Mechanisms involved in the maintenance of inbreeding depression in gynodioecious "Silene vulgaris" (Caryophyllaceae): an experimental investigation

Summary Gynodioecy, the joint occurrence of females and hermaphrodites within natural populations, is a widely studied mating system ever since Darwin (1877). It is an exceptional mating system because continuous selection is necessary to maintain it. Since females only reproduce through ovules whereas hermaphrodites transmit genes through ovules and pollen, larger female fitness, in terms of seed output, is required to allow their maintenance. Two non-exclusive mechanisms can account for the maintenance of females. First, as females do not produce pollen they can reallocate their resources towards a higher ovule production. Second, hermaphrodites can self- and cross-fertilize whereas females are obligate outcrossers. Thus hermaphrodites should partly suffer from inbreeding depression (i.e.: the fitness decline of inbred relative to outbred individuals) and thereby produce less fit progeny than females. This thesis investigated the effects of self- and cross-fertilization of heimaphrodites over two consecutive generations. Inbreeding depression increased across the successive stages of the life- cycle (i.e.: from "seed traits" to "reproductive traits") displaying large inbreeding depression estimates (up to 0.76). This investigation not only detected large inbreeding depression estimates but also detected mechanisms involved in the maintenance of inbreeding depression. For instance cryptic self-incompatibility which is here a larger in vivo pollen performance of distant pollen compared to self-pollen; the expression of inbreeding depression especially in late life-cycle stages, and the appearance of females in the progeny of selfed hermaphrodites. The female biased sex ratio in the progeny of selfed hermaphrodites was a surprising result and could either come from the sex determining mechanisms (complex nucleo-cytoplasmic interaction(s)) and/or from inbreeding depression. Indeed, we not only got females and hermaphrodites but also partial male-sterile (PMS) individuals (i.e.: individuals with differing number of viable stamens). We detected that inbred pollen bearing plants (excluding females) have less viable stamens per flower than outbred plants. A positive correlation was detected between inbreeding depression for the number of viable stamens per flower and the difference in sex ratio between inbred and outbred individuals. A positive relationship was also detected between inbreeding depression for pollen viability and inbreeding depression for number of viable stamens per flower. Each correlation can either account for pleiotropic effects (a major gene acting on the two considered traits) or linkage disequilibrium between genes controlling each of the two related traits. If we hypothesize that these correlations are due to a major gene with pleiotropic effects, the positive relationship between inbreeding depression for number of viable stamens per flower and inbreeding depression for pollen viability showed that deleterious alleles present on a major gene coding for pollen production and viability depressed male fitness within inbred plants. The positive relationship between sex ratio difference between inbred and outbred individuals and inbreeding depression for number of viable stamens per flower indicates that (1) either number of viable stamens per flower is, in addition to inbreeding, also affected by the loci coding for sex determinism or, (2) the presence of females within the progeny of selfed hermaphrodites is a consequence of large inbreeding depression inhibiting pollen production, or (3) sex is here determined by a combination of loci coding for sex expression and inbreeding depression for male reproductive traits. In conclusion, Silene vulgaris has been shown to be a good model for understanding the evolution of mating systems that promote outbreeding. Résumé La gynodïoécie est définie comme étant la présence simultanée d'hermaphrodites et de femelles au sein de populations naturelles d'une même espèce. Ce système de reproduction a toujours fasciné le monde scientifique depuis Darwin, comme en témoigne ses écrits (1876, 1877) sur les systèmes de reproduction chez les plantes. Les femelles ne transmettent leurs gènes qu'à travers leurs ovules alors que les hermaphrodites