TLR2 or TLR4 aze dispensable to control the outcome of the disease as the TLR2 and TLR4 knockout mice developed a protective Th1 response. With the aim of determining a potential TLR candidate important in the initiation of the Thl response, we assessed the mRNA expression of different TLRs (TLR1 to TLR9) using quantitative real-time RT-PCR at different time points during the first week of infection. The results clearly showed an upregulation of TLR7 and TLR9 mRNA expression during the early phase of infection in resistant C57BL/6 mice but not in susceptible BALB/c mice. To provide in vivo evidence for the role for, these TLRs in the outcome of cutaneous leishmaniasis, studies using TLR7 and TLR9 deficient mice on a resistant C57BL/6 background were performed. The TLR7 deficient mice developed a resistance phenotype that was comparable with C57BL/6 wild type mice. Thus, the presence of TLR7 is not indispensable for the development of a Th1 response and resistance to infection. On the contrary, TLR9 deficient mice on the C57BL/6 resistant background showed high variability in the outcome of the disease. Although some mice behave as resistant C57BL/6 mice, half of them developed high lesion following infection and showed a decrease in IFN-γ production and an increase in IL-4 as compared to wild type mice. These results suggest that TLR9 may be involved in the control of infection. To test the hypothesis that regulatory T cells (Treg) are playing a role in the high variability in the disease outcome in TLR9 deficient mice, depletion of CD4+CD25+ T cells with a specific antibody three days before infection with L. major were performed Interestingly, these treated mice developed large lesions, low IL-4 and decreased IFN-γ producion when compared to untreated mice. A better understanding of the mechanism by which Treg cells influence the outcome of the disease in TLR9 deficient mice following L. major infection is currently under investigation. Altogether, this study demonstrates the importance of TLR9 in the induction of a protective T'h1 response, a process that is involved in the resolution of the lesion induced by L. major infection. 1.2 RÉSUMÉ Le rôle de la réponse immunitaire innée a longtemps été négligé quant à l'impact qu'elle pourrait avoir dans l'initiation d'une réponse immune adaptative efficace dirigée contre un pathogène. Si l'importance des récepteurs Toll-like (TLR) du système inné dans la reconnaissance des virus et bactéries a été démontrée, son rôle dans la défense contre les pathogènes eucaryotes reste encore très élusif. Récemment, il a été montré que les voies de signalisation provenant de l'activation des TLRs pouvaient initier la réponse immunitaire innée et adaptative après une infection avec le parasite protozoaire Leishmania major (L. major). Dans un modèle marin d'infection avec L. major alors que la plupart des souches de souris telles que C57BL/6 sont résistantes à l'infection et développent une réponse immunitaire de type T helper 1 (Th1) induite par IL-12, peu de souches dont les BALB/c sont sensibles et développent une réponse Th2 induite par IL-4. La différentiation Th1/Th2 est un événement qui prend place de manière définitive lors de la première semaine après infection. Les événements précoces promouvant le développement d'une réponse Th1 ou Th2 n'étant pas connus, l'objectif de ce travail a été de démontrer un rôle des TLRs dans l'initiation d'une réponse immune innée et adaptative suite à l'infection par L. major. Nous avons démontré que MyD88, une molécule importante dans le processus de signalisation des TLRs, est nécessaire pour que les souris résistantes C57BL/6 développent une réponse Th1 protectrice. L'importance du rôle de TLR2 et TLR4 dans la reconnaissance du parasite Leishmania ayant été démontrée, nous avons privilégié l'analyse de la réponse immunitaire suite à une infection in vivo de souris déficiente en TLR2 ou TLR4 sur un fond génétique résistant. Les résultats obtenus montrent que la présence de ces récepteurs n'est pas indispensable pour le contrôle de l'infection et la polarisation d'une réponse Th1 caractéristique de la résistance à L. major. Cependant d'autres TLRs peuvent aussi activer la voie de signalisation MyD88 dépendante. L'expression de l'ARNm des différents TLRs dans les ganglions drainant de souris sensibles et résistantes pendant la première semaine d'infection a été déterminée par PCR quantitative en temps réel. Les résultats obtenus montrent que l'ARNm de TLR7 et TLR9 était régulé positivement suite à l'infection par L. major chez les souris résistantes C57BL/6 alors qu'aucune modulation n'était détectable chez les souris sensibles BALB/c. Le rôle des récepteurs TLR7 et TLR9 a donc été évalué par l'infection par L. major des souris déficientes en TLR7 et TLR9 sur fond génétique C57BL/6. Nos résultats ont clairement démontré que les souris déficientes en TLR7 montrent une réponse immunitaire identique à celle des souris résistantes C57BL/6, signifiant que TLR7 n'est pas indispensable au développement d'une Th1 ainsi qu'au contrôle de la parasitémie. Paz contre, les souris déficientes en TLR9 sur un fond génétique résistant