Enhanced pulse propagation in non-linear arrays of oscillators

The propagation of a pulse in a nonlinear array of oscillators is influenced by the nature of the array and by its coupling to a thermal environment. For example, in some arrays a pulse can be speeded up while in others a pulse can be slowed down by raising the temperature. We begin by showing that an energy pulse (one dimension) or energy front (two dimensions) travels more rapidly and remains more localized over greater distances in an isolated array (microcanonical) of hard springs than in a harmonic array or in a soft-springed array. Increasing the pulse amplitude causes it to speed up in a hard chain, leaves the pulse speed unchanged in a harmonic system, and slows down the pulse in a soft chain. Connection of each site to a thermal environment (canonical) affects these results very differently in each type of array. In a hard chain the dissipative forces slow down the pulse while raising the temperature speeds it up. In a soft chain the opposite occurs: the dissipative forces actually speed up the pulse, while raising the temperature slows it down. In a harmonic chain neither dissipation nor temperature changes affect the pulse speed. These and other results are explained on the basis of the frequency vs energy relations in the various arrays

Dynamic modulation of CCR7 expression and function on naive T lymphocytes in vivo.

The chemokine receptor CCR7 is critical for the recirculation of naive T cells. It is required for T cell entry into secondary lymphoid organs (SLO) and for T cell motility and retention within these organs. How CCR7 activity is regulated during these processes in vivo is poorly understood. Here we show strong modulation of CCR7 surface expression and occupancy by the two CCR7 ligands, both in vitro and in vivo. In contrast to blood, T cells in SLO had most surface CCR7 occupied with CCL19, presumably leading to continuous signaling and cell motility. Both ligands triggered CCR7 internalization in vivo as shown in Ccl19(-/-) and plt/plt mice. Importantly, CCR7 occupancy and down-regulation led to strongly impaired chemotactic responses, an effect reversible by CCR7 resensitization. Therefore, during their recirculation, T cells cycle between states of free CCR7 with high ligand sensitivity in blood and occupied CCR7 associated with continual signaling and reduced ligand sensitivity within SLO. We propose that these two states of CCR7 are important to allow the various functions CCR7 plays in T cell recirculation.

Pulse wave amplitude drops during sleep are reliable surrogate markers of changes in cortical activity

