Tabagisme: un facteur de risque de diabète de type 2

Les fumeurs ont un poids corporel inférieur de 3 à 4 kg à celui des non-fumeurs, mais ils ont tendance à accumuler davantage de graisse au niveau abdominal. De par ce mécanisme, ainsi que par une toxicité directe du tabac sur les cellules du pancréas ou encore une augmentation de l'inflammation systémique, les fumeurs ont un risque accru de développer un diabète de type 2 comparativement aux non-fumeurs. À l'arrêt du tabac, la majorité des fumeurs prennent du poids et le risque de diabète est augmenté dans les premières années qui suivent l'arrêt. Les bénéfices de l'arrêt sur la mortalité ou les événements cardiovasculaires ne sont toutefois pas affectés par cette augmentation transitoire du risque métabolique.

Canine distemper virus : persistence and pathology in the central nervous system

Résumé : Le virus de la maladie de Carré (en anglais: canine distemper virus, CDV) qui est pathogène pour les chiens et autres carnivores, est très semblable au virus de la rougeole humaine (en anglais MV). Ces deux virus font partie du genre des Morbillivirus qui appartient à la famille des Paramyxoviridae. Ils induisent des complications dans le système nerveux central (SNC). Au stade précoce et aigu de l'infection du SNC, le CDV induit une démyélinisation (1). Ce stade évolue dans certains cas vers une infection chronique avec progression de la démyélinisation. Pendant le stade précoce, qui suit en général de trois semaines les premiers symptômes, le processus de démyélinisation est associé à la réplication du virus et n'est pas considéré comme inflammatoire (1). Par contre, au stade chronique, la progression des plaques de démyélinisation semble être plutôt liée à des processus immunogènes caractéristiques (2), retrouvés également dans la sclérose en plaques (SEP) chez les humains. Pour cette raison, le CDV est considéré comme un modèle pour la SEP humaine et aussi pour l'étude des maladies et complications induites par les Morbillivirus en général (3). Dans notre laboratoire, nous avons utilisé la souche A75/17-CDV, qui est considérée comme le modèle des souches neurovirulentes de CDV. Nous avons cherché en premier lieu à établir un système robuste pour infecter des cultures neuronales avec le CDV. Nous avons choisi les cultures primaires de l'hippocampe du nouveau-né de rat (4), que nous avons ensuite infecté avec une version modifiée du A75/17, appelée rgA75/17-V (5). Dans ces cultures, nous avons prouvé que le CDV infecte des neurones et des astrocytes. Malgré une infection qui se diffuse lentement entre les cellules, cette infection cause une mort massive aussi bien des neurones infectés que non infectés. En parallèle, les astrocytes perdent leur morphologie de type étoilé pour un type polygonal. Finalment, nous avons trouvé une augmentation importante de la concentration en glutamate dans le milieu de culture, qui laisse présumer une sécrétion de glutamate par les cultures infectées (6). Nous avons ensuite étudié le mécanisme des effets cytopathiques induits par le CDV. Nous avons d'abord démontré que les glycoprotéines de surface F et H du CDV s'accumulent massivement dans le réticulum endoplasmique (RE). Cette accumulation déclenche un stress du RE, qui est caractérisé par une forte expression du facteur de transcription proapoptotique CHOP/GADD 153 et de le la calreticuline (CRT). La CRT est une protéine chaperonne localisée dans le RE et impliquée dans l'homéostasie du calcium (Ca2+) et dans le repliement des protéines. En transfectant des cellules de Vero avec des plasmides codant pour plusieurs mutants de la glycoprotéine F de CDV, nous avons démontré une corrélation entre l'accumulation des protéines virales dans le RE et l'augmentation de l'expression de CRT, le stress du RE et la perte de l'homéostasie du Ca2+. Nous avons obtenu des résultats semblables avec des cultures de cellules primaires de cerveau de rat. Ces résultats suggèrent que la CRT joue un rôle crucial dans les phénomènes neurodégénératifs pendant l'infection du SNC, notamment par le relazgage du glutamate via le Ca2+. De manière intéressante, nous démontrons également que l'infection de CDV induit une fragmentation atypique de la CRT. Cette fragmentation induit une re-localisation et une exposition sélective de fragments amino-terminaux de la CRT, connus pour êtres fortement immunogènes à la surface des cellules infectées et non infectées. A partir de ce résultat et des résultats précédents, nous proposons le mécanisme suivant: après l'infection par le CDV, la rétention dans le RE des protéines F et H provoque un stress du RE et une perte de l'homéostasie du Ca2+. Ceci induit la libération du glutamate, qui cause une dégénération rapide du SNC (sur plusieurs jours ou semaines) correspondant à la phase aiguë de la maladie chez le chien. En revanche, les fragments amino-terminaux de la CRT libérés à la surface des cellules infectées peuvent avoir un rôle important dans l'établissement d'une démyélinisation d'origine immunogène, typique de la phase chronique de l'infection de CDV. Summary : The dog pathogen canine distemper virus (CDV), closely related to the human pathogen measles virus (MV), belongs to the Morbillivirus genus of the Paramyxoviridae family. Both CDV and NIV induce complications in the central nervous system (CNS). In the acute early stage of the infection in CNS, the CDV infection induces demyelination. This stage is sometimes followed by a late persistent stage of infection with a progression of the demyelinating lesions (1). The acute early stage occurs around three weeks after the infection and demyelinating processes are associated with active virus replication and are not associated to inflammation (1). In contrast during late persistent stage, the demyelination plaque progression seems to be mainly due to an immunopathological process (2), which characteristics are shared in many aspects with the human disease multiple sclerosis (MS). For these reasons, CDV is considered as a model for human multiple sclerosis, as well as for the study of Morbillivirus-mediated pathogenesis (3). In our laboratory, we used the A75/17-CDV strain that is considered to be the prototype of neurovirulent CDV strain. We first sought to establish a well characterized and robust model for CDV infection of a neuronal culture. We chose primary cultures from newborn rat hippocampes (4) that we infected with a modified version of A75/17, called rgA75/17-V (5). In these cultures, we showed that CDV infects both neurons and astrocytes. While the infection spreads only slowly to neighbouring cells, it causes a massive death of neurons, which includes also non-infected neurons. In parallel, astrocytes undergo morphological changes from the stellate type to the polygonal type. The pharmacological blocking of the glutamate receptors revealed an implication of glutamatergic signalling in the virus-mediated cytopathic effect. Finally, we found a drastic increase concentration of glutamate in the culture medium, suggesting that glutamate was released from the cultured cells (6). We further studied the mechanism of the CDV-induced cytopathic effects. We first demonstrated that the CDV surface glycoprotein F and H markedly accumulate in the endoplasmic reticulum (ER). This accumulation triggers an ER stress, which is characterized by increased expression of the proapoptotic transcription factor CHOP/GADD 153 and calreticulin (CRT). CRT is an ER resident chaperon involved in the Ca2+ homeostasis and in the response to misfolded proteins. Transfections of Vero cells with plasmids encoding various CDV glycoprotein mutants reveal a correlation between accumulation of viral proteins in the ER, CRT overexpression, ER stress and alteration of ER Ca2+ homeostasis. Importantly, similar results are also obtained in primary cell cultures from rat brain. These results suggest that CRT plays a crucial role in CNS infection, particularly due to CRT involvement in Ca2+ mediated glutamate releases, and subsequent neurodegenerative disorders. Very intriguingly, we also demonstrated that CDV infection induces an atypical CRT fragmentation, with relocalisation and selective exposure of the highly immunogenic CRT N-terminal fragments at the surface of infected and neighbouring non-infected cells. Altogether our results combined with previous findings suggest the following scenario. After CDV infection, F and H retention alter Ca2+ homeostasis, and induce glutamate release, which in turn causes rapid CNS degeneration (within days or a week) corresponding to the acute phase of the disease in dogs. In contrast, the CRT N-terminal fragments released at the surface of infected cells may rather have an important role in the establishment of the autoimmune demyelination in the late stage of CDV infection.

Venous cannula performance assessment in a realistic caval tree model.

