Régulation du canal à sodium épithélial par le sodim extracellulaire et développement d'un microsystème intégré pour l'étude électrophysiologique sur ovocytes de "Xenopus laevis"

Résumé : La première partie de ce travail de thèse est consacrée au canal à sodium épithélial (ENaC), l'élément clé du transport transépithélial de Na+ dans le néphron distal, le colon et les voies aériennes. Ce canal est impliqué dans certaines formes génétiques d'hypo- et d'hypertension (PHA I, syndrome de Liddle), mais aussi, indirectement, dans la mucoviscidose. La réabsorption transépithéliale de Na+ est principalement régulée par des hormones (aldostérone, vasopressine), mais aussi directement par le Na+, via deux phénomènes distincts, la « feedback inhibition » et la « self-inhibition » (SI). Ce second phénomène est dépendant de la concentration de Na+ extracellulaire, et montre une cinétique rapide (constante de temps d'environ 3 s). Son rôle physiologique serait d'assurer l'homogénéité de la réabsorption de Na+ et d'empêcher que celle-ci soit excessive lorsque les concentrations de Na+ sont élevées. Différents éléments appuient l'hypothèse de la présence d'un site de détection de la concentration du Na+ extracellulaire sur ENaC, gouvernant la SI. L'objectif de ce premier projet est de démontrer l'existence du site de détection impliqué dans la SI et de déterminer ses propriétés physiologiques et sa localisation. Nous avons montré que les caractéristiques de la SI (en termes de sélectivité et affinité ionique) sont différentes des propriétés de conduction du canal. Ainsi, nos résultats confirment l'hypothèse de l'existence d'un site de détection du Na+ (responsable de la transmission de l'information au mécanisme de contrôle de l'ouverture du canal), différent du site de conduction. Par ailleurs, ce site présente une affinité basse et indépendante du voltage pour le Na+ et le Li+ extracellulaires. Le site semble donc être localisé dans le domaine extracellulaire, plutôt que transmembranaire, de la protéine. L'étape suivante consiste alors à localiser précisément le site sur le canal. Des études précédentes, ainsi que des résultats préliminaires récemment obtenus, mettent en avant le rôle dans la self-inhibition du premiers tiers des boucles extracellulaires des sous-unités α et γ du canal. Le second projet tire son origine des limitations de la méthode classique pour l'étude des canaux ioniques, après expression dans les ovocytes de Xenopus laevis, par la méthode du voltage-clamp à deux électrodes, en particulier les limitations dues à la lenteur des échanges de solutions. En outre, cette méthode souffre de nombreux désavantages (manipulations délicates et peu rapides, grands volumes de solution requis). Plusieurs systèmes améliorés ont été élaborés, mais aucun ne corrige tous les désavantages de la méthode classique Ainsi, l'objectif ici est le développement d'un système, pour l'étude électrophysiologique sur ovocytes, présentant les caractéristiques suivantes : manipulation des cellules facilitée et réduite, volumes de solution de perfusion faibles et vitesse rapide d'échange de la perfusion. Un microsystème intégré sur une puce a été élaboré. Ces capacités de mesure ont été testées en utilisant des ovocytes exprimant ENaC. Des résultats similaires (courbes IV, courbes dose-réponse au benzamil) à ceux obtenus avec le système traditionnel ont été enregistrés avec le microsystème. Le temps d'échange de solution a été estimé à ~20 ms et des temps effectifs de changement ont été déterminés comme étant 8 fois plus court avec le nouveau système comparé au classique. Finalement, la SI a été étudiée et il apparaît que sa cinétique est 3 fois plus rapide que ce qui a été estimé précédemment avec le système traditionnel et son amplitude de 10 à 20 % plus importante. Le nouveau microsystème intégré apparaît donc comme adapté à la mesure électrophysiologique sur ovocytes de Xenopus, et possèdent des caractéristiques appropriées à l'étude de phénomènes à cinétique rapide, mais aussi à des applications de type « high throughput screening ». Summary : The first part of the thesis is related to the Epithelial Sodium Channel (ENaC), which is a key component of the transepithelial Na+ transport in the distal nephron, colon and airways. This channel is involved in hypo- and hypertensive syndrome (PHA I, Liddle syndrome), but also indirectly in cystic fibrosis. The transepithelial reabsorption of Na+ is mainly regulated by hormones (aldosterone, vasopressin), but also directly by Na+ itself, via two distinct phenomena, feedback inhibition and self-inhibition. This latter phenomenon is dependant on the extracellular Na+ concentration and has rapid kinetics (time constant of about 3 s). Its physiological role would be to prevent excessive Na+ reabsorption and ensure this reabsorption is homogenous. Several pieces of evidence enable to propose the hypothesis of an extracellular Na+ sensing site on ENaC, governing self-inhibition. The aim of this first project is to demonstrate the existence of the sensing site involved in self-inhibition and to determine its physiological properties and localization. We show self-inhibition characteristics (ionic selectivity and affinity) are different from the conducting properties of the channel. Our results support thus the hypothesis that the Na+ sensing site (responsible of the transmission of the information about the extracellular Na+ concentration to the channel gating mechanism), is different from the channel conduction site. Furthermore, the site