Chronic low-frequency rTMS of primary motor cortex diminishes exercise training-induced gains in maximal voluntary force in humans.

Although there is consensus that the central nervous system mediates the increases in maximal voluntary force (maximal voluntary contraction, MVC) produced by resistance exercise, the involvement of the primary motor cortex (M1) in these processes remains controversial. We hypothesized that 1-Hz repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) of M1 during resistance training would diminish strength gains. Forty subjects were divided equally into five groups. Subjects voluntarily (Vol) abducted the first dorsal interosseus (FDI) (5 bouts x 10 repetitions, 10 sessions, 4 wk) at 70-80% MVC. Another group also exercised but in the 1-min-long interbout rest intervals they received rTMS [Vol+rTMS, 1 Hz, FDI motor area, 300 pulses/session, 120% of the resting motor threshold (rMT)]. The third group also exercised and received sham rTMS (Vol+Sham). The fourth group received only rTMS (rTMS_only). The 37.5% and 33.3% gains in MVC in Vol and Vol+Sham groups, respectively, were greater (P = 0.001) than the 18.9% gain in Vol+rTMS, 1.9% in rTMS_only, and 2.6% in unexercised control subjects who received no stimulation. Acutely, within sessions 5 and 10, single-pulse TMS revealed that motor-evoked potential size and recruitment curve slopes were reduced in Vol+rTMS and rTMS_only groups and accumulated to chronic reductions by session 10. There were no changes in rMT, maximum compound action potential amplitude (M(max)), and peripherally evoked twitch forces in the trained FDI and the untrained abductor digiti minimi. Although contributions from spinal sources cannot be excluded, the data suggest that M1 may play a role in mediating neural adaptations to strength training.

