Impact du stress hyperoxique en période néonatale sur la structure vasculaire : implication des phénomènes de sénescence et rôle possible dans la programmation développementale de l'hypertension artérielle

Réalisé en cotutelle avec l'Université de Lorraine (France)

The effects of administration of a nuclear factor kappa-B inhibitor on pulmonary endothelial dysfunction after cardiopulmonary bypass: impact on oxygenation and hemodynamics and development of therapeutic and preventive modalities in a porcine model

Introduction: La circulation extracorporelle (CEC) peut entraîner une dysfonction endothéliale pulmonaire et l’hypertension pulmonaire. Le SN50 agit au niveau de la signalisation cellulaire pour prévenir ces réactions à la CEC et pourrait renverser la dysfonction endothéliale pulmonaire post-CEC sans effets néfastes sur l’hémodynamie. Méthodes: Quatre groups de porcs ont reçu un parmi quatre traîtements avant de subir 90 minutes de CEC et 60 minutes de reperfusion: (1) milrinone nébulisé; (2) sildenafil nébulisé; (3) placebo nébulisé; et (4) SN-50 intraveineux. Un monitoring hémodynamique invasif a été utilisé. La réactivité vasculaire des artères pulmonaires de deuxième ordre a été évaluée face à l’acétylcholine et la bradykinine. Résultats: Le sildénafil produit une augmentation significative de la pression de l’artère pulmonaire (PAP) moyenne à 60 minutes de reperfusion par rapport au début de la chirurgie. Les relaxations dépendantes de l’endothélium face à la bradykinine étaient meilleurs dans les groupes milrinone et SN-50 et surtout dans le groupe sildénafil par rapport au groupe placébo. Le SN-50 produisait de moins bonnes relaxations dépendantes de l’endothélium face à l’acétylcholine que les autres traitements incluant placébo. Conclusion: Le sildénafil prévient mieux la dysfonction endothéliale pulmonaire que les autres traitements. Les bénéfices du SN-50 sont possiblement sous-estimés vu que la dose n’a pas pu être ajustée à la durée de CEC. Le sildenafil inhalé mérite une étude plus importante chez l’humain et le SN-50 dans un model de CEC animal.

L'accélération de la rigidité vasculaire associée au diabète de type 1 : implication de la protéine Gla de la matrice

L'hypertension systolique isolée (HSI), amenée par une augmentation de la rigidité vasculaire, est la forme d'hypertension la plus fréquente chez les personnes âgées de plus de 60 ans. L'augmentation de la rigidité vasculaire, causée en partie par la calcification aortique médiale, est accélérée de 15 ans chez les diabétiques. Il est suggéré que la calcification aortique serait responsable de la résistance aux agents antihypertenseurs chez les patients souffrant d'HSI, d'où la nécessité de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques ciblant la calcification artérielle. La protéine Gla de la matrice (MGP) est une protéine anti-calcifiante dépendante de la vitamine K, qui doit être γ-carboxylée pour être active. Deux enzymes sont responsables de la γ-carboxylation, soit la γ-glutamyl-carboxylase et la vitamine K époxyde réductase (VKOR). Plusieurs études récentes ont indiqué que la calcification vasculaire semblait être associée à une réduction de la γ-carboxylation de la MGP, et à un déficit en vitamine K. La modulation de l'expression et/ou de l'activité de la γ-carboxylase et de la VKOR et l'impact de cette modulation sur la γ-carboxylation de la MGP en présence de diabète n'est pas connue. L'objectif principal de cette thèse était de déterminer les mécanismes impliqués dans l'accélération de la rigidité artérielle causée par la calcification des gros troncs artériels dans le diabète. Nous avons ainsi confirmé, dans un modèle animal de rigidité artérielle en présence de diabète de type 1, que la γ-carboxylation de la MGP était bel et bien altérée au niveau aortique. En fait, nous avons démontré que la quantité de MGP active (i.e. MGP γ-carboxylée, cMGP) au sein de la paroi vasculaire est diminuée significativement. Parallèlement, l'expression de la γ-carboxylase était diminuée de façon importante, alors que ni l'expression ni l'activité de la VKOR n'étaient modifiées. La diminution de l'expression de la γ-carboxylase a pu être reproduite dans un modèle ex vivo d'hyperglycémie. À l'aide de ce modèle, nous avons démontré que la supplémentation en vitamine K dans le milieu de culture prévenait la diminution de l'expression de la γ-carboxylase, alors que les animaux diabétiques de notre modèle in vivo avaient des concentrations plasmatiques de vitamine K pratiquement triplées. D'autre part, l'étude des voies de signalisation impliquées a révélé que la voie PKCβ pourrait être responsable de l'altération de la γ-carboxylase. Ces résultats génèrent de nouvelles pistes de réflexion et de nouvelles idées de recherche. Par exemple, il serait important de vérifier l'effet de la supplémentation en vitamine K dans le modèle animal de rigidité artérielle en présence de diabète pour évaluer l'effet sur la γ-carboxylation de la MGP et par le fait même, sur la calcification vasculaire. De plus, l'évaluation de l'effet de l'administration de molécules ciblant la voie PKC chez ce même modèle animal permettrait de déterminer leur impact sur le développement de la calcification vasculaire et d'évaluer leur potentiel thérapeutique. Selon les résultats de ces études, de nouvelles options pourraient alors être à notre disposition pour prévenir ou traiter la calcification artérielle médiale associée au diabète, ce qui aurait pour effet de ralentir le développement de la rigidité artérielle et d'ainsi diminuer le risque cardiovasculaire associé à l'HSI.