Rapport de synthèseLe syndrome d'apnées obstructives du sommeil (SAOS) est une pathologie respiratoire fréquente. Sa prévalence est estimée entre 2 et 5% de la population adulte générale. Ses conséquences sont importantes. Notamment, une somnolence diurne, des troubles de la concentration, des troubles de la mémoire et une augmentation du risque d'accident de la route et du travail. Il représente également un facteur de risque cardiovasculaire indépendant.Ce syndrome est caractérisé par la survenue durant le sommeil d'obstructions répétées des voies aériennes supérieures. L'arrêt ou la diminution d'apport en oxygène vers les poumons entraîne des épisodes de diminution de la saturation en oxygène de l'hémoglobine. Les efforts ventilatoires visant à lever l'obstacle présent sur les voies aériennes causent de fréquents réveils à l'origine d'une fragmentation du sommeil.La polysomnographie (PSG) représente le moyen diagnostic de choix. Il consiste en l'enregistrement dans un laboratoire du sommeil et en présence d'un technicien diplômé, du tracé électroencéphalographique (EEG), de l'électrooculogramme (EOG), de l'électromyogramme mentonnier (EMG), du flux respiratoire nasal, de l'oxymétrie de pouls, de la fréquence cardiaque, de l'électrocardiogramme (ECG), des mouvements thoraciques et abdominaux, de la position du corps et des mouvements des jambes. L'examen est filmé par caméra infrarouge et les sons sont enregistrés.Cet examen permet entre autres mesures, de déterminer les événements respiratoires obstructifs nécessaires au diagnostic de syndrome d'apnée du sommeil. On définit une apnée lors d'arrêt complet du débit aérien durant au moins 10 secondes et une hypopnée en cas, soit de diminution franche de l'amplitude du flux respiratoire supérieure à 50% durant au moins 10 secondes, soit de diminution significative (20%) de l'amplitude du flux respiratoire pendant au minimum 10 secondes associée à un micro-éveil ou à une désaturation d'au moins 3% par rapport à la ligne de base. La détection des micro-éveils se fait en utilisant les dérivations électroencéphalographiques, électromyographiques et électrooculographiques. Il existe des critères visuels de reconnaissance de ces éveils transitoire: apparition de rythme alpha (8.1 à 12.0 Hz) ou beta (16 à 30 Hz) d'une durée supérieure à 3 secondes [20-21].Le diagnostic de S AOS est retenu si l'on retrouve plus de 5 événements respiratoires obstructifs par heure de sommeil associés soit à une somnolence diurne évaluée selon le score d'Epworth ou à au moins 2 symptômes parmi les suivants: sommeil non réparateur, étouffements nocturne, éveils multiples, fatigue, troubles de la concentration. Le S AOS est gradué en fonction du nombre d'événements obstructifs par heure de sommeil en léger (5 à 15), modéré (15 à 30) et sévère (>30).La polysomnographie (PSG) comporte plusieurs inconvénients pratiques. En effet, elle doit être réalisée dans un laboratoire du sommeil avec la présence permanente d'un technicien, limitant ainsi son accessibilité et entraînant des délais diagnostiques et thérapeutiques. Pour ces mêmes raisons, il s'agit d'un examen onéreux.La polygraphie respiratoire (PG) représente l'alternative diagnostique au gold standard qu'est l'examen polysomnographique. Cet examen consiste en l'enregistrement en ambulatoire, à savoir au domicile du patient, du flux nasalrespiratoire, de l'oxymétrie de pouls, de la fréquence cardiaque, de la position du corps et du ronflement (par mesure de pression).En raison de sa sensibilité et sa spécificité moindre, la PG reste recommandée uniquement en cas de forte probabilité de SAOS. Il existe deux raisons principales à l'origine de la moindre sensibilité de l'examen polygraphique. D'une part, du fait que l'état de veille ou de sommeil n'est pas déterminé avec précision, il y a dilution des événements respiratoires sur l'ensemble de l'enregistrement et non sur la période de sommeil uniquement. D'autre part, en l'absence de tracé EEG, la quantification des micro-éveils est impossible. Il n'est donc pas possible dans l'examen poly graphique, de reconnaître une hypopnée en cas de diminution de flux respiratoire de 20 à 50% non associée à un épisode de désaturation de l'hémoglobine de 3% au moins. Alors que dans l'examen polysomnographique, une telle diminution du flux respiratoire pourrait être associée à un micro-éveil et ainsi comptabilisée en tant qu'hypopnée.De ce constat est né la volonté de trouver un équivalent de micro-éveil en polygraphie, en utilisant les signaux à disposition, afin d'augmenter la sensibilité de l'examen polygraphique.Or plusieurs études ont démontrés que les micro-éveils sont associés à des réactions du système nerveux autonome. Lors des micro-éveils, on met en évidence la survenue d'une vasoconstriction périphérique. La variation du tonus sympathique associée aux micro-éveils peut être mesurée par différentes méthodes. Les variations de l'amplitude de l'onde de pouls mesurée par pulsoxymétrie représentant un marqueur fiable de la vasoconstriction périphérique associée aux micro-réveils, il paraît donc opportun d'utiliser ce marqueur autonomique disponible sur le tracé des polygraphies ambulatoires afin de renforcer la sensibilité de cet examen.Le but de l'étude est d'évaluer la sensibilité des variations de l'amplitude