Multiple Kernel Learning of Environmental Data. Case study: Analysis and Mapping of Wind Fields

The paper presents the Multiple Kernel Learning (MKL) approach as a modelling and data exploratory tool and applies it to the problem of wind speed mapping. Support Vector Regression (SVR) is used to predict spatial variations of the mean wind speed from terrain features (slopes, terrain curvature, directional derivatives) generated at different spatial scales. Multiple Kernel Learning is applied to learn kernels for individual features and thematic feature subsets, both in the context of feature selection and optimal parameters determination. An empirical study on real-life data confirms the usefulness of MKL as a tool that enhances the interpretability of data-driven models.

Multiple processes regulate long-term population dynamics of sea urchins on Mediterranean rocky reefs

We annually monitored the abundance and size structure of herbivorous sea urchin populations (Paracentrotus lividus and Arbacia lixula) inside and outside a marine reserve in the Northwestern Mediterranean on two distinct habitats (boulders and vertical walls) over a period of 20 years, with the aim of analyzing changes at different temporal scales in relation to biotic and abiotic drivers. P. lividus exhibited significant variability in density over time on boulder bottoms but not on vertical walls, and temporal trends were not significantly different between the protection levels. Differences in densities were caused primarily by variance in recruitment, which was less pronounced inside the MPA and was correlated with adult density, indicating density-dependent recruitment under high predation pressure, as well as some positive feedback mechanisms that may facilitate higher urchin abundances despite higher predator abundance. Populations within the reserve were less variable in abundance and did not exhibit the hyper-abundances observed outside the reserve, suggesting that predation effects maybe more subtle than simply lowering the numbers of urchins in reserves. A. lixula densities were an order of magnitude lower than P. lividus densities and varied within sites and over time on boulder bottoms but did not differ between protection levels. In December 2008, an exceptionally violent storm reduced sea urchin densities drastically (by 50% to 80%) on boulder substrates, resulting in the lowest values observed over the entire study period, which remained at that level for at least two years (up to the present). Our results also showed great variability in the biological and physical processes acting at different temporal scales. This study highlights the need for appropriate temporal scales for studies to fully understand ecosystem functioning, the concepts of which are fundamental to successful conservation and management.

An interaction network of the mammalian COP9 signalosome identifies Dda1 as a core subunit of multiple Cul4-based E3 ligases.

The COP9 signalosome (CSN) is an evolutionarily conserved macromolecular complex that interacts with cullin-RING E3 ligases (CRLs) and regulates their activity by hydrolyzing cullin-Nedd8 conjugates. The CSN sequesters inactive CRL4(Ddb2), which rapidly dissociates from the CSN upon DNA damage. Here we systematically define the protein interaction network of the mammalian CSN through mass spectrometric interrogation of the CSN subunits Csn1, Csn3, Csn4, Csn5, Csn6 and Csn7a. Notably, we identified a subset of CRL complexes that stably interact with the CSN and thus might similarly be activated by dissociation from the CSN in response to specific cues. In addition, we detected several new proteins in the CRL-CSN interactome, including Dda1, which we characterized as a chromatin-associated core subunit of multiple CRL4 proteins. Cells depleted of Dda1 spontaneously accumulated double-stranded DNA breaks in a similar way to Cul4A-, Cul4B- or Wdr23-depleted cells, indicating that Dda1 interacts physically and functionally with CRL4 complexes. This analysis identifies new components of the CRL family of E3 ligases and elaborates new connections between the CRL and CSN complexes.

Pulse wave amplitude drops during sleep are reliable surrogate markers of changes in cortical activity

