Glutamatergic and GABAergic energy metabolism measured in the rat brain by (13) C NMR spectroscopy at 14.1 T.

Energy metabolism supports both inhibitory and excitatory neurotransmission processes. This study investigated the specific contribution of astrocytic metabolism to γ-aminobutyric acid (GABA) synthesis and inhibitory GABAergic neurotransmission that remained to be ilucidated in vivo. Therefore, we measured (13) C incorporation into brain metabolites by dynamic (13) C nuclear magnetic resonance spectroscopy at 14.1 T in rats under α-chloralose anaesthesia during infusion of [1,6-(13) C]glucose. The enhanced sensitivity at 14.1 T allowed to quantify incorporation of (13) C into the three aliphatic carbons of GABA non-invasively. Metabolic fluxes were determined with a mathematical model of brain metabolism comprising glial, glutamatergic and GABAergic compartments. GABA synthesis rate was 0.11 ± 0.01 μmol/g/min. GABA-glutamine cycle was 0.053 ± 0.003 μmol/g/min and accounted for 22 ± 1% of total neurotransmitter cycling between neurons and glia. Cerebral glucose oxidation was 0.47 ± 0.02 μmol/g/min, of which 35 ± 1% and 7 ± 1% was diverted to the glutamatergic and GABAergic tricarboxylic acid cycles, respectively. The remaining fraction of glucose oxidation was in glia, where 12 ± 1% of the TCA cycle flux was dedicated to oxidation of GABA. 16 ± 2% of glutamine synthesis was provided to GABAergic neurons. We conclude that substantial metabolic activity occurs in GABAergic neurons and that glial metabolism supports both glutamatergic and GABAergic neurons in the living rat brain. We performed (13) C NMR spectroscopy in vivo at high magnetic field (14.1 T) upon administration of [1,6-(13) C]glucose. This allowed to measure (13) C incorporation into the three aliphatic carbons of GABA in the rat brain, in addition to those of glutamate, glutamine and aspartate. These data were then modelled to determine fluxes of energy metabolism in GABAergic and glutamatergic neurons and glial cells.

Retrospective analysis of complications of immunosuppressive therapies (steroidsand immunosuppressive therapies) in pediatric uveitis

Purpose¦The purpose of this study is to analyze the incidence rate of side effects occurring during systemic therapy (corticosteroids, methotrexate, azathioprine, cyclosporine A or biologic agents) of auto-immune uveitis.¦Material and methods¦Retrospective study including 23 / 71 patients aged between 0-16 years old presenting with a chronic non-infectious uveitis. All children were treated in the Jules-Gonin Eye Hospital and paediatric rheumatology unit of the CHUV (Centre Hospitalier Universitaire Vaudois) between January 2000 and December 31st 2010. Side effects were reported as minor (without subsequent change in systemic medication), moderate (associated with a change in systemic dosage or class of immunosuppressive therapy or in the presence of Cushingoid face or weight gain) or severe (hospitalization or life threatening).¦Results¦52% of boys and 48% of girls are present in the cohort with a mean age at the first visit of 8.1 years (1.7-15.6). Intermediate uveitis consisted of the commonest aetiology with 8 patients (35%), juvenile idiopathic arthritis (JIA) in 7 (30%), Behçet's disease in 3 (13%) and others in 5 (22%). The overall length of therapy was longer for prednisone (26.6 ± 5.4 patient / year), but was similar between methotrexate (22.1 ± 5.4 patient / year) and azathioprine (15.2 patient / year). Moderate side effects were respectively 64% for corticosteroids therapy, 54% with methotrexate and 14% with azathioprine. One severe and one moderate side effect were observed with anti-TNFα respectively stage III anaphylactic shock and pain during injection associated with a redness of the site of injection and limping after the injection.¦Discussion¦Immunomodulating agents allow a rapid decrease in corticosteroid therapy, but one severe side effect was observed with anti-TNFa agents. These agents are considered in most countries as third line therapeutic agents.

