Effect of hypoxia on cerebral blood flow regulation during rest and exercise : role of cerebral oxygen delivery on performance

Adequate supply of oxygen to the brain is critical for maintaining normal brain function. Severe hypoxia, such as that experienced during high altitude ascent, presents a unique challenge to brain oxygen (O2) supply. During high-intensity exercise, hyperventilation-induced hypocapnia leads to cerebral vasoconstriction, followed by reductions in cerebral blood flow (CBF), oxygen delivery (DO2), and tissue oxygenation. This reduced O2 supply to the brain could potentially account for the reduced performance typically observed during exercise in severe hypoxic conditions. The aims of this thesis were to document the effect of acute and chronic exposure to hypoxia on CBF control, and to determine the role of cerebral DO2 and tissue oxygenation in limiting performance during exercise in severe hypoxia. We assessed CBF, arterial O2 content (CaO2), haemoglobin concentration ([Hb]), partial pressure of arterial O2 (PaO2), cerebrovascular CO2 reactivity, ventilatory response to CO2, cerebral autoregulation (CA), and estimated cerebral DO2 (CBF ⨉ CaO2) at sea level (SL), upon ascent to 5,260 m (ALT1), and following 16 days of acclimatisation to 5,260 m (ALT16). We found an increase in CBF despite an elevated cerebrovascular CO2 reactivity at ALT1, which coincided with a reduced CA. Meanwhile, PaO2 was greatly decreased despite increased ventilatory drive at ALT1, resulting in a concomitant decrease in CaO2. At ALT16, CBF decreased towards SL values, while cerebrovascular CO2 reactivity and ventilatory drive were further elevated. Acclimatisation increased PaO2, [Hb], and therefore CaO2 at ALT16, but these changes did not improve CA compared to ALT1. No differences were observed in cerebral DO2 across SL, ALT1, and ALT16. Our findings demonstrate that cerebral DO2 is maintained during both acute and chronic exposure to 5,260 m, due to the reciprocal changes in CBF and CaO2. We measured middle cerebral artery velocity (MCAv: index of CBF), cerebral DO2, ventilation (VE), and performance during incremental cycling to exhaustion and 15km time trial cycling in both normoxia and severe hypoxia (11% O2, normobaric), with and without added CO2 to the inspirate (CO2 breathing). We found MCAv was higher during exercise in severe hypoxia compared in normoxia, while cerebral tissue oxygenation and DO2 were reduced. CO2 breathing was effective in preventing the development of hyperventilation-induced hypocapnia during intense exercise in both normoxia and hypoxia. As a result, we were able to increase both MCAv and cerebral DO2 during exercise in hypoxia with our CO2 breathing setup. However, we concomitantly increased VE and PaO2 (and presumably respiratory work) due to the increased hypercapnic stimuli with CO2 breathing, which subsequently contributed to the cerebral DO2 increase during hypoxic exercise. While we effectively restored cerebral DO2 during exercise in hypoxia to normoxic values with CO2 breathing, we did not observe any improvement in cerebral tissue oxygenation or exercise performance. Accordingly, our findings do not support the role of reduced cerebral DO2 in limiting exercise performance in severe hypoxia. -- Un apport adéquat en oxygène au niveau du cerveau est primordial pour le maintien des fonctions cérébrales normales. L'hypoxie sévère, telle qu'expérimentée au cours d'ascensions en haute altitude, présente un défi unique pour l'apport cérébral en oxygène (O2). Lors d'exercices à haute intensité, l'hypocapnie induite par l'hyperventilation entraîne une vasoconstriction cérébrale suivie par une réduction du flux sanguin cérébral (CBF), de l'apport en oxygène (DO2), ainsi que de l'oxygénation tissulaire. Cette réduction de l'apport en O2 au cerveau pourrait potentiellement être responsable de la diminution de performance observée au cours d'exercices en condition d'hypoxie sévère. Les buts de cette thèse étaient de documenter l'effet de l'exposition aiguë et chronique à l'hypoxie sur le contrôle du CBF, ainsi que de déterminer le rôle du DO2 cérébral et de l'oxygénation tissulaire comme facteurs limitant la performance lors d'exercices en hypoxie sévère. Nous avons mesuré CBF, le contenu artériel en oxygène (CaO2), la concentration en hémoglobine ([Hb]), la pression partielle artérielle en O2 (PaO2), la réactivité cérébrovasculaire au CO2, la réponse ventilatoire au CO2, et l'autorégulation cérébrale sanguine (CA), et estimé DO2 cérébral (CBF x CaO2), au niveau de la mer (SL), au premier jour à 5.260 m (ALT1) et après seize jours d'acclimatation à 5.260 m (ALT16). Nous avons trouvé des augmentations du CBF et de la réactivité cérébrovasculaire au CO2 après une ascension à 5.260 m. Ces augmentations coïncidaient avec une réduction de l'autorégulation cérébrale. Simultanément, la PaO2 était grandement réduite, malgré l'augmentation de la ventilation (VE), résultant en une diminution de la CaO2. Après seize jours d'acclimatation à 5.260 m, le CBF revenait autour des valeurs observées au niveau de la mer, alors que la réactivité cérébrovasculaire au CO2 et la VE augmentaient par rapport à ALT1. L'acclimatation augmentait la PaO2, la concentration en hémoglobine, et donc la CaO2, mais n'améliorait pas l'autorégulation cérébrale, comparé à ALT1. Aucune différence n'était observée au niveau du DO2 cérébral entre SL, ALT1 et ALT16. Nos résultats montrent que le DO2 cérébral est maintenu constant lors d'expositions aiguë et chronique à 5.260m, ce qui s'explique par la réciprocité des variations du CBF et de la CaO2. Nous avons mesuré la vitesse d'écoulement du sang dans l'artère cérébrale moyenne (MCAv : un indice du CBF), le DO2 cérébral, la VE et la performance lors d'exercice incrémentaux jusqu'à épuisement sur cycloergomètre, ainsi que des contre-la-montres de 15 km en normoxie et en hypoxie sévère (11% O2, normobarique) ; avec ajout ou non de CO2 dans le mélange gazeux inspiré. Nous avons trouvé que MCAv était plus haute pendant l'exercice hypoxique, comparé à la normoxie alors que le DO2 cérébral était réduit. L'ajout de CO2 dans le gaz inspiré était efficace pour prévenir l'hypocapnie induite par l'hyperventilation, qui se développe à l'exercice intense, à la fois en normoxie et en hypoxie. Nous avons pu augmenter MCAv et le DO2 cérébral pendant l'exercice hypoxique, grâce à l'ajout de CO2. Cependant, nous avons augmenté la VE et la PaO2 (et probablement le travail respiratoire) à cause de l'augmentation du stimulus hypercapnique. Alors que nous avons, grâce à l'ajout de CO2, efficacement restauré le DO2 cérébral au cours de l'exercice en hypoxie à des valeurs obtenues en normoxie, nous n'avons observé aucune amélioration dans l'oxygénation du tissu cérébral ou de la performance. En conséquence, nos résultats ne soutiennent pas le rôle d'un DO2 cérébral réduit comme facteur limitant de la performance en hypoxie sévère.

