Coronary MR angiography at 3T during diastole and systole

PURPOSE: To investigate the impact of end-systolic imaging on quality of right coronary magnetic resonance angiography (MRA) in comparison to diastolic and to study the effect of RR interval variability on image quality. MATERIALS AND METHODS: The right coronary artery (RCA) of 10 normal volunteers was imaged at 3T using parallel imaging (sensitivity encoding [SENSE]). Navigator-gated three-dimensional (3D) gradient echo was used three times: 1) end-systolic short acquisition (SS): 35-msec window; 2) diastolic short (DS): middiastolic acquisition using 35-msec window; and 3) diastolic long (DL): 75-msec diastolic acquisition window. Vectorcardiogram (VCG) data was used to analyze RR variability. Vessel sharpness, length, and diameter were compared to each other and correlated with RR variability. Blinded qualitative image scores of the images were compared. RESULTS: Quantitative and qualitative parameters were not significantly different and showed no significant correlation with RR variability. CONCLUSION: Imaging the RCA at 3T during the end-systolic rest period using SENSE is possible without significant detrimental effect on image quality. Breaking away from the standard of imaging only during diastole can potentially improve image quality in tachycardic patients or used for simultaneous imaging during both periods in a single scan.

Interactions between learning and immunity in Drosophila melanogaster

Learning and immunity are two adaptive traits with roles in central aspects of an organism's life: learning allows adjusting behaviours in changing environments, while immunity protects the body integrity against parasites and pathogens. While we know a lot about how these two traits interact in vertebrates, the interactions between learning and immunity remain poorly explored in insects. During my PhD, I studied three possible ways in which these two traits interact in the model system Drosophila melanogaster, a model organism in the study of learning and in the study of immunity. Learning can affect the behavioural defences against parasites and pathogens through the acquisition of new aversions for contaminated food for instance. This type of learning relies on the ability to associate a food-related cue with the visceral sickness following ingestion of contaminated food. Despite its potential implication in infection prevention, the existence of pathogen avoidance learning has been rarely explored in invertebrates. In a first part of my PhD, I tested whether D. melanogaster, which feed on food enriched in microorganisms, innately avoid the orally-acquired 'novel' virulent pathogen Pseudomonas entomophila, and whether it can learn to avoid it. Although flies did not innately avoid this pathogen, they decreased their preference for contaminated food over time, suggesting the existence of a form of learning based likely on infection-induced sickness. I further found that flies may be able to learn to avoid an odorant which was previously associated with the pathogen, but this requires confirmation with additional data. If this is confirmed, this would be the first time, to my knowledge, that pathogen avoidance learning is reported in an insect. The detrimental effect of infection on cognition and more specifically on learning ability is well documented in vertebrates and in social insects. While the underlying mechanisms are described in detail in vertebrates, experimental investigations are lacking in invertebrates. In a second part of my PhD, I tested the effect of an oral infection with natural pathogens on associative learning of D. melanogaster. By contrast with previous studies in insects, I found that flies orally infected with the virulent P. entomophila learned better the association of an odorant with mechanical shock than uninfected flies. The effect seems to be specific to a gut infection, and so far I have not been able to draw conclusions on the respective contributions of the pathogen's virulence and of the flies' immune activity in this effect. Interestingly, infected flies may display an increased sensitivity to physical pain. If the learning improvement observed in infected flies was due partially to the activity of the immune system, my results would suggest the existence of physiological connections between the immune system and the nervous system. The basis of these connections would then need to be addressed. Learning and immunity are linked at the physiological level in social insects. Physiological links between traits often result from the expression of genetic links between these traits. However, in social insects, there is no evidence that learning and immunity may be involved in an evolutionary trade-off. I previously reported a positive effect of infection on learning in D. melanogaster. This might suggest that a positive genetic link could exist between learning and immunity. We tested this hypothesis with two approaches: the diallel cross design with inbred lines, and the isofemale lines design. The two approaches provided consistent results: we found no additive genetic correlation between learning and resistance to infection with the diallel