Splitting statistical potentials into meaningful scoring functions: testing the prediction of near-native structures from decoy conformations

Background: Recent advances on high-throughput technologies have produced a vast amount of protein sequences, while the number of high-resolution structures has seen a limited increase. This has impelled the production of many strategies to built protein structures from its sequence, generating a considerable amount of alternative models. The selection of the closest model to the native conformation has thus become crucial for structure prediction. Several methods have been developed to score protein models by energies, knowledge-based potentials and combination of both.Results: Here, we present and demonstrate a theory to split the knowledge-based potentials in scoring terms biologically meaningful and to combine them in new scores to predict near-native structures. Our strategy allows circumventing the problem of defining the reference state. In this approach we give the proof for a simple and linear application that can be further improved by optimizing the combination of Zscores. Using the simplest composite score () we obtained predictions similar to state-of-the-art methods. Besides, our approach has the advantage of identifying the most relevant terms involved in the stability of the protein structure. Finally, we also use the composite Zscores to assess the conformation of models and to detect local errors.Conclusion: We have introduced a method to split knowledge-based potentials and to solve the problem of defining a reference state. The new scores have detected near-native structures as accurately as state-of-art methods and have been successful to identify wrongly modeled regions of many near-native conformations.

Neuronal adaptation effects in decision making

Recently, there has been an increased interest on the neural mechanisms underlying perceptual decision making. However, the effect of neuronal adaptation in this context has not yet been studied. We begin our study by investigating how adaptation can bias perceptual decisions. We considered behavioral data from an experiment on high-level adaptation-related aftereffects in a perceptual decision task with ambiguous stimuli on humans. To understand the driving force behind the perceptual decision process, a biologically inspired cortical network model was used. Two theoretical scenarios arose for explaining the perceptual switch from the category of the adaptor stimulus to the opposite, nonadapted one. One is noise-driven transition due to the probabilistic spike times of neurons and the other is adaptation-driven transition due to afterhyperpolarization currents. With increasing levels of neural adaptation, the system shifts from a noise-driven to an adaptation-driven modus. The behavioral results show that the underlying model is not just a bistable model, as usual in the decision-making modeling literature, but that neuronal adaptation is high and therefore the working point of the model is in the oscillatory regime. Using the same model parameters, we studied the effect of neural adaptation in a perceptual decision-making task where the same ambiguous stimulus was presented with and without a preceding adaptor stimulus. We find that for different levels of sensory evidence favoring one of the two interpretations of the ambiguous stimulus, higher levels of neural adaptation lead to quicker decisions contributing to a speed–accuracy trade off.

Web-based Implementation of Winter Maintenance Decision Support System Using GIS and Remote Sensing, May 2005

Winter maintenance, particularly snow removal and the stress of snow removal materials on public structures, is an enormous budgetary burden on municipalities and nongovernmental maintenance organizations in cold climates. Lately, geospatial technologies such as remote sensing, geographic information systems (GIS), and decision support tools are roviding a valuable tool for planning snow removal operations. A few researchers recently used geospatial technologies to develop winter maintenance tools. However, most of these winter maintenance tools, while having the potential to address some of these information needs, are not typically placed in the hands of planners and other interested stakeholders. Most tools are not constructed with a nontechnical user in mind and lack an easyto-use, easily understood interface. A major goal of this project was to implement a web-based Winter Maintenance Decision Support System (WMDSS) that enhances the capacity of stakeholders (city/county planners, resource managers, transportation personnel, citizens, and policy makers) to evaluate different procedures for managing snow removal assets optimally. This was accomplished by integrating geospatial analytical techniques (GIS and remote sensing), the existing snow removal asset management system, and webbased spatial decision support systems. The web-based system was implemented using the ESRI ArcIMS ActiveX Connector and related web technologies, such as Active Server Pages, JavaScript, HTML, and XML. The expert knowledge on snow removal procedures is gathered and integrated into the system in the form of encoded business rules using Visual Rule Studio. The system developed not only manages the resources but also provides expert advice to assist complex decision making, such as routing, optimal resource allocation, and monitoring live weather information. This system was developed in collaboration with Black Hawk County, IA, the city of Columbia, MO, and the Iowa Department of transportation. This product was also demonstrated for these agencies to improve the usability and applicability of the system.