OBJECTIVES: A new caval tree system was designed for realistic in vitro simulation. The objective of our study was to assess cannula performance for virtually wall-less versus standard percutaneous thin-walled venous cannulas in a setting of venous collapse in case of negative pressure. METHODS: For a collapsible caval model, a very flexible plastic material was selected, and a model with nine afferent veins was designed according to the anatomy of the vena cava. A flow bench was built including a lower reservoir holding the caval tree, built by taking into account the main afferent vessels and their flow provided by a reservoir 6 cm above. A cannula was inserted in this caval tree and connected to a centrifugal pump that, in turn, was connected to a reservoir positioned 83 cm above the second lower reservoir (after-load = 60 mmHg). Using the same pre-load, the simulated venous drainage for cardiopulmonary bypass was realized using a 24 F wall-less cannula (Smartcanula) and 25 F percutaneous cannula (Biomedicus), and stepwise increased augmentation (1500 RPM, 2000 and 2500 RPM) of venous drainage. RESULTS: For the thin wall and the wall-less cannulas, 36 pairs of flow and pressure measurements were realized for three different RPM values. The mean Q-values at 1500, 2000 and 2500 RPM were: 3.98 ± 0.01, 6.27 ± 0.02 and 9.81 ± 0.02 l/min for the wall-less cannula (P <0.0001), versus 2.74 ± 0.02, 3.06 ± 0.05, 6.78 ± 0.02 l/min for the thin-wall cannula (P <0.0001). The corresponding inlet pressure values were: -8.88 ± 0.01, -23.69 ± 0.81 and -70.22 ± 0.18 mmHg for the wall-less cannula (P <0.0001), versus -36.69 ± 1.88, -80.85 ± 1.71 and -101.83 ± 0.45 mmHg for the thin-wall cannula (P <0.0001). The thin-wall cannula showed mean Q-values 37% less and mean P values 26% more when compared with the wall-less cannula (P <0.0001). CONCLUSIONS: Our in vitro water test was able to mimic a negative pressure situation, where the wall-less cannula design performs better compared with the traditional thin-wall cannula.

Associations between psychiatric disorders and cardiovascular risk factors

Bien que de nombreuses études suggèrent des liens entre les troubles psychiatriques et les maladies cardiovasculaires (MCV), peu ont utilisé des investigations somatique, biologique et psychiatrique adéquates. Pour déterminer les potentiels mécanismes impliqués dans ces associations, plusieurs études ont investigué le lien entre les troubles psychiatriques et les facteurs de risque des maladies cardiovasculaires (FRCV) (surpoids, diabète, dyslipidémie, hypertension artérielle, inactivité, consommation de cigarettes). De plus, des biomarqueurs (régulateurs du métabolisme, marqueurs hépatiques et inflammatoires) pouvant être associés à la fois aux troubles psychiatriques et aux FRCV ont été étudiés mais avec des résultats contradictoires. Basée sur un large échantillon de la population générale de la Ville de Lausanne et des investigations somatique et psychiatrique adéquates, cette thèse comporte deux articles: le premier étudie l'association entre les troubles psychiatriques majeurs et les FRCV; le second établit les liens entre certains biomarqueurs et le développement du diabète de type 2. Appliquant une méthodologie rigoureuse sur un échantillon de 3716 sujets de la population lausannoise âgés de 35 à 66 ans, les résultats du premier article ont montré que 1) le sous-type atypique de la dépression était associé à une augmentation du risque de souffrir de plusieurs FRCV (surpoids, diabète et syndrome métabolique), contrairement à d'autres sous-types de dépression, 2) les problèmes d'alcool étaient associés à un risque accru de souffrir de diabète et de dyslipidémie, 3) presque tous les troubles psychiatriques étaient associés à une consommation régulière de cigarettes. Quant au deuxième article, parmi les différents biomarqueurs testés, seul un niveau bas d'adiponectine (une hormone produite par le tissu adipeux qui affecte la sensibilité à l'insuline) était associé à un risque accru de souffrir de diabète par la suite. Ces résultats soulignent la nécessité pour les spécialistes de distinguer les sous-types de dépression pour le risque cardiovasculaire et de donner une attention particulière au sous-type atypique. Un problème d'alcool comorbide pourrait accroître le risque cardiovasculaire. De plus, des efforts pour diminuer la cigarette chez les sujets souffrant de troubles psychiatriques seraient une mesure préventive importante contre le développement des MCV. Le rôle de l'adiponectine dans l'association entre les troubles psychiatriques et les FRCV restant incertain, une prochaine analyse devrait déterminer le lien entre ce biomarqueur et la dépression atypique. - Despite the fact that several studies have highlighted associations between psychiatric disorders and cardiovascular diseases (CVD), few have used adequate somatic, biological and psychiatric measures. To determine potential mechanisms implicated in these associations, several studies have assessed the relationship between psychiatric disorders and cardiovascular risk factors (CVRFs), such as overweight, diabetes, dyslipidemia, hypertension, physical inactivity and smoking. Moreover, biomarkers such as metabolic regulators, hepatic and inflammatory markers, which could be associated with both psychiatric disorders and CVRFs, have been studied yielding contradictory results. Based on a population-based sample from the city of Lausanne and using adequate somatic and psychiatric investigations, this dissertation encompasses two articles: the first studies the associations between major psychiatric disorders established for lifetime and CVRFs; the second studies the associations between certain biomarkers and the development of type 2 diabetes. Using standardized contemporary methodology in a sample composed of 3716 individuals aged from 35 to 66 years, the first article revealed associations between 1) the atypical depression subtype and an increased risk of several CVRFs (overweight, diabetes and the metabolic syndrome) in contrast to other depression subtypes; 2) alcohol disorders and an increased risk of diabetes and dyslipidemia; 3) almost all psychiatric disorders and a lifetime history of regular cigarette smoking. The second article showed, among the various biomarkers tested, that only lower levels of adiponectin (a hormone produced by adiposity which affects sensitivity to insulin) were associated with an increased risk of subsequent type 2 diabetes. Our results highlight the need for specialists to subtype depression when studying the cardiovascular risk and to pay particular attention to the atypical subtype. A comorbid alcohol misuse may further increase the cardiovascular risk. Moreover, efforts to diminish smoking in subjects suffering from psychiatric disorders could be an important tool for preventing subsequent CVD. The role of adiponectin in the association between psychiatric disorders and CVRFs should still be elucidated, and future analyses should focus in particular on the relationship between this biomarker and atypical depression.

Le tabagisme chez les écoliers en Valais: 2002-2010

Introduction: Le tabagisme est une cause majeure de maladies et de décès dans la population en Valais. Près d'un valaisan sur trois et une valaisanne sur quatre sont fumeurs. L'initiation au tabagisme a lieu le plus souvent à l'adolescence. Il est dès lors important de connaître les habitudes tabagiques des écoliers valaisans. Méthodes: Tous les quatre ans, le Valais et les autres cantons suisses participent à l'enquête Health Behaviour in School aged Chidren (HBSC), qui est réalisée dans plus de 40 pays sous l'égide de l'Organisation mondiale de la santé. L'objectif est de récolter et d'analyser des données pertinentes sur les comportements de santé des écoliers de 11 à 15 ans, et notamment sur le tabagisme. L'enquête HBSC 2010 a été menée dans 71 classes auprès de 1'198 écoliers en Valais. Les données ont été récoltées par questionnaire. Résultats: De nombreux écoliers valaisans de 11-15 ans ont déjà fumé au moins une fois dans leur vie. Alors que très peu d'écoliers sont des fumeurs quotidiens avant l'âge de 14 ans, près d'un écolier sur six (17% des garçons et des filles) affirme fumer quotidiennement à 15 ans. Entre 2002 et 2010, les proportions d'écoliers ayant fumé au moins une fois ou fumant quotidiennement ont diminué. Les écoliers de 14-15 ans fumant régulièrement (au moins une fois par semaine) rapportent avoir acheté le plus souvent eux mêmes leurs cigarettes ou se les êtres procurées auprès de connaissances. 42% des écoliers et 44% des écolières ont au moins leur mère, leur père ou un de leurs frères et soeurs qui fument. Conclusions et perspectives : Le tabagisme est fréquent dans la population valaisanne, et ce dès l'adolescence. La prévalence du tabagisme a légèrement diminué chez les écoliers entre 2002 et 2010. Toutefois, l'augmentation marquée de l'initiation tabagique entre 11 et 15 ans et la prévalence importante des fumeurs quotidiens parmi les écoliers de 15 ans confirment que la prévention du tabagisme est nécessaire dès le plus jeune âge. L'accessibilité des écoliers au tabac devrait être évaluée et des mesures devraient être renforcées pour la diminuer.