transmettent leurs gènes à la fois par la voie mâle (le pollen) et la voie femelle (les ovules). La condition pour que la gynodïoécie se maintienne nécessite donc une fitness de la fonction femelle plus élevée chez les femelles que chez les hermaphrodites. Deux mécanismes mutuellement non exclusifs peuvent expliquer le maintien des femelles au sein de ces populations gynodioïques. D'une part, les femelles peuvent réallouer les ressources non utilisées pour la production de pollen et peuvent par conséquent produire plus d'ovules. D'autre part, la reproduction des femelles ne peut se faire que par allo-fécondation alors que les hermaphrodites, peuvent se reproduire à la fois par auto- et allo-fécondation. L'autofécondation s'accompagne en général d'une diminution de fitness de la descendance relativement à la progéniture issue d'allo-fécondation ; ce phénomène est connu sous le nom de dépression de consanguinité. Cette thèse avait pour but de mettre en évidence une éventuelle dépression de consanguinité chez Silene vulgaris, une espèce gynodioïque. Des hermaphrodites, issus de trois vallées alpines, ont été auto- et allo¬fécondés sur deux générations successives. La dépression de consanguinité pouvant s'exprimer à tous les stades de vie d'un individu, plusieurs traits de fitness, allant du nombre de graines par fruit à la production de gamètes ont été mesurés sur différents stades de vie successifs. L'estimation de la dépression de consanguinité totale atteignait des valeurs allant de 0.52 à 0.76 selon la vallée considérée, ce qui indiquerait que les hermaphrodites ont tout intérêt à limiter l'autofécondation et que les femelles ne devraient pas avoir de peine à subsister dans les vallées étudiées. Par la même occasion des mécanismes diminuant la purge potentielle du fardeau génétique, et permettant ainsi le maintien du « niveau » de dépression de consanguinité et par conséquence le maintien de la gynodïoécie ont été mis en évidence. En effet, nos résultats montrent que la dépression de consanguinité s'exprimait tard dans le cycle de vie permettant ainsi à un certain nombre individus consanguins de transmettre leurs allèles délétères à la génération suivante. D'autre part, la croissance in vivo des tubes polliniques d'auto-pollen était plus lente que celle de l'allo-pollen et donc en situation de compétition directe, les ovules devraient plutôt être issus d'allo-fécondation, diminuant ainsi les chances de purges d'allèles délétères. Enfin, l'apparition de femelles dans la progéniture d'hermaphrodites autofécondés diminue aussi les chances de purge d'allèles délétères. Il nous a été impossible de déterminer si l'apparition de femelles dans la descendance d'hermaphrodites autofécondés était due au déterminisme génétique du sexe ou si la différence de sexe ratio entre la descendance auto- et allo-fécondée était due à une éventuelle dépression de consanguinité inhibant la production de pollen. Nous avons observé que S. vulgaris ne présentaient pas uniquement des hermaphrodites et des femelles mais aussi toute sorte d'individus intermédiaires avec un nombre variable d'étamines viables. Nous avons pu mettre' en évidence des corrélations positives entre (1) la différence de sexe ratio (la proportion d'individus produisant du pollen) entre individus consanguins et non consanguins et une estimation de la dépression de consanguinité pour le nombre d'étamines viables d'individus produisant du pollen, ainsi qu'entre (2) la dépression de consanguinité pour le nombre d'étamines viables et celle estimée pour la viabilité du pollen. Chaque corrélation indique soit l'effet d'un (ou plusieurs) gène(s) pléiotropique(s), soit un déséquilibre de liaison entre les gènes. En considérant que ces corrélations sont le résultat d'effet pléiotropiques, la relation entre le nombre d'étamines viables par fleur et la viabilité du pollen, indiquerait un effet négatif de la consanguinité sur la production et la viabilité du pollen due partiellement à un gène majeur. La seconde corrélation indiquerait soit que les gènes responsables de la détermination du sexe agissent aussi sur l'expression de la fonction mâle soit que l'expression du sexe est sujette à la dépression de consanguinité, ou encore un mélange des deux. Aux regards de ces résultats, Silene vulgaris s'est avéré être un bon modèle de compréhension de l'évolution des systèmes de reproduction vers la séparation des sexes.

