Characterization of Carotid Plaques with Ultrasound Non-Invasive Vascular Elastography (NIVE) : Feasibility and Correlation with High-Resolution Magnetic Resonance Imaging

L’accident vasculaire cérébral (AVC) est une cause principale de décès et de morbidité dans le monde; une bonne partie des AVC est causée par la plaque d’athérosclérose carotidienne. La prévention de l’AVC chez les patients ayant une plaque carotidienne demeure controversée, vu les risques et bénéfices ambigus associés au traitement chirurgical ou médical. Plusieurs méthodes d’imagerie ont été développées afin d’étudier la plaque vulnérable (dont le risque est élevé), mais aucune n’est suffisamment validée ou accessible pour permettre une utilisation comme outil de dépistage. L’élastographie non-invasive vasculaire (NIVE) est une technique nouvelle qui cartographie les déformations (élasticité) de la plaque afin de détecter les plaque vulnérables; cette technique n’est pas encore validée cliniquement. Le but de ce projet est d’évaluer la capacité de NIVE de caractériser la composition de la plaque et sa vulnérabilité in vivo chez des patients ayant des plaques sévères carotidiennes, en utilisant comme étalon de référence, l’imagerie par résonance magnétique (IRM) à haute-résolution. Afin de poursuivre cette étude, une connaissance accrue de l’AVC, l’athérosclérose, la plaque vulnérable, ainsi que des techniques actuelles d’imagerie de la plaque carotidienne, est requise. Trente-et-un sujets ont été examinés par NIVE par ultrasonographie et IRM à haute-résolution. Sur 31 plaques, 9 étaient symptomatiques, 17 contenaient des lipides, et 7 étaient vulnérables selon l’IRM. Les déformations étaient significativement plus petites chez les plaques contenant des lipides, avec une sensibilité élevée et une spécificité modérée. Une association quadratique entre la déformation et la quantité de lipide a été trouvée. Les déformations ne pouvaient pas distinguer les plaques vulnérables ou symptomatiques. En conclusion, NIVE par ultrasonographie est faisable chez des patients ayant des sténoses carotidiennes significatives et peut détecter la présence d’un coeur lipidique. Des études supplémentaires de progression de la plaque avec NIVE sont requises afin d’identifier les plaques vulnérables.

Expression et rôle de PD-1 et de ses ligands dans le contexte de la sclérose en plaques

