Systemic and pulmonary vascular dysfunction in children conceived by assisted reproductive technologies.

BACKGROUND: Assisted reproductive technology (ART) involves the manipulation of early embryos at a time when they may be particularly vulnerable to external disturbances. Environmental influences during the embryonic and fetal development influence the individual's susceptibility to cardiovascular disease, raising concerns about the potential consequences of ART on the long-term health of the offspring. METHODS AND RESULTS: We assessed systemic (flow-mediated dilation of the brachial artery, pulse-wave velocity, and carotid intima-media thickness) and pulmonary (pulmonary artery pressure at high altitude by Doppler echocardiography) vascular function in 65 healthy children born after ART and 57 control children. Flow-mediated dilation of the brachial artery was 25% smaller in ART than in control children (6.7±1.6% versus 8.6±1.7%; P<0.0001), whereas endothelium-independent vasodilation was similar in the 2 groups. Carotid-femoral pulse-wave velocity was significantly (P<0.001) faster and carotid intima-media thickness was significantly (P<0.0001) greater in children conceived by ART than in control children. The systolic pulmonary artery pressure at high altitude (3450 m) was 30% higher (P<0.001) in ART than in control children. Vascular function was normal in children conceived naturally during hormonal stimulation of ovulation and in siblings of ART children who were conceived naturally. CONCLUSIONS: Healthy children conceived by ART display generalized vascular dysfunction. This problem does not appear to be related to parental factors but to the ART procedure itself. CLINICAL TRIAL REGISTRATION: URL: www.clinicaltrials.gov. Unique identifier: NCT00837642.

Contribution à la compréhension du rôle de la mémoire de travail visuospatiale et de ses altérations dans la schizophrénie à l'aide d'un nouveau paradigme qui présente des stimuli dynamiques et statiques

Abstract Working memory has been defined as the ability to maintain and manipulate on-line a limited amount of information. A large number of studies have investigated visuospatial working memory in schizophrenia. However, today, the available data concerning the functioning of these processes in schizophrenia are largely controversial. These inconclusive results are due to incomplete knowledge on processes involved in visuospatial working memory tasks. Recent studies suggest that visuospatial working memory processes may be divided into an active monitoring and a storing components. Furthermore, it has been shown that visuospatial working memory processes are strongly interconnected with early encoding processes (perceptual organization). In our view, the two working memory components, and the relationship that they entertain with early encoding processes, may be investigated using dynamic and static visuospatial stimuli in a working memory paradigm. In this thesis we aim at comparing dynamic and static visuospatial working memory processes in patients with schizophrenia and first-episode of psychosis patients. This analysis may clarify the functioning of visuospatial working memory and the dysfunction of these processes in schizophrenia. Our results are in accord with the hypothesis of two visuospatial working memory subcomponents. Dynamic, rather than static, stimuli are strongly involved in the visuospatial working memory encoding process. Indeed, the results are congruent with the idea that static stimuli may be strongly encoded by parallel perceptual organization processes. Patients with schizophrenia show important deficits in both working memory and perceptual organization encoding processes. In contrast, perceptual organization processes seem spared in firstepisodepsychosis patients. Considering our findings, we propose a model to explain the degradation of visuospatial processes involved in a working memory task during schizophrenia. Résumé: La mémoire de travail est définie comme la capacité à maintenir et manipuler « on-line » un nombre limité d'informations pour une courte période de temps (de l'ordre de quelques dizaines de secondes). Un grand nombre d'études a montré que les processus de mémoire de travail visuo spatiale peuvent être affectés dans la schizophrénie. Malgré cela, les données concernant les déficits de ces processus chez des patients qui souffrent de schizophrénie sont contradictoires. La difficulté de comprendre la nature des déficits de mémoire de travail visuospatiale dans la schizophrénie est en grande partie imputable aux connaissances encore lacunaires sur le fonctionnement de ces processus dans un état non pathologique. Dans cette thèse, on cherche à élucider le fonctionnement des processus de mémoire de travail visuospatiale. Pour cela, on a créé un nouveau paradigme qui sollicite ce type de mémoire. Dans ce paradigme, on présente des stimuli dynamiques et statiques. Après un court délai, le sujet doit reconnaître le stimulus qu'il a visualisé parmi six possibilités. Sur la base de récentes études neurophysiologiques, neuroanatomiques et psychologiques, nous avançons l'hypothèse que l'encodage de stimuli dynamiques et statiques repose sur deux processus distincts de mémoire de travail : un processus d'organisation qui manipule les informations sensorielles et un processus dé stockage qui est responsable du maintien de l'information au cours de la manipulation. Ces processus sont en relation directe avec les processus responsables d'une organisation de l'information à un niveau précoce du traitement visuel. Les études présentées dans cette thèse ont pour but de vérifier la pertinence de la distinction entre les processus de mémoire de travail visuospatiale, selon la modalité «dynamique » ou «statique ». L'investigation des processus dynamiques et statiques de mémoire de travail dans la schizophrénie présente deux avantages principaux. Premièrement, 1a pathologie pourrait permettre de mettre en évidence, par les dysfonctionnements qu'elle présente, la pertinence des hypothèses sur le fonctionnement des processus de mémoire de travail visuospatiale et de leur interaction avec les processus sensoriels. Deuxièmement, ces investigations rendent possible une analyse des dysfonctions des différents processus dans la schizophrénie. Dans cette thèse, on analyse aussi les processus de mémoire de travail «dynamiques » et «statiques » chez des sujets dans une phase initiale de la psychose. Les résultats de cette étude permettent de faire une comparaison avec ceux obtenus avec des patients qui souffrent de schizophrénie. Cette comparaison peut apporter des informations intéressantes sur l'évolution des dysfonctions dans les processus impliqués dans les fonctions de mémoire de travail visuospatiale au cours de la schizophrénie. Les résultats obtenus dans les différentes études sont cohérents avec l'hypothèse d'une implication différente des processus d'organisation de la mémoire de travail sur des stimuli dynamiques et statiques. -Nos résultats montrent que les processus de mémoire de travail responsables de l'organisation (manipulation active) des informations est déficitaire dans la schizophrénie. Ce déficit semble jouer un rôle de premier plan dans la dégradation des processus visuospatiaux au cours de la schizophrénie.