Metamorphism and kinetics in the Torres del Paine contact aureole

Contact aureoles provide an excellent geologic environment to study the mechanisms of metamorphic reactions in a natural system. The Torres del Paine (TP) intrusion is one of the most spectacular natural laboratories because of its excellent outcrop conditions. It formed in a period from 12.59 to 12.43 Ma and consists of three large granite and four smaller mafic batches. The oldest granite is on top, the youngest at the bottom of the granitic complex, and the granites overly the mafic laccolith. The TP intruded at a depth of 2-3 km into regional metamorphic anchizone to greenschist facies pelites, sandstones, and conglomerates of the Cerro Toro and Punta Barrosa formations. It formed a thin contact aureole of 150-400 m width. This thesis focuses on the reaction kinetics of the mineral cordierite in the contact aureole using quantitative textural analysis methods. First cordierite was formed from chlorite break¬down (zone I, ca. 480 °C, 750 bar). The second cordierite forming reaction was the muscovite break-down, which is accompanied by a modal decrease in biotite and the appearance of k- feldspar (zone II, 540-550 °C, 750 bar). Crystal sizes of the roundish, poikiloblastic cordierites were determined from microscope thin section images by manually marking each crystal. Images were then automatically processed with Matlab. The correction for the intersection probability of each crystal radius yields the crystal size distribution in the rock. Samples from zone I below the laccolith have the largest crystals (0.09 mm). Cordierites from zone II are smaller, with a maximum crystal radius of 0.057 mm. Rocks from zone II have a larger number of small cordierite crystals than rocks from zone I. A combination of these quantitative analysis with numerical modeling of nucleation and growth, is used to infer nucleation and growth parameters which are responsible for the observed mineral textures. For this, the temperature-time paths of the samples need to be known. The thermal history is complex because the main body of the intrusion was formed by several intrusive batches. The emplacement mechanism and duration of each batch can influence the thermal structure in the aureole. A possible subdivision of batches in smaller increments, so called pulses, will focus heat at the side of the intrusion. Focusing all pulses on one side increases the contact aureole size on that side, but decreases it on the other side. It forms a strongly asymmetric contact aureole. Detailed modeling shows that the relative thicknesses of the TP contact aureole above and below the intrusion (150 and 400 m) are best explained by a rapid emplacement of at least the oldest granite batch. Nevertheless, temperatures are significantly too low in all models, compared to observed mineral assemblages in the hornfelses. Hence, an other important thermal mechanisms needs to take place in the host rock. Clastic minerals in the immature sediments outside the contact aureole are hydrated due to small amounts of expelled fluids during contact metamorphism. This leads to a temperature increase of up to 50 °C. The origin of fluids can be traced by stable isotopes. Whole rock stable isotope data (6D and δ180) and chlorine concentrations in biotite document that the TP intrusion induced only very small amounts of fluid flow. Oxygen whole rock data show δ180 values between 9.0 and 10.0 %o within the first 5 m of the contact. Values increase to 13.0 - 15.0 %o further away from the intrusion. Whole rock 6D values display a more complex zoning. First, host rock values (-90 to -70 %o) smoothly decrease towards the contact by ca. 20 %o, up to a distance of ca. 150 m. This is followed by an increase of ca. 20 %o within the innermost 150 m of the aureole (-97.0 to -78 %o at the contact). The initial decrease in 6D values is interpreted to be due to Rayleigh fractionation accompanying the dehydration reactions forming cordierite, while the final increase reflects infiltration of water-rich fluids from the intrusion. An over-estimate on the quantity and the corresponding thermal effect yields a temperature increase of less than 30 °C. This suggests that fluid flow might have contributed only for a small amount to the thermal evolution of the system. A combination of the numerical growth model with the thermal model, including the hydration reaction enthalpies but neglecting fluid flow and incremental growth, can be used to numerically reproduce the observed cordierite textures in the contact aureole. This yields kinetic parameters which indicate fast cordierite crystallization before the thermal peak in the inner aureole, and continued reaction after the thermal peak in the outermost aureole. Only small temperature dependencies of the kinetic parameters seem to be needed to explain the obtained crystal size data. - Les auréoles de contact offrent un cadre géologique privilégié pour l'étude des mécanismes de réactions métamorphiques associés à la mise en place de magmas dans la croûte terrestre. Par ses conditions d'affleurements excellentes, l'intrusion de Torres del Paine représente un site exceptionnel pour améliorer nos connaissances de ces processus. La formation de cette intrusion composée de trois injections granitiques principales et de quatre injections mafiques de volume inférieur couvre une période allant de 12.50 à 12.43 Ma. Le plus vieux granite forme la partie sommitale de l'intrusion alors que l'injection la plus jeune s'observe à la base du complexe granitique; les granites recouvrent la partie mafique du laccolite. L'intrusion du Torres del Paine s'est mise en place a 2-3 km de profondeur dans un encaissant métamorphique. Cet encaissant est caractérisé par un métamorphisme régional de faciès anchizonal à schiste vert et est composé de pélites, de grès, et des conglomérats des formations du Cerro Toro et Punta Barrosa. La mise en place des différentes injections granitiques