Histologic and inflammatory lamellar changes in horses with oligofructose-induced laminitis treated with a CXCR1/2 antagonist

Abstract: With the hypothesis that blocking chemokine signaling can ameliorate acute laminitis, the aim was to evaluate the therapeutic effect of intravenous DF1681B, a selective antagonist for CXCR1 and CXCR2 (chemokine receptors), in an oligofructose equine laminitis model. To twelve mixed breed clinically healthy hoses with no previous history of hoof-related lameness was administered oligofructose (10g/kg given by nasogastric tube) and divided into two groups: treated (intravenous DF1681B at 30mg/kg 6, 12, 18, and 24h after oligofructose) and non-treated groups. Laminar biopsies were performed before and 12, 36, and 72h after administering oligofructose. Samples were stained with periodic acid-Schiff (PAS) and scored from 0 to 6 according to epidermal cell and basal membrane changes. The IL-1β, IL-6, and CXCL1 RNA expressions were determined by RT-PCR. Parametric and non-parametric tests were used to compare times within each group (P<0.05). The PAS grades and IL-1β and IL-6 RNA expression increased in the non-treated group, but remained constant in the treated horses. In conclusion, DF1681B therapy reduced laminar inflammation and epidermal deterioration in treated horses. CXCR1/2 blockage should be considered therapeutically for equine acute laminitis.

Catecholamine response to exercise in individuals with different levels of paraplegia

The purpose of this study was to investigate the effect of the level of injury on the serum level of norepinephrine (Nor) and epinephrine (Epi) at rest and after maximal exercise in individuals with paraplegia. Twenty-six male spinal cord-injured subjects with complete paraplegia for at least 9 months were divided into two groups of 13 subjects each according to the level of injury, i.e., T1-T6 and T7-T12. Serum Nor and Epi concentrations were measured by HPLC-ECD, at rest (PRE) and immediately after a maximal ergospirometric test (POST). Statistical analysis was performed using parametric and non-parametric tests. Maximal heart rate, peak oxygen uptake, and PRE and POST Nor were lower in the T1-T6 than in the T7-T12 group (166 ± 28 vs 188 ± 10 bpm; 18.0 ± 6.0 vs 25.8 ± 4.1 ml kg-1 min-1; 0.54 ± 0.26 vs 0.99 ± 0.47 nM; 1.48 ± 1.65 vs 3.07 ± 1.44 nM). Both groups presented a significant increase in Nor level after exercise, while only the T7-T12 group showed a significant increase in Epi after exercise (T1-T6: 0.98 ± 0.72 vs 1.11 ± 1.19 nM; T7-T12: 1.24 ± 1.02 vs 1.89 ± 1.57 nM). These data show that individuals with paraplegia above T6 have an attentuated catecholamine release at rest and response to exercise as compared to subjects with injuries below T6, which might prevent a better exercise performance in the former group.

Advanced epithelial ovarian cancer – studies on preoperative [18F] FDG PET/CT and HE4 profile during primary chemotherapy

Epithelial ovarian cancer (EOC) is usually diagnosed in an advanced stage. The prognosis depends highly on the amount of the residual tumor in surgery. In patients with extensive disease, neoadjuvant chemotherapy (NACT) is used to diminish the tumor load before debulking surgery. New non-invasive methods are needed to preoperatively evaluate the disease dissemination and operability. [18F] FDG PET/CT (Positron emission tomography/computed tomography) is a promising method for cancer diagnostics and staging. The biomarker profiles during treatment can predict patient’s outcome. This prospective study included 41 EOC patients, 21 treated with primary surgery and 20 with NACT and interval surgery. The performances of preoperative contrast enhanced PET/CT (PET/ceCT) and diagnostic CT (ceCT) were compared. Perioperative visual estimation of tumor spread was studied in primary and interval surgery. The profile of the serum marker HE4 (Human epididymis 4) during primary chemotherapy was evaluated. In primary surgery, surgical findings were found to form an adequate reference standard for imaging studies. After NACT, the sensitivity for visual estimation of cancer dissemination was significantly worse. Preoperative PET/ceCT was more effective than ceCT alone in detecting extra-abdominal disease spread. The high number of supradiaphragmatic lymph node metastases detected by PET/ceCT at the time of diagnosis brings new insight in EOC spread patterns. The sensitivity of both PET/CT and ceCT remained modest in intra-abdominal areas important to operability. The HE4 profile was in concordance with the CA125 profile during primary chemotherapy. Its role in the evaluation of EOC chemotherapy response will be clarified in further studies.

