Genome reconstruction and comparative genomics of pneumocystis jirovecii

Pneumocystis jirovecii is a fungus belonging to a basal lineage of the Ascomycotina, the Taphrinomycotina subphylum. It is a parasite specific to humans that dwells primarily in the lung and can cause severe pneumonia in individuals with debilitated immune system. Despite its clinical importance, many aspects of its biology remain poorly understood, at least in part because of the lack of a continuous in vitro cultivation system. The present thesis consists in the genome reconstruction and comparative genomics of P. jirovecii. It is made of three parts: (i) the de novo sequencing of P. jirovecii genome starting from a single broncho- alveolar lavage fluid of a single patient (ii) the de novo sequencing of the genome of the plant pathogen Taphrina deformans, a fungus closely related to P. jirovecii, and (iii) the genome scale comparison of P. jirovecii to other Taphrinomycotina members. Enrichment in P. jirovecii cells by immuno-precipitation, whole DNA random amplification, two complementary high throughput DNA sequencing methods, and in silico sorting and assembly of sequences were used for the de novo reconstruction of P. jirovecii genome from the microbiota of a single clinical specimen. An iterative ad hoc pipeline as well as numerical simulations was used to recover P. jirovecii sequences while purging out contaminants and assembly or amplification chimeras. This strategy produced a 8.1 Mb assembly, which encodes 3,898 genes. Homology searches, mapping on biochemical pathways atlases, and manual validations revealed that this genome lacks (i) most of the enzymes dedicated to the amino acids biosyntheses, and (ii) most virulence factors observed in other fungi, e.g. the glyoxylate shunt pathway and specific peptidases involved in the degradation of the host cell membrane. The same analyses applied to the available genomic sequences from Pneumocystis carinii the species infecting rats and Pneumocystis murina the species infecting mice revealed the same deficiencies. The genome sequencing of T. deformans yielded a 13 Mb assembly, which encodes 5,735 genes. T. deformans possesses enzymes involved plant cell wall degradation, secondary metabolism, the glyoxylate cycle, detoxification, sterol biosynthesis, as well as the biosyntheses of plant hormones such as abscisic acid or indole-3-acetic acid. T. deformans also harbors gene subsets that have counterparts in plant saprophytes or pathogens, which is consistent with its alternate saprophytic and pathogenic lifestyles. Mating genes were also identified. The homothallism of this fungus suggests a mating-type switching mechanism. Comparative analyses indicated that 81% of P. jirovecii genes are shared with eight other Taphrinomycotina members, including T. deformans, P. carinii and P. murina. These genes are mostly involved in housekeeping activities. The genes specific to the Pneumocystis genus represent 8%, and are involved in RNA metabolism and signaling. The signaling is known to be crucial for interaction of Pneumocystis spp with their environment. Eleven percent are unique to P. jirovecii and encode mostly proteins of unknown function. These genes in conjunction with other ones (e.g. the major surface glycoproteins) might govern the interaction of P. jirovecii with its human host cells, and potentially be responsible of the host specificity. P. jirovecii exhibits a reduced genome in size with a low GC content, and most probably scavenges vital compounds such as amino acids and cholesterol from human lungs. Consistently, its genome encodes a large set of transporters (ca. 22% of its genes), which may play a pivotal role in the acquisition of these compounds. All these features are generally observed in obligate parasite of various kingdoms (bacteria, protozoa, fungi). Moreover, epidemiological studies failed to evidence a free-living form of the fungus and Pneumocystis spp were shown to co-evolved with their hosts. Given also the lack of virulence factors, our observations strongly suggest that P. jirovecii is an obligate parasite specialized in the colonization of human lungs, and which causes disease only in individuals with compromised immune system. The same conclusion is most likely true for all other Pneumocystis spp in their respective mammalian host. - Pneumocystis jirovecii est un champignon appartenant à ine branche basale des Ascomycotina, le sous-embranchement des Taphrinomycotina. C'est un parasite spécifique aux humains qui réside principalement dans les poumons, et qui peut causer des pneumonies sévères chez des individus ayant un