Lats2, a novel regulator of Elongin BC ubiquitin ligase

Résumé : Le Large tumor suppressor, Lats2, est une protéine humaine homologue au suppresseur de tumeur Warts (Lats) de Drosophila melanogaster, qui réprime la prolifération des cellules en altérant leur cycle au niveau des transitions Gl/S et G2/M, et en induisant l'apoptose. Pourtant, la voie moléculaire par laquelle Lats2, une sériase-thréonine kinase, déclenche l'arrêt du cycle cellulaire, est toujours inconnue. Notre équipe a d'abord déterminé que Lats2 était un gène de réponse à la protéine p53 (Kostic et al., 2000). Par la suite, nous avons identifié des protéines interagissant avec Lats2, notamment les modules de reconnaissance du substrat des ligases Colline E3 (des protéines contenant Socs box ou F box) ainsi que deux Bous-unités du Signalosome CSN: CSN4 et CSNS. En outre, Lats2 est connue pour s'associer au Super-complexe composé de CSN et des ligases Colline E3 (Rongere, thesis, 2004; Rongere, unpublished results, 2005). Le travail présenté ici sur Lats2 a confirmé que cette protéine est une kinase associée à CSN. Nous avons caractérisé les interactions spécifiques de domaines de Lats2 avec hSocs3, hWsb 1 (des protéines Socs box) et hFBX-7 (une protéine F box), ainsi que les conséquences physiologiques des interactions avec hSocs3, hWsb1 et hSocs1. Des expériences de GST pull-down ont montré que les deux domaines, N-terminal et kinase, de Lats2 interagissent avec hSocs3, hWsb1 et hFBX-7, ce qui suggère aussi que l'ensemble de la protéine Lats2 est impliqué dans ces interactions. Une étude approfondie des interactions entre Lats2 et hSocs3 indique que le domaine kinase de Lats2 interagit avec la région de hSocs3 contenant un domaine SH2, situé en amont du domaine Socs box de hSocs3. Par ailleurs, Lats2 phosphoryle des régions spécifiques entre les domaines N-terminal et SH2 (Sl), et, entre les domaines SH2 et Socs box (S3) de la protéine hSocs3. Ces résultats révèlent que hSocs3 est un.nouveau substrat de Lats2. Des modifications de l'activité kinase ont aussi révélé que la protéine sauvage Lats2 (wt Lats2) était capable de phosphoryler hSocs3, alors qu'un mutant dead du domaine kinase Lats (poche ATP délétée, Lats2OATP) non. L'analyse des mutations a permis d'identifier deux résidus sériase situés aux positions 1441145 (S3), spécifiquement phosphorylés par wt Lats2. La phosphorylation des protéines représentant un signal de dégradation protéolytique, nous avons envisagé que Lats2 pouvait cibler hSocs3 pour une dégradation protéasomale. Lorsque wt Lats2 est surexprimée dans des cellules HEK293T et COS7, la demi-vie de hSocs3, un élément de la ligase Elongine BC-Colline É3 (ligase EBC), diminue significativement, effet que n'a pas la surexpression de Lats2OATP. De plus, la stabilité de hSocs3 dépend de la phosphorylation des résidus sériase aux positions 144/145 par wt Lats2. Bien que les sites de phosphorylation ne soient pas définis pour les deux autres modules de reconnaissance du substrat de la ligase EBC: hWsb 1 et hSocsl, leurs demi-vies diminuent également quand wt Lats2 est surexprimée. Pour les tests in vivo, nous avons synthétisé des esiRNA pour diminuer l'expression du gène endogène lats2, ce qui a entraîné une augmentation d'un facteur 2 de la demi-vie de hSocs3 et de hWsbl dans les cellules HEK293T. En conclusion, nos résultats suggérent que Lats2, une kinase associée au CSN, est un nouveau régulateur de la fonction des ligases EBC, agissant sur le renouvellement des protéines hSocs3, hSocs1 et hWsb1. Ainsi, Lats2 altère la spécificité et la capacité des ligases EBC, régulant par là même la stabilité de nombreuses protéines, ciblées par les ligases EBC pour une dégradation protéasomale. D'autres études devraient révéler si la modification observée de la fonction de la ligase EBC par Lats2, associée au Super-complexe, est également responsable du renouvellement des régulateurs du cycle cellulaire et des changements dans ce même cycle observés lors de la surexpression de Lats2. Summary : The Large tumor suppressor 2 (Lats2) is a human homologue of the Drosophila melanogaster tumor suppressor Warts (Cats) who negatively regulates cell proliferation by altering cell cycle Gl/S and G2/M transition and inducing apoptosis. However, the molecular pathway by which Lats2, a serine-threonine kinase, mediates cell cycle arrest is still unknown. Lats2 was initially identified to be a p53 response gene by our group (Kostic et al., 2000). Subsequently, our group identified interacting candidates of Lats2, including substrate recognition modules of Cullin-based E3 ligases (Socs box or F-box containing proteins) as well as two subunits of the Signalosome (CSN), CSN4 and CSNS. Additionally, Lats2 was shown to associate with a Super-complex, composed of CSN and Cullin-based E3 ligases (Rongere, thesis, 2004; Rongere, unpublished results, 2005) We hypothesized that Lats2 may perform its physiological function through interaction with CSN and Cullin-based E3 ligases. The present work on Lats2 has confirmed that Lats2 is a CSN associated kinase. We defined the domain specific interactions of Lats2 with hSocs3, hWsb1 (Sots box proteins) and hFBX-7 (F box protein), as well as the physiological consequences of interaction with hSocs3, hWsb1 and hSocs1. Both the N-terminal and the kinase domains of Lats2 interact with full-length hSocs3, hWsb1 and hFBX-7, determined in GST pull-down assays suggesting that full-length Lats2 protein is involved in interactions. Refinement of the Lats2 interaction with hSocs3 indicated that the kinase domain of Lats2 interacts with a region of hSocs3 containing a SH2 domain located upstream of the Socs box domain of the hSocs3. Moreover, Lats2 phosphorylated specific regions between the N-terminal and SH2 domain (S l) as well as between the SH2 domain and Socs box domain of hSocs3 (S3).These results indicate that hSocs3 is a novel Lats2 substrate. The kinase assay has also demonstrated that wt Lats2 was able to phosphorylate hSocs3, but not Lats2 kinase dead mutant (deleted ATP pocket, Lats20ATP). Mutational analysis identified two serine residues located at positions 144/145 (S3) to be specifically phosphorylated by wt Lats2. Phosphorylation of proteins has been shown to be a signal for proteolytic degradation of many characterized proteins. Thus we hypothesized that Lats2 could target hSocs3 for proteasomal degradation. When wt Lats2 was over-expressed in HEK293T cells and COST cells, the half-life of hSocs3, as a component of Elongin BC Cullin-based E3 ubiquitin ligase (EBC ligase), decreased significantly. In contrast, aver-expression of the Lats2OATP did not alter the half-life of hSocs3. Furthermore, the stability of hSocs3 depended on phosphorylation of serine residues at positions 144/145 by wt Lats2. Although the sites of phosphorylation were not defined for two other substrate recognition modules of EBC ligasehWsbl and hSocsl, their half-lives also decreased when wt Lats2 was over-expressed. To test in vivo, we synthesized esiRNA to knock-down endogenous Lats2 and subsequently we measured the half-lives of hSocs3 and hVVsb l . Here we demonstrated that the half-lives of hSocs3 and hWsbl were increased by the factor of two in Lats2-depleted HEK293T cells. In conclusion, our findings suggest that Lats2, a CSN associated kinase, is a novel regulator of EBC ligase function by regulating the turn-over of hSocs3, hSocs1 and hWsb1. Thus, Lats2 alters the specificity and capacity of EBC ligases regulating thereby the stability of numerous proteins which are targeted by EBC ligases for proteasomal degradation. Further studies should reveal whether the observed modulation of EBC ligase function by Lats2 associated with a Super-complex is also responsible for the turn-over of cell cycle regulators and the observed alteration in cell cycle by Lats2 over-expression.

Mesure de la pression artérielle et dépistage de l'hypertension chez l'enfant. [Blood pressure measurement and screening of hypertension in children].