Experience-dependent plasticity in the mouse barrel cortex

Abstract : Host-Cell Factor 1 (HCF-1) was first discovered in the study of the herpes simplex virus (HSV) infection. HCF-1 is one of the two cellular proteins that compose the VP16-induced complex, a key activator of HSV lytic infection. lncleed, when HSV infects human cells, it is able to enter two modes of infection: lytic or latent. The V`P16-induced complex promotes the lytic mode and in so doing the virus targets important cellular regulatory proteins, such as HCF-1, to manipulate the status of the infected cell. Indeed, HCF-1 regulates human cell proliferation and the cell cycle at different steps. In human, HCF-1 is unusual in that it undergoes a process of proteolytic maturation that results from cleavages at six centrally located 26 amino acid repeats called HCF-1pro repeats. This generates a heterodimeric complex of stably associated amino- (HCF-1n) and carboxy- (HCF-1c) terminal subunits. The absence of the HCF-1 N or HCF-1; subunit leads predominantly to either G1 or M phase defects, respectively. We have hypothesized that HCF-1 forms a heterodimeric complex to permit communication between the two subunits of HCF-1 involved in regulating different phases of the cell cycle. Indeed, there is evidence for such inter-subunit communication because a point mutation called P134S in the HCF-1N subunit in the temperature-sensitive hamster cell line tsBN67 causes, addition to G1- phase defects associated with the HCF-1n subunit, M-phase defects similar to the defects seen upon loss of HCF-1 function. Furthermore, inhibition of the proteolytic maturation of HCF-1 by deletion of the six HCF-1pro repeats (HCF-1Aimo) also leads to M-phase defects, specifically cytokinesis defects leading to binucleation, indicating that there is loss of HCF-15 function in the absence of HCF-1 maturation. I demonstrate that individual point mutations in each of the six HCF-1pro repeats that prevent HCF-1 proteolytic maturation also lead to binucleation; however, this defect can be latgely rescued by the presence of just one HCF-1pRO sequence in I-ICF»1. These results argue that processing itself is important for the HCF-1g function. In fact, until now, the hypothesis was that the proteolytic processing per se is more important for HCF-1C function than the proteolytic processing region. But I show that processing per se is not sufticient to rescue multinucleation, but that the HCF-lpm sequence itself is crucial. This discovery leads to the conclusion that the I-ICF-1pRO repeats have an additional function important for HCF-le function. From the studies of others, one potential function of the HCF-lrxo tepeats is as a binding site for O-link NAcetyl glycosamine tansferase (OGT) to glycosylate an HCF-1n-sunbunit region called the Basic region. This new function suggests the Basic region of HCF-1n is also implicated in the communication between the two subunits. This inter-subunit communication was analyzed in more detail with the studies of the Pl34S mutation and the residues 382-450 region of HCF-l that when removed prevents HCF-l subunit association. I demonstrate that the point mutation also leads to a binucleation defect in Hela cells as well as in the tsBN67 cells. In addition, the effect of this mutation on the regulation of HCF-1c activity seems to interfere with that of the HCF-lpgg repeats because the sum of the deletion of the proteolytic processing region and the point mutation surprisingly leads to re-establishment of correct cytokinesis. The study of the 382-450 HCF-lN region also yielded surprising results. This region important for the association of the two subunits is also important for both HCF-1c function in M phase and G1 phase progression. Thus, I have discovered two main functions of this region: its role in the regulation of HCF-lc function in M phase and its involvement in the regulation of G1/S phase ?- an HCF-1n function. These results support the importance of inter-subunit communication in HCF-1 functions. My research illuminates the understanding of the interaction of the two subunits by showing that the whole HCF-1n subunit is involved in the inter-subunit communication in order to regulate HCF-1c function. For this work, I was concentrated on the study of cytokinesis; the first phenotype showing the role of HCF-1c in the M phase. Then, I extended the study of the M phase with analysis of steps earlier to cytokinesis. Because some defects in the chromosome segregation was already described in the absence of HCF-1, I decided to continue the study of M phase by checking effects on the chromosome segregation. I showed that the HCF-1n subunit and HCF-1pro repeats are both important for this key step of M phase. I show that the binucleation phenotype resulting from deletion or mutation in HCF-1pro repeats, Pl34S point mutation or the lack of the region 382-450 are correlated with micronuclei, and chromosome segregation and alignment defects. This suggests that HCF«lç already regulates M phase during an early step and could be involved in the complex regulation of chromosome segregation. Because one of the major roles of HCF-1 is to be a transcription regulator, I also checked the capacity of HCF-1 to bind to the chromatin in my different cell lines. All my recombinant proteins can bind the chromatin, except for, as previously described, the HCF-1 with the P134S point mutation, This suggests that the binding of HCF-1 to the chromatin is not dependant to the Basic and proteolytic regions but more to the Kelch domain. Thus, if the function of HCF-ig in M phase is dependant to its chromatin association, the intercommunication and the proteolytic region are not involved in the ability to bind to the chromatin but more to bind to the right place of the chromatin or to be associated with the co-factors. Résumé : L'étude de l'infection par le virus Herpes Simplex (HSV) a permis la découverte de la protéine HCF-1 (Host-Cell Factor). HCF-1 est une des protéines cellulaires qui font partie du