système immunitaire déficient. En dépit de son importance clinique, de nombreux aspects de sa biologie demeurent,largement méconnus, au moins en partie à cause de l'absence d'un système de culture in vitro continu. Cette thèse traite de la reconstruction du génome et de la génomique comparative de P. jirovecii. Elle comporte trois parties: (i) le séquençage de novo du génome de P. jirovecii à partir d'un lavage broncho-alvéolaire provenant d'un seul patient, (ii) le séquençage de novo du génome d'un champignon pathogène de plante Taphrina deformans qui est phylogénétiquement proche de P. jirovecii, et (iii) la comparaison du génome de P. jirovecii à celui d'autres membres du sous-embranchement des Taphrinomycotina. Un enrichissement en cellules de P. jirovecii par immuno-précipitation, une amplification aléatoire des molécules d'ADN, deux méthodes complémentaires de séquençage à haut débit, un tri in silico et un assemblage des séquences ont été utilisés pour reconstruire de novo le génome de P. jirovecii à partir du microbiote d'un seul échantillon clinique. Un pipeline spécifique ainsi que des simulations numériques ont été utilisés pour récupérer les séquences de P. jirovecii tout en éliminant les séquences contaminants et les chimères d'amplification ou d'assemblage. Cette stratégie a produit un assemblage de 8.1 Mb, qui contient 3898 gènes. Les recherches d'homologies, de cartographie des voies métaboliques et des validations manuelles ont révélé que ce génome est dépourvu (i) de la plupart des enzymes dédiées à la biosynthèse des acides aminés, et (ii) de la plupart des facteurs de virulence observés chez d'autres champignons, par exemple, le cycle du glyoxylate ainsi que des peptidases spécifiques impliquées dans la dégradation de la membrane de la cellule hôte. Les analyses appliquées aux données génomiques disponibles de Pneumocystis carinii, l'espèce infectant les rats, et de Pneumocystis murina, l'espèce infectant les souris, ont révélé les mêmes déficiences. Le séquençage du génome de T. deformans a généré un assemblage de 13.3 Mb qui contient 5735 gènes. T. deformans possède les gènes codant pour les enzymes impliquées dans la dégradation des parois cellulaires des plantes, le métabolisme secondaire, le cycle du glyoxylate, la détoxification, la biosynthèse des stérols ainsi que la biosynthèse d'hormones de plantes telles que l'acide abscissique ou l'acide indole 3-acétique. T. deformans possède également des sous-ensembles de gènes présents exclusivement chez des saprophytes ou des pathogènes de plantes, ce qui est consistent avec son mode de vie alternatif saprophyte et pathogène. Des gènes impliqués dans la conjugaison ont été identifiés. L'homothallisme de ce champignon suggère mécanisme de permutation du type conjuguant. Les analyses comparatives ont démontré que 81% des gènes de P. jirovecii sont présent chez les autres membres du sous-embranchement des Taphrinomycotina. Ces gènes sont essentiellement impliqués dans le métabolisme basai. Les gènes spécifiques au genre Pneumocystis représentent 8%, et sont impliqués dans le métabolisme de l'ARN et la signalisation. La signalisation est connue pour être cruciale pour l'interaction des espèces de Pneumocystis avec leur environnement. Les gènes propres à P. jirovecii représentent 11% et codent en majorité pour des protéines dont la fonction est inconnue. Ces gènes en conjonction avec d'autres (par exemple, les glycoprotéines de surface), pourraient être déterminants dans l'interaction de P. jirovecii avec les cellules de l'hôte humain, et être potentiellement responsable de la spécificité d'hôte. P. jirovecii possède un génome de taille réduite à faible pourcentage en GC et récupère très probablement des composés vitaux comme les acides aminés et le cholestérol à partir des poumons humains. De manière consistante, son génome code pour de nombreux transporteurs (22% de ses gènes), qui pourraient jouer un rôle essentiel dans l'acquisition de ces composés. Ces caractéristiques sont généralement observées chez les parasites obligatoires de plusieurs règnes (bactéries, protozoaires, champignons). De plus, les études épidémiologiques n'ont pas réussi à prouver l'existence d'ime forme vivant librement du champignon. Etant donné également l'absence de facteurs de virulence, nos observations suggèrent que P. jirovecii est un parasite obligatoire spécialisé dans la colonisation des poumons humains, ne causant une maladie que chez des individus ayant un système immunitaire compromis. La même conclusion est très probablement applicable à toutes les autres espèces de Pneumocystis dans leur hôte mammifère respectif.