a généré une auréole de contact de 150-400 m d'épaisseur autour de l'intrusion. Cette thèse se concentre sur la cinétique de réaction associée à la formation de la cordiérite dans les auréoles de contact en utilisant des méthodes quantitatives d'analyses de texture. On observe plusieurs générations de cordiérite dans l'auréole de contact. La première cordiérite est formée par la décomposition de la chlorite (zone I, environ 480 °C, 750 bar), alors qu'une seconde génération de cordiérite est associée à la décomposition de la muscovite, laquelle est accompagnée par une diminution modale de la teneur en biotite et l'apparition de feldspath potassique (zone II, 540-550 °C, 750 bar). Les tailles des cristaux de cordiérites arrondies et blastic ont été déterminées en utilisant des images digitalisées des lames minces et en marquant individuellement chaque cristal. Les images sont ensuite traitées automatiquement à l'aide du programme Matlab. La correction de la probabilité d'intersection en fonction du rayon des cristaux permet de déterminer la distribution de la taille des cristaux dans la roche. Les échantillons de la zone I, en dessous du lacolite, sont caractérisés par de relativement grands cristaux (0.09 mm). Les cristaux de cordiérite de la zone II sont plus petits, avec un rayon maximal de 0.057 mm. Les roches de la zone II présentent un plus grand nombre de petits cristaux de cordiérite que les roches de la zone I. Une combinaison de ces analyses quantitatives avec un modèle numérique de nucléation et croissance a été utilisée pour déduire les paramètres de nucléation et croissance contrôlant les différentes textures minérales observées. Pour développer le modèle de nucléation et de croissance, il est nécessaire de connaître le chemin température - temps des échantillons. L'histoire thermique est complexe parce que l'intrusion est produite par plusieurs injections successives. En effet, le mécanisme d'emplace¬ment et la durée de chaque injection peuvent influencer la structure thermique dans l'auréole. Une subdivision des injections en plus petits incréments, appelés puises, permet de concentrer la chaleur dans les bords de l'intrusion. Une mise en place préférentielle de ces puises sur un côté de l'intrusion modifie l'apport thermique et influence la taille de l'auréole de contact produite, auréole qui devient asymétrique. Dans le cas de la première injection de granite, une modélisation détaillée montre que l'épaisseur relative de l'auréole de contact de Torres del Paine au-dessus et en dessous de l'intrusion (150 et 400 m) est mieux expliquée par un emplacement rapide du granite. Néanmoins, les températures calculées dans l'auréole de con¬tact sont trop basses pour que les modèles thermiques soient cohérants par rapport à la taille de cette auréole. Ainsi, un autre mecanisme exothermique est nécessaire pour permettre à la roche encais¬sante de produire les assemblages observés. L'observation des roches encaissantes entourant les granites montre que les minéraux clastiques dans les sédiments immatures au-dehors de l'auréole sont hydratés suite à la petite quantité de fluide expulsée durant le métamorphisme de contact et/ou la mise en place des granites. Les réactions d'hydratation peuvent permettre une augmentation de la température jusqu'à 50 °C. Afin de déterminer l'origine des fluides, une étude isotopique de roches de l'auréole de contact a été entreprise. Les isotopes stables d'oxygène et d'hydrogène sur la roche totale ainsi que la concentration en chlore dans la biotite indiquent que la mise en place des granites du Torres del Paine n'induit qu'une circulation de fluide limitée. Les données d'oxygène sur roche totale montrent des valeurs δ180 entre 9.0 et 10.0%o au sein des cinq premiers mètres du contact. Les valeurs augmentent jusqu'à 13.0 - 15.0 plus on s'éloigne de l'intrusion. Les valeurs 5D sur roche totale montrent une zonation plus complexe. Les valeurs de la roche encaissante (-90 à -70%o) diminuent progressivement d'environ 20%o depuis l'extérieur de l'auréole jusqu'à une distance d'environ 150 m du granite. Cette diminution est suivie par une augmentation d'environ 20%o au sein des 150 mètres les plus proches du contact (-97.0 à -78%o au contact). La diminution initiale des valeurs de 6D est interprétée comme la conséquence du fractionnement de Rayleigh qui accompagne les réactions de déshydratation formant la cordiérite, alors que l'augmentation finale reflète l'infiltration de fluide riche en eau venant de l'intrusion. A partir de ces résultats, le volume du fluide issu du granite ainsi que son effet thermique a pu être estimé. Ces résultats montrent que l'augmentation de température associée à ces fluides est limitée à un maximum de 30 °C. La contribution de ces fluides dans le bilan thermique est donc faible. Ces différents résultats nous ont permis de créer un modèle thermique associé à la for¬mation de l'auréole de contact qui intègre la mise en place rapide du granite et les réactions d'hydratation lors du métamorphisme. L'intégration de ce modèle thermique dans le modèle numérique de croissance minérale nous permet de calculer les textures des cordiérites. Cepen¬dant, ce modèle est dépendant de la vitesse de croissance et de nucléation de ces cordiérites. Nous avons obtenu ces paramètres en comparant les textures prédites par le modèle et les textures observées dans les roches de l'auréole de contact du Torres del Paine. Les paramètres cinétiques extraits du modèle optimisé indiquent une cristallisation rapide de la cordiérite avant le pic thermique dans la partie interne de l'auréole, et une réaction continue après le pic thermique dans la partie la plus externe de l'auréole. Seules de petites dépendances de température des paramètres de cinétique semblent être nécessaires pour expliquer les don¬nées obtenues sur la distribution des tailles de cristaux. Ces résultats apportent un éclairage nouveau sur la cinétique qui contrôle les réactions métamorphiques.