Road Use Tax Fund Efficiency Report Savings Status, December 31,

Develop, in conjunction with the regional planning affiliations and metropolitan planning organizations and other stakeholder groups, a process to exchange STP federal funds for Primary Highway System funds for the purpose of reducing the number of small projects that have to meet onerous federal requirements. In order to implement this recommendation, legislative action is required to eliminate the restriction on using Primary Road Fund revenue on local jurisdiction roadways in exchange for a portion of their federal STP funding. This past session, Iowa DOT worked with legislators to introduce a bill in both the House and the Senate to eliminate this Code restriction. Bills were discussed at the subcommittee level in both the House and Senate but did not proceed because of the need to have further discussions with impacted parties. Prior to next session, discussions will occur amongst all impacted parties to reach consensus on how this recommendation could be implemented. With that consensus in place prior to next session, it is anticipated that the bills can be reintroduced next session.

Precision of tibial tunnel placement under arthroscopic control alone in posterior cruciate ligament reconstruction: A radiological study

Introduction: Accurate and reproducible tibial tunnel placement minimizing the risk of neurovascular damage is a crucial condition for successful arthroscopic reconstruction of the posterior cruciate ligament (PCL). This step is commonly performed under fluoroscopic control. Hypothesis: Performing the tibial tunnel under exclusive arthroscopic control allows accurate and reliable tunnel placement according to recommendations in the literature. Materials and Methods: Between February 2007 and December 2009, 108 arthroscopic single bundle PCL reconstructions in tibial tunnel technique were performed. The routine postoperative radiographs were screened according to previously defined quality criterions. After critical analysis, the radiographs of 48 patients (48 knees) were enrolled in the study. 10 patients had simultaneous ACL reconstruction and 7 had PCL revision surgery. The tibial tunnel was placed under direct arthroscopic control through a posteromedial portal using a standard tibial aming device. Key anatomical landmarks were the exposed tibial insertion of the PCL and the posterior horn of the medial meniscus. First, the centre of the posterior tibial tunnel outlet on the a-p view was determined by digital analysis of the postoperative radiographes. Its distance to the medial tibial spine was measured parallel to the tibia plateau. The mediolateral position was expressed by the ratio between the distance of the tunnel outlet to the medial border and the total width of the tibial plateau. On the lateral view the vertical tunnel position was measured perpendicularly to a tangent of the medial tibial plateau. All measurement were repeated at least twice and carried out by two examiners. Results: The mean mediolateral tunnel position was 49.3 ± 4.6% (ratio), 6.7 ± 3.6 mm lateral to the medial tibial spine. On the lateral view the tunnel centre was 10.1 ± 4.5 mm distal to the bony surface of the medial tibial plateau. Neurovascular damage was observed in none of our patients. Conclusion: The results of this radiological study confirm that exclusive arthroscopic control for tibial tunnel placement in PCL reconstruction yields reproducible and accurate results according to the literature. Our technique avoids radiation, facilitates the operation room setting and enables the surgeon to visualize the anatomic key landmarks for tibial tunnel placement.

Isolated limb perfusion with tumor necrosis factor and melphalan for non-resectable soft tissue sarcomas: long-term results on efficacy and limb salvage in a selected group of patients

Background And Objectives: Isolated limb perfusion with TNF-alpha and melphalan (TM-ILP) is a limb salvage therapy for non-resectable soft tissue sarcomas (STS) of the extremities. It is indicated for patients for whom amputation or debilitating surgery is the only alternative. It can be used either as an exclusive therapy (in palliation) or as a neo-adjuvant treatment, followed by marginal resection of tumor remnants with minimal functional impairment. Methods: Between February 1992 and March 2006, 57 TM-ILPs were performed on 51 patients with 88% high grade and 84% advanced stage tumors. Results: Mean follow-up is 38.9 months (4-159, median 22 months). Twenty-one percent patients had significant early complications, with 3 major re-operations, and 23% suffered long-lasting complications. Complete response was observed in 25%, partial response in 42%, stable disease in 14% and progressive disease in 14%. Resection of the tumor remnants was possible in 65%. A complementary treatment was necessary in 31%, mostly radiation therapy. A local recurrence was observed in 35%, after a mean of 20.3 months (2-78), and distant relapse was seen in 45%, after a mean of 13.4 months (5-196). Mean Disease-free survival was 14.9 months, and overall 5-year-survival 43.5%. Amputation rate at 5 years was 24%. Conclusions: TM-ILP is a conservative treatment with a high complications rate, but it can be successful even for the most severe STS of extremities. As a consequence the limb can be spared from amputation or debilitating surgery on the long term in about 75% of patients

Swine monoclonal antibodies of high affinity and specificity to carcinoembryonic antigen.