Association between the -174 G/C promoter polymorphism of the interleukin-6 gene and cardiovascular disease risk factors in Brazilian older women

In worldwide studies, interleukin-6 (IL-6) is implicated in age-related disturbances. The aim of the present report was to determine the possible association of IL-6 -174 C/G promoter polymorphism with the cytokine profile as well as with the presence of selected cardiovascular risk features. This was a cross-sectional study on Brazilian women aged 60 years or older. A sample of 193 subjects was investigated for impaired glucose regulation, diabetes, hypertension, and dyslipidemia. Genotyping was done by direct sequencing of PCR products. IL-6 and C-reactive protein were quantified by high-sensitivity assays. General linear regression models or the Student t-test were used to compare continuous variables among genotypes, followed by adjustments for confounding variables. The chi-square test was used to compare categorical variables. The genotypes were consistent with Hardy-Weinberg equilibrium proportions. In a recessive model, mean waist-to-hip ratio, serum glycated hemoglobin and serum glucose were markedly lower in C homozygotes (P = 0.001, 0.028, and 0.047, respectively). In a dominant hypothesis, G homozygotes displayed a trend towards higher levels of circulating IL-6 (P = 0.092). Non-parametric analysis revealed that impaired fasting glucose and hypertension were findings approximately 2-fold more frequent among G homozygous subjects (P = 0.042 and 0.043, respectively). Taken together, our results show that the IL-6 -174 G-allele is implicated in a greater cardiovascular risk. To our knowledge, this is the first investigation of IL-6 promoter variants and age-related disturbances in the Brazilian elderly population.

Critical analysis of autoregressive and fast Fourier transform markers of cardiovascular variability in rats and humans

The autonomic nervous system plays an important role in physiological and pathological conditions, and has been extensively evaluated by parametric and non-parametric spectral analysis. To compare the results obtained with fast Fourier transform (FFT) and the autoregressive (AR) method, we performed a comprehensive comparative study using data from humans and rats during pharmacological blockade (in rats), a postural test (in humans), and in the hypertensive state (in both humans and rats). Although postural hypotension in humans induced an increase in normalized low-frequency (LFnu) of systolic blood pressure, the increase in the ratio was detected only by AR. In rats, AR and FFT analysis did not agree for LFnu and high frequency (HFnu) under basal conditions and after vagal blockade. The increase in the LF/HF ratio of the pulse interval, induced by methylatropine, was detected only by FFT. In hypertensive patients, changes in LF and HF for systolic blood pressure were observed only by AR; FFT was able to detect the reduction in both blood pressure variance and total power. In hypertensive rats, AR presented different values of variance and total power for systolic blood pressure. Moreover, AR and FFT presented discordant results for LF, LFnu, HF, LF/HF ratio, and total power for pulse interval. We provide evidence for disagreement in 23% of the indices of blood pressure and heart rate variability in humans and 67% discordance in rats when these variables are evaluated by AR and FFT under physiological and pathological conditions. The overall disagreement between AR and FFT in this study was 43%.