Cerebral extracellular lactate increase is predominantly non ischemic in patients with severe traumatic brain injury

Le cerveau est l'organe avec les besoins en énergie les plus élevés du corps humain, et le glucose est un substrat énergétique cérébral essentiel. Ces dernières décennies, la compréhension de la neuroénergétique a beaucoup évolué et un rôle du lactate comme substrat énergétique important a été mis en évidence, notamment suite à l'introduction du modèle de l'ANLS (astrocyte-neuron lactate shuttle). Selon celui-ci, les astrocytes convertissent le glucose en lactate par réaction de glycolyse, puis il est transporté jusqu'aux neurones qui l'utilisent comme source d'énergie à travers le cycle de Krebs. Chez l'homme, divers travaux récents ont montré que le lactate peut servir de « carburant » cérébral chez le sujet sain, après effort intense ou chez le patient diabétique. La régulation métabolique et le rôle du lactate après lésion cérébrale aiguë sont encore peu connus. Présentation de l'article Le but de ce travail a été d'étudier le métabolisme cérébral du lactate chez les patients atteints de traumatisme crânien (TCC) sévère. Nous avons émis l'hypothèse que l'augmentation du lactate cérébral chez ces patients n'était pas associée de manière prédominante à une hypoxie ou une ischémie mais plutôt à une glycolyse aérobie, et également à une perfusion cérébrale normale. L'étude a porté sur une cohorte prospective de 24 patients avec TCC sévère admis au service de médecine intensive du CHUV (centre hospitalier universitaire vaudois), monitorés par un système combinant microdialyse cérébrale (outil permettant de mesurer divers métabolites cérébraux, tels que le lactate, le pyruvate et le glucose), mesure de la pression cérébrale en oxygène et de la pression intracrânienne. Cet outil nous a permis de déterminer si l'élévation du lactate était principalement associée à une glycolyse active ou plutôt à une hypoxie. L'utilisation du CTde perfusion a permis d'évaluer la relation entre les deux patterns d'élévation du lactate (glycolytique ou hypoxique) et la perfusion cérébrale globale. Nos résultats ont montré que l'augmentation du lactate cérébral chez les patients avec TCC sévère était associée de manière prédominante à une glycolyse aérobie plutôt qu'à une hypoxie/ischémie. D'autre part, nous avons pu confirmer que les épisodes de lactate glycolytique étaient toujours associés à une perfusion cérébrale normale ou augmentée, alors que les épisodes de lactate hypoxique étaient associés à une hypoperfusion cérébrale. Conclusions et perspectives Nos résultats, qui ont permis de mieux comprendre le métabolisme cérébral du lactate chez les patients avec TCC sévère, soutiennent le concept que le lactate est produit dans des conditions aérobes et pourrait donc être utilisé comme source d'énergie par le cerveau lésé pour subvenir à des besoins augmentas. Etant donné que la dysfonction énergétique est une des probables causes de perte neuronale après traumatisme crânien, ces résultats ouvrent des perspectives thérapeutiques nouvelles après agression cérébrale chez l'homme, visant à tester un potentiel effet neuroprotecteur via l'administration de lactate exogène.

LA PAIX FAICTE A || CHAMBRAY en || tre lempereur || [et] le tres crestiẽ || Roy de france auec || leurs aliez. — [A la fin :] ¶ Imprime a paris pour philipot le cocq li- || brayre demourãt a chãbray en la rue taueau. S. d. [1508], in-4 goth. de 10 f., dont la page la plus pleine contient 36 lignes, sign. a par 6, b par 4, mar. v., fil., comp., dos orné, tr. dor. (Petit, successeur de Simier.)

Ladam (Nicaise). La Paix faicte a Chambray (1508)

Gliotransmission in the hippocampus, mechanisms and interaction with synaptic functions