Genetic exchange in an arbuscular mycorrhizal fungus results in increased rice growth and altered mycorrhiza-specific gene transcription.

Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are obligate symbionts with most terrestrial plants. They improve plant nutrition, particularly phosphate acquisition, and thus are able to improve plant growth. In exchange, the fungi obtain photosynthetically fixed carbon. AMF are coenocytic, meaning that many nuclei coexist in a common cytoplasm. Genetic exchange recently has been demonstrated in the AMF Glomus intraradices, allowing nuclei of different Glomus intraradices strains to mix. Such genetic exchange was shown previously to have negative effects on plant growth and to alter fungal colonization. However, no attempt was made to detect whether genetic exchange in AMF can alter plant gene expression and if this effect was time dependent. Here, we show that genetic exchange in AMF also can be beneficial for rice growth, and that symbiosis-specific gene transcription is altered by genetic exchange. Moreover, our results show that genetic exchange can change the dynamics of the colonization of the fungus in the plant. Our results demonstrate that the simple manipulation of the genetics of AMF can have important consequences for their symbiotic effects on plants such as rice, which is considered the most important crop in the world. Exploiting natural AMF genetic variation by generating novel AMF genotypes through genetic exchange is a potentially useful tool in the development of AMF inocula that are more beneficial for crop growth.

Sibling competition and the risk of falling out of the nest

In birds, sibling competition encompasses several activities, one of which is jostling for position, that is, competing for the location in the nest where parents predictably deliver food items. We hypothesized that nestlings that compete by jostling for position may fall out of the nest either accidentally or because siblings push each other to reduce brood size. This hypothesis predicts that in a competitive environment needy nestlings trade-off the benefit of being fed against the cost of falling out of the nest. As a first attempt to evaluate this hypothesis, we experimentally manipulated the number of young per brood in the colonial Alpine swift, Apus melba. Nestlings fell out of their colony more frequently when reared in enlarged than in reduced broods. Because brood size manipulation affects not only the number of young per nest but also their body condition, we analysed an extended data set to disentangle these two factors. This analysis showed that, independently of brood size, nestlings in poor condition and those reared in broods where sibling differed markedly in weight were more likely to disappear from the colony. Nestling disappearance also occurred predominantly in nests close to the colony entrances. Although nestling swifts can wander in the colony and become adopted in neighbouring nests, we found no evidence that wandering per se increased the risk of falling out of the colony. Our study therefore highlights a novel cost of scramble competition.

Similarities and differences in altitudinal versus latitudinal variation for morphological traits in Drosophila melanogaster.