cross, and no genetic correlation in flies which are not yet adapted to laboratory conditions in isofemale lines. Consistently with the literature, the two studies suggested that the positive effect of infection on learning I observed might not be reflected by a positive evolutionary link between learning and immunity. Nevertheless, the existence of complex genetic relationships between the two traits cannot be excluded. - L'apprentissage et l'immunité sont deux caractères à valeur adaptative impliqués dans des aspects centraux de la vie d'un organisme : l'apprentissage permet d'ajuster les comportements pour faire face aux changements de l'environnement, tandis que l'immunité protège l'intégrité corporelle contre les attaques des parasites et des pathogènes. Alors que les interactions entre l'apprentissage et l'immunité sont bien documentées chez les vertébrés, ces interactions ont été très peu étudiées chez les insectes. Pendant ma thèse, je me suis intéressée à trois aspects des interactions possibles entre l'apprentissage et l'immunité chez la mouche du vinaigre Drosophila melanogaster, qui est un organisme modèle dans l'étude à la fois de l'apprentissage et de l'immunité. L'apprentissage peut affecter les défenses comportementales contre les parasites et les pathogènes par l'acquisition de nouvelles aversions pour la nourriture contaminée par exemple. Ce type d'apprentissage repose sur la capacité à associer une caractéristique de la nourriture avec la maladie qui suit l'ingestion de cette nourriture. Malgré les implications potentielles pour la prévention des infections, l'évitement appris des pathogènes a été rarement étudié chez les invertébrés. Dans une première partie de ma thèse, j'ai testé si les mouches, qui se nourrissent sur des milieux enrichis en micro-organismes, évitent de façon innée un 'nouveau' pathogène virulent Pseudomonas entomophila, et si elles ont la capacité d'apprendre à l'éviter. Bien que les mouches ne montrent pas d'évitement inné pour ce pathogène, elles diminuent leur préférence pour de la nourriture contaminée dans le temps, suggérant l'existence d'une forme d'apprentissage basée vraisemblablement sur la maladie générée par l'infection. J'ai ensuite observé que les mouches semblent être capables d'apprendre à éviter une odeur qui était au préalable associée avec ce pathogène, mais cela reste à confirmer par la collecte de données supplémentaires. Si cette observation est confirmée, cela sera la première fois, à ma connaissance, que l'évitement appris des pathogènes est décrit chez un insecte. L'effet détrimental des infections sur la cognition et plus particulièrement sur les capacités d'apprentissage est bien documenté chez les vertébrés et les insectes sociaux. Alors que les mécanismes sous-jacents sont détaillés chez les vertébrés, des études expérimentales font défaut chez les insectes. Dans une seconde partie de ma thèse, j'ai mesuré les effets d'une infection orale par des pathogènes naturels sur les capacités d'apprentissage associatif de la drosophile. Contrairement aux études précédentes chez les insectes, j'ai trouvé que les mouches infectées par le pathogène virulent P. entomophila apprennent mieux à associer une odeur avec des chocs mécaniques que des mouches non infectées. Cet effet semble spécifique à l'infection orale, et jusqu'à présent je n'ai pas pu conclure sur les contributions respectives de la virulence du pathogène et de l'activité immunitaire des mouches dans cet effet. De façon intéressante, les mouches infectées pourraient montrer une plus grande réactivité à la douleur physique. Si l'amélioration de l'apprentissage observée chez les mouches infectées était due en partie à l'activité du système immunitaire, mes résultats suggéreraient l'existence de connections physiologiques entre le système immunitaire et le système nerveux. Les mécanismes de ces connections seraient à explorer. L'apprentissage et l'immunité sont liés sur un plan physiologique chez les insectes sociaux. Les liens physiologiques entre les caractères résultent souvent de l'expression de liens entre ces caractères au niveau génétique. Cependant, chez les insectes sociaux, il n'y a pas de preuve que l'apprentissage et l'immunité soient liés par un compromis évolutif. J'ai précédemment rapporté un effet positif de l'infection sur l'apprentissage chez la drosophile. Cela pourrait suggérer qu'une relation génétique positive existerait entre l'apprentissage et l'immunité. Nous avons testé cette hypothèse par deux approches : le croisement diallèle avec des lignées consanguines, et les lignées isofemelles. Les deux approches ont fournies des résultats similaires : nous n'avons pas détecté de corrélation génétique additive entre l'apprentissage et la résistance à l'infection avec le croisement diallèle, et pas de corrélation génétique chez des mouches non adaptées aux conditions de laboratoire avec les lignées isofemelles. En ligne avec la littérature, ces deux études suggèrent que l'effet positif de l'infection sur l'apprentissage que j'ai précédemment observé ne refléterait pas un lien évolutif positif entre l'apprentissage et l'immunité. Néanmoins, l'existence de relations génétiques complexes n'est pas exclue.