Spectral and symbolic analysis of the effect of gender and postural change on cardiac autonomic modulation in healthy elderly subjects

The objective of this study was to use linear and non-linear methods to investigate cardiac autonomic modulation in healthy elderly men and women in response to a postural change from the supine to the standing position. Fourteen men (66.1 ± 3.5 years) and 10 women (65.3 ± 3.3 years) were evaluated. Beat-to-beat heart rate was recorded in the supine and standing positions. Heart rate variability was studied by spectral analysis, including both low (LFnu-cardiac sympathetic modulation (CSM) indicator) and high (HFnu-cardiac vagal modulation (CVM) indicator) frequencies in normalized units as well as the low frequency/high frequency (LF/HF) ratio. Symbolic analysis was performed using the following indexes: 0V% (CSM indicator), 1V% (CSM and CVM indicators), 2LV% (predominantly CVM indicator) and 2ULV% (CVM indicator). Shannon entropy was also calculated. Men presented higher LFnu and LF/HF ratio and lower HFnu and 1V% symbolic index (57.56, 4.14, 40.53, 45.96, respectively) than women (24.60, 0.45, 72.47, 52.69, respectively) in the supine position. Shannon entropy was higher among men (3.53) than among women (3.33) in the standing position, and also increased according to postural change in men (3.25; 3.53). During postural change, the LFnu (24.60; 49.85) and LF/HF ratio (0.45; 1.72) increased, with a concomitant decrease in HFnu (72.47; 47.56) and 2LV% (14.10; 6.95) in women. Women presented increased CSM in response to postural change and had higher CVM and lower CSM than men in the supine position. In conclusion, women in the age range studied presented a more appropriate response to a postural change than men, suggesting that cardiac autonomic modulation may be better preserved in women than in men.

Cardiac autonomic modulation during progressive upper limb exercise by patients with coronary artery disease

The purpose of this study was to investigate the behavior of heart rate (HR) and HR variability (HRV) during different loads of resistance exercise (incline bench press) in patients with coronary artery disease (CAD) and healthy sedentary controls. Ten healthy men (65 ± 1.2 years, control group, CG) and 10 men with clinically stable CAD (66 ± 2.4 years, CADG) were recruited. A discontinuous progressive protocol was applied with an initial load of 10% of the maximum load achieved in the 1RM (1 repetition maximum) with increases of 10% until 30% 1RM was reached, which was followed by subsequent increases of 5% 1RM until exhaustion. HRV was analyzed by linear and non-linear methods. There was a significant reduction in rMSSD (CG: 20 ± 2 to 11 ± 3 ms; CADG: 19 ± 3 to 9 ± 1 ms) and SD1 indexes (CG: 14 ± 2 to 8 ± 1 ms; CADG: 14 ± 2 to 7 ± 1 ms). An increase in HR (CG: 69 ± 5 to 90 ± 5 bpm; CADG: 62 ± 4 to 75 ± 4 bpm) and in systolic blood pressure (CG: 124 ± 3 to 138 ± 3 mmHg; CADG: 122 ± 6 to 126 ± 9 bpm) were observed (P < 0.05) when comparing pre-effort rest and 40% 1RM in both groups. Furthermore, an increase in RMSM index was also observed (CG: 28 ± 3 to 45 ± 9 ms; CADG: 22 ± 2 to 79 ± 33 ms), with higher values in CADG. We conclude that loads up to 30% 1RM during incline bench press result in depressed vagal modulation in both groups, although only stable CAD patients presented sympathetic overactivity at 20% 1RM upper limb exercise.

Transplantation and survival of mouse inner ear progenitor/stem cells in the organ of Corti after cochleostomy of hearing-impaired guinea pigs: preliminary results