Understanding how natural environments shape phenotypic variation is a major aim in evolutionary biology. Here, we have examined clinal, likely genetically based variation in morphology among 19 populations of the fruit fly (Drosophila melanogaster) from Africa and Europe, spanning a range from sea level to 3000 m altitude and including locations approximating the southern and northern range limit. We were interested in testing whether latitude and altitude have similar phenotypic effects, as has often been postulated. Both latitude and altitude were positively correlated with wing area, ovariole number, and cell number. In contrast, latitude and altitude had opposite effects on the ratio between ovariole number and body size, which was negatively correlated with egg production rate per ovariole. We also used transgenic manipulation to examine how increased cell number affects morphology and found that larger transgenic flies, due to a higher number of cells, had more ovarioles, larger wings, and, unlike flies from natural populations, increased wing loading. Clinal patterns in morphology are thus not a simple function of changes in body size; instead, each trait might be subject to different selection pressures. Together, our results provide compelling evidence for profound similarities as well as differences between phenotypic effects of latitude and altitude.

Plumage ornaments, bacterial colonisation and signalling in european starling, "Sturnus vulgaris"

Abstract Animal behaviours or structures are used by senders as signals to try to increase their fitness by altering the behaviour of receivers. A large fraction of studies on sexual selection have focussed on male ornaments and have demonstrated that these ornaments signal the quality of their owner and are used by female for mate choice. Although females can also exhibit conspicuous traits, studies on female ornaments are markedly lacking. In chapter 1, we show that female starlings are showier on chest whiteness than males and that females' whiteness may potentially indicate female condition at the start of breeding and provide fitness advantages to breeding birds. Furthermore we point out that feather density and abrasion are important factors shaping the expression of chest whiteness. This suggests that further understanding of the evolution of chest whiteness in Starlings requires to examine the environmental and physiological factors that shape feather condition. Plumage may suffer from damage through abrasion and bacterial activity. In chapter 2, we focus on factors that influence feather-degrading bacterial communities. Within the hypothesis that parental care can be trade-off against the demands of self-maintenance, we show that a brood size manipulation modifies the structure of feather-degrading bacterial communities and the density of free- living bacteria. Thus we have pointed out a potentially poorly known cost of reproduction. In the same context of a trade-off between reproductive activities and individual self-maintenance, chapter 3 shows that at a proximate level in females but not in males, the individual variation in time and/or energy allocated in reproductive activities is associated with prolactin hormone levels. Our study provides evidence for the existence of a sex related difference in the relationship between brood size and prolactin levels. Birds have evolved sanitation behaviours and preen gland secretions to preserve the condition of their plumage. In chapter 4, we describe a method that allows to measure preen gland in situ. Then we use this method to characterize a number of phenotypic and ecological factors that explain variation in preen gland size in free-living individuals. In parent-offspring interactions, parents use offspring signals to provision their brood. In chapter 5, we demonstrate that nestling flanges and body skin reflect in the ultra-violet (UV) wavelengths ant that parents use this UV reflectance in food allocation decisions. Résumé Certains comportements et structures chez les animaux agissent, pour ceux qui les émettent, comme des signaux permettant d'augmenter leur fitness en altérant les comportements de ceux qui les perçoivent. Une grande partie des études sur la sélection sexuelle s'est focalisée sur les ornements mâles. Ces études ont démontré que ces ornements pouvaient signaler la qualité de celui qui les porte et influencer le choix des femelles. Bien que les femelles puissent aussi présenter des traits voyants, les études sur leurs ornements font défaut. Dans le chapitre 1 de ce travail, nous montrons que les étourneaux femelles sont plus voyantes que les mâles sur la base de la blancheur de la poitrine. De plus la blancheur des femelles peut signaler leur condition au début de la saison de reproduction et ainsi être corrélée avec leur fitness. Nous mettons aussi en évidence que la densité et l'abrasion des plumes sont des facteurs importants, contrôlant l'expression de la blancheur de la poitrine. Ceci suggère que des études futures pourraient examiner le rôle des facteurs environnementaux et physiologiques qui influencent la condition des plumes pour mieux comprendre l'évolution de la blancheur chez les étourneaux. Le plumage subit des dommages à travers l'abrasion et probablement aussi par l'activité de dégradation de bactéries. Dans le chapitre 2 de ce travail, nous nous intéressons aux facteurs qui influencent les communautés de bactéries dégradant les plumes. Nous basant sur l'hypothèse selon laquelle il existe un compromis entre les soins parentaux et la maintenance corporelle, nous montrons qu'une manipulation de la taille de nichée modifie la structure des communautés de bactéries dégradant les plumes ainsi que les densités de bactéries libres présentes sur le plumage. Ainsi nous mettons en évidence un coût encore peu connu des activités de reproduction. Dans le même contexte, nous montrons, dans le chapitre 3, que des variations individuelles dans l'énergie et/ou le temps alloué dans les activités de reproduction sont associés, chez les femelles, à un niveau proximal à l'hormone prolactine. Cette relation n'est pas présente chez les mâles. Cette étude montre que la relation entre la taille de nichée et les niveaux de prolactine diffère avec le sexe des individus. Les oiseaux utilisent des comportements de nettoyage associés aux sécrétions de la glande uropygiale afin de préserver la condition de leurs plumes. Dans le chapitre 4 de ce travail, nous décrivons une méthode qui permet de mesurer la taille de la glande in situ. Puis nous caractérisons certains facteurs écologiques et physiologiques qui expliquent les variations de la taille de la glande chez des individus capturés dans leur environnement. Les parents nourrissent leur progéniture en réponse à des signaux émis par ceux-ci. Dans le chapitre 5 de ce travail, nous démontrons que les commissures et la peau sur le corps des oisillons reflètent la lumière dans l'ultraviolet. Nous montrons que les parents utilisent cette réflexion dans l'ultraviolet lors de l'allocation de nourriture pour leurs jeunes.