Patterns of cannabis use and prospective associations with health issues among young males.

BACKGROUND AND AIMS: To test prospective associations between cannabis disorder symptoms/frequency of cannabis use and health issues and to investigate stability versus transience in cannabis use trajectories. DESIGN: Two waves of data collection from the longitudinal Cohort Study on Substance Use Risk Factors (C-SURF). SETTING: A representative sample of young Swiss men in their early 20s from the general population. PARTICIPANTS: A total of 5084 young men (mean age 19.98 ± 1.19 years at time 1). MEASUREMENTS: Cannabis use (life-time use, frequency of use, cannabis disorder symptoms) and self-reported measures of health issues (depression, mental/physical health, health consequences) were assessed. Significant changes in cannabis use were tested using t-test/Wilcoxon's rank test for paired data. Cross-lagged panel models provided evidence regarding longitudinal associations between cannabis use and health issues. FINDINGS: Most of the participants (84.5%) remained in the same use category and cannabis use kept to similar levels at times 1 and 2 (P = 0.114 and P = 0.755; average of 15 ± 2.8 months between times 1 and 2). Cross-lagged panel models showed that cannabis disorder symptoms predicted later health issues (e.g. depression, β = 0.087, P < 0.001; health consequences, β = 0.045, P < 0.05). The reverse paths from health issues to cannabis disorder symptoms and the cross-lagged panel model between frequency of cannabis use and health issues were non-significant. CONCLUSIONS: Patterns of cannabis use showed substantial continuity among young Swiss men in their early 20s. The number of symptoms of cannabis use disorder, rather than the frequency of cannabis use, is a clinically important measure of cannabis use among young Swiss men.

An adeno-associated virus-based intracellular sensor of pathological nuclear factor-κB activation for disease-inducible gene transfer.

Stimulation of resident cells by NF-κB activating cytokines is a central element of inflammatory and degenerative disorders of the central nervous system (CNS). This disease-mediated NF-κB activation could be used to drive transgene expression selectively in affected cells, using adeno-associated virus (AAV)-mediated gene transfer. We have constructed a series of AAV vectors expressing GFP under the control of different promoters including NF-κB -responsive elements. As an initial screen, the vectors were tested in vitro in HEK-293T cells treated with TNF-&#945;. The best profile of GFP induction was obtained with a promoter containing two blocks of four NF-κB -responsive sequences from the human JCV neurotropic polyoma virus promoter, fused to a new tight minimal CMV promoter, optimally distant from each other. A therapeutical gene, glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) cDNA under the control of serotype 1-encapsidated NF-κB -responsive AAV vector (AAV-NF) was protective in senescent cultures of mouse cortical neurons. AAV-NF was then evaluated in vivo in the kainic acid (KA)-induced status epilepticus rat model for temporal lobe epilepsy, a major neurological disorder with a central pathophysiological role for NF-κB activation. We demonstrate that AAV-NF, injected in the hippocampus, responded to disease induction by mediating GFP expression, preferentially in CA1 and CA3 neurons and astrocytes, specifically in regions where inflammatory markers were also induced. Altogether, these data demonstrate the feasibility to use disease-activated transcription factor-responsive elements in order to drive transgene expression specifically in affected cells in inflammatory CNS disorders using AAV-mediated gene transfer.

Combination of carbon isotope ratio with hydrogen isotope ratio determinations in sports drug testing.