ont montré une grande variabilité dans la réponse à l'infection. En effet, la moitié des souris deviennent sensibles à l'infection, ceci étant associé à une diminution dans la production d'IFN-γ et à une augmentation de la production d'IL-4. Ces résultats suggèrent que TLR9 est impliqué dans le contrôle de la lésion et de la réponse immunitaire suite à l'infection avec L. major. Cependant les résultats avec les souris déficientes en TLR9 montrant une grande hétérogénéité et une balance Th1/Th2 instable, nous avons émis l'hypothèse que les cellules T régulatrices pouvaient être impliquées dans ce phénomène. Nous avons effectivement constaté qu'après déplétion des cellules CD4+CD25+, les souris déficientes en TLR9 développent des lésions aussi grandes que les souris BALB/c après infection par L. major. Cependant le nombre de parasites reste le même que chez les souris C57BL/6. De plus la production d'IL-4 ainsi que celle d'IFN-γ reste extrêment bas. Les mécanismes régulateurs impliqués dans ce processus sont en cours d'analyse. Ce travail met en évidence l'importance du TLR9 dans le développement d'une réponse Th1 lors d'une infection avec L. major, un processus nécessaire pour la résistance à l'infection. 1.3 RESUME POUR UN LARGE PUBLIC La leishmaniose est une maladie parasitaire répandue dans le monde entier et touchant plus de 88 pays. L'incidence mondiale de la leishmaniose cutanée et de 1 à 1,5 million de nouveaux cas par année. Plus de 12 millions de personnes sont affectées par la maladie et 350 millions de personnes sont une population à risque. Un modèle marin d'infection avec Leishmania major (L. major) a été établi qui reproduit plusieurs tableaux cliniques observés dans le cas de la leishmaniose cutanée chez l'homme. L'analyse de la réponse immunitaire dans les souris infectées par L. major a permis de distinguer deux groupes : les souris de la plupart des souches telles que C57BL/6 sont résistantes à l'infection et développent une réponse immunitaire de type T helper 1 (Th1), alors que quelques souches dont les BALB/c sont sensibles et développent une réponse de type Th2. La réponse immune adaptative dans le modèle d'infection avec L. major à été largement étudiée. Cependant, les événements précoces déterminants pour le développement d'une réponse Th1 ou Th2 restent encore très flous. Récemment, plusieurs publications ont montré que les récepteurs Toll-like (TLR) peuvent contribuer à l'initiation de la réponse immunitaire lors d'une infection avec le parasite intracellulaire L. major. Dans ce travail de thèse, nous avons étudié le rôle de MyD88, une molécule importante dans le processus de signalisation des TLRs, dans la réponse immune suite à une infection avec L. major. En l'absence de MyD88, les souris normalement résistantes à l'infection avec L. major deviennent sensibles et développent des lésions importantes. Ces souris ne sont plus capables de développer une réponse Thl, normalement caractéristique de leur phénotype résistant. Nous avons ensuite tenté de comprendre quels TLRs, plus précisément, pouvait être impliqué dans ce processus. Malgré quelques évidences démontrant que TLR2 et TLR4 pouvaient avoir un rôle important dans l'initiation d'une réponse immunitaire adaptative à Leishmania, nous avons montré que, in vivo après infection avec L. major, la déficience d'un de ces récepteurs n'était pas suffisante à faire basculer la réponse immunitaire. Les souris C57BL/6 déficient en TLR2 ou TLR4 peuvent parfaitement contrôler l'évolution de la maladie. De plus, ces souris, malgré l'absence de TLR2 ou TLR4, sont capables de monter une parfaite réponse Thl. Etant donné que TLR2 et TLR4 n'étaient pas essentiels pour la résistance à la maladie, nous avons analysé les TLRs, parmi les 12 décrits qui pouvaient être indispensables au développement d'une réponse de type Th1 associée à la résistance à l'infection par Leishmania. Nos expériences ont montré que l'expression de l'ARN messager (ARNm) de TLR7 et TLR9 était modulée suite à l'infection par L. major chez la souris résistante C57BL/6 alors qu'aucune modulation n'était visible chez les souris sensible BALB/c. Pensant que ces TLRs pourraient jouer un rôle dans la réponse immunitaire au parasite, nous avons étudié l'évolution de l'infection dans les souris déficientes en TLR7 et TLR9. Nos résultats ont clairement démontré que TLR7 n'était pas indispensable à la résistance au parasite alors que l'absence de TLR9 avait des conséquences radicales sur le contrôle de la lésion et de la réponse immunitaire suite à l'infection avec L. major. Ce travail révèle ainsi l'importance du TLR9 dans le développement d'une réponse Th1 lors d'une infection avec L. major, un processus nécessaire pour la résistance à l'infection. Il est a noté que nos résultats sont en accord avec le fait que les motifs CpG, qui sont des immunostimulateurs interagissant avec le TLR9, ont une activité adjuvante importante dans la préparation de vaccins contre la leishmaniose. Une meilleure compréhension des mécanismes immunologiques impliquant le TLR9 dans la reconnaissance du parasite est alors indispensable pour le développement de vaccins thérapeutiques efficaces.