complexe induit par VP16 ; ce complexe est la clef pour l'activation de la phase lytique de HSV. Afin de manipuler les cellules infectées, le complexe induit pas le VPIG devrait donc cibler les protéines importantes pour la régulation cellulaire, telles que la protéine HCF-1. Cette dernière s'avère donc être un senseur pour la cellule et devrait également jouer un rôle de régulation lors des différentes phases du cycle cellulaire. Chez l'humain, HCF-1 a la particularité de devoir passer par une phase de maturation pour devenir active. Lors de cette maturation, la protéine subit une coupure protéolytique au niveau de six répétitions composées de 26 acides aminés, appelé HCF-1pro repeats. Cette coupure engendre la formation d'un complexe formé de deux sous-unités, HCF-1n et HCF-1c, associées l'une à l'autre de façon stable. Enlever la sous-unité HCF-IN ou C entraîne respectivement des défauts dans la phase G1 et M. Nous pensons donc que HCF-1 forme un complexe hétérodimérique afin de permettre la communication entre les molécules impliquées dans la régulation des différentes phases du cycle cellulaire. Cette hypothèse est déduite suite à deux études: l'une réalisée sur la lignée cellulaire tsBN67 et l'autre portant sur l'inhibition de la maturation protéolytique. La lignée cellulaire tsBN67, sensible à la température, porte la mutation Pl 345 dans la sous-unité HCF-1n. Cette mutation, en plus d'occasionner des défauts dans la phase G1 (défauts liés à la sous-unité HCF-1N), a aussi pour conséquence d'entrainer des défauts dans la phase M, défauts similaires à ceux dus a la perte de la sous-unité HCF-1c. Quant à la maturation protéolytique, l'absence de la région de la protéolyse provoque la binucléation, défaut lié à la cytokinèse, indiquant la perte de la fonction de la sous-unité HCF-1c. Au cours de ma thèse, j'ai démontré que des mutations dans les HCF-1=no repeats, qui bloquent la protéolyse, engendrent la binucléation ; cependant ce défaut peut être corrigé pas l'ajout d'un HCF-1pro repeat dans un HCF-1 ne contenant pas la région protéolytique. Ces résultats soutiennent l'idée que la région protéolytique est importante pour le bon fonctionnement de HCF-1c. En réalité jusqu'a maintenant on supposait que le mécanisme de coupure était plus important que la région impliquée pour la régulation de la fonction de HCF-1;. Mais mon étude montre que la protéolyse n'est pas suffisante pour éviter la binucléation ; en effet, les HCF-1pro repeats semblent jouer le rôle essentiel dans le cycle cellulaire. Cette découverte conduit à la conclusion que les HCF-1pro repeats ont sûrement une fonction autre qui serait cruciale pour la foncton de HCF-1c. Une des fonctions possibles est d'être le site de liaison de l'O-linked N-acetylglucosamine transférase (OGT) qui glycosylerait la région Basique de HCF-1n. Cette nouvelle fonction suggère que la région Basique est aussi impliquée dans la communication entre les deux sous- unités. L'intercommunication entre les deux sous-unités ai été d'ailleurs analysée plus en détail dans mon travail à travers l'étude de la mutation Pl34S et de la région 382-450, essentielle pour l'association des deux sous»unités. J'ai ainsi démontré que la mutation P134S entraînait aussi des défauts dans la cytokinése dans la lignée cellulaire Hela, de plus, son influence sur HCF-1c semble interférer avec celle de la région protéolytique. En effet, la superposition de ces deux modifications dans HCF-1 conduit au rétablissement d'une cytokinése correcte. Concernant la région 382 à 450, les résultats ont été assez surprenants, la perte de cette région provoque l'arrêt du cycle en G1 et la binucléation, ce qui tend à prouver son importance pour le bon fonctionnement de HCF-1n et de HCF-1c. Cette découverte appuie par conséquent l'hypotl1èse d'une intercommunicatzion entre les deux sous-unités mettant en jeu les différentes régions de HCF-1n. Grâce à mes recherches, j'ai pu améliorer la compréhension de l'interaction des deux sous-unités de HCF-1 en montrant que toutes les régions de HCF-1n sont engagées dans un processus d'intercommunication, dont le but est de réguler l'action de HCF-1c. J'ai également mis en évidence une nouvelle étape de la maturation de HCF-1 qui représente une phase importante pour l'activation de la fonction de HCF-1c. Afin de mettre à jour cette découverte, je me suis concentrée sur l'étude de l'impact de ces régions au niveau de la cytokinése qui fut le premier phénotype démontrant le rôle de HCF-1c dans la phase M. A ce jour, nous savons que HCF-1c joue un rôle dans la cytokinèse, nous ne connaissons pas encore sa fonction précise. Dans le but de cerner plus précisément cette fonction, j'ai investigué des étapes ultérieures ai la cytokinèse. Des défauts dans la ségrégation des chromosomes avaient déjà été observés, ai donc continué l'étude en prouvant que HCF-1n et les HCF-1pro repeats sont aussi importants pour le bon fonctionnement de cette étape clef également régulée par HCF-1c. J' ai aussi montré que la région 382-450 et la mutation P134S sont associées à un taux élevé de micronoyaux, de défauts dans la ségrégation des chromosomes. L'une des fonctions principales de HCF-1 étant la régulation de la transcription, j'ai aussi contrôlé la capacité de HCF-1 à se lier à la chromatine après insertion de mutations ou délétions dans HCF-1n et dans la région protéolytique. Or, à l'exception des HCF-1 contenant la mutation P134S, la sous-unité HCF-1c des HCF-1 tronquées se lie correctement à la chromatine. Cette constatation suggère que la liaison entre HCF-1c et chromatine n'est pas dépendante de la région Basique ou Protéolytique mais peut-être vraisemblablement de la région Kelch. Donc si le rôle de HCF-1c est dépendant de sa capacité â activer la transcription, l'intercommunication entre les deux sous-unités et la région protéolytique joueraient un rôle important non pas dans son habileté à se lier à la chromatine, mais dans la capacité de HCF-1 à s'associer aux co-facteurs ou à se placer sur les bonnes régions du génome.