Carbon isotope ratio (CIR) analysis has been routinely and successfully applied to doping control analysis for many years to uncover the misuse of endogenous steroids such as testosterone. Over the years, several challenges and limitations of this approach became apparent, e.g., the influence of inadequate chromatographic separation on CIR values or the emergence of steroid preparations comprising identical CIRs as endogenous steroids. While the latter has been addressed recently by the implementation of hydrogen isotope ratios (HIR), an improved sample preparation for CIR avoiding co-eluting compounds is presented herein together with newly established reference values of those endogenous steroids being relevant for doping controls. From the fraction of glucuronidated steroids 5β-pregnane-3&#945;,20&#945;-diol, 5&#945;-androst-16-en-3&#945;-ol, 3&#945;-Hydroxy-5β-androstane-11,17-dione, 3&#945;-hydroxy-5&#945;-androstan-17-one (ANDRO), 3&#945;-hydroxy-5β-androstan-17-one (ETIO), 3β-hydroxy-androst-5-en-17-one (DHEA), 5&#945;- and 5β-androstane-3&#945;,17β-diol (5aDIOL and 5bDIOL), 17β-hydroxy-androst-4-en-3-one and 17&#945;-hydroxy-androst-4-en-3-one were included. In addition, sulfate conjugates of ANDRO, ETIO, DHEA, 3β-hydroxy-5&#945;-androstan-17-one plus 17&#945;- and androst-5-ene-3β,17β-diol were considered and analyzed after acidic solvolysis. The results obtained for the reference population encompassing n = 67 males and females confirmed earlier findings regarding factors influencing endogenous CIR. Variations in sample preparation influenced CIR measurements especially for 5aDIOL and 5bDIOL, the most valuable steroidal analytes for the detection of testosterone misuse. Earlier investigations on the HIR of the same reference population enabled the evaluation of combined measurements of CIR and HIR and its usefulness regarding both steroid metabolism studies and doping control analysis. The combination of both stable isotopes would allow for lower reference limits providing the same statistical power and certainty to distinguish between the endo- or exogenous origin of a urinary steroid.

Gerbert Aurillacilainen : matemaatikko ja paavi tuhannen vuoden takaa

Arkkipiispa Gerbert Aurillacilainen (n. 945-1003), paavina Sylvester II (999-1003)

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 &#945; 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 &#945; 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.

Congenital ataxia and hemiplegic migraine with cerebral edema associated with a novel gain of function mutation in the calcium channel CACNA1A.

Mutations in the CACNA1A gene, encoding the &#945;1 subunit of the voltage-gated calcium channel CaV2.1 (P/Q-type), have been associated with three neurological phenotypes: familial and sporadic hemiplegic migraine type 1 (FHM1, SHM1), episodic ataxia type 2 (EA2), and spinocerebellar ataxia type 6 (SCA6). We report a child with congenital ataxia, abnormal eye movements and developmental delay who presented severe attacks of hemiplegic migraine triggered by minor head traumas and associated with hemispheric swelling and seizures. Progressive cerebellar atrophy was also observed. Remission of the attacks was obtained with acetazolamide. A de novo 3bp deletion was found in heterozygosity causing loss of a phenylalanine residue at position 1502, in one of the critical transmembrane domains of the protein contributing to the inner part of the pore. We characterized the electrophysiology of this mutant in a Xenopus oocyte in vitro system and showed that it causes gain of function of the channel. The mutant CaV2.1 activates at lower voltage threshold than the wild type. These findings provide further evidence of this molecular mechanism as causative of FHM1 and expand the phenotypic spectrum of CACNA1A mutations with a child exhibiting severe SHM1 and non-episodic ataxia of congenital onset.

Melt variability in percolated peridotite: an experimental study applied to reactive migration of tholeiitic basalt in the upper mantle