Evolutionary origin and functions of retrogene introns.

Retroposed genes (retrogenes) originate via the reverse transcription of mature messenger RNAs from parental source genes and are therefore usually devoid of introns. Here, we characterize a particular set of mammalian retrogenes that acquired introns upon their emergence and thus represent rare cases of intron gain in mammals. We find that although a few retrogenes evolved introns in their coding or 3' untranslated regions (untranslated region, UTR), most introns originated together with untranslated exons in the 5' flanking regions of the retrogene insertion site. They emerged either de novo or through fusions with 5' UTR exons of host genes into which the retrogenes inserted. Generally, retrogenes with introns display high transcription levels and show broader spatial expression patterns than other retrogenes. Our experimental expression analyses of individual intron-containing retrogenes show that 5' UTR introns may indeed promote higher expression levels, at least in part through encoded regulatory elements. By contrast, 3' UTR introns may lead to downregulation of expression levels via nonsense-mediated decay mechanisms. Notably, the majority of retrogenes with introns in their 5' flanks depend on distant, sometimes bidirectional CpG dinucleotide-enriched promoters for their expression that may be recruited from other genes in the genomic vicinity. We thus propose a scenario where the acquisition of new 5' exon-intron structures was directly linked to the recruitment of distant promoters by these retrogenes, a process potentially facilitated by the presence of proto-splice sites in the genomic vicinity of retrogene insertion sites. Thus, the primary role and selective benefit of new 5' introns (and UTR exons) was probably initially to span the often substantial distances to potent CpG promoters driving retrogene transcription. Later in evolution, these introns then obtained additional regulatory roles in fine tuning retrogene expression levels. Our study provides novel insights regarding mechanisms underlying the origin of new introns, the evolutionary relevance of intron gain, and the origin of new gene promoters.

Sex and clock to discover new PPARα functions

Summary : PPARα is a ligand-activated transcription factor that is a member of the nuclear receptor superfamily. In rodents, PPARα is highly expressed in liver, especially in parenchymal cells, where it has an impact on several hepatic functions such as nutrient metabolism, inflammation and metabolic stress. Ligands for PPARα comprise long chain unsaturated fatty acids, eicosanoids and lipid lowering fibrate drugs. In liver, many metabolic processes are orchestrated by the hepatic circadian clock. The aim of the hepatic clock is to synchronize cellular pathways allowing animals to adapt their metabolism to predictable daily changes in the environment. Indeed, similar to PPARα, the hepatic clock influences nutrient metabolism and detoxification through circadian output regulators :the PAR-domain basic leucine zipper proteins called PAR blip proteins. In this report, we showed that through a positive feedback loop mechanism, PAR. blip, proteins participate to the availability of PPARα endogenous ligands that contribute to the circadian expression and functions of PPARα. Interestingly, we also discovered some unexpected hepatic sexual dimorphic functions of PPARα. These functions are determined b PPARα sumoylation, interaction with DNA methylation mechanism and with unexpected proteins with gender specificity. The connection between circadian clock and hepatic sexual dimorphism opens new perspectives regarding the chronobiology of PPARα activity and the beneficial effects of PPARα agonist in the treatment of diseases related to steroid hormones metabolism characterized by inflammation and hepatotoxicity. Résumé : PPARα est un facteur de transcription activé par un ligand, membre de la superfamille des récepteurs nucléaires. Chez les rongeurs, PPARα est fortement exprimé dans le foie, spécialement dans les cellules du parenchyme dans lesquelles il joue un role important dans les fonctions hépatiques tels que le métabolisme des nutriments, l'inflammation et les stress métaboliques. Les ligands pour PPARα comprennent les acides gras à longues chaînes, les eicosanoides et les médicaments hypolipidémiques (fibrates). Dans le foie, beaucoup de processus métaboliques sont orchestrés par l'horloge circadienne hépatique. Le but de cette horloge est de synchroniser les voies métaboliqués permettant aux animaux d'adapter leurs métabolismes aux changements journaliers. Ainsi, l'horloge hépatique influence le métabolisme des nutriments tels que l'utilisation des lipides à travers certains régulateurs circadians appelés facteurs de transcription PAR bZips. Dans ce mémoire, nous avons montré qu'à travers une boucle de régulation, les protéines PAR bZip contrôlent la production des ligands endogènes à PPARα, jouant un rôle dans l'expression circadienne et les fonctions de PPARα. Nous avons également découvert des aspects méconnus des fonctions liées au dimorphisme sexuel de PPARα. Nous avons montré que PPARα est différemment sumoylisé entre les sexes et interagit avec la méthylation de l'ADN ainsi qu'avec des protéines insoupçonnées comme partenaires de PPARα. De part leur lien avec l'horloge circadienne et le dimorphisme sexuel, nos découvertes ouvrent de nouvelles perspectives concernant la chronobiologie de l'activité de PPARα et les effets bénéfiques des ses activateurs dans le traitement des maladies liées au métabolisme des hormones stéroides.