Effects of environmental temperature on life tables of Rhodnius neivai Lent, 1953 (Hemiptera: Reduviidae) under experimental conditions

Changes in life tables of Rhodnius neivai due to variations of environmental temperature were studied, based on nine cohorts. Three cohorts were kept at 22°C, three at 27°C and three at 32°C. Cohorts were censused daily during nymphal instars and weekly in adults. Nine complete horizontal life tables were built. A high negative correlation between temperature and age at first laying was registered (r=-0,84). Age at maximum reproduction was significantly lower at 32°C. Average number of eggs/female/week and total eggs/female on its life time were significantly lower at 22°C. Total number of egg by cohort and total number of reproductive weeks were significantly higher at 27°C. At 32°C, generational time was significantly lower. At 27°C net reproductive rate and total reproductive value were significantly higher. At 22°C, intrinsic growth, finite growth and finite birth rates were significantly lower. At 22°C, death instantaneous rate was significantly higher.

Optimisation de la cryo microscopie électronique pour les études des minicercles d'ADN

RESUME : Bien que les propriétés physiques de la structure de l'ADN aient été intensivement étudiées pendant plus de 50 ans il y a encore beaucoup de questions importantes qui attendent des réponses. Par exemple, qu'arrive-t-il à la structure de la double hélice d'ADN nue (sans protéines liées) lorsqu'elle est fortement courbée, de la même manière que dans les nucléosomes? Cet ADN nu est-il facilement plié (il reste dans le régime élastique) ou réduit-il la contrainte de flexion en formant des sites hyperflexibles «kinks» (il sort du régime élastique en cassant l'empilement des paires de bases à certains endroits) ? La microscopie électronique peut fournir une réponse à cette question par visualisation directe des minicercles d'ADN de la longueur d'un tour de nucléosome (environ 90 paires de bases). Pour que la réponse soit scientifiquement valide, on doit observer les molécules d'ADN lorsqu'elles sont en suspension dans la solution d'intérêt et sans que des colorations, produits chimiques ou fixatifs n'aient été ajoutés, étant donné que ceux-ci peuvent changer les propriétés de l'ADN. La technique de la cryo-microscopie électronique (cryo-EM) développée par le groupe de Jacques Dubochet au début des années 80, permet la visualisation directe des molécules d'ADN suspendues dans des couche minces vitrifiées de solutions aqueuses. Toutefois, le faible contraste qui caractérise la cryo-EM combinée avec la très petite taille des minicercles d'ADN rendent nécessaire l'optimisation de plusieurs étapes, aussi bien dans la préparation des échantillons que dans le processus d'acquisition d'images afin d'obtenir deux clichés stéréo qui permettent la reconstruction 3-D des minicercles d'ADN. Dans la première partie de ma thèse, je décris l'optimisation de certains paramètres pour la cryoEM et des processus d'acquisition d'image utilisant comme objets de test des plasmides et d'autres molécules d'ADN. Dans la deuxième partie, je .décris comment j'ai construit les minicercles d'ADN de 94 bp et comment j'ai introduit des modifications structurelles comme des coupures ou des lacunes. Dans la troisième partie, je décris l'analyse des reconstructions des rninicercles d'ADN. Cette analyse, appuyée par des tests biochimiques, indique fortement que des molécules d'ADN sont capables de former de petites molécules circulaires de 94 bp sans dépasser les limites d'élasticité, indiquant que les minicercles adoptent une forme circulaire régulière où la flexion est redistribuée le long la molécule. ABSTRACT : Although physical properties of DNA structure have been intensively studied for over 50 years there are still many important questions that need to be answered. For example, what happens to protein-free double-stranded DNA when it is strongly bent, as in DNA forming nucleosomes? Is such