Maladie d'Alzheimer : Etude des marqueurs pathologiques dans le cortex frontal humain et corrélations anatomo-cliniques

La maladie d'Alzheimer (MA), forme de démence la plus fréquente, est caractérisée précocement par des troubles de la mémoire, puis par une détérioration cognitive progressive, corrélée avec la progression des lésions cérébrales que sont les dépôts de protéine ß-amyloïde, notamment dans les plaques séniles, et la dégénérescence neurofibrillaire qui touche en priorité les grands neurones pyramidaux de l'hippocampe et du cortex cérébral. La perte ou les dommages synaptiques sont aussi prépondérants et conduisent à la mort neuronale et à la perte de réseaux fonctionnels notamment au niveau des protéines présynaptiques comme la synaptophysine et postsynaptiques comme PSD-95 (Leuba et al. 2008), ainsi que des récepteurs NMDA (NMDAR) liés à PSD-95 et jouant un rôle prédominant dans le fonctionnement synaptique. Notre étude s'est portée une des régions du cortex frontal correspondant à l'aire de Brodmann 10, encore peu étudiée dans la littérature scientifique, qui peut être touchée de manière plus ou moins importante dans la MA, entraînant des troubles de l'humeur et du comportement ainsi que des répercussions sur les fonctions exécutives. L'étude a pour but d'identifier et de quantifier les dépôts de protéine ß-amyloïde et les lésions neurofibrillaires ainsi que les changements de protéines synaptiques et de récepteurs NMDA dans cette région entre une population contrôle et AD, et de la comparer avec d'autres régions déjà partiellement étudiées dans le laboratoire, notamment l'aire 9 qui lui est adjacente et les aires cingulaires 24 et 25. L'analyse est faite de manière qualitative et semi-quantitative au microscope optique sur des coupes colorées avec des méthodes immunohistochimiques. De possibles corrélations anatomo-cliniques sont recherchées dans les cas AD. La région FC10 est touchée par la MA avec une présence de plaques séniles et de dégénérescences neurofibrillaires plus marquées chez les cas atteints de la MA ce qui n'est pas le cas des protéines synaptiques. Le comportement des deux marqueurs pathologiques dans FC10 est comparable aux autres régions cérébrales étudiées notamment à la région adjacente, FC9, contrairement aux marqueurs synaptiques qui selon la région ont un comportement plus variable. L'effet de l'âge dans l'évolution de la physiopathologie de la MA pour les marqueurs pathologiques a été mis en évidence dans la région FC10. Les régions EC et FC9 n'ont pas montré de microhémorragie synonyme d'une possible contribution vasculaire. L'étude de cette région a permis de mettre en évidence l'implication de FC10 dans la MA. Elle montre des points communs avec les autres régions cérébrales notamment vis-à-vis des plaques séniles et des DNF.

Diagnostic algorithm for a validated displacement grading of pediatric supracondylar fractures.

Background: The first AO comprehensive pediatric long bone fracture classification system has been established following a structured path of development and validation with experienced pediatric surgeons. Methods: A follow-up series of agreement studies was applied to specify and evaluate a grading system for displacement of pediatric supracondylar fractures. An iterative process comprising an international group of 5 experienced pediatric surgeons (Phase 1) followed by a pragmatic multicenter agreement study involving 26 raters (Phase 2) was used. The last evaluations were conducted on a consecutive collection of 154 supracondylar fractures documented by standard anteroposterior and lateral radiographs. Results: Fractures were classified according to 1 of 4 grades: I = incomplete fracture with no or minimal displacement; II = Incomplete fracture with continuity of the posterior (extension fracture) or anterior cortex (flexion fracture); III = lack of bone continuity (broken cortex), but still some contact between the fracture planes; IV = complete fracture with no bone continuity (broken cortex), and no contact between the fracture planes. A diagnostic algorithm to support the practical application of the grading system in a clinical setting, as well as an aid using a circle placed over the capitellum was proposed. The overall kappa coefficients were 0.68 and 0.61 in the Phase 1 and Phase 2 studies, respectively. In the Phase 1 study, fracture grades I, II, III, and IV were classified with median accuracies of 91%, 82%, 83%, and 99.5%, respectively. Similar median accuracies of 86% (Grade I), 73% (Grade II), 83%(Grade III), and 92% were reported for the Phase 2 study. Reliability was high in distinguishing complete, unstable fractures from stable injuries [ie, kappa coefficients of 0.84 (Phase 1) and 0.83 (Phase 2) were calculated]; in Phase 2, surgeons' accuracies in classifying complete fractures were all above 85%. Conclusions: With clear and unambiguous definition, this new grading system for supracondylar fracture displacement has proved to be sufficiently reliable and accurate when applied by pediatric surgeons in the framework of clinical routine as well as research.