Visual functions in the healthy and schizophrenic brain : from stimulus control to illusory perceptions using electrical neuroimaging

ABSTRACT (FRENCH)Ce travail de thèse basé sur le système visuel chez les sujets sains et chez les patients schizophrènes, s'articule autour de trois articles scientifiques publiés ou en cours de publication. Ces articles traitent des sujets suivants : le premier article présente une nouvelle méthode de traitement des composantes physiques des stimuli (luminance et fréquence spatiale). Le second article montre, à l'aide d'analyses de données EEG, un déficit de la voie magnocellulaire dans le traitement visuel des illusions chez les patients schizophrènes. Ceci est démontré par l'absence de modulation de la composante PI chez les patients schizophrènes contrairement aux sujets sains. Cette absence est induite par des stimuli de type illusion Kanizsa de différentes excentricités. Finalement, le troisième article, également à l'aide de méthodes de neuroimagerie électrique (EEG), montre que le traitement des contours illusoires se trouve dans le complexe latéro-occipital (LOC), à l'aide d'illusion « misaligned gratings ». De plus il révèle que les activités démontrées précédemment dans les aires visuelles primaires sont dues à des inférences « top- down ».Afin de permettre la compréhension de ces trois articles, l'introduction de ce manuscrit présente les concepts essentiels. De plus des méthodes d'analyses de temps-fréquence sont présentées. L'introduction est divisée en quatre parties : la première présente le système visuel depuis les cellules retino-corticales aux deux voix du traitement de l'information en passant par les régions composant le système visuel. La deuxième partie présente la schizophrénie par son diagnostic, ces déficits de bas niveau de traitement des stimuli visuel et ces déficits cognitifs. La troisième partie présente le traitement des contours illusoires et les trois modèles utilisés dans le dernier article. Finalement, les méthodes de traitement des données EEG seront explicitées, y compris les méthodes de temps-fréquences.Les résultats des trois articles sont présentés dans le chapitre éponyme (du même nom). De plus ce chapitre comprendra les résultats obtenus à l'aide des méthodes de temps-fréquenceFinalement, la discussion sera orientée selon trois axes : les méthodes de temps-fréquence ainsi qu'une proposition de traitement de ces données par une méthode statistique indépendante de la référence. La discussion du premier article en montrera la qualité du traitement de ces stimuli. La discussion des deux articles neurophysiologiques, proposera de nouvelles d'expériences afin d'affiner les résultats actuels sur les déficits des schizophrènes. Ceci pourrait permettre d'établir un marqueur biologique fiable de la schizophrénie.ABSTRACT (ENGLISH)This thesis focuses on the visual system in healthy subjects and schizophrenic patients. To address this research, advanced methods of analysis of electroencephalographic (EEG) data were used and developed. This manuscript is comprised of three scientific articles. The first article showed a novel method to control the physical features of visual stimuli (luminance and spatial frequencies). The second article showed, using electrical neuroimaging of EEG, a deficit in spatial processing associated with the dorsal pathway in chronic schizophrenic patients. This deficit was elicited by an absent modulation of the PI component in terms of response strength and topography as well as source estimations. This deficit was orthogonal to the preserved ability to process Kanizsa-type illusory contours. Finally, the third article resolved ongoing debates concerning the neural mechanism mediating illusory contour sensitivity by using electrical neuroimaging to show that the first differentiation of illusory contour presence vs. absence is localized within the lateral occipital complex. This effect was subsequent to modulations due to the orientation of misaligned grating stimuli. Collectively, these results support a model where effects in V1/V2 are mediated by "top-down" modulation from the LOC.To understand these three articles, the Introduction of this thesis presents the major concepts used in these articles. Additionally, a section is devoted to time-frequency analysis methods not presented in the articles themselves. The introduction is divided in four parts. The first part presents three aspects of the visual system: cellular, regional, and its functional interactions. The second part presents an overview of schizophrenia and its sensoiy-cognitive deficits. The third part presents an overview of illusory contour processing and the three models examined in the third article. Finally, advanced analysis methods for EEG are presented, including time- frequency methodology.The Introduction is followed by a synopsis of the main results in the articles as well as those obtained from the time-frequency analyses.Finally, the Discussion chapter is divided along three axes. The first axis discusses the time frequency analysis and proposes a novel statistical approach that is independent of the reference. The second axis contextualizes the first article and discusses the quality of the stimulus control and direction for further improvements. Finally, both neurophysiologic articles are contextualized by proposing future experiments and hypotheses that may serve to improve our understanding of schizophrenia on the one hand and visual functions more generally.