Long-term outcome of preterm infants treated with nasal continuous positive airway pressure

RESUME La ventilation en pression positive continue (Continuous Positive Airway Pressure, CPAP), utilisée pour la première fois chez. les prématurés en 1971, est une technique actuellement très largement utilisée dans les unités néonatales. L'utilisation de la CPAP présente de nombreux avantages à court terme: diminution de la fraction maximale inspirée d'oxygène, de la durée de l'oxygénothérapie, du taux d'intubation et donc du recours à une ventilation mécanique, réduction de l'utilisation des amines, des curares et de la morphine, possible prévention de l'apparition d'une bronchodysplasie pulmonaire, et possibles réductions du nombre d'infections postnatales et des entérocolites nécrosantes. Mais peu d'études existent concernant les effets à long terme de la CPAP sur le neurodéveloppement et la croissance, qui constituent l'objectif de la présente étude. L'utilisation systématique de la CPAP comme alternative à la ventilation mécanique a été introduite à Lausanne en 1998. La population cible de cette étude est constituée des prématurés nés à moins de 32 semaines de gestation ou pesant moins de 1500 g à la naissance; ils ont été systématiquement suivis jusqu'en âge préscolaire dans le cadre de l'étude de cohorte «Unité de Développement, CHUV». L'originalité de ce travail réside dans le fait d'évaluer le neurodéveloppement et la croissance à long terme d'enfants prématurés traités préférentiellement avec la CPAP, en comparaison avec un groupe historique contrôle traité par d'autres modes ventilatoires, en tenant compte de nombreux autres paramètres néonataux. Du point de vue du neurodéveloppement, l'usage, de la CPAP montre une tendance à diminuer l'incidence d'hémorragie intraventriculaire et le risque d'avoir un mauvais neurodéveloppement à 6 mois. Ces résultats positifs sur le neurodéveloppement s'estompent à l'âge de 18 mois, où persiste néanmoins une valeur plus élevée du quotient de développement, et disparaissent complètement en âge préscolaire. Du point de vue de la croissance, l'utilisation de la CPAP ne montre aucun effet sur le poids, mais par contre un effet positif sur la taille à 6 et 18 mois et sur le périmètre crânien à 6 mois, 18 mois et en âge préscolaire. Malgré le caractère non randomisé de cette étude, les résultats positifs obtenus ici permettent sans conteste de s'assurer d'une utilisation de la CPAP sans effet négatif sur le neurodéveloppement et la croissance, et fournissent donc un argument supplémentaire pour l'utilisation systématique de la CPAP chez les prématurés.

Optimum pilot overhead in wireless communication: a unified treatment of continuous and block-fading channels

The optimization of the pilot overhead in wireless fading channels is investigated, and the dependence of this overhead on various system parameters of interest (e.g., fading rate, signal-to-noise ratio) is quantified. The achievable pilot-based spectral efficiency is expanded with respect to the fading rate about the no-fading point, which leads to an accurate order expansion for the pilot overhead. This expansion identifies that the pilot overhead, as well as the spectral efficiency penalty with respect to a reference system with genie-aided CSI (channel state information) at the receiver, depend on the square root of the normalized Doppler frequency. It is also shown that the widely-usedblock fading model is a special case of more accurate continuous fading models in terms of the achievable pilot-based spectral efficiency. Furthermore, it is established that the overhead optimization for multiantenna systems is effectively the same as for single-antenna systems with thenormalized Doppler frequency multiplied by the number of transmit antennas.

Culture marked: racist epithets in translations of Mark Twain's Adventures of Huckleberry Finn

Aquest projecte analitza com s’ha plasmat el terme cultural nigger a dues traduccions al castellà de la novel•la Adventures of Huckleberry Finn de Mark Twain, amb l’objectiu d’estudiar de quina manera poden adaptar-se els elements culturals en una traducció. En primer lloc, s’ofereix la contextualització del terme original al text i a la cultura d’origen, seguida de la descripció del terme traduït en el context de la cultura d’arribada. A continuació, mitjançant l’anàlisi comparativa del mecanisme retòric de la repetició i d’elements com ara determinants, adjectius i complements, emprats tant a l’obra original com a les dues traduccions estudiades, aquest projecte pretén demostrar que la conservació dels esmentats recursos estilístics a la traducció pot facilitar la comprensió de les connotacions del marcador cultural nigger i de la seva funció temàtica al text d’arribada.

Epidermal growth factor and bovine growth hormone stimulate differentiation and myelination of brain cell aggregates in culture.