SUMMARYAstrocytes represent the largest cell population in the human brain. In addition to a well established role as metabolic support for neuronal activity, in the last years these cells have been found to accomplish other important and, sometimes, unexpected functions. The tight enwrapping of synapses by astrocytic processes and the predominant expression of glutamate uptake carriers in the astrocytic rather than neuronal plasma membranes brought to the definition of a critical involvement of astrocytes in the clearance of glutamate from synaptic junctions. Moreover, several publications showed that astrocytes are able to release chemical transmitters (gliotransmitters) suggesting their active implication in the control of synaptic functions. Among gliotransmitters, the best characterized is glutamate, which has been proposed to be released from astrocytes in a Ca2+ dependent manner via exocytosis of synaptic-like microvesicles.In my thesis I present results leading to substantial advancement of the understanding of the mechanisms by which astrocytes modulate synaptic activity in the hippocampus, notably at excitatory synapses on dentate granule cells. I show that tumor necrosis factor- alpha (TNFa), a molecule that is generally involved in immune system functions, critically controls astrocyte-to-synapse communication (gliotransmission) in the brain. With constitutive levels of TNFa present, activation of purinergic G protein-coupled receptors in astrocytes, called P2Y1 receptors, induces localized intracellular calcium ([Ca2+]j) elevation in astrocytic processes (measured by two-photon microscopy) followed by glutamate release and activation of pre-synaptic NMDA receptors resulting in synaptic potentiation. In preparations lacking TNFa, astrocytes respond with identical [Ca2+]i elevations but fail to induce neuromodulation. I find that TNFa specifically controls the glutamate release step of gliotransmission. Addition of very low (picomolar) TNFa concentrations to preparations lacking the cytokine, promptly reconstitutes both normal exocytosis in cultured astrocytes and gliotransmission in hippocampal slices. These data provide the first demonstration that gliotransmission and its synaptic effects are controlled not only by astrocyte [Ca2+]i elevations but also by permissive/homeostatic factors like TNFa.In addition, I find that higher and presumably pathological TNFa concentrations do not act just permissively but instead become direct and potent triggers of glutamate release from astrocytes, leading to a strong enhancement of excitatory synaptic activity. The TNFa action, like the one observed upon P2Y1R activation, is mediated by pre-synaptic NMDA receptors, but in this case the effect is long-lasting, and not reversible. Moreover, I report that a necessary molecular target for this action of TNFa is TNFR1, one of the two specific receptors for the cytokine, as I found that TNFa was unable to induce synaptic potentiation when applied in slices from TNFR1 knock-out (Tnfrlv") mice. I then created a double transgenic mouse model where TNFR1 is knocked out in all cells but can be re-expressed selectively in astrocytes and I report that activation of the receptors in these cells is sufficient to reestablish TNFa-dependent long-lasting potentiation of synaptic activity in the TNFR1 knock-out mice.I therefore discovered that TNFa is a primary molecule displaying both permissive and instructive roles on gliotransmission controlling synaptic functions. These reports might have profound implications for the understanding of both physiological and pathological processes associated to TNFa production, including inflammatory processes in the brain.RÉSUMÉLes astrocytes sont les cellules les plus abondantes du cerveau humain. Outre leur rôle bien établi dans le support métabolique de l'activité neuronale, d'autres fonctions importantes, et parfois inattendues de ces cellules ont été mises en lumière au cours de ces dernières années. Les astrocytes entourent étroitement les synapses de leurs fins processus qui expriment fortement les transporteurs du glutamate et permettent ainsi aux astrocytes de jouer un rôle critique dans l'élimination du glutamate de la fente synaptique. Néanmoins, les astrocytes semblent être capables de jouer un rôle plus intégratif en modulant l'activité synaptique, notamment par la libération de transmetteurs (gliotransmetteurs). Le gliotransmetteur le plus étudié est le glutamate qui est libéré par l'exocytose régulée de petites vésicules ressemblant aux vésicules synaptiques (SLMVs) via un mécanisme dépendant du calcium.Les résultats présentés dans cette thèse permettent une avancée significative dans la compréhension du mode de communication de ces cellules et de leur implication dans la transmission de l'information synaptique dans l'hippocampe, notamment des synapses excitatrices des cellules granulaires du gyrus dentelé. J'ai pu montrer que le « facteur de nécrose tumorale alpha » (TNFa), une cytokine communément associée au système immunitaire, est aussi fondamentale pour la communication entre astrocyte et synapse. Lorsqu'un niveau constitutif très bas de TNFa est présent, l'activation des récepteurs purinergiques P2Y1 (des récepteurs couplés à protéine G) produit une augmentation locale de calcium (mesurée en microscopie bi-photonique) dans l'astrocyte. Cette dernière déclenche ensuite une libération de glutamate par les astrocytes conduisant à l'activation de récepteurs NMDA présynaptiques et à une augmentation de l'activité synaptique. En revanche, dans la souris TNFa knock-out cette modulation de l'activité synaptique par les astrocytes n'est pas bien qu'ils présentent toujours une excitabilité calcique normale. Nous avons démontré que le TNFa contrôle spécifiquement l'exocytose régulée des SLMVs astrocytaires en permettant la fusion synchrone de ces vésicules et la libération de glutamate à destination des récepteurs neuronaux. Ainsi, nous avons, pour la première fois, prouvé que la modulation de l'activité synaptique par l'astrocyte nécessite, pour fonctionner correctement, des facteurs « permissifs » comme le TNFa, agissant sur le mode de sécrétion du glutamate astrocytaire.J'ai pu, en outre, démontrer que le TNFa, à des concentrations plus élevées (celles que l'on peut observer lors de conditions pathologiques) provoque une très forte augmentation de l'activité synaptique, agissant non plus comme simple facteur permissif mais bien comme déclencheur de la gliotransmission. Le TNFa provoque 1'activation des récepteurs NMD A pré-synaptiques (comme dans le cas des P2Y1R) mais son effet est à long terme et irréversible. J'ai découvert que le TNFa active le récepteur TNFR1, un des deux récepteurs spécifiques pour le TNFa. Ainsi, l'application de cette cytokine sur une tranche de cerveau de souris TNFR1 knock-out ne produit aucune modification de l'activité synaptique. Pour vérifier l'implication des astrocytes dans ce processus, j'ai ensuite mis au point un modèle animal doublement transgénique qui exprime le TNFR1 uniquement dans les astrocytes. Ce dernier m'a permis de prouver que l'activation des récepteurs TNFR1 astrocytaires est suffisante pour induire une augmentation de l'activité synaptique de manière durable.Nous avons donc découvert que le TNFa possède un double rôle, à la fois un rôle permissif et actif, dans le contrôle de la gliotransmission et, par conséquent, dans la modulation de l'activité synaptique. Cette découverte peut potentiellement être d'une extrême importance pour la compréhension des mécanismes physiologiques et pathologiques associés à la production du TNFa, en particulier lors de conditions inflammatoires.RÉSUMÉ GRAND PUBLICLes astrocytes représentent la population la plus nombreuse de cellules dans le cerveau humain. On sait, néanmoins, très peu de choses sur leurs fonctions. Pendant très longtemps, les astrocytes ont uniquement été considérés comme la colle du cerveau, un substrat inerte permettant seulement de lier les cellules neuronales entre elles. Il n'y a que depuis peu que l'on a découvert de nouvelles implications de ces cellules dans le fonctionnement cérébral, comme, entre autres, une fonction de support métabolique de l'activité neuronale et un rôle dans la modulation de la neurotransmission. C'est ce dernier aspect qui fait l'objet de mon projet de thèse.Nous avons découvert que l'activité des synapses (régions qui permettent la communication d'un neurone à un autre) qui peut être potentialisée par la libération du glutamate par les astrocytes, ne peut l'être que dans des conditions astrocytaires très particulières. Nous avons, en particulier, identifié une molécule, le facteur de nécrose tumorale alpha (TNFa) qui joue un rôle critique dans cette libération de glutamate astrocytaire.Le TNFa est surtout connu pour son rôle dans le système immunitaire et le fait qu'il est massivement libéré lors de processus inflammatoires. Nous avons découvert qu'en concentration minime, correspondant à sa concentration basale, le TNFa peut néanmoins exercer un rôle indispensable en permettant la communication entre l'astrocyte et le neurone. Ce mode de fonctionnement est assez probablement représentatif d'un processus physiologique qui permet d'intégrer la communication astrocyte/neurone au fonctionnement général du cerveau. Par ailleurs, nous avons également démontré qu'en quantité plus importante, le TNFa change son mode de fonctionnement et agit comme un stimulateur direct de la libération de glutamate par l'astrocyte et induit une activation persistante de l'activité synaptique. Ce mode de fonctionnement est assez probablement représentatif d'un processus pathologique.Nous sommes également arrivés à ces conclusions grâce à la mise en place d'une nouvelle souche de souris doublement transgéniques dans lesquelles seuls les astrocytes (etnon les neurones ou les autres cellules cérébrales) sont capables d'être activés par le TNFa.

Crioterapia no pós-parto: tempo de aplicação e mudanças na temperatura perineal

Estudo descritivo com dados de dois ensaios clínicos realizados em 2008 e 2009 em uma maternidade de uma instituição filantrópica da cidade de São Paulo. Teve como objetivo descrever a temperatura perineal após a aplicação de bolsa de gelo no pós-parto normal. Três grupos com 38 puérperas cada (n=114) receberam aplicação perineal de bolsa de gelo entre 2 e 48h após o parto. Os achados indicaram que com 10 min de crioterapia as médias da temperatura perineal atingiram de 13,3 a 15,3oC, com pequena redução de temperatura ao final de aplicações de 15 e 20 minutos (2,4 e 2,7o, respectivamente). Após resfriamento por 10 min., as mulheres referiram frio e alívio e, depois de 15 a 20 min., dormência e anestesia local. Conclui-se que 10 minutos de aplicação foram suficientes para reduzir a temperatura perineal aos níveis recomendados para analgesia (10-15oC).