Decision making and management of gliomas: practical considerations.

Over the last decade, diagnostic options and introduction of novel treatments have expanded the armamentarium in the management of malignant glioma. Combined chemoradiotherapy has become the standard of care in glioblastoma up to the age of 70 years, while treatment in elderly patients or with lower grade glioma is less well defined. Molecular markers define different disease subtypes and allow for adapted treatment selection. This review focuses on simple questions arising in the daily management of patients.

The impact of information on decision-making in palliative care

Résumé Ce travail vise à clarifier les résultats contradictoires de la littérature concernant les besoins des patients d'être informés et de participer à la prise de décision. La littérature insiste sur le contenu de l'information comme base de la prise de décision, bien qu'il existe des preuves que d'autres contenus sont importants pour les patients. La thèse essaie en outre d'identifier des possibilités de mieux répondre aux préférences d'information et de participation des patients. Les travaux ont porté en particulier sur les soins palliatifs. Une analyse de la littérature donne un aperçu sur les soins palliatifs, sur l'information des patients et sur leur participation à la prise de décisions thérapeutiques. Cette analyse résume les résultats d'études précédentes et propose un: modèle théorique d'information, de prise de décision et de relation entre ces deux domaines. Dans le cadre de ce travail, deux études empiriques ont utilisé des questionnaires écrits adressés à des personnes privées et à des professionnels de la santé, couvrant la Suisse et le Royaume Uni, pour identifier d'éventuelles différences entre ces deux pays. Les enquêtes ont été focalisées sur des patients souffrant de cancer du poumon. Les instruments utilisés pour ces études proviennent de la littérature afin de les rendre comparables. Le taux de réponse aux questionnaires était de 30-40%. La majorité des participants aux enquêtes estime que les patients devraient: - collaborer à la prise de décision quant à leur traitement - recevoir autant d'information que possible, positive aussi bien que négative - recevoir toutes les informations mentionnées dans le questionnaire (concernant la maladie, le diagnostic et les traitements), tenant compte de la diversité des priorités des patients - être soutenus par des professionnels de la santé, leur famille, leurs amis et/ou les personnes souffrant de la même maladie En plus, les participants aux enquêtes ont identifié divers contenus de l'information aux patients souffrant d'une maladie grave. Ces contenus comprennent entre autres: - L'aide à la prise de décision concernant le traitement - la possibilité de maintenir le contrôle de la situation - la construction d'une relation entre le patient et le soignant - l'encouragement à faire des projets d'avenir - l'influence de l'état émotionnel - l'aide à la compréhension de la maladie et de son impact - les sources potentielles d'états confusionnels et d'états anxieux La plupart des contenus proposés sont positifs. Les résultats suggèrent la coexistence possible de différents contenus à un moment donné ainsi que leur changement au cours du temps. Un modèle est ensuite développé et commenté pour présenter le diagnostic d'une maladie grave. Ce modèle est basé sur la littérature et intègre les résultats des études empiriques réalisées dans le cadre de ce travail. Ce travail analyse également les sources préférées d'information et de soutien, facteurs qui peuvent influencer ou faire obstacle aux préférences d'information et de participation. Les deux groupes de participants considèrent les médecins spécialistes comme la meilleure source d'information. En ce qui concerne le soutien, les points de vue divergent entre les personnes privées et les professionnels de la santé: généralement, les rôles de soutien semblent peu définis parmi les professionnels. Les barrières à l'information adéquate du patient apparaissent fréquemment liées aux caractéristiques des professionnels et aux problèmes d'organisation. Des progrès dans