Melt-rock reaction in the upper mantle is recorded in a variety of ultramafic rocks and is an important process in modifying melt composition on its way from the source region towards the surface. This experimental study evaluates the compositional variability of tholeiitic basalts upon reaction with depleted peridotite at uppermost-mantle conditions. Infiltration-reaction processes are simulated by employing a three-layered set-up: primitive basaltic powder ('melt layer') is overlain by a 'peridotite layer' and a layer of vitreous carbon spheres ('melt trap'). Melt from the melt layer is forced to move through the peridotite layer into the melt trap. Experiments were conducted at 0.65 and 0.8 GPa in the temperature range 1,170-1,290 degrees C. In this P-T range, representing conditions encountered in the transition zone (thermal boundary layer) between the asthenosphere and the lithosphere underneath oceanic spreading centres, the melt is subjected to fractionation, and the peridotite is partially melting (T (s) similar to 1,260 degrees C). The effect of reaction between melt and peridotite on the melt composition was investigated across each experimental charge. Quenched melts in the peridotite layers display larger compositional variations than melt layer glasses. A difference between glasses in the melt and peridotite layer becomes more important at decreasing temperature through a combination of enrichment in incompatible elements in the melt layer and less efficient diffusive equilibration in the melt phase. At 1,290A degrees C, preferential dissolution of pyroxenes enriches the melt in silica and dilutes it in incompatible elements. Moreover, liquids become increasingly enriched in Cr(2)O(3) at higher temperatures due to the dissolution of spinel. Silica contents of liquids decrease at 1,260 degrees C, whereas incompatible elements start to concentrate in the melt due to increasing levels of crystallization. At the lowest temperatures investigated, increasing alkali contents cause silica to increase as a consequence of reactive fractionation. Pervasive percolation of tholeiitic basalt through an upper-mantle thermal boundary layer can thus impose a high-Si 'low-pressure' signature on MORB. This could explain opx + plag enrichment in shallow plagioclase peridotites and prolonged formation of olivine gabbros.

Identification of GPx8 as a novel cellular substrate of the hepatitis C virus NS3-4A protease

Background: The hepatitis C virus (HCV) NS3-4A protease is not only an essential component of the viral replication complex and a prime target for a ntiviral intervention but also a key player i n the persistence and pathogenesis of HCV. It cleaves and thereby inactivates two crucial adaptor proteins in viral RNA sensing and innate immunity (MAVS and TRIF) as well as a phosphatase involved in growth factor signaling (TCPTP). T he aim of this study was to identify novel cellular substrates o f the N S3-4A protease and to investigate their role in the replication and pathogenesis of HCV. Methods: Cell lines inducibly expressing t he NS3-4A protease were analyzed in basal as well as interferon-&#945;-stimulated states by stable isotopic l abeling using amino acids in cell culture (SILAC) coupled with protein separation and mass spectrometry. Candidates fulfilling stringent criteria for potential substrates or products of the NS3-4A protease were further i nvestigated in different experimental systems as well a s in liver biopsies from patients with chronic hepatitis C. Results: SILAC coupled with protein separation and mass spectrometry yielded > 5000 proteins of which 18 candidates were selected for further analyses. These allowed us to identify GPx8, a membrane-associated peroxidase involved in disulfide bond formation in the endoplasmic reticulum, as a n ovel cellular substrate of the H CV NS3-4A protease. Cleavage occurs at cysteine in position 11, removing the cytosolic tip of GPx8, and was observed in different experimental systems as well as in liver biopsies from patients with chronic hepatitis C. Further functional studies, involving overexpression and RNA silencing, revealed that GPx8 is a p roviral factor involved in viral particle production but not in HCV entry or HCV RNA replication. Conclusions: GPx8 is a proviral host factor cleaved by the HCV NS3-4A protease. Studies investigating the consequences of GPx8 cleavage for protein function are underway. The identification of novel cellular substrates o f the HCV N S3-4A protease should yield new insights i nto the HCV life cycle and the pathogenesis of hepatitis C and may reveal novel targets for antiviral intervention.

DNA/NYVAC vaccine regimen induces HIV-specific CD4 and CD8 T-cell responses in intestinal mucosa.

In the present study, we have investigated the anatomic distribution in blood and gut mucosal tissues of memory poxvirus-specific CD4 and CD8 T cells in subjects vaccinated with smallpox and compared it with vector (NYVAC)-specific and HIV insert-specific T-cell responses induced by an experimental DNA-C/ NYVAC-C vaccine regimen. Smallpox-specific CD4 T-cell responses were present in the blood of 52% of the subjects studied, while smallpox-specific CD8 T cells were rarely detected (12%). With one exception, smallpox-specific T cells were not measurable in gut tissues. Interestingly, NYVAC vector-specific and HIV-specific CD4 and CD8 T-cell responses were detected in almost 100% of the subjects immunized with DNA-C/NYVAC-C in blood and gut tissues. The large majority (83%) of NYVAC-specific CD4 T cells expressed &#945;4β7 integrins and the HIV coreceptor CCR5. These results demonstrate that the experimental DNA-C/NYVAC-C HIV vaccine regimen induces the homing of potentially protective HIV-specific CD4 and CD8 T cells in the gut, the port of entry of HIV and one of the major sites for HIV spreading and the depletion of CD4 T cells.