de l'onde de pouls pour détecter des micro-réveils corticaux afin de trouver un moyen d'augmenter la sensibilité de l'examen polygraphique et de renforcer ainsi sont pouvoir diagnostic.L'objectif est de démontrer qu'une diminution significative de l'amplitude de l'onde pouls est concomitante à une activation corticale correspondant à un micro¬réveil. Cette constatation pourrait permettre de déterminer une hypopnée, en polygraphie, par une diminution de 20 à 50% du flux respiratoire sans désaturation de 3% mais associée à une baisse significative de l'amplitude de pouls en postulant que l'événement respiratoire a entraîné un micro-réveil. On retrouve par cette méthode les mêmes critères de scoring d'événements respiratoires en polygraphie et en polysomnographie, et l'on renforce la sensibilité de la polygraphie par rapport au gold standard polysomnographique.La méthode consiste à montrer en polysomnographie qu'une diminution significative de l'amplitude de l'onde de pouls mesurée par pulsoxymétrie est associée à une activation du signal électroencéphalographique, en réalisant une analyse spectrale du tracé EEG lors des baisses d'amplitude du signal d'onde de pouls.Pour ce faire nous avons réalisé une étude rétrospective sur plus de 1000 diminutions de l'amplitude de l'onde de pouls sur les tracés de 10 sujets choisis de manière aléatoire parmi les patients référés dans notre centre du sommeil (CIRS) pour suspicion de trouble respiratoire du sommeil avec somnolence ou symptomatologie diurne.Les enregistrements nocturnes ont été effectués de manière standard dans des chambres individuelles en utilisant le système d'acquisition Embla avec l'ensemble des capteurs habituels. Les données ont été par la suite visuellement analysées et mesurées en utilisant le software Somnologica version 5.1, qui fournit un signal de l'amplitude de l'onde de pouls (puise wave amplitude - PWA).Dans un premier temps, un technicien du sommeil a réalisé une analyse visuelle du tracé EEG, en l'absence des données du signal d'amplitude d'onde de pouls. Il a déterminé les phases d'éveil et de sommeil, les stades du sommeil et les micro¬éveils selon les critères standards. Les micro-éveils sont définis lors d'un changement abrupt dans la fréquence de l'EEG avec un pattern d'ondes thêta-alpha et/ou une fréquence supérieure à 16 Hz (en l'absence de fuseau) d'une durée d'au minimum trois secondes. Si cette durée excède quinze secondes, l'événement correspond à un réveil.Puis, deux investigateurs ont analysé le signal d'amplitude d'onde de pouls, en masquant les données du tracé EEG qui inclut les micro-éveils. L'amplitude d'onde de pouls est calculée comme la différence de valeur entre le zénith et le nadir de l'onde pour chaque cycle cardiaque. Pour chaque baisse de l'amplitude d'onde de pouls, la plus grande et la plus petite amplitude sont déterminées et le pourcentage de baisse est calculé comme le rapport entre ces deux amplitudes. On retient de manière arbitraire une baisse d'au moins 20% comme étant significative. Cette limite a été choisie pour des raisons pratiques et cliniques, dès lors qu'elle représentait, à notre sens, la baisse minimale identifiable à l'inspection visuelle. Chaque baisse de PWA retenue est divisée en 5 périodes contiguës de cinq secondes chacune. Deux avant, une pendant et deux après la baisse de PWA.Pour chaque période de cinq secondes, on a pratiqué une analyse spectrale du tracé EEG correspondant. Le canal EEG C4-A1 est analysé en utilisant la transformée rapide de Fourier (FFT) pour chaque baisse de PWA et pour chaque période de cinq secondes avec une résolution de 0.2 Hz. La distribution spectrale est catégorisée dans chaque bande de fréquence: delta (0.5 à 4.0 Hz); thêta (4.1 à 8.0Hz); alpha (8.1 à 12.0 Hz); sigma (12.1 à 16 Hz) et beta (16.1 à 30.0 Hz). La densité de puissance (power density, en μΥ2 ) pour chaque bande de fréquence a été calculée et normalisée en tant que pourcentage de la puissance totale. On a déterminé, ensuite, la différence de densité de puissance entre les 5 périodes par ANOVA on the rank. Un test post hoc Tukey est été utilisé pour déterminer si les différences de densité de puissance étaient significatives. Les calculs ont été effectués à l'aide du software Sigmastat version 3.0 (Systat Software San Jose, California, USA).Le principal résultat obtenu dans cette étude est d'avoir montré une augmentation significative de la densité de puissance de l'EEG pour toutes les bandes de fréquence durant la baisse de l'amplitude de l'onde de pouls par rapport à la période avant et après la baisse. Cette augmentation est par ailleurs retrouvée dans la plupart des bande de fréquence en l'absence de micro-réveil visuellement identifié.Ce résultat témoigné donc d'une activation corticale significative associée à la diminution de l'onde de pouls. Ce résulat pourrait permettre d'utiliser les variations de l'onde de pouls dans les tracés de polygraphie comme marqueur d'une activation corticale. Cependant on peut dire que ce marqueur est plus sensible que l'analyse visuelle du tracé EEG par un technicien puisque qu'on notait une augmentation de lactivité corticale y compris en l'absence de micro-réveil visuellement identifié. L'application pratique de ces résultats nécessite donc une étude prospective complémentaire.