has a low and voltage-insensitive affinity for extracellular Na+ or Li+. This site appears to be located in the extracellular domain rather than in the transmembrane part of the channel protein. The next step is then to precisely localize the site on the channel. Some previous studies and preliminary results we recently obtained highlight the role of the first third of the extracellular loop of the α and γ subunits of the channel in self-inhibition. The second project originates in the limitation of the classical two-electrode voltageclamp system classically used to study ion channels expressed in Xenopus /aevis oocytes, in particular limitations related to the slow solution exchange time. In addition, this technique undergoes several drawbacks (delicate manipulations, time consumption volumes). Several improved systems have been built up, but none corrected all these detriments. The aim of this second study is thus to develop a system for electrophysiological study on oocytes featuring an easy and reduced cell handling, small necessary perfusion volumes and fast fluidic exchange. This last feature establishes the link with the first project, as it should enable to improve the kinetics analysis of self-inhibition. A PDMS chip-based microsystem has been elaborated. Its electrophysiological measurement abilities have been tested using oocytes expressing ENaC. Similar measurements (IV curves of benzamil-sensitive currents, benzamil dose-response curves) have been obtained with this system, compared to the traditional one. The solution exchange time has been estimated at N20 ms and effective exchange times (on inward currents) have been determined as 8 times faster with the novel system compared to the classical one. Finally, self-inhibition has been studied and it appears its kinetics is 3 times faster and its amplitude 10 to 20 % higher than what has been previously estimated with the traditional system. The novel integrated microsystem appears therefore to be convenient for electrophysiological measurement on Xenopus oocytes, and displays features suitable for the study of fast kinetics phenomenon, but also high throughput screening applications. Résumé destiné large public : Le corps humain est composé d'organes, eux-mêmes constitués d'un très grand nombre de cellules. Chaque cellule possède une paroi appelée membrane cellulaire qui sépare l'intérieur de cette cellule (milieu intracellulaire) du liquide (milieu extracellulaire) dans lequel elle baigne. Le maintien de la composition stable de ce milieu extracellulaire est essentiel pour la survie des cellules et donc de l'organisme. Le sodium est un des composants majeurs du milieu extracellulaire, sa quantité dans celui-ci doit être particulièrement contrôlée. Le sodium joue en effet un rôle important : il conditionne le volume de ce liquide extracellulaire, donc, par la même, du sang. Ainsi, une grande quantité de sodium présente dans ce milieu va de paire avec une augmentation du volume sanguin, ce qui conduit l'organisme à souffrir d'hypertension. On se rend donc compte qu'il est très important de contrôler la quantité de sodium présente dans les différents liquides de l'organisme. Les apports de sodium dans l'organisme se font par l'alimentation, mais la quantité de sodium présente dans le liquide extracellulaire est contrôlée de manière très précise par le rein. Au niveau de cet organe, on appelle urine primaire le liquide résultant de la filtration du sang. Elle contient de nombreuses substances, des petites molécules, dont l'organisme a besoin (sodium, glucose...), qui sont ensuite récupérées dans l'organe. A la sortie du rein, l'urine finale ne contient plus que l'excédent de ces substances, ainsi que des déchets à éliminer. La récupération du sodium est plus ou moins importante, en fonction des ajustements à apporter à la quantité présente dans le liquide extracellulaire. Elle a lieu grâce à la présence de protéines, dans les membranes des cellules du rein, capables de le transporter et de le faire transiter de l'urine primaire vers le liquide extracellulaire, qui assurera ensuite sa distribution dans l'ensemble de l'organisme. Parmi ces protéines « transporteurs de sodium », nous nous intéressons à une protéine en particulier, appelée ENaC. Il a été montré qu'elle jouait un rôle important dans cette récupération de sodium, elle est en effet impliquée dans des maladies génétiques conduisant à l'hypo- ou à l'hypertension. De précédents travaux ont montré que lorsque le sodium est présent en faible quantité dans l'urine primaire, cette protéine permet d'en récupérer une très grande partie. A l'inverse, lorsque cette quantité de sodium dans l'urine primaire est importante, sa récupération par le biais d'ENaC est réduite. On parle alors d'autorégulation : la protéine elle-même est capable d'adapter son activité de transport en fonction des conditions. Ce phénomène d'autorégulation constitue a priori un mécanisme préventif visant à éviter une trop grande récupération de sodium, limitant ainsi les risques d'hypertension. La première partie de ce travail de thèse a ainsi consisté à clarifier le mécanisme d'autorégulation de la protéine ENaC. Ce phénomène se caractérise en particulier par sa grande vitesse, ce qui le rend difficile à étudier par les méthodes traditionnelles. Nous avons donc, dans une deuxième partie, développé un nouveau système permettant de mieux décrire et analyser cette « autorégulation » d'ENaC. Ce second projet a été mené en collaboration avec l'équipe de Martin Gijs de l'EPFL.