ce domaine contribueraient à améliorer les soins fournis aux patients. Finalement, les limites des études empiriques sont discutées. Celles-ci comprennent, entre autres, la représentativité restreinte des participants et les objections de certains groupes de participants à quelques détails des questionnaires. Summary The present thesis follows a call from the current body of literature to better understand patient needs for information and for participation in decision-making, as previous research findings had been contradictory. Information so far seems to have been considered essentially as a means to making treatment decisions, despite certain evidence that it may have a number of other values to patients. Furthermore, the thesis aims to identify ways to optimise meeting patient preferences for information and participation in treatment decisions. The current field of interest is palliative care. An extensive literature review depicts the background of current concepts of palliative care, patient information and patient involvement into treatment decisions. It also draws together results from previous studies and develops a theoretical model of information, decision-making, and the relationship between them. This is followed by two empirical studies collecting data from members of the general public and health care professionals by means of postal questionnaires. The professional study covers both Switzerland and the United Kingdom in order to identify possible differences between countries. Both studies focus on newly diagnosed lung cancer patients. The instruments used were taken from the literature to make them comparable. The response rate in both surveys was 30-40%, as expected -sufficient to allow stastical tests to be performed. A third study, addressed to lung cancer patients themselves, turned out to require too much time within the frame available. A majority of both study populations thought that patients should: - have a collaborative role in treatment-related decision-making -receive as much information as possible, good or bad - receive all types of information mentioned in the questionnaire (about illness, tests, and treatment), although priorities varied across the study populations - be supported by health professionals, family members, friends and/or others with the same illness Furthermore they identified various 'meanings' information may have to patients with a serious illness. These included: - being an aid in treatment-related decision-making - allowing control to be maintained over the situation - helping the patient-professional relationship to be constructed - allowing plans to be made - being positive for the patient's emotional state - helping the illness and its impact to be understood - being a source of anxiety - being a potential source of confusion to the patient Meanings were mostly positive. It was suggested that different meanings could co-exist at a given time and that they might change over time. A model of coping with the disclosure of a serious diagnosis is then developped. This model is based on existing models of coping with threatening events, as takeñ from the literature [ref. 77, 78], and integrates findings from the empirical studies. The thesis then analyses the remaining aspects apparent from the two surveys. These range from the identification of preferred information and support providers to factors influencing or impeding information and participation preferences. Specialist doctors were identified by both study populations as the best information providers whilst with regard to support provision views differed between the general public and health professionals. A need for better definition of supportive roles among health care workers seemed apparent. Barriers to information provision often seem related to health professional characteristics or organisational difficulties, and improvements in the latter field could well help optimising patient care. Finally, limitations of the studies are discussed, including questions of representativness of certain results and difficulties with or objections against questionnaire details by some groups of respondents.