To avoid the exclusive use of rodent monoclonal antibodies (MAbs) in patients for the detection of tumors by immunoscintigraphy and for radioimmunotherapy, swine MAbs were produced that are directed against carcinoembryonic antigen (CEA). Spleen cells from 2 pigs immunized with purified colon carcinoma CEA were fused with a nonsecreting mouse myeloma cell line by conventional methods, except that a particularly long immunization protocol and large amounts of spleen and myeloma cells were used. Of 1,200 growing hybrids tested, 20 were found initially to produce antibodies binding to radiolabeled CEA. Seven stable clones producing anti-CEA MAbs for more than 6 months were derived from these hybrids by repeated subcloning. The pig origin of the seven MAbs was demonstrated in a solid-phase CEA enzyme immunoassay where anti-pig immunoglobin (Ig) antibodies coupled to peroxidase gave a positive reaction while anti-mouse Ig antibodies were entirely negative. All swine MAbs were of the IgG isotype. Three anti-CEA MAbs showed no cross-reactivity with granulocytes, while four others gave various degrees of reactivity with different granulocyte glycoproteins. Competitive binding to CEA performed for two purified swine MAbs showed that they recognized two different epitopes. The affinity constants measured for these two MAbs by Scatchard plot on purified CEA were high (1.2 X 10(9) and 1.2 X 10(10) liter/mol). One of the MAbs was tested in vivo for tumor localization by injection, after radiolabeling, in nude mice bearing human colon carcinoma xenograft. High ratios of tumor to normal tissue were obtained with mean values of 10.5 for intact MAbs and of 26.8 for F(ab')2 fragments of the porcine MAb. The results showed that heterofusion with this particular protocol can be used to produce swine MAbs of high affinity and specificity for a well-defined tumor marker. These reagents may have an important clinical utility, particularly in patients who became sensitized to mouse immunoglobulins.

Asexual evolution: do intragenomic parasites maintain sex?

Resolving the paradox of sex, with its twofold cost to genic transmission, remains one of the major unresolved questions in evolutionary biology. Counting this genetic cost has now gone genomic. In this issue of Molecular Ecology, Kraaijeveld et al. (2012) describe the first genome-scale comparative study of related sexual and asexual animal lineages, to test the hypothesis that asexuals bear heavier loads of deleterious transposable elements. A much higher density of such parasites might be expected, due to the inability of asexual lineages to purge transposons via mechanisms exclusive to sexual reproduction. They find that the answer is yes--and no--depending upon the family of transposons considered. Like many such advances in testing theory, more questions are raised by this study than answered, but a door has been opened to molecular evolutionary analyses of how responses to selection from intragenomic parasites might mediate the costs of sex.

La jurisdicción competente en materia de responsabilidad patrimonial de la Administración: una polémica que no cesa. Comentario a los Autos de la Sala Especial de Conflictos de Competencia del Tribunal Supremo de 27 de diciembre de 2001 y 21 de octubre de 2002 y propuesta de reforma legislativa

En el presente trabajo se comenta la línea jurisprudencial iniciada por el Auto de la Sala Especial de Conflictos de Competencia del Tribunal Supremo de 27 de diciembre de 2001, por la que se atribuye al orden civil la competencia para enjuiciar las demandas dirigidas conjuntamente contra la Administraciónpública y su aseguradora de responsabilidad extracontractual, reabriendo la polémica que parecía zanjada tras la triple reforma legislativa de 1998 y 1999, que afirmó la competencia exclusiva de la jurisdicción contencioso-administrativa para conocer de los pleitos de responsabilidad patrimonial de la Administración.