Rapport de synthèseLe syndrome d'apnées obstructives du sommeil (SAOS) est une pathologie respiratoire fréquente. Sa prévalence est estimée entre 2 et 5% de la population adulte générale. Ses conséquences sont importantes. Notamment, une somnolence diurne, des troubles de la concentration, des troubles de la mémoire et une augmentation du risque d'accident de la route et du travail. Il représente également un facteur de risque cardiovasculaire indépendant.Ce syndrome est caractérisé par la survenue durant le sommeil d'obstructions répétées des voies aériennes supérieures. L'arrêt ou la diminution d'apport en oxygène vers les poumons entraîne des épisodes de diminution de la saturation en oxygène de l'hémoglobine. Les efforts ventilatoires visant à lever l'obstacle présent sur les voies aériennes causent de fréquents réveils à l'origine d'une fragmentation du sommeil.La polysomnographie (PSG) représente le moyen diagnostic de choix. Il consiste en l'enregistrement dans un laboratoire du sommeil et en présence d'un technicien diplômé, du tracé électroencéphalographique (EEG), de l'électrooculogramme (EOG), de l'électromyogramme mentonnier (EMG), du flux respiratoire nasal, de l'oxymétrie de pouls, de la fréquence cardiaque, de l'électrocardiogramme (ECG), des mouvements thoraciques et abdominaux, de la position du corps et des mouvements des jambes. L'examen est filmé par caméra infrarouge et les sons sont enregistrés.Cet examen permet entre autres mesures, de déterminer les événements respiratoires obstructifs nécessaires au diagnostic de syndrome d'apnée du sommeil. On définit une apnée lors d'arrêt complet du débit aérien durant au moins 10 secondes et une hypopnée en cas, soit de diminution franche de l'amplitude du flux respiratoire supérieure à 50% durant au moins 10 secondes, soit de diminution significative (20%) de l'amplitude du flux respiratoire pendant au minimum 10 secondes associée à un micro-éveil ou à une désaturation d'au moins 3% par rapport à la ligne de base. La détection des micro-éveils se fait en utilisant les dérivations électroencéphalographiques, électromyographiques et électrooculographiques. Il existe des critères visuels de reconnaissance de ces éveils transitoire: apparition de rythme alpha (8.1 à 12.0 Hz) ou beta (16 à 30 Hz) d'une durée supérieure à 3 secondes [20-21].Le diagnostic de S AOS est retenu si l'on retrouve plus de 5 événements respiratoires obstructifs par heure de sommeil associés soit à une somnolence diurne évaluée selon le score d'Epworth ou à au moins 2 symptômes parmi les suivants: sommeil non réparateur, étouffements nocturne, éveils multiples, fatigue, troubles de la concentration. Le S AOS est gradué en fonction du nombre d'événements obstructifs par heure de sommeil en léger (5 à 15), modéré (15 à 30) et sévère (>30).La polysomnographie (PSG) comporte plusieurs inconvénients pratiques. En effet, elle doit être réalisée dans un laboratoire du sommeil avec la présence permanente d'un technicien, limitant ainsi son accessibilité et entraînant des délais diagnostiques et thérapeutiques. Pour ces mêmes raisons, il s'agit d'un examen onéreux.La polygraphie respiratoire (PG) représente l'alternative diagnostique au gold standard qu'est l'examen polysomnographique. Cet examen consiste en l'enregistrement en ambulatoire, à savoir au domicile du patient, du flux nasalrespiratoire, de l'oxymétrie de pouls, de la fréquence cardiaque, de la position du corps et du ronflement (par mesure de pression).En raison de sa sensibilité et sa spécificité moindre, la PG reste recommandée uniquement en cas de forte probabilité de SAOS. Il existe deux raisons principales à l'origine de la moindre sensibilité de l'examen polygraphique. D'une part, du fait que l'état de veille ou de sommeil n'est pas déterminé avec précision, il y a dilution des événements respiratoires sur l'ensemble de l'enregistrement et non sur la période de sommeil uniquement. D'autre part, en l'absence de tracé EEG, la quantification des micro-éveils est impossible. Il n'est donc pas possible dans l'examen poly graphique, de reconnaître une hypopnée en cas de diminution de flux respiratoire de 20 à 50% non associée à un épisode de désaturation de l'hémoglobine de 3% au moins. Alors que dans l'examen polysomnographique, une telle diminution du flux respiratoire pourrait être associée à un micro-éveil et ainsi comptabilisée en tant qu'hypopnée.De ce constat est né la volonté de trouver un équivalent de micro-éveil en polygraphie, en utilisant les signaux à disposition, afin d'augmenter la sensibilité de l'examen polygraphique.Or plusieurs études ont démontrés que les micro-éveils sont associés à des réactions du système nerveux autonome. Lors des micro-éveils, on met en évidence la survenue d'une vasoconstriction périphérique. La variation du tonus sympathique associée aux micro-éveils peut être mesurée par différentes méthodes. Les variations de l'amplitude de l'onde de pouls mesurée par pulsoxymétrie représentant un marqueur fiable de la vasoconstriction périphérique associée aux micro-réveils, il paraît donc opportun d'utiliser ce marqueur autonomique disponible sur le tracé des polygraphies ambulatoires afin de renforcer la sensibilité de cet examen.Le but de l'étude est d'évaluer la sensibilité des variations de l'amplitude