Device for simultaneous measurement of the Peltier and Seebeck coefficients verification of the Kelvin relation

We have designed and built an experimental device, which we called a "thermoelectric bridge." Its primary purpose is simultaneous measurement of the relative Peltier and Seebeck coefficients. The systematic errors for both coefficients are equal with this device and manipulation is not necessary between the measurement of one coefficient and the other. Thus, this device is especially suitable for verifying their linear relation postulated by Lord Kelvin. Also, simultaneous measurement of thermal conductivity is described in the text. A sample is made up of the couple nickel¿platinum, taking measurements in the range of ¿20¿60°C and establishing the dependence of each coefficient with temperature, with nearly equal random errors ±0.2%, and systematic errors estimated at ¿0.5%. The aforementioned Kelvin relation is verified in this range from these results, proving that the behavioral deviations are ¿0.3% contained in the uncertainty ±0.5% caused by the propagation of errors

Extensive circumferential endoscopic mucosal resection with a new rigid esophagoscope: an animal study

RÉSUME Les techniques de résection muqueuse endoscopique utilisées actuellement ne permettent pas d'effectuer une résection circonférentielle d'un long segment de muqueuse oesophagienne. Une telle résection permettrait le traitement de foyers multicentriques de dysplasies de haut grade (HGIN) ou d'adénocarcinomes précoces (AC) développés sur oesophage de Barrett. Sachant que la prévalence des métastases ganglionnaires régionales est d'environ 7 % pour les adénocarcinomes intra-muqueux (Tis,T1a), les méthodes de traitement non-chirurgicales et moins invasives sont actuellement préférées à une oesophagectomie, dont la morbidité et la mortalité restent élevées en comparaison avec les mucosectomies endoscopiques. Un oesophagoscope rigide modifié a été développé à Lausanne en collaboration avec la maison Karl Storz GmbH, de façon à permettre des résections muqueuses étendues dans l'oesophage. Cette étude animale pilote a investigué la faisabilité et la fiabilité des résections muqueuses circonférentielles de différentes longueurs dans l'oesophage du mouton. Des résections circonférentielles de 2,2 cm (n=6), 3,3 cm (n=6), 4,4 cm (n=7) et 5,5 cm (n=5) de longueur ont été effectuées dans l'oesophage de 24 moutons. Elles consistaient en 2 mucosectomies hémi-circonférentielles opposées. Les animaux ont été suivis par des examens endoscopiques à une semaine puis chaque mois pendant 6 mois ou jusqu'à réépithélialisation complète sans sténose. Au cours du processus de guérison, les sténoses cicatricielles ont été traitées par une ou plusieurs dilatations avec les bougies de Savary. Des résections circonférentielles de 2,2 à 5,5 cm de longueur ont été réalisées avec succès dans 23/24 des cas. Une seule perforation, secondaire à une erreur de manipulation, est survenue directement après la mucosectomie. A l'analyse histologique, une profondeur de résection précise à travers la sousmuq Tyrp1ueuse a été obtenue dans 85% des specimens. Les sténoses cicatricielles ont été contrôlées dans 95% des cas par dilatations avec les bougies de Savary. L'oesophagoscope rigide modifié a permis de réaliser des résections muqueuses circonférentielles et étendues en une seule séance endoscopique d'une durée de moins d'une demi-heure. L'utilisation de ce résectoscope chez l'homme devrait permettre l'éradication complète de l'oesophage de Barrett avec HGIN et/ou AC précoce dans un avenir très proche.