protein-free DNA smoothly bent (i.e. it remains within elastic limits of DNA rigidity) or does it release its bending stress by forming sharp kinks (i.e. it exits the elastic regime and breaks the stacking between neighbouring base-pairs in localized regions)? Electron microscopy can provide an answer to this question by directly visualizing DNA minicircles that have the size of nucleosome gyres (ca 90 bp). For the answer to be scientifically valid, one needs to observe DNA molecules while they are still suspended in the solution of interest and no staining chemicals or fixatives have been added since these can change the properties of the DNA. CryoEM techniques developed by Jacques Dubochet's group beginning in the 1980's permit direct visualization of DNA molecules suspended in cryo-vitrified layers of aqueous solutions. However, a relatively weak contrast of cryo-EM preparations combined with the very small size of the DNA minicircles made it necessary to optimize many of the steps and parameters of the cryo-EM specimen preparation and image acquisition processes in order to obtain stereo-pairs of images that permit the 3-D reconstruction of the observed DNA minicircles. In the first part of my thesis I describe the optimization of the cryo-EM preparation and the image acquisition processes using plasmid size DNA molecules as a test object. In the second part, I describe how I formed the 94 by DNA minicircles and how I introduced structural modifications like nicks or gaps. In the third part, I describe the cryo-EM analysis of the constructed DNA minicircles. That analysis, supported by biochemical tests, strongly indicates that DNA minicircles as small as 94 by remain within the elastic limits of DNA structure, i.e. the minicircles adopt a regular circular shape where bending is redistributed along the molecules.

Exogenous selection shapes germination behaviour and seedling traits of populations at different altitudes in a Senecio hybrid zone.

BACKGROUND AND AIMS: The Senecio hybrid zone on Mt Etna, Sicily, is characterized by steep altitudinal clines in quantitative traits and genetic variation. Such clines are thought to be maintained by a combination of 'endogenous' selection arising from genetic incompatibilities and environment-dependent 'exogenous' selection leading to local adaptation. Here, the hypothesis was tested that local adaptation to the altitudinal temperature gradient contributes to maintaining divergence between the parental species, S. chrysanthemifolius and S. aethnensis. METHODS: Intra- and inter-population crosses were performed between five populations from across the hybrid zone and the germination and early seedling growth of the progeny were assessed. KEY RESULTS: Seedlings from higher-altitude populations germinated better under low temperatures (9-13 °C) than those from lower altitude populations. Seedlings from higher-altitude populations had lower survival rates under warm conditions (25/15 °C) than those from lower altitude populations, but also attained greater biomass. There was no altitudinal variation in growth or survival under cold conditions (15/5 °C). Population-level plasticity increased with altitude. Germination, growth and survival of natural hybrids and experimentally generated F(1)s generally exceeded the worse-performing parent. CONCLUSIONS: Limited evidence was found for endogenous selection against hybrids but relatively clear evidence was found for divergence in seed and seedling traits, which is probably adaptive. The combination of low-temperature germination and faster growth in warm conditions might enable high-altitude S. aethnensis to maximize its growth during a shorter growing season, while the slower growth of S. chrysanthemifolius may be an adaptation to drought stress at low altitudes. This study indicates that temperature gradients are likely to be an important environmental factor generating and maintaining adaptive divergence across the Senecio hybrid zone on Mt Etna.