de l'onde de pouls pour détecter des micro-réveils corticaux afin de trouver un moyen d'augmenter la sensibilité de l'examen polygraphique et de renforcer ainsi sont pouvoir diagnostic.L'objectif est de démontrer qu'une diminution significative de l'amplitude de l'onde pouls est concomitante à une activation corticale correspondant à un micro¬réveil. Cette constatation pourrait permettre de déterminer une hypopnée, en polygraphie, par une diminution de 20 à 50% du flux respiratoire sans désaturation de 3% mais associée à une baisse significative de l'amplitude de pouls en postulant que l'événement respiratoire a entraîné un micro-réveil. On retrouve par cette méthode les mêmes critères de scoring d'événements respiratoires en polygraphie et en polysomnographie, et l'on renforce la sensibilité de la polygraphie par rapport au gold standard polysomnographique.La méthode consiste à montrer en polysomnographie qu'une diminution significative de l'amplitude de l'onde de pouls mesurée par pulsoxymétrie est associée à une activation du signal électroencéphalographique, en réalisant une analyse spectrale du tracé EEG lors des baisses d'amplitude du signal d'onde de pouls.Pour ce faire nous avons réalisé une étude rétrospective sur plus de 1000 diminutions de l'amplitude de l'onde de pouls sur les tracés de 10 sujets choisis de manière aléatoire parmi les patients référés dans notre centre du sommeil (CIRS) pour suspicion de trouble respiratoire du sommeil avec somnolence ou symptomatologie diurne.Les enregistrements nocturnes ont été effectués de manière standard dans des chambres individuelles en utilisant le système d'acquisition Embla avec l'ensemble des capteurs habituels. Les données ont été par la suite visuellement analysées et mesurées en utilisant le software Somnologica version 5.1, qui fournit un signal de l'amplitude de l'onde de pouls (puise wave amplitude - PWA).Dans un premier temps, un technicien du sommeil a réalisé une analyse visuelle du tracé EEG, en l'absence des données du signal d'amplitude d'onde de pouls. Il a déterminé les phases d'éveil et de sommeil, les stades du sommeil et les micro¬éveils selon les critères standards. Les micro-éveils sont définis lors d'un changement abrupt dans la fréquence de l'EEG avec un pattern d'ondes thêta-alpha et/ou une fréquence supérieure à 16 Hz (en l'absence de fuseau) d'une durée d'au minimum trois secondes. Si cette durée excède quinze secondes, l'événement correspond à un réveil.Puis, deux investigateurs ont analysé le signal d'amplitude d'onde de pouls, en masquant les données du tracé EEG qui inclut les micro-éveils. L'amplitude d'onde de pouls est calculée comme la différence de valeur entre le zénith et le nadir de l'onde pour chaque cycle cardiaque. Pour chaque baisse de l'amplitude d'onde de pouls, la plus grande et la plus petite amplitude sont déterminées et le pourcentage de baisse est calculé comme le rapport entre ces deux amplitudes. On retient de manière arbitraire une baisse d'au moins 20% comme étant significative. Cette limite a été choisie pour des raisons pratiques et cliniques, dès lors qu'elle représentait, à notre sens, la baisse minimale identifiable à l'inspection visuelle. Chaque baisse de PWA retenue est divisée en 5 périodes contiguës de cinq secondes chacune. Deux avant, une pendant et deux après la baisse de PWA.Pour chaque période de cinq secondes, on a pratiqué une analyse spectrale du tracé EEG correspondant. Le canal EEG C4-A1 est analysé en utilisant la transformée rapide de Fourier (FFT) pour chaque baisse de PWA et pour chaque période de cinq secondes avec une résolution de 0.2 Hz. La distribution spectrale est catégorisée dans chaque bande de fréquence: delta (0.5 à 4.0 Hz); thêta (4.1 à 8.0Hz); alpha (8.1 à 12.0 Hz); sigma (12.1 à 16 Hz) et beta (16.1 à 30.0 Hz). La densité de puissance (power density, en μΥ2 ) pour chaque bande de fréquence a été calculée et normalisée en tant que pourcentage de la puissance totale. On a déterminé, ensuite, la différence de densité de puissance entre les 5 périodes par ANOVA on the rank. Un test post hoc Tukey est été utilisé pour déterminer si les différences de densité de puissance étaient significatives. Les calculs ont été effectués à l'aide du software Sigmastat version 3.0 (Systat Software San Jose, California, USA).Le principal résultat obtenu dans cette étude est d'avoir montré une augmentation significative de la densité de puissance de l'EEG pour toutes les bandes de fréquence durant la baisse de l'amplitude de l'onde de pouls par rapport à la période avant et après la baisse. Cette augmentation est par ailleurs retrouvée dans la plupart des bande de fréquence en l'absence de micro-réveil visuellement identifié.Ce résultat témoigné donc d'une activation corticale significative associée à la diminution de l'onde de pouls. Ce résulat pourrait permettre d'utiliser les variations de l'onde de pouls dans les tracés de polygraphie comme marqueur d'une activation corticale. Cependant on peut dire que ce marqueur est plus sensible que l'analyse visuelle du tracé EEG par un technicien puisque qu'on notait une augmentation de lactivité corticale y compris en l'absence de micro-réveil visuellement identifié. L'application pratique de ces résultats nécessite donc une étude prospective complémentaire.