Anterior Segment Angiography in Strabismus Surgery

Background: Anterior ciliary arteries travelling along recti muscles provide anterior segment vascularization, which can be compromised by surgery involving more than 2 muscles.Patients and Methods: We studied retrospectively the files of 10 patients in whom a fluorescein angiography of the iris had been performed as a pre-operative assessment prior to a second or third oculomotor surgery.Results: The median age of the patients was 47.5 years (range 15 to 73 years). Relative iris ischemia was present in 4 patients following multiple surgeries, none of them presenting any general cardiovascular risk. The initial surgical protocol was modified according to angiographic results in these 4 patients.Conclusion: When further surgery has to be performed on previously multi-operated patients, anterior segment angiography can be useful in the planning of surgery in order to minimize the risks of anterior segment ischemia.

Systèmes de délivrance des médicaments pour le segment antérieur: bases fondamentales et applications cliniques [Drug delivery systems to target the anterior segment of the eye: fundamental bases and clinical applications].

The development of new drug delivery systems to target the anterior segment of the eye may offer many advantages: to increase the biodisponibility of the drug, to allow the penetration of drug that cannot be formulated as solutions, to obtain constant and sustained drug release, to achieve higher local concentrations without systemic effects, to target more specifically one tissue or cell type, to reduce the frequency of instillation and therefore increase the observance and comfort of the patient while reducing side effects of frequent instillation. Several approaches are developed, aiming to increase the corneal contact time by modified formulation or reservoir systems, or by increasing the tissue permeability using iontophoresis. To date, no ocular drug delivery system is ideal for all purposes. To maximize treatment efficacy, careful evaluation of the specific pathological condition, the targeted Intraocular tissue and the location of the most severe pathology must be made before selecting the method of delivery most suitable for each individual patient.

Suscetibilidade da soja a percevejos na fase anterior ao desenvolvimento das vagens

O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos das populações de percevejos Euschistus heros (F.) e Piezodorus guildinii (West.) nas lavouras de soja nos meses de novembro/dezembro, antes do aparecimento das vagens nas plantas. Foram realizados experimentos em casa de vegetação e no campo, comparando-se infestações no período vegetativo e reprodutivo da cultura. As plantas de soja, mesmo sob o ataque de pesadas infestações de percevejos (até 8 por planta), no período vegetativo e no florescimento, não sofreram reduções significativas no rendimento. A qualidade das sementes foi semelhante entre os tratamentos e entre as espécies. No estádio R4, o número médio de vagens chochas foi diretamente proporcional ao aumento do número de percevejos por planta. No campo, as plantas com até quatro percevejos por metro, no final do período vegetativo-floração, tiveram rendimentos médios e qualidade de sementes semelhantes aos das plantas livres de insetos. No período R5-R6, para as duas espécies de percevejos, o número de grãos picados e inviabilizados cresceram, e os rendimentos médios decresceram com o aumento da população, tendo-se obtido, para a qualidade da soja, um dano duas vezes maior para a espécie P. guildinii em relação a E. heros. Infestações desses percevejos, na fase vegetativa-floração, não causam reduções no rendimento e na qualidade das sementes de soja.

Constitutive expression of FGF4 disrupts the development of the eye and the anterior CNS during mouse embryogenesi, but does not influence the expressionof shh in these areas.

The biological consequences of constitutive fibroblast growth factor-4 (fgf4) expression have been analysed during anterior CNS development of mouse chimeric embryos. Severe mutant embryos exhibit exencephaly, absence of eye development and anomalous differentiation of neuropithelium. These embryos also show ectopic limb buds resembling the early phases of limb development. Because our results show that anterior CNS in those chimeric embrios does not express shh ectopically, we suggest that malformations may be due to interference between the ectopic expression of fgf4 in the cephalic area and the receptors for the members of the FGF family that regulate brain and eye development, namely fgf8. If this is correct, the results indirectly suport the crucial role of fgf8 in patterning the anterior CNS.