La sclérose en plaques (SEP) est une maladie inflammatoire démyélinisante et neurodégénérative du système nerveux central (SNC). Les cellules T activées qui expriment le PD-1 sont inhibées via l’interaction avec l’un des ligands: PD-L1 ou PD-L2. Des études effectuées chez le modèle murin de la SEP, l’encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE), ont démontré que l’interaction du PD-1 avec ses ligands contribue à atténuer la maladie. Toutefois, le rôle du PD-1 et de ses ligands dans la pathogenèse de la SEP chez l’humain et dans le modèle murin n’a pas été complètement élucidé. Nous avons déterminé que plusieurs cellules du SNC humain peuvent exprimer les ligands du PD-1. Les astrocytes, les microglies, les oligodendrocytes et les neurones expriment faiblement le PD-L1 dans des conditions basales mais augmentent de façon significative cette expression en réponse à des cytokines inflammatoires. Le blocage de l’expression du PD-L1 par les astrocytes à l’aide de siRNA spécifiques mène à l’augmentation significative des réponses des cellules T CD8+ (prolifération, cytokines, enzymes lytiques). Nos résultats établissent ainsi que les cellules gliales humaines peuvent exprimer des niveaux suffisants de PD-L1 en milieu inflammatoire pour inhiber les réponses des cellules T CD8+. Notre analyse de tissus cérébraux post-mortem par immunohistochimie démontre que dans les lésions de la SEP les niveaux de PD-L1 sont significativement plus élevés que dans les tissus de témoins; les astrocytes et les microglies/macrophages expriment le PD-L1. Cependant, plus de la moitié des lymphocytes T CD8+ ayant infiltré des lésions de SEP n’expriment pas le récepteur PD-1. Au cours du développement de l’EAE, les cellules du SNC augmentent leur niveau de PD-L1. Le PD-1 est fortement exprimé par les cellules T dès le début des symptômes, mais son intensité diminue au cours de la maladie, rendant les cellules T insensibles au signal inhibiteur envoyé par le PD-L1. Nous avons observé que les cellules endothéliales humaines formant la barrière hémato-encéphalique (BHE) expriment de façon constitutive le PD-L2 mais pas le PD-L1 et que l’expression des deux ligands augmente dans des conditions inflammatoires. Les ligands PD-L1 et PD-L2 exprimés par les cellules endothéliales ont la capacité de freiner l’activation des cellules T CD8+ et CD4+, ainsi que leur migration à travers la BHE. L’endothélium du cerveau des tissus normaux et des lésions SEP n’exprime pas des taux détectables de PD-L1. En revanche, tous les vaisseaux sanguins des tissus de cerveaux normaux sont positifs pour le PD-L2, alors que seulement la moitié de ceux-ci expriment le PD-L2 dans des lésions SEP. Nos travaux démontrent que l’entrée des cellules T activées est contrôlée dans des conditions physiologiques grâce à la présence du PD-L2 sur la BHE. Cependant, l’expression plus faible du PD-L2 sur une partie des vaisseaux sanguins dans les lésions SEP nuit au contrôle de la migration des cellules immunes. De plus, une fois dans le SNC, les cellules T CD8+ étant dépourvues du PD-1 ne peuvent recevoir le signal inhibiteur fourni par le PD-L1 fortement exprimé par les cellules du SNC, leur permettant ainsi de rester activées.

Caractérisation du rôle de MCAM dans la sclérose en plaques

Objectifs: Chez les patients atteints de sclérose en plaques (SEP), des lymphocytes pro-inflammatoires utilisent des molécules d’adhérence afin de parvenir à traverser la barrière hémo-encéphalique (BHE) et former des lésions multifocales dans le système nerveux central (SNC). Dans le contexte de la SEP, les lymphocytes CD4 auto-agressifs polarisés en TH17 (sécrétant de l’IL-17) sont reconnus comme contribuant à la formation des lésions. Le rôle des lymphocytes CD8 TC17 est quant à lui encore mal défini. L’identification de marqueurs de surface spécifiquement exprimés par les lymphocytes TH17 et TC17 faciliterait la caractérisation de ces sous-populations pathogéniques et fournirait de nouvelles cibles thérapeutiques pour traiter la SEP. Méthodologie: Nous avons identifié MCAM lors d’analyses protéomiques de cellules endothéliales de la BHE humaine et de lymphocytes T humains. Nous avons caractérisé le phénotype et la fonction de ces cellules exprimant MCAM ex vivo, in vitro, in situ et in vivo, à partir de matériel obtenu de témoins (contrôles), de patients atteints de SEP et d’animaux atteints d’encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE). Résultats: MCAM est exprimé à la fois par les cellules endothéliales de la BHE humaine et par une sous-population de lymphocytes T effecteurs mémoire CD161+ et CCR6+. Les lymphocytes CD4 et CD8 MCAM+ expriment plus d’IL-17, IL-22, GM-CSF et granzyme B (Gz B) que les lymphocytes MCAMneg. De plus, l’expression de MCAM est fortement augmentée à la surface des lymphocytes T CD4+ et CD8+ lors des poussées de SEP, alors que les traitements immunomodulateurs en diminuent l’expression. In situ, l’expression de MCAM par les cellules endothéliales de la BHE est plus marquée au site des lésions de SEP et d’EAE, et on retrouve des lymphocytes CD4 et CD8 MCAM+ au sein de ces infiltrats périvasculaires du SNC. In vitro, les lymphocytes CD8 MCAM+ causent plus de mort oligodendrocytaire et bloquer MCAM diminue la transmigration des CD8 TC17 et des CD4 TH17 à travers les cellules endothéliales de la BHE humaine. In vivo, dépléter les lymphocytes CD4 ou CD8 MCAM+ améliore les signes cliniques de l’EAE par transfert. Par ailleurs, l’expression de MCAM est régulée à la hausse à la surface des lymphocytes CD4 et CD8 de la souris transgénique TCR1640, un modèle animal d’EAE spontanée. Finalement, bloquer MCAM atténue les déficits neurologiques chroniques aussi bien du modèle d’EAE induite avec le MOG35-55 que du modèle d’EAE spontanée. Conclusion: Nos données démontrent que les lymphocytes encéphalitogéniques produisant de l’IL-17 et présentant une capacité effectrice et migratoire marquée expriment MCAM. MCAM pourrait servir de biomarqueur en SEP et constituer une cible thérapeutique valable pour traiter les conditions neuroinflammatoires.