Children with elevated blood pressure are at risk of being hypertensive in adulthood and of developing complications such as ventricular hypertrophy. Obesity is a cause of hypertension. Because the prevalence of obesity is increasing, some authors argue that the systematic screening for hypertension in children and adolescents is justified for early prevention and treatment. Sex, age and height all influence children's blood pressure. When elevated blood pressure is identified, complementary investigations and treatment might be necessary. However, due to the difficulties of obtaining a valid estimate of blood pressure, to the moderate tracking of blood pressure from childhood to adulthood, and the rarity of hypertension cases in childhood, the usefulness of systematic screening of hypertension during childhood is still controversial. Un enfant dont la pression artérielle est élevée a un risque accru d'être hypertendu à l'âge adulte et de présenter des complications telles que l'hypertrophie ventriculaire gauche. L'augmentation de la prévalence de l'obésité justifierait selon certains auteurs le dépistage systématique de l'hypertension dès le plus jeune âge afin d'instaurer des mesures préventives ou curatives précoces. Les normes de pression dépendent du sexe, de l'âge et de la taille de l'enfant. En cas de pression élevée, des investigations complémentaires, voire un traitement, peuvent être indiqués. Au vu des difficultés pour obtenir une mesure fiable, des incertitudes entachant la valeur pronostique d'une pression artérielle élevée et de la rareté des cas d'hypertension, il n'y a pas de consensus sur l'utilité du dépistage systématique de l'hypertension durant l'enfance.

Arthro-IRM du poignet à 3-T en traction axiale : impact sur la caractérisation des lésions ligamentaires.

Objectifs: Déterminer l'impact de la traction axiale en arthro-IRM du poignet sur la largeur des espaces interosseux et la caractérisation des lésions ligamentairesintrinsèques du carpe. Matériels et méthodes: Etude prospective incluant 34 patients entre septembre et décembre 2010. Arthro-IRM du poignet réalisées sur une machine 3-Tesla et incluant des séquencescoronales isotropiques haute résolution en pondération T1-VIBE avec suppression de graisse, sans et avec traction axiale (4kg). Lecture consensuelle par 2radiologues avec mesure des espaces scapho-lunaire, luno-triquétral et ulna-TFC, sans et avec traction. Evaluation semi-quantitative des déchiruresligamentaires: 0=absente, 1=partielle, 2=transfixiante avec moignon, 3=transfixiante sans moignon. Résultats: Augmentation significative, en traction axiale, des espaces interosseux scapho-lunaire (Delta=0.21mm, p=0.0016) et luno-triquétral (Delta=0.17mm, p=0.0002)ainsi que de l'espace ulna-TFC (Delta=0.17, p=0.0071). Meilleure caractérisation des lésions dans 5 cas, avec une amélioration significative pour la portioncentrale du ligament scapho-lunaire (p=0.0313). Conclusion: L'arthro-IRM du poignet à 3-Tesla en traction axiale augmente significativement la largeur des espaces scapho -lunaire, luno-triquétral et ulna-TFC et améliore lacaractérisation des lésions de la portion centrale du ligament scapho-lunaire.

ET-1 and NOS III gene expression regulation by plaque-free and plaque-prone hemodynamic conditions

Résumé: Les environnements hémodynamiques, favorisant ou protégeant contre la formation de la plaque, induisent tout deux une augmentation de la production d'anion superoxide dans les cellules endothéliales (ECs). Par ailleurs, une régulation différente de l'expression des gènes a été décrite dans les cellules exposées à ces différentes conditions. Dans le but d'investiguer le rôle de l'augmentation du stress oxydatif dans l'expression des gènes régulée par le flux, nous avons d'abord exposé les EC à un flux unidirectionnel, non pulsé. Dans ces conditions, l'état oxydatif des cellules endothéliales est augmenté de façon transitoire. L'expression du gène de l'endothéline 1 (ET-1) est aussi induite de façon transitoire par un tel flux, alors que l'expression du gène de la nitiric oxyde synthase endothéliale (NOS III) est stimulé de façon durable. Au contraire, un flux unidirectionnel pulsé, qui induit une augmentation durable de la production d'anion superoxide, augmente aussi de façon durable l'expression des gènes de ET-1 comme de NOS III. Un flux oscillatoire (favorisant la plaque), qui lui aussi ,a des effets à long terme sur la production d'anion superoxide, a uniquement augmenté l'expression de ET-1. De plus, l'utilisation d'un antioxydant, a seulement partiellement inhibé la stimulation de l'expression du gène NOS III par le flux unidirectionnel pulsé, alors qu'il a complètement abrogé la stimulation de l'expression du gène ET-1 par le flux unidirectionnel pulsé et oscillatoire. Ceci suggère que les forces mécaniques régulent l'expression des gènes dans les EC par un double mécanisme dépendant et indépendant du stress oxidatif des cellules. Par ailleurs, ces résultats supportent ultérieurement l'hypothèse que la balance entre la réponse oxidative et anti-oxidante dans les cellules endothéliales exposées à un environnement hémodynamique est une des clés de la prédisposition à un dysfonctionnement endothélial observé dans des régions exposées à des flux perturbés. Abstract: Both plaque-free and plaque-prone hemodynamic environments induce an increase in the oxidative state of endothelial cells (ECs), whereas differential gene expression regulation was described in cells exposed to these conditions. In order to investigate the role of the increased oxidative state in flow-regulation of gene expression, we first exposed EC to non-pulsed unidirectional shear stress. These conditions only slightly increases ECs oxidative state and endothelin-1 (ET-1) mRNA expression, whereas endothelial nitric oxide synthase (NOS III) mRNA level were significantly up-regulated. On the contrary, both ET-1 and NOS III gene expression were significantly induced in EC exposed to pulsed-unidirectional flow (plaque-free). Only ET-1 gene expression was up-regulated by oscillatory flow (plaque-prone). Moreover, use of an antioxidant only partially inhibited NOS III gene up-regulation by unidirectional flow, whereas it completely abrogated ET-1 gene up-regulation by unidirectional and oscillatory flows. Thus suggesting that mechanical forces regulate gene expression in ECs both via oxidative stress-dependent and -independent mechanisms.

Increasing lactate turnover rate during exercise by means of altitude training and fructose ingestion : effects on substrate metabolism and endurance performance