Dual functions of DP1 promote biphasic Wnt-on and Wnt-off states during anteroposterior neural patterning.

DP1, a dimerization partner protein of the transcription factor E2F, is known to inhibit Wnt/β-catenin signalling along with E2F, although the function of DP1 itself was not well characterized. Here, we present a novel dual regulatory mechanism of Wnt/β-catenin signalling by DP1 independent from E2F. DP1 negatively regulates Wnt/β-catenin signalling by inhibiting Dvl-Axin interaction and by enhancing poly-ubiquitination of β-catenin. In contrast, DP1 positively modulates the signalling upon Wnt stimulation, via increasing cytosolic β-catenin and antagonizing the kinase activity of NLK. In Xenopus embryos, DP1 exerts both positive and negative roles in Wnt/β-catenin signalling during anteroposterior neural patterning. From subcellular localization analyses, we suggest that the dual roles of DP1 in Wnt/β-catenin signalling are endowed by differential nucleocytoplasmic localizations. We propose that these dual functions of DP1 can promote and stabilize biphasic Wnt-on and Wnt-off states in response to a gradual gradient of Wnt/β-catenin signalling to determine differential cell fates.

Gliotransmission in the hippocampus, mechanisms and interaction with synaptic functions

SUMMARYAstrocytes represent the largest cell population in the human brain. In addition to a well established role as metabolic support for neuronal activity, in the last years these cells have been found to accomplish other important and, sometimes, unexpected functions. The tight enwrapping of synapses by astrocytic processes and the predominant expression of glutamate uptake carriers in the astrocytic rather than neuronal plasma membranes brought to the definition of a critical involvement of astrocytes in the clearance of glutamate from synaptic junctions. Moreover, several publications showed that astrocytes are able to release chemical transmitters (gliotransmitters) suggesting their active implication in the control of synaptic functions. Among gliotransmitters, the best characterized is glutamate, which has been proposed to be released from astrocytes in a Ca2+ dependent manner via exocytosis of synaptic-like microvesicles.In my thesis I present results leading to substantial advancement of the understanding of the mechanisms by which astrocytes modulate synaptic activity in the hippocampus, notably at excitatory synapses on dentate granule cells. I show that tumor necrosis factor- alpha (TNFa), a molecule that is generally involved in immune system functions, critically controls astrocyte-to-synapse communication (gliotransmission) in the brain. With constitutive levels of TNFa present, activation of purinergic G protein-coupled receptors in astrocytes, called P2Y1 receptors, induces localized intracellular calcium ([Ca2+]j) elevation in astrocytic processes (measured by two-photon microscopy) followed by glutamate release and activation of pre-synaptic NMDA receptors resulting in synaptic potentiation. In preparations lacking TNFa, astrocytes respond with identical [Ca2+]i elevations but fail to induce neuromodulation. I find that TNFa specifically controls the glutamate release step of gliotransmission. Addition of very low (picomolar) TNFa concentrations to preparations lacking the cytokine, promptly reconstitutes both normal exocytosis in cultured astrocytes and gliotransmission in hippocampal slices. These data provide the first demonstration that gliotransmission and its synaptic effects are controlled not only by astrocyte [Ca2+]i elevations but also by permissive/homeostatic factors like TNFa.In addition, I find that higher and presumably pathological TNFa concentrations do not act just permissively but instead become direct and potent triggers of glutamate release from astrocytes, leading to a strong enhancement of excitatory synaptic activity. The TNFa action, like the one observed upon P2Y1R activation, is mediated by pre-synaptic NMDA receptors, but in this case the effect is long-lasting, and not reversible. Moreover, I report that