Biased gene conversion and GC-content evolution in the coding sequences of reptiles and vertebrates.

Mammalian and avian genomes are characterized by a substantial spatial heterogeneity of GC-content, which is often interpreted as reflecting the effect of local GC-biased gene conversion (gBGC), a meiotic repair bias that favors G and C over A and T alleles in high-recombining genomic regions. Surprisingly, the first fully sequenced nonavian sauropsid (i.e., reptile), the green anole Anolis carolinensis, revealed a highly homogeneous genomic GC-content landscape, suggesting the possibility that gBGC might not be at work in this lineage. Here, we analyze GC-content evolution at third-codon positions (GC3) in 44 vertebrates species, including eight newly sequenced transcriptomes, with a specific focus on nonavian sauropsids. We report that reptiles, including the green anole, have a genome-wide distribution of GC3 similar to that of mammals and birds, and we infer a strong GC3-heterogeneity to be already present in the tetrapod ancestor. We further show that the dynamic of coding sequence GC-content is largely governed by karyotypic features in vertebrates, notably in the green anole, in agreement with the gBGC hypothesis. The discrepancy between third-codon positions and noncoding DNA regarding GC-content dynamics in the green anole could not be explained by the activity of transposable elements or selection on codon usage. This analysis highlights the unique value of third-codon positions as an insertion/deletion-free marker of nucleotide substitution biases that ultimately affect the evolution of proteins.

Detection of Rickettsia rickettsii in the tick Amblyomma cajennense in a new Brazilian spotted fever-endemic area in the state of Minas Gerais

The present study evaluated rickettsial infection in Amblyomma spp. ticks collected in a farm in Coronel Pacheco, a Brazilian spotted fever (BSF) endemic area. A total of 78 A. cajennense and 78 A. dubitatum free-living adult ticks were collected and tested by polymerase chain reaction (PCR) targeting a fragment of the rickettsial gene gltA. Only one pool of three A. cajennense ticks showed the expected product by PCR. This pool was further tested by PCR using sets of primers targeting the rickettsial genes gltA, ompA, and ompB. All reactions yielded the expected bands that by sequencing, showed 100% identity to the corresponding sequences of the Rickettsia rickettsii gene fragments gltA (1063-bp), ompA (457-bp), and ompB (720-bp). The minimal infection rate of R. rickettii in the A. cajennense population was 1.28% (at least one infected tick within 78 ticks).The present study showed molecular evidence for the presence of R. rickettsii in A. cajennense from a BSF-endemic area in Coronel Pacheco, state of Minas Gerais. Although R. rickettsii has been previously reported infecting A. cajennense ticks in Brazil and other Latin American countries, the present study performed the first molecular characterization of R. rickettsii from the tick A. cajennense.

Neuroanatomical and neuropsychological features of euthymic patients with bipolar disorder.

OBJECTIVE: Previous studies reported that the severity of cognitive deficits in euthymic patients with bipolar disorder (BD) increases with the duration of illness and postulated that progressive neuronal loss or shrinkage and white matter changes may be at the origin of this phenomenon. To explore this issue, the authors performed a case-control study including detailed neuropsychological and magnetic resonance imaging analyses in 17 euthymic elderly patients with BD and 17 healthy individuals. METHODS: Neuropsychological evaluation concerned working memory, episodic memory, processing speed, and executive functions. Volumetric estimates of the amygdala, hippocampus, entorhinal cortex, and anterior cingulate cortex were obtained using both voxel-based and region of interest morphometric methods. Periventricular and deep white matter were assessed semiquantitatively. Differences in cognitive performances and structural data between BD and comparison groups were analyzed using paired t-test or analysis of variance. Wilcoxon test was used in the absence of normal distribution. RESULTS: Compared with healthy individuals, patients with BD obtained significantly lower performances in processing speed, working memory, and episodic memory but not in executive functions. Morphometric analyses did not show significant volumetric or white matter differences between the two groups. CONCLUSIONS: Our results revealed impairment in verbal memory, working memory, and processing speed in euthymic older adults with BD. These cognitive deficits are comparable both in terms of affected functions and size effects to those previously reported in younger cohorts with BD. Both this observation and the absence of structural brain abnormalities in our cohort do not support a progressively evolving neurotoxic effect in BD.