Rôle et expression de l'interleukine-27 dans le contexte de la sclérose en plaques

Des études antérieures ont indiqué que l’IL-27 supprime le développement de l’encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE), un modèle murin de la sclérose en plaques (SEP). L’expression en ARNm d’IL-27 est maximale au pic du développement de l’EAE. Cependant, sa contribution dans la pathogenèse de la SEP demeure irrésolue. Nous avons investigué si l’IL-27 contribue à moduler les réponses immunes dans le système nerveux central (SNC) de patients SEP. Nos résultats d’immunohistochimie sur échantillons post-mortem de cerveaux humains ont révélé que la production des deux sous-unités d’IL-27 (EBI-3 et p28) est plus élevée chez des patients comparés à des contrôles. De plus, les astrocytes (GFAP) et les microglies/macrophages (Iba1) représentent des sources biologiques importantes de l’IL-27 dans les lésions. Les lymphocytes T CD4 et CD8 qui infiltrent le SNC des patients expriment d’ailleurs le récepteur de l’IL-27 composé des chaînes gp130 et TCCR, supportant le concept que ces cellules pourraient répondre aux sources locales d’IL-27. Nous avons également démontré que des combinaisons de cytokines pro-inflammatoires (IFNγ, IL-1β et TNF) augmentent l’expression in vitro d’IL-27 par les astrocytes et macrophages humains, et que les microglies/macrophages de phénotype M1 produisent l’IL-27. Enfin, nous avons démontré que les astrocytes humains expriment aussi le récepteur à l’IL-27 et répondent à l’IL-27 par la phosphorylation de STAT1, mais pas de STAT3. Une telle signalisation dans ces cellules mène à l’augmentation d’expression de la molécule de co-inhibition PD-L1 et de la sécrétion de la chimiokine CXCL10.

Caractérisation des lymphocytes T CD4+CD8+ dans le contexte de la sclérose en plaques

Une petite population de lymphocytes T exprimant les deux corécepteurs CD4 et CD8 et appelée double positive (DP), a été détectée dans le sang périphérique de donneurs sains et de patients atteints de diverses pathologies dont la sclérose en plaques (SEP). Nous avons émis l’hypothèse qu’il s’agissait de lymphocytes T hautement activés pouvant contribuer à l’inflammation chronique présente dans la SEP. Nous avons comparé les cellules T DP obtenues du sang de donneurs sains et de patients atteints de la SEP et non traités. La fréquence des cellules DP était similaire chez les patients et les donneurs sains. La proportion de lymphocytes T DP qui exprimaient les chaines du récepteur de l’interleukine-15 (IL-15) était plus élevée que pour les autres populations lymphocytaires. Des mesures d’induction de la phosphorylation du STAT5 (signal transducer and activator of transcription) ont démontré que les cellules DP ont répondu à des doses plus faibles et pour de plus longues périodes à l’IL-15 comparativement aux autres lymphocytes T. Le pourcentage de lymphocytes T DP ayant la capacité de produire l’interféron-gamma et des enzymes lytiques était élevé chez les témoins sains mais ces niveaux étaient significativement réduits chez les patients atteints de la SEP. La caractérisation phénotypique de cellules DP a suggéré que ces cellules ont des propriétés similaires aux lymphocytes T activés. Bien qu’il ne s’agisse que d’une caractérisation partielle, il semble que les lymphocytes T DP perdent une partie de leurs propriétés chez les patients atteints de la SEP.