a necessary molecular target for this action of TNFa is TNFR1, one of the two specific receptors for the cytokine, as I found that TNFa was unable to induce synaptic potentiation when applied in slices from TNFR1 knock-out (Tnfrlv") mice. I then created a double transgenic mouse model where TNFR1 is knocked out in all cells but can be re-expressed selectively in astrocytes and I report that activation of the receptors in these cells is sufficient to reestablish TNFa-dependent long-lasting potentiation of synaptic activity in the TNFR1 knock-out mice.I therefore discovered that TNFa is a primary molecule displaying both permissive and instructive roles on gliotransmission controlling synaptic functions. These reports might have profound implications for the understanding of both physiological and pathological processes associated to TNFa production, including inflammatory processes in the brain.RÉSUMÉLes astrocytes sont les cellules les plus abondantes du cerveau humain. Outre leur rôle bien établi dans le support métabolique de l'activité neuronale, d'autres fonctions importantes, et parfois inattendues de ces cellules ont été mises en lumière au cours de ces dernières années. Les astrocytes entourent étroitement les synapses de leurs fins processus qui expriment fortement les transporteurs du glutamate et permettent ainsi aux astrocytes de jouer un rôle critique dans l'élimination du glutamate de la fente synaptique. Néanmoins, les astrocytes semblent être capables de jouer un rôle plus intégratif en modulant l'activité synaptique, notamment par la libération de transmetteurs (gliotransmetteurs). Le gliotransmetteur le plus étudié est le glutamate qui est libéré par l'exocytose régulée de petites vésicules ressemblant aux vésicules synaptiques (SLMVs) via un mécanisme dépendant du calcium.Les résultats présentés dans cette thèse permettent une avancée significative dans la compréhension du mode de communication de ces cellules et de leur implication dans la transmission de l'information synaptique dans l'hippocampe, notamment des synapses excitatrices des cellules granulaires du gyrus dentelé. J'ai pu montrer que le « facteur de nécrose tumorale alpha » (TNFa), une cytokine communément associée au système immunitaire, est aussi fondamentale pour la communication entre astrocyte et synapse. Lorsqu'un niveau constitutif très bas de TNFa est présent, l'activation des récepteurs purinergiques P2Y1 (des récepteurs couplés à protéine G) produit une augmentation locale de calcium (mesurée en microscopie bi-photonique) dans l'astrocyte. Cette dernière déclenche ensuite une libération de glutamate par les astrocytes conduisant à l'activation de récepteurs NMDA présynaptiques et à une augmentation de l'activité synaptique. En revanche, dans la souris TNFa knock-out cette modulation de l'activité synaptique par les astrocytes n'est pas bien qu'ils présentent toujours une excitabilité calcique normale. Nous avons démontré que le TNFa contrôle spécifiquement l'exocytose régulée des SLMVs astrocytaires en permettant la fusion synchrone de ces vésicules et la libération de glutamate à destination des récepteurs neuronaux. Ainsi, nous avons, pour la première fois, prouvé que la modulation de l'activité synaptique par l'astrocyte nécessite, pour fonctionner correctement, des facteurs « permissifs » comme le TNFa, agissant sur le mode de sécrétion du glutamate astrocytaire.J'ai pu, en outre, démontrer que le TNFa, à des concentrations plus élevées (celles que l'on peut observer lors de conditions pathologiques) provoque une très forte augmentation de l'activité synaptique, agissant non plus comme simple facteur permissif mais bien comme déclencheur de la gliotransmission. Le TNFa provoque 1'activation des récepteurs NMD A pré-synaptiques (comme dans le cas des P2Y1R) mais son effet est à long terme et irréversible. J'ai découvert que le TNFa active le récepteur TNFR1, un des deux récepteurs spécifiques pour le TNFa. Ainsi, l'application de cette cytokine sur une tranche de cerveau de souris TNFR1 knock-out ne produit aucune modification de