Summary : With regard to exercise metabolism, lactate was long considered as a dead-end waste product responsible for muscle fatigue and a limiting factor for motor performance. However, a large body of evidence clearly indicates that lactate is an energy efficient metabolite able to link the glycolytic pathway with aerobic metabolism and has endocrine-like actions, rather than to be a dead-end waste product. Lactate metabolism is also known to be quickly upregulated by regular endurance training and is thought to be related to exercise performance. However, to what extent its modulation can increase exercise performance in already endurance-trained subjects is unknown. The general hypothesis of this work was therefore that increasing either lactate metabolic clearance rate or lactate availability could, in turn, increase endurance performance. The first study (Study I) aimed at increasing the lactate clearance rate by means of assumed interaction effects of endurance training and hypoxia on lactate metabolism and endurance performance. Although this study did not demonstrate any interaction of training and hypoxia on both lactate metabolism and endurance performance, a significant deleterious effect of endurance training in hypoxia was shown on glucose homeostasis. The methods used to determine lactate kinetics during exercise exhibited some limitations, and the second study did delineate some of the issues raised (Study 2). The third study (Study 3) investigated the metabolic and performance effects of increasing plasma lactate production and availability during prolonged exercise in the fed state. A nutritional intervention was used for this purpose: part of glucose feedings ingested during the control condition was substituted by fructose. The results of this study showed a significant increase of lactate turnover rate, quantified the metabolic fate of fructose; and demonstrated a significant decrease of lipid oxidation and glycogen breakdown. In contrast, endurance performance appeared to be unmodified by this dietary intervention, being at odds with recent reports. Altogether the results of this thesis suggest that in endurance athletes the relationship between endurance performance and lactate turnover rate remains unclear. Nonetheless, the result of the present study raises questions and opens perspectives on the rationale of using hypoxia as a therapeutic aid for the treatment of insulin resistance. Moreover, the results of the second study open perspectives on the role of lactate as an intermediate metabolite and its modulatory effects on substrate metabolism during exercise. Additionally it is suggested that the simple nutritional intervention used in the third study can be of interest in the investigation on the aforementioned roles of lactate. Résumé : Lorsque le lactate est évoqué en rapport avec l'exercice, il est souvent considéré comme un déchet métabolique responsable de l'acidose métabolique, de la fatigue musculaire ou encore comme un facteur limitant de la performance. Or la littérature montre clairement que le lactate se révèle être plutôt un métabolite utilisé efficacement par de nombreux tissus par les voies oxydatives et, ainsi, il peut être considéré comme un lien entre le métabolisme glycolytique et le métabolisme oxydatif. De plus on lui prête des propriétés endocrines. Il est connu que l'entraînement d'endurance accroît rapidement le métabolisme du lactate, et il est suggéré que la performance d'endurance est liée à son métabolisme. Toutefois la relation entre le taux de renouvellement du lactate et la performance d'endurance est peu claire, et, de même, de quelle manière la modulation de son métabolisme peut influencer cette dernière. Le but de cette thèse était en conséquence d'investiguer de quelle manière et à quel degré l'augmentation du métabolisme du lactate, par l'augmentation de sa clearance et de son turnover, pouvait à son tour améliorer la performance d'endurance de sujets entraînés. L'objectif de la première étude a été d'augmenter la clearance du lactate par le biais d'un entraînement en conditions hypoxiques chez des cyclistes d'endurance. Basé sur la littérature scientifique existante, on a fait l'hypothèse que l'entraînement d'endurance et l'hypoxie exerceraient un effet synergétique sur le métabolisme du lactate et sur la performance, ce qui permettrait de montrer des relations entre performance et métabolisme du lactate. Les résultats de cette étude n'ont montré aucun effet synergique sur la performance ou le métabolisme du lactate. Toutefois, un effet délétère sur le métabolisme du glucose a été démontré. Quelques limitations de la méthode employée pour la mesure du métabolisme du lactate ont été soulevées, et partiellement résolues dans la seconde étude de ce travail, qui avait pour but d'évaluer la sensibilité du modèle pharmacodynamique utilisé pour le calcul du turnover du lactate. La troisième étude a investigué l'effet d'une augmentation de la lactatémie sur le métabolisme des substrats et sur la performance par une intervention nutritionnelle substituant une partie de glucose ingéré pendant l'exercice par du fructose. Les résultats montrent que les composants dynamiques du métabolisme du lactate sont significativement augmentés en présence de fructose, et que les oxydations de graisse et de glycogène sont significativement diminuées. Toutefois aucun effet sur la performance n'a été démontré. Les résultats de ces études montrent que la relation entre le métabolisme du lactate et la performance reste peu claire. Les résultats délétères de la première étude laissent envisager des pistes de travail, étant donné que l'entraînement en hypoxie est considéré comme outil thérapeutique dans le traitement de pathologies liées à la résistance à l'insuline. De plus les résultats de la troisième étude ouvrent des perspectives de travail quant au rôle du lactate comme intermédiaire métabolique durant l'exercice ainsi que sur ses effets directs sur le métabolisme. Ils suggèrent de plus que la manipulation nutritionnelle simple qui a été utilisée se révèle être un outil prometteur dans l'étude des rôles et effets métaboliques que peut revêtir le lactate durant l'exercice.

Haemodynamic consequences of changing bicarbonate and calcium concentrations in haemodialysis fluids.

BACKGROUND: In a previous study we demonstrated that mild metabolic alkalosis resulting from standard bicarbonate haemodialysis induces hypotension. In this study, we have further investigated the changes in systemic haemodynamics induced by bicarbonate and calcium, using non-invasive procedures. METHODS: In a randomized controlled trial with a single-blind, crossover design, we sequentially changed the dialysate bicarbonate and calcium concentrations (between 26 and 35 mmol/l for bicarbonate and either 1.25 or 1.50 mmol/l for calcium). Twenty-one patients were enrolled for a total of 756 dialysis sessions. Systemic haemodynamics was evaluated using pulse wave analysers. Bioimpedance and BNP were used to compare the fluid status pattern. RESULTS: The haemodynamic parameters and the pre-dialysis BNP using either a high calcium or bicarbonate concentration were as follows: systolic blood pressure (+5.6 and -4.7 mmHg; P < 0.05 for both), stroke volume (+12.3 and +5.2 ml; P < 0.05 and ns), peripheral resistances (-190 and -171 dyne s cm(-5); P < 0.05 for both), central augmentation index (+1.1% and -2.9%; ns and P < 0.05) and BNP (-5 and -170 ng/l; ns and P < 0.05). The need of staff intervention was similar in all modalities. CONCLUSIONS: Both high bicarbonate and calcium concentrations in the dialysate improve the haemodynamic pattern during dialysis. Bicarbonate reduces arterial stiffness and ameliorates the heart tolerance for volume overload in the interdialytic phase, whereas calcium directly increases stroke volume. The slight hypotensive effect of alkalaemia should motivate a probative reduction of bicarbonate concentration in dialysis fluid for haemodynamic reasons, only in the event of failure of classical tools to prevent intradialytic hypotension.

L'effet protecteur des protéines alimentaires et l'effet délétère des acides animés alimentaires sur la stéatose hépatique chez la souris [The protective effect of dietary protein and the deleterious effect of dietary amino acids in fatty liver in mice]

Introduction La maladie « Non-Alcoholic Fatty Liver Disease ; NAFLD » et l'obésité provoque la résistance à l'insuline, un symptôme caractéristique du syndrome métabolique. La fréquence de ces maladies a augmenté de manière importante durant ces dernières décennies. Cette augmentation est étroitement liée à la surcharge énergétique dans notre culture modernisée. Pour combattre cette situation, des régimes riches en protéines semblent être bénéfiques, en particulier parce que l'acide aminé leucine stimule la satiété. Cependant l'effet des protéines alimentaires sur la stéatose hépatique reste peu connu. Résultats : Pour étudier cette question, nous avons nourri des souris C57B6/J (âgées de 5 semaines) avec un régime standard (10% kcal graisse, 20% kcal protéine), un régime riche en graisse (45% kcal graisse, 20% kcal protéine) ou un régime riche en graisse et enrichi en protéines (45% kcal graisse, 40% kcal protéine) pendant 10 semaines. Nous avons ainsi montré que l'addition de protéines au régime gras permet de prévenir la stéatose hépatique. Dans un deuxième temps nous avons testé si cet effet bénéfique des protéines alimentaires provient des acides aminés ramifiés (Branched-chain amino acids= BCAA : leucine, isoleucine, valine), composants majeurs de protéines alimentaires. Pour ce faire, nous avons ajouté un groupe de souris nourries au régime riche en graisses + BCAA (45% kcal graisse, 23% kcal protéine). Nos résultats montrent que l'addition des BCAA ne protège pas contre la stéatose hépatique, mais, au contraire, aggrave l'obésité et l'hyperinsulinémie. De manière intéressante, nous avons observé que la supplémentation en protéines ou en BCAA induit des effets différents sur la prise alimentaire et la dépense énergétique. Conclusion : Notre étude suggère clairement que les protéines alimentaires protègent contre l'obésité et la stéatose hépatique. Elle confirme également que les composants majeurs des protéines alimentaires (BCAA) n'exercent pas cet effet protecteur, mais qu'il aggrave le syndrome métabolique. Etant donné que l'ingestion importante et chronique de protéines alimentaires est délétère pour le rein, il serait très intéressant d'identifier les acides aminés spécifiques qui induiraient le même effet protecteur que les protéines alimentaires, mais sans perturber le fonctionnement rénal.

Impact d'une alcoolisation précoce sur le rat juvénile et conséquences sur la consommation d'alcool à l'âge adulte.