Elemental and isotopic zoning in natural alpine quartz

THESIS ABSTRACT : Stable isotope geochemistry is used to help resolve a large number of geological questions. In order to do this, it is essential to understand the different mechanisms that govern isotopic fractionation processes between different phases and to identify the conditions required to reach equilibrium fractionation. However, at low temperatures, these processes are poorly constrained and many factors can induce differential partitioning of the isotopes between sectors of a mineral species and the fluid during mineral growth. This can result in so-called 'sector zoning' of a mineral species. The aim of this thesis is to evaluate the occurrence of sector zoning of the oxygen isotopes and trace elements in natural &#945;-quartz crystals and to identify the reasons for such zoning. The implications for the fluid-mineral interactions are studied in the context of the Alpine metamorphism. The approach chosen has focused on examining the crystal structure, cathodoluminescence appearance (CL), and on relating elemental (e.g. Li, Na, Al, P, K, Ca, Ge, Ti, Fe) to stable oxygen isotope compositions between and along different growth sectors. Low temperature quartz samples were selected from Alpine veins in different localities, where growth conditions have already been well constrained. The mineralogy as well as the isotopic compositions of the host rocks were also investigated, in order to interpret the variations obtained between the different growth stages in the framework of fluid-rock interaction during Alpine metamorphism. Depending on the growth conditions, most of the studied quartz is strongly zoned in CL, and it reveals corresponding zonations in the trace element content (e.g. growth zoning). Aluminium, substituting for Si in the lattice, was found in concentrations up to 1000's ppma, and its distribution is strongly related to Li and H and to a lesser extent, to Ge. Elemental sector zoning is evident from the distribution of these three elements since they exhibit differences in their respective concentrations between faces for distinct growth zones, with prismatic faces having the lowest Al contents. Quartz from veins in magmatic rocks, for example, tend to have lower Al concentrations and similar concentrations of Li and Ti suggesting also a contribution of these elements from the host rock. The relationship between Al and Li is still correlated. Only Alpine crystals grown at higher temperatures (~400°C) without any CL zoning feature are free of these impurities and do not show such zoning characteristics. Differences in the δ18O values were measured between different faces principally in the AIenriched growth zones or stages. These results were confirmed by the means of two different methods (in situ/non in situ). However, it was determined that the Al concentrations do not affect significantly oxygen isotope fractionations at 300°C. The results altogether suggest that the presence of sector zoning in quartz crystals is real, but not universal, and henceforth should be taken into consideration for any use of these systems. The occurrence of disequilibrium partitioning has been enhanced and is possibly related to kinetic processes as well as structural effects that do not affect similarly trace element incorporation and isotopic fractionation. In situ measurements also revealed fine scale δ18O zonations along growth paths that are useful to constrain fluid-rock interactions during Alpine metamorphism. Variations in the δ18O values present along growth vectors indicate changes in the fluid composition and origin. Association with oxygen isotope composition of the host rock allows for the deduction of interactions between rocks, veins and consequently fluids, as well as fluid regimes. RESUME DE LA THESE : A basses températures, (i.e. <400°C) les différents mécanismes qui régissent le fractionnement isotopique ainsi que les conditions nécessaires pour établir un état d'équilibre sont peu connus et nombre de paramètres peuvent entraîner un partitionnement chimique différentiel entre différents secteurs d'un minéral et le fluide en contact. Ainsi, ce travail