l'activité synaptique. Pour vérifier l'implication des astrocytes dans ce processus, j'ai ensuite mis au point un modèle animal doublement transgénique qui exprime le TNFR1 uniquement dans les astrocytes. Ce dernier m'a permis de prouver que l'activation des récepteurs TNFR1 astrocytaires est suffisante pour induire une augmentation de l'activité synaptique de manière durable.Nous avons donc découvert que le TNFa possède un double rôle, à la fois un rôle permissif et actif, dans le contrôle de la gliotransmission et, par conséquent, dans la modulation de l'activité synaptique. Cette découverte peut potentiellement être d'une extrême importance pour la compréhension des mécanismes physiologiques et pathologiques associés à la production du TNFa, en particulier lors de conditions inflammatoires.RÉSUMÉ GRAND PUBLICLes astrocytes représentent la population la plus nombreuse de cellules dans le cerveau humain. On sait, néanmoins, très peu de choses sur leurs fonctions. Pendant très longtemps, les astrocytes ont uniquement été considérés comme la colle du cerveau, un substrat inerte permettant seulement de lier les cellules neuronales entre elles. Il n'y a que depuis peu que l'on a découvert de nouvelles implications de ces cellules dans le fonctionnement cérébral, comme, entre autres, une fonction de support métabolique de l'activité neuronale et un rôle dans la modulation de la neurotransmission. C'est ce dernier aspect qui fait l'objet de mon projet de thèse.Nous avons découvert que l'activité des synapses (régions qui permettent la communication d'un neurone à un autre) qui peut être potentialisée par la libération du glutamate par les astrocytes, ne peut l'être que dans des conditions astrocytaires très particulières. Nous avons, en particulier, identifié une molécule, le facteur de nécrose tumorale alpha (TNFa) qui joue un rôle critique dans cette libération de glutamate astrocytaire.Le TNFa est surtout connu pour son rôle dans le système immunitaire et le fait qu'il est massivement libéré lors de processus inflammatoires. Nous avons découvert qu'en concentration minime, correspondant à sa concentration basale, le TNFa peut néanmoins exercer un rôle indispensable en permettant la communication entre l'astrocyte et le neurone. Ce mode de fonctionnement est assez probablement représentatif d'un processus physiologique qui permet d'intégrer la communication astrocyte/neurone au fonctionnement général du cerveau. Par ailleurs, nous avons également démontré qu'en quantité plus importante, le TNFa change son mode de fonctionnement et agit comme un stimulateur direct de la libération de glutamate par l'astrocyte et induit une activation persistante de l'activité synaptique. Ce mode de fonctionnement est assez probablement représentatif d'un processus pathologique.Nous sommes également arrivés à ces conclusions grâce à la mise en place d'une nouvelle souche de souris doublement transgéniques dans lesquelles seuls les astrocytes (etnon les neurones ou les autres cellules cérébrales) sont capables d'être activés par le TNFa.

Analysis of variables that are not directly observable: influence on decision-making during the research process

The sample dimension, types of variables, format used for measurement, and construction of instruments to collect valid and reliable data must be considered during the research process. In the social and health sciences, and more specifically in nursing, data-collection instruments are usually composed of latent variables or variables that cannot be directly observed. Such facts emphasize the importance of deciding how to measure study variables (using an ordinal scale or a Likert or Likert-type scale). Psychometric scales are examples of instruments that are affected by the type of variables that comprise them, which could cause problems with measurement and statistical analysis (parametric tests versus non-parametric tests). Hence, investigators using these variables must rely on suppositions based on simulation studies or recommendations based on scientific evidence in order to make the best decisions.