Contexte : l'adolescence est une période de transition au cours de laquelle l'enfant développe les capacités physiques et cognitives qui lui permettent de s'intégrer au monde adulte et qui se caractérise notamment par une prise de risque, une grande impulsivité et une constante recherche de sensations. Bien que des déterminants sociaux et familiaux entrent en jeu dans ce domaine, il y a également une composante neurobiologique importante. Les avancées techniques dans le domaine de l'imagerie ont permis de mettre en évidence plusieurs changements structurels à l'adolescence tels qu'un remodelage de la matière grise avec une perte de synapses plus ou moins importante selon la région observée et une augmentation de la myélinisation. En outre, le développement cérébral n'est pas uniforme dans le temps. En effet, la maturation du cortex préfrontal est ultérieure au développement du système limbique. Cet asynchronisme pourrait expliquer l'impulsivité des adolescents (consécutive à l'immaturité du cortex préfrontal) et leur comportement de recherche de sensation et/ou de prise de risque (consécutif au développement précoce du noyau accumbens notamment). Ces régions font également partie intégrante du système de récompense et modulent la motivation pour des récompenses naturelles et non-­‐naturelles, comme l'alcool et d'autres drogues. L'émergence d'une consommation d'alcool excessive est justement préoccupante chez les adolescents. En 2007, l'étude ESPAD (The European School Survey Project On Alcohol and Other Drugs) menée auprès de jeunes de 15 à 16 ans relève que 41% des jeunes questionnées ont régulièrement bu jusqu'à l'ivresse dans les 12 mois précédant l'entretien. Les conséquences neuropsychologiques à long terme de ce comportement de « binge-­‐drinking » commencent à alarmer le corps médical, mais l'interrogation demeure sur les risques de ce type de comportement vis-­‐à-­‐vis du développement d'un alcoolisme chronique à l'âge adulte. Objectifs du travail : en s'appuyant sur une revue de la littérature, ce travail a pour objectif d'expliquer les comportements qui émergent à l'adolescence à la lumière des modifications neurobiologiques qui s'opèrent durant cette période critique. Au niveau expérimental, nous proposons d'évaluer la propension de rats juvéniles exposés précocement à de l'alcool à développer un comportement d'abus de consommation d'alcool à l'âge adulte en comparaison avec un groupe contrôle. Dans un deuxième temps nous souhaitons déterminer la propension des rats exposés précocement à de l'alcool à montrer une préférence pour l'alcool par rapport à la saccharine, puis par rapport à de l'eau en comparaison au groupe contrôle. Méthode : nous comparons deux groupes de rongeurs adolescents (âgés de 32 jours à 67 jours). Le groupe test (groupe E, n=8), qui est exposé par un accès ad libitum à une solution d'éthanol 10 % contenant de la saccharine 0.2%, ceci afin de limiter l'aspect gustatif aversif de l'éthanol. Et le groupe témoin (groupe S, n=8), qui est exposé par un accès ad libitum à une solution de saccharine 0.2%. Ce conditionnement se fait sur 13 semaines. Une fois atteinte l'âge adulte, les animaux sont ensuite entraînés à appuyer sur un levier afin de recevoir de l'éthanol (0,1 ml d'une solution à 10%). Nous nous proposons d'évaluer la quantité d'alcool ainsi consommée, puis la motivation des animaux pour obtenir de l'éthanol et enfin leur capacité de résistance à un choc électrique non douloureux mais aversif, lorsque celui-­‐ci est associé à l'éthanol. Enfin, nous évaluerons, via un paradigme de choix à deux leviers, la propension des animaux à choisir de consommer volontairement de l'éthanol quand ils ont le choix entre de l'éthanol 10% et une solution de saccharine à différentes concentrations, puis entre de l'éthanol 10% et de l'eau. Résultats : la phase de tests de comportements à risque d'abus ne permet pas de mettre en évidence une différence significative entre les deux groupes. La phase de test de choix montre une diminution significative du pourcentage d'appuis sur le levier associé à la saccharine avec la diminution de la concentration de saccharine pour les deux groupes. Le groupe S a un pourcentage d'appuis sur le levier associé à l'éthanol significativement plus important que les rats du groupe E et a tendance à préférer l'éthanol pour une concentration de saccharine plus grande que le groupe E. Le groupe S montre également une préférence significative pour l'éthanol quand il n'a plus que le choix avec l'eau alors que le groupe E ne montre pas de préférence. Conclusions : chez des rats élevés dans les mêmes conditons, la consommation précoce d'éthanol n'est pas un facteur de risque de comportements d'abus de consommation d'alcool à l'âge adulte. Cependant un phénomène dit de « sensiblisation croisée » entre le goût sucrée et l'éthanol a été soulevé au cours de cette étude permettant de se questionner sur l'impact d'une consommation intermittente de substances au goût sucré à l'adolescence sur la consommation d'alcool à l'âge adulte.