Pédiatrie. 1. Comment favoriser le développement de l'oralité en néonatologie [Pediatrics. How can we improve oral feeding in the neonatal intensive care unit?].

Preterm or sick neonates are frequently hampered in establishing a safe and efficient oral feeding. This can delay hospital discharge and impact on parent-child bonding, growth or neurodevelopment. Recent researches identified a pattern of interventions that could allow to reduce these troubles and to shorten hospital stays.

Etat des lieux et potentiel de l'agriculture urbaine en Suisse : analyse de deux projets d'agriculture urbaine sous l'angle des régimes institutionnels des ressources naturelles

Ce travail de recherche dresse un panorama de l'état du développement des pratiques d'agriculture urbaine en Suisse et analyse le potentiel que celles-ci pourraient y développer, compte tenu des particularités du contexte national. La démarche adoptée suit une logique allant du général au particulier, de la théorie à la pratique, du descriptif vers l'analytique. Dans un premier temps, l'agriculture urbaine est abordée sous un angle conceptuel, comprenant un retour historique sur la relation ville-campagne et sur l'apparition récente du terme d'agriculture urbaine, un tour d'horizon de la littérature sur le sujet, une revue de ses diverses approches scientifiques et la circonscription des enjeux de sa définition. Dans un deuxième temps, l'agriculture urbaine est envisagée sous sa forme pratique, en Suisse comme à l'étranger. En ressort un inventaire étendu de ses différents types de mises en application, auquel correspond un panel d'atouts identifiés selon les trois versants du développement durable : social, écologique et économique. En troisième lieu les spécificités du contexte helvétique sont étudiées afin de comprendre quel est le cadre dans lequel le potentiel de l'agriculture urbaine pourrait se développer. Finalement, ce sont deux cas concrets d'agriculture urbaine qui sont analysés et évalués dans les détails, selon l'approche dite des régimes institutionnels des ressources naturelles (RIRN): le « plantage » lausannois du quartier de la Bourdonnette et le Stadiongarten dans le quartier Kreis 5 à Zurich. Au fil de cette recherche, il apparaît que l'agriculture urbaine révèle toute une série d'avantages en termes de développement durable, alors même que les villes suisses sont unanimement reconnues comme présentant un déficit dans ce domaine. De même, malgré les bienfaits importants que présentent ses diverses pratiques, l'agriculture urbaine reste encore très peu répandue en Suisse, le concept lui-même n'apparaissant que très rarement dans le discours des pouvoirs publics. Le principal frein à l'agriculture en ville est identifié comme étant le manque d'espace disponible dans les agglomérations, contrainte pourtant largement surmontable en y regardant de plus près. De par sa configuration topographique, le territoire suisse est particulièrement sujet à une étroite proximité entre espaces urbains et étendues agricoles, accroissant de ce fait la problématique de l'étalement urbain et du mitage du paysage. Parmi les enjeux de la lutte contre ces phénomènes concomitants, l'agriculture urbaine aurait un rôle important à jouer. En conclusion, une série de recommandations sont proposées afin que les projets d'agriculture urbaine puissent se développer et perdurer en Suisse. Abstract : This research paper provides an overview of the state of development of urban agriculture practices in Switzerland. It analyzes their potential of expansion while taking into account the particularities of the national context. The method follows a general to particular, theory to practice and descriptive to analytical reasoning. Firstly, urban agriculture is approached through a conceptual view, including a historical overview of the relationship between town and country and of the recent appearance of the term "urban agriculture". An outline of the literature on the subject, an examination of its various scientific approaches and riding issues of its definition are elaborated as well. In a second step, urban agriculture is considered in its practical form, both in Switzerland and abroad. From this we created an extensive inventory of various types of implementations which corresponds to a panel of assets identified according to the three aspects of sustainable development: social, ecology and economics. Thirdly the specificities of Swiss context are studied in order to understand the frame in which the potential of urban agriculture could be developed. Finally, two case studies of urban agriculture are analyzed and evaluated in detail, according to the so-called institutional regimes of natural resources (RIRN) approach: the "plantage" of the Bourdonnette neighborhood in Lausanne and the "Stadiongarten" in the Kreis 5 neighborhood in Zurich. Throughout this research, urban agriculture reveals a number of advantages in terms of sustainable development, even though the Swiss cities are unanimously recognized as having a deficit in this area. As well, despite the significant benefits that are its various practices, urban agriculture is still very uncommon in Switzerland, the concept itself appearing only rarely in public debates. The main obstacle to city agriculture is identified as the lack of available space in urban areas, however this constraint can easily be surpassed. By its topographical configuration, Switzerland is particularly prone to a close proximity between urban and agricultural spaces, thereby increasing the problems of urban sprawl. Among the stakes in the struggle against these interrelated phenomena, urban agriculture could play an important role. In conclusion, a series of recommendations are proposed so that urban agriculture projects can grow and persist in Switzerland.