Differential changes in synaptic proteins in the Alzheimer frontal cortex with marked increase in PSD-95 postsynaptic protein

We investigated how synaptic plasticity is related to the neurodegeneration process in the human dorsolateral prefrontal cortex. Pre- and postsynaptic proteins of Brodmann's area 9 from patients with Alzheimer's disease (AD) and age-matched controls were quantified by immunohistochemical methods and Western blots. The main finding was a significant increase in the expression of postsynaptic density protein PSD-95 in AD brains, revealed on both sections and immunoblots, while the expression of spinophilin, associated to spines, remained quantitatively unchanged despite qualitative changes with age and disease. Presynaptic protein alpha-synuclein indicated an increased immunohistochemical level, while synaptophysin remained unchanged. MAP2, a somatodendritic microtubule protein, as well as AD markers such as amyloid-beta protein and phosphorylated protein tau showed an increased expression on immunosections in AD. Altogether these changes suggest neuritic and synaptic reorganization in the process of AD. In particular, the significant increase in PSD-95 expression suggests a change in NMDA receptors trafficking and may represent a novel marker of functional significance for the disease.

Caracterització energètica del parc edificatori anterior al codi Tècnic de l’edificació CTE

En l'actualitat, l'eficiència energètica en l'edificació és un dels conceptes més importants, notan sols per la política energètica Espanyola, sinó també Europea amb un objectiu d'estalvidel 20% el 2020. Dins el sector de l'edificació, les normatives sobre eficiència energèticas'incorporen a partir de la transposició de les directives europees 2002/91 i 2010/31, queobliga, entre d'altres, a la certificació energètica, no només d'edificis nous, sinó també delsedificis antics que es trobin en situació de lloguer o compra/venta. L'objecte del present projecte és fer un catàleg de solucions constructives típiques, que esdonen abans de l'aprovació i entrada en vigor del CTE a partir del RD 314/2006. El catàlegconsta de variacions en l'evolvent de l'edifici, variacions en la contribució solar i variacionsen les instal•lacions de climatització. Cadascuna d'aquestes combinacions s'analitzarà ambels programaris LIDER i CALENER, de forma que s'obtindrà una estimació de les emissionsde CO2 per a cada cas, i a partir del projecte de real decret de certificació d'edificis existents(encara en tramitació a data de redacció del full de projecte d'aquest projecte), s'assignaràuna qualificació energètica. D'aquesta manera, es podrà tenir una primera aproximació de laqualificació energètica dels edificis existents, a partir de les seves característiques.Pel que fa a les especificacions, es definirà un edifici unifamiliar aïllat, s'establiran un conjuntd'evolvents, s'especificaran quins espais de l'edifici són habitables i quins no, i es definiranun conjunt d'instal•lacions.L'abast de l'estudi comprendrà els edificis situats a la zona climàtica C2 de la província deGirona. Aquesta zona inclou els edificis que es troben a una alçada del nivell del mar deentre 0 m a 342 m (dins la província de Girona)

Visual cortex in Alzheimer's disease: occurrence of neuronal death and glial proliferation, and correlation with pathological hallmarks.

Visual areas 17 and 18 were studied with morphometric methods for numbers of neurons, glia, senile plaques (SP), and neurofibrillary tangles (NFT) in 13 cases of Alzheimer's disease (AD) as compared to 11 controls. In AD cases, the mean neuronal density was significantly decreased by about 30% in both areas 17 and 18, while the glial density was increased significantly only in area 17. The volume of area 17 was unchanged in AD cases but its total number of neurons was decreased by 33% and its total number of glia increased by 45% compared to controls. In AD the number of SP was similar in areas 17 and 18, while that of NFT was significantly higher in area 18. The number of neurons with NFT was only 2% in area 17 and about 10% in area 18. The discrepancy between the loss of neurons and the amount of NFT suggests that neuronal loss can occur without passing through NFT degeneration. The deposition of SP was correlated with glial proliferation, but not with neuronal loss or neurofibrillary degeneration.