Predicting spatial patterns of plant biodiversity : from species to communities

Understanding the distribution and composition of species assemblages and being able to predict them in space and time are highly important tasks io investigate the fate of biodiversity in the current global changes context. Species distribution models are tools that have proven useful to predict the potential distribution of species by relating their occurrences to environmental variables. Species assemblages can then be predicted by combining the prediction of individual species models. In the first part of my thesis, I tested the importance of new environmental predictors to improve species distribution prediction. I showed that edaphic variables, above all soil pH and nitrogen content could be important in species distribution models. In a second chapter, I tested the influence of different resolution of predictors on the predictive ability of species distribution models. I showed that fine resolution predictors could ameliorate the models for some species by giving a better estimation of the micro-topographic condition that species tolerate, but that fine resolution predictors for climatic factors still need to be ameliorated. The second goal of my thesis was to test the ability of empirical models to predict species assemblages' characteristics such as species richness or functional attributes. I showed that species richness could be modelled efficiently and that the resulting prediction gave a more realistic estimate of the number of species than when obtaining it by stacking outputs of single species distribution models. Regarding the prediction of functional characteristics (plant height, leaf surface, seed mass) of plant assemblages, mean and extreme values of functional traits were better predictable than indices reflecting the diversity of traits in the community. This approach proved interesting to understand which environmental conditions influence particular aspects of the vegetation functioning. It could also be useful to predict climate change impacts on the vegetation. In the last part of my thesis, I studied the capacity of stacked species distribution models to predict the plant assemblages. I showed that this method tended to over-predict the number of species and that the composition of the community was not predicted exactly either. Finally, I combined the results of macro- ecological models obtained in the preceding chapters with stacked species distribution models and showed that this approach reduced significantly the number of species predicted and that the prediction of the composition is also ameliorated in some cases. These results showed that this method is promising. It needs now to be tested on further data sets. - Comprendre la manière dont les plantes se répartissent dans l'environnement et s'organisent en communauté est une question primordiale dans le contexte actuel de changements globaux. Cette connaissance peut nous aider à sauvegarder la diversité des espèces et les écosystèmes. Des méthodes statistiques nous permettent de prédire la distribution des espèces de plantes dans l'espace géographique et dans le temps. Ces modèles de distribution d'espèces, relient les occurrences d'une espèce avec des variables environnementales pour décrire sa distribution potentielle. Cette méthode a fait ses preuves pour ce qui est de la prédiction d'espèces individuelles. Plus récemment plusieurs tentatives de cumul de modèles d'espèces individuelles ont été réalisées afin de prédire la composition des communautés végétales. Le premier objectif de mon travail est d'améliorer les modèles de distribution en testant l'importance de nouvelles variables prédictives. Parmi différentes variables édaphiques, le pH et la teneur en azote du sol se sont avérés des facteurs non négligeables pour prédire la distribution des plantes. Je démontre aussi dans un second chapitre que les prédicteurs environnementaux à fine résolution permettent de refléter les conditions micro-topographiques subies par les plantes mais qu'ils doivent encore être améliorés avant de pouvoir être employés de manière efficace dans les modèles. Le deuxième objectif de ce travail consistait à étudier le développement de modèles prédictifs pour des attributs des communautés végétales tels que, par exemple, la richesse en espèces rencontrée à chaque point. Je démontre qu'il est possible de prédire par ce biais des valeurs de richesse spécifiques plus réalistes qu'en sommant les prédictions obtenues précédemment pour des espèces individuelles. J'ai également prédit dans l'espace et dans le temps des caractéristiques de la végétation telles que sa hauteur moyenne, minimale et maximale. Cette approche peut être utile pour comprendre quels facteurs environnementaux promeuvent différents types de végétation ainsi que pour évaluer les changements à attendre au niveau de la végétation dans le futur sous différents régimes de changements climatiques. Dans une troisième partie de ma thèse, j'ai exploré la possibilité de prédire les assemblages de plantes premièrement en cumulant les prédictions obtenues à partir de modèles individuels pour chaque espèce. Cette méthode a le défaut de prédire trop d'espèces par rapport à ce qui est observé en réalité. J'ai finalement employé le modèle de richesse en espèce développé précédemment pour contraindre les résultats du modèle d'assemblage de plantes. Cela a permis l'amélioration des modèles en réduisant la sur-prédiction et en améliorant la prédiction de la composition en espèces. Cette méthode semble prometteuse mais de nouveaux tests sont nécessaires pour bien évaluer ses capacités.