Development of model observers applied to 3D breast tomosynthesis microcalcifications and masses

The development of model observers for mimicking human detection strategies has followed from symmetric signals in simple noise to increasingly complex backgrounds. In this study we implement different model observers for the complex task of detecting a signal in a 3D image stack. The backgrounds come from real breast tomosynthesis acquisitions and the signals were simulated and reconstructed within the volume. Two different tasks relevant to the early detection of breast cancer were considered: detecting an 8 mm mass and detecting a cluster of microcalcifications. The model observers were calculated using a channelized Hotelling observer (CHO) with dense difference-of-Gaussian channels, and a modified (Partial prewhitening [PPW]) observer which was adapted to realistic signals which are not circularly symmetric. The sustained temporal sensitivity function was used to filter the images before applying the spatial templates. For a frame rate of five frames per second, the only CHO that we calculated performed worse than the humans in a 4-AFC experiment. The other observers were variations of PPW and outperformed human observers in every single case. This initial frame rate was a rather low speed and the temporal filtering did not affect the results compared to a data set with no human temporal effects taken into account. We subsequently investigated two higher speeds at 5, 15 and 30 frames per second. We observed that for large masses, the two types of model observers investigated outperformed the human observers and would be suitable with the appropriate addition of internal noise. However, for microcalcifications both only the PPW observer consistently outperformed the humans. The study demonstrated the possibility of using a model observer which takes into account the temporal effects of scrolling through an image stack while being able to effectively detect a range of mass sizes and distributions.

Nuclear magnetic resonance chemical shifts with the statistical average of orbital-dependent model potentials in Kohn-Sham density functional theory

The performance of the SAOP potential for the calculation of NMR chemical shifts was evaluated. SAOP results show considerable improvement with respect to previous potentials, like VWN or BP86, at least for the carbon, nitrogen, oxygen, and fluorine chemical shifts. Furthermore, a few NMR calculations carried out on third period atoms (S, P, and Cl) improved when using the SAOP potential

Towards Integrated Governance of Landscape Development : The Swiss Model of Regional Nature Parks

Coherent regulation of landscape as a resource is a major challenge. How can the development interests of some actors (eg cable car operators and property developers) be reconciled with those of others (agriculture, forestry) and with conservation of biodiversity and scenic value? To help understand how the newly introduced Regional Nature Parks (RNPs) can improve the coherence of the regulation regime in Switzerland, we highlight current direct mechanisms for regulation of landscape as a resource (bans, inventories, subsidies) as well as indirect mechanisms (taking place through the regulation of the physical basis of landscapes, eg forest, land, and water planning policies). We show that RNPs are fundamentally innovative because they make it possible to manage and coordinate indirect strategies for appropriate regulation of resources at a landscape scale. In other words, RNPs enable organization of governance of landscape as a resource in a perimeter that is not necessarily restricted to administrative boundaries.

A developmental in vivo 1H NMR study in mice with genetic redox dysregulation: an animal model with relevance to schizophrenia

Glutathione (GSH), a major redox regulator and anti-oxidant, is decreased in cerebrospinal fluid and prefrontal cortex of schizophrenia patients. The gene of the key GSH-synthesizing enzyme, glutamate-cysteine ligase, modifier (GCLM) subunit, is associated with schizophrenia, suggesting that the deficit in the GSH system is of genetic origin. Using the GCLM knock-out (KO) mouse model with 60% decreased brain GSH levels, we have shown that redox dysregulation results in abnormal brain morphology and function. Current theory holds that schizophrenia is a developmental disease involving progressive anatomical and functional brain pathology. Here, we used GCLM KO mice to investigate the impact of a genetically dysregulated redox system on the neurochemical profile of the developing brain. The anterior and posterior cortical neurochemical profile of male and female GCLM KO, heterozygous and wildtype mice was determined by localised in vivo 1H NMR spectroscopy at 14.1 T (Varian/Magnex spectrometer) on post-natal days 10, 20, 30, 60 and 90. We show, for the first time, (1) that high quality 1H NMR spectra can be acquired from early developing mouse brains and (2) that recurrent anaesthesia by itself when administered at the same developmental days has no adverse effects on brain metabolites nor on adult behaviour. (3) Most importantly, our results reveal genotype and age specific changes for a number of metabolites revealing insight into normal brain development and about the impact of genetic GSH dysregulation.