de thèse a pour but d'évaluer la possible présence de zonages sectoriels en isotopes de l'oxygène mais aussi en éléments traces dans des cristaux naturels de quartz-&#945; de basses températures, ainsi que les raisons d'un tel phénomène et enfin ses implications sur les interactions fluide-roche, principalement dans le cadre du métamorphisme Alpin. La structure et l'apparence en cathodoluminescence (CL) des échantillons ont été caractérisées avant de retracer en détail les compositions en élément traces (Li, Na, Al, P, K, Ca, Ge, Ti, Fe) et en isotopes de l'oxygène, le long et entre différents secteurs. Les échantillons de quartz sélectionnés proviennent majoritairement de veines Alpine de différentes localités, où les conditions de croissance ont été déjà bien caractérisées. Les compositions minéralogiques et isotopiques de la roche encaissante ont aussi été examinées, pour contraindre les variations obtenues dans un contexte Alpin. Selon leurs conditions de croissance, la plupart des cristaux étudiés sont fortement zonés, ce qui est souligné par un zonage des concentrations en éléments traces (e.g. zonage de croissance). L'Aluminium, qui peut se substituer à la Silice dans le réseau cristallin, a été retrouvé jusqu'en très grandes concentrations dans certaines zones (plusieurs milliers de ppma). De plus, la distribution en Al est fortement liée à celles de Li et H, ainsi que dans une moindre mesure à Ge. La présence de zonage sectoriel est évidente au niveau de ces éléments qui montrent de larges différences de concentrations entre différentes faces pour une même zone de croissance, avec les concentrations les plus basses retrouvées dans les faces prismatiques. Les quartz de veines situées dans des roches magmatiques par exemple possèdent des concentrations en Li et Ti de même ordre de grandeur, confirmant le rôle de la composition de la roche encaissante. La relation Li/Al est toujours fortement présente, mais ce rapport est fonction de la face mesurée. Seuls les cristaux Alpins de plus hautes températures (400°C) ne possédant pas de zones en CL ne présentent aucune de ces caractéristiques. Des différences dans les valeurs de δ18O de zones identiques enrichies en Al ont clairement été mesurées entre les différentes faces r, z, et m, mais aussi au sein d'une même seule zone, indiquant que le fractionnement a probablement eu lieu en déséquilibre. Il a été déterminé que la présence d'Al dans ces teneurs n'avait qu'un faible effet sur le fractionnement isotopique de l'oxygène. L'utilisation de deux méthodes différentes a permis d'obtenir des résultats in situ et non in situ concordants. La comparaison des résultats obtenus permet de démontrer que le zonage sectoriel est bien présent dans certains cristaux de quartz, et dépend des conditions de formation. La présence d'un partitionnement différentiel des éléments traces peut être due à des effets cinétiques aussi bien que structuraux, alors que le zonage sectoriel des isotopes de l'oxygène aurait d'autres origines. Il est alors évident que la possibilité de zonage sectoriel doit être désormais pris en considération avant toute interprétations de données isotopiques de cristaux zonés. Les mesures in situ ont de plus permis de distinguer de fines variations des valeurs δ18O au cours de la croissance, qui peuvent aider à retracer la circulations des fluides dans les Alpes durant cette période. En association avec les compositions des roches encaissantes, ii est possible de déduire les interactions entre roches, veines, et par conséquent fluides, au cours de différentes étapes. RESUME GRAND PUBLIC : La géochimie des isotopes stables a pris beaucoup d'importance depuis ces dernières années pour aider à résoudre nombre de questions géologiques, en se basant sur les caractéristiques du fractionnement isotopiques pour différents systèmes. Il est donc nécessaire d'avoir une connaissance approfondie des mécanismes qui s'appliquent au fractionnement isotopique entre les minéraux et les fluides à partir desquels ils se forment. Ces mécanismes ont été bien approchés par différents types de calibrations pour des systèmes à hautes températures, cependant cela n'est pas aussi évident pour