Plaques tectòniques. 'Placas tectónicas'.

Material multimedia sobre MS-DOS para las áreas de Ciencias Experimentales y Sociales en Secundaria. Es una aplicación animada que explica las placas tectónicas y su evolución a través de textos breves y animaciones gráficas. Sin llegar a ser un hipertexto ofrece tres itinerarios que pueden incluir desde una explicación genérica, que incluye la historia de la teoría, hasta una animación continuada de los movimientos de las placas continentales, pasando por una opción intermedia que pone el ritmo de la animación en manos del usuario e integra informaciones de apoyo a las imágenes.

Omega-3 fatty acids, cardiovascular disease and stability of atherosclerotic plaques

Long-chain n-3 polyunsaturated fatty acids are found in oily fish and in fish oils and similar preparations. Substantial evidence from epidemiological and case-control studies indicates that consumption of fish, oily fish and long-chain n-3 fatty acids reduces risk of cardiovascular mortality. Secondary prevention studies using long-chain n-3 fatty acids in patients post-myocardial infarction have shown a reduction in total and cardiovascular mortality with an especially potent effect on sudden death. Long-chain n-3 fatty acids have been shown to beneficially modify a range of cardiovascular risk factors, which may result in primary cardiovascular prevention. However, reduced non-fatal and fatal events and a reduction in sudden death probably involve other mechanisms. Reduced thrombosis following long-chain n-3 fatty acids may play a role. A decrease in arrhythmias is a favoured mechanism of action of long-chain n-3 fatty acids and is supported by cell culture and animal studies. However human trials using implantable cardiac defibrillators have produced inconsistent findings and a recent meta-analysis does not support this mechanism of action. An alternative mechanism of action may be stabilisation of atherosclerotic plaques by long-chain n-3 fatty acids. This is suggested by one published human study which showed that incorporation of long-chain n-3 fatty acids into plaques collected at carotid endarterectomy resulted in fewer macrophages in the plaque and a morphology indicative of increased stability. These findings are supported from observations in an animal model and suggest that the primary effect of long-chain n-3 fatty acids might be on macrophages within the plaque.

Macrophage antioxidant protection within atherosclerotic plaques

Macrophage cells within inflammatory lesions are exposed to a wide range of degrading and cytotoxic molecules including reactive oxygen species. Unlike neutrophils, macrophages do not normally die in this environment but continue to generate oxidants, phagocytose cellular remains, and release a range of cytoactive agents which modulate the immune response. It is this potential of the macrophage cell to survive in an oxidative environment that allows the growth and complexity of advanced atherosclerotic plaques. This review will examine the oxidants encountered by macrophages within an atherosclerotic plaque and describe some of the potential antioxidant mechanisms which enable macrophages to function within inflammatory lesions. Ascorbate, alpha-tocopherol, and glutathione appear to be central to the protection of macrophages yet additional antioxidant mechanisms appear to be involved. gamma-Interferon causes macrophages to generate 7,8dihydroneopterin/neopterin and 3-hydroxyanthranilic acid both of which have antioxidant properties. Manganese superoxide dismutase is also upregulated in macrophages. The evidence that these antioxidants provide further protection, so allowing the macrophage cells to survive within sites of chronic inflammation such as atherosclerotic plaques, will be described.

Spectroscopic imaging of arteries and atherosclerotic plaques

Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopic imaging using a focal plane array detector has been used to study atherosclerotic arteries with a spatial resolution of 3-4 mum, i.e., at a level that is comparable with cellular dimensions. Such high spatial resolution is made possible using a micro-attenuated total reflection (ATR) germanium objective with a high refractive index and therefore high numerical aperture. This micro-ATR approach has enabled small structures within the vessel wall to be imaged for the first time by FTIR. Structures observed include the elastic lamellae of the tunica media and a heterogeneous distribution of small clusters of cholesterol esters within an atherosclerotic lesion, which may correspond to foam cells. A macro-ATR imaging method was also applied, which involves the use of a diamond macro-ATR accessory. This study of atherosclerosis is presented as an illustrative example of the wider potential of these A TR imaging approaches for cardiovascular medicine and biomedical applications. (C) 2004 Wiley Periodicals, Inc.