Mice with chronic GSH deficit display phenotypical anomalies that resemble key aspects of schizophrenia

ABSTRACTSchizophrenia is a major psychiatric disorder occurring with a prevalence of 1% in the worldwide population. It develops progressively with psychosis onset in late adolescence or earlyadulthood. The disorder can take many different facets and has a highly diffuse anddistributed neuropathology including deficits in major neurotransmitter systems,myelination, stress regulation, and metabolism. The delayed onset and the heterogeneouspathology suggest that schizophrenia is a developmental disease that arises from interplayof genetic and environmental factors during sensitive periods. Redox dysregulation due to animbalance between pro-oxidants and antioxidant defence mechanisms is among the riskfactors for schizophrenia. Glutathione (GSH) is the major cellular redox regulator andantioxidant. Levels of GSH are decreased in cerebrospinal fluid, prefrontal cortex and postmortemstriatum of schizophrenia patients. Moreover, polymorphisms of the key GSHsynthesizingenzyme, glutamate-cysteine ligase, modifier (GCLM) subunit, are associatedwith the disease, suggesting that GSH deficit is of genetic origin. Here we used miceknockout (KO) for the GCLM gene, which display chronic GSH deficit (~70 to 80% decrease)to investigate the direct link between redox dysregulation and schizophrenia. Accordingly,we evaluated whether GCLM KO compared to normal wildtype mice display behavioralchanges that relate to schizophrenia symptoms and whether their brains showmorphological, functional or metabolic alterations that resemble those in patients.Moreover, we exposed pubertal GCLM mice to repeated mild stress and measured theirhormonal and behavioral stress reactivity. Our data show that chronic GSH deficit isassociated with altered emotion- and stress-related behaviors, deficient prepulse inhibition,pronounced amphetamine-induced hyperlocomotion but normal spatial learning andworking memory. These changes represent important schizophrenia endophenotypes.Moreover, this particular pattern of change indicates impairment of the ventralhippocampus (VH) and related circuitry as opposed to the dorsal hippocampus (DH), which isimplicated in spatial information processing. This is consistent with a selective deficit ofparvalbumin positive interneurons and gamma oscillation in the VH but not DH. Increasedlevels of circulating stress hormones in KO mice following pubertal stress corroborate VHdysfunction as it is involved in negative feedback control of the stress response. VHstructural and functional deficits are frequently found in the schizophrenic brain. Metabolicevaluation of the developing GCLM KO anterior cortex using in vivo magnetic resonancespectroscopy revealed elevated glutamine (Gln), glutamate (Glu), Gln/Glu and N-acetylaspartate(NAA) during the pre-pubertal period. Similar changes are reported in earlyschizophrenia. Overall, we observe phenotypic anomalies in GSH deficient GCLM KO micethat correspond to major schizophrenia endophenotypes. This supports an important rolefor redox dysregulation in schizophrenia and validates the GCLM KO mouse as model for thedisease. Moreover, our results indicate that puberty may be a sensitive period for redoxsensitivechanges highliting the importance of early intervention. Gln, Gln/Glu, Glu and NAAmay qualify as early metabolic biomarkers to identify young at-risk individuals. Since chronictreatment with NAC normalized most metabolic changes in GCLM KO mice, NAC may be oneadjunct treatment of choice for early intervention in patients.RESUMELa schizophrénie est une maladie psychiatrique majeure avec une prévalence de 1% dans lapopulation. Son développement est progressif, les premières psychoses apparaissant àl'adolescence ou au début de l'âge adulte. La maladie a plusieurs présentations et uneneuropathologie étendue, qui inclut des déficits neurochimiques, métaboliques, de lamyélination et de la régulation du stress. L'émergence tardive et l'hétérogénéité de lapathologie suggèrent que la schizophrénie est une maladie développementale, favorisée pardes facteurs génétiques et environnementaux durant des périodes sensibles. La dérégulationrédox, due à un déséquilibre entre facteurs pro-oxidantes et défenses anti-oxidantes,constitue un facteur de risque. Le glutathion (GSH) est le principal régulateur rédox et antioxidantdes cellules, ses taux sont diminués dans le liquide céphalorachidien, le cortexpréfrontal et le striatum de patients. De plus, des variations du gène codant la sous-unitémodulatrice (GCLM) de la glutamate-cystéine ligase, enzyme de synthèse du GSH, sontassociés la maladie, suggérant que le déficit observé chez les patients est d'originegénétique. Nous avons donc utilisé des souris ayant une délétion du gène GCLM (KO), quiont un déficit chronique en GSH (70-80%), afin d'étudier le lien entre une dérégulation rédoxet la schizophrénie. Nous avons évalué si ces souris présentent des altérationscomportementales analogues aux symptômes de la maladie, et des modificationsstructurelles, fonctionnelles et métaboliques au niveau du cerveau, ressemblant à celles despatients. De plus, nous avons soumis les souris à des stresses modérés durant la puberté,puis mesuré les réponses hormonales et comportementales. Les animaux présentent undéficit pré-attentionnel du traitement des informations moto-sensorielles, un déficit pourcertains apprentissages, une réponse accrue à l'amphétamine, mais leurs mémoires spatialeet de travail sont préservées. Ces atteintes comportementales sont analogues à certainsendophénotypes de la schizophrénie. De plus, ces changements comportementaux sontlargement expliqués par une perturbation morphologique et fonctionnelle de l'hippocampeventral (HV). Ainsi, nous avons observé un déficit sélectif des interneurones immunoréactifsà la parvalbumine et une désynchronisation neuronale dans l'HV. L'hippocampe dorsal,impliqué dans l'orientation spatiale, demeure en revanche intact. L'augmentationd'hormones de stress dans le sang des souris KO suite à un stress prépubertal soutien aussil'hypothèse d'une dysfonction de l'HV, connu pour moduler ce type de réponse. Des déficitsstructurels et fonctionnels dans l'hippocampe antérieur (ventral) ont d'ailleurs été rapportéschez des patients schizophrènes. Par de résonance magnétique, nous avons également suivile profil métabolique du le cortex antérieur au cours du développement postnatal des sourisKO. Ces mesures ont révélé des taux élevés de glutamine (Gln), glutamate (Glu), du ratioGln/Glu, et de N-acétyl-aspartate (NAA) durant la période prépubertale. Des altérationssimilaires sont décrites chez les patients durant la phase précoce. Nous avons donc révélédes anomalies phénotypiques chez les souris GCLM KO qui reflètent certainsendophénotypes de la schizophrénie. Nos résultats appuient donc le rôle d'une dérégulationrédox dans l'émergence de la maladie et le potentiel des souris KO comme modèle. De plus,cette étude met en évidence la puberté comme période particulièrement sensible à unedérégulation rédox, renforçant l'importance d'une intervention thérapeutique précoce. Dansce cadre, Gln, Gln/Glu, Glu and NAA seraient des biomarqueurs clés pour identifier de jeunesindividus à risque. De part son efficacité dans notre modèle, NAC pourrait être unesubstance de choix dans le traitement précoce des patients.