Altered decision-making in multiple sclerosis: a sign of impaired emotional reactivity?

We assessed decision-making capacity and emotional reactivity in 20 patients with multiple sclerosis (MS) and in 16 healthy subjects using the Gambling Task (GT), a model of real-life decision making, and the skin conductance response (SCR). Demographic, neurological, affective, and cognitive parameters were analyzed in MS patients for their effect on decision-making performance. MS patients persisted longer (slope, -3.6%) than the comparison group (slope, -6.4%) in making disadvantageous choices as the GT progressed (p < 0.001), suggesting significant slower learning in MS. Patients with higher Expanded Disability Status Scale scores (EDSS >2.0) showed a different pattern of impairment in the learning process compared with patients with lower functional impairment (EDSS </=2.0). This slower learning was associated with impaired emotional reactivity (anticipatory SCR 3.9 vs 6.1 microSiemens [microS] for patients vs the comparison group, p < 0.0001; post-choice SCR 3.9 vs 6.2 microS, p < 0.0001), but not with executive dysfunction. Impaired emotional dimensions of behavior (assessed using the Dysexecutive Questionnaire, p < 0.002) also correlated with slower learning. Given the considerable consequences that impaired decision making can have on daily life, we suggest that this factor may contribute to handicap and altered quality of life secondary to MS and is dependent on emotional experience. Ann Neurol 2004.

Changes in Aortic Pulse Wave Velocity in Hypertensive Postmenopausal Women: Comparison Between a Calcium Channel Blocker vs Angiotensin Receptor Blocker Regimen.

J Clin Hypertens (Greenwich). 2012;14:773-778. ©2012 Wiley Periodicals, Inc. Postmenopausal women are at greater risk for hypertension-related cardiovascular disease. Antihypertensive therapy may help alleviate arterial stiffness that represents a potential modifiable risk factor of hypertension. This randomized controlled study investigated the difference between an angiotensin receptor blocker and a calcium channel blocker in reducing arterial stiffness. Overall, 125 postmenopausal hypertensive women (age, 61.4±6 years; systolic blood pressure/diastolic blood pressure [SBP/DBP], 158±11/92±9 mm Hg) were randomized to valsartan 320 mg±hydrochlorothiazide (HCTZ) (n=63) or amlodipine 10 mg±HCTZ (n=62). The primary outcome was carotid-to-femoral pulse wave velocity (PWV) changes after 38 weeks of treatment. Both treatments lowered peripheral blood pressure (BP) (-22.9/-10.9 mm Hg for valsartan and -25.2/-11.7 mm Hg for amlodipine, P=not significant) and central BP (-15.7/-7.6 mm Hg for valsartan and -19.2/-10.3 mm Hg for amlodipine, P<.05 for central DBP). Both treatments similarly reduced the carotid-femoral PWV (-1.9 vs -1.7 m/s; P=not significant). Amlodipine was associated with a higher incidence of peripheral edema compared with the valsartan group (77% vs 14%, P<.001). BP lowering in postmenopausal women led to a reduction in arterial stiffness as assessed by PWV measurement. Both regimens reduced PWV to a similar degree after 38 weeks of treatment despite differences in central BP lowering, suggesting that the effect of valsartan on PWV is mediated through nonhemodynamic effects.