Pollution stress on aquatic microbial communities

Thousands of chemical compounds enter the natural environment but many have unknown effects and consequences, in particular at low concentrations. This thesis work contributes to our understanding of pollution effects by using bacteria as test organisms. Bacteria are important for this question because some of them degrade and transform pollutants into less harmful compounds, but secondly because they themselves can be inhibited in their reproduction by exposure to toxic compounds. When inhibitory effects occur this may change the composition of the microbial com¬munity in the long run, leading to altered or diminished ecosystem services by those communities. As a result chemicals of anthropogenic origin may accumulate and per¬sist in the environment, and finally, affect higher organisms as well. In addition to acquiring basic understanding of pollutant effects at low concentrations on bacterial communities an applied goal of this thesis work was to develop bacteria-based tests to screen new organic chemicals for toxicity and biodégradation. In the first part of this work we developed a flow cytometry-based assay on SYT09 plus ethidium-bromide or propidium-iodide stained cells of Pseudomonas ûuorescens exposed or not to a variety of pollutants under oligotrophic growth conditions. Flow cytometry (FC) allows fast and accurate counting of bacterial cells under simul¬taneous assessment of their physiological state, in particular in combination with different fluorescent dyes. Here we employed FC and fluorescent dyes to monitor the effect that pollutants may exert on Pseudomonas ûuorescens SV3. First we designed an oligotrophic growth test, which enabled us to follow population growth at low densities (104 - 10 7 cells per ml) using 0.1 mM sodium acetate as carbon source. Cells in the oligotrophic milieu were then exposed or not to a variety of common pollutants, such as 2-chlorobiphenyl (2CBP), naphthalene (NAH), 4-chlorophenol (4CP), tetradecane (TD), mercury chloride (HgCl2) or benzene, in different dosages. Exposed culture samples were stained with SYT09 (green fluorescent dye binding nucleic acids, generally staining all cells) in combination with propidium iodide (PI) or ethidium bromide (EB), both dyes being membrane integrity indicators. We ob- served that most of the tested compounds decreased population growth in a dosage- dependent manner. SYT09/PI or SYT09/EB staining then revealed that chemical exposure led to arisal of subpopulations of live and injured or dead cells. By modeling population growth on the total cell numbers in population or only the subpopulation of live cells we inferred that even in stressed populations live cells multiply at rates no different to unexposed controls. The net decrease in population growth would thus be a consequence of more and more cells being not able to multiply at all, rather than all cells multiplying at slower rates. In addition, the proportion of injured cells correlated to the compound dosage. We concluded that the oligotrophic test may be useful to asses toxicity of unknown chemicals on a variety of model bacteria. Mul¬tiple tests can be run in parallel and effects are rapidly measured within a period of 8 hours. Interestingly, in the same exposure tests with P. fluorescens SV3 we observed that some chemicals which did not lead to a reduction of net population growth rates did cause measurable effects on live cells. This was mainly observed in cells within the live subpopulation as an increase of the EB fluorescence signal. We showed that SYT09/EB is a more useful combination of dyes than SYT09/PI because PI fluorescence tend to increase only when cells are effectively dead, but not so much in live cells (less then twofold). In contrast, EB geometric mean fluorescence in live cells increased up to eightfold after exposure to toxic compounds. All compounds even at the lowest concentration caused a measurable increase in EB geometric mean fluorescence especially after 2 h incubation time. This effect was found to be transient for cells exposed to 2CBP and 4CP, but chronic for cells incubated with TD and NAH (ultimately leading to cell death). In order to understand the mechanism underlying the observed effects we used known membrane or energy uncouplers. The pattern of EB signal increase in chemical-exposed populations resembled mostly that of EDTA, although EB fluorescence in EDTA-treated or pasteurized cells was even higher than after exposure to the four test chemicals. We conclude that the ability of cells to efflux EB under equilibrium conditions is an appropriate measure for the potential of a chemical to exert toxicity. Since most bacterial species possess efflux systems for EB that all require cellular energy, our test should be more widely relevant to infer toxicity effects of chemical exposure on the physiological status of the bacterial cell. To better understand the effect of toxicant exposure on efflux defense systems, we studied 2-hydroxybiphenyl toxicity to Pseudomonas azeiaica HBP1. We showed that 2-HBP exerts toxicity even to P. azelaica HBP1, but only at concentrations higher than 0.5 mM. Above this concentration transient loss of membrane polarization and integrity occurred, which we conclude from staining of growing cells with fluorescent dyes. Cells finally recover and resume growth on 2HBP. The high resistance of P. azelaica HBP1 to 2-HBP was found to be the result of an efficient MexABOprM- type efflux pump system counteracting passive influx of this compound into the membrane and cellular interior. Mutants with disrupted mexA, mexB and oprM genes did no longer grow on 2-HBP at concentrations above 100 μΜ, whereas below this concentration we found 2-HBP-concentration dependent decrease of growth rate. The MexAB-OprM system in P. azeiaica HBP1 is indeed an efflux pump for ethidium bromide as well. By introducing gfp reporter fusions responsive to intracellular 2- HBP concentrations into HBP1 wild-type or the mutants we demonstrated that 2HBP enters into the cells in a similar way. In contrast, the reporter system in the wild-type cells does not react to 2-HBP at an outside concentration of 2.4 μΜ, whereas in mutant cells it does. This suggests that wild-type cells pump 2-HBP to the outside very effectively preventing accumulation of 2-HBP. 2HBP metabolism, therefore, is not efficient enough to lower the intracellular concentration and prevent toxicity. We conclude that P. azelaica HBP1 resistance to 2-HBP is mainly due to an efficient efflux system and that 2HBP in high concentrations exerts narcotic effects on the bacterial membrane. In the part of this thesis, we investigated the possibilities of bacteria to degrade pollutants at low concentrations (1 mg per L and below). As test components we used 2-hydroxybiphenyl, antibiotics and a variety of fragrances, many of which are known to be difficult to biodegrade. By using accurate counting of low numbers of bacterial cells we could demonstrate that specific growth on these compounds is possible. We demonstrated the accuracy of FC counting at low cell numbers (down to 103 bacterial cells per ml). Then we tested whether bacterial population growth could be specifically monitored at the expense of low substrate concentrations, us¬ing P. azelaica HBP1. A perfect relationship was found between growth rate, yield and 2-HBP concentrations in the range of 0.1 up to 5 mg per L. Mixing P. azelaica within sludge, however, suggested that growth yields in a mixed community can be much lower than in pure culture, perhaps because of loss of metabolic intermediates. We then isolated new strains from activated sludge using 2-HBP or antibiotics (Nal, AMP, SMX) at low concentrations (0.1-1 mg per L) as sole carbon and energy sub¬strate and PAO microdishes. The purified strains were then examined for growth on their respective substrate, which interestingly, showed that all strains can not with¬stand higher than 1 or 10 mg per L concentrations of target substrate. Thus, bacteria must exist that contribute to compound degradation at low pollutant concentrations but are inhibited at higher concentrations. Finally we tested whether specific biomass growth (in number of cells) at the expense of pollutants can also be detected with communities as starting material. Hereto, we focused on a number of fragrance chemicals and measured community biomass increase by flow cytometry cell counting on two distinct starter communities: (i) diluted Lake Geneva water, and dilute activated sludge from a wastewater treatment plant. We observed that most of the test compounds indeed resulted in significant biomass increase in the starter community compared to a no-carbon added control, but activated sludge and lake Geneva water strongly differed (almost mutually ex¬clusive) in their capacity to degrade the test chemicals. In two cases for activated sludge the same type of microbial community developed upon compound exposure, as concluded from transcription fragment length polymorphism analysis on community purified and PCR amplified 16S rRNA gene fragments. To properly test compound biodegradability it is thus important to use starter communities of different origin. We conclude that FC counting can be a valuable tool to screen chemicals for their biodegradability and toxicity. - Des milliers de produits chimiques sont libérés dans l'environnement mais beaucoup ont des effets inconnus, en particulier à basses concentrations. Ce travail de thèse contribue à notre comprehension des effets de la pollution en utilisant des bacteries comme des organismes-tests. Les bacteries sont importantes pour etudier cette ques¬tion car certaines d'entre elles peuvent degrader ou transformer les polluants, mais également parce qu'elles-mmes peuvent tre inhibees dans leur reproduction après avoit ete exposees à ces composes toxiques. Quand des effets inhibiteurs ont lieu, la composition de la communauté microbienne peut tre changee à long terme, ce qui mène à une reduction du service d'ecosystème offert par ces communautés. En consequence, après leur liberation dans l'environnement, les produits chimiques d'origine anthropogenique peuvent soit s'y accumuler et per¬sister, exerant ainsi des effets encore inconnus sur les organismes vivants. En plus d'acquérir des connaissances de base sur les effets des polluants à basses concentra¬tions sur les communautés microbiennes, un but applique de cette thèse était de développer des tests bases sur les bacteries afin d'identifier de nouveau composes pour leur toxicité ou leur biodégradation. Dans la première partie de ce travail, nous avons developpe un test base sur la cytometrie de flux (FC) sur des cellules de Pseudomonas fluorescens colorees par du bromure d'ethidium ou de l'iodure de propidium et exposees ou non à une palette de polluants sous des conditions de croissance oligotrophique. La cytometrie de flux est une technique qui connaît de nombreuses applications dans la microbiologie environ¬nementale. Cela est principalement du au fait qu'elle permet un comptage rapide et precis ainsi que l'évaluation de l'état physiologique, en particulier lorsqu'elle est combinée h des colorations fluorescentes. Ici, nous avons utilise la technique FC et des colorants fluorescents afin de mesurer l'effet que peuvent exercer certains pollu¬ants sur Pseudomonas ûuorescens SV3 . D'abord nous avons conu des tests oligo- trophiques qui nous permettent de suivre la croissance complète de cellules en culture h des densites faibles (104 -10 7 cellules par ml), sur de l'acetate de sodium à 0.1 mM, en presence ou absence de produits chimiques (2-chlorobiphenyl (2CBP), naphthalène (NAH), 4-chlorophenol (4CP), tetradecane (TD), chlorure de mercure(II) (HgCl2)) à différentes concentrations. Afin de montrer le devenir des bacteries tant au niveau de la cellule individuelle que celui de la population globale, après exposition à des series de composes chimiques, nous avons compte les cellules colorees avec du SYT09 (col¬orant fluorescent vert des acides nucléiques pour la discrimination des cellules par rapport au bruit de fond) en combinaison avec l'iodure de propidium (PI) ou le bromure d'ethidium (EB), indicateurs de l'intégrité de la membrane cellulaire avec FC. Nous avons observe que de nombreux composes testes avaient un effet sur la croissance bacterienne, resultant en une baisse du taux de reproduction de la pop¬ulation. En outre, la double coloration que nous avons utilisee dans cette etude SYT09/PI ou SYT09/EB a montre que les produits chimiques testes induisaient une reponse heterogène des cellules dans la population, divisant celle-ci en sous- populations "saine", "endommagee" ou "morte". Les nombres de cellules à partir du comptage et de la proportion de celles "saines" et "endommagees/mortes" ont ensuite ete utilises pour modeliser la croissance de P. ûuorescens SV3 exposee aux produits chimiques. La reduction nette dans la croissance de population est une consequence du fait que de plus en plus de cellules sont incapables de se reproduire, plutt que du fait d'une croissance plus lente de l'ensemble de la population. De plus, la proportion de cellules endommagees est correllee au dosage du compose chimique. Les résultats obtenus nous ont permis de conclure que le test oligotrophique que nous avons developpe peut tre utilise pour l'évaluation de la toxicité de produits chimiques sur différents modèles bacteriens. Des tests multiples peuvent tre lances en parallèle et les effets sont mesures en l'espace de huit heures. Par ailleurs, nous en déduisons que les produits chimiques exercént un effet sur la croissance des cellules de P. ûuorescens SV3, qui est heterogène parmi les cellules dans la population et depend du produit chimique. Il est intéressant de noter que dans les mmes tests d'exposition avec P. ûuorescens SV3, nous avons observe que certains composes qui n'ont pas conduit à une reduction du taux de la croissance nette de la population, ont cause des effets mesurables sur les cellule saines. Ceci a ete essentiellement observe dans la portion "saine" des cellules en tant qu'augmentation du signal de la fluorescence de 1ΈΒ. D'abord nous avons montre que SYT09/EB était une com¬binaison de colorants plus utile que celle de SYT09/PI parce que la fluorescence du PI a tendance à augmenter uniquement lorsque les cellules sont effectivement mortes, et non pas dans les cellules saines (moins de deux fois plus). Par opposi¬tion, la fluorescence moyenne de l'EB dans les cellules saines augmente jusqu'à huit fois plus après exposition aux composes toxiques. Tous les composes, mme aux plus basses concentrations, induisent une augmentation mesurable de la fluorescence moy¬enne de 1ΈΒ, plus particulièrement après deux heures d'incubation. Cet effet s'est revele tre transitoire pour les cellules exposees aux 2CNP et 4CP, mais est chro¬nique pour les cellules incubees avec le TD et le NAH (entranant la mort cellulaire). Afin de comprendre les mécanismes qui sous-tendent les effets observes, nous avons utilise des decoupleurs d'energie ou de membrane. L'augmentation du signal EB dans les populations causee par des produits chimiques ressemblait à celle exerce par le chelateur des ions divalents EDTA. Cependant, les intensités du signal EB des cellules exposees aux produits chimiques testees n'ont jamais atteint les valeurs des cellules traitees avec l'EDTA ou pasteurises. Nous en concluons que le test oli- gotrophique utilisant la coloration (SYT09/)EB des cellules exposees ou non à un produit chimique est utile afin d'evaluer l'effet toxique exerce par les polluants sur la physiologie bacterienne. Afin de mieux comprendre la reaction d'un système de defense par pompe à efflux après exposition à une toxine, nous avons étudié la toxicité du 2-hydroxybiphenyl (2-HBP) sur Pseudomonas azeiaica HBP1. Nous avons montre que le 2-HBP exerce une toxicité mme sur HBP1, mais uniquement à des concentrations supérieures à 0.5 mM. Au-dessus de cette concentration, des pertes transitoires d'intégrité et de polarization membranaire ont lieu, comme cela nous a ete montre par coloration des cellules en croissance. Les cellules sont finalement capables de se rétablir et de reprendre leur croissance sur 2-HBP. La forte resistance de P. azeiaica HBP1 h 2-HBP physiologie bacterienne s'est revele tre le résultat d'un système de pompe h efflux de type MexABOprM qui contre-balance l'influx passif de ce compose h travers la membrane. Nous avons montre, en construisant des mutants avec des insertions dans les gènes mexA, mexB and oprM et des fusions avec le gène rapporteur gfp, que l'altération de n'importe quelle partie du système d'efflux conduisait à accroître l'accumulation de 2-HBP dans la cellule, en comparaison avec la souche sauvage HBP1, provoquant une diminution de la resistance au 2-HBP ainsi qu'une baisse du taux de reproduction des cellules. Des systèmes d'efflux similaires sont répandus chez de nombreuses espèces bactériennes. Ils seraient responsables de la resistance aux produits chimiques tels que les colorants fluorescents (bromure d'ethidium) et des antibiotiques. Nous concluons que la resistance de P. azelaica HBP1 à 2-HBP est principalement due à un système d'efflux efficace et que 2-HBP, à des concentrations elevees, exerce un effet deletère sur la membrane bacterienne. En se basant sur le comptage des cellules avec la FC, nous avons developpe ensuite une methode pour evaluer la biodegradabilite de polluants tels que le 2-HBP ainsi que les antibiotiques (acide nalidixique (Nal), ampicilline (AMP) ou sulfamethoxazole (SMX)) à de faibles concentrations lmg par L et moins), par le suivi de la croissance spécifique sur le compose de cultures microbiennes pures et mixtes. En utilisant un comptage precis de faibles quantités de cellules nous avons pu demontrer que la croissance spécifique sur ces composes est possible. Nous avons pu illustrer la precision du comptage par cytometrie de flux à faible quantité de cellules (jusqu'à 10 3 cellules par ml). Ensuite, nous avons teste s'il était possible de suivre dynamiquement la croissance de la population de cellules sur faibles concentrations de substrats, en utilisant P. azelaica HBP1. Une relation parfaite a ete trouvee entre le taux de croissance, le rendement et les concentrations de 2-HBP (entre 0.1 et 5 mg par L). En mélangeant HBP1 à de la boue active, nous avons pu montrer que le rendement en communauté mixtes pouvait tre bien inférieur qu'en culture pure. Ceci étant peut tre le résultat d'une perte d'intermédiaires métaboliques. Nous avons ensuite isole de nouvelles souches à partir de la boue active en utilisant le 2-HBP ou des antibiotiques (Nal, AMP, SMX) h basses concentrations (0.1-1 mg par L) comme seules sources de carbone et d'energie. En combinaison avec ceci, nous avons également utilise des microplaques PAO. Les souches purifiees ont ensuite ete examinees pour leurs croissances sur leurs substrats respectifs. De faon intéressante, toutes ces souches ont montre qu'elles ne pouvaient pas survivre à des concentrations de substrats supérieures à 1 ou 10 mg par L. Ainsi, il existe des bacteries qui contribuent à la degradation de composes à basses concentrations de polluant mais sont inhibes lorsque ces concentrations deviennent plus hautes. Finalement, nous avons cherche à savoir s'il est possible de detecter une croissance spécifique à une biomasse au depend d'un polluant, en partant d'une communauté microbienne. Ainsi, nous nous sommes concentre sur certains composes et avons mesure l'augmentation de la biomasse d'une communauté grce à la cytometrie de flux. Nous avons compte deux communautés de depart distinctes: (i) une dilution d'eau du Lac Léman, et une dilution de boue active d'une station d'épuration. Nous avons observe que la plupart des composes testes ont entrane une augmentation de la biomasse de depart par rapport au control sans addition de source de carbone. Néanmoins, les échantillons du lac Léman et de la station d'épuration différaient largement (s'excluant mutuellement l'un l'autre) dans leur capacité à degrader les composes chimiques. Dans deux cas provenant de la station d'épuration, le mme type de communauté microbienne s'est developpe après exposition aux composes, comme l'a démontré l'analyse TRFLP sur les fragments d'ARN 16S purifie de la communauté et amplifie par PCR. Afin de tester correctement la biodegradabilite d'un compose, il est donc important d'utiliser des communautés de depart de différentes origines Nous en concluons que le comptage par cytometrie de flux peut tre un outil de grande utilité pour mettre en valeur la biodegradabillite et la toxicité des composes chimiques.