CD8 modulation of T-cell antigen receptor-ligand interactions on living cytotoxic T lymphocytes.

Thymocytes and class I major histocompatibility complex (MHC)-restricted cytotoxic T lymphocytes express predominantly heterodimeric alpha/beta CD8. By interacting with non-polymorphic regions of MHC class I molecules CD8 can mediate adhesion or by binding the same MHC molecules that interact with the T-cell antigen receptor (TCR) function as coreceptor in TCR-ligand binding and T-cell activation. Using TCR photoaffinity labelling with a soluble, monomeric photoreactive H-2Kd-peptide derivative complex, we report here that the avidity of TCR-ligand interactions on cloned cytotoxic T cells is very greatly strengthened by CD8. This is primarily explained by coordinate binding of ligand molecules by CD8 and TCR, because substitution of Asp 227 of Kd with Lys severely impaired the TCR-ligand binding on CD8+, but not CD8- cells. Kinetic studies on CD8+ and CD8- cells further showed that CD8 imposes distinct dynamics and a remarkable temperature dependence on TCR-ligand interactions. We propose that the ability of CD8 to act as coreceptor can be modulated by CD8-TCR interactions.

Changes in Aortic Pulse Wave Velocity in Hypertensive Postmenopausal Women: Comparison Between a Calcium Channel Blocker vs Angiotensin Receptor Blocker Regimen.

J Clin Hypertens (Greenwich). 2012;14:773-778. ©2012 Wiley Periodicals, Inc. Postmenopausal women are at greater risk for hypertension-related cardiovascular disease. Antihypertensive therapy may help alleviate arterial stiffness that represents a potential modifiable risk factor of hypertension. This randomized controlled study investigated the difference between an angiotensin receptor blocker and a calcium channel blocker in reducing arterial stiffness. Overall, 125 postmenopausal hypertensive women (age, 61.4±6 years; systolic blood pressure/diastolic blood pressure [SBP/DBP], 158±11/92±9 mm Hg) were randomized to valsartan 320 mg±hydrochlorothiazide (HCTZ) (n=63) or amlodipine 10 mg±HCTZ (n=62). The primary outcome was carotid-to-femoral pulse wave velocity (PWV) changes after 38 weeks of treatment. Both treatments lowered peripheral blood pressure (BP) (-22.9/-10.9 mm Hg for valsartan and -25.2/-11.7 mm Hg for amlodipine, P=not significant) and central BP (-15.7/-7.6 mm Hg for valsartan and -19.2/-10.3 mm Hg for amlodipine, P<.05 for central DBP). Both treatments similarly reduced the carotid-femoral PWV (-1.9 vs -1.7 m/s; P=not significant). Amlodipine was associated with a higher incidence of peripheral edema compared with the valsartan group (77% vs 14%, P<.001). BP lowering in postmenopausal women led to a reduction in arterial stiffness as assessed by PWV measurement. Both regimens reduced PWV to a similar degree after 38 weeks of treatment despite differences in central BP lowering, suggesting that the effect of valsartan on PWV is mediated through nonhemodynamic effects.