In mammals, damage to sensory receptor cells (hair cells) of the inner ear results in permanent sensorineural hearing loss. Here, we investigated whether postnatal mouse inner ear progenitor/stem cells (mIESCs) are viable after transplantation into the basal turns of neomycin-injured guinea pig cochleas. We also examined the effects of mIESC transplantation on auditory functions. Eight adult female Cavia porcellus guinea pigs (250-350g) were deafened by intratympanic neomycin delivery. After 7 days, the animals were randomly divided in two groups. The study group (n=4) received transplantation of LacZ-positive mIESCs in culture medium into the scala tympani. The control group (n=4) received culture medium only. At 2 weeks after transplantation, functional analyses were performed by auditory brainstem response measurement, and the animals were sacrificed. The presence of mIESCs was evaluated by immunohistochemistry of sections of the cochlea from the study group. Non-parametric tests were used for statistical analysis of the data. Intratympanic neomycin delivery damaged hair cells and increased auditory thresholds prior to cell transplantation. There were no significant differences between auditory brainstem thresholds before and after transplantation in individual guinea pigs. Some mIESCs were observed in all scalae of the basal turns of the injured cochleas, and a proportion of these cells expressed the hair cell marker myosin VIIa. Some transplanted mIESCs engrafted in the cochlear basilar membrane. Our study demonstrates that transplanted cells survived and engrafted in the organ of Corti after cochleostomy.

Avaliando os impactos microeconômicos das fusões e aquisições nas indústrias de energia no mundo: uma análise para a década de 90

Microeconomic impacts of the mergers and acquisitions of energy industries in the World: an analysis for the 1990's. The energy industries have witnessed a significant growth of global mergers and acquisitions (M&A´s) process in the 1990´s. According to Unctad statistics, the total amount of global M&A deals (domestic and cross borders) on the electric, oil and gas sectors has recorded US$ 329 billions on the 1990-1999 period. The present paper sheds light on M&A process occurred on the energy industries during this period and, based on a sample of 248 transactions carried out by 18 big energy enterprises, develops an empirical microeconomic analysis about the impacts of these transactions over the performance of the firms involved. Overall, the results show significant improvements on the firms' performance after M&A operations, regarding the following variables: sales, net profits, assets, dividends, and, to a less extent, the ratio (net profits/sales).

Effets de l'application de charges aux membres inférieurs sur le patron de marche des personnes hémiparétiques chroniques

Placer une charge au niveau du membre inférieur est une approche sans fondement scientifique, utilisée par les cliniciens, pour renforcer certains muscles clés de la marche. Cette étude a déterminé les modifications du patron de marche lors de l’ajout d’une charge à la cheville parétique ou non parétique chez des personnes ayant une hémiparésie suite à un accident vasculaire cérébral et a comparé les résultats à ceux d’un groupe témoin. Il est supposé qu’une charge placée à la jambe parétique/non dominante (charge ipsilatérale) augmenterait les efforts (moments et puissance) à la hanche parétique/non dominante lors de l’oscillation et qu’une charge placée controlatéralement augmenterait les efforts lors de la phase d’appui principalement pour les abducteurs de hanche stabilisant le bassin dans le plan frontal. La marche avec et sans charge de cinq individus hémiparétiques chroniques et 5 personnes en santé a été analysée en laboratoire par l’enregistrement des forces de réaction du sol et des mouvements des membres inférieurs. Ces informations ont permis de calculer les paramètres temps-distance, les angles à la hanche parétique/non dominante et au tronc, les moments nets, les puissances et le travail mécanique à la hanche parétique/non dominante. Des tests statistiques non-paramétriques ont servi à déterminer l’effet de la condition, avec charge (ipsi- et controlatérale) ou sans charge et à comparer les résultats entre les deux groupes. L’ajout d’une charge n’a pas modifié la vitesse de marche des sujets. Les phases d’appui et d’oscillation étaient rendus plus symétriques par la charge, même si peu de différences apparaissaient dans le plan sagittal avec ou sans la charge. Dans le plan frontal, le moment abducteur de hanche des sujets hémiparétiques a diminué avec la charge controlatérale, tandis qu'il a augmenté chez les sujets en santé. L’utilisation d’une stratégie posturale ou dynamique au tronc pourrait expliquer la différence de l’effet de la charge sur le moment abducteur à la hanche. Au vu de ces résultats, il est nécessaire de poursuivre l’évaluation de cette approche de renforcement musculaire spécifique à la tâche avant d’en recommander son utilisation.