Early stage disc degeneration does not have an appreciable affect on stiffness and load transfer following vertebroplasty and kyphoplasty.

Vertebroplasty and kyphoplasty have been reported to alter the mechanical behavior of the treated and adjacent-level segments, and have been suggested to increase the risk for adjacent-level fractures. The intervertebral disc (IVD) plays an important role in the mechanical behavior of vertebral motion segments. Comparisons between normal and degenerative IVD motion segments following cement augmentation have yet to be reported. A microstructural finite element model of a degenerative IVD motion segment was constructed from micro-CT images. Microdamage within the vertebral body trabecular structure was used to simulate a slightly (I = 83.5% of intact stiffness), moderately (II = 57.8% of intact stiffness), and severely (III = 16.0% of intact stiffness) damaged motion segment. Six variable geometry single-segment cement repair strategies (models A-F) were studied at each damage level (I-III). IVD and bone stresses, and motion segment stiffness, were compared with the intact and baseline damage models (untreated), as well as, previous findings using normal IVD models with the same repair strategies. Overall, small differences were observed in motion segment stiffness and average stresses between the degenerative and normal disc repair models. We did however observe a reduction in endplate bulge and a redistribution in the microstructural tissue level stresses across both endplates and in the treated segment following early stage IVD degeneration. The cement augmentation strategy placing bone cement along the periphery of the vertebra (model E) proved to be the most advantageous in treating the degenerative IVD models by showing larger reductions in the average bone stresses (vertebral and endplate) as compared to the normal IVD models. Furthermore, only this repair strategy, and the complete cement fill strategy (model F), were able to restore the slightly damaged (I) motion segment stiffness above pre-damaged (intact) levels. Early stage IVD degeneration does not have an appreciable effect in motion segment stiffness and average stresses in the treated and adjacent-level segments following vertebroplasty and kyphoplasty. Placing bone cement in the periphery of the damaged vertebra in a degenerative IVD motion segment, minimizes load transfer, and may reduce the likelihood of adjacent-level fractures.