les systèmes à des températures inférieures à 400-500°C. Ce travail de thèse a pour but d'aider à la description et la compréhension des phénomènes qui peuvent affecter le fractionnement isotopique à basses températures, ainsi que leurs implications, à partir de l'étude de cristaux de quartz. Le choix des échantillons s'est porté sur des cristaux naturels formés à des températures inférieures ou égales à 400°C, provenant majoritairement de fissures hydrothermales Alpines dont les conditions de formation ont déjà été déterminées. L'étude des cristaux Alpin permet de plus de replacer les résultats obtenus dans le contexte du métamorphisme Alpin au cours du Miocène (21-13 Ma). Après examen de la structure et de la morphologie des cristaux, et leur caractérisation par cathodoluminescence (CL), des analyses chimiques détaillées sur les éléments en traces pouvant entrer dans le réseau cristallin du quartz comme impuretés (i.e. Li, Na, Al, P, K, Ca, Ge, Ti), et des isotopes stables de l'oxygène, ont été menées. En fonction des conditions de croissance, la plupart des cristaux présentent des zonations, qui peuvent être facilement reliées à la distribution des éléments traces analysés par microsonde électronique, sonde ionique (SIMS) et LA-ICPMS. De fortes concentrations d'Aluminium (plusieurs milliers de parties par million atomique) ont pu être observées dans les zones les plus externes des cristaux. De plus, les concentrations en Al et en Li sont toujours corrélées; la présence d'Hydrogène déduite à partir d'analyses par FTIR suit cette même tendance. Les différentes faces des cristaux présentent des concentrations distinctes d'Al, Li et H pour des mêmes zones de croissance, avec par exemple les concentrations les plus faibles dans les zones des faces prismatiques. Cela implique la présence d'un zonage sectoriel, qui a déjà été observé principalement dans des carbonates mais jamais décrit auparavant pour des quartz. Seuls les cristaux alpins homogènes en CL dont la croissance s'est faite à plus haute température (400°C) ne présentent aucune de ces caractéristiques. Par analogie avec le zonage sectoriel en Al, élément qui se substitue au Si dans le réseau cristallin du quartz, il est possible de penser qu'un zonage sectoriel pourrait aussi s'appliquer aux isotopes de l'oxygène. Des précédentes études avaient en effet émis cette hypothèse. Nos résultats ont été obtenus à partir d'analyses à la fois in- situ par SIMS, et par extraction assistée par laser-CO2 sur des parties de quartz soigneusement séparées, et sont en accord entre les deux méthodes. Un zonage sectoriel est en effet bien présent pour les cristaux alpins, mais principalement au niveau des zones très riches en Aluminium. Cependant, il a été déterminé que la présence d'Al dans ces teneurs avait un effet plus que minimal sur le fractionnement isotopique de l'oxygène. Des différences importantes ont été observées entre les faces r & z mais aussi au sein d'une même et seule zone, indiquant que le fractionnement a pu avoir lieu en déséquilibre, ce qui est aussi visible au niveau des valeurs totalement opposées entre faces pour la dernière phase de croissance de certains cristaux. Ainsi l'association de ces résultats laisse suggérer que la présence d'un zonage sectoriel peut être liée à différents paramètres tels que le taux de croissance ou la structure de surface du cristal, mais qui n'affectent pas de la même façon l'incorporation des éléments traces et le fractionnement isotopique. La possibilité d'un zonage sectoriel est importante à prendre en compte lors de toute interprétation de données isotopiques. Les analyses des isotopes de l'oxygène effectuées par SIMS ont aussi permis de distinguer des variations importantes à petite échelle au cours de la croissance. Des mesures faites par laser CO2 sur certaines roches encaissantes, ont permis distinguer plusieurs étapes dans la croissance des minéraux et de déduire le rôle de l'encaissant et le type de fluide. En association avec de précédentes études, il a été ainsi possible de mieux contraindre la formation de ces cristaux dans le contexte alpin et la circulation de fluide au cours du métamorphisme alpin durant le Miocène.