La jurisdicció competent en matèria de responsabilitat patrimonial de l'Administració: una polèmica que no acaba. Comentari a les Interlocutòries de la Sala Especial de Conflictes de Competència del Tribunal Suprem de 27 de desembre de 2001 i 21 de octubre de 2002 i proposta de reforma legislativa

En aquest treball es comenta la línia jurisprudencial iniciada per la Interlocutòria de la Sala Especial de Conflictes de Competència del Tribunal Suprem de 27 de desembre de 2001, per la qual s¿atribueix a l'orde civil la competència per jutjar les demandes dirigides conjuntament contra l'Administració pública i la seva asseguradora de responsabilitat extracontractual, reobrint la polèmica que semblava tancada després de la triple reforma legislativa de 1998 i 1999, que afirmà la competència exclusiva de la jurisdicció contenciosa administrativa per conèixer dels plets de responsabilitat patrimonial de l'Administració.

Plant architecture of Paspalum vaginatum schwartz modified by nitrate and ammonium nutrition

Paspalum vaginatum Schwartz plants were grown under greenhouse conditions in a continuous-flow hydroponic culture, containing NO3- or NH4+or NH4NO3 as nitrogen source. After 30 days, the size of aerial biomass and root system decreased significantly when plants were supplied with NH4+as exclusive nitrogen source. Compared to NO3- treatment, reducing and non-reducing sugars were decreasing together with a significant increase in amino acids content. NH4+-nutrition caused tillers to grow toward an orthogravitropic position (average angle of 68° with respect to the horizontal), and with NO3--nutrition, tillers tended to become diagravitropic (average angle of 23°). With NH4NO3 all the parameters measured had values in between those of the other two sources. Thus, the morphologic differences among plants growing in NO3- or NH4+ nutrition confirm the hypothesis that nitrogen source determines the growth habit of tillers in P. vaginatum by modulating the endogenous levels of reducing-non-reducing sugars.

Engineering Study for the Evaluation of Public Road Administration and Maintenance Alternatives, HR-265, 1985

Iowa's public road system of 112,000 miles is one of the largest and the best in the nation. It represents a considerable financial investment of taxpayer revenues over the years. And, it requires a sustained investment to preserve an economical level of transport service into the future. In 1982, a Governor's Blue Ribbon Transportation Task Force evaluated the effectiveness of Iowa's entire transportation system. Four important Task Force recommendations dealt with public road administrative issues in Iowa. These issues were related to: (1) Design criteria and levels of maintenance; (2) Consistency in the use of standards among jurisdictions; (3) Consolidation of maintenance operations at one jurisdiction level; and (4) Jurisdicational authority for roads; The issues formed the background for Research Project HR-265.

Construction and Maintenance Practices to Minimize the Potential Liability of Counties for Roads in Rural Subdivisions, HR-221, 1981