Field Data Acquisition Technologies for Iowa Transportation Agencies, HR-366 August 1994

This report describes the results of the research project investigating the use of advanced field data acquisition technologies for lowa transponation agencies. The objectives of the research project were to (1) research and evaluate current data acquisition technologies for field data collection, manipulation, and reporting; (2) identify the current field data collection approach and the interest level in applying current technologies within Iowa transportation agencies; and (3) summarize findings, prioritize technology needs, and provide recommendations regarding suitable applications for future development. A steering committee consisting oretate, city, and county transportation officials provided guidance during this project. Technologies considered in this study included (1) data storage (bar coding, radio frequency identification, touch buttons, magnetic stripes, and video logging); (2) data recognition (voice recognition and optical character recognition); (3) field referencing systems (global positioning systems [GPS] and geographic information systems [GIs]); (4) data transmission (radio frequency data communications and electronic data interchange); and (5) portable computers (pen-based computers). The literature review revealed that many of these technologies could have useful applications in the transponation industry. A survey was developed to explain current data collection methods and identify the interest in using advanced field data collection technologies. Surveys were sent out to county and city engineers and state representatives responsible for certain programs (e.g., maintenance management and construction management). Results showed that almost all field data are collected using manual approaches and are hand-carried to the office where they are either entered into a computer or manually stored. A lack of standardization was apparent for the type of software applications used by each agency--even the types of forms used to manually collect data differed by agency. Furthermore, interest in using advanced field data collection technologies depended upon the technology, program (e.g.. pavement or sign management), and agency type (e.g., state, city, or county). The state and larger cities and counties seemed to be interested in using several of the technologies, whereas smaller agencies appeared to have very little interest in using advanced techniques to capture data. A more thorough analysis of the survey results is provided in the report. Recommendations are made to enhance the use of advanced field data acquisition technologies in Iowa transportation agencies: (1) Appoint a statewide task group to coordinate the effort to automate field data collection and reporting within the Iowa transportation agencies. Subgroups representing the cities, counties, and state should be formed with oversight provided by the statewide task group. (2) Educate employees so that they become familiar with the various field data acquisition technologies.

Frequent accesses to totally implanted vascular ports in pediatric oncology patients are associated with higher infection rates.

PURPOSE: Totally implanted vascular (TIVA) ports are used in children for repeated blood samples or intravenous treatments. We have recently published a prospective evaluation of surgical incidents and early complications associated with these devices. This work is the final part of the same study, assessing late complications over a follow-up of 2 yrs. METHODS: From January 2006 to January 2008, children older than 1 yr of age with a diagnosis of solid or blood cell malignancy were included. Insertion technique and care of the device were standardized. Every manipulation was prospectively recorded by specialized nurses. Obstruction was documented clinically. When bacteremia was suspected, routine central and peripheral blood cultures were drawn. RESULTS: Forty-five consecutive patients were enrolled in the study. Mean age at the time of the procedure was 8.5 yrs. There was no catheter-related infection within the first 4 weeks post-surgery. No device had to be removed because of infection or obstruction during follow-up. Frequent accesses to the port (=3 per day over a 10-day period) were associated with an 8-fold risk of infection. CONCLUSION: Insertion and use of TIVA devices were frequently associated with complications. No device had to be removed because of infection or obstruction over the follow-up period, although no prophylactic antibiotic agent was used. Restrictive use of antibiotics may prevent opportunistic infection. Frequent access to the device was significantly associated with line infection (odds ratio=8.43). No risk factor was identified for obstruction which occurred at a rate of 5.3 per 10,000 accesses.