PPARβ/δ activation blocks lipid-induced inflammatory pathways in mouse heart and human cardiac cells.

Owing to its high fat content, the classical Western diet has a range of adverse effects on the heart, including enhanced inflammation, hypertrophy, and contractile dysfunction. Proinflammatory factors secreted by cardiac cells, which are under the transcriptional control of nuclear factor-κB (NF-κB), may contribute to heart failure and dilated cardiomyopathy. The underlying mechanisms are complex, since they are linked to systemic metabolic abnormalities and changes in cardiomyocyte phenotype. Peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs) are transcription factors that regulate metabolism and are capable of limiting myocardial inflammation and hypertrophy via inhibition of NF-κB. Since PPARβ/δ is the most prevalent PPAR isoform in the heart, we analyzed the effects of the PPARβ/δ agonist GW501516 on inflammatory parameters. A high-fat diet induced the expression of tumor necrosis factor-&#945;, monocyte chemoattractant protein-1, and interleukin-6, and enhanced the activity of NF-κB in the heart of mice. GW501516 abrogated this enhanced proinflammatory profile. Similar results were obtained when human cardiac AC16 cells exposed to palmitate were coincubated with GW501516. PPARβ/δ activation by GW501516 enhanced the physical interaction between PPARβ/δ and p65, which suggests that this mechanism may also interfere NF-κB transactivation capacity in the heart. GW501516-induced PPARβ/δ activation can attenuate the inflammatory response induced in human cardiac AC16 cells exposed to the saturated fatty acid palmitate and in mice fed a high-fat diet. This is relevant, especially taking into account that PPARβ/δ has been postulated as a potential target in the treatment of obesity and the insulin resistance state.

β-Catenin Signaling Drives Differentiation and Proinflammatory Function of IRF8-Dependent Dendritic Cells.

β-Catenin signaling has recently been tied to the emergence of tolerogenic dendritic cells (DCs). In this article, we demonstrate a novel role for β-catenin in directing DC subset development through IFN regulatory factor 8 (IRF8) activation. We found that splenic DC precursors express β-catenin, and DCs from mice with CD11c-specific constitutive β-catenin activation upregulated IRF8 through targeting of the Irf8 promoter, leading to in vivo expansion of IRF8-dependent CD8&#945;(+), plasmacytoid, and CD103(+)CD11b(-) DCs. β-Catenin-stabilized CD8&#945;(+) DCs secreted elevated IL-12 upon in vitro microbial stimulation, and pharmacological β-catenin inhibition blocked this response in wild-type cells. Upon infections with Toxoplasma gondii and vaccinia virus, mice with stabilized DC β-catenin displayed abnormally high Th1 and CD8(+) T lymphocyte responses, respectively. Collectively, these results reveal a novel and unexpected function for β-catenin in programming DC differentiation toward subsets that orchestrate proinflammatory immunity to infection.

Estrogen receptor-mediated signalling in female mice is locally activated in response to wounding.

Estrogen deprivation is associated with delayed healing, while Hormone Replacement Therapy (HRT) accelerates acute wound healing and protects against development of chronic wounds. Estrogen exerts its effects on healing via numerous cell types by signalling through the receptors ER&#945; and ERβ, which bind to the Estrogen Responsive Element (ERE) and initiate gene transcription. The ERE-luciferase transgenic mouse model has been influential in assessing real-time in vivo estrogen receptor activation across a range of tissues and pathologies. Using this model we demonstrate novel temporally regulated peri-wound activation of estrogen signalling in female mice. Using histological methods we reveal that this signal is specifically localised to keratinocytes of the neoepidermis and wound margin dermal cells. Moreover using pharmacological agonists we reveal that ERβ induces ERE-mediated signal in both epidermal and dermal cells while ER&#945; induces ERE-mediated signal in dermal cells alone. Collectively these novel data demonstrate rapid and regional activation of estrogen signalling in wounded skin. A more complete understanding of local hormonal signalling during repair is essential for the focussed development of new therapies for wound healing.