In an earlier research project, HR-204, the magnitude and nature of highway related tort claims against counties in Iowa were investigated. However, virtually all of the claims identified in that research resulted from incidents that occurred in areas with predominantly agricultural land use. With recent increases in the rural non-farm population, many traditionally urban problems are also appearing in built-up areas under county jurisdiction. This trend is expected to continue so that counties must anticipate a change in the nature of the tort claims they will encounter. Problems that heretofore have been unique to cities may become commonplace in areas for which counties are responsible. The research reported here has been directed toward an investigation of those problems in rural subdivisions that lead to claims growing out of the provision of highway services by counties. Lacking a sufficient database among counties for the types of tort claims of interest in this research, a survey was sent to 259 cities in Iowa in order to identify highway related problems leading to those claims. The survey covered claims during a five year period from 1975 to 1980. Over one-third of the claims reported were based on alleged street defects. Another 34 percent of the claims contained allegations of damages due to backup of sanitary sewers or defects in sidewalks. By expanding the sample from the 164 cities that responded to the survey, it was estimated that a total of $49,000,000 in claims had been submitted to all 259 cities. Over 34% of this amount resulted from alleged defects in the use of traffic signs, signals, and markings. Another 42% arose from claims of defects in streets and sidewalks. Payments in settlement of claims were about 13.4% of the amount asked for those claims closed during the period covered by the survey. About $9,000,000 in claims was pending on June 30, 1980 according to the information furnished. Officials from 23 cities were interviewed to provide information on measures to overcome the problems leading to tort claims. On the basis of this information, actions have been proposed that can be undertaken by counties to reduce the potential for highway-related claims resulting from their responsibilities in rural subdivisions and unincorporated communities. Suggested actions include the eight recommendations contained in the final report for the previous research under HR-204. In addition, six recommendations resulted from this research, as follows: 1. Counties should adopt county subdivision ordinances. 2. A reasonable policy concerning sidewalks should be adopted. 3. Counties should establish and implement a system for setting road maintenance priorities. 4. Counties should establish and implement a procedure for controlling construction or maintenance activities within the highway right of way. 5. Counties should establish and implement a system to record complaints that are received relating to highway maintenance and to assure timely correction of defective conditions leading to such complaints. 6. Counties should establish and implement a procedure to ensure timely advice of highway defects for which notice is not otherwise received.

Road Use Tax Fund Efficiency Report, March 2014

Senate File 2314, 84th General Assembly, states the Iowa Department of Transportation shall submit quarterly reports regarding the implementation of efficiency measures identified in the "Road Use Tax Fund Efficiency Report," January 2012. This report shall provide details of activities undertaken in the previous quarter relating to one-time and long-term program efficiencies and partnership efficiencies. Issues covered include savings realized from the implementation of particular efficiency measures; updates concerning measures that have not been implemented; efforts involving cities, counties, other jurisdiction, or stakeholder interest groups; any new efficiency measures identified or undertaken; and identification of any legislative action that may be required to achieve efficiencies.

Diagnòstic en profunditat sobre la integració dels i les joves de 14 a 18 anys migrats a Catalunya

[cat] La finalitat d’aquest projecte és aprofundir en el procés d’integració socioeducativa de la joventut migrada a Catalunya, específicament, dels i les joves entre 14 i 18 anys. Entre els resultats destaquem que els joves tenen un concepte força tancat i excloent del concepte de ciutadania com a estatus, i un baix grau de coneixement de la diversitat cultural, especialment els joves autòctons; tot i que tenen una actitud de reconeixement i acceptació, favorable a la convivència intercultural, tant al centre educatiu com al seu barri. No obstant, tenen una visió de la diversitat cultural i del fet migratori en clau de coexistència, sense el reconeixement que suposaria un pas més per a la convivència. La immigració és vista com un col·lectiu vulnerable, amb un baix nivell econòmic i cultural i que també és percebut com un problema i, fins i tot, com a causant de les dificultats que actualment pateix i travessa el conjunt de la societat. Els joves tendeixen a relacionar-se amb el seu grup cultural, i responen de forma passiva en la comprensió i actuació davant dels problemes i assumptes públics. Entre els elements que valoren per sentir-se ciutadà té una especial importància la llengua. Els joves que fa més de 10 anys que viuen a Catalunya són els que tendeixen a tenir un sentiment de pertinença cívica amb el lloc de residència. De fet, com més temps porten els joves estrangers vivint al lloc d’acollida, perden importància elements d’identificació cultural del país d’origen, però la religió, les celebracions populars, l’art i la tendència a formar parella són elements identitaris del lloc d’origen, més estables. Es demana una intervenció urgent en diversos nivells i destinades a diferents agents. Destaquem: -La importància d’una acollida afectiva i efectiva, -Potenciar espais de trobada, -Treballar els prejudicis, -Transversalitzar l’educació intercultural, - Potenciació de l’aprenentatge de la llengua catalana, -Formació del professorat en competències interculturals.