Recours à l’avortement provoqué à Lomé (Togo) : évolution, facteurs associés et perceptions

Le sujet de l’avortement provoqué demeure encore tabou au Togo et la compréhension du phénomène reste incomplète. La présente étude vise à dresser un portrait complet de ses divers aspects dans la capitale togolaise, qui a connu une baisse importante de la fécondité au cours des dernières années. À partir des données des Enquêtes démographiques et de santé (EDS) de 1988 et 1998, et de celles de l’Enquête sur la planification familiale et l’avortement provoqué (EPAP) de 2002, l’étude montre que le recours à l’avortement est à la hausse à Lomé, bien que l’estimation de son ampleur dépende de la méthode utilisée. Plus de 32 % des femmes ayant déjà été enceintes ont déclaré avoir avorté au moins une fois. Toutefois, l’avortement est plus fréquent chez les jeunes, qui y ont recours de manière plus précoce et plus rapprochée que leurs aînées. En contribuant ainsi à la régulation des naissances, l’avortement réduit la fécondité de 10 à 12 %. En utilisant les données de l’EPAP, réalisée auprès de 4755 femmes âgées de 15-49 ans, nous avons aussi étudié le recours à l’avortement comme une séquence d’étapes débutant par l’exposition au risque de grossesse jusqu’au recours à l’avortement, en passant par une absence de pratique contraceptive et le fait qu’une grossesse qui survient soit déclarée « non désirée ». L’ethnie et la génération sont associées à certaines étapes de la séquence alors que la religion, la parité, le statut matrimonial et le niveau d’instruction sont associés aux quatre étapes. Ainsi, le risque élevé d’avorter chez les femmes instruites découle en fait de leur risque élevé à toutes les étapes. En étant moins à risque de grossesse, les femmes qui ont au moins deux enfants sont plus susceptibles que les nullipares, d’utiliser une contraception moderne, de déclarer une grossesse comme non désirée et d’avorter. Si plusieurs grossesses non désirées surviennent aux âges jeunes, c’est surtout le caractère « hors union » de la grossesse qui fait qu’elle est considérée comme « non désirée » et interrompue. En outre, les femmes qui ont déjà avorté ou utilisé une contraception sont plus enclines à recourir à un avortement. Les résultats montrent également que le partenaire soutient souvent la femme dans la décision d’avorter et s’acquitte des coûts dans la majorité des cas. Malgré le fait qu’ils soient illégaux, plus de 40 % des avortements sont pratiqués à Lomé dans des centres de santé, par un membre du personnel médical, et à l’aide du curetage ou de l’aspiration. Mais, la moitié de ces avortements (22 %) avait été tentée au préalable par des méthodes non médicales. Plusieurs avortements ont aussi lieu soit à domicile (36 %), soit chez des tradi-thérapeutes (24 %), grâce à des méthodes non médicales. Par ailleurs, près de 60 % des avortements ont entraîné des complications sanitaires, conduisant la majorité des femmes à une hospitalisation. Sur le plan psychologique et relationnel, nous avons montré que la plupart des avortements ont entraîné des regrets et remords, de même que des problèmes entre les femmes et leurs parents. Les parents soutiennent en fait peu les femmes dans la décision d’avorter et interviennent rarement dans le paiement des coûts. L’étude a enfin révélé que la loi sur l’avortement est peu connue. Cependant, être âgée de 25 ans ou plus, en union ou très instruite, connaître des méthodes contraceptives, le recours d’une parente ou amie à l’avortement sont associés, toutes choses égales par ailleurs, à une plus grande chance de connaître la loi. L’analyse, en appuyant des déclarations des professionnels de la santé et des femmes, montre que malgré sa forte prévalence à Lomé, le recours à l’avortement demeure largement stigmatisé. Les quelques professionnels et femmes qui se sont prononcés en faveur de sa légalisation pensent que celle-ci permettrait de « réduire les avortements clandestins et risqués ». En fait, ce sont les femmes les plus instruites, âgées de 25 ans ou plus, utilisant la contraception, ayant déjà avorté ou connaissant quelqu’un l’ayant fait, qui sont plus aptes à approuver la légalisation de l’avortement. Celles qui appartiennent aux églises de type « pentecôtiste », plus sévères quant aux relations sexuelles hors mariage, sont par contre moins susceptibles que les catholiques d’avoir une telle attitude positive.