O efeito protetor do bicarbonato de sódio na nefropatia induzida por contraste radiológico em ratos

Contrastes radiológicos iodados - CI são causa de lesão renal aguda - LRA. Avaliar o efeito renoprotetor do bicarbonato de sódio (Bic) sobre a função renal (clearance de creatinina, Jaffé, Clcr-ml/min/100g) e o perfil oxidativo (excreção de peróxidos, PU e de malondealdeído urinários, FOX-2 e TBARs, nmol/mgCr ) em ratos com CI. Ratos machos adultos Wistar, 250-300g, tratados 1x/dia, por 5 dias, foram divididos nos grupos: Salina (solução salina 0,9%, 3ml/kg/dia, intraperitoneal-i.p.); CI (ioxitalamato de meglumina e sódio, 3ml/kg, i.p); Bic+Salina (Bic 3ml/kg, i.p, 1 hora antes e 1 hora depois da Salina); Bic+CI (Bic 3ml/kg, i.p, 1 hora antes e 1 hora depois do CI). CI induziu LRA e o Bic confirmou seu efeito renoprotetor antioxidante (Clcr/TBARs/PU Salina: 0,59±0,03/0,11±0,02/1,29±0,24 vs Bic+Salina 0,58±0,03/0,13±0,02/1,32±0,64 vs CI 0,22±0,02A/0,19±0,02A/4,77±0, 24A vs Bic+CI 0,51±0,04B/0,13±0,3B/1,80± 0,04B, A/B p<0,05). O Bic confirmou efeito protetor na LRA por CI, podendo ser considerado como possibilidade terapêutica para pacientes submetidos a CI.

La toxicologie forensique, une discipline scientifique en plein essor [Forensic toxicology, a growing scientific discipline]

La recherche de substances ayant pu jouer un rôle direct ou indirect dans la cause de la mort ou ayant pu modifier le comportement d'un individu constitue la mission première de la toxicologie forensique. L'augmentation de la consommation de substances illégales et de médicaments dans les sociétés modernes a fait connaître à la toxicologie forensique un essor très important ces dernières décennies. D'autre part, les développements technologiques analytiques ont permis d'obtenir des outils très sensibles et spécifiques pour la recherche et le dosage d'une multitude de substances dans une grande variété d'échantillons biologiques, parfois présentes à des concentrations très faibles, conséquence d'une dose équivalente à la prise d'une seule unité galénique. Forensic toxicology has to bring evidence of substances that could have been involved directly or indirectly in the cause of death or that could influence the behaviour of somebody. The increase of the consumption of illegal and legal drugs in modern societies during last decades gave a boost to forensic toxicology. Moreover, improvement with analytical technology gave tools with high degrees of sensitivity and specificity for the screening and quantification of a large amount of substances in various biological specimens, even with very low concentration resulting of a single dose of medication.

Determination of bacterial quantity by sonication in vacum-assisted closure (VAC) foams used for treatment of chronic wounds

Background: Negative pressure wound treatment is increasingly used through a Vacuum-Assisted Closure (VAC) device in complex wound situations. For this purpose, sterile polyurethane (PU) and polyvinyl alcohol (PVA) foam dressings are fitted to the wound size and covered with an adhesive drape to create an airtight seal. Little information exists about the type and quantity of microorganisms within the foams. Therefore, we investigated VAC foams after removal from the wound using a validated method (sonication) to detect the bacterial bioburden in the foam consisting as microbial biofilms.Methods: We prospectively included VAC foams (PU and PVA, KCI, Rümlamg, Switzerland) without antibacterial additions (e.g. silver), which were removed from wounds in patients with chronic ulcers from January 2007 through December 2008. Excluded were patients with acute wound infection, necrotizing fasciitis, underlying osteomyelitis or implant. Removed foams from regular changes of dressing were aseptically placed in a container with 100 ml sterile Ringer's solution. Within 4 hours after removal, foams were sonicated for 5 min at 40 kHz (as described in NEJM 2007;357:654). The resulting sonication fluid was cultured at 37°C on aerobic blood agar plates for 5 days. Microbes were quantified as No. of colony-forming units (CFU)/ml sonication fluid and identified to the species level.Results: A total of 68 foams (38 PU and 30 PVA) from 55 patients were included in the study (median age 71 years; range 33-88 years, 57% were man). Foams were removed from the following anatomic sites: sacrum (n=29), ischium (n=18), heel (n=13), calves (n=6) and ankle (n=2). The median duration of being in place was 3 days (range, 1-8 days). In all 68 foams, bacteria were found in large quantities (median 105 CFU/ml, range 102-7 CFU/ml sonication fluid. No differences were found between PU and PVA foams. One type of organisms was found in 11 (16%), two in 17 (24%) and 3 or more in 40 (60%) foams. Gram-negative rods (Escherichia coli, Proteus mirabilis, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumanii, Pseudomonas aeruginosa) were isolated in 70%, followed by Staphylococcus aureus (20%), koagulase-negative staphylococci, streptococci (8%), and enterococci (2%).Conclusion: With sonication, a high density of bacteria present in VAC foams was demonstrated after a median of 3 days. Future studies are needed to investigate whether antimicrobial-impregnated foams can reduce the bacterial load in foams and potentially improve wound healing.

Péritonites infectieuses en dialyse péritonéale: Facteurs prédictifs et complications. Etude rétrospective au CHUV de 1995 à 2010