One naive T cell, multiple fates in CD8+ T cell differentiation.

The mechanism by which the immune system produces effector and memory T cells is largely unclear. To allow a large-scale assessment of the development of single naive T cells into different subsets, we have developed a technology that introduces unique genetic tags (barcodes) into naive T cells. By comparing the barcodes present in antigen-specific effector and memory T cell populations in systemic and local infection models, at different anatomical sites, and for TCR-pMHC interactions of different avidities, we demonstrate that under all conditions tested, individual naive T cells yield both effector and memory CD8+ T cell progeny. This indicates that effector and memory fate decisions are not determined by the nature of the priming antigen-presenting cell or the time of T cell priming. Instead, for both low and high avidity T cells, individual naive T cells have multiple fates and can differentiate into effector and memory T cell subsets.

Effect of modafinil on subjective fatigue in multiple sclerosis and stroke patients.

BACKGROUND: Modafinil has anecdotal response to neurological fatigue, but such an effect may depend on the type and location of cerebral impairment. OBJECTIVES: It was the aim of this study to compare fatigue observed in different neurological pathologies, to evaluate the tolerability to modafinil, and to describe changes in subjective fatigue. METHODS: We enrolled 14 brainstem or diencephalic stroke (BDS) patients, 9 cortical stroke (CS) patients and 17 multiple sclerosis (MS) patients. The Fatigue Assessment Instrument severity scale was performed at baseline, after 3 months of modafinil and after 1 month of washout. Cognition, mood and somnolence were assessed. A subgroup of 14 patients underwent activity measures before and during treatment. RESULTS: Thirty-one patients completed the study (10 BDS, 9 CS, 12 MS). The responder profile is more frequent in MS than in CS (p = 0.04), and in BDS than in CS patients (p = 0.04). Actiwatch measures showed no changes in activity during, before and after therapy. CONCLUSION: Modafinil was tolerated in 75% of patients at small doses and seemed to improve the severity of fatigue in the MS and BDS groups but not in the CS group. There was no modification in measured physical activity.

Induction of CD8 T-cell responses restricted to multiple HLA class I alleles in a cancer patient by immunization with a 20-mer NY-ESO-1f (NY-ESO-1 91-110) peptide.

Immunogenicity of a long 20-mer NY-ESO-1f peptide vaccine was evaluated in a lung cancer patient TK-f01, immunized with the peptide with Picibanil OK-432 and Montanide ISA-51. We showed that internalization of the peptide was necessary to present CD8 T-cell epitopes on APC, contrasting with the direct presentation of the short epitope. CD8 T-cell responses restricted to all five HLA class I alleles were induced in the patient after the peptide vaccination. Clonal analysis showed that B*35:01 and B*52:01-restricted CD8 T-cell responses were the two dominant responses. The minimal epitopes recognized by A*24:02, B*35:01, B*52:01 and C*12:02-restricted CD8 T-cell clones were defined and peptide/HLA tetramers were produced. NY-ESO-1 91-101 on A*24:02, NY-ESO-1 92-102 on B*35:01, NY-ESO-1 96-104 on B*52:01 and NY-ESO-1 96-104 on C*12:02 were new epitopes first defined in this study. Identification of the A*24:02 epitope is highly relevant for studying the Japanese population because of its high expression frequency (60%). High affinity CD8 T-cells recognizing tumor cells naturally expressing the epitopes and matched HLA were induced at a significant level. The findings suggest the usefulness of a long 20-mer NY-ESO-1f peptide harboring multiple CD8 T-cell epitopes as an NY-ESO-1 vaccine. Characterization of CD8 T-cell responses in immunomonitoring using peptide/HLA tetramers revealed that multiple CD8 T-cell responses comprised the dominant response.

Multiple Epiphyseal Dysplasia, Recessive.