Relations entre le leadership transformationnel de directions d’établissement, le contexte scolaire et les conditions favorisant l’engagement du personnel enseignant tels que perçus par des enseignants de quatre écoles primaires de Montréal lors de l’implantation du renouveau pédagogique

Cette recherche vise à examiner les relations entre la perception que des membres du personnel enseignant ont des pratiques du leadership transformationnel de la direction d’école, du contexte scolaire et des conditions favorisant leur engagement à implanter le renouveau pédagogique dans leur école. Le schéma conceptuel et le questionnaire qui sous-tendent cette recherche sont une adaptation de ceux élaborés par Yu, Leithwood et Jantzi (2002). Le questionnaire a été complété par 31 membres du personnel enseignant de quatre écoles primaires montréalaises appartenant à des commissions scolaires anglophones et francophones. À partir de ces données, nous avons calculé des moyennes et nous avons comparé les écoles, à l’aide des tests Mann-Whitney, selon leur niveau d’implantation du renouveau pédagogique, leur niveau socioéconomique et la langue de la commission scolaire d’appartenance. De plus, pour compléter nos données quantitatives, nous avons repris quelques citations des entrevues faites auprès des directions de ces écoles que les professeurs du département d’Administration et fondements de l’éducation de l’Université de Montréal, qui font partie du Groupe de recherche sur l’éducation en milieux défavorisés (GRÉMD), ont effectuées dans le cadre d’une autre étude. Les comparaisons des écoles selon leur niveau d’implantation du renouveau pédagogique révèlent que le personnel enseignant des deux écoles en changement se distingue de celui des deux écoles peu engagées dans le changement sur un seul point majeur : il a évalué moins positivement le contexte scolaire, un résultat appuyé par les analyses non paramétriques. Il semble que, dans les écoles qui ont participé à notre étude, le fait de soutenir l’implantation du renouveau pédagogique serait associé à une évaluation plus faible du contexte scolaire ; la culture de l’école et l’environnement étant les conditions les plus touchées. Un autre résultat de cette recherche est le fait que les enseignantes de l’école favorisée ont évalué le contexte scolaire, notamment la culture, l’environnement et les stratégies pour le changement, moins positivement que les enseignantes des écoles défavorisées. Enfin, les comparaisons des écoles en fonction de la langue de la commission scolaire indiquent qu’il n’existe pas de différence significative dans les évaluations faites des trois variables, que les enseignantes travaillent dans une école appartenant à une commission scolaire anglophone ou francophone. Étant donné que l’échantillon d’enseignantes qui a participé à notre étude est modeste, les résultats de cette recherche ne peuvent pas être généralisés, cependant ils pourraient constituer une base pour des recherches ultérieures dans ce domaine.

Dietary patterns associated with diet quality among First Nations women living on reserves in British Columbia