CTLA-4 controls the thymic development of both conventional and regulatory T cells through modulation of the TCR repertoire.

Cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4 (CTLA-4; CD152) is of pivotal importance for self-tolerance, with deficiency or unfavorable polymorphisms leading to autoimmune disease. Tolerance to self-antigens is achieved through thymic deletion of highly autoreactive conventional T (Tconv) cells and generation of FoxP3(+) regulatory T (Treg) cells. The main costimulatory molecule, CD28, augments the negative selection of Tconv cells and promotes the generation of FoxP3(+) Treg cells. The role of its antagonistic homolog CTLA-4, however, remains a topic of debate. To address this topic, we investigated the thymic development of T cells in the presence and absence of CTLA-4 in a T-cell receptor (TCR) transgenic mouse model specific for the myelin basic protein peptide Ac1-9. We reveal that CTLA-4 is expressed in the corticomedullary region of the thymus. Its absence alters the response of CD4(+)CD8(-) thymocytes to self-antigen recognition, which affects the quantity of the Treg cells generated and broadens the repertoire of peripheral Tconv cells. T-cell repertoire alteration after deletion of CTLA-4 results from changes in TCR Vα and Jα segment selection as well as CDR3α composition in Tconv and Treg cells. CTLA-4, therefore, regulates the early development of self-reactive T cells in the thymus and plays a key role in central tolerance.

Debris flows as a factor of hillslope evolution controlled by a continuous or a pulse process?

Flood effectiveness observations imply that two families of processes describe the formation of debris flow volume. One is related to the rainfall?erosion relationship, and can be seen as a gradual process, and one is related to additional geological/geotechnical events, those named hereafter extraordinary events. In order to discuss the hypothesis of coexistence of two modes of volume formation, some methodologies are applied. Firstly, classical approaches consisting in relating volume to catchments characteristics are considered. These approaches raise questions about the quality of the data rather than providing answers concerning the controlling processes. Secondly, we consider statistical approaches (cumulative number of events distribution and cluster analysis) and these suggest the possibility of having two distinct families of processes. However the quantitative evaluation of the threshold differs from the one that could be obtained from the first approach, but they all agree in the sense of the coexistence of two families of events. Thirdly, a conceptual model is built exploring how and why debris flow volume in alpine catchments changes with time. Depending on the initial condition (sediment production), the model shows that large debris flows (i.e. with important volume) are observed in the beginning period, before a steady-state is reached. During this second period debris flow volume such as is observed in the beginning period is not observed again. Integrating the results of the three approaches, two case studies are presented showing: (1) the possibility to observe in a catchment large volumes that will never happen again due to a drastic decrease in the sediment availability, supporting its difference from gradual erosion processes; (2) that following a rejuvenation of the sediment storage (by a rock avalanche) the magnitude?frequency relationship of a torrent can be differentiated into two phases, the beginning one with large and frequent debris flow and a later one with debris flow less intense and frequent, supporting the results of the conceptual model. Although the results obtained cannot identify a clear threshold between the two families of processes, they show that some debris flows can be seen as pulse of sediment differing from that expected from gradual erosion.

Receptor activator for NF-κB ligand in acute myeloid leukemia: expression, function, and modulation of NK cell immunosurveillance.