Candidatus Rickettsia andeanae, a spotted fever group agent infecting Amblyomma parvum ticks in two Brazilian biomes

Adult ticks of the species Amblyomma parvum were collected from the vegetation in the Pantanal biome (state of Mato Grosso do Sul) and from horses in the Cerrado biome (state of Piauí) in Brazil. The ticks were individually tested for rickettsial infection via polymerase chain reaction (PCR) targeting three rickettsial genes, gltA, ompA and ompB. Overall, 63.5% (40/63) and 66.7% (2/3) of A. parvum ticks from Pantanal and Cerrado, respectively, contained rickettsial DNA, which were all confirmed by DNA sequencing to be 100% identical to the corresponding fragments of the gltA, ompA and ompB genes of Candidatus Rickettsia andeanae. This report is the first to describe Ca. R. andeanae in Brazil.

Erkrankungen durch verotoxinbildende Escherichia coli beim Menschen [Verotoxin-producing Escherichia coli in human disease]

Les colibacilles producteurs de vérotoxines sont impliqués dans la pathogénie de syndromes diarrhéiques et dans celle de certains syndromes hémolytiques et urémiques. Le syndrome diarrhéique est caractérisé par l'apparition soudaine de douleurs abdominales sévères à type de crampes, suivies d'une diarrhée aqueuse qui, ensuite, devient sanglante. Les diarrhées peuvent être accompagnées de vomissements et d'une fièvre modérée. La période d'incubation varie entre 3 et 9 jours. Le syndrome hémolytique et urémique, la première cause d'insuffisance rénale aiguë du nourrisson et de l'enfant, est caractérisé par une triade typique: anémie hémolytique microangiopathique avec thrombocytopénie et insuffisance rénale glomérulonéphritique aiguë. La cause du syndrome hémolytique et urémique avec diarrhées prodromique a été attribuée aux vérotoxines. Les toxines produites par les colibacilles seraient à l'origine de lésions vasculaires endothéliales prédominant au niveau rénal et induisant le syndrome hémolytique et urémique.

Decoding decisions in healthy subjects and auditory discrimination in comatose patients through single-trial topographic EEG analyses