Les Indigènes canadiens vivent une rapide transition nutritionnelle marquée par une consommation accrue des produits commercialisés au dépit des aliments traditionnels. Ce mémoire cherche à identifier les patrons alimentaires associés à une meilleure alimentation des femmes autochtones vivant dans les réserves en Colombie Britannique. L’échantillon (n=493) a été sélectionné de l’étude ‘First Nations Food, Nutrition, and Environment Study’. L’étude a utilisé des rappels alimentaires de 24 heures. Pour identifier les patrons alimentaires, un indice de qualité alimentaire (QA) basé sur 10 éléments nutritionnels (fibre alimentaire, gras totaux/saturés, folate, magnésium, calcium, fer, vitamines A, C, D) a permis de classifier les sujets en trois groupes (tertiles). Ces groupes ont été comparés sur leur consommation de 25 groupes alimentaires (GAs) en employant des tests statistiques non-paramétriques (Kruskal-Wallis et ANCOVA). Une analyse discriminante (AD) a confirmé les GAs associés à la QA. La QA des sujets était globalement faible car aucun rappel n’a rencontré les consommations recommandées pour tous les 10 éléments nutritionnels. L'AD a confirmé que les GAs associés de façon significative à la QA étaient ‘légumes et produits végétaux’, ‘fruits’, ‘aliments traditionnels’, ‘produits laitiers faibles en gras’, ‘soupes et bouillons’, et ‘autres viandes commercialisées’ (coefficients standardisés= 0,324; 0,295; 0,292; 0,282; 0,157; -0.189 respectivement). Le pourcentage de classifications correctes était 83.8%. Nos résultats appuient la promotion des choix alimentaires recommandés par le « Guide Alimentaire Canadien- Premières Nations, Inuits, et Métis ». Une consommation accrue de légumes, fruits, produits laitiers faibles en gras, et aliments traditionnels caractérise les meilleurs patrons alimentaires.

Estimation utilisant les polynômes de Bernstein

Ce mémoire porte sur la présentation des estimateurs de Bernstein qui sont des alternatives récentes aux différents estimateurs classiques de fonctions de répartition et de densité. Plus précisément, nous étudions leurs différentes propriétés et les comparons à celles de la fonction de répartition empirique et à celles de l'estimateur par la méthode du noyau. Nous déterminons une expression asymptotique des deux premiers moments de l'estimateur de Bernstein pour la fonction de répartition. Comme pour les estimateurs classiques, nous montrons que cet estimateur vérifie la propriété de Chung-Smirnov sous certaines conditions. Nous montrons ensuite que l'estimateur de Bernstein est meilleur que la fonction de répartition empirique en terme d'erreur quadratique moyenne. En s'intéressant au comportement asymptotique des estimateurs de Bernstein, pour un choix convenable du degré du polynôme, nous montrons que ces estimateurs sont asymptotiquement normaux. Des études numériques sur quelques distributions classiques nous permettent de confirmer que les estimateurs de Bernstein peuvent être préférables aux estimateurs classiques.

Quantification de la relation séquence-activité de l’ARN par prédiction de structure tridimensionnelle