Bovine growth hormone (bGH) and epidermal growth factor (EGF) increased the activity of ornithine decarboxylase (ODC) in brain cell aggregates cultured in a serum-free chemically defined medium. ODC is considered as a marker of cell growth and differentiation. The effect of bGH and EGF on myelination was investigated by measuring two myelin markers, 2',3'-cyclic nucleotide 3'-phosphodiesterase (CNP) and myelin basic protein (MBP). EGF treatment at days 2 and 5 caused a dose-dependent increase of both myelin markers at culture day 12. This increase could still be observed at culture day 19, indicating a prolonged action of EGF. The continual presence of bGH in the culture medium produced a large accumulation of MBP at day 19. This effect was dose-dependent and required the presence of triiodothyronine (T3). In contrast, the effect of bGH on CNP activity did not require the presence of T3. This is the first report showing a direct effect of bGH on CNS myelination in vitro and of EGF on both MBP accumulation and ODC activity.

Continuous versus single bolus enteral nutrition: comparison of energy metabolism in humans.

Continuous respiratory exchange measurements were performed on five women and five men for 1 h before and 6 h after the administration of a milkshake (53% carbohydrates, 30% lipid, and 17% protein energy) given either as a single bolus dose or continuously during 3 h using a nasogastric tube. The energy administered corresponded to 2.3 times the postabsorptive resting energy expenditure. Resting energy expenditure, respiratory quotient, plasma glucose, and insulin concentrations increased sooner and steeper, and plasma free fatty acids levels decreased earlier with the meal ingested as a single dose than with continuous administration. The magnitude of nutrient-induced thermogenesis was greater (P less than 0.01) with the single dose (means +/- SE, 10.0 +/- 0.6%) than with the continuous administration (8.1 +/- 0.5%). The overall (6 h) substrate balances were not significantly different between the two modes of administration. It is concluded that the mode of enteral nutrient administration influences the immediate thermogenic response as well as changes in respiratory quotient, glycemia, and insulinemia; however, the overall nutrient balance was not affected by the mode of enteral nutrient administration.

International nursing : cultivating a culture of empowerment

International nursing has been a growing phenomenon throughout the globe. International nurses have been found to be an asset to healthcare organizations and an important part of the health care team. However, growing concern for the plight of international nurses facing obstacles such as professional stagnation and exploitation has spurred the development of strategies to mitigate and ameliorate the experiences of nurses working abroad. In this respect, the purpose of this study was to explore the management-influenced factors and the nurse team-influenced factors that promote the empowerment of the international nurse in the health care setting. The methodology used in this study was a systemic review. After a rigorous search for relevant empirical studies using OVID database, eight empirical research studies were selected using systematic review methodology to collect, analyze and synthesize data. The selected eight empirical studies were then subjected to a content analysis. The results suggested that the empowerment of an international nurse is inseparable from the empowerment of the health care organization. Based on the findings in this study, strategies to promote international nurses were found to mirror strategies evidenced to empower the nursing organization. Some of the management-influenced factors which were found to facilitate empowerment included a diversity rich work culture, transformational leadership at the management level, and a responsibility to foster the values of the organization. The team-influenced factors which were found to contribute to the empowerment of the international nurse included a united mutually-interdependent nurse team, shared accountability among the members of the nurse team, and the building of trust in work relationships. To conlude, this study indicates that efforts to empower international nurses without considering the work culture and the organization as a whole are futile because empowerment cannot take place in an environment that lacks antecedent conditions. Strategies to empower the international nurse should not focus on the deficits and special needs of the international nurse, but should focus on the similarities and commonalities of the nursing body. Empowerment of the international nurse mean open honest communication, supportive work environment, and a firm policy to quell disruptive elements that threaten the organization's values, mission, and philosophy of care.

Guerre de Troie, guerres des cultures et guerres du Golfe : les usages de "l'Illiade" dans la culture écrite américaine contemporaine