Neuroimaging studies analyzing neurophysiological signals are typically based on comparing averages of peri-stimulus epochs across experimental conditions. This approach can however be problematic in the case of high-level cognitive tasks, where response variability across trials is expected to be high and in cases where subjects cannot be considered part of a group. The main goal of this thesis has been to address this issue by developing a novel approach for analyzing electroencephalography (EEG) responses at the single-trial level. This approach takes advantage of the spatial distribution of the electric field on the scalp (topography) and exploits repetitions across trials for quantifying the degree of discrimination between experimental conditions through a classification scheme. In the first part of this thesis, I developed and validated this new method (Tzovara et al., 2012a,b). Its general applicability was demonstrated with three separate datasets, two in the visual modality and one in the auditory. This development allowed then to target two new lines of research, one in basic and one in clinical neuroscience, which represent the second and third part of this thesis respectively. For the second part of this thesis (Tzovara et al., 2012c), I employed the developed method for assessing the timing of exploratory decision-making. Using single-trial topographic EEG activity during presentation of a choice's payoff, I could predict the subjects' subsequent decisions. This prediction was due to a topographic difference which appeared on average at ~516ms after the presentation of payoff and was subject-specific. These results exploit for the first time the temporal correlates of individual subjects' decisions and additionally show that the underlying neural generators start differentiating their responses already ~880ms before the button press. Finally, in the third part of this project, I focused on a clinical study with the goal of assessing the degree of intact neural functions in comatose patients. Auditory EEG responses were assessed through a classical mismatch negativity paradigm, during the very early phase of coma, which is currently under-investigated. By taking advantage of the decoding method developed in the first part of the thesis, I could quantify the degree of auditory discrimination at the single patient level (Tzovara et al., in press). Our results showed for the first time that even patients who do not survive the coma can discriminate sounds at the neural level, during the first hours after coma onset. Importantly, an improvement in auditory discrimination during the first 48hours of coma was predictive of awakening and survival, with 100% positive predictive value. - L'analyse des signaux électrophysiologiques en neuroimagerie se base typiquement sur la comparaison des réponses neurophysiologiques à différentes conditions expérimentales qui sont moyennées après plusieurs répétitions d'une tâche. Pourtant, cette approche peut être problématique dans le cas des fonctions cognitives de haut niveau, où la variabilité des réponses entre les essais peut être très élevéeou dans le cas où des sujets individuels ne peuvent pas être considérés comme partie d'un groupe. Le but principal de cette thèse est d'investiguer cette problématique en développant une nouvelle approche pour l'analyse des réponses d'électroencephalographie (EEG) au niveau de chaque essai. Cette approche se base sur la modélisation de la distribution du champ électrique sur le crâne (topographie) et profite des répétitions parmi les essais afin de quantifier, à l'aide d'un schéma de classification, le degré de discrimination entre des conditions expérimentales. Dans la première partie de cette thèse, j'ai développé et validé cette nouvelle méthode (Tzovara et al., 2012a,b). Son applicabilité générale a été démontrée avec trois ensembles de données, deux dans le domaine visuel et un dans l'auditif. Ce développement a permis de cibler deux nouvelles lignes de recherche, la première dans le domaine des neurosciences cognitives et l'autre dans le domaine des neurosciences cliniques, représentant respectivement la deuxième et troisième partie de ce projet. En particulier, pour la partie cognitive, j'ai appliqué cette méthode pour évaluer l'information temporelle de la prise des décisions (Tzovara et al., 2012c). En se basant sur l'activité topographique de l'EEG au niveau de chaque essai pendant la présentation de la récompense liée à un choix, on a pu prédire les décisions suivantes des sujets (en termes d'exploration/exploitation). Cette prédiction s'appuie sur une différence topographique qui apparaît en moyenne ~516ms après la présentation de la récompense. Ces résultats exploitent pour la première fois, les corrélés temporels des décisions au niveau de chaque sujet séparément et montrent que les générateurs neuronaux de ces décisions commencent à différentier leurs réponses déjà depuis ~880ms avant que les sujets appuient sur le bouton. Finalement, pour la dernière partie de ce projet, je me suis focalisée sur une étude Clinique afin d'évaluer le degré des fonctions neuronales intactes chez les patients comateux. Des réponses EEG auditives ont été examinées avec un paradigme classique de mismatch negativity, pendant la phase précoce du coma qui est actuellement sous-investiguée. En utilisant la méthode de décodage développée dans la première partie de la thèse, j'ai pu quantifier le degré de discrimination auditive au niveau de chaque patient (Tzovara et al., in press). Nos résultats montrent pour la première fois que même des patients comateux qui ne vont pas survivre peuvent discriminer des sons au niveau neuronal, lors de la phase aigue du coma. De plus, une amélioration dans la discrimination auditive pendant les premières 48heures du coma a été observée seulement chez des patients qui se sont réveillés par la suite (100% de valeur prédictive pour un réveil).