Dans un premier temps, nous avons modélisé la structure d’une famille d’ARN avec une grammaire de graphes afin d’identifier les séquences qui en font partie. Plusieurs autres méthodes de modélisation ont été développées, telles que des grammaires stochastiques hors-contexte, des modèles de covariance, des profils de structures secondaires et des réseaux de contraintes. Ces méthodes de modélisation se basent sur la structure secondaire classique comparativement à nos grammaires de graphes qui se basent sur les motifs cycliques de nucléotides. Pour exemplifier notre modèle, nous avons utilisé la boucle E du ribosome qui contient le motif Sarcin-Ricin qui a été largement étudié depuis sa découverte par cristallographie aux rayons X au début des années 90. Nous avons construit une grammaire de graphes pour la structure du motif Sarcin-Ricin et avons dérivé toutes les séquences qui peuvent s’y replier. La pertinence biologique de ces séquences a été confirmée par une comparaison des séquences d’un alignement de plus de 800 séquences ribosomiques bactériennes. Cette comparaison a soulevée des alignements alternatifs pour quelques unes des séquences que nous avons supportés par des prédictions de structures secondaires et tertiaires. Les motifs cycliques de nucléotides ont été observés par les membres de notre laboratoire dans l'ARN dont la structure tertiaire a été résolue expérimentalement. Une étude des séquences et des structures tertiaires de chaque cycle composant la structure du Sarcin-Ricin a révélé que l'espace des séquences dépend grandement des interactions entre tous les nucléotides à proximité dans l’espace tridimensionnel, c’est-à-dire pas uniquement entre deux paires de bases adjacentes. Le nombre de séquences générées par la grammaire de graphes est plus petit que ceux des méthodes basées sur la structure secondaire classique. Cela suggère l’importance du contexte pour la relation entre la séquence et la structure, d’où l’utilisation d’une grammaire de graphes contextuelle plus expressive que les grammaires hors-contexte. Les grammaires de graphes que nous avons développées ne tiennent compte que de la structure tertiaire et négligent les interactions de groupes chimiques spécifiques avec des éléments extra-moléculaires, comme d’autres macromolécules ou ligands. Dans un deuxième temps et pour tenir compte de ces interactions, nous avons développé un modèle qui tient compte de la position des groupes chimiques à la surface des structures tertiaires. L’hypothèse étant que les groupes chimiques à des positions conservées dans des séquences prédéterminées actives, qui sont déplacés dans des séquences inactives pour une fonction précise, ont de plus grandes chances d’être impliqués dans des interactions avec des facteurs. En poursuivant avec l’exemple de la boucle E, nous avons cherché les groupes de cette boucle qui pourraient être impliqués dans des interactions avec des facteurs d'élongation. Une fois les groupes identifiés, on peut prédire par modélisation tridimensionnelle les séquences qui positionnent correctement ces groupes dans leurs structures tertiaires. Il existe quelques modèles pour adresser ce problème, telles que des descripteurs de molécules, des matrices d’adjacences de nucléotides et ceux basé sur la thermodynamique. Cependant, tous ces modèles utilisent une représentation trop simplifiée de la structure d’ARN, ce qui limite leur applicabilité. Nous avons appliqué notre modèle sur les structures tertiaires d’un ensemble de variants d’une séquence d’une instance du Sarcin-Ricin d’un ribosome bactérien. L’équipe de Wool à l’université de Chicago a déjà étudié cette instance expérimentalement en testant la viabilité de 12 variants. Ils ont déterminé 4 variants viables et 8 létaux. Nous avons utilisé cet ensemble de 12 séquences pour l’entraînement de notre modèle et nous avons déterminé un ensemble de propriétés essentielles à leur fonction biologique. Pour chaque variant de l’ensemble d’entraînement nous avons construit des modèles de structures tertiaires. Nous avons ensuite mesuré les charges partielles des atomes exposés sur la surface et encodé cette information dans des vecteurs. Nous avons utilisé l’analyse des composantes principales pour transformer les vecteurs en un ensemble de variables non corrélées, qu’on appelle les composantes principales. En utilisant la distance Euclidienne pondérée et l’algorithme du plus proche voisin, nous avons appliqué la technique du « Leave-One-Out Cross-Validation » pour choisir les meilleurs paramètres pour prédire l’activité d’une nouvelle séquence en la faisant correspondre à ces composantes principales. Finalement, nous avons confirmé le pouvoir prédictif du modèle à l’aide d’un nouvel ensemble de 8 variants dont la viabilité à été vérifiée expérimentalement dans notre laboratoire. En conclusion, les grammaires de graphes permettent de modéliser la relation entre la séquence et la structure d’un élément structural d’ARN, comme la boucle E contenant le motif Sarcin-Ricin du ribosome. Les applications vont de la correction à l’aide à l'alignement de séquences jusqu’au design de séquences ayant une structure prédéterminée. Nous avons également développé un modèle pour tenir compte des interactions spécifiques liées à une fonction biologique donnée, soit avec des facteurs environnants. Notre modèle est basé sur la conservation de l'exposition des groupes chimiques qui sont impliqués dans ces interactions. Ce modèle nous a permis de prédire l’activité biologique d’un ensemble de variants de la boucle E du ribosome qui se lie à des facteurs d'élongation.