Carcinomes épidermoïdes de l'hypopharynx et du larynx : prise en charge fondée sur les preuves Squamous cell carcinoma of the hypopharynx and larynx: evidence-based care.

Les carcinomes épidermoïdes de l'hypopharynx et du larynx peuvent être traités par chirurgie et/ou radiothérapie en fonction de la taille tumorale. Pour les petites tumeurs, les résultats sont équivalents. Pour les tumeurs localement avancées, l'approche chirurgicale est mutilante et nécessite une (pharyngo)laryngectomie totale. La chimioradiothérapie exclusive a montré tout son intérêt mais au prix de séquelles tardives. Dans le but de diminuer ces séquelles et les mutilations, la chimiothérapie d'induction par cisplatine, docétaxel et 5FU à visée de préservation d'organe devient le standard de traitement mais il manque des études solides de comparaison de cette approche avec la chimioradiothérapie exclusive. Il n'est pas possible de conclure quant à la supériorité d'un schéma en survie globale. Quand la chimiothérapie d'induction est choisie, les modalités de potentialisation éventuelle de la radiothérapie ne sont pas établies. Squamous cell carcinomas of larynx and hypopharynx can be treated by surgery and/or radiotherapy according to tumor size. For small tumors, the results are similar. For locally advanced tumors, the surgical approach is mutilating and requires a total (pharyngo)laryngectomy. Exclusive chemoradiotherapy has shown its interest at the cost of late sequelae. In order to reduce these effects and mutilation, induction chemotherapy with cisplatin, docetaxel and 5FU for organ preservation becomes the standard treatment but there are no solid studies comparing this approach with the exclusive chemoradiotherapy. And it is not possible to conclude as to the superiority of a scheme in terms of overall survival. When chemotherapy is chosen, the modalities of any potentiation of radiation have not been yet established.

Correlation of photodynamic activity and fluorescence signaling for free and pegylated mTHPC in mesothelioma xenografts