Depuis 1990 et la fin de la Guerre Froide, les Etats-Unis d'Amérique sont devenus la première puissance mondiale, animée par l'idéal de défendre les valeurs occidentale et de répandre la démocratie dans le monde. Or, entre des racines identitaires gréco-romaines empruntées à l'Europe, et les guerres menées au Moyen-Orient contre différents ennemis, la « mission » de l'Amérique suscite critiques et interrogations, et le conflit est autant culturel que militaire. L'Iliade d'Homère au contenu guerrier, érigée par la tradition littéraire en oeuvre fondatrice de l'Occident, offre aux penseurs américains de tous horizons un outil de réflexion propre à éclairer ce présent si inconfortable. A travers l'étude d'un corpus tripartite inédit, ce travail se propose de questionner le rôle d'une oeuvre symbolique de l'Antiquité grecque dans le monde d'aujourd'hui, et débouche sur une réflexion plus large touchant au sens contemporain des études classiques et à la transmission du savoir au sein de la culture populaire. Dans un premier temps, elle examine des ouvrages ou articles à vocation scientifique, mais publiés pour la plupart hors du cadre académique, qui théorisent et expriment les enjeux des guerres des cultures américaines (« culture wars ») divisant conservateurs et libéraux sur la mission véritable d'une éducation libérale. Ces ouvrages se servent également de l'Iliade comme d'un miroir où se reflète les conflits modernes, afin d'atténuer le trouble contemporain en juxtaposant passé et présent. Dans un deuxième temps sont abordés les médias journalistiques et informatiques, à l'aide des résultats obtenus lors de recherches poussées, effectuées dans les archives informatiques des journaux publiés dans les capitales et villes majeures des cinquante Etats américains. De fascinantes comparaisons entre la guerre de Troie et la guerre en Irak y sont notamment construites. Le discours sur l'actualité se développe par le recours à l'Antiquité, et en tire de nombreuses « leçons » destinées au gouvernement américain et à tous les meneurs de guerres. Et dans un troisième temps, deux romans de science-fiction, Ilium (2003) et sa suite Olympos (2005), de Dan Simmons, fournissent un fascinant complément littéraire au reste du corpus. Imprégnés par les culture wars, ils transposent l'Iliade dans un lointain futur et expriment sous une forme nouvelle toutes les interrogations brûlantes qui, aujourd'hui particulièrement, animent une Amérique troublée tant par ses guerres que par la remise en question de son identité occidentale. Par cette réunion de trois domaines dissemblables, ce travail pose aussi de nombreuses questions épistémologiques sur la circulation de l'information, la transformation des savoirs, le flou des frontières entre les genres, la révolution que représente Internet, et la fragmentation progressive de la bulle académique. Il propose également de nombreuses perspectives d'ouverture permettant de poursuivre cette recherche. Car la réception contemporaine de l'Iliade - et de l'Antiquité en général - est un domaine riche et dynamique, qui présente l'avantage - ou l'inconvénient, c'est selon - d'être toujours d'actualité. L'inconfort du présent ne devrait pas empêcher son étude, car les résultats sont extrêmement révélateurs de la véritable relation qu'entretiennent les hommes d'aujourd'hui - et non plus seulement les savants - avec leur passé.

Ammonium alters creatine transport and synthesis in a 3D culture of developing brain cells, resulting in secondary cerebral creatine deficiency.

Hyperammonemic disorders in pediatric patients lead to poorly understood irreversible effects on the developing brain that may be life-threatening. We showed previously that some of these NH4+-induced irreversible effects might be due to impairment of axonal growth that can be protected under ammonium exposure by creatine co-treatment. The aim of the present work was thus to analyse how the genes of arginine:glycine amidinotransferase (AGAT) and guanidinoacetate methyltransferase (GAMT), allowing creatine synthesis, as well as of the creatine transporter SLC6A8, allowing creatine uptake into cells, are regulated in rat brain cells under NH4+ exposure. Reaggregated brain cell three-dimensional cultures exposed to NH4Cl were used as an experimental model of hyperammonemia in the developing central nervous system (CNS). We show here that NH4+ exposure differentially alters AGAT, GAMT and SLC6A8 regulation, in terms of both gene expression and protein activity, in a cell type-specific manner. In particular, we demonstrate that NH4+ exposure decreases both creatine and its synthesis intermediate, guanidinoacetate, in brain cells, probably through the inhibition of AGAT enzymatic activity. Our work also suggests that oligodendrocytes are major actors in the brain in terms of creatine synthesis, trafficking and uptake, which might be affected by hyperammonemia. Finally, we show that NH4+ exposure induces SLC6A8 in astrocytes. This suggests that hyperammonemia increases blood-brain barrier permeability for creatine. This is normally limited due to the absence of SLC6A8 from the astrocyte feet lining microcapillary endothelial cells, and thus creatine supplementation may protect the developing CNS of hyperammonemic patients.

Epuration extrarénale continue pour l'insuffisance rénale aiguë aux soins intensifs [Continuous renal replacement therapy for acute kidney injury].

Acute kidney injury is common in critical illness and associated with important morbidity and mortality. Continuous renal replacement therapy (CRRT) enables physicians to safely and efficiently control associated metabolic and fluid balance disorders. The insertion of a large central venous catheter is required, which can be associated with mechanical and infectious complications. CRRT requires anticoagulation, which currently relies on heparin in most cases although citrate could become a standard in a near future. The choice of the substitution fluid depends on the clinical situation. A dose of 25 ml/kg/h is currently recommended.