Association of n-3 polyunsaturated fatty acids with stability of atherosclerotic plaques: a randomised controlled trial

Background N-3 polyunsaturated fatty acids (PUFAs) from oily fish protect against death from cardiovascular disease. We aimed to assess the hypothesis that incorporation of n-3 and n-6 PUFAs into advanced atherosclerotic plaques increases and decreases plaque stability, respectively. Methods We did a randomised controlled trial of patients awaiting carotid endarterectomy. We randomly allocated patients control, sunflower oil (n-6), or fish-oil (n-3) capsules until surgery. Primary outcome was plaque morphology indicative of stability or instability, and outcome measures were concentrations of EPA, DHA, and linoleic acid in carotid plaques; plaque morphology; and presence of macrophages in plaques. Analysis was per protocol. Findings 188 patients were enrolled and randomised; 18 withdrew and eight were excluded. Duration of oil treatment was 7-189 days (median 42) and did not differ between groups. The proportions of EPA and DHA were higher in carotid plaque fractions in patients receiving fish oil compared with those receiving control (absolute difference 0.5 [95% CI 0.3-0.7], 0.4 [0.1-0.6], and 0.2 [0.1-0.4] g/100 g total fatty acids for EPA; and 0.3 [0.0-0.8], 0.4 [0.1-0.7], and 0.3 [0.1-0.6] g/100 g total fatty acids for DHA; in plaque phospholipids, cholesteryl esters, and triacylglycerols, respectively). Sunflower oil had little effect on the fatty acid composition of lipid fractions. Fewer plaques from patients being treated with fish oil had thin fibrous caps and signs of inflammation and more plaques had thick fibrous caps and no signs of inflammation, compared with plaques in patients in the control and sunflower oil groups (odds ratio 0.52 [95% CI 0.24-0.89] and 1.19 [1.02-1.57] vs control; 0.49 [0.23-0.90] and 1.16 [1.01-1.53] vs sunflower oil). The number of macrophages in plaques from patients receiving fish oil was lower than in the other two groups. Carotid plaque morphology and infiltration by macrophages did not differ between control and sunflower oil groups. Interpretation Atherosclerotic plaques readily incorporate n-3 PUFAs from fish-oil supplementation, inducing changes that can enhance stability of atherosclerotic plaques. By contrast, increased consumption of n-6 PUFAs does not affect carotid plaque fatty-acid composition or stability over the time course studied here. Stability of plaques could explain reductions in non-fatal and fatal cardiovascular events associated with increased n-3 PUFA intake.

Three-dimensional numerical simulation of blood flow in mouse aortic arch around atherosclerotic plaques

Atherosclerosis is a progressive disease, involving the build-up of lipid streaks in artery walls, leading to plaques. Understanding the development of atherosclerosis and plaque vulnerability is critically important since plaque rupture can result in heart attack or stroke. Plaques can be divided into two distinct types: those likely to rupture (vulnerable) or less likely to rupture (stable). In the last decade, researchers have been interested in studying the influence of the mechanical effects (blood shear stress, pressure forces and structural stress) on the plaque formation, progression and rupture processes but no general agreement has been found. The purpose of the present work is to include more realistic conditions for the numerical calculations of the blood flow by implementing real geometries with plaques in the numerical model. Hemodynamical parameters are studied in both diseased and healthy configurations. The healthy configuration is obtained by removing numerically the plaques from three dimensional geometries obtained by micro-computed tomography. A new hemodynamical parameter is also introduced to relate the location of plaques to the characteristics of the flow in the healthy configuration. © 2014 .