Implication des cellules Nestin+ dans le remodelage vasculaire en conditions pathologiques

La protéine de filament intermédiaire Nestin, marqueur de cellules souches neurales, est exprimée dans les cellules vasculaires. Il a été démontré que les cellules de la crosse aortique dérivent de la crête neurale pendant le développement. Des cellules endothéliales exprimant Nestin sont retrouvées dans les capillaires durant l’embryogénèse ainsi que durant la vascularisation de tumeurs cancéreuses. Cette protéine est impliquée dans les mécanismes de prolifération cellulaire. Récemment des cellules Nestin+ ont été identifiées au niveau des cellules du muscle lisse de l’aorte. La régulation de Nestin dans ces cellules, pendant le développement et en conditions pathologiques, est inconnue. Cette thèse porte sur l’analyse de la protéine Nestin dans le remodelage vasculaire en situation diabétique et d’hypertension au niveau des artères carotide et aortique. Nos travaux examinent l’hypothèse que l’expression vasculaire de Nestine joue un rôle dans l’homéostasie durant le vieillissement physiologique et participe au remodelage suite à des stimuli pathologiques. La protéine Nestin est fortement exprimée dans les aortes de rats néonataux et cette expression diminue rapidement avec le développement. Au niveau de l’aorte l’expression de la protéine Nestin est retrouvée dans une sous-population de cellules du muscle lisse et au niveau des cellules endothéliales. L’expression de la protéine Nestin est corrélée avec sa proximité au cœur, une plus grande expression est observée dans l’arche aortique et une faible expression est détectée dans la partie thoracique. Nous avons déterminé qu’en présence de diabète de type I, il y a une perte de l’expression de la protéine Nestin dans la média de l’aorte et de la carotide. Cette perte d’expression représente un évènement précoce dans la pathologie diabétique et précède la dysfonction endothéliale. La diminution de l’expression de la protéine Nestin est également concomitante avec la perte de la capacité proliférative des cellules du muscle lisse. Dans les rats souffrant de diabète de type 1, une réduction significative de la densité des cellules du muscle lisse exprimant la protéine phosphorylée phosphohistone 3, une protéine impliquée dans un cycle cellulaire actif, est observée. De plus, cette réduction est corrélée avec la perte de l’expression de la protéine Nestin. Nous avons également démontré in vitro qu’un traitement hyperglycémique réduit l’expression de Nestin ainsi que la prolifération des cellules du muscle lisse. Enfin, l’utilisation d’un shARN dirigé contre Nestin nous a permis de déterminer l’implication de cette protéine dans la prolifération des cellules du muscle lisse en condition basale caractérisée par la diminution de l’incorporation de [3H] thymidine. Dans le modèle d’hypertension induite par une constriction aortique abdominale surrénale, l’augmentation de la pression sanguine est associée avec l’augmentation de l’expression de la protéine Nestin dans l’artère carotidienne. Une corrélation positive a été observée entre l’expression de la protéine Nestin dans la carotide et la pression artérielle moyenne à laquelle la paroi de la carotide est soumise. De plus, les facteurs de croissance impliqués dans le remodelage vasculaire secondaire à l’hypertension augmentent l’expression de Nestin dans les cellules du muscle lisse isolées des carotides. Puis, la réduction de l’expression de la protéine Nestin via un shARN atténue l’incorporation de [3H] thymidine, associée à la prolifération cellulaire, stimulée par ces facteurs de croissance alors que l’incorporation de [3H] leucine, associée à la synthèse protéique, demeure inchangée. Ces résultats suggèrent que l’augmentation de l’expression de la protéine Nestin, secondaire à l’hypertension, pourrait représenter une réponse adaptative où il y a une augmentation de la croissance des cellules du muscle lisse afin de permettre à la paroi vasculaire de s’ajuster à l’augmentation de la pression sanguine.