Convenient synthesis of C75, an inhibitor of FAS and CPT1

C75 is a synthetic racemic α-methylene-γ-butyrolactone exhibiting anti-tumoral properties in vitro and in vivo as well as inducing hypophagia and weight loss in rodents. These interesting properties are thought to be a consequence of the inhibition of the key enzymes FAS and CPT1 involved in lipid metabolism. The need for larger amounts of this compound for biological evaluation prompted us to develop a convenient and reliable route to multigram quantities of C75 from easily available ethyl penta-3,4-dienoate 6. A recently described protocol for the addition of 6 to a mixture of dicyclohexylborane and nonanal followed by acidic treatment of the crude afforded lactone 8, as a mixture of cis and trans isomers, in good yield. The DBU-catalyzed isomerization of the methyl esters 9 arising from 8 gave a 10:1 trans/cis mixture from which the trans isomer was isolated and easily transformed into C75. The temporary transformation of C75 into a phenylseleno ether derivative makes its purification, manipulation and storage easier.

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

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

Epoxyeicosanoids stimulate multiorgan metastasis and tumor dormancy escape in mice.

Epoxyeicosatrienoic acids (EETs) are small molecules produced by cytochrome P450 epoxygenases. They are lipid mediators that act as autocrine or paracrine factors to regulate inflammation and vascular tone. As a result, drugs that raise EET levels are in clinical trials for the treatment of hypertension and many other diseases. However, despite their pleiotropic effects on cells, little is known about the role of these epoxyeicosanoids in cancer. Here, using genetic and pharmacological manipulation of endogenous EET levels, we demonstrate that EETs are critical for primary tumor growth and metastasis in a variety of mouse models of cancer. Remarkably, we found that EETs stimulated extensive multiorgan metastasis and escape from tumor dormancy in several tumor models. This systemic metastasis was not caused by excessive primary tumor growth but depended on endothelium-derived EETs at the site of metastasis. Administration of synthetic EETs recapitulated these results, while EET antagonists suppressed tumor growth and metastasis, demonstrating in vivo that pharmacological modulation of EETs can affect cancer growth. Furthermore, inhibitors of soluble epoxide hydrolase (sEH), the enzyme that metabolizes EETs, elevated endogenous EET levels and promoted primary tumor growth and metastasis. Thus, our data indicate a central role for EETs in tumorigenesis, offering a mechanistic link between lipid signaling and cancer and emphasizing the critical importance of considering possible effects of EET-modulating drugs on cancer.

Spatiotemporal analysis of multichannel EEG: CARTOOL.

This paper describes methods to analyze the brain's electric fields recorded with multichannel Electroencephalogram (EEG) and demonstrates their implementation in the software CARTOOL. It focuses on the analysis of the spatial properties of these fields and on quantitative assessment of changes of field topographies across time, experimental conditions, or populations. Topographic analyses are advantageous because they are reference independents and thus render statistically unambiguous results. Neurophysiologically, differences in topography directly indicate changes in the configuration of the active neuronal sources in the brain. We describe global measures of field strength and field similarities, temporal segmentation based on topographic variations, topographic analysis in the frequency domain, topographic statistical analysis, and source imaging based on distributed inverse solutions. All analysis methods are implemented in a freely available academic software package called CARTOOL. Besides providing these analysis tools, CARTOOL is particularly designed to visualize the data and the analysis results using 3-dimensional display routines that allow rapid manipulation and animation of 3D images. CARTOOL therefore is a helpful tool for researchers as well as for clinicians to interpret multichannel EEG and evoked potentials in a global, comprehensive, and unambiguous way.

Manipulating sex ratio to increase population growth: the example of the Lesser Kestrel

Small or decreasing populations call for emergency actions like, for example, captive breeding programs. Such programs aim at rapidly increasing population sizes in order to reduce the loss of genetic variability and to avoid possible Allee effects. The Lesser Kestrel Falco naumanni is one of the species that is currently supported in several captive breeding programs at various locations. Here, we model the demographic and genetic consequences of potential management strategies that are based on offspring sex ratio manipulation. Increased population growth could be achieved by manipulating female conditions and/or male attractiveness in the captive breeders and consequently shifting the offspring sex ratio towards more female offspring, which are then used for reintroduction. Fragmenting populations into wild-breeding and captive-breeding demes and manipulating population sex ratio both immediately increase the inbreeding coefficient in the next generation (i.e. decrease N-e) but may, in the long term, reduce the loss of genetic variability if population growth is restricted by the number of females. We use the Lesser Kestrel and the wealth of information that is available on this species to predict the long-term consequences of various kinds of sex-ratio manipulation. We find that, in our example and possibly in many other cases, a sex-ratio manipulation that seems realistic could have a beneficial effect on the captive breeding program. However, the possible long-term costs and benefits of such measures need to be carefully optimized.