The TNF family member receptor activator for NF-κB ligand (RANKL) and its receptors RANK and osteoprotegerin are key regulators of bone remodeling but also influence cellular functions of tumor and immune effector cells. In this work, we studied the involvement of RANK-RANKL interaction in NK cell-mediated immunosurveillance of acute myeloid leukemia (AML). Substantial levels of RANKL were found to be expressed on leukemia cells in 53 of 78 (68%) investigated patients. Signaling via RANKL into the leukemia cells stimulated their metabolic activity and induced the release of cytokines involved in AML pathophysiology. In addition, the immunomodulatory factors released by AML cells upon RANKL signaling impaired the anti-leukemia reactivity of NK cells and induced RANK expression, and NK cells of AML patients displayed significantly upregulated RANK expression compared with healthy controls. Treatment of AML cells with the clinically available RANKL Ab Denosumab resulted in enhanced NK cell anti-leukemia reactivity. This was due to both blockade of the release of NK-inhibitory factors by AML cells and prevention of RANK signaling into NK cells. The latter was found to directly impair NK anti-leukemia reactivity with a more pronounced effect on IFN-γ production compared with cytotoxicity. Together, our data unravel a previously unknown function of the RANK-RANKL molecule system in AML pathophysiology as well as NK cell function and suggest that neutralization of RANKL with therapeutic Abs may serve to reinforce NK cell reactivity in leukemia patients.

New strategies in the modulation of fatty acid oxidation as a treatment for obesity

Strategies that enhance fat degradation or reduce caloricfood intake could be considered therapeutic interventions to reduce notonly obesity, but also its associated disorders. The enzyme carnitinepalmitoyltransferase 1 (CPT1) is the critical rate-determining regulatorof fatty acid oxidation (FAO) and might play a key role in increasingenergy expenditure and controlling food intake. Our group has shownthat mice overexpressing CPT1 in liver are protected from weight gain,the development of obesity and insulin resistance. Regarding foodintake control, we observed that the pharmacological inhibition ofCPT1 in rat hypothalamus decreased food intake and body weight.This suggests that modulation of CPT1 activity and the oxidation offatty acids in various tissues can be crucial for the potential treatmentof obesity and associated pathologies.

Low adiponectin is associated with increased ambulatory pulse pressure and activation of the renin-angiotensin system in subjects of African descent

Purpose: Adiponectin, arterial stiffness, as well components of the renin-angiotensin system are associated with cardiovascular risk. This study was aimed to investigate whether plasma adiponectin was directly linked with pulse pressure (PP), as a marker for arterial stiffness, and the renin-angiotensin system (RAS). Methods and materials: A family-based study in subjects of African descent enriched with hypertensive patients was carried out in the Seychelles. Fasting plasma adiponectin was determined by ELISA, plasma renin activity according to the antibody-trapping principle and plasma aldosterone by radioimmunoassay. Daytime ambulatory blood pressure (BP) was measured using Diasys Integra devices. PP was calculated as the difference between systolic and diastolic BP. The association of adiponectin with PP, plasma renin activity and plasma aldosterone were analyzed using generalized estimating equations with a gaussian family link and an exchangeable correlation structure to account for familial aggregation. Results: Data from 335 subjects from 73 families (152 men, 183 women) were available. Men and women had mean (SD) age of 45.4 ± 11.1 and 47.3 ± 12.4 years, BMI of 26.3 ± 4.4 and 27.8 ± 5.1 kg/m2, daytime systolic/diastolic BP of 132.6 ± 15.4 / 86.1 ± 10.9 and 130 ± 17.6 / 83.4 ± 11.1 mmHg, and daytime PP of 46.5 ± 9.9 and 46.7 ± 10.7 mmHg, respectively. Plasma adiponectin was 4.4± 3.04 ng/ml in men and 7.39 ± 5.44 ng/ml in women (P <0.001). After adjustment for age, sex and BMI, log-transformed adiponectin was negatively associated with daytime PP (-0.009 ± 0.003, P = 0.004), plasma renin activity (-0.248 ± 0.080, P = 0.002) and plasma aldosterone (-0.004 ± 0.002, P = 0.014). Conclusion: Low adiponectin is associated with increased ambulatory PP and RAS activation in subjects of African descent. Our data are consistent with the observation that angiotensin II receptor blockers increase adiponectin in humans.