Spectral Characteristics of the Blood of Streptozotocin Diabetic Rats using Photoacoustic Technique

Optical absorption characteristics of rat blood affected by diabetes has been studied using photoacoustic (PA) technique. PA spectrum of blood depends on the molecular structure of haemoglobin. The peak value ratio ylQ increases with increase in the diabetic state. Externally added glucose to normal blood does not show any increase in y//3 ratio as seen in the diabetic condition . The increase in yl,8 ratio may be due to the decrease in DPG level and the resultant shift from R -> T conformation of majority of diabetic haemoglobin.

Macrobenthosof the cotinental margin(200-1000 m) of South Eastern Arabian Sea with special reference to Polychaetes

This thesis Entitled macrobenthos of the continental margin (200-1000m) of south eastern arabian sea with special reference to polychaetes. The continental margins are geologically complex and hydrodynamically active regions of the ocean, where vital biogeochemical processes take place from a global perspective. The Eastern Arabian Sea is one of the most productive regions of the world, and as a result, vast amount of organic matter is supplied to the sub surface waters and sea bed of the Arabian Sea. In this study, data on faunal abundance, standing crop and faunal composition, together with sedimentary and environmental parameters were collected from three depths (200m, 500m & 1000m) in nine bathymetric transects along the South Eastern Arabian Sea (from Cape Comorin to Karwar) during three surveys. In the present study, five textural classes of sediments were identified from the SEAS margin, viz. sand, silty sand, sandy silt, clayey silt and admixture of sand, silt and clay. The composition of sand was higher in the southern region and decreased progressively towards the north. On the shelf edge and upper slope regions in the south (Cape to Kollam) in particular, sandy sediments dominated .

Identifying Decisive Features for Distinctive Analysis of Writings in Malayalam

This paper presents a writer identification scheme for Malayalam documents. As the accomplishment rate of a scheme is highly dependent on the features extracted from the documents, the process of feature selection and extraction is highly relevant. The paper describes a set of novel features exclusively for Malayalam language. The features were studied in detail which resulted in a comparative study of all the features. The features are fused to form the feature vector or knowledge vector. This knowledge vector is then used in all the phases of the writer identification scheme. The scheme has been tested on a test bed of 280 writers of which 50 writers having only one page, 215 writers with at least 2 pages and 15 writers with at least 4 pages. To perform a comparative evaluation of the scheme the test is conducted using WD-LBP method also. A recognition rate of around 95% was obtained for the proposed approach

The Effect of SIFT Features as Content Descriptors in the Context of Automatic Writer Identification in Malayalam Language

The span of writer identification extends to broad domes like digital rights administration, forensic expert decisionmaking systems, and document analysis systems and so on. As the success rate of a writer identification scheme is highly dependent on the features extracted from the documents, the phase of feature extraction and therefore selection is highly significant for writer identification schemes. In this paper, the writer identification in Malayalam language is sought for by utilizing feature extraction technique such as Scale Invariant Features Transform (SIFT).The schemes are tested on a test bed of 280 writers and performance evaluated