Disease characteristics. Recessive multiple epiphyseal dysplasia (EDM4/rMED) is characterized by joint pain (usually in the hips or knees); malformations of hands, feet, and knees; and scoliosis. Approximately 50% of affected individuals have some abnormal finding at birth, e.g., clubfoot, clinodactyly, or (rarely) cystic ear swelling. Onset of articular pain is variable but usually occurs in late childhood. Stature is usually within the normal range prior to puberty; in adulthood, stature is only slightly diminished and ranges from 150 to 180 cm. Functional disability is mild. Diagnosis/testing. Diagnosis of EDM4/rMED is based on clinical and radiographic findings. SLC26A2 is the only gene known to be associated with EDM4/rMED. Molecular genetic testing is available on a clinical basis. Management. Treatment of manifestations: physiotherapy for muscular strengthening; cautious use of analgesic medications such as nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs); orthopedic surgery as indicated. Surveillance: radiographs as indicated. Agents/circumstances to avoid: sports involving joint overload. Genetic counseling. EDM4/rMED is inherited in an autosomal recessive manner. At conception, each sib of a proband with EDM4/rMED has a 25% chance of being affected, a 50% chance of being an asymptomatic carrier, and a 25% chance of being unaffected and not a carrier. Once an at-risk sib is known to be unaffected, the risk of his/her being a carrier is 2/3. Carrier testing for at-risk relatives and prenatal testing for pregnancies at increased risk is possible if both disease-causing alleles in the family are known and the carrier status of the parents has been confirmed. Requests for prenatal testing for mild conditions such as EDM4/rMED are not common.

Direct three-dimensional myocardial strain tensor quantification and tracking using zHARP.

Images of myocardial strain can be used to diagnose heart disease, plan and monitor treatment, and to learn about cardiac structure and function. Three-dimensional (3D) strain is typically quantified using many magnetic resonance (MR) images obtained in two or three orthogonal planes. Problems with this approach include long scan times, image misregistration, and through-plane motion. This article presents a novel method for calculating cardiac 3D strain using a stack of two or more images acquired in only one orientation. The zHARP pulse sequence encodes in-plane motion using MR tagging and out-of-plane motion using phase encoding, and has been previously shown to be capable of computing 3D displacement within a single image plane. Here, data from two adjacent image planes are combined to yield a 3D strain tensor at each pixel; stacks of zHARP images can be used to derive stacked arrays of 3D strain tensors without imaging multiple orientations and without numerical interpolation. The performance and accuracy of the method is demonstrated in vitro on a phantom and in vivo in four healthy adult human subjects.

Improved multiple-locus variable-number tandem-repeat assay for Staphylococcus aureus genotyping, providing a highly informative technique together with strong phylogenetic value.

We describe an improved multiple-locus variable-number tandem-repeat (VNTR) analysis (MLVA) scheme for genotyping Staphylococcus aureus. We compare its performance to those of multilocus sequence typing (MLST) and spa typing in a survey of 309 strains. This collection includes 87 epidemic methicillin-resistant S. aureus (MRSA) strains of the Harmony collection, 75 clinical strains representing the major MLST clonal complexes (CCs) (50 methicillin-sensitive S. aureus [MSSA] and 25 MRSA), 135 nasal carriage strains (133 MSSA and 2 MRSA), and 13 published S. aureus genome sequences. The results show excellent concordance between the techniques' results and demonstrate that the discriminatory power of MLVA is higher than those of both MLST and spa typing. Two hundred forty-two genotypes are discriminated with 14 VNTR loci (diversity index, 0.9965; 95% confidence interval, 0.9947 to 0.9984). Using a cutoff value of 45%, 21 clusters are observed, corresponding to the CCs previously defined by MLST. The variability of the different tandem repeats allows epidemiological studies, as well as follow-up of the evolution of CCs and the identification of potential ancestors. The 14 loci can conveniently be analyzed in two steps, based upon a first-line simplified assay comprising a subset of 10 loci (panel 1) and a second subset of 4 loci (panel 2) that provides higher resolution when needed. In conclusion, the MLVA scheme proposed here, in combination with available on-line genotyping databases (including http://mlva.u-psud.fr/), multiplexing, and automatic sizing, can provide a basis for almost-real-time large-scale population monitoring of S. aureus.