Apprendre dans l'urgence

Nous avons effectué une étude dans le but d'investiger les stratégies utilisées par les ambulanciers pour préserver leur santé. Parmi les stratégies que nous avons identifiées, celles contribuant au maintien et au développement des compétences nous ont semblé particulièrement intéressantes car elles permettent de réduire le stress lié à la peur de l'erreur. Elles permettent aussi aux ambulanciers "d'apprivoiser l'urgence" en leur donnant la possibilité de jouer un rôle actif face aux difficultés rencontrées. Nous présentons quelques-unes de ces stratégies dans cet article.

L'analyse économique face à l'épuisement des ressources naturelles, de William Stanley Jevons à Harold Hotelling (1865-1931) : le cas de énergies fossiles

L'épuisement des énergies fossiles est un thème d'actualité dont les prémices datent, selon l'opinion courante, des années 1970 et du premier choc pétrolier. En réalité, c'est une préoccupation plus ancienne, intimement liée à l'ère industrielle. Dans la deuxième partie du XIXème siècle, les économistes se sont penchés sur la question de l'épuisement des minerais, 'objet non identifié' jusqu'alors et nécessitant la mise sur pied de nouveaux outils d'analyse (effet-rebond chez Jevons, rente minière chez Marshall-Einaudi notamment). Avec le progrès des techniques et l'apparition de nouvelles énergies (pétrole, hydro-électricité), leurs craintes de déclin industriel se sont progressivement dissipées dans les années 1910 et 1920. Mais ces évolutions tenant à l'histoire des faits ne sont pas les seules à considérer. Des facteurs internes à la discipline économique, comme l'émergence du marginalisme dans les années 1870 et de la théorie de l'épargne et du capital dans les années 1890, ont aussi changé le regard des économistes sur la question de l'épuisement des ressources. Pourquoi ? Comment ? Quels enseignements peut-on en tirer pour les défis environnementaux d'aujourd'hui ? Voilà les questions qui sont traitées dans ce travail de thèse.

Evaluation de la satisfaction des infirmiers(-ères): développement et validation d'un nouvel outil d'analyse [Evaluation of satisfaction of nurses: development and validation of a new analysis tool]

A new device for the analyses of nurses' satisfaction has been developed and validated on two types of general and intensive treatments at the University Hospital in Vaudois, Switzerland. A questionnaire has been elaborated for identifying the variables linked with characteristics of the nurse's work, as well as personal variables of the employer which could have an influence on the level of satisfaction. In identifying the sources of satisfaction and dissatisfaction, it has been possible to propose recommendations and corrective measures in order to improve the level of global satisfaction of the nursing team.