Contexte : La dialyse péritonéale (DP) est une méthode d'épuration extra-rénale qui utilise les propriétés physiologiques du péritoine comme membrane de dialyse. Cette technique requiert la présence d'un cathéter placé chirurgicalement dans le cul-de-sac de Douglas pour permettre l'instillation d'une solution de dialyse : le dialysat. Une des complications redoutée de cette technique est la survenue de péritonites infectieuses qui nécessitent l'administration rapide d'une antibiothérapie adéquate. Les péritonites peuvent parfois entrainer le retrait du cathéter de dialyse avec un échec définitif de la technique, ou plus rarement entrainer le décès du patient. Cette étude s'intéresse aux facteurs prédictifs de cette complication. Elle recense les germes impliqués et leur sensibilité aux différents antibiotiques. Cette étude analyse également les conséquences des péritonites, telles que la durée moyenne des hospitalisations, les échecs de la technique nécessitant un transfert définitif en hémodialyse et la survenue de décès. Méthode : Il s'agit d'une étude rétrospective monocentrique portant sur le dossier des patients inclus dans le programme de dialyse péritonéale du CHUV entre le 1er janvier 1995 et le 31 décembre 2010. Résultats : Cette étude inclus 108 patients, dont 65 hommes et 43 femmes. L'âge moyen est de 52.5 ans ± 17.84 (22-87). On répertorie 113 épisodes de péritonite pour une durée cumulative de 2932.24 mois x patients. L'incidence globale de péritonite s'élève à 1 épisode / 25.95 (mois x patient). La médiane de survie globale sans péritonite est de 23.56 mois. Une variabilité intergroupe statistiquement significative en matière de survie sans péritonite est démontrée entre les patients autonomes et non- autonomes [Log Rank (Mantel-Cox) :0.04], entre les patients diabétiques et non diabétiques [Log Rank (Mantel-Cox) : 0.002] et entre les patients cumulant un score de Charlson supérieur à 5 et ceux cumulant un score inférieur ou égal à 5 (Log Rank (Mantel-Cox) : 0.002). Une différence statistiquement significative en matière de survie de la technique a également pu être démontrée entre les patients autonomes et 2 non-autonome [Log Rank (Mantel-Cox) < 0.001], et entre les patients cumulant un score de Charlson supérieur ou inférieur ou égal à 5 [Log Rank (Mantel-Cox) : 0.047]. Le staphylococcus epidermidis est le pathogène le plus fréquemment isolé lors des péritonites (23.9%). Ce germe présente une sensibilité de 40.74% à l'oxacilline. Aucun cas de péritonite à MRSA n'a été enregistré dans ce collectif de patients. Une péritonite a causé la mort d'un patient (<1%). Conclusion : L'incidence de péritonite calculée satisfait les recommandations de la Société Internationale de Dialyse Péritonéale (ISPD). Une variabilité intergroupe statistiquement significative en terme de survie sans péritonite est mis en évidence pour : l'autonomie, le statut métabolique et le score de comorbidité de Charlson. Une variabilité intergroupe statistiquement significative en terme de survie de la technique est également démontrée pour : l'autonomie et le score de comorbidité de Charlson. Les statistiques de sensibilité mettent en évidence une excellente couverture antibiotique sur les germes isolés par le traitement empirique en vigueur (vancomycine + ceftazidime). La mortalité relative aux péritonites est extrêmement basse dans ce collectif de patients.

Pressure Ulcers In Palliative home Care Patients: Prevalence And Characteristics

Persons in palliative care develop pressure ulcers (PU) as death approaches, but the extent of the problem is still unknown. The objectives were to identify the prevalence of pressure ulcers in people with cancer in palliative home care, compare the socio-demographic and clinical profile of patients with and without pressure ulcers, and analyze the characteristics of the ulcers. This descriptive, cross-sectional study included 64 people with advanced cancer in palliative home care. Twelve of them (18.8%) had PU, of whom 75.0% were men. The participants had one to three PU, amounting to 19 lesions, 89.4% of those developed at home and 47.4% at stage 3. The presence of PU was higher among those who had a history of previous wound. PU consisted of a significant event occurring in the studied population, indicating that preventive measures should be included in the home palliative care health team.


Mapping the nursing care with the NIC for patients in risk for pressure ulcer

Objective:To identify the nursing care prescribed for patients in risk for pressure ulcer (PU) and to compare those with the Nursing Interventions Classification (NIC) interventions. Method: Cross mapping study conducted in a university hospital. The sample was composed of 219 adult patients hospitalized in clinical and surgical units. The inclusion criteria were: score ≤ 13 in the Braden Scale and one of the nursing diagnoses, Self-Care deficit syndrome, Impaired physical mobility, Impaired tissue integrity, Impaired skin integrity, Risk for impaired skin integrity. The data were collected retrospectively in a nursing prescription system and statistically analyzed by crossed mapping. Result: It was identified 32 different nursing cares to prevent PU, mapped in 17 different NIC interventions, within them: Skin surveillance, Pressure ulcer prevention and Positioning. Conclusion: The cross mapping showed similarities between the prescribed nursing care and the NIC interventions.

Development of Implantable Flow-Through Left Ventricular Pressure Telemetric Transmitter for small Rodent Animals

Objective: Although 24-hour arterial blood pressure can be monitored in a free-moving animal using pressure telemetric transmitter mostly from Data Science International (DSI), accurate monitoring of 24-hour mouse left ventricular pressure (LVP) is not available because of its insufficient frequency response to a high frequency signal such as the maximum derivative of mouse LVP (LVdP/dtmax and LVdP/dtmin). The aim of the study was to develop a tiny implantable flow-through LVP telemetric transmitter for small rodent animals, which can be potentially adapted for human 24 hour BP and LVP accurate monitoring. Design and Method: The mouse LVP telemetric transmitter (Diameter: _12 mm, _0.4 g) was assembled by a pressure sensor, a passive RF telemetry chip, and to a 1.2F Polyurethane (PU) catheter tip. The device was developed in two configurations and compared with existing DSI system: (a) prototype-I: a new flow-through pressure sensor with wire link and (b) prototype-II: prototype-I plus a telemetry chip and its receiver. All the devices were applied in C57BL/6J mice. Data are mean_SEM. Results: A high frequency response (>100 Hz) PU heparin saline-filled catheter was inserted into mouse left ventricle via right carotid artery and implanted, LV systolic pressure (LVSP), LVdP/dtmax, and LVdP/dtmin were recorded on day2, 3, 4, 5, and 7 in conscious mice. The hemodynamic values were consistent and comparable (139_4 mmHg, 16634_319, - 12283_184 mmHg/s, n¼5) to one recorded by a validated Pebax03 catheter (138_2mmHg, 16045_443 and -12112_357 mmHg/s, n¼9). Similar LV hemodynamic values were obtained with Prototype-I. The same LVP waveforms were synchronically recorded by Notocord wire and Senimed wireless software through prototype-II in anesthetized mice. Conclusion: An implantable flow-through LVP transmitter (prototype-I) is generated for LVP accurate assessment in conscious mice. The prototype-II needs a further improvement on data transmission bandwidth and signal coupling distance to its receiver for accurate monitoring of LVP in a freemoving mouse.