Rapport de synthèse : Introduction : Les premières applications cliniques de la thérapie photodynamique (PDT) remontent à plus d'une vingtaine d'années. Basée sur l'activation d'un médicament photosensibilisateur par une source lumineuse à une longueur d'onde spécifique, la PDT permet la destruction sélective de tissus contenant le produit actif. Ce procédé a été expérimenté dans le traitement de cancers en raison de la propriété du médicament à se concentrer dans les tumeurs tout en épargnant les structures normales contigües. Cependant, les photosensibilisateurs utilisés jusqu'à ce jour n'ont pas démontré une accumulation exclusive dans les tissus néoplasiques mais également dans les structures saines avoisinantes induisant une destruction tissulaire non sélective. Notamment, d'importantes complications ont été rapportées suite à l'utilisation de la PDT dans la cavité thoracique après la résection de mésothéliomes pleuraux, et ce malgré l'arrivée de photosensibilisateurs de secondes générations. De ce fait, plusieurs études expérimentales ont été menées afin d'améliorer la sélectivité tumorale du médicament en modulant différentes conditions de traitement et en modifiant la structure du photosensibilisateur par pégylation. Le but de cette étude expérimentale est de corréler l'activité photodynamique, la phototoxicité et la distribution du m-tetrahydroxyphenylchlorin (mTHPC) et de sa forme pégylée, le PEG-mTHPC. De ce fait, un modèle de souris nues porteur de xenogreffes de mésothéliome humain a été utilisé pour étudier les deux photosensibilisateurs. De récents travaux avec ce modèle ont montré que la mesure de la concentration tissulaire du mTHPC et de sa forme pégylée par HPLC restait limitée afin de prédire l'activité photodynamique. De ce fait, nous pensons que les mesures de fluorescence peuvent être plus appropriée. Le signalement fluorescent est mesuré dans le tissu tumoral et dans une région contrôle de la peau afin d'étudier la distribution et l'intensité des deux sensibilisateurs. Méthode : Des souris nues (cd1nu/nu mice) de 8 semaines ont été transplantées avec des fragments de mésothéliome malin humain (H-meso-1). Ces derniers ont été obtenus à partir d'une suspension cellulaire. Au moins trois passages ont été faits dans les animaux, avant que le traitement soit initié. Deux groupes de 6 souris chacun ont été utilisés pour l'injection intraveineuse par la queue du mTHPC à 0.15 mg/kg et du PEG-mTHPC à dose équimolaire. Après trois jour, la tumeur ainsi qu'une région contrôle de la cuisse ont été illuminées sur une surface d'un diamètre de 1.2 cm et pendant 133 secondes avec un laser à une longueur d'onde à 652 nm (fluence 20 J/cm2, fluence rate 150 mW/cm2). Les animaux ont été ensuite sacrifiés 72 heures après l'illumination. L'étendue de la nécrose tumorale et de la région contrôle ont été déterminées en aveugle par histomorphometrie par un pathologue (HJA). La fluorescence microscopique a été évaluée dans 12 souris à une concentration de 0.15 et 0.5 mg/kg pour le mTHPC, et à doses équimolaires pour le PEG-mTHPC. Trois animaux ont été injectés avec le mTHPC à 0.15 mg/kg, 3 autres à dose équimolaire avec la forme pégylée et 6 souris avec le mTHPC à 0.5 mg/kg et à dose équimolaire. Les animaux ont été sacrifiés 72 heures après injection. L'intensité fluorescente des sensibilisateurs a été mesurée dans la tumeur et la région contrôle. Suite à cela, les coupes ont été fixées par H&E et superposées aux images fluorescentes, afin de localiser la distribution des deux photosensibilisateurs dans les différents compartiments tissulaires. Six souris transplantées n'ayant ni été injectées avec les sensibilisateurs ou illuminées ont servi de groupe contrôle. Résultats : Trois jours après l'illumination, la PDT provoque une nécrose tumorale de 10 ±5.4 mm2 pour le mTHPC à 0.15mg/kg et 5.2 ± 4.6 mm2 pour sa forme pégylée à dose équimolaire. Cependant, la nécrose tumorale induite par les deux formulations du sensibilisateur est significativement plus élevée que dans le groupe contrôle (0.33 ± 0.58 mm2) (P=0.02). Toutefois, le mTHPC pégylé provoque une photosensibilité cutanée moins importante que la forme non-pegylée. Dans les deux groupes, aucune nécrose n'a été observée dans la cuisse des animaux. Trois jours après l'injection du mTHPC et de la forme pégylée à 0.15 mg/kg, aucune activité fluorescente n'a été détectée. Cependant, à 0.5 mg/kg, la fluorescence microscopique révèle une distribution hétérogène des deux photo-sensibilisateurs dans le tissu tumoral avec une accumulation prédominante dans les régions peri-vasculaires. Les deux médicaments montrent une distribution intracellulaire homogène dans le cytoplasme et une absence de signalement dans le nucleus. La mesure de l'intensité fluorescente du mTHPC à 0.5mg/kg ne montre pas de différence significative entre le tissu tumoral et la région contrôle. Par contre, le PEG-mTHPC montre une intensité fluorescente supérieure dans le tissu tumoral que dans la peau (ratio tumeur- peau 0.94 pour le mTHPC et 1.73 pour le PEG-mTHPC). Conclusion : L'utilisation du mTHPC à 0.15mg/kg induit une nécrose tumorale similaire à celle du PEG-mTHPC à dose équimolaire. Cependant, ce dernier démontre une photo-toxicité plus atténuée de la peau. La fluorescence microscopique permet de localiser les deux sensibilisateurs dans les différents compartiments tissulaires à partir d'une dose de 0.5 mg/kg. Le PEG-mTHPC induit un signalement fluorescent supérieur dans le tissu tumoral par rapport à la peau. La mesure du signalement fluorescent a le potentiel de prédire l'activité photodynamique du mTHPC et de sa forme pégylée dans les xénogreffes de mésothéliome humain dans un modèle de souris nue.