Estimating the motion of an underwater robot from a monocular image sequence

When underwater vehicles perform navigation close to the ocean floor, computer vision techniques can be applied to obtain quite accurate motion estimates. The most crucial step in the vision-based estimation of the vehicle motion consists on detecting matchings between image pairs. Here we propose the extensive use of texture analysis as a tool to ameliorate the correspondence problem in underwater images. Once a robust set of correspondences has been found, the three-dimensional motion of the vehicle can be computed with respect to the bed of the sea. Finally, motion estimates allow the construction of a map that could aid to the navigation of the robot

Architecture for Living Neuronal Network Control of a mobile robot

The intelligent controlling mechanism of a typical mobile robot is usually a computer system. Research is however now ongoing in which biological neural networks are being cultured and trained to act as the brain of an interactive real world robot – thereby either completely replacing or operating in a cooperative fashion with a computer system. Studying such neural systems can give a distinct insight into biological neural structures and therefore such research has immediate medical implications. The principal aims of the present research are to assess the computational and learning capacity of dissociated cultured neuronal networks with a view to advancing network level processing of artificial neural networks. This will be approached by the creation of an artificial hybrid system (animat) involving closed loop control of a mobile robot by a dissociated culture of rat neurons. This paper details the components of the overall animat closed loop system architecture and reports on the evaluation of the results from preliminary real-life and simulated robot experiments.

Splanchnic metabolism of nitrogenous compounds and urinary nitrogen excretion in steers fed alfalfa under conditions of increased absorption of ammonia and L-arginine supply across the portal-drained viscera

Effects of increased ammonia and/or arginine absorption across the portal-drained viscera (PDV) on net splanchnic (PDV and liver) metabolism of nitrogenous compounds and urinary N excretion were investigated in six cathetenzed Hereford x Angus steers (501 +/- 1 kg BW) fed a 75% alfalfa:25% (as-fed basis) corn-soybean meal diet (0.523 MJ of ME/[kg BW0.15.d]) every 2 h without (27.0 g of N/kg of dietary DM) and with 20 g of urea/kg of dietary DM (35.7 g of N/kg of dietary DM) in a split-plot design. Net splanchnic flux measurements were obtained immediately before beginning and ending a 72-h mesenteric vein infusion of L-arginine (15 mmol/h). For 3 d before and during arginine infusion, daily urine voided was measured and analyzed for N composition. Feeding urea increased PDV absorption (P < 0.01) and hepatic removal (P < 0.01) of ammonia N, accounting for 80% of increased hepatic urea N output (P < 0.01). Numerical increases in net hepatic removal of AA N could account for the remaining portion of increased hepatic urea N output. Arginine infusion increased hepatic arginine removal (P < 0.01) and hepatic urea N output (P < 0.03) and switched hepatic ornithine flux from net uptake to net output (P < 0.01), but numerical changes in net hepatic removal of ammonia and AA N could not account fully for the increase in hepatic urea N output. Increases in urine N excretion equaled quantities of N fed as urea or infused as arginine. Estimated salivary urea N excretion was not changed by either treatment. Urea cycle regulation occurs via a complex interaction of mechanisms and requires N sources other than ammonia, but the effect of increased ammonia absorption on hepatic catabolism of individual AA in the present study was not significant.

Identification of a novel mammalian post-translational modification, phosphocholine, on placental secretory polypeptides

Placental neurokinin B appears to be post-translationally modified by phosphocholine (PC) attached to the aspartyl side chain at residue 4 of the mature peptide. Corticotrophin releasing factor (CRF) was found to be expressed by the rat placenta with the main secreted forms being phosphocholinated proCRF+/- one or two polysaccharide moieties. A combination of high-pressure liquid chromatography (HPLC) and two-site immunometric analysis suggested that PC was also attached to the placental precursors of adrenocorticotrophin, hemokinin, activin and follistatin. However, the fully processed forms of rat placental activin and CRF were free of PC. Formerly, the parasitic filarial nematodes have used PC as a post-translational modification, attached via the polysaccharicle moiety of certain secretory glycoproteins to attenuate the host immune system allowing parasite survival, but it is the PC group itself which endows the carrier with the biological activity. The fact that treatment of proCRF peptides with phospholipase C but not endoglycosidase destroyed PC immunoreactivity suggested a simpler mode of attachment of PC to placental peptides than that used by nematodes. Thus, it is possible that by analogy the placenta uses its secreted phosphocholinated hormones to modulate the mother's immune system and help protect the placenta from rejection.