Sémiotique, culture et développement psychologique

Ce livre propose une perspective novatrice en psychologie qui intègre la culture à titre constitutif dans son approche du développement. Comment les productions humaines contribuent-elles au développement psychologique ? Au sens fort, comment produisent-elles le psychisme ? Et comment, en les étudiant, en saisir les développements originaux chez les sujets dans leurs contextes de production ? Les recherches présentées dans cet ouvrage portent ainsi sur les dimensions matérielles de la culture dans l'avènement et le fonctionnement du psychisme, en intégrant également le langage et d'autres dimensions idéelles de celle-ci. Les textes de cet ouvrage s'inscrivent dans un dialogue interdisciplinaire, replaçant la psychologie dans le cercle des sciences humaines et sociales, requestionnant de facto son épistémologie et ses méthodes.

La Suisse et l'Afrique du Sud, 1945-1990 : commerce, finance et achats d'or durant l'apartheid

Ce travail se concentre sur le rôle des échanges commerciaux, des mouvements de capitaux et du négoce de l'or dans les relations entre la Suisse et l'Afrique du Sud de 1945 à 1990, sans faire l'impasse sur les dimensions politiques et sociales et sur le contexte international, dont l'influence sur les liens économiques bilatéraux est significative. Ce constat est d'autant plus pertinent en ce qui concerne les rapports avec un Etat engagé dans une politique basée sur la discrimination et l'oppression raciales, politique qui sera l'objet, dès la fin des années 1940 de critiques reposant sur les droits de l'homme et l'anticolonialisme. D'abord cantonnées au sein de l'Assemblée générale de l'ONU, ces attaques contre la politique de l'apartheid seront relayées, dès le début des années 1960, par des associations antiracistes dans le monde entier, et évolueront, tardivement, vers une politique étatique de sanctions économiques internationales, prises à grande échelle dès le milieu des années 1980. Dans ce contexte, il apparaît que les facteurs principalement d'ordre économique mais également fondés sur une proximité idéologique ayant conduit à l'établissement, dès la fin des années 1940, d'un «climat de confiance »réciproque entre les milieux industriels et bancaires helvétiques et l'establishment blanc sud-africain, aient été suffisamment solides pour perdurer jusqu'à la fin de l'apartheid. De plus, le développement des liens d'affaires entre les deux pays a été favorisé par la politique du gouvernement helvétique vis-à-vis du régime de Pretoria. En effet, si la Suisse officielle «condamne moralement» l'apartheid, elle se montrera inflexible dans son refus d'appliquer des mesures économiques contraignantes. Ce travail vise en premier lieu à améliorer la compréhension du rôle des grandes banques suisses dans la commercialisation de l'or sud-africain et, plus largement, dans l'évolution du marché international du métal jaune. L'intérêt scientifique de creuser ce domaine peut être résumé en trois points. Premièrement, ce champ a été peu approfondi dans l'historiographie sur les rapports économiques entre la Suisse et l'Afrique du Sud, bien que le négoce de l'or représente un élément crucial dans le renforcement des liens d'affaires entre les deux pays et qu'il ait été grandement facilité par la politique des autorités helvétiques en matière d'or. De plus, la volonté des grandes banques suisses d'obtenir un arrangement privilégié pour la commercialisation de l'or sud-africain constitue également un élément explicatif de l'intérêt accru de la place financière helvétique à investir en Afrique du Sud dès la fin du Second Conflit mondial. En fait, exportations de capitaux et négoce de l'or sont intrinsèquement liés. Si la place financière helvétique s'est profilée dès la fin de la Première Guerre mondiale comme un centre de premier ordre, il semble - et cela constitue le deuxième intérêt d'approfondir la thématique du négoce de l'or - que les établissements bancaires suisses estimaient que leur compétitivité en tant que place financière internationale serait consolidée grâce au contrôle de la commercialisation du métal jaune du premier producteur mondial. Et, selon l'hypothèse développée dans ce travail, le commerce de l'or a effectivement joué un rôle significatif dans le développement spectaculaire de la place financière suisse durant les soixante dernières années. Troisièmement, la bataille qui se joue autour du contrôle du commerce de l'or sud-africain dès les années 1950 donne un éclairage original à l'analyse historique de la rivalité entre les places financières londonienne et suisse, un aspect encore largement inexploré dans les relations économiques entre la Grande-Bretagne et la Suisse.