Utilisation de tissus de cancer de vessie archivés en paraffine pour l'analyse de l'expression de gènes immunorégulateurs

Introduction : Le cancer de la vessie est la 4ème cause de cancer en Europe, chez l'homme. Dans 70% des¦cas, le diagnostic initial de cancer transitionnel de la vessie est non-musculo invasif mais jusqu'à 45%¦progresseront en tumeur musculo-invasive selon des facteurs de risques qui ont été scorés par¦l'Organisation européenne de recherche sur le traitement du cancer (EORTC). Après résection¦endoscopique transuréthrale vésicale (RTUV) de la tumeur, une instillation intravésicale (ives) d'agents¦chimiothérapeutiques ou d'immunomodulateurs tel que le Bacille Calmette Guérin (BCG) permet de¦réduire les récurrences/progressions. Cependant l'utilisation du BCG est limitée aux patients avec un risque¦de progression haut et intermédiaire au vu des effets secondaires occasionnés. Le système immunitaire¦joue un rôle certain dans l'évolution d'un processus néoplasique. Toutefois, les cancers adoptent différents¦mécanismes pour supprimer la réponse antitumorale. La variation de l'environnement immunologique¦tumoral pourrait avoir une valeur pronostique pour l'évolution naturelle de la maladie. Le but de notre¦étude est d'utiliser des coupes paraffines archivées de RTUV afin de définir l'environnement immunitaire¦des carcinomes urothéliaux non musculo-invasifs, en particulier les caractéristiques immunosuppressives,¦comme prédictif d'un comportement de progression néoplasique.¦Méthodologie : L'exploration d'une base de données de patients suivis pour le cancer de la vessie au¦CHUV afin de faire un choix des coupes de RTUV à examiner a été réalisée. Une approche transversale a été¦abordée en regroupant des patients de stades tumoraux différents ou en évaluant des foyers tumoraux¦multiples au sein de la vessie d'un même patient à un moment donné (i.e lors d'une même RTUV). Une¦approche longitudinale a également été adoptée avec comme objectif de comparer, chez le même patient,¦des tumeurs de stades, de grades et de score de risque de progression de l'EORTC différents au cours du¦temps. L'ARN des tissus de RTUV fixés au formol et enrobés en paraffine a été extrait et purifié. Un kit¦d'amplification en temps réel par réaction en chaîne par polymérase (RCP) pour 84 gènes impliqués dans¦l'anergie des cellules T et la tolérance immunitaire a été utilisé.¦Résultat : Nous avons réuni les informations cliniques de 157 sujets atteints de tumeur vésicale non¦musculo-invasive. 35% des sujets ont reçu une chimiothérapie ives et 40 % ont reçu du BCG ives. Les troisquarts¦de ces derniers ont reçu un cycle de BCG complet (6 semaines). Néanmoins, 38 % d'entre eux vont¦tout de même subir une progression de leur cancer. Les scores de progression de l'EORTC ont pu être¦calculés pour 94 sujets (39% haut risque, 42 % risque intermédiaire et 19% bas risque). 76% des patients à¦haut risque a été traité avec du BCG ives. Parmi les patients avec un risque intermédiaire de progression,¦seuls 15 % ont effectivement progressé incluant 2 patients avec des échantillons de RTUV disponibles pour¦analyse. L'analyse par RCP s'est focalisée sur une approche longitudinale incluant 6 patients suivis sur une¦longue période avec de multiples RTUV. 29 échantillons ont été sélectionnés, leur ARN purifiés, mais seuls¦16 ARN se sont révélés en quantité et qualité suffisante pour être analysé par RCP. L'analyse par RCP¦quantitative en temps réel a montré des problèmes dans la quantification de l'ADN génomique, ainsi que¦des gènes domestiques. Ceci a grandement handicapé nos analyses et n'a pas permis la mise en évidence¦convaincante de gènes immuno-modulateurs associés à la progression du cancer de la vessie.¦Discussion : Notre analyse du suivi des patients au CHUV montre que les chirurgiens façonnent leur prise¦en charge durant l'intervention selon des critères adaptés à la situation et tendent ainsi à une stratification¦des risques permettant un traitement adapté, de la même manière que le permet le score de l'EORTC, en¦tous cas en ce qui concerne les patients à haut risque de progression. Les nombreux facteurs impliqués¦dans le cancer de la vessie montrent néanmoins qu'il y aurait des avantages à rationaliser la prise en charge. L'archivage de tissus fixé au formol et enrobé en paraffine a l'avantage de représenter une source¦de matériel considérable et de grande valeur pour la recherche. Néanmoins, malgré l'évolution des¦techniques et la publicité des fabricants, il s'est avéré difficile d'exploiter ce matériel délicat pour en¦obtenir des résultats convaincants.

Intervention précoce en Guidance Interactive et modification de la réactivité neuroendocrinienne chez l'ancien grand prématuré âgé de 12 mois et sa mère

L'étude a pour objectif de mettre en évidence les effets d'une intervention précoce inspirée des thérapies en Guidance Interactive sur la qualité de l'attachement ainsi que sur la réactivité neuroendocrinienne de stress chez des grands prématurés âgés de 12 mois ainsi que chez leurs mères. La population étudiée comprend 48 grands prématurés (<33 semaines de gestation) et leurs mères. Un programme d'intervention précoce a été proposé aléatoirement à la moitié des dyades incluses dans l'étude. Des mesures de cortisol salivaire ont été effectuées à 12 mois lors d'un épisode de stress modéré (la Situation Étrange) tant chez la mère que chez l'enfant. Les mères ayant bénéficié de l'intervention précoce montrent des taux de cortisol plus élevés que celles n'ayant pas bénéficié de l'intervention. Les auteurs font l'hypothèse que ces mères ont pu développer leur sensibilité envers leur enfant et se montrent, par conséquent, plus concernées lors de l'épisode de stress modéré. The present project aims to assess the effects of an early intervention inspired from Interactive Guidance therapy, on later attachment quality and stress reactivity of prematurely born infants and their mothers. The studied population contends 48 preterm born infants (< 33 weeks og gestational age). Half of the dyads receive an intervention program aiming at promoting the parents' responsivity-sensitivity to infant's cues. Infant's and mother's stress reactivity (salivary cortisol) to mild stressors (Strange Situation) will be assessed at 12 months. Mothers with intervention program show higher cortisol levels than the others. The authors postulate that these mothers enhance their caregiving quality and, subsequently, are more prone to be sensitive to infant's cues and to be concerned during the mild stress episode.