Rat neurosphere cells protect axotomized rat retinal ganglion cells and facilitate their regeneration

We investigated the ability of a population of rat neural stem and precursor cells derived from rat embryonic spinal cord to protect injured neurons in the rat central nervous system (CNS). The neonatal rat optic pathway was used as a model of CNS injury, whereby retinal ganglion cells (RGCs) were axotomized by lesion of the lateral geniculate nucleus one day after birth. Neural stem and precursor cells derived from expanded neurospheres (NS) were transplanted into the lesion site at the time of injury. Application of Fast Blue tracer dye to the lesion site demonstrated that significant numbers of RGCs survived at 4 and 8 weeks in animals that received a transplant, with an average of 28% survival, though in some individual cases survival was greater than 50%. No RGCs survived in animals that received a lesion alone. Furthermore, labeled RGCs were also observed when Fast Blue was applied to the superior colliculus (SC) at 4 weeks, suggesting that neurosphere cells also facilitated RGC to regenerate to their normal target. Transplanted cells did not migrate or express neural markers after transplantation, and secreted several neurotrophic factors in vitro. We conclude that NS cells can protect injured CNS neurons and promote their regeneration. These effects are not attributable to cell replacement, and may be mediated via secretion of neurotrophic factors. Thus, neuroprotection by stem cell populations may be a more viable approach for treatment of CNS disorders than cell replacement therapy.

Architecture for neuronal cell control of a mobile robot

It is usually expected that the intelligent controlling mechanism of a robot is a computer system. Research is however now ongoing in which biological neural networks are being cultured and trained to act as the brain of an interactive real world robot - thereby either completely replacing or operating in a cooperative fashion with a computer system. Studying such neural systems can give a distinct insight into biological neural structures and therefore such research has immediate medical implications. In particular, the use of rodent primary dissociated cultured neuronal networks for the control of mobile `animals' (artificial animals, a contraction of animal and materials) is a novel approach to discovering the computational capabilities of networks of biological neurones. A dissociated culture of this nature requires appropriate embodiment in some form, to enable appropriate development in a controlled environment within which appropriate stimuli may be received via sensory data but ultimate influence over motor actions retained. The principal aims of the present research are to assess the computational and learning capacity of dissociated cultured neuronal networks with a view to advancing network level processing of artificial neural networks. This will be approached by the creation of an artificial hybrid system (animal) involving closed loop control of a mobile robot by a dissociated culture of rat neurons. This 'closed loop' interaction with the environment through both sensing and effecting will enable investigation of its learning capacity This paper details the components of the overall animat closed loop system and reports on the evaluation of the results from the experiments being carried out with regard to robot behaviour.

Knowledge, attitudes and practices of farmers on rodent pests and their management in the lowlands of the Sierra Madre Biodiversity Corridor, Philippines

A survey of the knowledge, attitudes and practices (KAP) of 100 rice farmers and 50 coconut farmers was conducted in the coastal lowland agro-ecosystems of the Sierra Madre Biodiversity Corridor, Luzon, Philippines to identify current rodent management practices and to understand the extent of rat damage and the attitudes of farmers to community actions for rodent management. Pests were most commonly listed as one of the three most important rice and coconut production constraints. Other major crop production constraints were typhoons and insufficient water. Farmers consider rats to be the major pest of coconut and of rice during the wet season rice crop, with average yield losses of 3.0% and 13.2%, respectively. Rice and coconut farmers practised a wide range of rodent management techniques. These included scrub clearance, hunting and trapping. Of the 42 rice farmers and 3 coconut farmers that applied rodenticides to control rodents, all used the acute rodenticide, zinc phosphide. However, only ten rice farmers (23.8%) applied rodenticides prior to the booting stage and only seven farmers (15.6%) conducted pre-baiting before applying zinc phosphide. The majority of farmers belonged to farmer organisations and believed that rat control can only be done by farmers working together. However, during the last cropping season, less than a third of rice farmers (31.2%) applied rodent management as a group. In order to reduce the impact of rodents on the farmers of the coastal lowlands of the Sierra Madre Biodiversity Corridor, integrated management strategies need to be developed that specifically target the pest rodents in a sustainable manner, and community actions for rodent management should be promoted.