N-acetylcysteine normalizes neurochemical changes in the glutathione-deficient schizophrenia mouse model during development.

BACKGROUND: Glutathione (GSH) is the major cellular redox-regulator and antioxidant. Redox-imbalance due to genetically impaired GSH synthesis is among the risk factors for schizophrenia. Here we used a mouse model with chronic GSH deficit induced by knockout (KO) of the key GSH-synthesizing enzyme, glutamate-cysteine ligase modulatory subunit (GCLM).¦METHODS: With high-resolution magnetic resonance spectroscopy at 14.1 T, we determined the neurochemical profile of GCLM-KO, heterozygous, and wild-type mice in anterior cortex throughout development in a longitudinal study design.¦RESULTS: Chronic GSH deficit was accompanied by an elevation of glutamine (Gln), glutamate (Glu), Gln/Glu, N-acetylaspartate, myo-Inositol, lactate, and alanine. Changes were predominantly present at prepubertal ages (postnatal days 20 and 30). Treatment with N-acetylcysteine from gestation on normalized most neurochemical alterations to wild-type level.¦CONCLUSIONS: Changes observed in GCLM-KO anterior cortex, notably the increase in Gln, Glu, and Gln/Glu, were similar to those reported in early schizophrenia, emphasizing the link between redox imbalance and the disease and validating the model. The data also highlight the prepubertal period as a sensitive time for redox-related neurochemical changes and demonstrate beneficial effects of early N-acetylcysteine treatment. Moreover, the data demonstrate the translational value of magnetic resonance spectroscopy to study brain disease in preclinical models.